JP7270734B2 - 複数の均一設計保管モジュールを有する、生物学材料の処理用システム - Google Patents
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Description
特許文献13は、プレートスロットが放射状に配置されたカルーセルを含む細胞培養用の保管装置を開示しており、カルーセルの各レベルはプレートスロットにアクセスするためのドアを有する。
特許文献14には、環状の棚板からなる保管室を規定するハウジングを有する保管ユニットが開示されている。
モジュール式化学分析装置は、特許文献15に開示されている。
ターンテーブルを備えたプロセスモジュールと複数の保管モジュールで構成される自動生化学分析装置が、特許文献16に開示されている。
ラバーを備えた分析装置は、特許文献17に開示されている。
特許文献18は、自動診断分析装置を開示している。
特許文献19は、2つの保管モジュールを備えた極低温保管システムを開示している。
特許文献20は、モジュール式のサンプル保管庫を開示している。
特許文献21は、マイクロウェルプレートをスタックから移動させるための自動マイクロウェルプレートハンドリング装置を開示している。
特許文献22は、ロボットが配置されるセンターウェルを有する円筒形ラックを備えた自動保管装置を開示している。
特許文献23は、他のラボウェア用のボトルを運ぶための担体を開示している。
特許文献24は、生物学的細胞培養のための液体ハンドリングシステムを開示している。
特許文献25は、突起物を有するグリッパーアームを備えたロボットハンドリング装置を開示している。
特許文献26は、ロボットハンドリング装置を有するインキュベーターを開示している。
特許文献27は、ボトルを開けるためのロボットハンドリング装置を開示している。
特許文献28は、ピペット装置を用いて細胞を培養する装置を開示している。
特許文献29は、ロボットシステムを開示している。
特許文献30は、ボトルのデキャップ装置を開示している。
本発明のさらなるシステムは、モジュール間でプレート又は容器を交換するための同一形状の移送インターフェースをそれぞれ備えたモジュールを有する。このモジュールの保管装置は、カルーセルであることが好ましい。回転式の保管装置は、コンピュータとすることができる制御装置により制御される電気駆動装置により駆動される。カルーセルの中心には、モジュール内及び/又は異なるモジュール間でプレート又は容器を移動させるためのロボットハンドリング装置を配置することができる。ロボットハンドリング装置は、直線方向に移動可能なグリッパーを有することができ、その方向は、水平方向及び/又は鉛直方向であり得る。グリッパーは水平方向に移動可能であることで、移送インターフェースを介してプレート又はコンテナを移動させる。グリッパーが水平方向に移動することで、モジュール内のプレート又はコンテナーを1つのレベルから別のレベルに移動させたり、1つのプレートスロットから別のプレートスロットに移動させたりできる。
この実施形態は、モジュールサイズ、形状、ドアタイプ、ドア位置などの標準フォーマットを提供し、システム内のすべてのモジュールがそのフォーマットに準拠している。ハンドリングはまた、ロボットが取り扱いやすいように、単一平面上及び規定された位置でのすべてのモジュール間移送など、単一フォーマットで行われる。モジュールは、介在するシステムにではなく、直接別のモジュールに受け渡しする。これにより、モジュールは非常にコンパクトになる。
さらなる実施形態では、複数のモジュールを含む生物学ラボラトリーシステムを操作する方法が提供される。その方法は:1又は複数のプレートスロットを含み、モジュール内に配置されて前記ターゲットプレートスロットをモジュール内のインターフェースと半径方向に位置合わせするカルーセルを回転させるステップと;ロボット装置をプレートスロットと同じ鉛直位置に鉛直方向に移動させるステップと;ロボット装置をプレートスロットに向かって水平に伸ばすステップとを含み、ロボット装置は、インターフェースの方向のみの水平方向の動き及び/又は鉛直方向の動きに制限されている。これにより、ロボット装置とカルーセルの動きが制限され、位置合わせのずれが困難になるため、信頼性が向上する。
さらなる実施形態では、生物学的材料を処理するためのシステムが提供される。そのシステムは:第1及び第2のモジュールを有し;その場合、第1及び第2のモジュールがシールされたインターフェースにより接続されている。生物学的プロセスのための2つのモジュール間のシールされたインターフェースにより、密閉できるシステムが可能となる。モジュールが互いにシールされるとき、ほぼ立方体のモジュールからシステムを現場で速やかに組み立てること;大きな、コストのかかる外部シュラウドや外部HEPAシステムを有する必要なく、モジュールからシステムを組み立てること;モジュール式システムを構築すること;が格段に容易となる。
好ましくは、モジュールが、シール可能なハウジングを有する。これにより、インターフェースがシールされるのみでなく、モジュール自体がシールされることでシステム全体の汚染がなくなる。
好ましくは、第1のモジュールがプロセスモジュールであり、第2のモジュールが保管モジュールである。より好ましくは、保管モジュールがインキュベーターである。より好ましくはさらに、システムが、少なくとも1つのさらなるモジュールを有し、そのさらなるモジュールは、冷蔵庫、冷凍庫、プラスチック器具保管庫、又は遠心分離機のいずれかである。これにより、生物学材料の処理における必要に応じて異なる機能のモジュールを備えたモジュールシステムを構築できる。好ましくは、少なくとも1つのさらなるモジュールが冷蔵庫又は冷凍庫であり、冷蔵庫又は冷凍庫は、冷蔵庫又は冷凍庫内にバイアルピッカーを有する。
インターフェースは、それを通してプレートがモジュール間で移送される場所である。インターフェースは、規定された位置を有する - すべて又は多くのモジュールが、ハウジング上での同じ高さのような同じ位置でインターフェースを有する。モジュールは、多かれ少なかれインターフェースにて互いに固定可能であり、その固定はインターフェースの機能である。インターフェースは、プレートが交換される制御された位置である。接続手段は、隣接するモジュール上の対応する又は適合する接続手段と係合できるように構成されている。
インターフェースに対する接続手段の位置は、モジュールが、モジュール上のインターフェース及び接続手段の相対的な位置と同一であるインターフェース及び接続手段の相対的な位置を備えた隣接するモジュールに接続される場合、モジュールと隣接するモジュールの2つのインターフェースは、モジュール間でマイクロプレート又はラボウェアが通過できるような態様で位置合わせされている。したがって、モジュールが、同一のモジュールに接続されたならば、それらのインターフェースは、単一モジュールの1つのインターフェースによるそのような通過で生じる障害を超えるいかなる障害も実質的に伴わずに、モジュール間でラボウェアを通過させられる態様で位置合わせされている。
2つのモジュールは、上記の接続方法で互いに相互作用する同一の接続手段を有し得るが、それに替えて、その接続手段が、接続機能を実行するためにそれらが適合するように構成され得ることが理解される。例えば、一方のモジュールが、他方のモジュール上の1又は複数のフランジの表面と係合するための表面を有する1又は複数のフランジを有することができる。その場合、そのモジュールのそのような係合表面は、インターフェースとは反対側の方に向く一方、他方のモジュール上の対応する係合表面は、その他方のモジュールのインターフェースの方に向く。
モジュールは、同一の隣接するモジュール上に設けられた同一のロック手段でロックするロック手段を有することができるが、それに替えて、ロック手段が、逆向きの適合するロック手段でロックするように構成され得ることがさらに理解される。言い換えると、モジュールは、それぞれのインターフェイスの位置合わせのために、同一のモジュールに接続しかつロックするように構成されている。その場合、モジュール間の同一性が、統一の接続手段及び/又はロック手段を有することにまで拡張されないが、インターフェースの位置合わせを確保する態様で適合するだけの接続手段及び/又はロック手段である場合であっても、同一のモジュールに接続しかつ/又はロックすることができるとみなすことができる。
好ましくは、モジュールは、モジュール内に配置されたロボットハンドリング装置をさらに有し、ロボットハンドリング装置は、マイクロプレート又はラボウェアを把持するためのグリッパーフィンガーを有する。その場合、グリッパーフィンガーの最大横幅は、チャネルの幅以下及び/又はインターフェースの幅以下である。ロボット装置が使用され、かつインターフェースを通過させられ、ロボット装置もチャネルにより位置合わせされる。
場合によっては、チャネルが、ロボット装置のグリッパーフィンガーを通過させるための溝を有することによって、ラボウェア又はプレートもまたチャネル側面と位置合わせされる。グリッパープレートが使用される場合、チャネルは、グリッパープレートが位置合わせされ、プレートがすべて同じチャネルにより位置合わせされるために、そのベースにさらなる溝を有することができる。
本発明のこれら及び他の特徴は、添付の図面を参照して、純粋に例として、より詳細に説明される。
プロセスモジュール120は、回転要素108すなわちターンテーブルを有する。しかしながら、プロセスモジュール120内でターンテーブル108が、単一表面でありかつ様々な鉛直ラック210を有しない場合もある。その替わりに、ターンテーブル108の頂面が、作業デッキ330又は少なくとも作業デッキ330の一部を形成する。ターンテーブル作業デッキは、ラボウェア用の多数のスロットを有すると共に、プロセスモジュール内で機能モジュール(例えば液体ハンドリングロボット)と位置合わせされ、かつ別のモジュールからターンテーブル作業デッキ上にプレートが水平に移送されるインターフェースと位置合わせされることができる。したがって、ターンテーブル作業デッキは、プレートをモジュール内に移送し、かつ複数の機能要素間で移送するための非常にコンパクトで統合された、シンプルな手段として機能する。
1.通常、コンフルエントに近い状態の細胞が入っているプレート116
2.1mlのピペットチップ324のボックス。チップは、好ましくは、ワイドボアチップであってもよい。
3.PBS(リン酸緩衝生理食塩水)+EDTA(又は同等の試薬)を含むディープウェルプレート364
4.トリプシン(又は同等の試薬)を含むディープウェルプレート364
5.新鮮な培地を入れたディープウェルプレート364
6.細胞を移すための2枚の新しいプレート116
いくつかの実施形態では、これらのプレートは、細胞培養プレート116(例えば、6ウェル細胞培養プレート116が示されている)、又は他の互換性のあるラボウェアなど、SLASサイズ規格に概ね適合する。モジュール間には自動ドア130(図示せず)が設けられている。一部のモジュールは、インターフェース134にドア130を必要としない。しかしながら、例えば、モジュール100間の環境が異なる場合、ドア130が設けられる。2つのモジュール100は、接続手段又は固定具(ボルト)132によりインターフェース134において固定又はロックされている。固定具132はインターフェース134の近くにあり、公差積み上げを最小化する。モジュール100の外郭シェルすなわちハウジング102間の衝突なしにプレート116がモジュール100間を通過できることを確保するために、固定具132は、モジュール100が所定の位置に位置合わせ及び保持又はロックされることを確実にする。モジュール100を互いに結合でき、又は他の特徴部若しくはモジュール100に結合できるように、追加の固定具132を提供することもできる。したがって、インターフェース134は、プレート116を受け渡すために、プレート116の位置が拘束される制御された場所を提供する。接続手段又は固定具132は、プレート116が受け渡される場所の近くにある。
いくつかの実施形態では、固定具132は、インターフェース134の端からインターフェース134の幅の半分以下である。これにより「公差積み上げ」が低減される。公差積み上げがあると、固定具や製造のばらつき又は動作中の動きによって、位置合わせすることが重要な部品の位置合わせに影響を与える可能性がある。特に、固定具132がインターフェース134又はその近くに配置されるため、モジュール間の位置合わせのばらつきが減少する。接続手段132は、ボルト又は他の任意の手段とすることができ、それは2つの隣接するモジュール100のハウジングを拘束又は押圧してそれらを互いに堅固に保持する。
いくつか実施形態では、接続手段132が位置合わせできるように、モジュールを位置合わせするためのインターロックリップ又は他の割り出し手段が設けられる。カルーセル108は、例えばピン140とスロット142の手段により、インターフェース134に対して割り出しされる。ピン140は、モジュール100の壁に設けられている。位置合わせスロット142はカルーセル108に設けられ、そこで、カルーセル108がプレート116を受け取るか又は保持することができる。カルーセル108上の2つのプレートスロット110間でのプレート116(又は他の互換性のあるラボウェア)の移送が1つのプレートスロット110から別のカルーセル108上の隣接するプレートスロット110への単純な直線移動により達成できるように、カルーセル108上のプレートスロット110は、カルーセル108をインターフェース134に対して割り出しすることによって、互いに位置合わせすることができる。ピン140は、位置合わせスロット142が常に拘束されないように移動することができる。
その替わりに、カルーセル108を移送位置に移動するときに位置合わせを行うことができ、他の時には自由に回転することができる。ピン140及びスロット142が図示されているが、電子的又は機械的な他の位置合わせ手段を設けることができる。例えば、ピン140がカルーセル108内に位置するように、スロットとピンの位置を入れ替えることができる。あるいは、カルーセル108のモーターを割出しして、所定の割出し位置で停止することができる。図4Bに、1つのプレートスロット110から別のプレートスロット110へインターフェース134を通過するように、モジュール100間を通過するプレート116が示されている。プレート116は、ロボット装置160によって指示された向きに通過することができる。
プロセスモジュール120は、インキュベーターモジュール124に対して水平に配置される。したがって、プロセスモジュール120は、冷凍庫モジュール126上に鉛直方向に積み重ねられる。しかし、プロセスモジュール120と冷凍庫モジュール126との間にインターフェースはない。プロセスモジュール120は、顕微鏡、バイアルデキャッパー、及び液体ハンドラーを有することができる。それは、ターンテーブル/カルーセル108も有する。しかしながら、この例では、プレート116を取り扱うためのロボット装置160はプロセスモジュール120に設けられていない。その替わりに、プレート116がカルーセル108上に置かれ、モジュール内の他の装置が操作を実行する。インキュベーター124及びプロセスモジュール120は、インキュベーターのロボット装置160がプレート116をインキュベーターからプロセスモジュール120のカルーセル108上に渡せるようにインターフェースする。プロセスモジュールは、プラスチック器具保管庫122に水平に接続され、インターフェースされる。プラスチック器具保管庫122は、室温で試薬を収容することもできる。冷凍庫126及びプロセスモジュール120が両方ともプラスチック器具保管庫122に水平に接続されているので、プラスチック器具保管庫122は、システム99内の他のモジュール100と比較して2倍の高さのモジュールである。例えば、モジュールは約70cm3の立方体になる。ただし、2倍の高さのモジュールの高さは約1.4mである。同じ効果を得るために、同じ仕様の2つのモジュールすなわち2つのプラスチック器具保管庫122を鉛直方向に積み重ねることもできる。しかしながら、このような配置は、単一モジュール100では必要な機能に対して十分な大きさが得られそうにないロボット装置や密閉インターフェースのコストを削減することができる。図10のプラスチック器具保管庫122は、プレートを掴むロボット装置160を有し、プロセスモジュール120と冷凍庫126の両方にプレート116(又は他のプラスチック器具)を受け渡しすることができる。
Claims (12)
- 生物学材料を処理するためのシステムであって、
第1のモジュール(100)と、
少なくとも1つの第2のモジュール(100)と、を有する前記システムにおいて、
前記第1及び第2のモジュール(100)の各々が共通の特徴として少なくとも、
同じサイズ及び形状のハウジング(102)と、
それらのモジュール(100)の隣接する一方の移送インターフェースに固定的に接続可能な移送インターフェース(134)と、
前記ハウジング(102)内に回転可能に配置された保管装置(108、330)と、
ラボウェア、細胞培養物、又は液体を収容するプレート(116、320、322、324)又は容器(326、327)を受容するための前記保管装置(108、330)内に配置された複数のプレートスロット(110)と、
ラボウェア、細胞培養物、又は液体を収容するプレート(116、320、322、324)又は容器(326、327)を受容するための前記保管装置(108、330)を、前記保管装置(108、330)のプレートスロット(110)が前記移送インターフェース(134)と位置合わせされる位置に回転させるための駆動手段と、を有し、
前記第1及び第2のモジュール(100)の各々が、プレート(116、320、322、324)又は容器(326、327)を、各前記モジュール(100)の内側で、かつ、各前記モジュールの前記ハウジング(102)の内側と外側との間で移動させるためのロボットハンドリング装置(160)を有し、
前記ロボットハンドリング装置(160)が、前記保管装置(108、330)を形成するカルーセル(108)の中心に配置されており、
前記第1及び第2のモジュール(100)の各々のセンターウェル(112)に配置された前記ロボットハンドリング装置(160)が、前記プレートスロット(110)からプレート(116、320、322、324)又は容器(326、327)を保持できるグラバー(162)を有し、かつ、一方の前記モジュール(100)のプレート(116、320、322、324)又は容器(326、327)を隣接する他方の前記モジュール(100)内のプレートスロットに渡すことができ、かつ、
前記第1のモジュール(100)と前記第2のモジュール(100)が、前記ハウジング(102)内の室内環境に影響を与える手段のみにおいて互いに異なることを特徴とするシステム。 - 生物学材料を処理するためのシステムであって、
第1のモジュール(100)と、
少なくとも1つの第2のモジュール(100)と、を有する前記システムにおいて、
前記第1及び第2のモジュール(100)の各々が共通の特徴として少なくとも、
ハウジングと、
それらのモジュール(100)の隣接する一方の移送インターフェースに固定的に接続可能な移送インターフェース(134)と、
ラボウェア、細胞培養物、又は液体を収容するプレート(116、320、322、324)又は容器(326、327)を受容するための保管装置を、前記保管装置のプレートスロット(110)が前記移送インターフェースと位置合わせされる位置に回転させるための駆動手段と、
前記移送インターフェース(134)の開口部(150)の枠であるフレーム(315)と、
前記開口部(150)を閉じる第1の位置と前記開口部(150)が開いている第2の位置との間で移動可能であるドア(313)と、を有し、
前記第1及び第2のモジュール(100)が、前記移送インターフェース(134)及び前記移送インターフェース(134)間のシール要素(311)と気密に接続されており、かつ、
前記シール要素(311)が、前記フレーム(315)を接続するパイプ片であることを特徴とするシステム。 - 前記第1及び第2のモジュール(100)の各々において前記カルーセル(108)を前記移送インターフェース(134)に位置合わせするための位置合わせ手段が設けられ、
前記第1及び第2のモジュール(100)の各々において前記カルーセル(108)を前記移送インターフェース(134)に位置合わせすることにより、前記第1のモジュール(100)の前記プレートスロット(110)と前記第2のモジュール(100)の前記プレートスロット(110)とを互いに位置合わせすると共に、第1のモジュール(100)の前記カルーセル(108)と前記第2のモジュール(100)の前記カルーセル(108)とを互いに位置合わせすることができ、
それによって前記第1のモジュール(100)の前記カルーセル(108)上の前記プレートスロット(110)と前記第2のモジュール(100)の前記カルーセル(108)上の前記プレートスロット(110)との間で、前記プレート(116、320、322、324)又は容器(326、327)を単純な直線移動により移送することが可能となることを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 連続的な空間又はチャネルに、移送スロットと、ドア(313)又は前記移送インターフェース(134)と、受け取り移送スロットと、が配置されていることを特徴とする請求項3に記載のシステム。
- ロボットハンドリング装置(160)が、前記第1及び第2のモジュール(100)の各々のセンターウェル(112)に配置され、かつ前記プレートスロット(110)からプレート(116)を保持することができるグラバー(162)を有することを特徴とする請求項2に記載のシステム。
- 前記ハウジング(102)内の室内環境に影響を与える手段が、前記ハウジング(102)内の温度を制御する、請求項1に記載のシステム。
- 前記ハウジング(102)内の室内環境に影響を与える手段が、前記ハウジング(102)内の湿度を制御する、請求項1又は6に記載のシステム。
- 前記ロボットハンドリング装置(160)の動きが、水平方向及び/又は鉛直方向の直線的な動きに拘束されている、請求項1又は5に記載のシステム。
- 前記プレート(116、320、322、324)又は前記容器(326、327)が、マイクロプレートフットプリントと同じサイズのフットプリントを有する、請求項1~8のいずれかに記載のシステム。
- 2つの隣接するモジュール(100)を固定的に接続する手段(132、232)を特徴とする請求項1~9のいずれかに記載のシステム。
- 前記モジュール(100)が、液体培地を吸引するための少なくとも1つの液体ハンドリングロボット(340)を有するプロセスモジュール(120)である、請求項2又は5に記載のシステム。
- 前記プロセスモジュール(120)が、前記保管装置により形成された作業デッキ(330)を有する、請求項11に記載のシステム。
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