JP2007205773A - 分注装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チップ先端に残る液滴を確実に除去でき、分注操作時のコンタミネーションを低減し、液体試料を精度良く分注できる分注装置の提供。
【解決手段】液体を分注する複数のノズルを装備し、ノズルの先端に装着されたチップが試薬プレート内の溶液を吸引・吐出する機構、並びにＺ軸及びＸ又はＹ軸方向へ自在に移動する移動機構を有する分注ヘッドを備えた液体分注装置であって、試薬プレート底面上にプレート内に突出する傾斜面を有する突起物を設け、チップ先端を前記突起物には接触しないが、チップ先端より吐出される液滴の大きさより小さい距離離間し得るようノズルに配置してなることを特徴とする分注装置。
【選択図】なし

Description

本発明は、ノズルに装着したチップの先端に残る液滴を確実に除去する手段を備えた分注装置に関する。

分子生物学や生化学分野等で行われる試験や分析においては、液状の試料や検体をマイクロプレートのウェル内に分注する操作が行われるが、この分注操作は、試料容器内の液体を吸入・吐出するノズルを備えたマルチ分注ヘッドと、当該マルチ分注ヘッドをＸ及び／又はＹ座標軸及びＺ座標軸方向に移動するための駆動手段、ノズルから液体を吸入・吐出させるピストンを備えた、例えば図１に示すような自動分注装置により行われている（特許文献１参照）。図１中、１はＺ軸ガイドレール、２はＸ軸ガイドレール、３は試料容器、４は凹部、５はアーム、６は基盤、７は分注機構、８はＹ軸ガイドレールである。
斯かる装置においては、Ｘ軸ガイドレール２、Ｙ軸ガイドレール８で分注機構７を移動させ、分注機構７にあるチップをＺ軸ガイドレール１で、垂直方向に動作させ吸引・吐出を行うが、分注機構７により分注される液体が吐出される際、吐出された液体を容れる試料容器３の底面、或いは容器内の内容物に、吐出された液体が衝突して飛沫が発生することがある。特に、容器３が単独でなく複数個配列されている場合、分注される容器以外の容器内に飛沫が混入することが考えられる。これをコンタミネーションという。

特許文献１においては、このコンタミネーションを低減する目的で、図２に示すように、制御部（図示しない）から、分注した液面の高さに対応して順次チップ９先端の高さ位置を自動的に選択して駆動機構に指令を出し、駆動機構は、指令を受けて分注機構７の高さ位置を変更し、容器３内の液面の高さ位置との間で、容器３内の側面には接触しないが液滴の大きさより小さい距離離間するように、分注機構７のチップ９先端を位置させる。この状態で吐出を行うことにより、チップ９先端の液滴は側面に沿って容器３内に入る。液滴が正しく容器内に入ることで分注精度が向上し、また液体吐出時に液滴が飛散することがないため、コンタミネーションの低減が図られる。
特開２００１−２４２１８３号公報

しかしながら、上記方法では、部品精度によりチップ先端の位置がばらついた場合、容器側面に液滴が接触できずチップ先端に付いたままになるか、また接触できても液滴の大きさ（重さ）と容器側面の表面張力との釣合い関係で液滴が正しく容器底面に流れず、側面に留まってしまう問題があった。特に、洗浄工程で廃液（不要な液体）を吸引し廃液槽（容量の大きい容器）へ吐出する場合、複数回吐出の動作を行うため、チップ先端に液滴が残っていると移動途中で液滴が他の容器に落ちコンタミネーションの原因となり、また容器側面に液体が留まっている状態で繰返し洗浄動作により容器内に廃液を吐出すると、廃液同士が接触しチップ外壁にも付着して、コンタミネーションが起こる問題があった。

一方、例えば図３のように、複数本あるチップ９先端の液滴を取るため、廃液槽の上面に、チップ９と同本数かつ同間隔で穴の開いたプレートを設置し、その穴に液滴が接触する位置で吐出を行う方法も考えられたが、上記と同様に穴面に液体が留まってしまうため、隣の穴の液体同士が接触しチップ９外壁にも付着する恐れがあり、コンタミネーションが起こる問題があった。

本発明は、チップ先端に残る液滴を確実に除去でき、分注操作時のコンタミネーションを低減し、液体試料を精度良く分注できる分注装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、液体を分注する複数のノズルを装備し、ノズルの先端に装着されたチップが試薬プレート内の溶液を吸引・吐出する機構、並びにＺ軸及びＸ又はＹ軸方向へ自在に移動する移動機構を有する分注ヘッドを備えた液体分注装置であって、試薬プレート底面上にプレート内に突出する傾斜面を有する突起物を設け、チップ先端を前記突起物には接触しないが、チップ先端より吐出される液滴の大きさより小さい距離離間し得るようノズルに配置してなることを特徴とする分注装置を提供するものである。
また、本発明は、さらに洗浄液を供給する機構部と、洗浄後の廃液を廃棄する廃液槽を備えてなり、試薬プレート内と共に又はプレート内に換えて、廃液槽底面上に廃棄槽内に突出する傾斜面を有する突起物を設けたことを特徴とする分注装置を提供するものである。

本発明によれば、チップ先端に残る液滴を突起物を介して試料プレート内に正確に分注することができるので、分注精度が向上する。また、チップ先端の液滴を確実に除去できるため、液体の飛散や移動途中での液滴落下もなくなり、コンタミネーションを低減することができ、信頼性が向上する。

以下、添付図面に示す実施例に基づき、本発明の実施形態を説明する。
図４及び５は、本発明の分注装置の構成図である。図４及び５において、１０は洗浄後の廃液を廃棄する廃液槽、１１は分注ヘッド、１２はＸ駆動部、１３はＹ駆動部、１４はＺ駆動部、１５はシリンジフレーム、１６はノズル、１７はＳモータ、１８はサブＺ軸駆動部、１９はサブＺ機構部である。

分注ヘッド１１は、Ｘ駆動部１２とＹ駆動部１３を介して装置内を移動する。チップ９を装着する際は、Ｚ駆動部１４により下降しノズル１６に装着させる。試薬プレート（図示しない）に吸引・吐出する際は同様に、所定位置にＸ、Ｙ、Ｚ移動し、Ｓモータ１７を駆動させ、ノズル１６に装着させたチップ９を用いて試料溶液の吸引・吐出を行う。
ここで、試薬プレート２０内の底面には、例えば図６に示すように、容器内に突出する傾斜面を有する突起物２１が設けられている。この突起物２１は、試薬プレート２０が単独ではなく複数個配列されている、例えば３８４穴スタンダードウェルプレート等である場合、各ウェル内にそれぞれ設けられている。試料吐出後、チップ９先端に残った液滴が突起物２１の傾斜面に接触すると、液滴は該突起物２１を介して容器底面に流れ正しく容器内に入る。液滴が突起物２１の傾斜面に接触する際、分注ヘッド１１をＸ、Ｙ軸方向に微小な動作を行うことで、チップ９先端位置がばらついていても確実に液滴を突起物２１に接触させることができる。

液滴を傾斜面を有する突起物２１に接触させる際、「チップ９先端の濡れ性による液滴保持力」より「突起物２１の濡れ性による液体保持力＋液滴重力」が大きくなれば、チップ９先端より液滴は引き剥がされ、突起物２１に移る。さらに、「液滴重力」が「突起物２１の濡れ性による液体保持力」よりも大きければ、確実に液滴は容器の底に入る。一方、液滴の接触部分が容器側面である場合、「容器側面の濡れ性による液体保持力＋液滴重力」は「チップ９先端の濡れ性による液滴保持力」より大きくなり、チップ９先端より液滴が引き剥がされるが、容器側面と液滴との接触部分が大きいため、「液滴重力」よりも「容器側面の濡れ性による液体保持力」が大きくなり液滴は容器側面に留まることとなる。
このように、「突起物２１の濡れ性による液体保持力＋液滴重力」が「チップ９先端の濡れ性による液滴保持力」より大きく、また「液滴重力」が「突起物２１の濡れ性による液体保持力」より大きくなるためには、傾斜面を有する突起物２１を用いることが必要である。

本発明において、傾斜面を有する突起物２１は、その形状上、傾いている表面や先端部から基端部を向いて進むに従い外側に膨らむように形成された表面を全部又は一部に有していれば特に限定されない。突起物２１の形状としては、例えばテーパー状、螺旋状、扇状、球状等が挙げられる。試薬プレート２０底面上において前記突起物２１が設けられる位置は、容器底面の中央、あるいは側面側等何れも問わない。また、突起物２１の高さは、容器の高さ以下が好ましい。

本発明の分注装置において、ノズル１６は、例えば図６に示すように、ノズル１６に装着されたチップ９先端は前記突起物２１には接触しないが、チップ９先端より吐出される液滴の大きさより小さい距離離間し得るように配置される。このようにノズル１６が位置決めされた状態で液滴が突起物２１に接触することにより、液体の飛散が防止され、分注操作時のコンタミネーションが低減する。
ノズル１６を、ノズル１６に装着されたチップ先端は前記突起物２１には接触しないが、チップ９先端より吐出される液滴の大きさより小さい距離離間し得るように配置するには、特に制限されないが、例えばチップ９先端に予め定められた速度で液滴を形成し、次いでノズル１６を移動し、目視によってチップ９先端と突起物２１との間で、突起物２１には接触しないが、液滴の大きさより小さい距離離間し得るようにノズル１６を位置決めすればよい。

また、本発明においては、試薬プレート２０内と共に又はこれに換えて、廃液槽１０の底面上に廃棄槽１０内に突出する前記突起物２１を設けても同様の効果が得られる。
分注操作において洗浄工程は、試薬プレート２０内の反応後の試料を洗浄する工程で、試薬プレート２０内に洗浄液を供給する機構部（洗浄液供給部、図示しない）がサブＺ機構部１９に取付けられ、分注ヘッド１１のＸ駆動部１２、Ｙ駆動部１３を介して移動でき、Ｚ駆動部１４により容器近傍まで下降し、試薬プレート２０内に指定量の洗浄液を吐出させ、反応後の試料を洗浄する。洗浄効果を高めるため、分注ヘッド１１を移動させ洗浄液と試料の吸引・吐出を繰り返す。この吸引・吐出の繰り返し（ピペッティング）を行うことで液体が攪拌する。撹拌後、チップ９にて不要な洗浄液（廃液）を吸引し、次いで廃液槽１０までＸ、Ｙ移動し廃液を吐出する。洗浄工程では充分な洗浄効果が得られるまでこれを複数回繰り返す。

廃液槽１０への廃液吐出は、例えば図７に示すように、チップ９先端は廃液槽１０の底面上に設けられた前記突起物２１に接触しないが、チップ９先端の液滴の大きさより小さい離間距離でノズル１６が装備され、該ノズル１６に装着されたチップ９より廃液が吐出される。廃液槽１０内に設けられた前記突起物２１にチップ９先端の液滴が接触すると、突起物２１の濡れ性による液体保持力と液滴重力の釣合い関係が変化するため、確実にチップ９先端の液滴を除去でき、廃液槽１０の底面へ液滴が流れていく。一方、廃液槽１０の側面に液体が留まっていると、特に異なる洗浄液で洗浄する工程の場合、チップ９先端が側面に留まった廃液に接触する可能性がありコンタミネーションの原因になる。また、チップ９先端に液滴が残っていると洗浄動作を繰り返す時に他のプレートに落ち、コンタミネーションの原因になる。

前記突起物２１は、分注ヘッド１１の複数のノズル１６と同本数、かつ同間隔で廃棄槽底面上に設ける。例えば９ｍｍピッチで１２×８に配列された９６本のノズル１６を持つ分注ヘッド１１で試料を分注する場合には、ＸＹ方向に９ｍｍずつ計９６本の突起物２１を廃液槽１０の底面に設ける。

図１は、自動分注装置を示す図である。 図２は、吐出を行った際の試料容器の拡大図である。 図３は、穴の空いたプレートを配置した廃液槽を示す図である。 図４は、分注装置の構成図を示す図である。 図５は、分注ヘッドの拡大図である。 図６は、試薬プレート内に設けられた突起物に対してノズルに装着されたチップの先端位置が液滴の大きさより小さい距離離間した状態を示す図である。 図７は、試薬プレート内に設けられた突起物に対してノズルに装着されたチップ先端位置が液滴の大きさより小さい距離離間した状態を示す図である。

符号の説明

１ Ｚ軸ガイドレール
２ Ｘ軸ガイドレール
３ 試料容器
４ 凹部
５ アーム
６ 基盤
７ 分注機構
８ Ｙ軸ガイドレール
９ チップ
１０ 廃液槽
１１ 分注ヘッド
１２ Ｘ駆動部
１３ Ｙ駆動部
１４ Ｚ駆動部
１５ シリンジフレーム
１６ ノズル
１７ Ｓモータ
１８ サブＺ軸駆動部
１９ サブＺ機構部
２０ 試薬プレート
２１ 突起物

Claims (4)

1. 液体を分注する複数のノズルを装備し、ノズルの先端に装着されたチップが試薬プレート内の溶液を吸引・吐出する機構、並びにＺ軸及びＸ又はＹ軸方向へ自在に移動する移動機構を有する分注ヘッドを備えた液体分注装置であって、試薬プレート底面上にプレート内に突出する傾斜面を有する突起物を設け、チップ先端を前記突起物には接触しないが、チップ先端より吐出される液滴の大きさより小さい距離離間し得るようノズルに配置してなることを特徴とする分注装置。
2. さらに洗浄液を供給する機構部と、洗浄後の廃液を廃棄する廃液槽を備えてなり、試薬プレート内と共に又はプレート内に換えて、廃液槽底面上に廃棄槽内に突出する傾斜面を有する突起物を設けたことを特徴とする請求項１記載の分注装置。
3. 傾斜面を有する突起物を、分注ヘッドに装備された複数のノズルと同本数、かつ同間隔で廃液槽内に設けたものである請求項２記載の分注装置。
4. 傾斜面を有する突起物が、テーパー形状を有する突起物である請求項１〜３の何れか１記載の分注装置。