JP6840925B2 - 迅速な連続フローインジェクションの方法及び装置 - Google Patents

Description

本開示は全体として、表面プラズモン共鳴などのフローインジェクションに基づくセンシングシステム用の流体注入システムに関する。

［関連出願の相互参照］
本出願は、参照により組み込まれている２０１４年８月１３日に出願された米国仮特許出願第６２／０３６，８６０号の利益を主張する。

表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）などのフローインジェクションに基づくセンシングシステムは、分子の相互作用、特に生体分子相互作用と、分子の会合速度及び解離速度、親和定数、及び分子の相互作用又は結合事象に関連する他の特性の測定値とを調べるために通常使用される分析方法である。例えば、表面プラズモン共鳴は、最も簡単な言葉では、センサーの表面における屈折率の変化を検出する技術である。

これらの相互作用の測定は、本明細書中ではフローインジェクションと呼ばれるプロセスによって行われる。計器は、センサー表面にランニング緩衝液を与えるように構成されている。シリンジポンプ、マルチポジションバルブ、自動サンプリングロボットなどの様々なマイクロ流体コンポーネントを用いて、対象化合物が一定時間センシング面に与えられる（フローインジェクション）。注入の終了時に、ランニング緩衝液の流れがセンサー表面に戻される。

典型的な分析では、異なる対象化合物を順番に用いて複数回の注入が行われる。分析全体の時間は、その結果、化合物の数と分析の１回の繰り返し、分析サイクルにおいて行われるステップの時間とによって決まる。これらのステップは、様々な準備機能、試料の計器への充填、実際のフローインジェクション、試料分離時間、及び任意の注入（インジェクション）浄化作業を含み得る。分析時間の短縮は、計器のユーザーにとって有利である。

一部の実施形態の流体送達システムを使用することができるＳＰＲ検査システムの図である。 一部の実施形態による流体送達システムを示す流体回路図である。 図２において使用されている１０ポートバルブの第１位置の概略図である。 図２において使用されている１０ポートバルブの第２位置の概略図である。 図２において使用されている４ポートバルブの第１位置の概略図である。 図２において使用されている４ポートバルブの第２位置の概略図である。 本発明の流体送達システムの実施形態を用いた試料の最初の注入の導入時間を示すグラフである。 本発明の流体送達システムの一実施形態を用いた試料の２回目の注入の導入時間を示すグラフである。

以下の説明において、同様の部分は、それぞれ明細書及び図面を通して同じ符号で示されている。図面は必ずしも縮尺通りではなく、本発明の詳細及び特徴をより良く説明するために特定の部分の比率が誇張されている。「内側に」及び「外側に」という用語は、参照される物体の幾何学的軸線に向かう方向及び幾何学的軸線から離れる方向である。比較的よく知られたデザインの構成要素が使用される場合、それらの構造及び動作は詳細には説明されない。

フローインジェクションを立て続けに行うための方法及び装置が記載されている。記載された方法及び装置は、一般にフローインジェクションに基づくセンシングシステムに有用であり得るが、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）に関して説明される。フローインジェクションに基づくセンシングシステム、一般的に生体分子相互作用解析の用途では、フローインジェクションによって試料又は分析物が表面感応型検出器を横切って流れるようにする。この方法は、実験の全体的な実行時間を短縮するために、一部のフローインジェクションステップを並行して行うことを含む。本発明は、同時に複数のステップを行い、それにより分析サイクル時間及び全体的な分析時間を短縮する方法に関する。

ＳｅｎｓｉＱ（登録商標）Ｐｉｏｎｅｅｒ計器用にＳｅｎｓｉＱＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社によって開発されたもののような典型的なフローインジェクションシステムは、通常、注入を行うステップが順番に行われるように構成されている。これらのステップのハイレベルダイヤグラムを一連の３回の注入に関して以下の表１に示す。

本発明の実施可能な技術は、一連の試料注入が望ましい場合に必要なステップの一部を同時に行うことができるようなマイクロ流体コンポーネントの配置を含む。本発明の方法の一実施形態を用いた同じ一連の３回の注入のハイレベルダイヤグラムを以下の表２に示す。

ここで図１を参照すると、ＳＰＲ検査システム１００の図が示されている。フローインジェクションシステム又は流体送達システム１０２は、複数の流体源からフローセル１０４への実質的に一定の流体の流れを提供するように構成されたフローチャネル、バルブ、ポンプ及び／又は他の構成要素の複合体を含む。実施形態によれば、フローセル１０４は、ＳＰＲ測定を行うように構成された光インターフェースアセンブリ１０６に動作可能に連結されることができる。ＳＰＲ光インターフェースアセンブリは当技術分野において既知であり、薄膜光学基板、プリズム、照明器及び検出器を含み得る。

一般的に、フローセルは、ＳＰＲカップリング面と複数のアクティブセンシング領域（図示せず）との間の電気光学的な関係を維持するように構成されることができる。薄膜光学基板は、一般的に、生体分子（「リガンド」）が基板に固定化されることを可能にするコーティングを有するように誘導体化される。固定化された生体分子は、通常、１つ以上の特定のポリペプチド、タンパク質、ポリヌクレオチド、キナーゼ、及び／又は他の小分子に対する結合特異性を有する。特異親和性の領域をアクティブセンシング領域と称することができる。アクティブセンシング領域は、一般に、上記の１つ以上の非特異的結合を阻止する１つ以上の連続領域によって分離されることができる。実験的設計では、薄膜光学基板上の対応するインタロゲーション領域に生体分子を固定化しないことによって、１つ以上のアクティブセンシング領域を基準センシング領域に指定することが一般的である。

アクティブセンシング領域は、薄膜光学基板の表面からフローセル１０４内の及びフローセル１０４を通って流れる流体中に上向きに延びる結合タンパク質などの結合部分を含む。フローセルを流れる分析物に、特定のアクティブセンシング領域の結合部分が親和性を有する特定の分子又は生体分子が含まれる場合、その分子又は生体分子は、特徴的な会合反応速度に従って結合部分に結合し又は結び付くことができる。分子又は生体分子のアクティブセンシング領域への結合は、アクティブセンシング領域付近の体積の屈折率を変化させる。一般的に、分析物は、一定又は固定濃度の一様な体積セグメントとしてフローセルを通過するように作られる。しかしながら、当技術分野において既知の他の方法があり、この方法ではアクティブセンシング領域に分析物濃度の勾配を与えるためにフローセルに至る途中で緩衝液又は第３の溶液を用いて分析物体積セグメントを分散させる。例えば、米国特許出願公開第２０１１／０２９５５１２号明細書及び米国特許出願公開第２０１３／０２７３５６４号明細書を参照されたい。

他の分析物又は緩衝液がその後フローセルに流され且つ他の分析物又は緩衝液が特定の分子又は生体分子を含まない場合、結合した分子又は生体分子は、特徴的な解離反応速度に従ってアクティブセンシング領域の結合部分から解離することができる。緩衝液は、一般的に、中性に近いｐＨすなわち弱酸性又は弱塩基性の溶液であり、分析物を含まない。好適な緩衝液は、一般的に、所望の実験条件に応じてＨＥＰＥＳ、リン酸塩、トリス（ＴＲＩＳ）及び／又は他の添加剤を含む食塩水である。

アクティブセンシング領域からの分子又は生体分子の解離は、アクティブセンシング領域付近の流体体積の屈折率を再び変化させる。一般に、完全な解離は、屈折率を最初の結合前の開始屈折率又はそれに近い屈折率に低下させることができる。場合によっては、完全な解離には非常に時間がかかり且つ／又は屈折率は完全に元の値に戻らない可能性がある。また、一連の会合及び解離は、屈折率の段階的な変化をもたらし得る。変化が大きくなり過ぎると、薄膜光学基板の表面は、実質的にその初期状態に戻すために調整又は再生される必要があるかもしれない。

センシング面を再生する必要がある状況では、例えば水、洗剤及び／又は酸などの洗浄液をフローセルに流すことによって再生を行うことができる。このような再生は、一般に、アクティブセンシング領域の近くの屈折率をその元の値に近づけることができる。例えば、再生段階中に、水、洗剤、酸、又は水、界面活性剤、及び酸の逐次的な組み合わせをフローセルに注入して、解離の終了後にアクティブセンシング領域に付着したままの分子又は生体分子の最後の強固な部分を除去することができる。

光インターフェースアセンブリ１０６は、薄膜光学基板を照明し且つ反射光エネルギーの量の変化を検出するように動作可能である。反射光エネルギーの量は、分子又は生体分子の分析物からアクティブセンシング領域への結合（又は非結合）によって影響される。

上述のように、光インターフェースアセンブリ１０６は、一般的に、薄膜光学基板を照明するように構成された照明器を含む。照明器は、照明を生成するように機能する多数の個別の及び／又は一体化された構成要素を含むことができる。一般的に、プリズムは、照明器から光を受け取り且つそれを薄膜光学基板に連結するように位置合わせされる。光の光子の一部は、表面プラズモンに変換され得る。一部のＳＰＲシステムにおいて、残りの光子は薄膜光学基板から反射され、プリズムはそれらを検出器に連結するように構成される。検出器は、薄膜光学基板の表面中から反射される光子の割合の変化を検出するように動作可能であり、この変化は、一般的に、分析物からの分子及び／又は生体分子部分のアクティブセンシング領域の１つ以上への会合及び解離に関連する成分を含む。一般的に、ローティングが多いほど（すなわち、結合部分の活性部位のより多くの割合が特定の分子又は生体分子と結合しているほど）光子の表面プラズモンへの変換を増加させる（従って、反射光子の数を減少させる）傾向があり、ローディングが少ないほど光子の表面プラズモンへの変換を最小にする（従って、反射光子の数を最大にする）傾向がある。

他のＳＰＲシステムは、ＳＰＲディップ最小値を追跡することによって、プラズモンの放射角度のずれを検出する。分析物のローディングが多いほど、放出が生じる角度が増大する。

コントローラー１０８は、流体送達システム１０２及び光インターフェースアセンブリ１０６に動作可能に連結されることができ、外部コンピューティングシステム又はネットワーク１１０へのインターフェースを含むことができる。代替的に、外部コンピューティングシステム又はネットワーク１１０へのインターフェースは省略されることができ、装置１００はスタンドアロンシステムとして動作することができる。コントローラー１０８は、照明器の出力を制御し、検出器によって取得された画像に対して画像処理を行い、画像処理のためにデータ解析を行い又は外部プロセッサ１１０に画像データを送信し、内部コンポーネントと外部システムとの間でステータスとコマンドデータを送受信し、キーボード、ディスプレイ、及び／又は他の状態表示器（図示せず）によるヒューマンインタフェースを提供し、且つ流体送達システム１０２を制御するために使用されることができる。詳細には、流体送達システムは、電気制御インターフェースを備えたポンプ及びバルブを含むことができ、コントローラー１０８は、流体送達システム１０２のポンプ、バルブなどを動作させるために信号を送信することができる。必要に応じて、コントローラー１０８は、廃棄物システム１１２に動作可能に連結されることができる。

図２は、一部の実施形態による流体送達システム１０２、フローセル１０４及び廃棄物システム１１２の概略図である。流体送達システム１０２は、第１マルチポートバルブ３００及び第２マルチポートバルブ５００を介して流体をフローセル１０４に送り込むように構成された第１ポンプ２０２と第２ポンプ２０４とを含む。第１及び第２ポンプ２０２、２０４はそれぞれ、シリンジポンプのようなポンプ、例えばＴｅｃａｎ社によって市販されているＣａｖｒｏＸＬＰ６０００シリンジポンプ又はＣａｖｒｏＣｅｎｔｒｉｓシリンジポンプなどであることができる。それぞれのポンプ２０２、２０４は、分配バルブ２０３、２０５を有し、４つのフローラインのうちの１つへ又はそれらの１つから送り出すように構成されている。一般に、分配バルブ２０３は、第１ポンプ２０２が緩衝液をフローライン２１４を通して緩衝液貯蔵器２０６からポンプのシリンジに送り込み且つフローライン２１１、２１２及び２１３のうちの１つを通して送り出すように設定されることができる。従って、分配バルブ２０３は、第１マルチポートバルブ３００又は第２マルチポートバルブ５００の１つのポートが常にポンプ２０２から流体を受け取るように構成されている。緩衝液貯蔵器２０６からの緩衝液は、第１ポンプ２０２に導入される前に脱ガス装置２０８を通過することができる。

同様に、分配バルブ２０５は、一般的に、第２ポンプ２０４が緩衝液をフローライン２２４を通して緩衝液貯蔵器２０６からポンプのシリンジに送り込み且つフローライン２２１、２２２、２２３のうちの１つを通して送り出すように設定されることができる。従って、分配バルブ２０５は、第１マルチポートバルブ３００又は第２マルチポートバルブ５００の１つのポートが常にポンプ２０４から流体を受け取るように構成されている。この場合も、緩衝液貯蔵器２０６からの緩衝液は、第２ポンプ２０４に導入される前に脱ガス装置２０８を通過することができる。任意の好適な分配バルブを分配バルブ２０３、２０５に利用することができる。

フローライン２１１及び２１２は、第１ポンプ２０２を第１マルチポートバルブ３００に流体流連通状態で接続する。フローライン２２１及び２２２は、第２ポンプ２０４を第１マルチポートバルブ３００に流体流連通状態で接続する。また、第１マルチポートバルブ３００は、フローライン２３２及び２３４を介して合流点２３０に接続されている。合流点２３０はフローライン２３６にも接続され、フローライン２３６は合流点２３０を合流点２４０と流体流連通状態にする。合流点２４０はプローブ２４４に動作可能に接続され、プローブ２４４は試料ラック２４６から試料を得ることができ又は洗浄ステーション２７０と流体流連通状態に置かれることができる。また、合流点２４０は、フローライン２４２を介して第２マルチポートバルブ５００と流体流連通している。従って、合流点２４０を横切る流体流は、動作中のポンプ２０２、２０４及びそれに関連する分配バルブの設定に応じて、フローライン２４２によってプローブ２４４と第２マルチポートバルブ５００との間にあるか又はフローライン２３６によってプローブ２４４と合流点２３０との間にある。同様に、合流点２３０を横切る流体流は、動作中のポンプ２０２、２０４及びそれに関連する分配バルブの設定に応じて、フローライン２３２によって又はフローライン２３４によってプローブ２４４と第１マルチポートバルブ３００との間にある。従って、第１マルチポートバルブ３００は、フローライン２３２を通して又はフローライン２３４を通してプローブ２４４から流体、一般的に試料を受け取ることができる。また、プローブ２４４は、フローライン２３２を通して又はフローライン２３４を通して第１マルチポートバルブ３００から流体、一般的に緩衝液を受け取ることができる。最後に、第１マルチポートバルブ３００はライン２４８を介してフローセル１０４と流体流連通しており、フローセル１０４は第１マルチポートバルブ３００を廃棄物選別機２６０と連通させる。

フローライン２１３は第１ポンプ２０２を合流点２５４と流体流連通状態で接続し、合流点２５４はフローライン２５６を介して第２マルチポートバルブ５００と流体流連通している。同様に、フローライン２２３は第２ポンプ２０２を合流点２５４と、結果としてフローライン２５６を介して第２マルチポートバルブ５００に流体流連通状態で接続する。従って、合流点２５４を横切る流体流は、どちらのポンプが動作しているか及びそれに関連するバルブ設定に応じて、フローライン２１３及び２５６によって第１ポンプ２０２と第２マルチポートバルブ５００との間にあるか又はフローライン２２３及び２５６によって第２ポンプ２０４と第２マルチポートバルブ５００との間にあるか、或いは両方のポンプ２０２、２０４の間にある。

上述のように、第２マルチポートバルブ５００は、フローライン２４２を介してプローブ２４４と流体流連通していることができる。また、第２マルチポートバルブ５００は、フローライン２５０を介して第１マルチポートバルブ３００と、フローライン２５２を介してフローセル１０４と流体流連通している。フローライン２５０は分散ループ２５１を含むことができる。分散ループ２５１を含まない実施形態は、実質的に一定濃度の分析物の注入をもたらす。分散ループ２５１を含む実施形態は、分析物の傾斜濃度の注入をもたらす。フローライン２５２を通ってフローセル１０４に入る流体は、光インターフェースアセンブリ１０６の薄膜光学基板と相互作用する。フローライン２４８を通ってフローセル１０４に入る流体も廃棄ポートの選択に応じて光インターフェースと相互作用し得ることに留意されたい。

フローセル１０４は、フローライン２６２、２６４、２６６及び２６８を介して廃棄物選別機２６０と流体流連通するように接続されている。従って、フローライン２４８又はフローライン２５２を通って入る流体は、廃棄物選別機２６０に送られる。廃棄物選別機２６０は、同様に、フローライン２７２を介して洗浄ステーション２７０と流体流連通している。洗浄ステーション２７０はまた、フローライン２７６を介して廃棄物貯蔵器２７４と流体流連通している。

一実施形態によれば、第１マルチポートバルブ３００は、図示のような２位置１０ポートバルブであることができ、或いは２位置８ポートバルブであることができ、従って以下に説明するジャンパーフローライン３２１を取り除く。図３は、位置Ａ又は第１位置３０１にある第１マルチポートバルブ３００の図である。バルブ位置３０１は５対のポートを連結する。ポート４０１はフローチャネル３１１を介してポート４１０に連結され、ポート４０２はフローチャネル３１２を介してポート４０３に連結され、ポート４０４はフローチャネル３１３を介してポート４０５に連結され、ポート４０６はフローチャネル３１４を介してポート４０７に連結され、ポート４０８はフローチャネル３１５を介してポート４０９に連結される。また、ポート４０８はフローライン３２１を介してポート４０７に連結される。省略形では、以下のポート、４０１〜４１０、４０２〜４０３、４０４〜４０５、４０６〜４０７、４０８〜４０９が第１位置３０１において連結される。

第１位置３０１において、保持ラインとして働くフローライン２１１内の流体を、第１ポンプ２０２によって第１マルチポートバルブ３００に押し通すことができる。流体はポート４０３から入り、ポート４０２から出る。流体はその後、フローライン２５０を通って第２マルチポートバルブ５００へと押し出される。また、流体を第２ポンプ２０４によって保持ラインとして働くフローライン２２１に引き込むことができる。流体は、プローブ２４４に引き込まれ、フローライン２３６及び２３４を通過させられ、ポート４１０を通って第１マルチポートバルブ３００に入り、ポート４０１を通って出る。ポート４０１から、流体は保持ライン２２１に導入される。例えば、これらの流体は分析物を含むことができる。また、以下で更に説明するように、第１マルチポートバルブ３００に緩衝液を押し通すことができる。

図４は、位置Ｂ又は第２位置３０２にある第１マルチポートバルブ３００の図である。バルブ位置３０２は５対のポートを連結する。ポート４０１はフローチャネル３１６を介してポート４０２に連結され、ポート４０３はフローチャネル３１７を介してポート４０４に連結され、ポート４０５はフローチャネル３１８を介してポート４０６に連結され、ポート４０７はフローチャネル３１９を介してポート４０８に連結され、ポート４０９はフローチャネル３２０を介してポート４１０に連結される。第１位置３０１と同様に、ポート４０８はフローライン３２１を介してポート４０７に連結される。省略形では、以下のポート、４０１〜４０２、４０３〜４０４、４０５〜４０６、４０７〜４０８、４０９〜４１０が第２位置３０２において連結される。

第２位置３０２において、保持ライン２２１内の流体を、第２ポンプ２０４によって第１マルチポートバルブ３００に押し通すことができる。流体はポート４０１から入り、ポート４０２から出る。流体はその後、フローライン２５０を通って第２マルチポートバルブ５００へと押し出される。また、流体を第１ポンプ２０２によって保持ライン２１１に引き込むことができる。流体は、プローブ２４４に引き込まれ、フローライン２３６及び２３２を通過させられ、ポート４０４を通って第１マルチポートバルブ３００に入り、ポート４０３を通って第１マルチポートバルブ３００を出る。ポート４０３から、流体は保持ライン２１１に導入される。例えば、これらの流体は分析物を含むことができる。また、以下で更に説明するように、第１マルチポートバルブ３００に緩衝液を押し通すことができる。

上記において、マルチポートバルブ３３０は１０個のチャネルを有するものとして記載されているが、１つのチャネルが２つの異なる位置に役立つようにバルブが動作することができるような他の構成も容易に分かるであろう。例えば、フローチャネルが回転ヘッド上の５つの溝であり且つモーターがヘッドを２つの位置の間で回転させるようにバルブを構築することができる。その結果、各チャネルが第１ポート及び第２ポートを接続する第１位置と、第２ポート及び第３のポートを接続する第２位置とを有する、５つのチャネルしかない。

一部の実施形態によれば、第２マルチポートバルブ５００は、図示のような２位置４ポートバルブであることができる。図５は、位置Ａ又は第１位置５０１にある第２マルチポートバルブ５００の図である。バルブ位置５０１は２対のポートを連結する。ポート６０１はフローチャネル５１１を介してポート６０４に連結され、ポート６０２はフローチャネル５１２を介してポート６０３に連結される。省略形では、以下のポート、６０１〜６０４、６０２〜６０３が第１位置５０１において連結される。

第１位置５０１において、フローライン２１３又はフローライン２２３に導入された緩衝液を、それぞれ第１ポンプ２０２又は第２ポンプ２０４によって、フローライン２５６を通して第２マルチポートバルブ５００に押し込むことができる。流体はポート６０１から入り、ポート６０４から出て、フローライン２５２を通ってフローセル１０４に導入される。流体はその後、廃棄物システム１１２へと押し出される。一般的に、この流体は、洗浄のため及びフローセル１０４における解離のための緩衝液である。

図５は、位置Ｂ又は第２位置５０２にある第２マルチポートバルブ５００の図である。バルブ位置５０２は２対のポートを連結する。ポート６０１はフローチャネル５１３を介してポート６０２に連結され、ポート６０３はフローチャネル５１４を介してポート６０４に連結される。省略形では、以下のポート、６０１〜６０２、６０３〜６０４が第２位置５０２において連結される。

第２位置５０２において、フローライン２５６に押し込まれた保持ライン２１１又は保持ライン２２１内の流体を、それぞれ第１ポンプ２０２又は第２ポンプ２０４によって第２マルチポートバルブ５００に押し通すことができる。流体はポート６０３から入り、ポート６０４から出て、フローライン２５２を通ってフローセル１０４に導入される。一般的に、この流体は試料又は分析物である。

マルチポートバルブ３００のように、マルチポートバルブ５００は、記載された４つよりも少ないチャネルしかないような異なる構成を有することができる。マルチポートバルブ３００、５００の正確な構成は、それらがそれぞれフローラインを上記のように流体流連通状態で接続する第１位置及び第２位置を有する限り問題ではない。

次に、一部の実施形態によってハイスループット連続注入を行うプロセスを説明する。以下の説明のために、流体送達システム１０２は、第１マルチポートバルブ３００と第２マルチポートバルブ５００の両方がそれらの第１位置にある初期状態を有する。また、保持ライン２１１は以下の説明において最初の試料を受け取る。当然のことながら、プロセスは他の位置にあるマルチポートバルブから始めることができる。また、保持ライン２１１又は２２１が最初の試料を受け取ることができる。

最初の試料又は分析物のために、第１マルチポートバルブ３００は、位置Ｂとしても知られるその第２位置３０２に配置される。ポンプ２０２は、ポンプ２０２が保持ライン２１から流体を引き出すように設定された分配バルブ２０３で駆動される。この引き出しは、試料が試料ラック２４６からプローブ２４４に取り込まれ、フローライン２３６及び２３２を通して引き出されるように、フローパスの下方に伝達される。試料は、ポート４０４を通って第１マルチポートバルブ３００に入り、ポート４０３を出るようにバルブを通して引き出され、その結果、ポンプ２０２は試料を保持ライン２１１に充填する。

次に、第１マルチバルブ３００は、位置Ａとしても知られるその第１位置に配置される。この時、フローライン２２３に緩衝液を送り込むように分配バルブ２０５を設定することによって、ポンプ２０４によってフローセルに緩衝液流を供給することができる。フローライン２２３は、ポート６０１を通して第２マルチポートバルブ５００に緩衝液を導入する。第２マルチポートバルブ５００は、位置Ａとしても知られるその第１位置５０１にあり、従って、ポート６０１はポート６０４と流体流連通している。ポート６０４からの緩衝液は、フローライン２５２に入り、フローセル１０４に導入され、その結果、試料を受け取るためにフローセル１０４を準備する。フローセル１０４からの流体は、廃棄物選別機２６０を通して廃棄物システム１０２に導入される。

第１マルチバルブ３００をその第１位置３０１にし続け且つ第２マルチポートバルブをその第２位置５０２に配置すると、分配バルブ２０３が保持ライン２１１への流体流のために設定される。従って、ポンプ２０２は、保持ライン２１１内の試料を、ポート４０３を通して第２マルチポートバルブ３００に押し込み、ポート４０２を通して押し出す。その結果、試料はフローライン２５０に入り、第２マルチポートバルブ５００のポート６０３に流入する。その後、試料はポート６０４からフローライン２５２に流れ、その結果、フローセル１０４に導入される。

フローインジェクションの間、緩衝液流はポンプ２０４から必要とされない。従って、第１マルチバルブ３００がその第１位置３０１にある状態で、ポンプ２０４は、フローセル１０４への次の注入のための試料を充填することができる。ポンプ２０４は、試料を試料ラック２４６からプローブ２４４に、次いでフローライン２３６に引き込む。フローライン２３６内の試料は、フローライン２３６を通って第１マルチポートバルブ３００のポート４１０に入り、ポート４０１を通って保持ライン２２１に出る。これにより、１つの試料が保持ライン２１１からフローセル１０４に送られると同時に、別の試料が試料ラック２４６から保持ライン２２１に充填される。

試料の保持ライン２１１からフローセル１０４への導入に続いて、注入経路を洗浄することができる。第２マルチポートバルブ５００がその第１位置５０１にある状態で、緩衝液を、ポンプ２０４によって緩衝液貯蔵器２０６からフローライン２２４を通してフローライン２２３に送り出すことができる。フローライン２２３内の緩衝液はその後、合流点２５４を通過し、フローライン２５６を通って第２マルチポートバルブ５００のポート６０１に入る。緩衝液はポート６０４を出てフローライン２５２に入り、その後フローセル１０４に入る。フローセル１０４からの緩衝液は、廃棄物システム１１２に導入される。また、第１マルチポートバルブ３００がまだその第１位置３０１にあり且つ第２マルチポートバルブ５００がその第１位置５０１にある状態で、ポンプ２０２は緩衝液を、フローライン２１１の経路で第１マルチポートバルブ３００のポート４０３に、ポート４０２からフローライン２５０に、第２マルチポートバルブ５００のポート６０３に、ポート６０２からフローライン２４２に、その結果プローブ２４４に導入されるように押し流すことができ、プローブ２４４は掃除のために洗浄ステーション２７０と流体流接触させられる。また、この位置において、ポンプ２０２は緩衝液を、フローライン２１２の経路で第１マルチポートバルブ３００のポート４０５に、ポート４０４からフローライン２３２に、プローブ２４４に導入されるようにフローライン２３６に押し流すことができ、プローブ２４４は先と同様に掃除のために洗浄ステーション２７０と流体流接触している。

掃除が完了すると、試料が既に保持ライン２２１に充填されているので、保持ライン２２１内の試料の注入を直ちに開始することができる。２番目の注入の場合、ポンプ２０２及びポンプ２０４の役割は逆にされる。第１マルチポートバルブ３００はその第２位置３０２に配置され、第２マルチポートバルブ５００はその第２位置５０２に配置される。ポンプ２０４はその結果、試料を保持ライン２２１から第１マルチポートバルブ３００のポート４０１に押し込むことによって試料の注入を行う。試料は、ポート４０２を通ってフローライン２５０に入り、第２マルチポートバルブ５００のポート６０３に導入されることができる。試料は、ポート６０４から出て、フローライン２５２を通ってフローセルに導入される。

フローインジェクションの間、緩衝液流はポンプ２０２から必要とされない。従って、第１マルチバルブ３００がその第２位置３０２にある状態で、ポンプ２０２は、フローセル１０４への次の注入のための試料を充填することができる。ポンプ２０２は、試料を試料ラック２４６からプローブ２４４に、次いでフローライン２３６に引き込む。フローライン２３６内の試料は、フローライン２３２を通って第１マルチポートバルブ３００のポート４０４に入り、ポート４０３を通って保持ライン２１１に出る。当然のことながら、分配バルブ２０３は、ポンプ２０２がフローライン２１１に送り出すように設定される。これにより、１つの試料が保持ライン２２１からフローセル１０４に送られると同時に、別の試料が試料ラック２４６から保持ライン２１１に充填される。

試料の保持ライン２２１からフローセル１０４への導入に続いて、注入経路を洗浄することができる。第２マルチポートバルブ５００がその第１位置５０１にある状態で、緩衝液を、ポンプ２０２によって緩衝液貯蔵器２０６からフローライン２１４を通してフローライン２１３に送り出すことができる。フローライン２１３内の緩衝液はその後、合流点２５４を通過し、フローライン２５６を通って第２マルチポートバルブ５００のポート６０１に入る。緩衝液はポート６０４を出てフローライン２５２に入り、その後フローセル１０４に入る。フローセル１０４からの緩衝液は、廃棄物システム１１２に導入される。また、第１マルチポートバルブ３００がまだその第２位置３０１にあり且つ第２マルチポートバルブ５００がその第１位置５０１にある状態で、ポンプ２０４は緩衝液を、フローライン２２１の経路で第１マルチポートバルブ３００のポート４０１に、ポート４０２からフローライン２５０に、第２マルチポートバルブ５００のポート６０３に、ポート６０２からフローライン２４２に、その結果プローブ２４４に導入されるように押し流すことができ、プローブ２４４は掃除のために洗浄ステーション２７０と流体流接触させられる。また、この位置において、ポンプ２０４は緩衝液を、フローライン２２２の経路で第１マルチポートバルブ３００のポート４０９に、ポート４１０からフローライン２３４に、プローブ２４４に導入されるようにフローライン２３６に押し流すことができ、プローブ２４４は先と同様に掃除のために洗浄ステーション２７０と流体流接触している。

流体送達システム１０２はこのとき、試料を保持ライン２１１に注入し且つ別の試料を保持ライン２２１に充填する準備ができている。従って、このシーケンスは、所望の数の試料の注入のために、それぞれの試料を保持ライン２１１、２２１の一方からフローセル１０４に注入すると同時に別の試料を他方の保持ラインに充填することを続けることができる。

上記実施形態は、フローライン２５１を通してフローセル１０４に導入される試料を用いて説明されている。このような実施形態において、フローライン２１１、２２１は試料の保持ラインとして機能し、試料は試料の勾配注入を有するように分散ループ２５１を通過する。一部の用途では、試料の一定濃度の注入を有することが望ましい場合がある。このような場合、フローライン２１２、２２２は保持ラインとして機能する。保持ライン２１２からの試料は、ポート４０５を通ってマルチポートバルブ３００に入り、ポート４０６を出てフローライン２４８を通ってフローセル１０４に入り、光インターフェースと相互作用する。同様に、保持ライン２２２からの試料は、ポート４０９を通ってマルチポートバルブ３００に入り、ポート４０６を出てフローライン２４８を通ってフローセル１０４に入り、光インターフェースと相互作用する。また、この一定濃度の用途について、洗浄のための緩衝液の流れに対する調整は上記説明から当業者には明らかであろう。

実施例
上述のハイスループットの構造を検査システムに実装した。分析の第１サイクルを図７に示す。注入は線７０１から線７０２までの時間間隔である。導入時間は、試料を充填するのに必要な時間であり、注入より前の時間である。図７において、導入時間は線７０１までの時間であり、すなわち、線７０１の左側の時間である。この場合、注入は約７７秒後に始まった。

分析の第２サイクルを図８に示す。注入間隔は線８０１から線８０２までの時間である。図８に示すように、試料注入より前の導入時間は、図７で必要とされた導入時間よりも短縮されている。導入時間は約２４秒に短縮された。全体のサイクル時間は１７５秒から１２２秒に短縮され、３０％の削減となった。

計算された例として、２０００回の試料注入を必要とする分析を考える。上記サイクル時間を使用すると、本開示のハイスループット法を使用しない分析は、９７．２時間の期間を有する。本開示のハイスループット法を使用すると、同じ分析は６７．８時間の期間を有し、丸１日以上節約される。

上記の説明に従って、一部の実施形態を説明する。第１実施形態において、フローインジェクションに基づくセンシング測定において流体の送達を行うためのプロセスが提供される。このプロセスにおいて、センシング測定が行われるフローセルに試料が導入される。プロセスは、
（ａ）第１試料を第１保持ラインに充填するステップと、
（ｂ）第１試料を第１保持ラインからフローセルに注入するステップと、
（ｃ）第２試料を第２保持ラインに充填するステップであって、前記第２試料がステップ（ｂ）と同時に充填されるステップと、
（ｄ）前記第２試料を第２保持ラインからフローセルに注入するステップと、
（ｅ）第３試料を第１保持ラインに充填するステップであって、第３試料がステップ（ｃ）と同時に充填されるステップと
を含む。

プロセスは、試料を第１保持ラインと第２保持ラインとに交互に充填することによって及び一方の試料を充填すると同時に他方の試料をフローセルに注入することによって試料の充填及び注入を続けることを更に含むことができる。

更に、プロセスは、試料をフローセルに注入する合間に緩衝液をフローセルに注入することを含むことができる。また、プロセスは、試料の第１保持ラインへの充填の合間に緩衝液を第１保持ラインに注入することと、試料の第２保持ラインへの充填の合間に緩衝液を第２保持ラインに注入することとを含むことができる。

一部の実施形態において、試料の第１保持ライン及び第２保持ラインへの充填は第１マルチポートバルブを介し、試料のフローセルへの注入は第１マルチポートバルブ及び第２マルチポートバルブを介する。第２マルチポートバルブは第１位置と第２位置とを有することができる。第２マルチポートバルブが第１位置にあるとき、緩衝液をフローセルに導入することができる。第２マルチポートバルブが第２位置にあるとき、第１保持ライン又は第２保持ラインからの試料の一方を第１マルチポートバルブ及び第２マルチポートバルブを通して導入することができる。

更なる実施形態において、試料は第１マルチポートバルブと第２マルチポートバルブとの間に位置する分散ループを通過し、分散ループは試料のフローセルへの注入に先立って試料の濃度勾配を形成する。

他の実施形態において、フローインジェクションに基づくセンシング測定における流体送達プロセスが提供される。このプロセスにおいて、センシング測定が行われるフローセルに試料ラックからの試料が導入される。プロセスは、
（ａ）少なくとも２つの保持ラインを設けるステップであって、各保持ラインが保持された試料のフローセルへの注入に先立って１つの試料を保持することができるステップと、
（ｂ）試料の試料ラックから保持ラインへの導入を保持ラインの間で交互に行うステップと、
（ｃ）試料の保持ラインからフローセルへの注入を交互に行うステップであって、一方の保持ラインに１つの試料が充填されると同時に別の試料が他方の保持ラインからフローセルに注入されるステップと
を含む。

一部の実施形態において、プロセスは、
プローブによって試料ラックから試料を取り出すことと、
第１マルチポートバルブを通してプローブから保持ラインに試料を導入することと、
第１マルチポートバルブ及び第２マルチポートバルブを通して保持ラインからフローセルに試料を導入することと
を更に含む。

他の実施形態において、保持ラインは２つしかない。第１マルチポートバルブは第１位置と第２位置とを有する。第１マルチポートバルブが第１位置にあるとき、第１保持ラインが第２マルチポートバルブと流体流連通し、第２保持ラインがプローブと流体流連通している。第１マルチポートバルブが第２位置にあるとき、第１保持ラインがプローブと流体流連通し、第２保持ラインが第２マルチポートバルブと流体流連通している。第２マルチポートバルブは第１位置と第２位置とを有する。第２マルチポートバルブが第１位置にあるとき、緩衝液をフローセルに導入することができる。第２マルチポートバルブが第２位置にあるとき、保持ラインの一方からの１つの試料を第１マルチポートバルブから第２マルチポートバルブを通してフローセルに導入することができる。更にこれらの実施形態では、プロセスは、
（ｉ）第１マルチポートバルブを第２位置に配置するステップと、
（ｉｉ）１つの試料を試料ラックからプローブ及び第１マルチポートバルブを通して第１保持ラインに導入するステップと、
（ｉｉｉ）第１マルチポートバルブを第１位置に配置し且つ第２マルチポートバルブを第２位置に配置するステップと、
（ｉｖ）ステップ（ｉｉｉ）の後に、試料を第１保持ラインから第１マルチポートバルブ及び第２マルチポートバルブを通してフローセルに導入すると同時に、別の試料を試料ラックからプローブ及び第１マルチポートバルブを通して第２保持ラインに導入するステップと、
（ｖ）第２マルチポートバルブを第１位置に配置するステップと、
（ｖｉ）ステップ（ｉｖ）の後で、緩衝液を緩衝液貯蔵器から第１マルチポートバルブ及びプローブを通して洗浄ステーションに導入するステップと、
（ｖｉｉ）ステップ（ｖ）の後で、緩衝液を緩衝液貯蔵器から第２マルチポートバルブ及びフローセルを通して洗浄ステーションに導入するステップと、
（ｖｉｉｉ）ステップ（ｖｉｉ）の後で、第１マルチポートバルブを第２位置に配置し且つ第２マルチポートバルブを第２位置に配置するステップと、
（ｉｘ）ステップ（ｖｉｉｉ）の後で、試料を第２保持ラインから第１マルチポートバルブ及び第２マルチポートバルブを通してフローセルに導入すると同時に、別の試料を試料ラックからプローブ及び第１マルチポートバルブを通して第１保持ラインに導入するステップと、
（ｘ）第２マルチポートバルブを第１位置に配置するステップと、
（ｘｉ）ステップ（ｉｘ）の後で、緩衝液を緩衝液貯蔵器から第１マルチポートバルブ及びプローブを通して洗浄ステーションに導入するステップと、
（ｘｉｉ）ステップ（ｘ）の後で、緩衝液を緩衝液貯蔵器から第２マルチポートバルブ及びフローセルを通して洗浄ステーションに導入するステップと
を有する。

また、プロセスは、試料ラック内の所定数の試料がフローセルに導入されるまでステップ（ｉ）から（ｘｉｉ）を繰り返すことを含むことができる。

更に別の実施形態において、フローインジェクションに基づくセンシング測定を行う装置用の流体送達システムが提供される。流体送達システムは、フローセルと、第１保持ラインと、第２保持ラインと、プローブと、第１マルチポートバルブと、第２マルチポートバルブとを含む。センシング測定値はフローセルから得ることができる。プローブは、複数の試料がプローブを通して流体送達システムに導入されるように構成されている。第１マルチポートバルブは第１位置と第２位置とを有する。第１マルチポートバルブは、プローブ、第１保持ライン及び第２保持ラインと流体流連通している。第２マルチポートバルブは第１位置と第２位置とを有する。第２マルチポートバルブは、第１マルチポートバルブ及びフローセルと流体流連通している。第１マルチポートバルブが第１位置にあり且つ第２マルチポートバルブが第２位置にあるとき、１つの試料を第１保持ラインからフローセルに導入すると同時に、別の試料をプローブから第２保持ラインに導入することができる。第１マルチポートバルブが第２位置にあり且つ第２マルチポートバルブが第２位置にあるとき、１つの試料を第２保持ラインからフローセルに導入すると同時に、別の試料をプローブから第１保持ラインに導入することができる。

流体送達システムは、緩衝液貯蔵器と、第１緩衝液ラインと、第２緩衝液ラインとを更に含むことができる。第１緩衝液ラインは、第２バルブが第１緩衝液ラインから緩衝液を受け取ることができ、且つ第２バルブが第１位置にあるとき第２バルブがフローセルに緩衝液を導入することができ、且つ第２バルブが第２位置にあるとき第２バルブがプローブに緩衝液を導入することができるように、緩衝液貯蔵器及び第２マルチポートバルブと流体流連通している。

第２緩衝液ラインは、第２バルブが第２緩衝液ラインから緩衝液を受け取ることができ、且つ第２バルブが第１位置にあるとき第２バルブがフローセルに緩衝液を導入することができ、且つ第２バルブが第２位置にあるとき第２バルブがプローブに緩衝液を導入することができるように、緩衝液貯蔵器及び第２マルチポートバルブと流体流連通している。

また、流体送達システムは、第１ポンプと第２ポンプとを含むことができる。第１ポンプは、緩衝液貯蔵器、第１保持ライン及び第１緩衝液ラインに流体流連通している。第２ポンプは、緩衝液貯蔵器、第２保持ライン及び第２緩衝液ラインに流体流連通している。一部の実施形態において、第１マルチポートバルブが第１位置にあり且つ第２マルチポートバルブが第１位置にあるとき、第１ポンプは、第１保持ライン、第１マルチポートバルブ及び第２マルチポートバルブを通して、緩衝液貯蔵器からプローブに緩衝液を供給することができ、第１マルチポートバルブが第２位置にあり且つ第２マルチポートバルブが第１位置にあるとき、第２ポンプは、第２保持ライン、第１マルチポートバルブ及び第２マルチポートバルブを通して、緩衝液貯蔵器からプローブに緩衝液を供給することができる。

更に、流体送達システムは、第３緩衝液ラインと第４緩衝液ラインとを含むことができる。第３緩衝液ラインは、第１マルチポートバルブが第１位置にあるとき、第１ポンプが第１マルチポートバルブを通して緩衝液貯蔵器からプローブに緩衝液を導入することができるように、第１ポンプ及び第１マルチポートバルブと流体流連通している。第４緩衝液ラインは、第１マルチポートバルブが第２位置にあるとき、第２ポンプが第１マルチポートバルブを通して緩衝液貯蔵器からプローブに緩衝液を導入することができるように、第２ポンプ及び第１マルチポートバルブと流体流連通している。

本発明を特定の実施形態に関連して説明してきたが、前述の説明は限定的な意味で解釈されることを意図していない。様々な変更及び代替的な用途が前述の明細書及び図によって当業者に示唆されるであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲に従うあらゆるこのような変更、用途又は実施形態を含めることが意図されている。

Claims (10)

1. フローインジェクションに基づくセンシング測定において流体送達を行うためのプロセスであって、センシング測定が行われるフローセルに試料が導入され、前記プロセスは、
   （ａ）第１試料を第１保持ラインに充填するステップと、
   （ｂ）前記第１試料を前記第１保持ラインから前記フローセルに注入するステップと、
   （ｃ）第２試料を第２保持ラインに充填するステップであって、前記第２試料をステップ（ｂ）と同時に充填するステップと、
   （ｄ）前記フローセル及び前記第１保持ラインを緩衝液によって洗浄するステップと、
   （ｅ）前記第２試料を前記第２保持ラインから前記フローセルに注入するステップと、
   （ｆ）第３試料を前記第１保持ラインに充填するステップであって、前記第３試料をステップ（ｅ）と同時に充填するステップと、
   （ｇ）前記フローセル及び前記第２保持ラインを緩衝液によって洗浄するステップと、
   （ｈ）前記第１保持ラインと前記第２保持ラインとに交互に試料を充填することによって、一方の試料を、他方の試料を前記フローセルに注入するのと同時に充填することによって、及び同時に充填し注入するステップ間に前記フローセルを洗浄することによって、試料の前記充填、試料の前記注入、及び前記フローセルの前記洗浄を続けるステップと、
   を含み、
   連続して接続された少なくとも２つのマルチポートバルブを使用することによって前記ステップを行う、プロセス。
2. 試料が、前記フローセルに入る前に分散ループを通過し、前記分散ループが、前記フローセルへの前記試料の注入前に前記試料の濃度勾配を形成する、請求項１に記載のプロセス。
3. 試料ラック内の所定数の試料を前記フローセルに導入するまで、試料の前記充填、試料の前記注入、及び前記フローセルの前記洗浄を続ける、請求項１に記載のプロセス。
4. 第１マルチポートバルブによって前記第１保持ライン及び前記第２保持ラインに試料が充填され、前記第１マルチポートバルブ及び第２マルチポートバルブによって前記フローセルに試料が注入され、前記第１マルチポートバルブと前記第２マルチポートバルブが、前記フローセルによって連続して接続されている、請求項１に記載のプロセス。
5. 前記第１マルチポートバルブによって前記第１保持ライン及び前記第２保持ラインに試料ラックからの試料を導入する、請求項４に記載のプロセス。
6. 前記第１マルチポートバルブと前記第２マルチポートバルブとの間に位置する分散ループを試料が通過し、前記分散ループが、前記フローセルへの前記試料の注入前に前記試料の濃度勾配を形成する、請求項５に記載のプロセス。
7. 前記試料ラック内の所定数の試料を前記フローセルに導入するまで、試料の前記充填、試料の前記注入、及び前記フローセルの前記洗浄を続ける、請求項６に記載のプロセス。
8. フローインジェクションに基づくセンシング測定を行う装置用の流体送達システムであって、前記流体送達システムは、
   フローセルであって、前記フローセルからセンシング測定値を得ることができるフローセルと、
   第１保持ラインと、
   第２保持ラインと、
   第１位置及び第２位置を有する第１マルチポートバルブと、
   第１位置及び第２位置を有する第２マルチポートバルブと、を含み、
   前記第１マルチポートバルブおよび前記第２マルチポートバルブは、前記第１マルチポートバルブが第１位置にあり、且つ前記第２マルチポートバルブが第２位置にあるときに、１つの試料を前記第１保持ラインから前記フローセルに導入すると同時に、別の試料を前記第２保持ラインに導入することができ、前記第１マルチポートバルブが第２位置にあり、且つ前記第２マルチポートバルブが第２位置にあるときに、１つの試料を前記第２保持ラインから前記フローセルに導入すると同時に、別の試料を前記第１保持ラインに導入することができるように、試料を受け取って前記フローセルに導入するように構成されている、流体送達システム。
9. 前記第１マルチポートバルブ及び前記第２マルチポートバルブが、試料を導入する間に緩衝液を前記フローセルに導入できるように、緩衝液を受け取るように更に構成されている、請求項８に記載の流体送達システム。
10. 前記第１マルチポートバルブと前記第２マルチポートバルブとの間に位置する分散ループを更に含み、前記分散ループを試料が通過し、前記分散ループが、前記フローセルへの前記試料の注入前に前記試料の濃度勾配を形成する、請求項９に記載の流体送達システム。