JP2002156382A - 微量試料分注装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の自動試料分注装置の機構を変えることな
く安定して精度良く微量試料をサンプルプレートのマト
リクス上の各ポイントに正確にサンプリングできるよう
な微量試料分注装置を提供する。 【解決手段】ディスポーザブルな分注チップ２のサンプ
ルプレート１に対する当接面に吐出口４を設け、分注チ
ップ２をサンプルプレート１に当接した後、この吐出口
４から分注チップに吸入した検体３を吐出できるように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化学・臨床・バイ
オなどの分野で用いられる分析装置に分析用試料を導入
するための数μｌ以下程度の微量試料サンプリング装置
に関わり、特に固相サンプルプレートに多数の液状微量
試料を吐出（分注）する微量試料分注装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体の性状をもつ試料や、あるいは固体
試料や気体試料を適当な溶媒に溶解して液体試料となし
た試料を分析装置に導入して分析するため、あるいは高
濃度試料を分析装置で分析可能な濃度に希釈調整するた
め手動または自動型の試料分注装置が用いられている。
近年では特に微量試料を用いて高感度に分析する要求が
高く、精度良く試料を特定位置にサンプリングできる自
動型の微量試料分注装置が要求されている。

【０００３】例えば一例として、ある試料の分子量や原
子量を測定したり、分子構造の解析や成分分析を行うこ
とを目的として、レーザイオン化飛行時間型質量分析装
置（以下、ＴＯＦＭＳと呼ぶ）が用いられている。ＴＯ
ＦＭＳでは溶媒に溶解している測定試料（すなわち、検
体）を固相サンプルプレート（以下、サンプルプレート
と呼ぶ）上の特定の位置に０．１〜０．５μｌ程度分注
し、通常清浄な空気中において溶媒を揮発させて乾燥し
た後、真空条件下で試料にレーザビームを照射すること
により試料をイオン化し、このイオンを分析室に導入し
検出器までの飛行時間を測定することによって質量を分
析する。

【０００４】ＴＯＦＭＳに用いられるサンプルプレート
は一般的に平板状で、例えば図３に示すように９６検体
用では、およそ巾８５ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、厚み５〜
１０ｍｍの金属製のサンプルプレート１に８行１２列の
マトリクスを構成する。マトリクスの交点１行１列目を
例えばＳ１とし２行１列目をＳ２として順次識別するよ
うにすれば８行１列目はＳ８、１行２列目はＳ９、８行
１２列目はＳ９６といういふうにマトリクスの各交点が
サンプリングするポイントとして識別される。図示省略
のコンピュータシステムにより任意のポイントを特定し
て測定すべき検体をサンプリングすることができる。

【０００５】液体試料をサンプリングすると液体試料の
性状にもよるが、各ポイントの検体は直径１．５〜２ｍ
ｍ程度のスポットに広がる。多数の検体をサンプルプレ
ート１上にサンプリングした後、通常清浄な空気中で乾
燥して固化するが、必ずしも検体がスポット全体で均一
な状態に分布して固化するとは限らないので、一般にＴ
ＯＦＭＳによる質量分析では、レーザを照射する位置に
より得られるデータの信頼性が大きく異なる。従って、
レーザ照射する最適位置の判別や照射操作を手動で行な
う場合には、オペレータがＣＣＤカメラなどから得られ
る画像を観察しながら適切な位置を判定してレーザを照
射する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】オペレータが手動式の
マイクロピペットを用いて試料収容容器から液体試料を
一定量吸入し、これをサンプルプレート１の特定の位置
に正確に分注する操作は非常に煩雑であり、かつ精度良
くサンプリングするにはかなりの熟練を要する。すなわ
ち、一旦吸入した０．１〜０．５μｌの液状の検体がマ
イクロピペットの先端から排出されるとき、その粘性や
表面張力によりスムーズに落下しないので、オペレータ
はサンプルプレート１に対してマイクロピペットを傾け
たり摺り付けたりして手技でサンプルプレート１上に検
体を滴下する操作を行う。また、オペレータは、このよ
うにして作成した試料を分析する際、先述のようにレー
ザ照射する最適なスポット位置を判定する必要がある。
オペレータには熟練が要求されるとともに質量分析全体
の処理能力が向上し難いという問題がある。このため、
検体の大量処理を目的として例えばシリンジポンプ型自
動試料分注装置等を用いた分注操作の自動化が求められ
ている。

【０００７】汎用のシリンジポンプ型自動試料分注装置
を用いてサンプルプレート１へ液体試料を微量分注する
場合、試料間や試薬間のクロスコンタミを避けるために
プラスチック製のディスポーザブルタイプ分注チップ
（以下、分注チップという）２が一般的に使用される
が、従来の分注チップ２を用いて微量分注操作を行う
と、検体が所定量分注されない、或いは所定量以上に検
体が分注されるなどの不具合の発生が頻繁に生じる。こ
の原因は図４（Ａ）に示すように、主として自動分注器
では一般に分注チップ２の先端が平板状のサンプルプレ
ート１に垂直に当接し、その際互いに密接するので分注
チップ２の先端が塞がれてしまい、液体状の検体３が分
注チップ２からスムーズに排出され難くなることにあ
る。シリンジポンプの吐出圧を上げれば所定量以上に分
注されたり、検体３が飛散することもあり正常なサンプ
リングが困難である。

【０００８】液体状の検体３を分注チップ２からスムー
ズに排出するため、分注チップ２の先端を一旦サンプル
プレート１に当接した後分注チップ２を上方に移動し、
両者の間に僅かな空間を形成してその状態で検体３をス
ムーズに排出しようとする試みもなされているが、サン
プルプレート１と分注チップ２先端間の距離の制御が難
しく、図４（Ｂ）に示すように仮に距離が離れすぎると
検体３がその表面張力や粘性等の性質により分注チップ
２先端部に回り込み保持されたままとなり、サンプルプ
レート１に落下せずサンプリングできない現象が起こ
る。さらに、分注チップ２の寸法のばらつき等を考慮す
ると、分注チップ２の正確な位置決めを自動的に行うた
めには制御系や制御パラメータが複雑になるなどの問題
がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、液体試料を分注チップに吸入しそれを固相
サンプルプレートに分注する液体試料分注装置におい
て、固相サンプルプレートに対する分注チップの当接面
に微細な吐出口を形設し、固相サンプルプレートに分注
チップの先端を当接した後この微細な吐出口を通して液
体試料を固相サンプルプレートに吐出せしめるようにし
て、従来の自動試料分注装置の機構を変えることなく微
量分注することを可能とした。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明による微量試料分注
装置について、図１〜図３を用いて説明する。図１
（Ａ）は、サンプルプレート１に当接する端面に吐出口
４を形設した分注チップ２の断面を示すもので、吐出口
４により分注チップ２がサンプルプレート１に当接した
際に、サンプルプレート１の面と分注チップ２の端面と
の間に微小な空隙が形成される。図１（Ｂ）は、図示省
略の試料収容容器から図示省略の検体３を吸引した後、
サンプルプレート１の特定の位置に分注チップ２を当接
し検体３を吐出口４から吐出せしめた状態を示したもの
である。サンプルプレート１の特定の位置とは、図３に
おけるＳ１、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ３３、Ｓ９６
等サンプルプレート１の８行１２列のマトリクスの全交
点であり、図示省略のコンピュータシステムにより正確
に識別される。

【００１１】図１により作動を詳しく説明する。図１
（Ａ）のプラスチック製の分注チップ２に設けられた吐
出口４は、厳密な意味では検体３の粘性や分注チップ２
やサンプルプレート１に対する濡れ性等によりその形状
寸法を選択すべきであり、また検体３の吐出圧力や吐出
速度も考慮して決定すべきである。

【００１２】このような分注チップ２を用いると、シリ
ンジポンプ型自動試料分注装置（図示せず）を作動させ
て検体３を吸入した後、サンプルプレート１のあるポイ
ントに吐出口４を通して検体３を吐出し終わり分注チッ
プ２を上昇移動せしめると、検体３がサンプルプレート
１の特定ポイント（例えばＳ１）にスムースに吐出され
る。一方、試料収容容器から検体３を吸入するときは分
注チップ２の先端を吐出口４が試料の表面より深く浸漬
するよう制御されるので吐出口４から空気を吸い込むこ
ともなく正確に検体を吸入できる。

【００１３】一つの検体３がサンプリングされると、シ
リンジポンプ型自動試料分注装置では、クロスコンタミ
防止のため分注チップ２は自動的に交換され、新たな検
体３を他のまたは同一の試料収容容器から吸入し、コン
ピュータで制御されてサンプルプレート１の他のポイン
ト（例えばＳ５、Ｓ３３）に正確にサンプリングでき
る。したがって、手動操作によるサンプリングに比較し
均一な形状のスポットを形成するので、レーザ照射すべ
き最適位置もＣＣＤカメラの画像を観察することなく決
定でき、分析の自動化が達成できるので効率の向上につ
ながる。

【００１４】吐出口４の形状は半楕円形や半円形に限定
されるものではなく、例えば図２（Ａ）に断面を示すよ
うに、分注チップ２のサンプルプレート１に対する当接
面に対し、角度αをもたせて先端を欠成した吐出口とし
てもよい。さらに分注チップ２のサンプルプレート１に
対する当接面全体に細かな鋸歯形状あるいは山形の空隙
を周設してもよい。このように分注チップ２のサンプル
プレート１に対する当接面に微細な空隙を設けることに
より吐出口４を形成できるならば、本発明ではその形状
についてはなんら限定するものではない。

【００１５】上記説明は８行１２列のマトリクスについ
て説明したがその他のマトリクスでも同様である。ま
た、位置センサーを設けることによりマトリクスの精度
は必ずしも要求されなくなることは自明であり、マトリ
クスの構成については本発明の主旨ではない。サンプル
プレート１の材質や形状・分注ポジションも上記説明に
限定されるものではない。

【００１６】

【発明の効果】本発明の微量試料分注装置においては、
ディスポーザブル分注チップのサンプルプレートに対す
る当接面に吐出口を設け、分注チップをサンプルプレー
トに当接した後、この吐出口から分注チップに吸入した
検体を吐出できるようにした。したがって、従来の自動
試料分注装置の機構を変えることなく安定して精度良く
微量試料をサンプルプレートに分注でき、微量検体をサ
ンプルプレートのマトリクス上の各ポイントに正確にサ
ンプリングできるようになるので、オペレータの熟練が
不要となり分析の自動化が達成でき、また分析の効率が
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は吐出口を設けた分注チップの断面図、
（Ｂ）は吐出口を通じてサンプルプレートに検体を吐出
した状態を示す。

【図２】（Ａ）は吐出口の変形例、（Ｂ）は吐出口を通
じてサンプルプレートに検体を吐出した状態を示す。

【図３】固相サンプルプレートのマトリクス上の各ポイ
ントに分注チップでサンプリングする概念図を示す。

【図４】（Ａ）は従来の分注チップではサンプルプレー
トに検体を吐出し難い様子を示し、（Ｂ）は分注チップ
とサンプルプレートの間に空隙があるとき、検体がその
表面張力により分注チップに保持され、サンプルプレー
トに滴下しない様子を示す概念図である。

【符号の説明】

１…サンプルプレート ２…分注チップ ３…検体 ４…吐出口 α…角度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】分注器の分注チップに液体試料を吸入する
   手段と、前記分注チップの先端を固相サンプルプレート
   に当接する手段と、吸入した前記液体試料を前記固相サ
   ンプルプレート上に吐出せしめる手段とを備えた試料分
   注装置において、前記固相サンプルプレートに対する前
   記分注チップの当接面に微細な吐出口を形設し、前記固
   相サンプルプレートに前記分注チップを当接した後この
   微細な吐出口を通して前記液体試料を前記固相サンプル
   プレートに吐出せしめるようにしたことを特徴とする微
   量試料分注装置。