JP6952708B2 - 生物試料の自己完結型スライド処理ユニット - Google Patents

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Description

本開示は、広くには、生物試料の処理の分野に関し、より詳細には、生物試料の処理のスループットを高めるための方法およびシステムに関する。
バイオテクノロジ、医薬、および医療の産業は、生物試料の処理および試験をさまざまな目的で常に行っている。一般に、科学者、臨床医、および他の診断医が、被験者から生物試料を収集して調べ、顕微鏡検査および他の技術を利用して、生物試料を細胞レベルおよび細胞下レベルで評価する。典型的には、生物試料の収集、試料の処理、顕微鏡スライドの作成、染色、インキュベーション、検査、再試験または再染色、追加の試料の収集、などの多数の段階が、工程に含まれる。
自動化された器具の支援にもかかわらず、医療従事者および研究所職員は、典型的には、生物試料の処理および検査において多数の段階に関与しなければならない。医療従事者および研究所職員は、典型的には、個々の段階（例えば、カバースリップの配置、染色、画像化、脱色）を実行するために、種々の作業ステーション間で顕微鏡スライドを運搬しなければならず、多数の段階を自分自身で実行する。さらに、場合によっては、ひとたび生物試料について初期の検査が行われると、医療従事者および研究所職員は、追加の検査が必要であると判断するかもしれない。例えば、医療従事者および研究所職員にとって、既存の生物試料をさらに切り出し、あるいは生物試料に異なる染色法または他のプロトコルを適用することが必要になるかもしれない。これは、処理、切り出し、カバースリップの配置、染色、検査、などのうちの１つ以上の多数回の繰り返しにつながる可能性がある。このすべてが、時間遅延ならびに組織の損傷につながる可能性がある。さらに、自動化された機器であっても、人間のかなりの介入が必要である。
生物試料の処理および検査の手順の複雑性が、多数の人的相互作用点の存在と相俟って、工程全体のスループットを低下させ、これは、とりわけ大量の試料を日常的に取り扱い、処理し、検査しなければならない場合に、問題となり得る。
したがって、生物試料の処理のスループットを改善するシステムおよび方法を提供することが、望ましいと考えられる。
米国特許出願公開第２０１４３５６８４９
一態様においては、ベースプレートと、流体入口ブロックと、流体出口ブロックと、前記流体入口ブロックおよび前記流体出口ブロックに連通したポンプと、前記ポンプに電気的に連絡したキャリア制御基板とを備える流体ハンドリングユニットを備える生物試料処理システムが提供される。
別の態様においては、ベースプレートと、流体入口ブロックと、流体出口ブロックと、前記流体入口ブロックに連通した第１のポンプと、前記流体出口ブロックに連通した第２のポンプと、前記第１のポンプおよび前記第２のポンプに電気的に連絡したキャリア制御基板とを備える流体ハンドリングユニットを備える生物試料処理システムが提供される。
別の態様においては、一体型スライド処理ユニットを含む生物試料処理システムが提供され、前記一体型スライド処理ユニットは、マイクロ流体フローセル収容領域を備えるフローセルキャリア、ならびにベースプレートと、流体入口ブロックと、流体出口ブロックと、前記流体入口ブロックに連通した第１のポンプと、前記流体出口ブロックに連通した第２のポンプと、前記第１のポンプおよび前記第２のポンプの回転部分の角度運動を監視するように配置されたロータリーエンコーダシステムと、前記第１のポンプ、前記第２のポンプ、および前記ロータリーエンコーダシステムに電気的に連絡したキャリア制御基板とを備える流体ハンドリングユニットを備え、前記フローセルキャリアは、前記流体ハンドリングユニットを受け入れて保持するように構成されている。
別の態様においては、生物試料を処理するための方法であって、マイクロ流体フローセルをフローセルキャリアのマイクロ流体フローセル収容領域に配置するステップと、ベースプレートと、流体入口ブロックと、流体出口ブロックと、前記流体入口ブロックおよび前記流体出口ブロックに連通したポンプと、前記ポンプに電気的に連絡したキャリア制御基板とを備える流体ハンドリングユニットに、前記フローセルキャリアを取り付けるステップと、前記流体入口ブロックに流体を加えるステップと、前記マイクロ流体フローセルを通って流体を送るステップとを含む方法が提供される。
ここで図面を参照するが、図面は例示であるように意図され、限定を意図しておらず、図面において、同様の構成要素には同様の番号が付されている。詳細な説明が、本開示のいくつかの実施例を示している添付の図面を参照して述べられ、同じ参照番号の使用は、類似または同一の事項を示している。本開示の特定の実施形態は、図面に示されている構成要素、部品、および／または構成以外の構成要素、部品、および／または構成を含むことができ、図面に示されている構成要素、部品、および／または構成のいくつかは、特定の実施形態に存在しなくてもよい。
本開示の１つの典型的な実施形態による生物試料処理システムの図を示している。 本開示の１つの典型的な実施形態による流体ハンドリングユニットの斜視図を示している。 本開示の１つの典型的な実施形態による一体型スライド処理ユニットの上面図を示している。 本開示の１つの典型的な実施形態による一体型スライド処理ユニットの斜視図を示している。 本開示の１つの典型的な実施形態による一体型スライド処理ユニットの図を示している。 本開示の１つの典型的な実施形態によるマイクロ流体フローセルを示している。 本開示の１つの典型的な実施形態による生物試料を処理するための方法のフロー図を示している。
次に、本開示の典型的な実施形態を、典型的な実施形態を図示している添付の図面を参照して、以下でさらに充分に説明する。しかしながら、本発明は、多数の異なる形態にて具現化されてよく、本発明を、本明細書に記載される典型的な実施形態に限定されると解釈してはならず、むしろ、これらの実施形態は、本開示を詳細かつ完全なものとし、本発明の技術的範囲を当業者に充分に伝えるように提示される。類似の番号は、全体を通して、類似しているが必ずしも同じまたは同一ではない構成要素を指す。
マイクロ流体フローセルに含まれる生物試料の処理に役立つシステムおよび方法を開発した。本開示は、一般に、マイクロ流体フローセルを保持することができるフローセルキャリアと、フローセルキャリアに取り付け可能であり、マイクロ流体フローセルとやり取りする流体ハンドリングユニットとを有する一体型スライド処理ユニットを提供する。マイクロ流体フローセルは、取り付けられたフローセルを有するガラススライドであってよい。流体ハンドリングユニットは、マイクロ流体フローセル内の生物試料の処理を容易にするために、流体ポンプ、流体接続部、一体化された電子機器、および処理ソフトウェアを含むことができる。
この一体型スライド処理ユニットは、マイクロ流体フローセル内の生物試料に対する染色、洗浄、画像化、および脱色に使用される液体試薬などの液体試薬を、マイクロ流体フローセルを一体型スライド処理ユニットから取り外すことなく適用および除去するために使用可能である。さらに、この一体型スライド処理ユニットは、マイクロ流体フローセルを一体型スライド処理ユニットから取り外す必要なく、マイクロ流体フローセルへの光学的アクセスを可能にする。
一体型スライド処理ユニットは、自己完結型であり、外部の流体供給源を不要にするため、一体型スライド処理ユニットを、わずかな労苦で処理経路（例えば、カバースリップの配置、染色、画像化、脱色、培養）における種々の作業ステーション間を容易に移動させ、種々の作業ステーションにおいて使用することができるとともに、自動化されたシステムによって染色、画像化、および脱色の多数のラウンドを完全に自動化されたやり方で完了させることが可能になる。多数のラウンドの全体の完全な自動化のために、自動化システムは、画像化のための顕微鏡、流体管理システム（例えば、ピペットロボット）、および一体型スライド処理ユニットを複数のワークステーション間で移動させるためのロボットを含むことができる。いくつかの態様において、一体型スライド処理ユニットは、スマートスライドホルダおよび流体ハンドラとして機能することができる。
一体型スライド処理ユニットは、より大型の染色器具の低コストの代替物として、単独でも研究用途のための有用なツールである。いくつかの実施形態においては、複数の一体型スライド処理ユニットが、大型の自動化されたシステムにおいて一緒に使用され、そこでは、一体型スライド処理ユニットが、ワークフローの各段階のきわめて並列化および自動化された実行を可能にすることにより、生物試料の処理のスループットを、手作業のバッチ処理方法と比べて大幅に改善する。
図１〜６が、本開示の１つ以上の典型的な実施形態による生物試料処理システムの種々の図解および図を示している。ここで図１〜図６を参照すると、生物試料処理システム１００は、流体ハンドリングユニット１０２、フローセルキャリア１０４、レシーバ１０６、およびマイクロ流体フローセル１０８を含むことができる。
流体ハンドリングユニット１０２は、一般に、生物試料が載せられ、あるいは内部に配置されたマイクロ流体フローセル１０８に対して、液体試薬の適用および除去を行うように構成される。流体ハンドリングユニット１０２は、ベースプレート１１０、流体入口ブロック１１２、流体出口ブロック１１４、マイクロ流体ポンプ１１６、ロータリーエンコーダシステム１１８、キャリア制御基板１２０、およびポンプ制御基板１２２を含むことができる。流体ハンドリングユニット１０２は、上述の各構成要素の１つ以上を含むことができる。いくつかの実施形態において、キャリア制御基板１２０およびポンプ制御基板１２２は、物理的に別個の回路基板である。いくつかの実施形態においては、キャリア制御基板１２０およびポンプ制御基板１２２の機能が、同じ制御基板（例えば、キャリア制御基板１２０が、キャリア制御およびポンプ制御の両方の機能を有する）に組み合わせられる。
ベースプレート１１０は、一般に、流体ハンドリングユニット１０２の他の構成要素が（直接的または間接的に）取り付けられる支持面として機能する。ベースプレート１１０を、任意の適切な材料で製作することができる。好ましくは、ベースプレート１１０は、ベースプレート１１０による流体ハンドリングユニット１０２の他の構成要素の支持を可能にするための充分な強度および頑丈性を有する材料で製作される。ベースプレート１１０を、例えば、金属（例えば、ステンレス鋼）、プラスチック（例えば、ポリスチレンまたはアクリル）、ガラス、などの中実片で製作することができる。
ベースプレート１１０は、ベースプレート１１０をフローセルキャリア１０４に整列させることを可能にする形状または構成、ベースプレート１１０をフローセルキャリア１０４内またはフローセルキャリア１０４上に配置することを可能にする形状または構成、ベースプレート１１０の底面をフローセルキャリア１０４の上面に相補的に嵌合させることを可能にする形状または構成、あるいはこれらの組み合わせを有することができる。例えば、図２および図３が、フローセルキャリア１０４上に配置された保持部材１２６と対をなす溝１２４を有しているベースプレート１１０を示し、ベースプレート１１０をフローセルキャリア１０４内に配置することを可能にする形状を有しているベースプレート１１０を示している。
ベースプレート１１０は、バイオテクノロジ、医薬品、および医療産業の分野で使用される標準的なデバイスのフォームファクタに適合するフォームファクタを有することができる。ベースプレート１１０は、標準的なウェルプレートまたは顕微鏡スライドホルダなど、高スループットの医療診断、薬物スクリーニング、および化学分析プロセスが複数の試料について並行して実施される他の用途に使用されるデバイスのフォームファクタに適合するフォームファクタを有することができる。
ベースプレート１１０およびフローセルキャリア１０４は、ベースプレート１１０のフローセルキャリア１０４との整列を容易にする１つ以上の位置決め造作（図示せず）を含むことができる。位置決め造作を、ベースプレート１１０の表面およびフローセルキャリア１０４の表面に形成することができる。一実施形態において、位置決め造作は、ベースプレート１１０の底面をフローセルキャリア１０４の上面に整列させる相補的な溝および突起を含む。
ベースプレート１１０は、１つ以上の開口１２８を含むことができる。開口は、流体ハンドリングユニット１０２の部品および造作が、流体ハンドリングユニット１０２の一部ではない部品および造作と相互作用することを可能にすることができる。例えば、ベースプレート１１０は、一体型スライド処理ユニット１３２がレシーバ１０６上に配置されるときに、キャリア制御基板１２０の底面に位置するコネクタまたはばねで付勢された開閉接点（図示せず）によって回路バス１３０を受け入れ、あるいは回路バス１３０に電気的につながることを可能にする電気開口を含むことができる。回路バス１３０を使用して、キャリア制御基板１２０に電力および信号（例えば、Ｉ２Ｃプロトコルによってもたらされる処理命令）をもたらすことができる。
流体入口ブロック１１２は、一般に、マイクロ流体フローセル１０８に含まれる生物試料の処理に使用される流体および試薬を受け取るように機能する。流体入口ブロック１１２を、ねじおよび接着剤などの技術的に知られた任意の適切な手段を使用してベースプレート１１０に直接的または間接的に取り付けることができる。あるいは、流体入口ブロック１１２を、ベースプレート１１０と一体に形成することができる。流体入口ブロック１１２を、任意の適切な材料で製作することができる。好ましくは、流体入口ブロック１１２は、流体入口ブロック１１２が生物試料の処理に使用される条件に曝されたときに流体入口ブロック１１２に耐久性を与える流体不浸透性材料（例えば、特定の液体または試薬の存在下での劣化に耐える材料）で製作されるが、必ずしもそのようである必要はない。そのような適切な材料として、例えば、プラスチック（例えば、ポリスチレンまたはアクリル）、ガラス、などを挙げることができる。
流体入口ブロック１１２は、開放端１３４と流体リザーバ１３６とを有することができる。開放端１３４は、流体入口ブロック１１２への流体の挿入および流体入口ブロック１１２からの流体の除去を可能にする。例えば、流体の流体入口ブロック１１２への挿入および流体入口ブロック１１２からの除去を、手動またはロボットによるピペット操作、流体配管、などによって、開放端１３４を介して行うことができる。流体入口ブロック１１２の流体リザーバ１３６は、流体の保持に適した任意の形状および寸法を有することができる。１つの典型的な実施形態において、流体リザーバ１３６は、テーパ状である。流体リザーバ１３６は、マイクロ流体フローセル１０８が載せられ、あるいは内部に配置されたフローセルキャリア１０４へと流体ハンドリングユニット１０２が載せられたときに、流体ネットワークを介してマイクロ流体フローセル１０８に連通することができる。さらに、流体リザーバ１３６は、流体ネットワークを介してポンプ１１６に連通することもできる。そのような流体ネットワークは、マイクロチャネル、配管、などを含むことができる。
流体出口ブロック１１４は、一般に、流体および試薬を、マイクロ流体フローセル１０８に含まれる生物試料の処理に使用された後に収集するように機能する。流体出口ブロック１１４を、ねじおよび接着剤などの技術的に知られた任意の適切な手段を使用してベースプレート１１０に直接的または間接的に取り付けることができる。あるいは、流体出口ブロック１１４を、ベースプレート１１０と一体に形成することができる。流体出口ブロック１１４を、任意の適切な材料で製作することができる。好ましくは、流体出口ブロック１１４は、流体出口ブロック１１４が生物試料の処理に使用される条件に曝されたときに流体出口ブロック１１４に耐久性を与える流体不浸透性材料（例えば、特定の液体または試薬の存在下での劣化に耐える材料）で製作されるが、必ずしもそのようである必要はない。そのような適切な材料として、例えば、プラスチック（例えば、ポリスチレンまたはアクリル）、ガラス、などを挙げることができる。
流体出口ブロック１１４は、開放端１３４と流体リザーバ１３６とを有することができる。開放端１３４は、流体（例えば、流体廃棄物）を流体出口ブロック１１４から取り除くことを可能にする。例えば、流体を、手動またはロボットによるピペット操作、流体配管、などによって、開放端１３４を介して流体出口ブロック１１４から取り除くことができる。流体出口ブロック１１４の流体リザーバ１３６は、流体の保持に適した任意の形状および寸法を有することができる。１つの典型的な実施形態において、流体リザーバ１３６は、テーパ状である。流体リザーバ１３６は、マイクロ流体フローセル１０８が載せられ、あるいは内部に配置されたフローセルキャリア１０４へと流体ハンドリングユニット１０２が載せられたときに、流体ネットワークを介してマイクロ流体フローセル１０８に連通することができる。さらに、流体リザーバ１３６は、流体ネットワークを介してポンプ１１６に連通することもできる。そのような流体ネットワークは、マイクロチャネル、配管、などを含むことができる。
流体ハンドリングユニット１０２は、１つ以上のポンプ１１６を含むことができる。１つ以上のポンプ１１６は、一般に、マイクロ流体フローセル１０８が載せられ、あるいは内部に配置されたフローセルキャリア１０４へと流体ハンドリングユニット１０２が載せられたときに、マイクロ流体フローセル１０８を横切る流体の流れを可能にする。１つ以上のポンプ１１６を、画像化時のカバースリップの引き下ろしなどの他の操作のために、マイクロ流体フローセル１０８を横切る圧力差をもたらすために使用することもできる。１つ以上のポンプ１１６は、そのような目的に適した任意の流体ポンプであってよい。一実施形態において、１つ以上のポンプ１１６は、蠕動ポンプである。一実施形態において、１つ以上のポンプ１１６は、マイクロ流体ポンプである。１つ以上のポンプ１１６を、ねじおよび接着剤などの技術的に知られた任意の適切な手段を使用してベースプレート１１０に直接的または間接的に取り付けることができる。
１つ以上のポンプ１１６は、流体ネットワークを介して流体入口ブロック１１２および流体出口ブロック１１４に連通することができる。そのような流体ネットワークは、マイクロチャネル、配管、などを含むことができる。図１〜図５に示される１つ以上の典型的な実施形態において、流体ハンドリングユニット１０２は、２つのポンプ１１６を有する。これらの実施形態において、一方のポンプ１１６は、配管を介して流体入口ブロック１１２に流体に関して接続され、他方のポンプ１１６は、配管を介して流体出口ブロック１１４に流体に関して接続される。
１つ以上のポンプ１１６は、キャリア制御基板１２０、ポンプ制御基板１２２、流体ハンドリングユニット１０２上に配置されたコンピュータまたは電子デバイス、流体ハンドリングユニット１０２から離れたコンピュータまたは電子デバイス、電源、あるいはこれらの組み合わせと、当業者にとって公知の任意の適切な手段を使用して電磁的または電気的に通信することができる。１つ以上のポンプ１１６は、電磁的または電気的な通信をサポートする有線、無線、または他の電気接続構造（例えば、雄／雌の電気ポート）を含むことができる。１つ以上のポンプ１１６は、配線（例えば、銅線）、あるいはＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、セルラー、などの無線通信などによる任意の従来からの手段によって他の構成要素と通信することができる。１つ以上のポンプ１１６は、電磁的または電気的な通信を介してポンプ１１６の動作に使用される電気を受け取ることができる。さらに、１つ以上のポンプ１１６は、電磁的または電気的な通信を介して、ポンプ動作命令（例えば、始動、停止、流量の変更、など）を受信でき、あるいは関連情報（例えば、現在のポンプ速度）を出力することができる。
一実施形態において、１つ以上のポンプ１１６は、ポンプ制御基板１２２と電気的に通信する。１つ以上のポンプ１１６は、電気的な通信を介してポンプ制御基板１２２からポンプ動作命令を受信し、ポンプ制御基板１２２へとポンプ動作情報を出力することができる。
流体ハンドリングユニット１０２は、ロータリーエンコーダシステム１１８を含むことができる。ロータリーエンコーダシステム１１８は、一般に、生物試料処理システム１００が、流体を送るために使用されるポンプ１１６内のシャフトの角度位置を監視する（例えば、回転数を観測する）ことを可能にし、これを、シャフトの運動（例えば、速度、距離、位置、など）、流体の流量、および誤差チェックについての情報をもたらすために使用することができる。ロータリーエンコーダシステム１１８は、機械式エンコーダ、光学エンコーダ、磁気エンコーダ、容量エンコーダ、など、シャフトの角度位置を測定する任意の適切な電気機械的装置を使用することができる。
いくつかの実施形態において、ロータリーエンコーダシステム１１８は、光学エンコーディングに基づく。いくつかの実施形態において、ロータリーエンコーダシステム１１８は、１つ以上の光学エンコーダホイール１３８および１つ以上の反射率センサ１４０を含むことができる。一般に、光学エンコーディングに基づくロータリーエンコーダシステム１１８は、光源および光検出器アレイを利用して、光学エンコーダホイール１３８の位置から生じる光学パターンを常に読み取る。ロータリーエンコーダシステム１１８を、ねじおよび接着剤などの技術的に知られた任意の適切な手段を使用してベースプレート１１０に直接的または間接的に取り付けることができる。
ロータリーエンコーダシステム１１８は、キャリア制御基板１２０、ポンプ制御基板１２２、流体ハンドリングユニット１０２上に配置されたコンピュータまたは電子デバイス、流体ハンドリングユニット１０２から離れたコンピュータまたは電子デバイス、電源、あるいはこれらの組み合わせと、当業者にとって公知の任意の適切な手段を使用して電磁的または電気的に通信することができる。ロータリーエンコーダシステム１１８は、電磁的または電気的な通信をサポートする有線、無線、または他の電気接続構造（例えば、雄／雌の電気ポート）を含むことができる。ロータリーエンコーダシステム１１８は、配線（例えば、銅線）、あるいはＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、セルラー、などの無線通信などによる任意の従来からの手段によって他の構成要素と通信することができる。ロータリーエンコーダシステム１１８は、電磁的または電気的な通信を介してロータリーエンコーダシステム１１８の動作に使用される電気を受け取ることができる。さらに、ロータリーエンコーダシステム１１８は、電磁的または電気的な通信を介して、命令（例えば、監視の開始または停止）を受け取り、あるいは関連情報（例えば、光学エンコーダホイール１３８の位置）を出力することができる。
１つ以上の光学エンコーダホイール１３８は、明暗（例えば、白色および黒色）のスポーク、スリット、くさび、などの交互の縞模様を有することができる。スポーク、スリット、くさび、などの数は、任意の適切な数であってよい。一実施形態において、１つ以上の光学エンコーダホイール１３８は、４つの白色のくさびと４つの暗いくさびとの交互の縞模様を有する。１つ以上の光学エンコーダホイール１３８を、ポンプ１１６の回転部分に取り付けることができる。一実施形態において、光学エンコーダホイール１３８は、ポンプヘッドの回転部分に貼り付けられたステッカーである。
１つ以上の反射率センサ１４０は、ＬＥＤなどの光源と、光検出器アレイとを含むことができる。１つ以上の反射率センサ１４０を、光源が光学エンコーダホイール１３８に入射する光を発し、光検出器アレイが光学エンコーダホイール１３８から反射された光を検出するように、構成および配置することができる。反射光は、１つ以上の反射率センサ１４０（あるいは、キャリア制御基板１２０またはポンプ制御基板１２２などの他の遠方のデバイス）が、光学エンコーダホイール１３８の位置を常に決定することを可能にする。この位置情報を、ポンプ１１６によって送られる流体の流量、体積、などを決定するために使用することができる。
一実施形態において、１つ以上の反射率センサ１４０は、光学エンコーダホイール１３８から反射された赤外光の量を検出し、検出された光の量に比例する電圧を生成することができる。ロータリーエンコーダシステム１１８と電気的に通信することができるキャリア制御基板１２０が、この電圧を分析（例えば、明から暗への遷移を分析）して、ポンプ１１６の回転部分の回転位置を追跡することができる。
流体ハンドリングユニット１０２は、キャリア制御基板１２０を含むことができる。キャリア制御基板１２０は、一般に、生物試料処理システム１００の機能を手助けする。キャリア制御基板１２０は、マイクロプロセッサ、メモリ、入力／出力、および他の従来からの機能を備えたコンピュータまたは回路基板であってよい。一実施形態において、キャリア制御基板１２０は、電力制御、ポンプ制御、Ｉ２Ｃ通信、光学エンコーダ検出、温度監視、およびバッテリバックアップのためのマイクロコントローラおよび対応する回路を有する。キャリア制御基板１２０を、ねじおよび接着剤などの技術的に知られた任意の適切な手段を使用してベースプレート１１０に直接的または間接的に取り付けることができる。
キャリア制御基板１２０は、１つ以上のポンプ１１６、ロータリーエンコーダシステム１１８、ポンプ制御基板１２２、回路バス１３０、流体ハンドリングユニット１０２上に配置されたコンピュータまたは電子デバイス、流体ハンドリングユニット１０２から離れたコンピュータまたは電子デバイス、電源、あるいはこれらの組み合わせと、電磁的または電気的に通信することができる。キャリア制御基板１２０は、電磁的または電気的な通信をサポートする有線、無線、または他の電気接続構造（例えば、雄／雌の電気ポート）を含むことができる。
一実施形態において、キャリア制御基板１２０は、ベースプレート１１０に取り付けられ、ポンプ制御基板１２２、ロータリーエンコーダシステム１１８、および遠方のコンピューティングデバイスと電磁的または電気的に通信する。一実施形態においては、キャリア制御基板１２０の下面が、一体型スライド処理ユニット１３２がレシーバ１０６上に配置されるときに、回路バス１３０を受け入れ、あるいは回路バス１３０に電気的につながるコネクタまたはばねで付勢された開閉接点を有する。一実施形態において、キャリア制御基板１２０は、ベースプレート１１０に取り付けられ、一体型スライド処理ユニット１３２がレシーバ１０６上に配置されたときに回路バス１３０と電磁的または電気的に通信する。
キャリア制御基板１２０は、配線（例えば、銅線）、電気ポート、あるいはＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、セルラー、などの無線通信などによる技術的に知られた任意の従来からの手段によって、他の構成要素と通信することができる。キャリア制御基板１２０は、電磁的または電気的な通信を介してキャリア制御基板１２０の動作に使用される電気を受け取ることができる。さらに、キャリア制御基板１２０は、電磁的または電気的な通信を介して、命令（例えば、特定の処理段階を実行する）を受信し、あるいは関連情報（例えば、生物試料の染色の完了）を出力することができる。
キャリア制御基板１２０を、ポンプ１１６の動作の計画および制御、ポンプ１１６の回転の検出、低電力モードへの出入り、流体ハンドリングユニット１０２上に存在し得るステータス灯（例えば、ＬＥＤ）の駆動、外部電力の接続の検出、ホストコンピュータとの（例えば、Ｉ２Ｃを介した）通信、リアルタイムのクロックまたはタイマの動作、他のアプリケーション固有のコードの実行、などを行うように構成することができる。さらに、キャリア制御基板１２０は、停電の場合や、ロボットによる輸送時や、スタックまたは培養ステーションに置かれているときなどに、メモリ状態を維持し、キャリア制御基板１２０の履歴およびメモリ状態を矛盾が生じないように保つための重要な動作を実行するために、或る時間期間（例えば、数時間または数日）にわたってキャリア制御基板１２０への通電を保つことができる電池またはスーパーキャパシタも含むことができる。
流体ハンドリングユニット１０２は、１つ以上のポンプ制御基板１２２を含むことができる。ポンプ制御基板１２２は、一般に、ポンプ１１６の動作を制御する。ポンプ制御基板１２２は、マイクロプロセッサ、メモリ、入力／出力、および他の従来からの機能を備えたコンピュータまたは回路基板であってよい。ポンプ制御基板１２２を、ねじおよび接着剤などの技術的に知られた任意の適切な手段を使用してベースプレート１１０に直接的または間接的に取り付けることができる。
ポンプ制御基板１２２は、１つ以上のポンプ１１６、キャリア制御基板１２０、流体ハンドリングユニット１０２上に配置されたコンピュータまたは電子デバイス、流体ハンドリングユニット１０２から離れたコンピュータまたは電子デバイス、電源、あるいはこれらの組み合わせと、電磁的または電気的に通信することができる。ポンプ制御基板１２２は、電磁的または電気的な通信をサポートする有線、無線、または他の電気接続構造（例えば、雄／雌の電気ポート）を含むことができる。
一実施形態において、ポンプ制御基板１２２は、ベースプレート１１０に取り付けられ、キャリア制御基板１２０および１つ以上のポンプ１１６と電磁的または電気的に通信する。ポンプ制御基板１２２は、典型的には、１つ以上のポンプ１１６に隣接して取り付けられるが、そのようである必要はなく、ベースプレート１１０上のすべての構成要素の収まりに役立つように他の場所に配置することもできる。
ポンプ制御基板１２２は、配線（例えば、銅線）、電気ポート、あるいはＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、セルラー、などの無線通信などによる技術的に知られた任意の従来からの手段によって、他の構成要素と通信することができる。ポンプ制御基板１２２は、電磁的または電気的な通信を介してポンプ制御基板１２２の動作に使用される電気を受け取ることができる。さらに、ポンプ制御基板１２２は、電磁的または電気的な通信を介して、命令（例えば、特定のポンプ動作の実行）を受信でき、あるいは関連情報（例えば、現在のポンプ速度）を出力することができる。一実施形態において、ポンプ制御基板１２２は、入力としてキャリア制御基板１２０からアナログ電圧を受け取り、この電圧に基づいてポンプ１１６によって送られる流体の速度および方向を制御するように構成される。
流体ハンドリングユニット１０２は、上部カバー１４２を含むことができる。上部カバー１４２は、一般に、流体ハンドリングユニット１０２の他の構成要素（例えば、ポンプまたは制御基板）を保護する役割を果たし、複数の一体型スライド処理ユニット１３２の積み重ねを容易にするように形作られる。上部カバー１４２を、任意の適切な材料で製作することができる。好ましくは、上部カバー１４２は、上部カバー１４２の下方に収容された流体ハンドリングユニット１０２の他の構成要素を保護し、上部カバー１４２の上に積み重ねられ得る多数の他の一体型スライド処理ユニット１３２を支えるために、充分な強度および頑丈性を有する材料で製作される。上部カバー１４２を、例えば、金属（例えば、ステンレス鋼）、プラスチック（例えば、ポリスチレンまたはアクリル）、ガラス、などの中実片で製作することができる。上部カバー１４２を、ねじおよび接着剤などの技術的に知られた任意の適切な手段を使用してベースプレート１１０に直接的または間接的に取り付けることができる。
上部カバー１４２は、上部カバー１４２の上面に相補的に嵌合するようにフローセルキャリア１０４の底面を整列させることを可能にする形状または構成を有することができる。上部カバー１４２およびフローセルキャリア１０４は、上部カバー１４２の上面のフローセルキャリア１０４の底面との整列を容易にする１つ以上の位置決め造作（図示せず）を含むことができる。位置決め造作を、上部カバー１４２の表面およびフローセルキャリア１０４の表面に形成することができる。一実施形態において、位置決め造作は、上部カバー１４２の上面をフローセルキャリア１０４の底面に整列させる相補的な溝および突起を含む。
フローセルキャリア１０４は、一般に、マイクロ流体フローセル１０８および流体ハンドリングユニット１０２のための支持構造として働く。フローセルキャリア１０４は、一般に、生物試料が載せられ、あるいは内部に配置されたマイクロ流体フローセル１０８を受け入れ、一体型スライド処理ユニット１３２を形成すべく流体ハンドリングユニット１０２と嵌合して流体ハンドリングユニット１０２に取り付けられ、レシーバ１０６と嵌合するように構成される。
フローセルキャリア１０４を、任意の適切な材料で製作することができる。好ましくは、フローセルキャリア１０４は、フローセルキャリア１０４によるマイクロ流体フローセル１０８および流体ハンドリングユニット１０２の支持を可能にする充分な強度および頑丈性を有する材料で製作される。フローセルキャリア１０４を、例えば、金属（例えば、ステンレス鋼）、プラスチック（例えば、ポリスチレンまたはアクリル）、ガラス、などの中実片で製作することができる。
フローセルキャリア１０４は、ベースプレート１１０をフローセルキャリア１０４に整列させることを可能にする形状または構成、ベースプレート１１０をフローセルキャリア１０４内またはフローセルキャリア１０４上に配置することを可能にする形状または構成、ベースプレート１１０の底面をフローセルキャリア１０４の上面に相補的に嵌合させることを可能にする形状または構成、あるいはこれらの組み合わせを有することができる。例えば、図２および図３が、フローセルキャリア１０４上に配置された保持部材１２６と対をなす溝１２４を有しているベースプレート１１０を示し、ベースプレート１１０をフローセルキャリア１０４内に配置することを可能にする形状を有しているベースプレート１１０を示している。
フローセルキャリア１０４およびベースプレート１１０は、ベースプレート１１０のフローセルキャリア１０４との整列を容易にする１つ以上の位置決め造作（図示せず）を含むことができる。位置決め造作を、ベースプレート１１０の表面およびフローセルキャリア１０４の表面に形成することができる。一実施形態において、位置決め造作は、ベースプレート１１０の底面をフローセルキャリア１０４の上面に整列させる相補的な溝および突起を含む。
フローセルキャリア１０４は、マイクロ流体フローセル１０８をフローセルキャリア１０４に整列させることを可能にする形状または構成、マイクロ流体フローセル１０８をフローセルキャリア１０４内またはフローセルキャリア１０４上に配置することを可能にする形状または構成、マイクロ流体フローセル１０８の底面をフローセルキャリア１０４の上面に相補的に嵌合させることを可能にする形状または構成、あるいはこれらの組み合わせを有することができる。フローセルキャリア１０４は、マイクロ流体フローセル収容領域１４６を有することができる。図１に示される一実施形態において、マイクロ流体フローセル１０８は、マイクロ流体フローセル１０８の寸法に一致または対応するように寸法付けられたフローセルキャリア１０４の凹部に配置される。
フローセルキャリア１０４およびマイクロ流体フローセル１０８は、マイクロ流体フローセル１０８のフローセルキャリア１０４との整列を容易にする１つ以上の位置決め造作（図示せず）を含むことができる。位置決め造作を、マイクロ流体フローセル１０８の表面およびフローセルキャリア１０４の表面に形成することができる。
フローセルキャリア１０４は、１つ以上の開口１４４を含むことができる。いくつかの実施形態において、開口１４４は、流体ハンドリングユニット１０２の部品および造作が、流体ハンドリングユニット１０２の一部ではない部品および造作と相互作用することを可能にすることができる。例えば、開口１４４を、一体型スライド処理ユニット１３２がレシーバ１０６上に配置されるときに、流体ハンドリングユニット１０２のキャリア制御基板１２０の底面に位置するコネクタまたはばねで付勢された開閉接点によって回路バス１３０を受け入れ、あるいは回路バス１３０に電気的につながることを可能にするように、配置することができる。いくつかの実施形態においては、マイクロ流体フローセル１０８がフローセルキャリア１０４のマイクロ流体フローセル収容領域１４６に配置されているときに、マイクロ流体フローセル１０８の視覚的または光学的なアクセスを可能にするように、開口１４４を配置することができる。例えば、開口１４４を、マイクロ流体フローセル収容領域１４６またはその一部に対応するようにフローセルキャリア１０４の底壁に配置することで、マイクロ流体フローセル１０８が内部に配置された一体型スライド処理ユニット１３２がレシーバ１０６上に置かれたときに、倒立顕微鏡によるマイクロ流体フローセル１０８の視覚的観察を可能にすることができる。
フローセルキャリア１０４は、１つ以上の保持部材１２６を含むことができる。保持部材１２６は、一般的には、流体ハンドリングユニット１０２をフローセルキャリア１０４との嵌合位置に保持することを容易にし、一般的には、マイクロ流体フローセル１０８がフローセルキャリア１０４のマイクロ流体フローセル収容領域１４６に配置された（さらには、流体ハンドリングユニット１０２がフローセルキャリア１０４に嵌合させられた）ときに、流体ハンドリングユニット１０２をマイクロ流体フローセル１０８に対してしっかりと保持することで、流体ハンドリングユニット１０２とマイクロ流体フローセル１０８との間の良好な流体シールを保証する。保持部材１２６を、ねじおよび接着剤などの技術的に知られた任意の適切な手段を使用してフローセルキャリア１０４に直接的または間接的に取り付けることができる。保持部材１２６を、例えば、プラスチック、金属、などの任意の適切な材料で製作することができる。
保持部材１２６は、例えば、ばねで付勢されたプラスチックタブであってよい。１つの典型的な実施形態において、ばねで付勢されたプラスチックタブは、保持位置に付勢され、フローセルキャリア１０４からの流体ハンドリングユニット１０２の分離を物理的に防止することによって、流体ハンドリングユニット１０２をフローセルキャリア１０４との嵌合位置に保持するように動作可能である。ばねで付勢されたプラスチックタブによって一体に保持されているときに流体ハンドリングユニット１０２をフローセルキャリア１０４から分離させるために、プラスチックタブのアーム部を、非ロック位置へと回転させることができる。
生物試料処理システム１００は、レシーバ１０６を含むことができる。レシーバ１０６は、一般に、一体型スライド処理ユニット１３２を保持して受け入れるための機械的な台またはクレードルである。レシーバ１０６は、カバースリップステーション、染色ステーション、脱色ステーション、流体操作ステーション（例えば、溶液の追加または除去）、画像化ステーション、培養ステーション、など、バイオテクノロジ、医薬品、および医療産業の分野で日常的に使用される処理または分析システムの一部であってよい。
レシーバ１０６は、一体型スライド処理ユニット１３２のレシーバ１０６との整列を可能にする形状または構成、一体型スライド処理ユニット１３２のレシーバ１０６内またはレシーバ１０６上への配置を可能にする形状または構成、一体型スライド処理ユニット１３２の底面をレシーバ１０６の上面に相補的に嵌合させることを可能にする形状または構成、あるいはこれらの組み合わせを有することができる。レシーバ１０６および一体型スライド処理ユニット１３２は、一体型スライド処理ユニット１３２のレシーバ１０６との整列を容易にする１つ以上の位置決め造作を含むことができる。位置決め造作を、一体型スライド処理ユニット１３２の表面およびレシーバ１０６の表面に形成することができる。例えば、図１は、一体型スライド処理ユニット１３２と対をなし、レシーバ１０６内への一体型スライド処理ユニット１３２の配置を可能にする形状を有しているレシーバ１０６を示している。
レシーバ１０６は、１つ以上の開口１４８を含むことができる。いくつかの実施形態においては、マイクロ流体フローセル１０８が内部に配置された一体型スライド処理ユニット１３２がレシーバ１０６に載せられたときに、マイクロ流体フローセル１０８に視覚的または光学的にアクセスすることができるように、開口１４８を配置することができる。例えば、開口１４８を、マイクロ流体フローセル収容領域１４６またはその一部に対応するようにレシーバ１０６に配置することで、マイクロ流体フローセル１０８が内部に配置された一体型スライド処理ユニット１３２がレシーバ１０６上に置かれたときに、倒立顕微鏡によるマイクロ流体フローセル１０８の視覚的観察を可能にすることができる。いくつかの実施形態において、開口１４８は、一体型スライド処理ユニット１３２の部品および造作が、一体型スライド処理ユニット１３２またはレシーバ１０６の一部ではない部品および造作と相互作用することを可能にすることができる。例えば、開口１４８を、一体型スライド処理ユニット１３２がレシーバ１０６上に配置されたときに、一体型スライド処理ユニット１３２内のコネクタまたはばねで付勢された開閉接点によって、回路バスまたはレシーバ１０６の下方から延びて開口１４８を通る他の電気接続部を受け入れ、あるいはそのような回路バスまたは電気接続部に電気的につながることができるように、配置することができる。いくつかの実施形態においては、マイクロ流体フローセル１０８が内部に配置された一体型スライド処理ユニット１３２がレシーバ１０６に載せられたときに、マイクロ流体フローセル１０８を照明することができるように、開口１４８を配置することができる。例えば、開口１４８を、光源ならびにマイクロ流体フローセル収容領域１４６またはその一部分に対応するように、レシーバ１０６内に配置することで、光源によってマイクロ流体フローセル収容領域１４６またはその一部分を照明することを可能にすることができる。照明源は、レシーバ１０６に組み込まれ、あるいは外部に取り付けられた発光ダイオード（「ＬＥＤ」）または他の光源であってよい。照明を、生物試料の観察の向上または生化学反応の誘発など、さまざまな目的に使用することができる。
レシーバ１０６は、レシーバ内に配置され、あるいはレシーバ１０６を通って延びる１つ以上の回路バス１３０を含むことができる。１つ以上の回路バス１３０を、一般に、一体型スライド処理ユニット１３２がレシーバ１０６上に置かれたときに、キャリア制御基板１２０へと電力および信号（例えば、Ｉ２Ｃプロトコルを介してもたらされる処理命令）をもたらすために使用することができる。
生物試料処理システム１００は、マイクロ流体フローセル１０８を含むことができる。マイクロ流体フローセル１０８は、一般に、生物試料を受け入れて保持するように構成され、生物試料への１つ以上の流体の送達を制御するために、流体ハンドリングユニット１０２とやり取りすることができる。本開示での使用に適した典型的なマイクロ流体フローセル１０８として、これらに限られるわけではないが、米国特許第８，９００，５２９号、米国特許出願公開第２０１４／０２４８６１７号、および米国特許出願公開第２０１４／０２４８６１８号に開示のマイクロ流体デバイスが挙げられ、これらの米国特許および米国特許出願公開の内容は、その全体が本明細書に援用される。
マイクロ流体フローセル１０８を、標準的な顕微鏡検査で典型的に用いられるガラススライド（例えば、標準的な顕微鏡ガラススライド）から形成することができるが、必ずしもそのようである必要はない。一実施形態において、マイクロ流体フローセル１０８は、フローセルをスライドへと接着することによって生成される密封された反応チャンバを有することができる。
一実施形態において、一体型スライド処理ユニット１３２は、生物試料が内部に配置され、あるいは載せられたマイクロ流体フローセル１０８を囲み、マイクロ流体フローセル１０８に作用する電気的および機械的の両方の手段を提供する。生物試料は、細胞、生物学的液体（例えば、血液）、などの任意の適切な生物試料を含むことができる。例えば、マイクロ流体フローセル１０８は、標準的な顕微鏡ガラススライドまたは光学的に透明な顕微鏡スライドに焼き付けられた脱パラフィン化ホルマリン固定パラフィン包埋（ＦＦＰＥ）組織または細胞ペレット切片を有することができる。いくつかの実施形態においては、スライドを、抗体、細胞、および他の生物試料などの分析対象物を捕捉するためにプローブで調整することができる。
一実施形態において、一体型スライド処理ユニット１３２は、ポンプの回転の観測および誤差チェックの目的で、ポンプ１１６のモータシリンダ上の光学エンコーダホイール１３８および反射率センサ１４０を含むことができる。反射率センサ１４０を、流量が指令され、目標体積が届けられたときにのみ命題の段階が完了する体積指令の構成（流量を指令し、目標体積を届けるために必要な対応する時間の経過を待つやり方とは対照的）において使用することができる。また、反射率センサ１４０を、（ポンプ１１６への駆動電圧を必要に応じて高めることによって）流量を一定に保つように閉ループＰＩＤ構成において使用して、摩擦を増大させて典型的には流量を指令された流量よりも小さくすると考えられるモータ内部の熱の蓄積を、緩和することもできる。
一実施形態において、一体型スライド処理ユニット１３２は、マイクロコントローラの不揮発性メモリ（例えば、キャリア制御基板１２０上のマイクロコントローラ）を使用して、自身の較正および設定値を保持することができる。これは、ポンプ１１６のための較正係数、ならびに一体型スライド処理ユニット１３２（または、一体型スライド処理ユニット１３２のいずれかの構成要素）を識別する固有のシリアル番号およびファームウェアに関するバージョン情報を含むことができる。較正パラメータは、内部駆動電圧を意図される１回転当たりの流量または体積に相関させることができる。
一実施形態において、一体型スライド処理ユニット１３２は、デバイスの使用履歴を追跡し、この情報を不揮発性メモリに保持することができる。例えば、一体型スライド処理ユニット１３２は、ポンプ１１６の総回転数および／または総実行時間を追跡し、一体型スライド処理ユニット１３２の再較正の時期を知ることができ、あるいはポンプ１１６の配管が寿命の終わりに達し、交換が必要であることを知ることができる。
一実施形態においては、一体型スライド処理ユニット１３２に、接続部（有線または無線）を介し、あるいは一体化された制御部（例えば、ユーザが動作の完了を知らせるために押すボタン）を介して、外部から命令することができる。これらに限られるわけではないが、プロセッサの状態、バージョン番号、および処理段階などの一体型スライド処理ユニット１３２からの情報を、（有線または無線接続を介して）外部に提示することができ、あるいは一体化された表示部（ＬＥＤ、ＬＣＤ画面、など）を介して提示することができる。
一実施形態において、一体型スライド処理ユニット１３２は、格納されたプログラム内の一連の段階でプログラムされてよく、自身が実行する処理の詳細を追跡することができる（例えば、流体のポンピングの手順または他の処理段階を自律的に行うときに動作中の温度ならびに種々のポンプ１１６への電圧を記録することができる）。
一実施形態においては、一体型スライド処理ユニット１３２に対し、電気的接続またはＲＦ接続のいずれかを介して検出される位置に基づいて指令を行うことができる。例えば、一体型スライド処理ユニット１３２を、特定の場所（例えば、プレートホテルの形態の培養ステーション）へと移動させられるまで、染色作業の開始を待つようにプログラムすることができる。ひとたび適切な場所にあることを検出すると、格納されたプログラムまたはプログラムのシーケンスの実行が開始される。一体型スライド処理ユニット１３２は、位置検出および在庫管理の目的で追跡されるバーコードを備えてもよい。
一実施形態においては、一体型スライド処理ユニット１３２に対し、温度に基づいて指令を行うことができる。例えば、培養チャンバ内に配置されるべき場合に、搭載された温度計を使用して、格納されたプログラムの実行を開始する前に温度が所定のレベルに上昇するまで待機することができる。
一実施形態においては、一体型スライド処理ユニット１３２に対し、圧力センサ、流量センサ、ナノドロップセンサ、漏れセンサ、などの一体型スライド処理ユニット１３２に含まれ得る他のセンサに基づいて指令を行うことができる。一実施形態においては、漏れセンサによる漏れの検出が、一体型スライド処理ユニット１３２を保護処置を講じ、エラー処理を実行するように動作させることができる。漏れセンサは、当業者にとって公知の任意の検知機構を使用することができ、例えば、容量式の漏れ検知機構を含むことができる。
一実施形態において、一体型スライド処理ユニット１３２は、工程の反応速度論の変更および処理段階の高速化に使用することができるヒータを含むことができる。
一実施形態において、一体型スライド処理ユニット１３２は、生物試料、環境、または一体型スライド処理ユニット１３２自体の状態を監視するために、温度センサ、流量センサ、圧力センサ、または電圧／電流を監視するためのセンサなどのセンサを含むことができる。これらのセンサからのフィードバックが、１つ以上の特定の動作を行うように一体型スライド処理ユニット１３２を動作させることができる。例えば、動作中のフローセルの過度のたわみを避けるために、圧力センサからの読み取りに応じて流量を調整することができる。
一実施形態においては、搭載された電池（化学電池、スーパーキャパシタ、など）、外部電源（有線、開閉、など）への接続、または両方（切断操作時に電力を維持するための搭載された電池を備える外部電源）により、一体型スライド処理ユニット１３２に電力を供給することができる。
一実施形態において、一体型スライド処理ユニット１３２は、電力の喪失を検出し、電池の電力を保存するためにパワーダウンモードに入るとともに、外部電力が再び接続されたならばポンプ手順を再開する選択肢を有するように、搭載されたエネルギ貯蔵装置（スーパーキャパシタ、電池、など）および関連のスマート電力管理回路を含むことができる。あるいは、搭載されたエネルギ貯蔵部は、必要なエネルギが貯蔵されたエネルギ以下である特定の手順の段階において主たる電源として働くことができる（例えば、一体型スライド処理ユニット１３２を、ポンプを動作させる必要がなく、あるいはポンプの動作が短時間であり、電池を使い尽くすことがない培養時間において、非給電のレシーバ／ホテルに移動させることができる）。バックアップ電力の喪失の場合（電池を使い尽くした場合）に、一体型スライド処理ユニット１３２は、電力喪失からの回復方法を決定するための一体型スライド処理ユニット１３２および生物試料の状態の将来の診断に役立つように、自身の現在の状態を不揮発性メモリにさらに保存することができる。
一実施形態において、一体型スライド処理ユニット１３２は、加熱／冷却（または、超音波攪拌などの他の作用機構）の適用またはセンサの導入に使用することができるマイクロ流体フローセル１０８への物理的なアクセスを可能にすることができる。
一実施形態においては、一体型スライド処理ユニット１３２を、１つ以上のマイクロ流体フローセル１０８を収容するように構成することができる。例えば、１つの一体型スライド処理ユニット１３２を、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、または１０個以上のマイクロ流体フローセル１０８を収容するように構成することができる。一体型スライド処理ユニット１３２が２つ以上のマイクロ流体フローセル１０８を収容するように構成される場合、一体型スライド処理ユニット１３２は、１つ以上のフローセルキャリア１０４を含むことができる。一実施形態においては、１つのフローセルキャリア１０４を、複数のマイクロ流体フローセル１０８を収容するように構成することができる。別の実施形態においては、それぞれが１つのマイクロ流体フローセル１０８を保持する複数のフローセルキャリア１０４を、使用することができる。一体型スライド処理ユニット１３２が２つ以上のマイクロ流体フローセル１０８を収容するように構成される場合、一体型スライド処理ユニット１３２の設計を、それに応じて調整することができる。例えば、２つのマイクロ流体フローセル１０８を収容するように構成された一体型スライド処理ユニット１３２は、完全に共有の流体力学あるいはポンプ１１６とマイクロ流体フローセル１０８との間の流体の経路設定を実行するための一体型の弁のいずれかを有する１つまたは２つのポンプ１１６を含むことができる。別の例として、２つのマイクロ流体フローセル１０８を収容するように構成された一体型スライド処理ユニット１３２は、４つのポンプ１１６を含むことができ、最初の２つのポンプ１１６は第１のマイクロ流体フローセル１０８に専用であってよく、残りの２つのポンプ１１６は第２のマイクロ流体フローセル１０８に専用であってよい。
図７は、本開示の１つの典型的な実施形態による生物試料を処理するための方法２００のフロー図である。この方法は、一般に、一体型スライド処理ユニット１３２を組み立て、一体型スライド処理ユニット１３２を作業ステーションに配置し、一体型スライド処理ユニット１３２内に配置されたマイクロ流体フローセル１０８に含まれる生物試料を処理および分析し、生物試料がもはや処理を必要としなくなるまで、この方法の１つ以上のステップを繰り返すことを含む。
ステップ２０２において、マイクロ流体フローセル１０８が、フローセルキャリア１０４のマイクロ流体フローセル収容領域１４６に配置される。次いで、流体ハンドリングユニット１０２が、フローセルキャリア１０４に嵌合させられ（例えば、フローセルキャリア１０４の上に載せられ）、一体型スライド処理ユニット１３２が形成される。次いで、保持部材１２６が、流体ハンドリングユニット１０２をフローセルキャリア１０４との嵌合位置に保持することを容易にし、一般的には流体ハンドリングユニット１０２をマイクロ流体フローセル１０８に対してしっかりと保持する保持位置へと動かされる。
ステップ２０４において、確実に固定された一体型スライド処理ユニット１３２は、適切なワークステーション（例えば、染色ステーション、画像化ステーション、脱色ステーション、培養ステーション、ロボットハンドリングステーション、など）に配置される。一体型スライド処理ユニット１３２は自己完結型であるため、一体型スライド処理ユニット１３２を、手作業、ロボット（例えば、自動化されたやり方）、またはこれらの組み合わせによって、処理および画像化のための種々のワークステーションへと運ぶことができる。
ステップ２０６において、マイクロ流体フローセル１０８上またはマイクロ流体フローセル１０８内に配置された生物試料の処理、分析、または両方が行われる。処理は、一般に、試薬の導入／除去、洗浄、脱色、培養、などの分析のために生物試料を準備するために従来から使用されている方法を包含する。分析は、一般に、顕微鏡を用いた生物試料の観察または画像化（例えば、生物試料の光学的調査）など、生物試料の研究に使用される従来からの方法を包含する。典型的には、一体型スライド処理ユニット１３２は、例えばキャリア制御基板１２０または遠方の装置からもたらされてよい処理および分析指令に応答する。いくつかの実施形態においては、信号をキャリア制御基板１２０へと渡すことができ、キャリア制御基板１２０が、スライドに対する適切な動作（例えば、ポンプを作動させ、スライド上に液体試薬を流す）を開始させることができる。
処理は、典型的には、一体型スライド処理ユニット１３２の入口（例えば、流体入口ブロック１１２）に適切な流体および試薬を充てんすることによって始まるが、必ずしもこの動作で始まる必要はない。例えば、生物試料の培養またはカバースリップの配置は、さらなる流体または試薬を必要としないかもしれない。流体および試薬を、マイクロ流体フローセル１０８上またはマイクロ流体フローセル１０８内に配置された生物試料の染色、結合、洗浄、画像化、脱色、などに使用することができる。また、流体および試薬は、生物試料の一部を（例えば、溶解または消化によって）除去するためにも使用可能であり、除去した生物試料の一部を後の処理（これに限られるわけではないが、次世代シーケンシングのための処理など）のために回収することを可能にすることができる。ひとたびマイクロ流体フローセル１０８を通過すると、流体および試薬を、一体型スライド処理ユニット１３２の出口（例えば、流体出口ブロック１１４）から取り出すことができる。
流体および試薬の装てんおよび除去は、手動で達成することができ（例えば、ユーザがピペットで流体および試薬を入口および出口に出し入れする）、あるいは自動化されたやり方で達成することができる（例えば、ピペットロボットが流体および試薬を入口へと送出し、出口から吸い取る）。ロボット液体ハンドラ（例えば、ピペットロボット）が関与する場合、一体型スライド処理ユニット１３２は、作業ステーション（例えば、顕微鏡）への直接接続またはロボット液体ハンドラと通信する別の制御プログラムとの通信により、自身の動作をロボット液体ハンドラに同期させることができる。
流体および試薬を必要とする処理動作において、ひとたび適切な流体および試薬が一体型スライド処理ユニット１３２の入口および出口に位置すると、一体型スライド処理ユニット１３２の１つ以上のポンプ１１６を使用して、マイクロ流体フローセル１０８について制御されたやり方で液体試薬および試料を導入し、攪拌し、流し、取り除くことができる。さらに、１つ以上のポンプ１１６を、生物試料を囲むマイクロ流体フローセル１０８の圧力の調整、またはマイクロ流体フローセル１０８が接着によって取り付けられたフローセルを含む場合のマイクロ流体フローセル１０８自体の寸法の調整にも使用することができる。
ステップ２０８において、生物試料２００の処理方法は、生物試料がさらなる処理および分析を必要とするか否かを判定する。必要である場合、ステップ２０４、２０６、および２０８が、生物試料がさらなる処理および分析を必要としないと判定されるまで繰り返される。生物試料がさらなる処理および分析を必要としなくなると、この方法は終了する。
本明細書において言及される刊行物およびそれらの言及に関する試料は、参照によって具体的に援用される。本明細書に記載の方法および装置の改変および変形が、以上の詳細な説明から当業者にとって明らかであろう。そのような改変および変形は、添付の特許請求の範囲の技術的範囲に包含されるように意図される。
［実施態様１］
ベースプレート（１１０）と、
流体入口ブロック（１１２）と、
流体出口ブロック（１１４）と、
前記流体入口ブロック（１１２）および前記流体出口ブロック（１１４）に連通したポンプ（１１６）と、
前記ポンプ（１１６）に電気的に連絡したキャリア制御基板（１２０）と
を備える流体ハンドリングユニット（１０２）
を備える生物試料処理システム（１００）。
［実施態様２］
マイクロ流体フローセル収容領域（１４６）を備えるフローセルキャリア（１０４）
をさらに備え、
前記フローセルキャリア（１０４）は、前記流体ハンドリングユニット（１０２）を受け入れて保持するように構成されている、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様３］
前記フローセルキャリア（１０４）は、１つ以上の保持部材（１２６）を備え、前記１つ以上の保持部材（１２６）は、前記流体ハンドリングユニット（１０２）を前記フローセルキャリア（１０４）に固定するように動作することができる、実施態様２に記載のシステム（１００）。
［実施態様４］
前記流体ハンドリングユニット（１０２）の底面が、前記フローセルキャリア（１０４）の上面に相補的に嵌合するように構成されている、実施態様２または３に記載のシステム（１００）。
［実施態様５］
前記フローセルキャリア（１０４）の底面が、レシーバ（１０６）の上面に相補的に嵌合するように構成されている、実施態様２乃至４のいずれか１項に記載のシステム（１００）。
［実施態様６］
前記フローセルキャリア（１０４）の底壁が、前記マイクロ流体フローセル収容領域（１４６）または前記マイクロ流体フローセル収容領域（１４６）の一部分に対応する光学開口を有し、前記光学開口は、マイクロ流体フローセル（１０８）が前記マイクロ流体フローセル収容領域（１４６）に配置されたとき、前記マイクロ流体フローセル（１０８）の光学的アクセスを可能にするように配置されている、実施態様２乃至５のいずれか１項に記載のシステム（１００）。
［実施態様７］
前記フローセルキャリア（１０４）の底壁が、電気開口を有し、前記電気開口は、前記流体ハンドリングユニット（１０２）が前記フローセルキャリア（１０４）内に配置され、前記フローセルキャリア（１０４）が前記レシーバ（１０６）内に配置されたときに、前記流体ハンドリングユニット（１０２）と前記レシーバ（１０６）との間の電気的接触を可能にするように配置されている、実施態様２乃至６のいずれか１項に記載のシステム（１００）。
［実施態様８］
前記流体ハンドリングユニット（１０２）は、ばねで付勢された電気接点を備え、前記ばねで付勢された電気接点は、前記流体ハンドリングユニット（１０２）が前記フローセルキャリア（１０４）内に配置され、前記フローセルキャリア（１０４）が前記レシーバ（１０６）内に配置されたときに、前記流体ハンドリングユニット（１０２）と前記レシーバ（１０６）との間の電気接続を形成するように配置されている、実施態様７に記載のシステム（１００）。
［実施態様９］
前記フローセルキャリア（１０４）の底面が、前記流体ハンドリングユニット（１０２）の上面と相補的に嵌合するように構成されている、実施態様２乃至８のいずれか１項に記載のシステム（１００）。
［実施態様１０］
前記流体入口ブロック（１１２）および前記流体出口ブロック（１１４）の各々は、漏斗状部分を有する開放リザーバを備える、実施態様１乃至９のいずれか１項に記載のシステム（１００）。
［実施態様１１］
前記流体入口ブロック（１１２）および前記流体出口ブロック（１１４）の各々は、マイクロ流体フローセル（１０８）が前記マイクロ流体フローセル収容領域（１４６）内に配置され、前記流体ハンドリングユニット（１０２）が前記フローセルキャリア（１０４）内に配置されたときに、前記マイクロ流体フローセル（１０８）との流体の接続を形成するように配置されている、実施態様２乃至１０のいずれか１項に記載のシステム（１００）。
［実施態様１２］
前記流体ハンドリングユニット（１０２）は、前記ポンプ（１１６）の回転部分の角度運動を監視するように配置されたロータリーエンコーダシステム（１１８）をさらに備え、前記キャリア制御基板（１２０）は、前記ロータリーエンコーダシステム（１１８）に電気的に連絡している、実施態様１乃至１１のいずれか１項に記載のシステム（１００）。
［実施態様１３］
前記ロータリーエンコーダシステム（１１８）は、
前記ポンプ（１１６）の前記回転部分に取り付けられた光学エンコーダホイール（１３８）と、
前記光学エンコーダホイールからの赤外反射を捕捉するように配置された反射率センサ（１４０）と
を備える、実施態様１２に記載のシステム（１００）。
［実施態様１４］
前記マイクロ流体フローセル収容領域（１４６）内に配置されたマイクロ流体フローセル（１０８）をさらに備える、実施態様２乃至１３のいずれか１項に記載のシステム（１００）。
［実施態様１５］
マイクロ流体フローセル収容領域（１４６）を備えるフローセルキャリア（１０４）
をさらに備え、
前記フローセルキャリア（１０４）は、前記流体ハンドリングユニット（１０２）に取り付けられる、実施態様１乃至１４のいずれか１項に記載のシステム（１００）。
［実施態様１６］
ベースプレート（１１０）と、
流体入口ブロック（１１２）と、
流体出口ブロック（１１４）と、
前記流体入口ブロック（１１２）に連通した第１のポンプ（１１６）と、
前記流体出口ブロック（１１４）に連通した第２のポンプ（１１６）と、
前記第１のポンプ（１１６）および前記第２のポンプ（１１６）に電気的に連絡したキャリア制御基板（１２０）と
を備える流体ハンドリングユニット（１０２）
を備える生物試料処理システム（１００）。
［実施態様１７］
前記流体ハンドリングユニット（１０２）は、前記第１のポンプ（１１６）および前記第２のポンプ（１１６）の回転部分の角度運動を監視するように配置されたロータリーエンコーダシステム（１１８）をさらに備え、前記キャリア制御基板（１２０）は、前記ロータリーエンコーダシステム（１１８）に電気的に連絡しており、前記ロータリーエンコーダシステム（１１８）は、
前記第１のポンプ（１１６）の前記回転部分に取り付けられた第１の光学エンコーダホイール（１３８）と、
前記第１の光学エンコーダホイール（１３８）からの赤外反射を捕捉するように配置された第１の反射率センサ（１４０）と、
前記第２のポンプ（１１６）の前記回転部分に取り付けられた第２の光学エンコーダホイール（１３８）と、
前記第２の光学エンコーダホイール（１３８）からの赤外反射を捕捉するように配置された第２の反射率センサ（１４０）と、
を備える、実施態様１６に記載のシステム（１００）。
［実施態様１８］
生物試料を処理するための方法（２００）であって、
マイクロ流体フローセル（１０８）をフローセルキャリア（１０４）のマイクロ流体フローセル収容領域（１４６）に配置するステップと、
ベースプレート（１１０）と、
流体入口ブロック（１１２）と、
流体出口ブロック（１１４）と、
前記流体入口ブロック（１１２）および前記流体出口ブロック（１１４）に連通したポンプ（１１６）と、
前記ポンプ（１１６）に電気的に連絡したキャリア制御基板（１２０）と
を備える流体ハンドリングユニット（１０２）に、前記フローセルキャリア（１０４）を取り付けるステップと、
前記流体入口ブロック（１１２）に流体を加えるステップと、
前記マイクロ流体フローセル（１０８）を通って流体を送るステップと
を含む方法（２００）。
［実施態様１９］
前記流体出口ブロック（１１４）から流体を取り去るステップ
をさらに含む、実施態様１８に記載の方法（２００）。
［実施態様２０］
前記マイクロ流体フローセル（１０８）内に配置された生物試料（２００）の画像化を行うステップ
をさらに含む、実施態様１８または１９に記載の方法（２００）。
［実施態様２１］
実施態様１乃至１７のいずれか１項に記載のシステム（１００）において実行される実施態様１８乃至２０のいずれか１項に記載の方法（２００）。
１００ 生物試料処理システム
１０２ 流体ハンドリングユニット
１０４ フローセルキャリア
１０６ レシーバ
１０８ マイクロ流体フローセル
１１０ ベースプレート
１１２ 流体入口ブロック
１１４ 流体出口ブロック
１１６ ポンプ
１１８ ロータリーエンコーダシステム
１２０ キャリア制御基板
１２２ ポンプ制御基板
１２４ 溝
１２６ 保持部材
１２８ 開口
１３０ 回路バス
１３２ 一体型スライド処理ユニット
１３４ 開放端
１３６ 流体リザーバ
１３８ 光学エンコーダホイール
１４０ 反射率センサ
１４２ 上部カバー
１４４ 開口
１４６ マイクロ流体フローセル収容領域
１４８ 開口
２００ 生物試料、方法

Claims (10)

  1. ベースプレート（１１０）と、
    流体入口ブロック（１１２）と、
    流体出口ブロック（１１４）と、
    前記流体入口ブロック（１１２）および前記流体出口ブロック（１１４）に連通したポンプ（１１６）と、
    前記ポンプ（１１６）に電気的に連絡したキャリア制御基板（１２０）と、
    を備える流体ハンドリングユニット（１０２）と、
    マイクロ流体フローセル収容領域（１４６）を備えるフローセルキャリア（１０４）と、
    を備え、
    前記フローセルキャリア（１０４）は、前記流体ハンドリングユニット（１０２）を受け入れて保持するように構成されている、
    生物試料処理システム（１００）。
  2. ａ）前記フローセルキャリア（１０４）は、１つ以上の保持部材（１２６）を備え、前記１つ以上の保持部材（１２６）は、前記流体ハンドリングユニット（１０２）を前記フローセルキャリア（１０４）に固定するように動作することができ、
    ｂ）前記流体ハンドリングユニット（１０２）の底面は、前記フローセルキャリア（１０４）の上面に相補的に嵌合するように構成されており、
    ｃ）前記フローセルキャリア（１０４）の底面は、レシーバ（１０６）の上面に相補的に嵌合するように構成されており、
    ｄ）前記フローセルキャリア（１０４）の底壁は、前記マイクロ流体フローセル収容領域（１４６）または前記マイクロ流体フローセル収容領域（１４６）の一部分に対応する光学開口を有し、前記光学開口は、マイクロ流体フローセル（１０８）が前記マイクロ流体フローセル収容領域（１４６）に配置されたとき、前記マイクロ流体フローセル（１４６）の光学的アクセスを可能にするように配置されており、かつ／または
    ｅ）前記流体入口ブロック（１１２）および前記流体出口ブロック（１１４）の各々は、漏斗状部分を有する開放リザーバを備えている、
    請求項１に記載のシステム（１００）。
  3. 前記フローセルキャリア（１０４）の底壁は、電気開口を有し、前記電気開口は、前記流体ハンドリングユニット（１０２）が前記フローセルキャリア（１０４）内に配置され、前記フローセルキャリア（１０４）が前記レシーバ（１０６）内に配置されたときに、前記流体ハンドリングユニット（１０２）と前記レシーバ（１０６）との間の電気的接触を可能にするように配置されている、
    請求項２に記載のシステム（１００）。
  4. 前記流体ハンドリングユニット（１０２）は、ばねで付勢された電気接点を備え、前記ばねで付勢された電気接点は、前記流体ハンドリングユニット（１０２）が前記フローセルキャリア（１０４）内に配置され、前記フローセルキャリア（１０４）が前記レシーバ（１０６）内に配置されたときに、前記流体ハンドリングユニット（１０２）と前記レシーバ（１０６）との間の電気接続を形成するように配置されている、
    請求項３に記載のシステム（１００）。
  5. 前記流体入口ブロック（１１２）および前記流体出口ブロック（１１４）の各々は、マイクロ流体フローセル（１０８）が前記マイクロ流体フローセル収容領域（１４６）内に配置され、前記流体ハンドリングユニット（１０２）が前記フローセルキャリア（１０４）内に配置されたときに、前記マイクロ流体フローセル（１０８）との流体の接続を形成するように配置されている、
    請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム（１００）。
  6. 前記流体ハンドリングユニット（１０２）は、前記ポンプ（１１６）の回転部分の角度運動を監視するように配置されたロータリーエンコーダシステム（１１８）をさらに備え、前記キャリア制御基板（１２０）は、前記ロータリーエンコーダシステム（１１８）に電気的に連絡している、
    請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシステム（１００）。
  7. 前記ロータリーエンコーダシステム（１１８）は、
    前記ポンプ（１１６）の前記回転部分に取り付けられた光学エンコーダホイール（１３８）と、
    前記光学エンコーダホイールからの赤外反射を捕捉するように配置された反射率センサ（１４０）と、
    を備える、
    請求項６に記載のシステム（１００）。
  8. ベースプレート（１１０）と、
    流体入口ブロック（１１２）と、
    流体出口ブロック（１１４）と、
    前記流体入口ブロック（１１２）に連通した第１のポンプ（１１６）と、
    前記流体出口ブロック（１１４）に連通した第２のポンプ（１１６）と、
    前記第１のポンプ（１１６）および前記第２のポンプ（１１６）に電気的に連絡したキャリア制御基板（１２０）と、
    を備える流体ハンドリングユニット（１０２）と、
    マイクロ流体フローセル収容領域（１４６）を備えるフローセルキャリア（１０４）と、
    を備え、
    前記フローセルキャリア（１０４）は、前記流体ハンドリングユニット（１０２）を受け入れて保持するように構成されている、
    生物試料処理システム（１００）。
  9. 前記流体ハンドリングユニット（１０２）は、前記第１のポンプ（１１６）および前記第２のポンプ（１１６）の回転部分の角度運動を監視するように配置されたロータリーエンコーダシステム（１１８）をさらに備え、前記キャリア制御基板（１２０）は、前記ロータリーエンコーダシステム（１１８）に電気的に連絡しており、前記ロータリーエンコーダシステム（１１８）は、
    前記第１のポンプ（１１６）の前記回転部分に取り付けられた第１の光学エンコーダホイール（１３８）と、
    前記第１の光学エンコーダホイール（１３８）からの赤外反射を捕捉するように配置された第１の反射率センサ（１４０）と、
    前記第２のポンプ（１１６）の前記回転部分に取り付けられた第２の光学エンコーダホイール（１３８）と、
    前記第２の光学エンコーダホイール（１３８）からの赤外反射を捕捉するように配置された第２の反射率センサ（１４０）と、
    を備える、
    請求項８に記載のシステム（１００）。
  10. 生物試料を処理するための方法（２００）であって、
    マイクロ流体フローセル（１０８）をフローセルキャリア（１０４）のマイクロ流体フローセル収容領域（１４６）に配置するステップと、
    ベースプレート（１１０）と、
    流体入口ブロック（１１２）と、
    流体出口ブロック（１１４）と、
    前記流体入口ブロック（１１２）および前記流体出口ブロック（１１４）に連通したポンプ（１１６）と、
    前記ポンプ（１１６）に電気的に連絡したキャリア制御基板（１２０）と、
    を備える流体ハンドリングユニット（１０２）に、前記フローセルキャリア（１０４）を取り付けるステップと、
    前記流体入口ブロック（１１２）に流体を加えるステップと、
    前記マイクロ流体フローセル（１０８）を通って流体を送るステップと、
    を含む方法（２００）。
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