共焦点液体レベル測定
本願は、小容量のウェル内の液体レベルを測定するための装置および方法に関し、この方法は：参照点からこの小容量のウェルの頂表面までの第一の距離を、共焦点で測定する工程；参照点から液体の頂表面までの第二の距離を、共焦点で測定する工程；およびこの第一の距離とこの第二の距離との間の差を決定する工程を包含する。さらなる実施形態において、この方法は、小容量のウェル内の、液体の体積を決定する工程をさらに包含する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（分野）
本願は、小容量の範囲およびさらに小容量の範囲の量を含有するウェル内の、小容量についての液体レベルを測定するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（導入）
生物学の分野において、小容量のウェルが、液体の反応、貯蔵、および取り扱いのために使用され得る。生物学的アッセイの小型化および平行化に対する努力において、１つの反応あたりの体積が小さいことが、サンプル利用を最小にし、かつサンプルの取り扱いを容易にするので、望ましい。反応は、各反応ウェルについて、ナノリットルからマイクロリットルの規模の範囲の、小さい液体体積で実施され得る。このような小容量のウェルが、例えば、マルチウェルトレイまたはチューブラックにおいてのように、一緒にグループ化される場合、各小容量のウェル内の液体の体積を決定することが、望ましくあり得る。小容量のウェルは、液体レベルを測定するための現在利用可能な方法および器具に対して、小さすぎる。小容量のウェル内の液体レベルを測定するための、非接触型の自動的な方法を提供することが、望ましくあり得る。測定された液体の体積を使用する、密度の計算を介して、液体の重量を決定する方法を提供することもまた、望ましくあり得る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
（要旨）
種々の実施形態において、本教示は、小容量のウェル内の液体レベルを検出するための方法を提供し得る。この方法は、参照点から小容量のウェルの頂表面までの第一の距離を共焦点で測定する工程、参照点から液体の頂表面までの第二の距離を共焦点で測定する工程、および第一の距離と第二の距離との間の差を決定する工程を包含する。
【０００４】
種々の実施形態において、本教示は、小容量のウェル内の液体レベルを検出するためのシステムを提供し得る。このシステムは、参照点から小容量のウェルの頂表面までの第一の距離と、参照点から液体の頂表面までの第二の距離とを測定するように適合された共焦点スキャナ、この共焦点スキャナまたは小容量のウェルを実質的に垂直な方向に位置決めするように適合された少なくとも１つのリニアアクチュエータ、ならびに第一の距離の測定値および第二の距離の測定値からの情報を収集し、そして第一の距離の測定値と第二の距離の測定値との間の差を計算するように適合されたプロセッサを備える。
【０００５】
種々の実施形態において、本教示は、小容量のウェル内の液体レベルを検出するための方法を提供し得る。この方法は、参照点から小容量のウェルの頂表面までの第一の距離を共焦点で測定する工程、参照点から液体の頂表面までの第二の距離を共焦点で測定する工程、および第一の距離と第二の距離との間の差を決定する工程を包含し、この小容量のウェル内の液体レベルは、レベルセンサによって測定することが不可能である。
【０００６】
種々の実施形態において、本教示は、小容量のウェル内の液体レベルを検出するためのシステムを提供し得る。このシステムは、参照点から小容量のウェルの頂表面までの第一の距離を測定するため、および参照点から液体の頂表面までの第二の距離を測定するための手段、共焦点スキャナを、実質的に垂直な方向で位置決めするための手段、ならびに第一の距離の測定値と第二の距離の測定値との間の差を計算するための手段を備える。
【０００７】
種々の実施形態において、本教示は、小容量のウェル内の液体レベルを検出するためのシステムを提供し得る。このシステムは、参照点から小容量のウェルの頂表面までの第一の距離を測定するため、および参照点から液体の頂表面までの第二の距離を測定するための手段、小容量のチューブを実質的に垂直な方向で位置決めするための手段、ならびに第一の距離の測定値と第二の距離の測定値との間の差を計算するための手段を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（種々の実施形態の説明）
本願において、単数形の使用は、他に具体的に言及されない限り、複数を包含する。本願において、「または」の使用は、他に言及されない限り、「および／または」を意味する。さらに、用語「含んでいる」ならびに他の形態（例えば、「含む」および「含まれる」）は、限定的ではない。また、「要素」または「構成要素」のような用語は、他に具体的に言及されない限り、１つのユニットを構成する要素および構成要素と、１つより多くのサブユニットを構成する要素および構成要素との両方を包含する。可能な場合にはいつでも、同じ参照番号が、全ての図面にわたって、同じかまたは類似の部品をいうために使用される。
【０００９】
本明細書中で使用される節の見出しは、組織化の目的のみであり、記載される主題を限定すると解釈されるべきではない。本願に引用される全ての文献（特許、特許出願、記事、書籍、および論文が挙げられるが、これらに限定されない）は、あらゆる目的で、その全体が明白に参考として援用される。
【００１０】
用語「小容量」とは、本明細書中で使用される場合、およそ数マイクロリットル（例えば、１ミリリットル未満）またはおよそ数ナノリットル（例えば、１マイクロリットル未満）の液体体積を収容するための受器をいう。本明細書中で使用される場合、用語「ウェル」とは、ウェル、管、毛管、バイアル、キュベットなどが挙げられる、あらゆる容器をいう。この容器は、正方形、矩形、円形、円筒形などが挙げられる、任意の形状を有し得る。小容量のウェルは、列（例えば、管のストリップ）、アレイ（例えば、マルチウェルトレイ）、またはアセンブリ（例えば、回転ラック）として、一緒にグループ化され得る。小容量のウェルは、接触による液体体積測定方法のためには、容量が小さすぎる。一緒にグループ化される小容量のウェルの数は、１個、２個、４個、８個、１６個、２４個、４８個、９６個、３８４個、１５３６個、６１４４個などの範囲であり得る。
【００１１】
用語「共焦点」およびその活用形は、本明細書中で使用される場合、走査型共焦点法に基づく光学表面プロファイラーをいう。この共焦点方法は、ピンホールまたはスリットを使用して、光の集束面から発しない光を妨害し、妨害されない光は、１つまたは一連のレンズを通って伝播する。集束面の上または下から発する光は、ピンホールまたはスリットには集束せず、従って、検出されない。光源が、垂直軸にわたって走査され、検出経路長に沿った表面の存在を検出する。光源はまた、水平軸にわたって走査され、信号を平均することにより改善された信号測定を達成し得るか、または走査される距離にわたって表面トポグラフィーを実施し得る。「共焦点」とは、本明細書中で使用される場合、共焦点顕微鏡検査法をいわない。
【００１２】
光源は、種々の光源のいずれであってもよく、白色光、ハロゲンランプ、レーザー、固体レーザー、レーザーダイオード、マイクロ波レーザー、ダイオード固体レーザー（ＤＳＳＬ）、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、ＬＥＤ、蛍光体ＬＥＤ、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、薄膜電子発光デバイス（ＴＦＥＬＤ）、リン光ＯＬＥＤ（ＰＨＯＬＥＤ）、無機−有機ＬＥＤ、量子ドット技術を使用するＬＥＤ、ＬＥＤアレイ、フィラメントランプ、アークランプ、ガスランプ、および蛍光管が挙げられる。光源は、高い放射照度を有しても（例えば、レーザー）、低い放射照度を有してもよい（例えば、ＬＥＤ）。上で言及された様々な型のＬＥＤは、中程度から高度の放射照度を有し得る。
【００１３】
検出器は、任意の種々の検出器であり得、電荷結合素子（ＣＣＤ）、背面薄型冷却（ｂａｃｋ−ｓｉｄｅ ｔｈｉｎ ｃｏｏｌｅｄ）ＣＣＤ、前面照射（ｆｒｏｎｔ−ｓｉｄｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ）ＣＣＤ、ＣＣＤアレイ、フォトダイオード、フォトダイオードアレイ、光増倍管（ＰＭＴ）、ＰＭＴアレイ、相補型ＭＯＳ（ＣＭＯＳ）センサ、ＣＭＯＳアレイ、電荷注入デバイス（ＣＩＤ）、ＣＩＤアレイなどが挙げられる。検出器は、情報を、格納、補正、および／またはデータの操作のために、データ収集デバイス（例えば、コンピュータ、または他の信号処理システム）に中継するように適合され得る。
【００１４】
種々の実施形態において、本教示は、２つ以上の表面レベルを１回の測定で同時に測定するための方法を提供する（例えば、液体レベルおよび少なくとも１つの参照点）。種々の実施形態において、２つ以上の表面レベルが、２回の測定で測定され得る（例えば、プレート表面および少なくとも１つの参照点、ならびに液体レベルおよび少なくとも１つの参照点）。種々の実施形態において、この参照点は、ウェルの底、カバーの頂表面、および／またはカバーの底表面であり得る。種々の実施形態において、この参照点は、測定可能な表面に対する共焦点スキャナの位置（例えば、小容量ウェルを備えるプレートの頂部、ウェルの底部、カバーの頂表面、カバーの底表面、および／または液体の頂表面）であり得る。
【００１５】
種々の実施形態において、小容量ウェルは、液体がウェルの底部に位置するように配向され得る。この配向は、例えば、重力が液体をウェルの底部に下向きに押し付ける場合には開口部を上にし得るか、または例えば、遠心力もしくは圧力が液体をウェルの底部に右向きに押し付ける場合には開口部を左にし得る。種々の実施形態において、小容量のウェルは、液体がカバー上に位置するように覆われ得、そして配向され得る。この配向は、例えば、重力が液体をカバーに下向きに押し付ける場合には開口部を下にし得るか、または遠心力もしくは圧力が液体をカバーに左向きに押し付ける場合には開口部を左にし得る。
【００１６】
種々の実施形態において、小容量のウェル内の液体は、任意の型の液体であり得、不透明な液体、有色の液体、半透明な液体、および／または透明（無色）な液体が挙げられる。種々の実施形態において、小容量のウェルは、疎水性であっても親水性であってもよく、液体との異なる相互作用を提供する。このような相互作用は、この液体と、小容量のウェルの壁との界面に、液面を形成し得る。
【００１７】
種々の実施形態において、図１に図示されるように、小容量のウェル内の液体レベルを検出するためのシステムである。小容量のウェル３８は、頂表面３５およびウェル底部３７を有する。小容量のウェル３８がトレイまたはプレートの一部分である場合、このウェルは、プレート底部３３を含む。共焦点スキャナ３２、３４は、ステージ３０に対して、３２における第一の位置、および３４における第二の位置を有し得る。この共焦点スキャナは、小容量のウェル３８と液体３９との上方に、均一な距離を維持し得る。均一な距離を維持することによって、第一の位置３２における共焦点スキャナと、小容量のウェル３８の頂表面３５との間の距離（値ｃ１によって表される）、および第二の位置３４における共焦点スキャナと液体液面レベル３１との間の距離（値ｃ２によって表される）は、互いに実質的に等しい。共焦点スキャナは、リニアアクチュエータ（図１には示されない）によって、第一の位置３２と第二の位置３４との間を並進し得る。ステージ３０と第一の位置３２における共焦点スキャナとの間の距離（値ｄ１によって表される）と、ステージ３０と第二の位置３４における共焦点スキャナとの間の距離（値ｄ２によって表される）との間の差は、値Ｂを与える。すなわち、Ｂ＝（ｄ２−ｄ１）である。値Ｂは、実質的にＡに等しい。Ａは、小容量のウェル３８の頂表面３５と、液体３９の液面レベル３１との間の距離を表す値である。ウェルの深さＷは既知であるので、液体の高さＨは、Ｈ＝Ｗ−Ａとして計算され得る。Ｈについての値を計算することによって、液体の体積が、小容量のウェルについてのＨの関数として、理論的な体積の方程式によって決定され得る。図１に図示される例は、Ｖ（Ｈ）＝０．０２０８Ｈ３＋０．４０５９Ｈ２＋２．７４２８Ｈ−０．９７４１という理論的な体積の方程式を有する。図２は、ミリメートルの高さの関数として、小容量のウェルの理論的な体積のマイクロリットルでのグラフを図示する。
【００１８】
種々の実施形態において、ｄ１およびｄ２は、実質的に等しくあり得、そしてＡは、ステージおよび共焦点スキャナを並進させることによるｃ１とｃ２との差によって、計算され得る。種々の実施形態において、ｄ１およびｄ２は、実質的に等しくあり得、そしてＡは、小容量のウェルを並進させることによるｃ１とｃ２との差によって、計算され得る。各実施形態において、共焦点スキャナは、小容量のウェルの表面および液体の液面レベルに、集束面を見出し得る。
【００１９】
種々の実施形態において、小容量のウェル内の液体レベルを決定するための方法は、参照点（例えば、ステージ）から小容量のウェルの頂表面までの第一の距離（例えば、ｄ１）を共焦点で測定する工程、参照点（例えば、ステージ）から液体の頂表面までの第二の距離（例えば、ｄ２）を共焦点で測定する工程（例えば、液体の液面レベルを同定することによる）、および第一の距離と第二の距離との差を決定する工程を包含し得る。この方法は、例えば、ウェルの底部に対する液体の頂表面の高さを決定し、そして小容量のウェルの容量についての式（例えば、理論的な体積の式）を用いて体積を計算することによって、小容量のウェル内の液体の体積を決定することを可能にし得る。
【００２０】
種々の実施形態において、小容量のウェル内の液体レベルを決定するための方法は、共焦点スキャナを、小容量のウェルの頂表面に集束するように位置決めする工程、ならびに集束面内で走査するために、共焦点スキャナ、ステージ、および／または小容量のウェルを、液体の頂表面および小容量のウェルの頂表面に集束するように位置決めする工程を包含し得る。この方法は、複数のウェルについて繰り返され得る。
【００２１】
種々の実施形態において、図３に図示されるように、共焦点スキャナ１００は、複数の小容量のウェル３８を有するトレイ３６の表面にわたって走査するための、種々の光学構成要素を備え得る。これらの光学構成要素としては、光源１０、平行化レンズ１１、二色性ミラー１２、フィルタ１３、走査機構１４ａ、１４ｂ、レンズ１５、１６、１８、対物レンズ１７、ピンホールＰＨ、および検出器１９が挙げられる。このような共焦点スキャナの例は、Ｋｅｙｅｎｃｅ，Ｉｎｃ．（Ｊａｐａｎ）によって製造される、ＬＴ−９０００シリーズである。図４は、ＬＴ−９０００共焦点スキャナ１００の物理的なレイアウトを図示する。本教示は、ＬＴ−９０００を垂直方向１０００および横方向２０００に並進させて、トレイ３６における各小容量のウェルを測定することを提供する。図５は、小容量のウェル内の液体レベルを検出するためのシステムの物理的レイアウトを図示し、共焦点スキャナ１００、リニアアクチュエータ４０、および複数の小容量のウェルを有するトレイ３６を示す。
【００２２】
種々の実施形態において、小容量のウェル内の液体は、各ウェルについて取り出される液体および／または蒸発によって、激減し得る。このことは、液体レベルの変化を引き起こし得る。液体が取り出しおよび／または蒸発によって激減する用途の例は、小容量のウェルに浸漬されたピンでマイクロアレイをスポッティングすることである。スポッティングの成功は、ピンが浸漬される各小容量のウェル内の十分な液体に依存する。種々の実施形態において、液体レベルは、スポッティングプロセスの間中モニタリングされ得る。図６は、小容量のウェル内の液体レベルを決定するためのシステムを図示し、このシステムは、共焦点スキャナ１００、および複数のピンを備えるピンスポッティングヘッド４２を備える。
【００２３】
種々の実施形態において、図７〜図８に図示されるように、液体レベルの測定をモニタリングするために、ソフトウェアが設計され得る。図７は、複数のウェルのトレイ内の全ての小容量のウェルを走査することの例を示す。図８は、複数のウェルのトレイ内の選択された小容量のウェルを走査することの例を示す。各ソフトウェアは、ウェルが測定されるべきである場合には「選択された（ｓｅｌｅｃｔｅｄ）」と指定し、ウェルが測定されている場合には「測定されている（ｍｅａｓｕｒｉｎｇ）」と指定し、そしてウェルがすでに測定された場合には「測定された（ｍｅａｓｕｒｅｄ）」と指定する。下部の、グラフィカルユーザインターフェースのチャートは、測定された各小容量のウェルについての位置に関して、高さを示す。
【実施例】
【００２４】
図９Ａ〜図９Ｂに図示されるように、空の小容量のウェルを、これらのウェルの頂表面および内側の底部を走査することによって、測定した。図９Ａ〜図９Ｂは、上記システムによって測定された場合の、空の３８４ウェルプレートにおける、小容量のウェルの平坦さの、それぞれ二次元グラフおよび三次元グラフを図示する。これらの図が示すように、ウェルの容量は、平坦さに依存して、４５マイクロリットルから４８マイクロリットルまで変動した。
【００２５】
図１０Ａ〜図１０Ｂに図示されるように、比較的小さい体積で満たされた、少容量のウェルを測定した。図１０Ａ〜図１０Ｂは、上記システムによって測定された場合の、小さい液体体積を有する、機械でピペッティングした３８４ウェルプレートの液体の体積の、それぞれ二次元グラフおよび三次元グラフを図示する。これらの体積の平均は、４．０マイクロリットルと８．０マイクロリットルとの間であったが、２．０マイクロリットルから１８．０マイクロリットルまで変動した。
【００２６】
図１１に図示されるように、比較的中程度の体積で満たされた小容量のウェルを測定した。図１１は、上記システムによって測定された場合の、３８４ウェルプレートにおける、機械でピペッティングされた小容量のウェルの中程度の液体体積の三次元グラフを図示する。これらの体積の平均は、１０．０マイクロリットルと１４．０マイクロリットルとの間であったが、４．０マイクロリットルから２８．０マイクロリットルまで変動した。
【００２７】
図１２に図示されるように、比較的大きい体積で満たされた小容量のウェルを測定した。図１２は、上記システムによって測定された場合の、３８４ウェルプレートにおける、機械でピペッティングされた小容量のウェルの大きい液体の体積の三次元グラフを図示する。これらの体積の平均は、１４．０マイクロリットルから２０．０マイクロリットルであったが、２．０マイクロリットルから２６．０マイクロリットルまで変動した。
【００２８】
種々の実施形態において、本教示は、１５３６個のウェル、６１４４個のウェル、２４，５７６個のウェル、９８，３０４個のウェルなどを含むプレートを形成する、小容量のウェル内の液体の体積を測定するために使用され得る。このようなシステムにおいて、各ウェル内への液体の首尾よい充填は、本教示によって評価され得る。
【００２９】
種々の実施形態において、図１３および図１４は、１つのみの参照点を有する小容量のウェル内の液体レベルを、液体の高さを直接測定すること、または上記のように、ウェル内の液体の上方の空隙空間を測定することによって決定する方法を図示する。ウェルの寸法に相関する高さの情報は、ウェル内の液体体積を提供する。図１３と図１４との両方において、スキャナ３２は、カバー１００を通して光を投影し、小容量のウェルを有するプレート１３８に入れられた液体３９に応答信号電波を発生させ得る。このカバーは、半透明なフィルムもしくはコーティングであり得るか、または光の出入りを可能にするための開口部分もしくは窓を有するカバーであり得る。
【００３０】
図１３は、液体３９がカバー１００によって小容量のウェル内に保持されるようにプレート１３８が反転されている、本教示の実施形態を図示する。プレート１３８は、１５０ナノリットルから４５０ナノリットルの体積のスポッターまたはローダーで満たされ得る。プレート１３８は、その反転した配向で遠心され、液体３９がカバー１００上に沈降して、液体３９の上方の空気ギャップ１１０を押すことを確実にし得る。スキャナ３２は、カバー１００を通して光を提供し、液体３９の体積を測定する。図１４は、液体３９が小容量のウェルの底部に保持されるように、プレート１３８が上方に面している、本教示の実施形態を図示する。スキャナ３２は、カバー１００および空気ギャップ１１０を通して光を提供し、液体３９の体積を測定する。種々の実施形態において、このウェルを覆うカバーは、存在しない。スキャナ３２は、液体の表面レベルに、そしてこの液体を通してこのウェルの底部に、直接共焦点で光を提供し得る。
【００３１】
種々の実施形態において、スキャナ３２は、レーザー共焦点変位計であり得る。このような計器は、表面の反射を検出する。このような計器は、表面の蛍光を必要としない。このような計器の例は、ＬＴ９０３０Ｍ（Ｋｅｙｅｎｃｅ，Ｊａｐａｎ）である。この計器は、２ミリメートルの最高検出範囲を有し、走査幅の範囲は、５４０マイクロメートルである。この計器は、２ミリメートルの高さの範囲内で、４つの表面を検出し得る。図１４が図示するように、スキャナ３２からの光は、カバー１００の頂表面１２０および底表面１３０から反射し得、そして液体３９の頂表面１４０から反射し得る。この計器は、カバー１００の底表面１２０の反射と、液体３９の頂表面１４０の反射との間の、空隙空間１１０の高さを計算し得る。このようなシステムは、１つの測定で作動され、その高さの範囲に沿って表面を同時に測定し得、外部の点または面を参照する必要性を排除する。種々の実施形態において、この計器が静止し、そしてプレートが、ｘ−ｙ面内でステージ上を移動して、小容量のウェルを走査し得るか、またはプレートが静止し、そして計器がステージ上を移動し得る。
【００３２】
液体の体積は、高さの情報を寸法に相関付けて、ウェル内の液体の体積を提供することによって、決定され得る。図１５に図示されるように、理論体積（ナノリットル）対高さ（ミクロン）のプロットは、液体の高さと測定された共焦点高さとの比較を提供する。測定された共焦点高さは、変動する体積との相関を示す。種々の実施形態において、高さの測定は、特定された幅を走査する間の表面高さの平均値であり得る。種々の実施形態において、高さの測定は、液体の液面を提供する、表面高さのプロフィールであり得る。
【００３３】
種々の実施形態において、スキャナ３２は、レーザー共焦点変位計であり得、この計器は、図１３に図示されるように、反転したプレートにおいて液体の高さを測定し得る。上記のように、液体３９は、カバー１００の上に載る。この計器からの光は、この液体の底表面によって反射され得、そしてこの光がこの液体を通過すると、この液体の頂表面によって反射され得る。
【００３４】
種々の実施形態において、スキャナおよび／またはプレートの動きは、ソフトウェアによって制御され得る。種々の実施形態において、このソフトウェアは、１回に１つのウェルのモード、または走査モードで、読み取るようにプログラムされ得る。種々の実施形態において、走査モードは、プレートの一部またはプレート全体を走査し得る。種々の実施形態において、このソフトウェアは、特定されたウェルの中間を測定するように、プログラムされ得る。種々の実施形態において、このソフトウェアは、測定の信頼性を決定し得、そして信頼性のある測定を得るために、読み取り位置を修正し得る。図１６は、プレートのウェル内の、垂直軸上での液体体積の測定を図示し、これらのウェルの格子が、他方の軸である。図１６に示されるように、各ウェルからの面内での測定は、プレートの個々のウェルに適切に流体が充填されているか否かを決定するために、プロットされ得る。
【００３５】
種々の実施形態において、本教示は、液体の頂表面を測定することを提供するが、液体の型および小容量のウェルの疎水性／親水性特性、またはプレートの配向（逆向きであるか上向きであるか）に依存して、液面が発生し得、この液体を、スキャナの方へ、またはスキャナから離れる方へ、湾曲させる。このような実施形態において、スキャナは、液面を決定するため、および小容量のウェルの壁に対する液体の縁部の効果を保証するために（これらを高さおよび／または体積の計算において考慮することによる）、使用され得る。
【００３６】
本発明の他の種々の実施形態は、本明細書を考慮すること、および本明細書中に開示された本発明を実施することによって、当業者に明らかになる。本明細書および実施例は、例示のみとみなされ、本発明の真の範囲および精神は、添付の特許請求の範囲によって示されることが、意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本教示に従う液体レベル測定のための方法の概略図を図示する。
【図２】図２は、本教示に従って、液体レベルから液体の体積を計算するためのグラフを図示する。
【図３】図３は、本教示に従う共焦点スキャナの概略図を図示する。
【図４】図４は、本教示に従う液体レベル測定のための器具の、断面斜視図を図示する。
【図５】図５は、本教示に従う、マルチウェルトレイにおける小容量のウェルの液体レベル測定のためのシステムの斜視図を図示する。
【図６】図６は、本教示に従う液体レベル測定およびマイクロアレイスポッティングのためのヘッドの斜視図を図示する。
【図７】図７は、本教示に従って、マルチウェルトレイにおける全ての小容量のウェルの走査から、液体レベルの測定値を収集する、ソフトウェアについてのグラフィカルユーザインターフェースを図示する。
【図８】図８は、本教示に従って、マルチウェルトレイにおける選択された小容量のウェルの走査から、液体レベルの測定値を収集する、ソフトウェアについてのグラフィカルユーザインターフェースを図示する。
【図９Ａ】図９Ａは、本教示に従う、空の３８４ウェルプレートにおける小容量のウェルの平坦さの二次元グラフを図示する。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本教示に従う、空の３８４ウェルプレートにおける小容量のウェルの平坦さの三次元グラフを図示する。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本教示に従う、液体の体積が小さい、機械でピペッティングされた３８４ウェルプレートの液体体積の二次元グラフを図示する。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本教示に従う、液体の体積が小さい、機械でピペッティングされた３８４ウェルプレートの液体体積の三次元グラフを図示する。
【図１１】図１１は、本教示に従う、３８４ウェルプレートにおける、機械でピペッティングされた小容量のウェルの中程度の液体体積の三次元グラフを図示する。
【図１２】図１２は、本教示に従う、３８４ウェルプレートにおける、機械でピペッティングされた小容量のウェルの大きい液体体積の三次元グラフを図示する。
【図１３】図１３は、本教示に従う、液体レベル測定のための方法の概略図を図示する。
【図１４】図１４は、本教示に従う、液体レベル測定のための方法の概略図を図示する。
【図１５】図１５は、本教示に従って、液体レベルから液体体積を計算するためのグラフを図示する。
【図１６】図１６は、本教示に従う、６１４４ウェルプレートにおける、自動的にピペッティングされた小容量のウェルの液体体積の三次元グラフを図示する。
【技術分野】
【０００１】
（分野）
本願は、小容量の範囲およびさらに小容量の範囲の量を含有するウェル内の、小容量についての液体レベルを測定するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（導入）
生物学の分野において、小容量のウェルが、液体の反応、貯蔵、および取り扱いのために使用され得る。生物学的アッセイの小型化および平行化に対する努力において、１つの反応あたりの体積が小さいことが、サンプル利用を最小にし、かつサンプルの取り扱いを容易にするので、望ましい。反応は、各反応ウェルについて、ナノリットルからマイクロリットルの規模の範囲の、小さい液体体積で実施され得る。このような小容量のウェルが、例えば、マルチウェルトレイまたはチューブラックにおいてのように、一緒にグループ化される場合、各小容量のウェル内の液体の体積を決定することが、望ましくあり得る。小容量のウェルは、液体レベルを測定するための現在利用可能な方法および器具に対して、小さすぎる。小容量のウェル内の液体レベルを測定するための、非接触型の自動的な方法を提供することが、望ましくあり得る。測定された液体の体積を使用する、密度の計算を介して、液体の重量を決定する方法を提供することもまた、望ましくあり得る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
（要旨）
種々の実施形態において、本教示は、小容量のウェル内の液体レベルを検出するための方法を提供し得る。この方法は、参照点から小容量のウェルの頂表面までの第一の距離を共焦点で測定する工程、参照点から液体の頂表面までの第二の距離を共焦点で測定する工程、および第一の距離と第二の距離との間の差を決定する工程を包含する。
【０００４】
種々の実施形態において、本教示は、小容量のウェル内の液体レベルを検出するためのシステムを提供し得る。このシステムは、参照点から小容量のウェルの頂表面までの第一の距離と、参照点から液体の頂表面までの第二の距離とを測定するように適合された共焦点スキャナ、この共焦点スキャナまたは小容量のウェルを実質的に垂直な方向に位置決めするように適合された少なくとも１つのリニアアクチュエータ、ならびに第一の距離の測定値および第二の距離の測定値からの情報を収集し、そして第一の距離の測定値と第二の距離の測定値との間の差を計算するように適合されたプロセッサを備える。
【０００５】
種々の実施形態において、本教示は、小容量のウェル内の液体レベルを検出するための方法を提供し得る。この方法は、参照点から小容量のウェルの頂表面までの第一の距離を共焦点で測定する工程、参照点から液体の頂表面までの第二の距離を共焦点で測定する工程、および第一の距離と第二の距離との間の差を決定する工程を包含し、この小容量のウェル内の液体レベルは、レベルセンサによって測定することが不可能である。
【０００６】
種々の実施形態において、本教示は、小容量のウェル内の液体レベルを検出するためのシステムを提供し得る。このシステムは、参照点から小容量のウェルの頂表面までの第一の距離を測定するため、および参照点から液体の頂表面までの第二の距離を測定するための手段、共焦点スキャナを、実質的に垂直な方向で位置決めするための手段、ならびに第一の距離の測定値と第二の距離の測定値との間の差を計算するための手段を備える。
【０００７】
種々の実施形態において、本教示は、小容量のウェル内の液体レベルを検出するためのシステムを提供し得る。このシステムは、参照点から小容量のウェルの頂表面までの第一の距離を測定するため、および参照点から液体の頂表面までの第二の距離を測定するための手段、小容量のチューブを実質的に垂直な方向で位置決めするための手段、ならびに第一の距離の測定値と第二の距離の測定値との間の差を計算するための手段を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（種々の実施形態の説明）
本願において、単数形の使用は、他に具体的に言及されない限り、複数を包含する。本願において、「または」の使用は、他に言及されない限り、「および／または」を意味する。さらに、用語「含んでいる」ならびに他の形態（例えば、「含む」および「含まれる」）は、限定的ではない。また、「要素」または「構成要素」のような用語は、他に具体的に言及されない限り、１つのユニットを構成する要素および構成要素と、１つより多くのサブユニットを構成する要素および構成要素との両方を包含する。可能な場合にはいつでも、同じ参照番号が、全ての図面にわたって、同じかまたは類似の部品をいうために使用される。
【０００９】
本明細書中で使用される節の見出しは、組織化の目的のみであり、記載される主題を限定すると解釈されるべきではない。本願に引用される全ての文献（特許、特許出願、記事、書籍、および論文が挙げられるが、これらに限定されない）は、あらゆる目的で、その全体が明白に参考として援用される。
【００１０】
用語「小容量」とは、本明細書中で使用される場合、およそ数マイクロリットル（例えば、１ミリリットル未満）またはおよそ数ナノリットル（例えば、１マイクロリットル未満）の液体体積を収容するための受器をいう。本明細書中で使用される場合、用語「ウェル」とは、ウェル、管、毛管、バイアル、キュベットなどが挙げられる、あらゆる容器をいう。この容器は、正方形、矩形、円形、円筒形などが挙げられる、任意の形状を有し得る。小容量のウェルは、列（例えば、管のストリップ）、アレイ（例えば、マルチウェルトレイ）、またはアセンブリ（例えば、回転ラック）として、一緒にグループ化され得る。小容量のウェルは、接触による液体体積測定方法のためには、容量が小さすぎる。一緒にグループ化される小容量のウェルの数は、１個、２個、４個、８個、１６個、２４個、４８個、９６個、３８４個、１５３６個、６１４４個などの範囲であり得る。
【００１１】
用語「共焦点」およびその活用形は、本明細書中で使用される場合、走査型共焦点法に基づく光学表面プロファイラーをいう。この共焦点方法は、ピンホールまたはスリットを使用して、光の集束面から発しない光を妨害し、妨害されない光は、１つまたは一連のレンズを通って伝播する。集束面の上または下から発する光は、ピンホールまたはスリットには集束せず、従って、検出されない。光源が、垂直軸にわたって走査され、検出経路長に沿った表面の存在を検出する。光源はまた、水平軸にわたって走査され、信号を平均することにより改善された信号測定を達成し得るか、または走査される距離にわたって表面トポグラフィーを実施し得る。「共焦点」とは、本明細書中で使用される場合、共焦点顕微鏡検査法をいわない。
【００１２】
光源は、種々の光源のいずれであってもよく、白色光、ハロゲンランプ、レーザー、固体レーザー、レーザーダイオード、マイクロ波レーザー、ダイオード固体レーザー（ＤＳＳＬ）、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、ＬＥＤ、蛍光体ＬＥＤ、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、薄膜電子発光デバイス（ＴＦＥＬＤ）、リン光ＯＬＥＤ（ＰＨＯＬＥＤ）、無機−有機ＬＥＤ、量子ドット技術を使用するＬＥＤ、ＬＥＤアレイ、フィラメントランプ、アークランプ、ガスランプ、および蛍光管が挙げられる。光源は、高い放射照度を有しても（例えば、レーザー）、低い放射照度を有してもよい（例えば、ＬＥＤ）。上で言及された様々な型のＬＥＤは、中程度から高度の放射照度を有し得る。
【００１３】
検出器は、任意の種々の検出器であり得、電荷結合素子（ＣＣＤ）、背面薄型冷却（ｂａｃｋ−ｓｉｄｅ ｔｈｉｎ ｃｏｏｌｅｄ）ＣＣＤ、前面照射（ｆｒｏｎｔ−ｓｉｄｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ）ＣＣＤ、ＣＣＤアレイ、フォトダイオード、フォトダイオードアレイ、光増倍管（ＰＭＴ）、ＰＭＴアレイ、相補型ＭＯＳ（ＣＭＯＳ）センサ、ＣＭＯＳアレイ、電荷注入デバイス（ＣＩＤ）、ＣＩＤアレイなどが挙げられる。検出器は、情報を、格納、補正、および／またはデータの操作のために、データ収集デバイス（例えば、コンピュータ、または他の信号処理システム）に中継するように適合され得る。
【００１４】
種々の実施形態において、本教示は、２つ以上の表面レベルを１回の測定で同時に測定するための方法を提供する（例えば、液体レベルおよび少なくとも１つの参照点）。種々の実施形態において、２つ以上の表面レベルが、２回の測定で測定され得る（例えば、プレート表面および少なくとも１つの参照点、ならびに液体レベルおよび少なくとも１つの参照点）。種々の実施形態において、この参照点は、ウェルの底、カバーの頂表面、および／またはカバーの底表面であり得る。種々の実施形態において、この参照点は、測定可能な表面に対する共焦点スキャナの位置（例えば、小容量ウェルを備えるプレートの頂部、ウェルの底部、カバーの頂表面、カバーの底表面、および／または液体の頂表面）であり得る。
【００１５】
種々の実施形態において、小容量ウェルは、液体がウェルの底部に位置するように配向され得る。この配向は、例えば、重力が液体をウェルの底部に下向きに押し付ける場合には開口部を上にし得るか、または例えば、遠心力もしくは圧力が液体をウェルの底部に右向きに押し付ける場合には開口部を左にし得る。種々の実施形態において、小容量のウェルは、液体がカバー上に位置するように覆われ得、そして配向され得る。この配向は、例えば、重力が液体をカバーに下向きに押し付ける場合には開口部を下にし得るか、または遠心力もしくは圧力が液体をカバーに左向きに押し付ける場合には開口部を左にし得る。
【００１６】
種々の実施形態において、小容量のウェル内の液体は、任意の型の液体であり得、不透明な液体、有色の液体、半透明な液体、および／または透明（無色）な液体が挙げられる。種々の実施形態において、小容量のウェルは、疎水性であっても親水性であってもよく、液体との異なる相互作用を提供する。このような相互作用は、この液体と、小容量のウェルの壁との界面に、液面を形成し得る。
【００１７】
種々の実施形態において、図１に図示されるように、小容量のウェル内の液体レベルを検出するためのシステムである。小容量のウェル３８は、頂表面３５およびウェル底部３７を有する。小容量のウェル３８がトレイまたはプレートの一部分である場合、このウェルは、プレート底部３３を含む。共焦点スキャナ３２、３４は、ステージ３０に対して、３２における第一の位置、および３４における第二の位置を有し得る。この共焦点スキャナは、小容量のウェル３８と液体３９との上方に、均一な距離を維持し得る。均一な距離を維持することによって、第一の位置３２における共焦点スキャナと、小容量のウェル３８の頂表面３５との間の距離（値ｃ１によって表される）、および第二の位置３４における共焦点スキャナと液体液面レベル３１との間の距離（値ｃ２によって表される）は、互いに実質的に等しい。共焦点スキャナは、リニアアクチュエータ（図１には示されない）によって、第一の位置３２と第二の位置３４との間を並進し得る。ステージ３０と第一の位置３２における共焦点スキャナとの間の距離（値ｄ１によって表される）と、ステージ３０と第二の位置３４における共焦点スキャナとの間の距離（値ｄ２によって表される）との間の差は、値Ｂを与える。すなわち、Ｂ＝（ｄ２−ｄ１）である。値Ｂは、実質的にＡに等しい。Ａは、小容量のウェル３８の頂表面３５と、液体３９の液面レベル３１との間の距離を表す値である。ウェルの深さＷは既知であるので、液体の高さＨは、Ｈ＝Ｗ−Ａとして計算され得る。Ｈについての値を計算することによって、液体の体積が、小容量のウェルについてのＨの関数として、理論的な体積の方程式によって決定され得る。図１に図示される例は、Ｖ（Ｈ）＝０．０２０８Ｈ３＋０．４０５９Ｈ２＋２．７４２８Ｈ−０．９７４１という理論的な体積の方程式を有する。図２は、ミリメートルの高さの関数として、小容量のウェルの理論的な体積のマイクロリットルでのグラフを図示する。
【００１８】
種々の実施形態において、ｄ１およびｄ２は、実質的に等しくあり得、そしてＡは、ステージおよび共焦点スキャナを並進させることによるｃ１とｃ２との差によって、計算され得る。種々の実施形態において、ｄ１およびｄ２は、実質的に等しくあり得、そしてＡは、小容量のウェルを並進させることによるｃ１とｃ２との差によって、計算され得る。各実施形態において、共焦点スキャナは、小容量のウェルの表面および液体の液面レベルに、集束面を見出し得る。
【００１９】
種々の実施形態において、小容量のウェル内の液体レベルを決定するための方法は、参照点（例えば、ステージ）から小容量のウェルの頂表面までの第一の距離（例えば、ｄ１）を共焦点で測定する工程、参照点（例えば、ステージ）から液体の頂表面までの第二の距離（例えば、ｄ２）を共焦点で測定する工程（例えば、液体の液面レベルを同定することによる）、および第一の距離と第二の距離との差を決定する工程を包含し得る。この方法は、例えば、ウェルの底部に対する液体の頂表面の高さを決定し、そして小容量のウェルの容量についての式（例えば、理論的な体積の式）を用いて体積を計算することによって、小容量のウェル内の液体の体積を決定することを可能にし得る。
【００２０】
種々の実施形態において、小容量のウェル内の液体レベルを決定するための方法は、共焦点スキャナを、小容量のウェルの頂表面に集束するように位置決めする工程、ならびに集束面内で走査するために、共焦点スキャナ、ステージ、および／または小容量のウェルを、液体の頂表面および小容量のウェルの頂表面に集束するように位置決めする工程を包含し得る。この方法は、複数のウェルについて繰り返され得る。
【００２１】
種々の実施形態において、図３に図示されるように、共焦点スキャナ１００は、複数の小容量のウェル３８を有するトレイ３６の表面にわたって走査するための、種々の光学構成要素を備え得る。これらの光学構成要素としては、光源１０、平行化レンズ１１、二色性ミラー１２、フィルタ１３、走査機構１４ａ、１４ｂ、レンズ１５、１６、１８、対物レンズ１７、ピンホールＰＨ、および検出器１９が挙げられる。このような共焦点スキャナの例は、Ｋｅｙｅｎｃｅ，Ｉｎｃ．（Ｊａｐａｎ）によって製造される、ＬＴ−９０００シリーズである。図４は、ＬＴ−９０００共焦点スキャナ１００の物理的なレイアウトを図示する。本教示は、ＬＴ−９０００を垂直方向１０００および横方向２０００に並進させて、トレイ３６における各小容量のウェルを測定することを提供する。図５は、小容量のウェル内の液体レベルを検出するためのシステムの物理的レイアウトを図示し、共焦点スキャナ１００、リニアアクチュエータ４０、および複数の小容量のウェルを有するトレイ３６を示す。
【００２２】
種々の実施形態において、小容量のウェル内の液体は、各ウェルについて取り出される液体および／または蒸発によって、激減し得る。このことは、液体レベルの変化を引き起こし得る。液体が取り出しおよび／または蒸発によって激減する用途の例は、小容量のウェルに浸漬されたピンでマイクロアレイをスポッティングすることである。スポッティングの成功は、ピンが浸漬される各小容量のウェル内の十分な液体に依存する。種々の実施形態において、液体レベルは、スポッティングプロセスの間中モニタリングされ得る。図６は、小容量のウェル内の液体レベルを決定するためのシステムを図示し、このシステムは、共焦点スキャナ１００、および複数のピンを備えるピンスポッティングヘッド４２を備える。
【００２３】
種々の実施形態において、図７〜図８に図示されるように、液体レベルの測定をモニタリングするために、ソフトウェアが設計され得る。図７は、複数のウェルのトレイ内の全ての小容量のウェルを走査することの例を示す。図８は、複数のウェルのトレイ内の選択された小容量のウェルを走査することの例を示す。各ソフトウェアは、ウェルが測定されるべきである場合には「選択された（ｓｅｌｅｃｔｅｄ）」と指定し、ウェルが測定されている場合には「測定されている（ｍｅａｓｕｒｉｎｇ）」と指定し、そしてウェルがすでに測定された場合には「測定された（ｍｅａｓｕｒｅｄ）」と指定する。下部の、グラフィカルユーザインターフェースのチャートは、測定された各小容量のウェルについての位置に関して、高さを示す。
【実施例】
【００２４】
図９Ａ〜図９Ｂに図示されるように、空の小容量のウェルを、これらのウェルの頂表面および内側の底部を走査することによって、測定した。図９Ａ〜図９Ｂは、上記システムによって測定された場合の、空の３８４ウェルプレートにおける、小容量のウェルの平坦さの、それぞれ二次元グラフおよび三次元グラフを図示する。これらの図が示すように、ウェルの容量は、平坦さに依存して、４５マイクロリットルから４８マイクロリットルまで変動した。
【００２５】
図１０Ａ〜図１０Ｂに図示されるように、比較的小さい体積で満たされた、少容量のウェルを測定した。図１０Ａ〜図１０Ｂは、上記システムによって測定された場合の、小さい液体体積を有する、機械でピペッティングした３８４ウェルプレートの液体の体積の、それぞれ二次元グラフおよび三次元グラフを図示する。これらの体積の平均は、４．０マイクロリットルと８．０マイクロリットルとの間であったが、２．０マイクロリットルから１８．０マイクロリットルまで変動した。
【００２６】
図１１に図示されるように、比較的中程度の体積で満たされた小容量のウェルを測定した。図１１は、上記システムによって測定された場合の、３８４ウェルプレートにおける、機械でピペッティングされた小容量のウェルの中程度の液体体積の三次元グラフを図示する。これらの体積の平均は、１０．０マイクロリットルと１４．０マイクロリットルとの間であったが、４．０マイクロリットルから２８．０マイクロリットルまで変動した。
【００２７】
図１２に図示されるように、比較的大きい体積で満たされた小容量のウェルを測定した。図１２は、上記システムによって測定された場合の、３８４ウェルプレートにおける、機械でピペッティングされた小容量のウェルの大きい液体の体積の三次元グラフを図示する。これらの体積の平均は、１４．０マイクロリットルから２０．０マイクロリットルであったが、２．０マイクロリットルから２６．０マイクロリットルまで変動した。
【００２８】
種々の実施形態において、本教示は、１５３６個のウェル、６１４４個のウェル、２４，５７６個のウェル、９８，３０４個のウェルなどを含むプレートを形成する、小容量のウェル内の液体の体積を測定するために使用され得る。このようなシステムにおいて、各ウェル内への液体の首尾よい充填は、本教示によって評価され得る。
【００２９】
種々の実施形態において、図１３および図１４は、１つのみの参照点を有する小容量のウェル内の液体レベルを、液体の高さを直接測定すること、または上記のように、ウェル内の液体の上方の空隙空間を測定することによって決定する方法を図示する。ウェルの寸法に相関する高さの情報は、ウェル内の液体体積を提供する。図１３と図１４との両方において、スキャナ３２は、カバー１００を通して光を投影し、小容量のウェルを有するプレート１３８に入れられた液体３９に応答信号電波を発生させ得る。このカバーは、半透明なフィルムもしくはコーティングであり得るか、または光の出入りを可能にするための開口部分もしくは窓を有するカバーであり得る。
【００３０】
図１３は、液体３９がカバー１００によって小容量のウェル内に保持されるようにプレート１３８が反転されている、本教示の実施形態を図示する。プレート１３８は、１５０ナノリットルから４５０ナノリットルの体積のスポッターまたはローダーで満たされ得る。プレート１３８は、その反転した配向で遠心され、液体３９がカバー１００上に沈降して、液体３９の上方の空気ギャップ１１０を押すことを確実にし得る。スキャナ３２は、カバー１００を通して光を提供し、液体３９の体積を測定する。図１４は、液体３９が小容量のウェルの底部に保持されるように、プレート１３８が上方に面している、本教示の実施形態を図示する。スキャナ３２は、カバー１００および空気ギャップ１１０を通して光を提供し、液体３９の体積を測定する。種々の実施形態において、このウェルを覆うカバーは、存在しない。スキャナ３２は、液体の表面レベルに、そしてこの液体を通してこのウェルの底部に、直接共焦点で光を提供し得る。
【００３１】
種々の実施形態において、スキャナ３２は、レーザー共焦点変位計であり得る。このような計器は、表面の反射を検出する。このような計器は、表面の蛍光を必要としない。このような計器の例は、ＬＴ９０３０Ｍ（Ｋｅｙｅｎｃｅ，Ｊａｐａｎ）である。この計器は、２ミリメートルの最高検出範囲を有し、走査幅の範囲は、５４０マイクロメートルである。この計器は、２ミリメートルの高さの範囲内で、４つの表面を検出し得る。図１４が図示するように、スキャナ３２からの光は、カバー１００の頂表面１２０および底表面１３０から反射し得、そして液体３９の頂表面１４０から反射し得る。この計器は、カバー１００の底表面１２０の反射と、液体３９の頂表面１４０の反射との間の、空隙空間１１０の高さを計算し得る。このようなシステムは、１つの測定で作動され、その高さの範囲に沿って表面を同時に測定し得、外部の点または面を参照する必要性を排除する。種々の実施形態において、この計器が静止し、そしてプレートが、ｘ−ｙ面内でステージ上を移動して、小容量のウェルを走査し得るか、またはプレートが静止し、そして計器がステージ上を移動し得る。
【００３２】
液体の体積は、高さの情報を寸法に相関付けて、ウェル内の液体の体積を提供することによって、決定され得る。図１５に図示されるように、理論体積（ナノリットル）対高さ（ミクロン）のプロットは、液体の高さと測定された共焦点高さとの比較を提供する。測定された共焦点高さは、変動する体積との相関を示す。種々の実施形態において、高さの測定は、特定された幅を走査する間の表面高さの平均値であり得る。種々の実施形態において、高さの測定は、液体の液面を提供する、表面高さのプロフィールであり得る。
【００３３】
種々の実施形態において、スキャナ３２は、レーザー共焦点変位計であり得、この計器は、図１３に図示されるように、反転したプレートにおいて液体の高さを測定し得る。上記のように、液体３９は、カバー１００の上に載る。この計器からの光は、この液体の底表面によって反射され得、そしてこの光がこの液体を通過すると、この液体の頂表面によって反射され得る。
【００３４】
種々の実施形態において、スキャナおよび／またはプレートの動きは、ソフトウェアによって制御され得る。種々の実施形態において、このソフトウェアは、１回に１つのウェルのモード、または走査モードで、読み取るようにプログラムされ得る。種々の実施形態において、走査モードは、プレートの一部またはプレート全体を走査し得る。種々の実施形態において、このソフトウェアは、特定されたウェルの中間を測定するように、プログラムされ得る。種々の実施形態において、このソフトウェアは、測定の信頼性を決定し得、そして信頼性のある測定を得るために、読み取り位置を修正し得る。図１６は、プレートのウェル内の、垂直軸上での液体体積の測定を図示し、これらのウェルの格子が、他方の軸である。図１６に示されるように、各ウェルからの面内での測定は、プレートの個々のウェルに適切に流体が充填されているか否かを決定するために、プロットされ得る。
【００３５】
種々の実施形態において、本教示は、液体の頂表面を測定することを提供するが、液体の型および小容量のウェルの疎水性／親水性特性、またはプレートの配向（逆向きであるか上向きであるか）に依存して、液面が発生し得、この液体を、スキャナの方へ、またはスキャナから離れる方へ、湾曲させる。このような実施形態において、スキャナは、液面を決定するため、および小容量のウェルの壁に対する液体の縁部の効果を保証するために（これらを高さおよび／または体積の計算において考慮することによる）、使用され得る。
【００３６】
本発明の他の種々の実施形態は、本明細書を考慮すること、および本明細書中に開示された本発明を実施することによって、当業者に明らかになる。本明細書および実施例は、例示のみとみなされ、本発明の真の範囲および精神は、添付の特許請求の範囲によって示されることが、意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本教示に従う液体レベル測定のための方法の概略図を図示する。
【図２】図２は、本教示に従って、液体レベルから液体の体積を計算するためのグラフを図示する。
【図３】図３は、本教示に従う共焦点スキャナの概略図を図示する。
【図４】図４は、本教示に従う液体レベル測定のための器具の、断面斜視図を図示する。
【図５】図５は、本教示に従う、マルチウェルトレイにおける小容量のウェルの液体レベル測定のためのシステムの斜視図を図示する。
【図６】図６は、本教示に従う液体レベル測定およびマイクロアレイスポッティングのためのヘッドの斜視図を図示する。
【図７】図７は、本教示に従って、マルチウェルトレイにおける全ての小容量のウェルの走査から、液体レベルの測定値を収集する、ソフトウェアについてのグラフィカルユーザインターフェースを図示する。
【図８】図８は、本教示に従って、マルチウェルトレイにおける選択された小容量のウェルの走査から、液体レベルの測定値を収集する、ソフトウェアについてのグラフィカルユーザインターフェースを図示する。
【図９Ａ】図９Ａは、本教示に従う、空の３８４ウェルプレートにおける小容量のウェルの平坦さの二次元グラフを図示する。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本教示に従う、空の３８４ウェルプレートにおける小容量のウェルの平坦さの三次元グラフを図示する。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本教示に従う、液体の体積が小さい、機械でピペッティングされた３８４ウェルプレートの液体体積の二次元グラフを図示する。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本教示に従う、液体の体積が小さい、機械でピペッティングされた３８４ウェルプレートの液体体積の三次元グラフを図示する。
【図１１】図１１は、本教示に従う、３８４ウェルプレートにおける、機械でピペッティングされた小容量のウェルの中程度の液体体積の三次元グラフを図示する。
【図１２】図１２は、本教示に従う、３８４ウェルプレートにおける、機械でピペッティングされた小容量のウェルの大きい液体体積の三次元グラフを図示する。
【図１３】図１３は、本教示に従う、液体レベル測定のための方法の概略図を図示する。
【図１４】図１４は、本教示に従う、液体レベル測定のための方法の概略図を図示する。
【図１５】図１５は、本教示に従って、液体レベルから液体体積を計算するためのグラフを図示する。
【図１６】図１６は、本教示に従う、６１４４ウェルプレートにおける、自動的にピペッティングされた小容量のウェルの液体体積の三次元グラフを図示する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
小容量のウェル内の液体レベルを検出するための方法であって、該方法は、以下：
参照点から該小容量のウェルの頂表面までの第一の距離を共焦点で測定する工程；
該参照点から該液体の頂表面までの第二の距離を共焦点で測定する工程；および
該第一の距離と該第二の距離との間の差を決定する工程、
を包含する、方法。
【請求項２】
前記小容量のウェル内の液体の体積を決定する工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記液体の体積を決定する工程が、該液体の頂表面の、前記ウェルの底部に対する高さを決定する工程を包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記液体の体積を決定する工程が、前記小容量のウェルの、容量についての式を提供する工程をさらに包含する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記小容量のウェルの頂表面に集束するようにスキャナを位置決めする工程、および前記液体の頂表面に集束するように該スキャナを位置決めする工程、または該スキャナの焦点を合わせるように該小容量のウェルの頂表面を位置決めする工程、および該スキャナの焦点を合わせるように該液体の頂表面を位置決めする工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記位置決めする工程が、複数の小容量のウェルの上方で前記スキャナを連続的に位置決めする工程を包含する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記位置決めする工程が、前記スキャナの下方で複数の小容量のウェルを連続的に位置決めする工程を包含する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
小容量のウェル内の液体レベルを検出するための方法であって、該方法は、以下：
第一の点を参照点として共焦点で測定する工程；
第二の点を該液体の頂表面で共焦点で測定する工程；および
該第一の点と該第二の点との間の距離を決定する工程、
を包含する、方法。
【請求項９】
前記参照点が、前記ウェルの底部、前記ウェルのカバーの底表面、および該ウェルのカバーの頂表面のうちの少なくとも１つである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第一の点および前記第二の点が、共焦点スキャナを移動させずに、実質的に同時に測定される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記小容量のウェル内の液体の体積を決定する工程をさらに包含する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記液体の体積を決定する工程が、液体の高さを決定する工程をさらに包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記液体の体積を決定する工程が、該体積を、小容量のウェルの寸法と相関付ける工程をさらに包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
複数の小容量のウェルを有するプレートを走査する工程をさらに包含する、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
一度に１つの小容量のウェルを測定する工程をさらに包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
共焦点スキャナを前記複数のウェルの上方で並進させる工程、または該複数のウェルを有するプレートを該スキャナの下方で並進させる工程をさらに包含する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記液体が、前記ウェルの底部に位置している、請求項８に記載の方法。
【請求項１８】
前記液体が、前記ウェルの頂部に位置しており、カバーによって保持されている、請求項８に記載の方法。
【請求項１９】
前記第二の点を共焦点で測定する工程が、前記液体の液面を決定する工程を包含する、請求項８に記載の方法。
【請求項２０】
小容量のウェル内の液体レベルを検出するためのシステムであって、該システムは、以下：
該小容量のウェル内の液体の高さを測定するための手段；および
該測定するための手段を、該小容量のウェルと光学的に整列させて位置決めするための手段、
を備える、システム。
【請求項１】
小容量のウェル内の液体レベルを検出するための方法であって、該方法は、以下：
参照点から該小容量のウェルの頂表面までの第一の距離を共焦点で測定する工程；
該参照点から該液体の頂表面までの第二の距離を共焦点で測定する工程；および
該第一の距離と該第二の距離との間の差を決定する工程、
を包含する、方法。
【請求項２】
前記小容量のウェル内の液体の体積を決定する工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記液体の体積を決定する工程が、該液体の頂表面の、前記ウェルの底部に対する高さを決定する工程を包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記液体の体積を決定する工程が、前記小容量のウェルの、容量についての式を提供する工程をさらに包含する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記小容量のウェルの頂表面に集束するようにスキャナを位置決めする工程、および前記液体の頂表面に集束するように該スキャナを位置決めする工程、または該スキャナの焦点を合わせるように該小容量のウェルの頂表面を位置決めする工程、および該スキャナの焦点を合わせるように該液体の頂表面を位置決めする工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記位置決めする工程が、複数の小容量のウェルの上方で前記スキャナを連続的に位置決めする工程を包含する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記位置決めする工程が、前記スキャナの下方で複数の小容量のウェルを連続的に位置決めする工程を包含する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
小容量のウェル内の液体レベルを検出するための方法であって、該方法は、以下：
第一の点を参照点として共焦点で測定する工程；
第二の点を該液体の頂表面で共焦点で測定する工程；および
該第一の点と該第二の点との間の距離を決定する工程、
を包含する、方法。
【請求項９】
前記参照点が、前記ウェルの底部、前記ウェルのカバーの底表面、および該ウェルのカバーの頂表面のうちの少なくとも１つである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第一の点および前記第二の点が、共焦点スキャナを移動させずに、実質的に同時に測定される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記小容量のウェル内の液体の体積を決定する工程をさらに包含する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記液体の体積を決定する工程が、液体の高さを決定する工程をさらに包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記液体の体積を決定する工程が、該体積を、小容量のウェルの寸法と相関付ける工程をさらに包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
複数の小容量のウェルを有するプレートを走査する工程をさらに包含する、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
一度に１つの小容量のウェルを測定する工程をさらに包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
共焦点スキャナを前記複数のウェルの上方で並進させる工程、または該複数のウェルを有するプレートを該スキャナの下方で並進させる工程をさらに包含する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記液体が、前記ウェルの底部に位置している、請求項８に記載の方法。
【請求項１８】
前記液体が、前記ウェルの頂部に位置しており、カバーによって保持されている、請求項８に記載の方法。
【請求項１９】
前記第二の点を共焦点で測定する工程が、前記液体の液面を決定する工程を包含する、請求項８に記載の方法。
【請求項２０】
小容量のウェル内の液体レベルを検出するためのシステムであって、該システムは、以下：
該小容量のウェル内の液体の高さを測定するための手段；および
該測定するための手段を、該小容量のウェルと光学的に整列させて位置決めするための手段、
を備える、システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公表番号】特表２００８−５０４５６１（Ｐ２００８−５０４５６１Ａ）
【公表日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５１９４６１（Ｐ２００７−５１９４６１）
【出願日】平成１７年６月２９日（２００５．６．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０２３４３５
【国際公開番号】ＷＯ２００６／００４９８７
【国際公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【出願人】（５０００６９０５７）アプレラ コーポレイション (120)
【住所又は居所原語表記】８５０ Ｌｉｎｃｏｌｎ Ｃｅｎｔｒｅ Ｄｒｉｖｅ Ｆｏｓｔｅｒ Ｃｉｔｙ ＣＡＬＩＦＯＲＮＩＡ ９４４０４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２９日（２００５．６．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０２３４３５
【国際公開番号】ＷＯ２００６／００４９８７
【国際公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【出願人】（５０００６９０５７）アプレラ コーポレイション (120)
【住所又は居所原語表記】８５０ Ｌｉｎｃｏｌｎ Ｃｅｎｔｒｅ Ｄｒｉｖｅ Ｆｏｓｔｅｒ Ｃｉｔｙ ＣＡＬＩＦＯＲＮＩＡ ９４４０４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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