JP2004325329A - 分注方法及び分注装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】サンプルを非接触で精度よく分注する。
【解決手段】分注ピン１２の先端に保持されたタンパク質１６のＺ方向における位置関係が以下のようになっている。すなわち、保持部材２１上に弾性体１５を介して分注対象物であるプロテインチップ１４が置かれており、プロテインチップ１４上に略平面が形成されている。保持部材２１は、プロテインチップ１４を直接的又は間接的に保持している。分注ピン１２は、上記略平面の略法線方向であるＺ方向に移動でき、その先端に液滴１６を保持できる。この分注ピン１２と直接的又は間接的に接続され、Ｚ方向におけるその先端位置が分注ピン１２の先端位置１２ａの位置Ｐ１より近く、かつ、分注ピン１２の先端１２ａに保持される液滴１６の位置Ｐ３より短い位置のその先端Ｐ２がある位置決め部材１３が設けられている。すなわち、分注ピン１２の先端位置１２ａと、分注ピン１２の先端１２ａに保持される液滴１６の下端位置との間に、位置決め部材１３の先端が位置するように設定されている。
【選択図】 図３
【解決手段】分注ピン１２の先端に保持されたタンパク質１６のＺ方向における位置関係が以下のようになっている。すなわち、保持部材２１上に弾性体１５を介して分注対象物であるプロテインチップ１４が置かれており、プロテインチップ１４上に略平面が形成されている。保持部材２１は、プロテインチップ１４を直接的又は間接的に保持している。分注ピン１２は、上記略平面の略法線方向であるＺ方向に移動でき、その先端に液滴１６を保持できる。この分注ピン１２と直接的又は間接的に接続され、Ｚ方向におけるその先端位置が分注ピン１２の先端位置１２ａの位置Ｐ１より近く、かつ、分注ピン１２の先端１２ａに保持される液滴１６の位置Ｐ３より短い位置のその先端Ｐ２がある位置決め部材１３が設けられている。すなわち、分注ピン１２の先端位置１２ａと、分注ピン１２の先端１２ａに保持される液滴１６の下端位置との間に、位置決め部材１３の先端が位置するように設定されている。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微量分注技術に関する。例えば、遺伝子診断、遺伝子発現情報解析、遺伝子多型解析、蛋白質相互作用解析などの大量処理用スクリーニングツールであるプロテインチップに、タンパク質を含むサンプルを、分注用ピンを用いて分注する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＮＡチップやプロテインチップは、分注対象物やシリコン等の基板上に１平方センチメートル当たり数百から数十万の密度でＤＮＡや蛋白質を整列させ、固定化したものが一般的である。ある生物種の全ての遺伝子配列が解明されている場合、その情報を元にＤＮＡチップを作成することにより、１回のハイブリダイゼーションでサンプルの全発現情報を得る技術が発展してきた。つまり配列が既知のＤＮＡをアレイ状態に整列・固定化させ、そこに未知のサンプルを加えてハイブリダイゼーションを起こさせることにより、ＤＮＡチップには数千種類の異なるＤＮＡプローブが含まれているために、同時に数千個の遺伝子を同定することができる。基礎研究の分野では、ＤＮＡチップは、既知遺伝子の発現パターンと比較することにより新たに発見された遺伝子の機能を推定する研究やシグナル伝達経路における重要物質を特定する研究や新種の遺伝子を同定する研究に利用されている。また治療薬にとっての新たな標的分子の発見、病気の診断やゲノム毒物学、疾病関連遺伝子の探索などの高いスループットが要求される分野においても重要な技術となっている。
【０００３】
プロテインチップは、現状では抗体を固定化した抗体アレイを用い、ＥＬＩＳＡ法をチップ上で行うものが主流である。ＥＬＩＳＡ法は既に確立された技術であり、高感度分析が可能なためである。将来的には、プロテインチップは臨床診断、健康のモニター、環境、食品検査などの役割を担うと期待されている。
【０００４】
ＤＮＡチップやプロテインチップの作成方法としては、例えばシリコン基板上においてＤＮＡを合成していくオンチップ合成法と、ＤＮＡ溶液やタンパク質溶液などの液体を分注する分注対象物（例えばシリコン基板）にＤＮＡやタンパク質を微量分注（「スポット」とも称される）していく分注法の２通りの方法が知られており、分注法が広く利用されている。分注法には、ピン方式（接触型）とインクジェット方式（非接触型）の２種類がある。
【０００５】
分注法のうちピン方式は、ピンを用いて分注対象物の表面に再現性良くＤＮＡまたはタンパク質を分注し、固定化してチップを作成する方式である。スポッター若しくはアレイヤーと称されるチップ作成装置が市販されているが、再現性の良い分注を行うために、分注方法やピン先形状などに工夫を凝らしたものがある（例えば特許文献１及び２参照）。一方、インクジェット方式は、ピン方式と比較して処理速度が高く分注形状もより均質に仕上がるが、コストが高いために、現在はピン方式のアレイヤーが広く普及している。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第５８０７５２２号明細書
【特許文献２】
米国特許第６１０１９４６号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ピン方式アレイヤーを使用する上で、以下に説明する２つの点について考慮する必要があると、本発明者は考えた。第１点目は、ピン方式では、分注対象物に直接にピンを接触させて分注するために、分注対象物の表面精度が悪い場合（例えば凸凹が大きい場合）には、分注対象物上の異なる位置における接触時間が異なり、分注量にも違いが生じる点である。分注量がピンの接触時間に対して比例する関係にあるためである。
【０００８】
また、分注対象物の精度は高くても、分注対象物をセットする部分（アレイヤーステージ）が傾いている場合には、同様に分注量のばらつきが発生する。アレイヤーステージの傾きや分注対象物の精度を考慮した機械的制御によるμｍ単位の分注は、以上の理由により非常に困難である。従ってサンプルを精度良く分注するためには、ピンと分注予定位置との距離を常に一定になるように保持することが非常に重要である。
【０００９】
２点目は、タンパク質相互作用解析やＥＬＩＳＡ法などを、プロテインチップを用いてピンタイプアレイヤーのみで行う場合には、ピンとプロテインチップとの接触によってプロテインチップに固定化されていたタンパク質が物理的接触により剥離したり、或いは、変性を受けたりしてしまうために、非接触での分注が要求される。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、分注用ピンと分注対象物との距離が一定になるように保持するための位置決めピンを設けることにより、サンプルを精度よく分注する方法に関する。例えば、まず分注予定位置の周りを、例えば分注用ピン以外のピン（以下「位置決めピン」と称する。）により分注対象物を固定化し、分注用ピンと分注対象物との距離を一定に保持する。この際に分注対象物の下に伸縮性のある素材を敷き、その上から位置決めピンで分注対象物を押さえ付けることにより、分注対象物の表面精度に関係なく一定距離を保持することが可能である。その後、分注用ピンが位置決めピンの先端に達しない距離まで近づけることにより、サンプルの表面張力により非接触でサンプルを分注対象物に分注する。この２つの機構は一体としたものであっても良い。
【００１１】
この方法は、遺伝子診断、遺伝子発現情報解析、遺伝子多型解析に有用であり、タンパク質の変性無しにサンプルを分注できるため、特にタンパク質の定量解析、発現解析や生体分子間相互作用解析に有用である。
【００１２】
以下、上記及びその他の本発明の新規な特徴と効果について、図面を参酌して説明する。尚、以下の図において、同じ機能部分には同じ符号をつけて説明する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による微量分注技術について説明する。図１は、ピン方式アレイヤーステージの概観図（一例）であり、サンプル設置ユニット１と、分注対象物設置ユニット２と、洗浄ユニット３と、乾燥ユニット４と、スポットヘッド（ピン）５とを有して構成されている。サンプルは、例えば、９６または３８４ウエルプレートに分注されたものである。
【００１４】
装置自体は、例えば、Ｘ−Ｙ−Ｚの自動搬送機構を有しており、スポットヘッド５がＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動可能であり、ピンがサンプルを持ち上げて分注対象物に打ち込み、ピン先を洗浄し乾燥する工程を自動的に行う。この装置では、分注する位置をμｍ単位で制御できるため、上記の工程を繰り返すことにより高密度にＤＮＡやタンパク質が整列したチップを作成することが出来る。分注量はｐリットルからｎリットルのオーダーであり、分注サイズは、直径１００μｍから３００μｍ程度である。スポットヘッド５に搭載するピンの個数は１ピンから６４ピン程度のものがある。
【００１５】
図２は、本実施の形態による微量分注装置の原理の概略を示す図である。図２に示す装置は、タンパク質が保持された略平面を有するプロテインチップ１４に、タンパク質を含む液体を分注する装置である。ゴム等の弾性体１５を介してプロテインチップ１４を保持部材（図示せず）に保持し、位置決め部材１３を略平面に接触させ、プロテインチップ１４を保持部材に押さえつけ、その先端１２ａにタンパク質を含む液滴１６を保持する分注ピン１２を略平面に接触しない位置まで近づけ、分注ピン１２の先端に保持されたタンパク質を含む液滴１６を略平面に保持されたタンパク質（図示せず）と接触させる。
【００１６】
図３は、分注ピン１２の先端に保持されたタンパク質１６のＺ方向における位置関係の詳細を示す図である。図３に示すように、保持部材２１上に例えば弾性体１５を介して分注対象物であるプロテインチップ１４を置く。このプロテインチップ１４上に略平面が形成されている。保持部材２１は、プロテインチップ１４を直接的又は間接的に保持している。分注ピン１２は、上記略平面の略法線方向であるＺ方向に移動でき、その先端に液滴１６を保持できる。この分注ピン１２と直接的又は間接的に接続され、Ｚ方向におけるその先端位置が分注ピン１２の先端位置１２ａの位置Ｐ１より近く、かつ、分注ピン１２の先端１２ａに保持される液滴１６の位置Ｐ３よりプロテインチップ１４と反対側の位置Ｐ２となる位置決め部材１３が設けられている。すなわち、分注ピン１２の先端位置１２ａと、分注ピン１２の先端１２ａに保持される液滴１６の下端位置との間に、位置決め部材１３の先端が位置するように設定されている。
【００１７】
本実施の形態による表面精度の高い分注対象物にサンプルを非接触に分注する際のアレイヤーステージ全体の構成を図１（上述）に、スポットヘッドに関する断面図を図４に、スポットヘッドの概略斜視図を図５に示す。本実施の形態においては、分注ピン１２と位置決めピン１３とが固定されている。位置決めピン１３により固定された位置内部の表面精度を補正することは難しいが、分注対象物の表面精度が高い場合には、スポットヘッド５に搭載するピンの個数が１ピンから６４ピン程度のものであっても、位置決めピン１３による分注対象物自体の傾きの補正さえ行えば、非接触での分注が可能となる。
【００１８】
ヘッド上下動用ボルト１０が回転しベルト１１が動くことによりスポットヘッド５が上下動し、分注に関する一連の動作が可能となっている。図６（ａ）〜図７（ｄ）までにサンプル分取後からサンプル分注処理を経て分注用ピンの洗浄・乾燥処理に至るまでの手順の概略を示す。図６（ａ）は、サンプル分取後の状態を示す概略図であり、図３に対応する図である。図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）の状態からスポットヘッド５をプロテインチップ１４側に近づけていくと、位置決めピン１３と分注ピン１２との先端のＺ方向の位置関係が図３に示すようになっているため、位置決めピン１３の先端がプロテインチップ１４の略表面に当接する。この状態において、分注ピン１２の先端は略表面からある距離（図３の点Ｐ１と点Ｐ２との間の距離）だけ離れている。すなわち、位置決めピン１３が分注対象物１４に接触することにより、アレイヤーステージの傾きを補正するとともに、位置決めピン１３の先端と分注対象物体１４の先端との距離を０よりも大きくすることにより非接触微量分注が可能となる。この状態において、分注ピン１２の先端に保持された液滴１６は、位置決めピン１３によりプロテインチップ１４上に接触しており、分注ピン１２によるサンプルスポットが行われる。
【００１９】
図７（ｃ）に示すように、分注ピン１２及び位置決めピン１３を、分注対象物体１４から離すことにより、液滴１６がプロテインチップ１４上にスポッティングされた状態で分注ピン１２は上記略平面から離れる。次に、分注ピン１２を洗浄・乾燥した後に、図７（ｄ）に示すように新たなサンプル１６の分取が可能であり、従来型のアレイヤーにおいてスポットヘッド５以外の機構を変更することなく非接触な分注処理が可能である。尚、サンプル１６を収容する第１の凹部１８ａを備えたサンプルホルダー１８において、位置決めピン１３の先端位置に対応するサンプルホルダーの表面に第２の凹部１８ｂを設けておくことにより、後述の洗浄において、位置決めピン１３の先端がサンプルホルダー１８の表面に当らずに分注が可能なように構成されている。
【００２０】
本実施の形態による方法を用いることにより、分注ピンがプロテインチップ１４に非接触の状態で分注が可能であり、タンパク質を精度良くプロテインチップ１４に分注することができる。加えて、ゴム等の弾性体１５を介してプロテインチップ１４を保持部材（図示せず）に保持し、位置決め部材１３を略平面に接触させ、プロテインチップ１４を保持部材に押さえ付け、タンパク質を含む液滴１６を略平面に保持されたタンパク質と接触させるようにしたため、プロテインチップが全体的に傾いていた場合でも、その傾きを上記弾性体１５により吸収することができ、精度良く分注することができる。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施の形態によるプロテインチップ分注技術について説明する。上記第１の実施の形態による方法に比べ、分注ピン１２と分注対象物体１４との接触時間を一定とすることが容易である。
【００２２】
図８は、本発明の第２の実施の形態による微量分注装置の概略構成を示す図であり、表面精度の高い分注対象物にサンプルを非接触かつ精度よく分注する際のスポットヘッド機構に関する簡略断面図である。アレイヤーステージ全体の構成は図４と同様であるため、その説明は省略する。図８に示すように、本実施の形態による微量分注装置は、分注用ピン固定用ヘッド６と、位置決めピンロック用ヘッド７と、位置決めピン固定用ヘッド８とを有しており、位置決めピンロック用ヘッド７と位置決めピン固定用ヘッド８とは、ボルト９により固定されている。一方、ボルト９により固定された位置決めピンロック用ヘッド７と位置決めピン固定用ヘッド８と、液体分注ピン固定用ヘッド６とは、Ｚ方向に相対移動可能になっている。
【００２３】
すなわち、ヘッド上下動用ボルト１０が回転することにより、分注用ピン固定用ヘッド６を上下動させるためのベルト１１ａ、位置決めピンロック用ヘッド７及び位置決めピン固定用ヘッド８を上下動させるためのベルト１１ｂにより、分注用ピン固定用ヘッド６が、位置決めピンロック用ヘッド７及び位置決めピン固定用ヘッド８に対してＺ方向に移動し分注動作が可能となっている。
【００２４】
位置決めピンロック用ヘッド７には、凹部７ａが形成されており、この凹部７ａ中に分注用ピン固定用ヘッド６が収容可能になっている。
尚、分注用ピン固定用ヘッド６、位置決めピンロック用ヘッド７と、位置決めピン固定用ヘッド８の水平面は、全て略平行を保つように調整されている。
【００２５】
また、分注用ピン固定用ヘッド６は、これを動かすためのベルト１１ａ・１１ｂのいずれによって上下動させることも可能であるが、位置決めピンロック用ヘッド７及び位置決めピン固定用ヘッド８は、分注用ピン固定用ヘッド６のベルト１１ａのみが回転した場合には上下動させることが出来ないようになっている。
【００２６】
位置決めピン固定用ヘッド繋ぎ用ボルト９は、位置決めピンロック用ヘッド７と位置決めピン固定用ヘッド８との距離を一定に保つための機構である。位置決めピン固定用ヘッド繋ぎ用ボルト９は、非接触にサンプルの分注を可能にするだけではなく、分注用ピン１２のみを従来のアレイヤーの機構で洗浄・乾燥、サンプル分取するために必要である。
【００２７】
以下に、装置の動作について説明する。まず、位置決めピン固定用ヘッド８に位置決めピン１３をセットした後に、位置決めピン固定用ヘッド繋ぎ用ボルト９により位置決めピンロック用ヘッド７と位置決めピン固定用ヘッド８とを固定化する。
【００２８】
図９は、スポットヘッドの概略斜視図であり、図１０は、スポットヘッドの概略上視図である。ここで、位置決めピンロック用ヘッド７〜ピン固定用ヘッド繋ぎ用ボルト９の上下動の機構に関する詳細な説明は省略する。符号１４は、プロテインチップ、符号１５は、伸縮性平板、例えばゴム、スポンジなど伸縮性のある素材であり、これらは、保持部材であるアレイヤーステージ（図示せず）上に配置されているものとする。分注方法としては、まず位置決めピン１３によりプロテインチップ１４を押さえ付けることにより固定する。この際、プロテインチップ１４の下に弾性体１５を敷いておくと、保持部材に傾きがあった場合でも、弾性体１５の伸縮により分注用ピン固定用ヘッド６、位置決めピンロック用ヘッド７及び位置決めピン固定用ヘッド８と、プロテインチップ１４との距離を略一定に保つことができる。位置決めピン１３によりプロテインチップ１４を押さえ付けた後に、分注ピン１２の先端がプロテインチップ１４の略平面に対して非接触で分注できる距離まで移動させ、実際に分注処理を行う。
【００２９】
尚、図１０に示すように、多数の分注ピンを備えた分注用ピン固定用ヘッド６の外側であって、位置決めピン固定用ヘッド繋ぎ用ボルト９の内側の位置に、位置決めピン１３が接触するように配置されるのが好ましい。この点については後述する。
【００３０】
図１１（ａ）から図１４（ｇ）までに、サンプル分取後からサンプル分注、分注用ピンの洗浄・乾燥までの詳細な手順を示す。図１１（ａ）は、サンプル分取後の様子を示す概略図である。この状態では、分注用ピン固定用ヘッド６は、分注ピン１２の先端側と反対方向に移動し、位置決めピンロック用ヘッド７に形成された凹部７ａから出た状態になっている。ここで、符号１７ａは、サンプル１６のＺ方向の略中心と位置決めピン１３の先端との位置の差を示す。図１１（ｂ）は、位置決めピン１３とプロテインチップ１４の略平面とが接触した状態を示す図である。この状態においては、サンプル１６のＺ方向の略中心と位置決めピン１３の先端との位置の差は１７ｂに示すように、上記距離１７ａよりも小さくなっている。図１２（ｃ）に示すように、図１１（ｂ）の状態から、分注用ピン固定用ヘッド６を下降させることにより、位置決めピン１３がプロテインチップ１４の略平面に当接してこれを押さえて固定化する。この際、弾性体１５が伸縮することにより、プロテインチップ１４の傾きを補正し、分注用ピン固定用ヘッド６〜位置決めピン固定用ヘッド８の水平面とプロテインチップ１４とが平行に保たれる。
【００３１】
プロテインチップ１４と位置決めピン１３との接点は、この場合、位置決めピン１３の断面積（円）に相当する。図１２（ｃ）は、分注ピン１２によるサンプル分注時の様子を示す図である。分注ピン１２の先端が、プロテインチップ１４の略表面に非接触で分注できる位置まで近づくと、液滴１６がプロテインチップに分注される。この際、後述するサンプル分取、洗浄・乾燥の機能を分注ピン１２に行わせるためには、分注用ピン固定用ヘッド６は、位置決めピンロック用ヘッド７に対して最近接距離まで接近して分注しないように構成するのが好ましい。分注の際における、サンプル１６のＺ方向の略中心と位置決めピン１３の先端との位置の差１７ｃは、図３を参照して説明したように、０．５から０．０００１ｍｍの範囲内が好ましく、分注ピン１２とプロテインチップ１４との接触時間は、０．０５秒から０．５秒の範囲内であることが望ましい。
【００３２】
図１２（ｄ）は、分注ピン１２のプロテインチップ１４からの離隔動作の概略を示す図である。この場合に、分注用ピン固定用ヘッド６のみが上方へ移動して分注が完了する。この際、位置決めピン１３は、プロテインチップ１４を固定化したままである。もし、分注用ピン固定用ヘッド６〜位置決めピン固定用ヘッド８までが、一体で上方へ移動すると、分注ピン１２とプロテインチップ１４との接触時間を一定に保つことが困難になり、分注量が一定とならないからである。この際、サンプル１６のＺ方向の略中心と位置決めピン１３の先端との位置の差は図１１（ｂ）の１７ｂとほぼ同じになる。
【００３３】
図１３（ｅ）は、位置決めピン１３がプロテインチップ１４から離隔する様子を示す図である。分注用ピン固定用ヘッド６〜位置決めピン固定用ヘッド８までが上方へ移動することにより、位置決めピン１３がプロテインチップ１４の略表面から外れ、分注処理が終了する。上記の図１１（ａ）〜図１３（ｅ）までの操作を繰り返すことにより、連続分注が可能である。この際、サンプル１６のＺ方向の略中心と位置決めピン１３の先端との位置の差は図１１（ａ）の１７ａとほぼ同じになる。
【００３４】
次に、分注ピン１２を洗浄・乾燥、サンプル分取する処理について図１３（ｆ）と図１４（ｇ）とを参照して説明する。図１３（ｆ）は、分注ピン１２の洗浄・乾燥前の様子を示す概略図であり、図１１（ａ）と同様の状態を示す図である。図１４（ｇ）は分注ピン１２の洗浄・乾燥後の状態を示す概略図である。図１４（ｇ）に示すように、分注用ピン固定用ヘッド６が位置決めピンロック用ヘッド７に対して図１２（ｃ）の時の位置（距離１７ｃ）よりも近づくか、又は、最近接距離に位置することにより、位置決めピン１３の先端は分注ピン１２の先端よりも低い停止位置に来る。例えば、分注用ピン固定用ヘッド６が、凹部７ａ内に収容された状態を上記停止位置としても良く、このようにすれば、分注ピン１２の洗浄の際のＺ方向の位置を常にある位置に保つことができ、その状態において分注ピン１２の洗浄・乾燥、サンプル分取が可能となる。
【００３５】
図１０に示されるように、プロテインチップ１４の表面精度が悪い場合には、分注ピン１２の外周に位置決めピン１３のプロテインチップ１４への当接位置を配置し、１ピンで分注することにより非接触の分注が可能となる。位置決めピン１３がプロテインチップ１４と接触する部分は、タンパク質相互作用解析などに利用できない部分であるため、分注していく際に位置決めピン１３が分注位置と重ならないようにするのが好ましい。分注における位置決めピン１３と分注ピン１２との関係を調べるためのパラメータについて図１５を参照して説明する。図１５において、ａはスポット径（ｍｍ）であり、ｂはスポット間隔（ｍｍ）であり、ｃは位置決めピンの直径（ｍｍ）であり、ｄは位置決めピン間隔（ｍｍ）である。分注ピン１２による分注と位置決めピン１３によるプロテインチップ１４への接触領域が重ならないような、ｃとｄの許容範囲は下記（１）から（４）までの式により導かれる。
（ａ＋ｃ）／２＜２０．５ｄ／２＜２０．５ｂ−（ａ＋ｃ）／２ （１）
ｃ＜ｄ （２）
ｃ＞０ （３）
ｄ＞０ （４）
【００３６】
上記（１）から（４）式により導かれる位置決めピンの直径と位置決めピンの間隔の許容範囲を、図１６、図１７に黒塗りで示す。通常のプロテインチップ（２５ｍｍ×７５ｍｍ）に分注することが可能なスポット数は、ｂ＝１の時に１８７５スポット、ｂ＝２の時に４９４スポット、ｂ＝２．５の時に３４１スポットである。このように位置決めピンを使用した場合でも、数百以上のサンプルを分注したチップを作成可能であり、プロテインチップではＤＮＡチップほどの高密度が要求されないことからも、実用に耐え得るものであることがわかる。このように、位置決めピンの直径（縦軸）と位置決めピン間隔（横軸）の許容範囲を満たす領域を位置決めピンとして使用することができる。すなわち、スポット領域以外の領域内であれば、いかなる形状であっても位置決めピンの役割を持たせることが可能であることがわかる。すなわち、上記で説明した位置決めピンの形状はあくまで一例である。位置決めピンの強度が弱い場合には、プロテインチップ１４を面で固定化するのが好ましい。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施の形態による分注装置について図１８（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図１８（ａ）に示すプロテインチップ分注装置は、略平面を有する分注対象物であるプロテインチップ１４と、これを直接的又は間接的に保持する保持部材（図示せず）と、略平面の略法線方法であるＺ方向に移動できる分注用ピン固定用ヘッド６と、分注用ピン固定用ヘッド６に保持されていると分注ピン１２とを有している。分注ピン１２の先端１２ａに液滴１６を保持できる。分注用ピン固定用ヘッド６の下面（プロテインチップ１４側）に位置決めピン１３が設けられている。例えば、分注用ピン固定用ヘッド６と、分注ピン１２と、位置決めピン１３とが一体化されていても良い。
【００３８】
図１８（ｂ）に示すように、本実施の形態による分注装置は、位置決めピン１３を４本使用しており、４本の位置決めピンの内側に分注ピン１２が配置されている。尚、プロテインチップ（図示せず）を固定するためには、位置決めピン１３は、線で固定する場合には少なくとも２本以上の位置決めピンが必要であり、面として固定するために少なくとも３本以上必要であり、３本以上の位置決めピンを使用することが好ましい。また位置決めピン１３に使用するピンの材質は硬くて展性が少ないものが望ましい。
本実施の形態による分注装置のように、上記各部材を一体化することにより、構造がシンプルになり、装置自体の製造コストを低減することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明により、サンプルを精度よく分注できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピン方式アレイヤーステージの構成例を示す概観図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による分注装置の原理を示す図である。
【図３】分注ピンの先端に保持されたタンパク質のｚ方向における位置関係を示す図である。
【図４】スポットヘッドの構成例を示す図である。
【図５】スポットヘッドの概略的な斜視図である。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は、サンプル分取後からサンプル分注までの処理の概要を示す図である。
【図７】図７（ａ），（ｂ）は、位置決めピンと分注ピンの微量分注対象物からの隔離処理と、分注ピンの洗浄・乾燥処理を示す図である。
【図８】位置決めピンと分注ピンとを一体化したスポットヘッドの構造例を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態による微量分注装置におけるスポットヘッドの概略斜視図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態による微量分注装置におけるスポットヘッドの概略的な図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態による微量分注方法の処理手順を示す図である。
【図１２】図１２（ｃ）、（ｄ）は、本発明の第２の実施の形態による微量分注方法の処理手順を示す図であり、図１１（ｂ）に続く図である。
【図１３】図１３（ｅ）、（ｆ）は、本発明の第２の実施の形態による微量分注方法の処理手順を示す図であり、図１２（ｄ）に続く図である。
【図１４】図１４（ｇ）は、本発明の第２の実施の形態による微量分注方法の処理手順を示す図であり、図１３（ｆ）に続く図である。
【図１５】分注ピンと位置決めピンとの位置関係の例を示す図である。
【図１６】図１５で定義した例における位置決めピンの直径と間隔の許容範囲との関係を示す図である。
（ｉ）スポット径０．１ｍｍ， スポット間隔１ｍｍ
（ｉｉ）スポット径０．２ｍｍ， スポット間隔１ｍｍ
（ｉｉｉ）スポット径０．３ｍｍ， スポット間隔１ｍｍ
（ｉｖ）スポット径０．５ｍｍ， スポット間隔１ｍｍ
（ｖ）スポット径０．１ｍｍ， スポット間隔２ｍｍ
（ｖｉ）スポット径０．１ｍｍ， スポット間隔２．５ｍｍ
【図１７】位置決めピンの直径と間隔の許容範囲との関係を示す図である。
（ｖｉｉ）スポット径０．２ｍｍ， スポット間隔２ｍｍ
（ｖｉｉｉ）スポット径０．２ｍｍ， スポット間隔２．５ｍｍ
（ｉｘ）スポット径０．３ｍｍ， スポット間隔２ｍｍ
（ｘ）スポット径０．３ｍｍ， スポット間隔２．５ｍｍ
【図１８】本発明の第３の実施の形態による分注装置のスポットヘッドの構成例を示す図であり、図１８（ａ）は側面図、図１８（ｂ）は分注ピンと位置決めピンの平面的な配置例を示す図である。
【符号の説明】
１：サンプル（９６または３８４ウエルプレートに分注されたもの）設置ユニット、２：分注対象物設置ユニット、３：洗浄ユニット、４：乾燥ユニット、５：スポットヘッド（ピン）、６：分注用ピン固定用ヘッド、７：位置決めピンロック用ヘッド、８：位置決めピン固定用ヘッド、９：７〜８ヘッド上下動用ボルト、１１：ベルト、１２：分注用ピン、１３：位置決めピン、１４：分注対象物、１５：伸縮性平板、１６：サンプル、１７：１２と１３の先端の差。
【発明の属する技術分野】
本発明は、微量分注技術に関する。例えば、遺伝子診断、遺伝子発現情報解析、遺伝子多型解析、蛋白質相互作用解析などの大量処理用スクリーニングツールであるプロテインチップに、タンパク質を含むサンプルを、分注用ピンを用いて分注する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＮＡチップやプロテインチップは、分注対象物やシリコン等の基板上に１平方センチメートル当たり数百から数十万の密度でＤＮＡや蛋白質を整列させ、固定化したものが一般的である。ある生物種の全ての遺伝子配列が解明されている場合、その情報を元にＤＮＡチップを作成することにより、１回のハイブリダイゼーションでサンプルの全発現情報を得る技術が発展してきた。つまり配列が既知のＤＮＡをアレイ状態に整列・固定化させ、そこに未知のサンプルを加えてハイブリダイゼーションを起こさせることにより、ＤＮＡチップには数千種類の異なるＤＮＡプローブが含まれているために、同時に数千個の遺伝子を同定することができる。基礎研究の分野では、ＤＮＡチップは、既知遺伝子の発現パターンと比較することにより新たに発見された遺伝子の機能を推定する研究やシグナル伝達経路における重要物質を特定する研究や新種の遺伝子を同定する研究に利用されている。また治療薬にとっての新たな標的分子の発見、病気の診断やゲノム毒物学、疾病関連遺伝子の探索などの高いスループットが要求される分野においても重要な技術となっている。
【０００３】
プロテインチップは、現状では抗体を固定化した抗体アレイを用い、ＥＬＩＳＡ法をチップ上で行うものが主流である。ＥＬＩＳＡ法は既に確立された技術であり、高感度分析が可能なためである。将来的には、プロテインチップは臨床診断、健康のモニター、環境、食品検査などの役割を担うと期待されている。
【０００４】
ＤＮＡチップやプロテインチップの作成方法としては、例えばシリコン基板上においてＤＮＡを合成していくオンチップ合成法と、ＤＮＡ溶液やタンパク質溶液などの液体を分注する分注対象物（例えばシリコン基板）にＤＮＡやタンパク質を微量分注（「スポット」とも称される）していく分注法の２通りの方法が知られており、分注法が広く利用されている。分注法には、ピン方式（接触型）とインクジェット方式（非接触型）の２種類がある。
【０００５】
分注法のうちピン方式は、ピンを用いて分注対象物の表面に再現性良くＤＮＡまたはタンパク質を分注し、固定化してチップを作成する方式である。スポッター若しくはアレイヤーと称されるチップ作成装置が市販されているが、再現性の良い分注を行うために、分注方法やピン先形状などに工夫を凝らしたものがある（例えば特許文献１及び２参照）。一方、インクジェット方式は、ピン方式と比較して処理速度が高く分注形状もより均質に仕上がるが、コストが高いために、現在はピン方式のアレイヤーが広く普及している。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第５８０７５２２号明細書
【特許文献２】
米国特許第６１０１９４６号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ピン方式アレイヤーを使用する上で、以下に説明する２つの点について考慮する必要があると、本発明者は考えた。第１点目は、ピン方式では、分注対象物に直接にピンを接触させて分注するために、分注対象物の表面精度が悪い場合（例えば凸凹が大きい場合）には、分注対象物上の異なる位置における接触時間が異なり、分注量にも違いが生じる点である。分注量がピンの接触時間に対して比例する関係にあるためである。
【０００８】
また、分注対象物の精度は高くても、分注対象物をセットする部分（アレイヤーステージ）が傾いている場合には、同様に分注量のばらつきが発生する。アレイヤーステージの傾きや分注対象物の精度を考慮した機械的制御によるμｍ単位の分注は、以上の理由により非常に困難である。従ってサンプルを精度良く分注するためには、ピンと分注予定位置との距離を常に一定になるように保持することが非常に重要である。
【０００９】
２点目は、タンパク質相互作用解析やＥＬＩＳＡ法などを、プロテインチップを用いてピンタイプアレイヤーのみで行う場合には、ピンとプロテインチップとの接触によってプロテインチップに固定化されていたタンパク質が物理的接触により剥離したり、或いは、変性を受けたりしてしまうために、非接触での分注が要求される。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、分注用ピンと分注対象物との距離が一定になるように保持するための位置決めピンを設けることにより、サンプルを精度よく分注する方法に関する。例えば、まず分注予定位置の周りを、例えば分注用ピン以外のピン（以下「位置決めピン」と称する。）により分注対象物を固定化し、分注用ピンと分注対象物との距離を一定に保持する。この際に分注対象物の下に伸縮性のある素材を敷き、その上から位置決めピンで分注対象物を押さえ付けることにより、分注対象物の表面精度に関係なく一定距離を保持することが可能である。その後、分注用ピンが位置決めピンの先端に達しない距離まで近づけることにより、サンプルの表面張力により非接触でサンプルを分注対象物に分注する。この２つの機構は一体としたものであっても良い。
【００１１】
この方法は、遺伝子診断、遺伝子発現情報解析、遺伝子多型解析に有用であり、タンパク質の変性無しにサンプルを分注できるため、特にタンパク質の定量解析、発現解析や生体分子間相互作用解析に有用である。
【００１２】
以下、上記及びその他の本発明の新規な特徴と効果について、図面を参酌して説明する。尚、以下の図において、同じ機能部分には同じ符号をつけて説明する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による微量分注技術について説明する。図１は、ピン方式アレイヤーステージの概観図（一例）であり、サンプル設置ユニット１と、分注対象物設置ユニット２と、洗浄ユニット３と、乾燥ユニット４と、スポットヘッド（ピン）５とを有して構成されている。サンプルは、例えば、９６または３８４ウエルプレートに分注されたものである。
【００１４】
装置自体は、例えば、Ｘ−Ｙ−Ｚの自動搬送機構を有しており、スポットヘッド５がＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動可能であり、ピンがサンプルを持ち上げて分注対象物に打ち込み、ピン先を洗浄し乾燥する工程を自動的に行う。この装置では、分注する位置をμｍ単位で制御できるため、上記の工程を繰り返すことにより高密度にＤＮＡやタンパク質が整列したチップを作成することが出来る。分注量はｐリットルからｎリットルのオーダーであり、分注サイズは、直径１００μｍから３００μｍ程度である。スポットヘッド５に搭載するピンの個数は１ピンから６４ピン程度のものがある。
【００１５】
図２は、本実施の形態による微量分注装置の原理の概略を示す図である。図２に示す装置は、タンパク質が保持された略平面を有するプロテインチップ１４に、タンパク質を含む液体を分注する装置である。ゴム等の弾性体１５を介してプロテインチップ１４を保持部材（図示せず）に保持し、位置決め部材１３を略平面に接触させ、プロテインチップ１４を保持部材に押さえつけ、その先端１２ａにタンパク質を含む液滴１６を保持する分注ピン１２を略平面に接触しない位置まで近づけ、分注ピン１２の先端に保持されたタンパク質を含む液滴１６を略平面に保持されたタンパク質（図示せず）と接触させる。
【００１６】
図３は、分注ピン１２の先端に保持されたタンパク質１６のＺ方向における位置関係の詳細を示す図である。図３に示すように、保持部材２１上に例えば弾性体１５を介して分注対象物であるプロテインチップ１４を置く。このプロテインチップ１４上に略平面が形成されている。保持部材２１は、プロテインチップ１４を直接的又は間接的に保持している。分注ピン１２は、上記略平面の略法線方向であるＺ方向に移動でき、その先端に液滴１６を保持できる。この分注ピン１２と直接的又は間接的に接続され、Ｚ方向におけるその先端位置が分注ピン１２の先端位置１２ａの位置Ｐ１より近く、かつ、分注ピン１２の先端１２ａに保持される液滴１６の位置Ｐ３よりプロテインチップ１４と反対側の位置Ｐ２となる位置決め部材１３が設けられている。すなわち、分注ピン１２の先端位置１２ａと、分注ピン１２の先端１２ａに保持される液滴１６の下端位置との間に、位置決め部材１３の先端が位置するように設定されている。
【００１７】
本実施の形態による表面精度の高い分注対象物にサンプルを非接触に分注する際のアレイヤーステージ全体の構成を図１（上述）に、スポットヘッドに関する断面図を図４に、スポットヘッドの概略斜視図を図５に示す。本実施の形態においては、分注ピン１２と位置決めピン１３とが固定されている。位置決めピン１３により固定された位置内部の表面精度を補正することは難しいが、分注対象物の表面精度が高い場合には、スポットヘッド５に搭載するピンの個数が１ピンから６４ピン程度のものであっても、位置決めピン１３による分注対象物自体の傾きの補正さえ行えば、非接触での分注が可能となる。
【００１８】
ヘッド上下動用ボルト１０が回転しベルト１１が動くことによりスポットヘッド５が上下動し、分注に関する一連の動作が可能となっている。図６（ａ）〜図７（ｄ）までにサンプル分取後からサンプル分注処理を経て分注用ピンの洗浄・乾燥処理に至るまでの手順の概略を示す。図６（ａ）は、サンプル分取後の状態を示す概略図であり、図３に対応する図である。図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）の状態からスポットヘッド５をプロテインチップ１４側に近づけていくと、位置決めピン１３と分注ピン１２との先端のＺ方向の位置関係が図３に示すようになっているため、位置決めピン１３の先端がプロテインチップ１４の略表面に当接する。この状態において、分注ピン１２の先端は略表面からある距離（図３の点Ｐ１と点Ｐ２との間の距離）だけ離れている。すなわち、位置決めピン１３が分注対象物１４に接触することにより、アレイヤーステージの傾きを補正するとともに、位置決めピン１３の先端と分注対象物体１４の先端との距離を０よりも大きくすることにより非接触微量分注が可能となる。この状態において、分注ピン１２の先端に保持された液滴１６は、位置決めピン１３によりプロテインチップ１４上に接触しており、分注ピン１２によるサンプルスポットが行われる。
【００１９】
図７（ｃ）に示すように、分注ピン１２及び位置決めピン１３を、分注対象物体１４から離すことにより、液滴１６がプロテインチップ１４上にスポッティングされた状態で分注ピン１２は上記略平面から離れる。次に、分注ピン１２を洗浄・乾燥した後に、図７（ｄ）に示すように新たなサンプル１６の分取が可能であり、従来型のアレイヤーにおいてスポットヘッド５以外の機構を変更することなく非接触な分注処理が可能である。尚、サンプル１６を収容する第１の凹部１８ａを備えたサンプルホルダー１８において、位置決めピン１３の先端位置に対応するサンプルホルダーの表面に第２の凹部１８ｂを設けておくことにより、後述の洗浄において、位置決めピン１３の先端がサンプルホルダー１８の表面に当らずに分注が可能なように構成されている。
【００２０】
本実施の形態による方法を用いることにより、分注ピンがプロテインチップ１４に非接触の状態で分注が可能であり、タンパク質を精度良くプロテインチップ１４に分注することができる。加えて、ゴム等の弾性体１５を介してプロテインチップ１４を保持部材（図示せず）に保持し、位置決め部材１３を略平面に接触させ、プロテインチップ１４を保持部材に押さえ付け、タンパク質を含む液滴１６を略平面に保持されたタンパク質と接触させるようにしたため、プロテインチップが全体的に傾いていた場合でも、その傾きを上記弾性体１５により吸収することができ、精度良く分注することができる。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施の形態によるプロテインチップ分注技術について説明する。上記第１の実施の形態による方法に比べ、分注ピン１２と分注対象物体１４との接触時間を一定とすることが容易である。
【００２２】
図８は、本発明の第２の実施の形態による微量分注装置の概略構成を示す図であり、表面精度の高い分注対象物にサンプルを非接触かつ精度よく分注する際のスポットヘッド機構に関する簡略断面図である。アレイヤーステージ全体の構成は図４と同様であるため、その説明は省略する。図８に示すように、本実施の形態による微量分注装置は、分注用ピン固定用ヘッド６と、位置決めピンロック用ヘッド７と、位置決めピン固定用ヘッド８とを有しており、位置決めピンロック用ヘッド７と位置決めピン固定用ヘッド８とは、ボルト９により固定されている。一方、ボルト９により固定された位置決めピンロック用ヘッド７と位置決めピン固定用ヘッド８と、液体分注ピン固定用ヘッド６とは、Ｚ方向に相対移動可能になっている。
【００２３】
すなわち、ヘッド上下動用ボルト１０が回転することにより、分注用ピン固定用ヘッド６を上下動させるためのベルト１１ａ、位置決めピンロック用ヘッド７及び位置決めピン固定用ヘッド８を上下動させるためのベルト１１ｂにより、分注用ピン固定用ヘッド６が、位置決めピンロック用ヘッド７及び位置決めピン固定用ヘッド８に対してＺ方向に移動し分注動作が可能となっている。
【００２４】
位置決めピンロック用ヘッド７には、凹部７ａが形成されており、この凹部７ａ中に分注用ピン固定用ヘッド６が収容可能になっている。
尚、分注用ピン固定用ヘッド６、位置決めピンロック用ヘッド７と、位置決めピン固定用ヘッド８の水平面は、全て略平行を保つように調整されている。
【００２５】
また、分注用ピン固定用ヘッド６は、これを動かすためのベルト１１ａ・１１ｂのいずれによって上下動させることも可能であるが、位置決めピンロック用ヘッド７及び位置決めピン固定用ヘッド８は、分注用ピン固定用ヘッド６のベルト１１ａのみが回転した場合には上下動させることが出来ないようになっている。
【００２６】
位置決めピン固定用ヘッド繋ぎ用ボルト９は、位置決めピンロック用ヘッド７と位置決めピン固定用ヘッド８との距離を一定に保つための機構である。位置決めピン固定用ヘッド繋ぎ用ボルト９は、非接触にサンプルの分注を可能にするだけではなく、分注用ピン１２のみを従来のアレイヤーの機構で洗浄・乾燥、サンプル分取するために必要である。
【００２７】
以下に、装置の動作について説明する。まず、位置決めピン固定用ヘッド８に位置決めピン１３をセットした後に、位置決めピン固定用ヘッド繋ぎ用ボルト９により位置決めピンロック用ヘッド７と位置決めピン固定用ヘッド８とを固定化する。
【００２８】
図９は、スポットヘッドの概略斜視図であり、図１０は、スポットヘッドの概略上視図である。ここで、位置決めピンロック用ヘッド７〜ピン固定用ヘッド繋ぎ用ボルト９の上下動の機構に関する詳細な説明は省略する。符号１４は、プロテインチップ、符号１５は、伸縮性平板、例えばゴム、スポンジなど伸縮性のある素材であり、これらは、保持部材であるアレイヤーステージ（図示せず）上に配置されているものとする。分注方法としては、まず位置決めピン１３によりプロテインチップ１４を押さえ付けることにより固定する。この際、プロテインチップ１４の下に弾性体１５を敷いておくと、保持部材に傾きがあった場合でも、弾性体１５の伸縮により分注用ピン固定用ヘッド６、位置決めピンロック用ヘッド７及び位置決めピン固定用ヘッド８と、プロテインチップ１４との距離を略一定に保つことができる。位置決めピン１３によりプロテインチップ１４を押さえ付けた後に、分注ピン１２の先端がプロテインチップ１４の略平面に対して非接触で分注できる距離まで移動させ、実際に分注処理を行う。
【００２９】
尚、図１０に示すように、多数の分注ピンを備えた分注用ピン固定用ヘッド６の外側であって、位置決めピン固定用ヘッド繋ぎ用ボルト９の内側の位置に、位置決めピン１３が接触するように配置されるのが好ましい。この点については後述する。
【００３０】
図１１（ａ）から図１４（ｇ）までに、サンプル分取後からサンプル分注、分注用ピンの洗浄・乾燥までの詳細な手順を示す。図１１（ａ）は、サンプル分取後の様子を示す概略図である。この状態では、分注用ピン固定用ヘッド６は、分注ピン１２の先端側と反対方向に移動し、位置決めピンロック用ヘッド７に形成された凹部７ａから出た状態になっている。ここで、符号１７ａは、サンプル１６のＺ方向の略中心と位置決めピン１３の先端との位置の差を示す。図１１（ｂ）は、位置決めピン１３とプロテインチップ１４の略平面とが接触した状態を示す図である。この状態においては、サンプル１６のＺ方向の略中心と位置決めピン１３の先端との位置の差は１７ｂに示すように、上記距離１７ａよりも小さくなっている。図１２（ｃ）に示すように、図１１（ｂ）の状態から、分注用ピン固定用ヘッド６を下降させることにより、位置決めピン１３がプロテインチップ１４の略平面に当接してこれを押さえて固定化する。この際、弾性体１５が伸縮することにより、プロテインチップ１４の傾きを補正し、分注用ピン固定用ヘッド６〜位置決めピン固定用ヘッド８の水平面とプロテインチップ１４とが平行に保たれる。
【００３１】
プロテインチップ１４と位置決めピン１３との接点は、この場合、位置決めピン１３の断面積（円）に相当する。図１２（ｃ）は、分注ピン１２によるサンプル分注時の様子を示す図である。分注ピン１２の先端が、プロテインチップ１４の略表面に非接触で分注できる位置まで近づくと、液滴１６がプロテインチップに分注される。この際、後述するサンプル分取、洗浄・乾燥の機能を分注ピン１２に行わせるためには、分注用ピン固定用ヘッド６は、位置決めピンロック用ヘッド７に対して最近接距離まで接近して分注しないように構成するのが好ましい。分注の際における、サンプル１６のＺ方向の略中心と位置決めピン１３の先端との位置の差１７ｃは、図３を参照して説明したように、０．５から０．０００１ｍｍの範囲内が好ましく、分注ピン１２とプロテインチップ１４との接触時間は、０．０５秒から０．５秒の範囲内であることが望ましい。
【００３２】
図１２（ｄ）は、分注ピン１２のプロテインチップ１４からの離隔動作の概略を示す図である。この場合に、分注用ピン固定用ヘッド６のみが上方へ移動して分注が完了する。この際、位置決めピン１３は、プロテインチップ１４を固定化したままである。もし、分注用ピン固定用ヘッド６〜位置決めピン固定用ヘッド８までが、一体で上方へ移動すると、分注ピン１２とプロテインチップ１４との接触時間を一定に保つことが困難になり、分注量が一定とならないからである。この際、サンプル１６のＺ方向の略中心と位置決めピン１３の先端との位置の差は図１１（ｂ）の１７ｂとほぼ同じになる。
【００３３】
図１３（ｅ）は、位置決めピン１３がプロテインチップ１４から離隔する様子を示す図である。分注用ピン固定用ヘッド６〜位置決めピン固定用ヘッド８までが上方へ移動することにより、位置決めピン１３がプロテインチップ１４の略表面から外れ、分注処理が終了する。上記の図１１（ａ）〜図１３（ｅ）までの操作を繰り返すことにより、連続分注が可能である。この際、サンプル１６のＺ方向の略中心と位置決めピン１３の先端との位置の差は図１１（ａ）の１７ａとほぼ同じになる。
【００３４】
次に、分注ピン１２を洗浄・乾燥、サンプル分取する処理について図１３（ｆ）と図１４（ｇ）とを参照して説明する。図１３（ｆ）は、分注ピン１２の洗浄・乾燥前の様子を示す概略図であり、図１１（ａ）と同様の状態を示す図である。図１４（ｇ）は分注ピン１２の洗浄・乾燥後の状態を示す概略図である。図１４（ｇ）に示すように、分注用ピン固定用ヘッド６が位置決めピンロック用ヘッド７に対して図１２（ｃ）の時の位置（距離１７ｃ）よりも近づくか、又は、最近接距離に位置することにより、位置決めピン１３の先端は分注ピン１２の先端よりも低い停止位置に来る。例えば、分注用ピン固定用ヘッド６が、凹部７ａ内に収容された状態を上記停止位置としても良く、このようにすれば、分注ピン１２の洗浄の際のＺ方向の位置を常にある位置に保つことができ、その状態において分注ピン１２の洗浄・乾燥、サンプル分取が可能となる。
【００３５】
図１０に示されるように、プロテインチップ１４の表面精度が悪い場合には、分注ピン１２の外周に位置決めピン１３のプロテインチップ１４への当接位置を配置し、１ピンで分注することにより非接触の分注が可能となる。位置決めピン１３がプロテインチップ１４と接触する部分は、タンパク質相互作用解析などに利用できない部分であるため、分注していく際に位置決めピン１３が分注位置と重ならないようにするのが好ましい。分注における位置決めピン１３と分注ピン１２との関係を調べるためのパラメータについて図１５を参照して説明する。図１５において、ａはスポット径（ｍｍ）であり、ｂはスポット間隔（ｍｍ）であり、ｃは位置決めピンの直径（ｍｍ）であり、ｄは位置決めピン間隔（ｍｍ）である。分注ピン１２による分注と位置決めピン１３によるプロテインチップ１４への接触領域が重ならないような、ｃとｄの許容範囲は下記（１）から（４）までの式により導かれる。
（ａ＋ｃ）／２＜２０．５ｄ／２＜２０．５ｂ−（ａ＋ｃ）／２ （１）
ｃ＜ｄ （２）
ｃ＞０ （３）
ｄ＞０ （４）
【００３６】
上記（１）から（４）式により導かれる位置決めピンの直径と位置決めピンの間隔の許容範囲を、図１６、図１７に黒塗りで示す。通常のプロテインチップ（２５ｍｍ×７５ｍｍ）に分注することが可能なスポット数は、ｂ＝１の時に１８７５スポット、ｂ＝２の時に４９４スポット、ｂ＝２．５の時に３４１スポットである。このように位置決めピンを使用した場合でも、数百以上のサンプルを分注したチップを作成可能であり、プロテインチップではＤＮＡチップほどの高密度が要求されないことからも、実用に耐え得るものであることがわかる。このように、位置決めピンの直径（縦軸）と位置決めピン間隔（横軸）の許容範囲を満たす領域を位置決めピンとして使用することができる。すなわち、スポット領域以外の領域内であれば、いかなる形状であっても位置決めピンの役割を持たせることが可能であることがわかる。すなわち、上記で説明した位置決めピンの形状はあくまで一例である。位置決めピンの強度が弱い場合には、プロテインチップ１４を面で固定化するのが好ましい。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施の形態による分注装置について図１８（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図１８（ａ）に示すプロテインチップ分注装置は、略平面を有する分注対象物であるプロテインチップ１４と、これを直接的又は間接的に保持する保持部材（図示せず）と、略平面の略法線方法であるＺ方向に移動できる分注用ピン固定用ヘッド６と、分注用ピン固定用ヘッド６に保持されていると分注ピン１２とを有している。分注ピン１２の先端１２ａに液滴１６を保持できる。分注用ピン固定用ヘッド６の下面（プロテインチップ１４側）に位置決めピン１３が設けられている。例えば、分注用ピン固定用ヘッド６と、分注ピン１２と、位置決めピン１３とが一体化されていても良い。
【００３８】
図１８（ｂ）に示すように、本実施の形態による分注装置は、位置決めピン１３を４本使用しており、４本の位置決めピンの内側に分注ピン１２が配置されている。尚、プロテインチップ（図示せず）を固定するためには、位置決めピン１３は、線で固定する場合には少なくとも２本以上の位置決めピンが必要であり、面として固定するために少なくとも３本以上必要であり、３本以上の位置決めピンを使用することが好ましい。また位置決めピン１３に使用するピンの材質は硬くて展性が少ないものが望ましい。
本実施の形態による分注装置のように、上記各部材を一体化することにより、構造がシンプルになり、装置自体の製造コストを低減することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明により、サンプルを精度よく分注できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピン方式アレイヤーステージの構成例を示す概観図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による分注装置の原理を示す図である。
【図３】分注ピンの先端に保持されたタンパク質のｚ方向における位置関係を示す図である。
【図４】スポットヘッドの構成例を示す図である。
【図５】スポットヘッドの概略的な斜視図である。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は、サンプル分取後からサンプル分注までの処理の概要を示す図である。
【図７】図７（ａ），（ｂ）は、位置決めピンと分注ピンの微量分注対象物からの隔離処理と、分注ピンの洗浄・乾燥処理を示す図である。
【図８】位置決めピンと分注ピンとを一体化したスポットヘッドの構造例を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態による微量分注装置におけるスポットヘッドの概略斜視図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態による微量分注装置におけるスポットヘッドの概略的な図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態による微量分注方法の処理手順を示す図である。
【図１２】図１２（ｃ）、（ｄ）は、本発明の第２の実施の形態による微量分注方法の処理手順を示す図であり、図１１（ｂ）に続く図である。
【図１３】図１３（ｅ）、（ｆ）は、本発明の第２の実施の形態による微量分注方法の処理手順を示す図であり、図１２（ｄ）に続く図である。
【図１４】図１４（ｇ）は、本発明の第２の実施の形態による微量分注方法の処理手順を示す図であり、図１３（ｆ）に続く図である。
【図１５】分注ピンと位置決めピンとの位置関係の例を示す図である。
【図１６】図１５で定義した例における位置決めピンの直径と間隔の許容範囲との関係を示す図である。
（ｉ）スポット径０．１ｍｍ， スポット間隔１ｍｍ
（ｉｉ）スポット径０．２ｍｍ， スポット間隔１ｍｍ
（ｉｉｉ）スポット径０．３ｍｍ， スポット間隔１ｍｍ
（ｉｖ）スポット径０．５ｍｍ， スポット間隔１ｍｍ
（ｖ）スポット径０．１ｍｍ， スポット間隔２ｍｍ
（ｖｉ）スポット径０．１ｍｍ， スポット間隔２．５ｍｍ
【図１７】位置決めピンの直径と間隔の許容範囲との関係を示す図である。
（ｖｉｉ）スポット径０．２ｍｍ， スポット間隔２ｍｍ
（ｖｉｉｉ）スポット径０．２ｍｍ， スポット間隔２．５ｍｍ
（ｉｘ）スポット径０．３ｍｍ， スポット間隔２ｍｍ
（ｘ）スポット径０．３ｍｍ， スポット間隔２．５ｍｍ
【図１８】本発明の第３の実施の形態による分注装置のスポットヘッドの構成例を示す図であり、図１８（ａ）は側面図、図１８（ｂ）は分注ピンと位置決めピンの平面的な配置例を示す図である。
【符号の説明】
１：サンプル（９６または３８４ウエルプレートに分注されたもの）設置ユニット、２：分注対象物設置ユニット、３：洗浄ユニット、４：乾燥ユニット、５：スポットヘッド（ピン）、６：分注用ピン固定用ヘッド、７：位置決めピンロック用ヘッド、８：位置決めピン固定用ヘッド、９：７〜８ヘッド上下動用ボルト、１１：ベルト、１２：分注用ピン、１３：位置決めピン、１４：分注対象物、１５：伸縮性平板、１６：サンプル、１７：１２と１３の先端の差。
Claims (13)
- タンパク質が保持された略平面を有するプロテインチップにタンパク質を含む液体を分注する分注方法であって、
弾性体を介して前記プロテインチップを保持部材に保持し、
位置決め部材を略平面に接触させ、プロテインチップを保持部材に押さえつけ、
その先端にタンパク質を含む液体を保持する分注ピンを前記略平面に接触しない位置まで近づけ、分注ピンの先端に保持されたタンパク質を含む液滴を前記略平面に保持されたタンパク質と接触させる分注方法。 - 請求項１記載の分注方法であって、
前記位置決め部材と前記分注ピンとが直接的又は間接的に接続されており、
前記位置決め部材と前記略平面を接触させることにより前記分注ピンの先端が前記略平面へ接触することを防ぐ分注方法。 - 請求項１記載の分注方法であって、
前記位置決め部材と前記分注ピンを直接的又は間接的に接触させ、かつ前記位置決め部材を前記略平面に接触させることにより前記分注ピンの先端が前記略平面へ接近することを防ぐ分注方法。 - 略平面を有する分注対象物を直接的又は間接的に保持する保持部材と、
前記略平面の略法線方向であるＺ方向に移動でき、その先端に液滴を保持できる分注ピンと、
該分注ピンと直接的又は間接的に接続され、前記Ｚ方向におけるその先端位置が前記分注ピンの先端位置より近く、かつ、前記分注ピンの先端に保持される液滴より短い位置決め部材と
を有する分注装置。 - 請求項４記載の分注装置であって、
タンパク質を含む液体を分注する分注装置。 - 請求項４記載の分注装置であって、
前記略平面にタンパク質が保持され、該タンパク質を含む領域に液体を分注する分注装置。 - 請求項４記載の分注装置であって、
前記分注ピンの先端が前記略平面に最も接近した時の、前記分注ピンの先端と前記略平面の距離が０．５ｍｍから０．０００１ｍｍである分注装置。 - 請求項４記載の分注装置であって、
前記保持部材が、弾性体を介して分注対象物を保持する分注装置。 - 略平面を有する分注対象物を直接的又は間接的に保持する保持部材と、
前記略平面の略法線方法であるＺ方向に移動でき、その先端に液滴を保持できる分注ピンと、
分注ピンの先端が前記略平面に接触せず、かつ前記液滴が前記略平面に接触した際に、分注ピンと前記略平面の双方に直接的又は間接的に接する位置決め部材とを有する分注装置。 - タンパク質を含む液体を分注する請求項９記載の分注装置。
- 前記略平面にタンパク質が保持され、該タンパク質を含む領域に液体を分注する請求項９記載の分注装置。
- 前記分注ピンの先端が前記略平面に最も接近した時の前記分注ピンの先端と前記略平面の距離が０．５ｍｍから０．０００１ｍｍである請求項９記載の分注装置。
- 前記保持部材が、弾性体を介して分注対象物を保持する請求項９記載の分注装置。
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| JP2003122056A JP2004325329A (ja) | 2003-04-25 | 2003-04-25 | 分注方法及び分注装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2013149249A (ja) * | 2012-01-20 | 2013-08-01 | General Electric Co <Ge> | 監視、診断、および予知診断のためのシステムおよび方法 |
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-
2003
- 2003-04-25 JP JP2003122056A patent/JP2004325329A/ja active Pending
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