JP2007278986A - Apparatus and method for dispensation and apparatus and method for manufacturing microarray - Google Patents

Apparatus and method for dispensation and apparatus and method for manufacturing microarray Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dispensing technique capable of reducing variations in spot size. <P>SOLUTION: A dispensing apparatus 1 is provided with a dispensing unit 100 and a first moving means 202. The dispensing unit 100 includes a holding part 104 for holding a liquid containing a biological sample; a pressing means 106 for pressing the held liquid; and a dispensing needle 102 capable of discharging droplets and can form a droplet 20 at the tip of the dispensing needle 102, by pressing the liquid by the pressing means 106. The first moving means 202 moves the location of the tip of the dispensing needle 102, approximately in a vertical direction and fixes it, in such a way that the distance between the tip of the dispensing needle 102 and an object surface of discharge of an object 10 to which a scheduled droplet 20 is to be discharged approximately in the vertical direction to the object surface of discharge, is approximately equal to the length of the scheduled droplet in its dropping direction formed at the tip of the dispensing needle 102. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、分注技術に関する。詳しくは、マイクロアレイの作成等に用いられる生体試料を含む液体等の微量分注技術に関する。   The present invention relates to a dispensing technique. Specifically, the present invention relates to a technique for dispensing a minute amount of a liquid containing a biological sample used for creating a microarray.

DNAチップ、RNAチップ、プロテインチップ、糖鎖チップなどのバイオチップ(マイクロアレイ)は、数百から数万種類の生体関連物質や化学物質などを数平方センチメートルのガラススライドなどの基板に高密度に整列させ、固定化させたものである。バイオチップは、チップ上の物質と相互作用する物質の探索や相互作用をする物質のシグナルパターンから情報などを得るのに用いられる。バイオチップは、大量の情報を一度に処理、解析できるため、治療薬の開発ツール、病気の診断、健康のモニター等の様々な分野で期待されている。   Biochips (microarrays) such as DNA chips, RNA chips, protein chips, and sugar chain chips align hundreds to tens of thousands of biological materials and chemical substances on a substrate such as a glass slide of several square centimeters at high density. , Fixed. Biochips are used to search for substances that interact with substances on the chip and to obtain information from signal patterns of interacting substances. Biochips are expected in various fields such as therapeutic drug development tools, disease diagnosis, and health monitoring because they can process and analyze large amounts of information at once.

バイオチップの作成方法は、大まかに分類すると、光リソグラフ方式、表面接着方式、インクジェット方式に分けられる。   The method for producing a biochip can be roughly classified into an optical lithographic method, a surface adhesion method, and an ink jet method.

分注法のうち表面接着方式は、分注針の針先を、例えばDNA断片などの生体関連試料を含む液体に浸した後、基板上に針先を接触させて液体をスポットしていく方法である。分注針は、洗浄液などで洗浄することにより再使用が可能であり、同じ分注針を用いて多種類の生体関連試料をスポッティングすることが可能である。この方式は、コストが安く、独自の配列パターンを作りやすいという利点がある。しかし、その一方で、針先を最初に液体に浸した際に、分注針の先端の周りに付着した余分な液体によって、最初に形成したスポットと後のスポットでスポットサイズのばらつきが生じたり、あるいは、針先と基板の接触時間や接触角度などの接触の具合によってスポットサイズにばらつきが生じる場合があった。   Among the dispensing methods, the surface adhesion method is a method in which the needle tip of a dispensing needle is immersed in a liquid containing a biological sample such as a DNA fragment and then the liquid is spotted by contacting the needle tip on a substrate. It is. The dispensing needle can be reused by washing with a washing solution or the like, and various types of biological samples can be spotted using the same dispensing needle. This method is advantageous in that the cost is low and it is easy to create a unique arrangement pattern. However, on the other hand, when the tip of the needle is first immersed in the liquid, the spot size may vary between the first spot and the subsequent spot due to the extra liquid adhering around the tip of the dispensing needle. Alternatively, the spot size may vary depending on contact conditions such as contact time and contact angle between the needle tip and the substrate.

このような状況下、上記問題を解決するために、特許第3436741号(特許文献1)には、分注針を液体に浸した後、針先に付着した余剰の液体を捨て打ち操作をすることにより除去する方法が開示されている。また、特開2004−325329号公報(特許文献2)には、分注ピンと分注対象物との距離を位置決めピンにより一定に保ち、分注ピン先端は分注対象物表面に接触させず、分注ピン先端に保持されたタンパク質を含む液滴を分注対象物に接触させ、液滴の表面張力により非接触で分注する方法が開示されている。
特許第3436741号公報 特開2004−325329号公報
Under such circumstances, in order to solve the above problem, Japanese Patent No. 3436741 (Patent Document 1) discloses that after the dispensing needle is immersed in the liquid, excess liquid adhering to the needle tip is discarded. The method of removing by this is disclosed. Moreover, in JP 2004-325329 A (Patent Document 2), the distance between the dispensing pin and the dispensing object is kept constant by the positioning pin, the tip of the dispensing pin is not brought into contact with the surface of the dispensing object, A method is disclosed in which a droplet containing protein held at the tip of a dispensing pin is brought into contact with a dispensing object and dispensed in a non-contact manner by the surface tension of the droplet.
Japanese Patent No. 3436741 JP 2004-325329 A

しかしながら、特許文献1の方法では、直接分注針が基板に接触するため、接触によるばらつきが生じる虞がある。また、特許文献2の方法では、分注ピン先端を液体に浸して液体を分取するため、分注ピン先端周囲に付着した余剰の液体により、最初と後のスポットでスポットサイズにばらつきが生じる虞がある。また、液滴が保持された状態で分注ピンの移動を行うため、液滴が予定外の場所やタイミングで落下する虞がある。   However, in the method of Patent Document 1, since the dispensing needle directly contacts the substrate, there is a possibility that variation due to contact may occur. Further, in the method of Patent Document 2, since the liquid is collected by immersing the tip of the dispensing pin in the liquid, the spot size varies in the first and subsequent spots due to the excess liquid attached around the tip of the dispensing pin. There is a fear. In addition, since the dispensing pin is moved in a state where the droplet is held, the droplet may drop at an unplanned place or timing.

そこで、本発明はスポットサイズのばらつきをさらに低減させることが可能な分注技術を提供することを目的としている。また、本発明は液滴が予定外の場所やタイミングで落下することにより生じる虞のある汚染を回避することが可能な分注技術を提供することを目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a dispensing technique that can further reduce the variation in spot size. Another object of the present invention is to provide a dispensing technique capable of avoiding contamination that may be caused by dropping of a droplet at an unplanned place or timing.

上記課題を解決するために、本発明は、生体試料を含む液体を保持する保持部と、当該保持した液体を押圧する押圧手段と、液滴を吐出可能な分注針と、を備え、上記押圧手段により上記液体を押圧することにより上記分注針先端に液滴を形成可能な分注ユニットと、上記分注針の先端と被吐出対象体の吐出対象面との間の、当該吐出対象面に対して略垂直方向の距離が、上記分注針の先端に形成する予定の液滴の落下方向の長さと略同一になるように、上記分注針の先端位置を上記略垂直方向に移動させ、固定させる第1の移動手段と、を備える、分注装置を提供するものである。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises a holding unit that holds a liquid containing a biological sample, a pressing unit that presses the held liquid, and a dispensing needle that can discharge liquid droplets. The dispensing target between the dispensing unit capable of forming a droplet at the tip of the dispensing needle by pressing the liquid by the pressing means, and the ejection target surface of the object to be ejected The tip position of the dispensing needle is set in the substantially vertical direction so that the distance in the substantially vertical direction with respect to the surface is substantially the same as the length in the drop direction of the droplet to be formed at the tip of the dispensing needle. And a first moving means for moving and fixing the dispensing device.

かかる構成によれば、分注ユニットに押圧手段が設けられているので、被吐出対象体のスポット形成位置で液滴を形成することが可能となり、予定外の場所やタイミングで液滴が落下することにより生じる虞のある汚染を回避することが可能となる。また、分注針の先端位置を形成予定の液滴の落下方向の長さと同程度の距離離れた位置に移動させて、固定させることが可能であるので、分注針の先端位置をかかる位置に固定し、液滴を被吐出対象体の吐出対象面に接するまで形成することで、針先端が吐出対象面に接することなく(非接触で)液滴の表面張力により被吐出対象体に分注することが可能となる。したがって、分注針が被吐出対象体に接触することによるスポットサイズのばらつきを回避することができる。また、本発明では、生体試料を含む液体を分注針に供給する際に、分注針を液体に浸す必要が無く、分注針の先端周囲に余剰の液体が付着する虞がない。したがって、分注針先端に余剰の液体が付着することによるスポットサイズのばらつきを回避することができる。   According to this configuration, since the dispensing unit is provided with the pressing means, it is possible to form a droplet at the spot forming position of the discharge target object, and the droplet falls at an unscheduled place or timing. It is possible to avoid contamination that may occur due to this. In addition, since the tip position of the dispensing needle can be moved and fixed to a position that is approximately the same distance as the length of the droplet to be formed, the tip position of the dispensing needle can be fixed. And the liquid droplets are formed until they come into contact with the surface to be ejected, so that the tip of the needle is separated from the surface to be ejected by the surface tension of the liquid droplets (without contact). It becomes possible to note. Therefore, it is possible to avoid variation in spot size due to the dispensing needle coming into contact with the discharge target object. Further, in the present invention, when supplying the liquid containing the biological sample to the dispensing needle, it is not necessary to immerse the dispensing needle in the liquid, and there is no possibility of excess liquid adhering around the tip of the dispensing needle. Therefore, it is possible to avoid variation in spot size due to excess liquid adhering to the tip of the dispensing needle.

好ましくは、上記分注ユニットを上記被吐出対象体上のスポット形成位置に上記被吐出対象体の吐出対象面と略水平に相対的に移動させる第2の移動手段を備える。これによれば、分注ユニットを吐出対象面上の所望の位置に3次元的に移動が可能となる。   Preferably, there is provided second moving means for moving the dispensing unit relatively to the spot forming position on the discharge target object relatively horizontally with the discharge target surface of the discharge target object. According to this, the dispensing unit can be moved three-dimensionally to a desired position on the ejection target surface.

好ましくは、上記分注針の先端に撥液処理が施されている。これによれば、液滴が被吐出対象体に接触した際に液滴の被吐出対象体への移行を促進させることが可能となる。   Preferably, the tip of the dispensing needle is subjected to a liquid repellent treatment. According to this, it is possible to promote the transfer of the liquid droplet to the target object when the liquid droplet comes into contact with the target object.

好ましくは、上記被吐出対象体に親液処理が施されている。これによれば、液滴の被吐出対象体への移行を促進させることが可能となる。   Preferably, a lyophilic process is performed on the discharge target object. According to this, it becomes possible to promote the transfer of droplets to the discharge target object.

好ましくは、上記押圧手段が送りねじ機構により上記分注ユニット内に備えられたプランジャーを移動させることにより液体を押圧する手段である。これによれば、微量な液量の調整が可能となるので分注針先端の液滴のサイズを所望の大きさに容易に調整することが可能となる。   Preferably, the pressing means is means for pressing the liquid by moving a plunger provided in the dispensing unit by a feed screw mechanism. According to this, since a very small amount of liquid can be adjusted, the size of the droplet at the tip of the dispensing needle can be easily adjusted to a desired size.

好ましくは、上記送りねじ機構がアクチュエータにより駆動される。これによれば、液滴サイズの自動制御が可能となる。   Preferably, the feed screw mechanism is driven by an actuator. According to this, it is possible to automatically control the droplet size.

好ましくは、本発明の分注装置が、所望のスポットサイズを入力する入力手段と、上記分注針先端及び上記被吐出対象体間の距離と上記スポットサイズとの関係が、読み出し可能に記憶された記憶手段と、上記入力手段へのスポットサイズの入力に応じて上記記憶手段から読み出された距離を移動するように、上記第1の移動手段に第1の駆動信号を送信する、上記第1の移動手段を制御する移動制御手段と、上記分注針の先端位置が上記距離に移動され、固定された後に、上記押圧手段に第2の駆動信号を送信する押圧制御手段と、上記分注針先端に形成される液滴と上記被吐出対象体の吐出対象面との位置関係を検出する検出手段と、をさらに備え、上記押圧制御手段が、さらに上記検出手段により検出された上記液滴と上記吐出対象面との位置関係に応じて上記押圧手段に駆動を停止するよう停止信号を送信する。   Preferably, the dispensing apparatus of the present invention stores the relationship between the input means for inputting a desired spot size, the distance between the tip of the dispensing needle and the discharge target object, and the spot size in a readable manner. A first drive signal is transmitted to the first moving means so as to move the distance read from the storage means in response to the input of the spot size to the storage means and the input means. A movement control means for controlling one movement means; a pressure control means for transmitting a second drive signal to the pressure means after the tip position of the dispensing needle has been moved and fixed to the distance; Detecting means for detecting a positional relationship between a droplet formed at the tip of the needle and a discharge target surface of the discharge target body, wherein the pressure control means further detects the liquid detected by the detection means. Droplet and target surface Transmitting a stop signal to stop the drive to the pressing means in accordance with the positional relationship.

これによれば、所望のスポットサイズを入力することで、分注針先端と被吐出対象体表面との距離に応じた大きさの液滴を自動で形成することが可能となり、作業効率の向上を図ることができる。ここで、液滴と吐出対象面との位置関係には、例えば、液滴の先端と吐出対象面との距離などが挙げられる。   According to this, by inputting a desired spot size, it becomes possible to automatically form droplets having a size corresponding to the distance between the tip of the dispensing needle and the surface of the object to be ejected, improving work efficiency. Can be achieved. Here, the positional relationship between the droplet and the ejection target surface includes, for example, the distance between the tip of the droplet and the ejection target surface.

好ましくは、上記検出手段が、上記分注針先端に形成される液滴と上記被吐出対象体の吐出対象面を観察する観察手段と、上記観察手段により観察された光像に基づいて、液滴先端と吐出対象面との距離を算出し、当該距離と所定値を比較して、当該距離が所定値と一致するか否かを判別する判別手段とを備える。これによれば、精度よく、押圧手段の駆動制御をすることが可能となる。なお、ここで観察手段としては、CCD(Charge Coupled Devices)カメラなどの光学観察手段が挙げられる。   Preferably, the detection means is configured to observe a liquid formed on the tip of the dispensing needle, an observation means for observing the discharge target surface of the discharge target object, and a light image observed by the observation means. And determining means for calculating a distance between the droplet tip and the ejection target surface, comparing the distance with a predetermined value, and determining whether or not the distance matches the predetermined value. According to this, it becomes possible to control the driving of the pressing means with high accuracy. Here, examples of the observation means include optical observation means such as a CCD (Charge Coupled Devices) camera.

また、上記検出手段は、観察手段を用いた検出手段に代えて、レーザ光源と受光センサとから構成され、上記分注針先端から吐出された液滴がレーザ光線を横切る際の受光強度変化から液滴位置を検出するよう機構であってもよい。これによれば、より単純な構成で液滴と吐出対象面との位置関係の検出が可能となる。   Further, the detection means is constituted by a laser light source and a light receiving sensor instead of the detection means using the observation means, and from the change in received light intensity when the droplet ejected from the tip of the dispensing needle crosses the laser beam. A mechanism may be used to detect the droplet position. According to this, it is possible to detect the positional relationship between the droplet and the ejection target surface with a simpler configuration.

上記押圧制御手段が、上記第1の駆動信号の停止後、所定時間後に上記第2の駆動信号を送信するものであってもよい。これによれば、単純な構成で分注ユニットの移動と液滴形成の連続動作が可能となる。   The pressing control unit may transmit the second driving signal after a predetermined time after the first driving signal is stopped. According to this, it is possible to continuously move the dispensing unit and form droplets with a simple configuration.

本発明の他の態様は、上記分注装置を備えた、マイクロアレイの製造装置を提供するものである。これによれば、上記分注装置を備えているので、マイクロアレイ製造時の汚染を回避することができ、また、スポットサイズのばらつきを低減させることができるので、マイクロアレイの精度及び歩留まりを向上させることができる。   Another aspect of the present invention provides a microarray manufacturing apparatus provided with the above-described dispensing apparatus. According to this, since the dispensing device is provided, contamination during the production of the microarray can be avoided, and variation in spot size can be reduced, so that the accuracy and yield of the microarray can be improved. Can do.

本発明の他の態様は、生体試料を含む液体を分注針で被吐出対象体に分注する分注方法であって、上記分注針の先端と被吐出対象体の吐出対象面との間の、当該吐出対象面に対して略垂直方向の距離が、上記分注針の先端に形成する予定の液滴の落下方向の長さと一致するように、上記分注針の先端位置を移動させて固定し、上記分注針に保持された液体を、押圧手段により押圧することにより分注針の先端に滲出させ、当該分注針先端に形成される液滴を徐々に成長させることにより、当該液滴先端を上記吐出対象体に接触させると略同時に押圧を停止し、生体試料を含む液体を上記吐出対象体に移動させる、分注方法を提供するものである。   Another aspect of the present invention is a dispensing method in which a liquid containing a biological sample is dispensed to an object to be ejected with a dispensing needle, the tip of the dispensing needle and the ejection target surface of the object to be ejected. The tip position of the dispensing needle is moved so that the distance in the direction substantially perpendicular to the surface to be ejected coincides with the length of the liquid drop to be formed at the tip of the dispensing needle. The liquid held by the dispensing needle is exuded to the tip of the dispensing needle by pressing with the pressing means, and the droplet formed at the tip of the dispensing needle is gradually grown. A dispensing method is provided in which pressing the liquid droplet tip is brought into contact with the discharge target body and the pressing is stopped almost simultaneously, and the liquid containing the biological sample is moved to the discharge target body.

これによれば、分注針の先端を、形成予定の液滴の落下方向の長さと一致する位置に移動させて固定した後、分注針に保持された液体を、押圧手段により押圧することにより液滴を形成するので、予定外の場所やタイミングで液滴が落下することにより、汚染が生じるのを回避することが可能となる。また、分注針の先端を被吐出対象体に接触させず(非接触で)、液滴の先端を被吐出対象体に接触させると略同時に、液滴の表面張力により被吐出対象体に液滴を移行させるので、分注針が被吐出対象体に接触することによるスポットサイズのばらつきを回避することができる。また、本発明では、生体試料を含む液体を分注針に供給する際に、分注針を液体に浸す必要が無く、分注針の先端周囲に余剰の液体が付着する虞がない。したがって、分注針先端に余剰の液体が付着することによるスポットサイズのばらつきを回避することができる。   According to this, after the tip of the dispensing needle is moved and fixed to a position that coincides with the length in the drop direction of the droplet to be formed, the liquid held by the dispensing needle is pressed by the pressing means. Therefore, it is possible to avoid contamination by dropping the liquid droplets at an unplanned place or timing. Further, when the tip of the dispensing needle is not brought into contact with the object to be ejected (without contact) and the tip of the liquid droplet is brought into contact with the object to be ejected, the liquid is applied to the object to be ejected by the surface tension of the liquid droplet. Since the droplets are transferred, it is possible to avoid variations in spot size due to the dispensing needles coming into contact with the discharge target object. Further, in the present invention, when supplying the liquid containing the biological sample to the dispensing needle, it is not necessary to immerse the dispensing needle in the liquid, and there is no possibility of excess liquid adhering around the tip of the dispensing needle. Therefore, it is possible to avoid variation in spot size due to excess liquid adhering to the tip of the dispensing needle.

本発明の他の態様は、生体試料を含む液体を分注針で被吐出対象体に分注する分注方法であって、上記分注針を、入力された所望のスポットサイズに応じて予め定められた距離になるように上記被吐出対象体の吐出対象面に対して略垂直方向に移動させて固定し、上記分注針に保持された液体を、押圧手段により押圧することにより分注針の先端に滲出させ、当該分注針先端に形成される液滴の先端と上記被吐出対象体の吐出対象面との位置関係を光学観察手段により観察しながら、当該液滴を徐々に成長させ、上記位置関係から上記液滴先端と吐出対象面との距離を求め、上記距離が上記液滴の先端が上記吐出対象体に接触可能な所定値に達したときに、押圧を停止させ、上記液滴先端を上記吐出対象体に接触させることにより、生体試料を含む液体を上記吐出対象体に移動させる、分注方法を提供するものである。   Another aspect of the present invention is a dispensing method in which a liquid containing a biological sample is dispensed to an object to be discharged with a dispensing needle, and the dispensing needle is preliminarily set according to an input desired spot size. It is fixed by moving in a substantially vertical direction with respect to the discharge target surface of the discharge target body so as to be a predetermined distance, and the liquid held by the dispensing needle is pressed by pressing means. The droplet is gradually grown while observing the positional relationship between the tip of the droplet formed on the tip of the dispensing needle and the discharge target surface of the discharge target object with an optical observation means. And determining the distance between the tip of the droplet and the ejection target surface from the positional relationship, and when the distance reaches a predetermined value at which the tip of the droplet can contact the ejection target, A biological sample is obtained by bringing the tip of the droplet into contact with the discharge target body. A liquid containing moving to the discharge object, there is provided a dispensing method.

これによれば、分注針の先端を、形成予定の液滴の落下方向の長さと一致する位置に移動させて固定した後、分注針に保持された液体を、押圧手段により押圧することにより液滴を形成するので、予定外の場所やタイミングで液滴が落下することにより、汚染が生じるのを回避することが可能となる。また、分注針の先端を被吐出対象体に接触させず(非接触で)、液滴の先端を被吐出対象体に接触させ、液滴の表面張力により被吐出対象体に液滴を移行させるので、分注針が被吐出対象体に接触することによるスポットサイズのばらつきを回避することができる。さらに、分注針の先端と吐出対象面との位置関係をCCD(Charge Coupled Devices)などの光学観察手段により観察し、分注針の先端と吐出対象面との距離を算出し、この距離が0、即ち、液滴先端が吐出対象体に接触可能な所定値に達したときに押圧を停止させることで、被吐出対象体に分注する液滴の量を適切かつ容易に制御することが可能となる。   According to this, after the tip of the dispensing needle is moved and fixed to a position that coincides with the length in the drop direction of the droplet to be formed, the liquid held by the dispensing needle is pressed by the pressing means. Therefore, it is possible to avoid contamination by dropping the liquid droplets at an unplanned place or timing. In addition, the tip of the dispensing needle is not brought into contact with the object to be ejected (without contact), the tip of the liquid droplet is brought into contact with the object to be ejected, and the liquid droplet is transferred to the object to be ejected by the surface tension of the liquid droplet Therefore, it is possible to avoid variation in spot size due to the dispensing needle coming into contact with the discharge target object. Furthermore, the positional relationship between the tip of the dispensing needle and the ejection target surface is observed by an optical observation means such as a CCD (Charge Coupled Devices), and the distance between the tip of the dispensing needle and the ejection target surface is calculated. 0, that is, the amount of droplets dispensed to the ejection target object can be appropriately and easily controlled by stopping the pressing when the leading end of the droplet reaches a predetermined value capable of contacting the ejection target body. It becomes possible.

本発明の他の態様は、上記分注方法を用いてマイクロアレイを製造する、マイクロアレイの製造方法を提供するものである。これによれば、上記分注方法を用いてマイクロアレイを製造するので、マイクロアレイ製造時の汚染を回避することができ、また、スポットサイズのばらつきを低減させることができ、マイクロアレイの精度及び歩留まりを向上させることができる。   Another aspect of the present invention provides a method for producing a microarray, in which a microarray is produced using the above dispensing method. According to this, since the microarray is manufactured using the above dispensing method, contamination during the microarray manufacturing can be avoided, variation in spot size can be reduced, and the accuracy and yield of the microarray can be improved. Can be made.

以下に、本発明の分注技術について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, the dispensing technique of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の分注技術を概略的に説明するための説明図である。   FIG. 1 is an explanatory diagram for schematically explaining the dispensing technique of the present invention.

図1(a)に示すように、分注針102の先端は、被吐出対象体の吐出対象面に対して略垂直方向(z軸方向)に、後述するz軸方向移動部202により移動可能に構成されている。   As shown in FIG. 1A, the distal end of the dispensing needle 102 can be moved by a z-axis direction moving unit 202 described later in a substantially vertical direction (z-axis direction) with respect to the discharge target surface of the discharge target object. It is configured.

図1(b)に示すように、まず、分注針102の先端を所定距離dだけ移動させて、固定する。ここで、距離dは、形成を予定しているスポットサイズの大きさ又は1つのスポットを形成するために吐出する予定液量に応じて定められる。具体的には、例えば、予め液滴の大きさ(落下方向の長さ)とスポットサイズとの関係を実験的に測定して表を作成しておき、この表を参照することにより、形成したいスポットサイズに応じた距離dを決定する。或いは、液滴の大きさの代わりに、液体の押出し量とスポットサイズとの関係を予め測定し、表を作成しておき、形成したいスポットサイズから、表を参照して押出し量を定め、押出し量と分注針102の径などから、液滴20の大きさ(落下方向の長さ)を計算により求め、距離dを定めてもよい。より具体的には、押出し量と分注針102の径から形成されると予想される液滴20を球体に近似して、液滴20の落下方向の長さ、すなわち距離dを算出し、決定してもよい。   As shown in FIG. 1B, first, the tip of the dispensing needle 102 is moved by a predetermined distance d and fixed. Here, the distance d is determined in accordance with the size of the spot size to be formed or the amount of liquid to be discharged for forming one spot. Specifically, for example, a table is created by experimentally measuring the relationship between the droplet size (length in the drop direction) and the spot size in advance, and it is desired to form the table by referring to this table. The distance d corresponding to the spot size is determined. Alternatively, instead of the size of the droplets, measure the relationship between the liquid extrusion amount and the spot size in advance, create a table, determine the extrusion amount with reference to the table from the spot size you want to form, and extrude The distance d may be determined by calculating the size (length in the dropping direction) of the droplet 20 from the amount, the diameter of the dispensing needle 102, and the like. More specifically, the droplet 20 expected to be formed from the extrusion amount and the diameter of the dispensing needle 102 is approximated to a sphere, and the length of the droplet 20 in the falling direction, that is, the distance d is calculated. You may decide.

次に、図1(c)に示すように、後述する押圧機構106(押圧手段)により分注ユニット内に液体を分注針102先端に徐々に押し出す(滲出させる)。次に、図1(d)に示すように、分注針102先端に形成された液滴20を被吐出対象体10の吐出対象面に液滴20の先端が達するまで成長させ、液滴20が吐出対象面に接すると略同時に液体の押し出しを止める。すると、図1(e)に示すように、液体の表面張力によって液滴20が被吐出対象体10に移行し、図1(f)に示すように、被吐出対象体10上に所望のスポットサイズのスポットが形成される。   Next, as shown in FIG. 1C, the liquid is gradually pushed out (exuded) to the tip of the dispensing needle 102 in the dispensing unit by a pressing mechanism 106 (pressing means) described later. Next, as shown in FIG. 1 (d), the droplet 20 formed at the tip of the dispensing needle 102 is grown until the tip of the droplet 20 reaches the discharge target surface of the discharge target object 10. When the liquid contacts the surface to be ejected, liquid extrusion is stopped almost simultaneously. Then, as shown in FIG. 1 (e), the droplet 20 moves to the discharge target object 10 due to the surface tension of the liquid, and a desired spot on the discharge target object 10 as shown in FIG. 1 (f). A spot of size is formed.

このように、本発明では、分注針102と被吐出対象体10との位置決めがなされた後で、分注ユニット内に保持した液体を押圧し、分注針102先端に形成される液滴20を成長させ、液滴20先端を接触させることで被吐出対象体10に液体を分注する。したがって、本発明では、分注針102の先端を被吐出対象体10に接触させることなく、被吐出対象体10に液体を分注することができる。また、分注針102の移動時には、分注針102先端に液滴が形成されていないので、移動時の液滴の落下の虞がない。また、分注ユニット内に保持した液体を分注針102に供給するので、分注針102先端の周囲(外周)に余剰の液体が付着することがない。   As described above, in the present invention, after the dispensing needle 102 and the discharge target body 10 are positioned, the liquid held in the dispensing unit is pressed to form a droplet formed at the tip of the dispensing needle 102. The liquid is dispensed to the discharge target object 10 by growing 20 and bringing the tip of the droplet 20 into contact. Therefore, in the present invention, the liquid can be dispensed to the ejection target body 10 without bringing the tip of the dispensing needle 102 into contact with the ejection target body 10. Further, when the dispensing needle 102 is moved, no droplet is formed at the tip of the dispensing needle 102, so there is no risk of the droplet falling during the movement. In addition, since the liquid held in the dispensing unit is supplied to the dispensing needle 102, excess liquid does not adhere to the periphery (outer periphery) of the distal end of the dispensing needle 102.

ここで、分注針から吐出される液体に含まれる生体試料は、特に限定されるものではなく、例えば、タンパク質、核酸等の生体分子の他、人工的に合成されたオリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、オリゴペプチド、ポリペプチド、PNA(peptide nucleic acid)等の類縁体をも含む。   Here, the biological sample contained in the liquid discharged from the dispensing needle is not particularly limited. For example, in addition to biomolecules such as proteins and nucleic acids, artificially synthesized oligonucleotides, polynucleotides, It also includes analogs such as oligopeptides, polypeptides, PNA (peptide nucleic acids).

被吐出対象体10は、特に限定するものではないが、例えば、ガラス、膜、合成樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなど)等が挙げられる。このような被吐出対象体10には、少なくともスポット形成予定位置に親液処理がなされていることが好ましい。これにより、液滴20先端が被吐出対象体10に接触した際に、液滴20の被吐出対象体10への移行が促進される。   The discharge target body 10 is not particularly limited, and examples thereof include glass, a film, and a synthetic resin (polyethylene, polypropylene, polystyrene, etc.). It is preferable that a lyophilic process is performed on at least a spot formation scheduled position on such a discharge target object 10. Thereby, when the tip of the droplet 20 comes into contact with the discharge target object 10, the transition of the droplet 20 to the discharge target object 10 is promoted.

次に、本発明の実施形態について、具体的に説明する。
図2は、本発明の分注装置の全体構成を示す概略図であり、図3は、本発明の分注装置の一例を説明するためのブロック図である。以下、図2及び図3を参照しながら、本発明について説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be specifically described.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the overall configuration of the dispensing apparatus of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram for explaining an example of the dispensing apparatus of the present invention. Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

図2及び図3に示されるように、分注装置1は、生体試料を含む液体を押圧する押圧機構106(押圧手段)を備えた分注ユニット100、分注ユニット100と被吐出対象体10とを相対的にx−y−z軸方向に移動可能に構成された位置決め機構、分注ユニット100から吐出される液量を制御する押圧制御部302、及び分注針102の先端に形成される液滴と被吐出対象体10との位置関係を検出する検出部400等を主に備えて構成されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the dispensing device 1 includes a dispensing unit 100 including a pressing mechanism 106 (pressing unit) that presses a liquid containing a biological sample, the dispensing unit 100, and the discharge target object 10. Is formed at the tip of the dispensing needle 102, and a positioning mechanism configured to be relatively movable in the xyz axis direction, a pressure control unit 302 that controls the amount of liquid discharged from the dispensing unit 100, and the dispensing needle 102. The detection unit 400 is mainly configured to detect the positional relationship between the liquid droplets to be discharged and the discharge target object 10.

分注ユニット100は、図3に示すように、分注針102と、生体試料を含む液体(試料溶液ともいう)を保持する保持部104と、液体を押圧する押圧機構106とから構成されている。分注針102と保持部104は、本実施形態では別々に構成されているが、一体として形成されていてもよい。また、分注針102の先端には、撥液処理がなされていることが好ましい。これにより、液滴20の被吐出対象体10への移行を促進させることが可能になる。   As shown in FIG. 3, the dispensing unit 100 includes a dispensing needle 102, a holding unit 104 that holds a liquid containing a biological sample (also referred to as a sample solution), and a pressing mechanism 106 that presses the liquid. Yes. The dispensing needle 102 and the holding unit 104 are separately configured in the present embodiment, but may be formed integrally. Moreover, it is preferable that the tip of the dispensing needle 102 is subjected to a liquid repellent treatment. Thereby, it becomes possible to promote the transfer of the droplet 20 to the discharge target object 10.

押圧機構106は、分注ユニット100内に保持された試料溶液を押圧し得るものであれば、特に限定されるものではないが、分注針102の先端に所望の大きさの液滴を形成し得るように、分注針102先端に押出す液量を精度良く調整し得るものであることが望まれる。一例を挙げると、押圧機構106は、マイクロメーターなどの送りねじ機構によって、分注ユニット100内に備えたプランジャーを移動させることにより押出す液量を微量調節可能に構成されていてもよい。また、送りねじ機構をアクチュエータにより駆動させるよう構成させることで、自動制御可能となる。   The pressing mechanism 106 is not particularly limited as long as it can press the sample solution held in the dispensing unit 100, but forms a droplet of a desired size at the tip of the dispensing needle 102. In order to achieve this, it is desirable that the amount of liquid extruded to the tip of the dispensing needle 102 can be accurately adjusted. For example, the pressing mechanism 106 may be configured so that the amount of liquid to be extruded can be adjusted in a minute amount by moving a plunger provided in the dispensing unit 100 by a feed screw mechanism such as a micrometer. In addition, automatic control is possible by configuring the feed screw mechanism to be driven by an actuator.

分注ユニット100と被吐出対象体10とを相対的にx−y−z軸方向に移動可能に構成された位置決め機構は、x軸方向移動部204、y軸方向移動部206、z軸方向移動部202、また各移動部の駆動を制御する、x軸方向移動制御部304、y軸方向移動制御部306、及びz軸方向移動制御部308から構成されている。なお、z軸方向移動部202が第1の移動手段に対応し、x軸方向移動部204及びy軸方向移動部206が第2の移動手段に対応する。   The positioning mechanism configured to be able to relatively move the dispensing unit 100 and the discharge target body 10 in the xyz axis direction includes an x axis direction moving unit 204, a y axis direction moving unit 206, and a z axis direction. The moving unit 202 includes an x-axis direction movement control unit 304, a y-axis direction movement control unit 306, and a z-axis direction movement control unit 308 that control driving of each moving unit. The z-axis direction moving unit 202 corresponds to the first moving unit, and the x-axis direction moving unit 204 and the y-axis direction moving unit 206 correspond to the second moving unit.

x軸方向移動部204は、x軸方向駆動モータ(例えばステッピングモータ等)と分注ユニット100を運搬するキャリア108とを駆動ベルトにより接続し、x軸方向移動制御部304から供給される駆動信号に応じて、駆動するよう構成されている。x軸方向移動部204が駆動されると、キャリア108がx軸方向に移動する。   The x-axis direction movement unit 204 connects an x-axis direction drive motor (for example, a stepping motor) and the carrier 108 that transports the dispensing unit 100 with a drive belt, and a drive signal supplied from the x-axis direction movement control unit 304. It is configured to drive according to the above. When the x-axis direction moving unit 204 is driven, the carrier 108 moves in the x-axis direction.

y軸方向移動部206は、y軸方向駆動モータ(例えばステッピングモータ等)により駆動される送りねじ方式により、被吐出対象体10を載置する移動作業台(ステージ)をy軸方向に移動可能に構成されている。   The y-axis direction moving unit 206 can move a moving work table (stage) on which the discharge target object 10 is placed in the y-axis direction by a feed screw system driven by a y-axis direction driving motor (for example, a stepping motor). It is configured.

z軸方向移動部202は、z軸方向駆動モータ(例えばステッピングモータ等)により駆動される送りねじ方式により、分注ユニット100を運搬するキャリア108を固定する固定バー208をz軸方向に移動可能に構成されている。   The z-axis direction moving unit 202 can move the fixed bar 208 that fixes the carrier 108 that transports the dispensing unit 100 in the z-axis direction by a feed screw system driven by a z-axis direction drive motor (for example, a stepping motor). It is configured.

x軸方向移動制御部304及びy軸方向移動制御部306は、入力部600により入力される、例えば、被吐出対象体10上のスポット形成開始位置、被吐出対象体10のサイズなどのxy方向相対位置決め情報に応じて、各々x軸方向移動部204及びy軸方向移動部206に駆動信号を送り、分注針102を被吐出対象体10上の所定位置に略水平方向に移動させる。   The x-axis direction movement control unit 304 and the y-axis direction movement control unit 306 are input by the input unit 600, for example, the xy direction such as the spot formation start position on the discharge target object 10 and the size of the discharge target object 10. In accordance with the relative positioning information, a drive signal is sent to each of the x-axis direction moving unit 204 and the y-axis direction moving unit 206 to move the dispensing needle 102 to a predetermined position on the discharge target body 10 in a substantially horizontal direction.

z軸方向移動制御部308は、入力部600により入力される形成予定のスポットサイズ又は吐出予定液量に応じて、記憶部500に記憶された情報を参照し、移動距離を決定し、所定距離移動するよう、z軸方向移動部202に駆動信号を送る。   The z-axis direction movement control unit 308 refers to the information stored in the storage unit 500 according to the spot size to be formed or the amount of liquid to be ejected input from the input unit 600, determines the movement distance, and determines the predetermined distance. A drive signal is sent to the z-axis direction moving unit 202 so as to move.

記憶部500には、例えば、スポットサイズと液滴の落下方向の長さ(距離dに対応)との関係を実験的に測定して作成した表又はスポットサイズと液体の押出し量との関係を実験的に測定して作成した表等が蓄積されている。   In the storage unit 500, for example, a table created by experimentally measuring the relationship between the spot size and the length in the drop direction of the droplet (corresponding to the distance d) or the relationship between the spot size and the liquid extrusion amount is stored. A table created by experimental measurement is stored.

押圧制御部302は、分注ユニット100から吐出する液量(液滴20の大きさ)を制御する。具体的には、押圧制御部302は、例えば、分注針102の先端位置がz軸方向移動部202により所定距離移動され、固定された後に、押圧機構106に駆動信号を送信する。また、後述する検出部400により検出された液滴20と被吐出対象体10との位置関係情報に応じて、押圧機構106に押圧を停止するよう停止信号を送信する。   The pressing control unit 302 controls the amount of liquid discharged from the dispensing unit 100 (size of the droplet 20). Specifically, for example, after the distal end position of the dispensing needle 102 is moved by a predetermined distance by the z-axis direction moving unit 202 and fixed, the pressing control unit 302 transmits a driving signal to the pressing mechanism 106. Further, a stop signal is transmitted to the pressing mechanism 106 so as to stop the pressing in accordance with the positional relationship information between the droplet 20 and the ejection target 10 detected by the detecting unit 400 described later.

検出部400は、分注針102の先端に形成される液滴20と被吐出対象体10との位置関係を検出する。具体的には、検出部400は、液滴20と被吐出対象体10表面を観察する観察部402と、観察部402により観察された光像に基づいて、液滴20の先端及び被吐出対象体の吐出対象面に対応する特徴点を抽出する画像認識部404と、画像認識部404で抽出された特徴点間距離を算出し、当該距離が所定値に一致するか否かを判別する判別部406とから構成されている。   The detection unit 400 detects the positional relationship between the droplet 20 formed at the tip of the dispensing needle 102 and the discharge target object 10. Specifically, the detection unit 400 includes an observation unit 402 that observes the droplet 20 and the surface of the discharge target object 10, and the tip of the droplet 20 and the discharge target based on the optical image observed by the observation unit 402. An image recognition unit 404 that extracts feature points corresponding to the body ejection target surface, and a distance between the feature points extracted by the image recognition unit 404 is calculated to determine whether or not the distance matches a predetermined value. Part 406.

観察部402には、例えば、CCD(Charged Coupled Device)カメラ等の光学的観察手段が用いられる。観察部402で取り込んだ光像は、AD変換器によりデジタル信号に変換され、変換されたデジタル信号は、光像データとして、一旦メモリに蓄積される。   For the observation unit 402, for example, an optical observation unit such as a CCD (Charged Coupled Device) camera is used. The optical image captured by the observation unit 402 is converted into a digital signal by an AD converter, and the converted digital signal is temporarily stored in a memory as optical image data.

画像認識部404は、蓄積された光像データより、液滴20の先端位置と、吐出対象面上の液滴20の先端が接触する予定位置に対応する特徴点を抽出する。この特徴点から特徴点間の距離を算出し、算出したパラメータを判別部406に送信する。   The image recognition unit 404 extracts feature points corresponding to the planned position where the tip of the droplet 20 and the tip of the droplet 20 on the ejection target surface come into contact from the accumulated optical image data. The distance between the feature points is calculated from the feature points, and the calculated parameters are transmitted to the determination unit 406.

判別部406では、このパラメータ(液滴20の先端と吐出対象面との距離)と基準値とが比較され、パラメータが基準値と一致した場合には、押圧制御部302に停止信号が送られる。   The determination unit 406 compares this parameter (distance between the tip of the droplet 20 and the ejection target surface) with a reference value, and if the parameter matches the reference value, a stop signal is sent to the press control unit 302. .

ここで、基準値は、例えば、液滴20の先端が吐出対象面に接する瞬間の距離0としてもよく、また、停止信号が送られて押圧が停止されるタイムラグと液滴20の成長速度を考慮して計算した値としてもよい。   Here, the reference value may be, for example, the distance 0 at the moment when the tip of the droplet 20 contacts the ejection target surface, and the time lag when the stop signal is sent and the pressing is stopped, and the growth rate of the droplet 20. It is good also as a value calculated in consideration.

次に、本実施形態の分注方法の流れについて、図4を参照しながら説明する。図4は、分注方法の流れを説明するフロー図である。   Next, the flow of the dispensing method of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart for explaining the flow of the dispensing method.

まず、スポッティング開始座標のx−y座標を入力部600から入力する(S1)。入力された座標に基づき、x軸方向移動制御部304及びy軸方向移動制御部308が、各々x軸方向移動部204及びy軸方向移動部206に駆動信号を送り、分注ユニット100が被吐出対象体10上のスポッティング開始位置に移動する(S2)。   First, xy coordinates of spotting start coordinates are input from the input unit 600 (S1). Based on the input coordinates, the x-axis direction movement control unit 304 and the y-axis direction movement control unit 308 send drive signals to the x-axis direction movement unit 204 and the y-axis direction movement unit 206, respectively. It moves to the spotting start position on the ejection target body 10 (S2).

次に、所望のスポットサイズを入力部600から入力する(S3)。記憶部500に記憶されたスポットサイズと距離d(液滴の落下方向の長さと吐出対象面との距離)とのテーブルを参照し、入力されたスポットサイズに対応する距離dを決定する(S4、S5)。   Next, a desired spot size is input from the input unit 600 (S3). A table of the spot size and distance d (the distance between the drop direction of the droplet and the distance to the ejection target surface) stored in the storage unit 500 is referred to determine the distance d corresponding to the input spot size (S4). , S5).

z軸方向移動制御部306は、z軸方向移動部202に駆動信号を送信し、分注針102の先端と液滴吐出対象面との距離が、距離dだけ離れた位置に分注ユニット100を移動させる(S6)。なお、ここで、分注ユニット100のx−y方向の移動とz軸方向の移動は順序が逆であってもよい。   The z-axis direction movement control unit 306 transmits a drive signal to the z-axis direction movement unit 202, and the dispensing unit 100 is located at a position where the distance between the tip of the dispensing needle 102 and the droplet discharge target surface is a distance d. Is moved (S6). Here, the movement of the dispensing unit 100 in the xy direction and the movement in the z-axis direction may be reversed.

分注ユニット100の位置が固定されると、押圧制御部302が押圧機構106に液体をゆっくりと押出すように指示する(S7)。液滴20と被吐出対象体10との距離関係を、CCDカメラなどの観察手段(観察部402)で撮像し、画像認識部404において、得られた光像から特徴点を抽出し、特徴点間距離から液滴20の先端と吐出対象面との距離Lを算出する。次に、判別部406において、距離Lが上述のように予め定められた基準値と一致するか否かを判断し、一致しない場合は、液滴の成長を観察し、一致する場合には、押圧制御部302に指示を送り、押圧機構106の駆動を停止する(S10)。液滴20は、被吐出対象体10に接触すると表面張力により被吐出対象体10側に移行し、所望のサイズのスポットが形成される。   When the position of the dispensing unit 100 is fixed, the pressing control unit 302 instructs the pressing mechanism 106 to slowly extrude the liquid (S7). The distance relationship between the droplet 20 and the discharge target object 10 is imaged by an observation means (observation unit 402) such as a CCD camera, and the image recognition unit 404 extracts feature points from the obtained optical image, and the feature points. A distance L between the tip of the droplet 20 and the ejection target surface is calculated from the distance. Next, in the determination unit 406, it is determined whether or not the distance L matches the predetermined reference value as described above. If not, the growth of the droplet is observed. An instruction is sent to the pressing control unit 302 to stop driving the pressing mechanism 106 (S10). When the droplet 20 comes into contact with the target object 10 to be discharged, it moves to the target object 10 side due to surface tension, and a spot of a desired size is formed.

なお、押圧制御部302が押圧機構106に駆動信号を送信するタイミングは、z軸方向移動制御部306による駆動信号を送信して、z軸方向移動部202が実際に移動を完了するまでに生じるタイムラグを考慮して、z軸方向移動制御部306からの駆動信号の停止後所定時間後に、押圧制御部302が押圧機構106に駆動信号を送信するよう構成してもよい。   Note that the timing at which the pressing control unit 302 transmits the driving signal to the pressing mechanism 106 occurs until the driving signal from the z-axis direction movement control unit 306 is transmitted and the z-axis direction moving unit 202 actually completes the movement. In consideration of the time lag, the pressing control unit 302 may transmit the driving signal to the pressing mechanism 106 after a predetermined time after the driving signal from the z-axis direction movement control unit 306 is stopped.

本実施形態によれば、分注ユニット100が被吐出対象体10上の所定位置に到達した後で、分注ユニット100に設けられた押圧機構106により、液滴を形成するので、分注ユニット100の移動時などに、予定外の場所やタイミングで液滴が落下して、他のスポットが汚染されるのを回避することが可能となる。また、分注針102は接触させず、分注針102の先端に形成された液滴を被吐出対象体10の吐出対象面に接触させ、分注するので、分注針102が被吐出対象体10に接触することによるスポットサイズのばらつきや生体試料の変性といった不具合を回避することができる。また、本実施形態では、試料溶液が分注ユニット100内に予め保持されており、分注針102に試料溶液を補給するために分注針102を試料溶液に浸す必要が無いので、分注針102の先端の外周に余剰の液体が付着することによるスポットサイズのばらつきを回避することができる。   According to the present embodiment, after the dispensing unit 100 reaches a predetermined position on the discharge target object 10, droplets are formed by the pressing mechanism 106 provided in the dispensing unit 100. It is possible to avoid contamination of other spots by dropping droplets at unscheduled locations and timings when moving 100 or the like. In addition, since the dispensing needle 102 is not brought into contact, and the droplet formed at the tip of the dispensing needle 102 is brought into contact with the ejection target surface of the ejection target object 10 and dispensed, the dispensing needle 102 is ejected. Inconveniences such as spot size variation and biological sample denaturation due to contact with the body 10 can be avoided. In this embodiment, the sample solution is held in the dispensing unit 100 in advance, and it is not necessary to immerse the dispensing needle 102 in the sample solution in order to replenish the dispensing needle 102 with the sample solution. Variation in spot size due to excess liquid adhering to the outer periphery of the tip of the needle 102 can be avoided.

また、使用する試料溶液の性状(例えば、粘度など)や湿度などの周囲の環境によって、分注針102に形成される液滴の大きさが異なる場合があるが、本実施形態では、検出部により液滴20の大きさを確認しながら液滴20を成長させているので、確実に液滴20を被吐出対象体10に接触させることが可能となる。したがって、液滴20が被吐出対象体10に接することができず、分注されない場合が生じるなどの不具合を回避することができる。   In addition, the size of the droplet formed on the dispensing needle 102 may vary depending on the surrounding environment such as the property (for example, viscosity) and humidity of the sample solution to be used. Since the droplet 20 is grown while confirming the size of the droplet 20, the droplet 20 can be reliably brought into contact with the discharge target object 10. Therefore, it is possible to avoid problems such as the case where the droplet 20 cannot contact the discharge target object 10 and is not dispensed.

なお、上記実施形態では、一本の分注ユニット100を用いた場合を例に採り説明したが、複数本の分注ユニットを同時に用いてもよい。   In the above embodiment, the case where one dispensing unit 100 is used has been described as an example, but a plurality of dispensing units may be used simultaneously.

また、上記実施形態では、分注ユニット100は、z軸方向移動制御部306からの駆動信号によりz軸方向移動部202を移動させ、z軸方向に移動させていたが、これに限定されず、例えば、図5に示すように、手動により分注ユニット100を移動させたい位置に予め位置決め部材210を固定し、位置決め部材210の固定位置に固定バー208を移動させることにより分注ユニット100のz軸方向の位置決めがなされてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the dispensing unit 100 moved the z-axis direction moving part 202 by the drive signal from the z-axis direction movement control part 306, and moved to the z-axis direction, it is not limited to this. For example, as shown in FIG. 5, the positioning member 210 is fixed in advance to a position where the dispensing unit 100 is to be manually moved, and the fixing bar 208 is moved to the position where the positioning member 210 is fixed. Positioning in the z-axis direction may be performed.

また、上記実施形態では、液滴20の先端と被吐出対象体10との距離をCCDなどの観察手段を用いた検出部400により検出したが、これに限定されず、液滴20と被吐出対象体10との距離を目視により観察し、手動で押圧を停止してもよい。或いは、レーザ光源と受光センサとを用い、レーザ光源から発生されたレーザ光源を液滴が横切る際の受光強度変化により押圧停止のタイミングを計ってもよい。   In the above-described embodiment, the distance between the tip of the droplet 20 and the discharge target object 10 is detected by the detection unit 400 using an observation unit such as a CCD. However, the present invention is not limited to this. You may observe the distance with the target object 10 by visual observation, and may stop a press manually. Alternatively, the stop timing of pressing may be measured by using a laser light source and a light receiving sensor and a change in received light intensity when a droplet crosses the laser light source generated from the laser light source.

また、上記実施形態では、液滴の形成を毎回観察する構成となっているが、初回の液滴形成時に使用した液量を測定しておき、2回目以降は初回時に使用した液量を吐出するように、押圧制御部302に指示するように構成してもよい。これによれば、2回目以降の分注にかかる時間を短縮することが可能となり、作業の効率化が図れる。   In the above embodiment, the formation of droplets is observed every time, but the amount of liquid used at the time of the first droplet formation is measured, and the amount of liquid used at the first time is discharged after the second time. In this manner, the pressing control unit 302 may be instructed. According to this, it becomes possible to shorten the time required for the second and subsequent dispensing, and work efficiency can be improved.

本発明の分注装置は、マイクロアレイの製造装置として用いることが可能であり、また、本発明の分注方法を用いてマイクロアレイを製造することが可能である。   The dispensing apparatus of the present invention can be used as a microarray manufacturing apparatus, and a microarray can be manufactured using the dispensing method of the present invention.

図1は、本発明の分注技術を概略的に説明するための説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram for schematically explaining the dispensing technique of the present invention. 図2は、本発明の分注装置の全体構成を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the overall configuration of the dispensing apparatus of the present invention. 図3は、本発明の分注装置の一例を説明するためのブロック図である。FIG. 3 is a block diagram for explaining an example of the dispensing device of the present invention. 図4は、分注方法の流れを説明するフロー図である。FIG. 4 is a flowchart for explaining the flow of the dispensing method. 図5は、分注ユニット100をz軸方向へ移動させる方法の一例を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a method for moving the dispensing unit 100 in the z-axis direction.

符号の説明Explanation of symbols

10 被吐出対象体、20 液滴、100 分注ユニット、102 分注針、104 保持部、106 押圧機構、108 キャリア、202 z軸方向移動部、204 x軸方向移動部、206 y軸方向移動部、208 固定バー、210 位置決め部材、302 押圧制御部、304 x軸方向移動制御部、306 z軸方向移動制御部、308 y軸方向移動制御部、400 検出部、402 観察部、404 画像認識部、406 判別部、500 記憶部、600 入力部 10 target object, 20 droplets, 100 dispensing unit, 102 dispensing needle, 104 holding unit, 106 pressing mechanism, 108 carrier, 202 z-axis direction moving unit, 204 x-axis direction moving unit, 206 y-axis direction moving , 208 fixed bar, 210 positioning member, 302 pressure control unit, 304 x-axis direction movement control unit, 306 z-axis direction movement control unit, 308 y-axis direction movement control unit, 400 detection unit, 402 observation unit, 404 image recognition Part, 406 discrimination part, 500 storage part, 600 input part

Claims (13)

生体試料を含む液体を保持する保持部と、当該保持した液体を押圧する押圧手段と、液滴を吐出可能な分注針と、を備え、
前記押圧手段により前記液体を押圧することにより前記分注針先端に液滴を形成可能な分注ユニットと、
前記分注針の先端と被吐出対象体の吐出対象面との間の、当該吐出対象面に対して略垂直方向の距離が、前記分注針の先端に形成する予定の液滴の落下方向の長さと略同一になるように、前記分注針の先端位置を前記略垂直方向に移動させ、固定させる第1の移動手段と、
を備える、分注装置。
A holding unit for holding a liquid containing a biological sample, a pressing means for pressing the held liquid, and a dispensing needle capable of discharging a droplet,
A dispensing unit capable of forming a droplet at the tip of the dispensing needle by pressing the liquid by the pressing means;
The distance between the distal end of the dispensing needle and the ejection target surface of the ejection target body in a direction substantially perpendicular to the ejection target surface is the drop direction of the liquid droplet that is to be formed at the distal end of the dispensing needle. First moving means for moving and fixing the tip position of the dispensing needle in the substantially vertical direction so as to be substantially the same as the length of
A dispensing device comprising:
前記分注ユニットを前記被吐出対象体上のスポット形成位置に、前記被吐出対象体の吐出対象面と略水平に相対的に移動させる、第2の移動手段を備える、請求項1に記載の分注装置。   2. The apparatus according to claim 1, further comprising a second moving unit that moves the dispensing unit to a spot formation position on the discharge target object relatively horizontally with a discharge target surface of the discharge target object. Dispensing device. 前記分注針の先端に撥液処理が施されている、請求項1又は請求項2に記載の分注装置。   The dispensing device according to claim 1 or 2, wherein a liquid repellent treatment is applied to a tip of the dispensing needle. 前記被吐出対象体に親液処理が施されている、請求項1乃至3のいずれかに記載の分注装置。   The dispensing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a lyophilic process is performed on the discharge target object. 前記押圧手段が送りねじ機構により前記分注ユニット内に備えられたプランジャーを移動させることにより液体を押圧する手段である、請求項1乃至4のいずれかに記載の分注装置。   The dispensing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the pressing means is means for pressing a liquid by moving a plunger provided in the dispensing unit by a feed screw mechanism. 前記送りねじ機構がアクチュエータにより駆動される、請求項1乃至5のいずれかに記載の分注装置。   The dispensing apparatus according to claim 1, wherein the feed screw mechanism is driven by an actuator. 所望のスポットサイズを入力する入力手段と、
前記分注針先端及び前記被吐出対象体間の距離と前記スポットサイズとの関係が、読み出し可能に記憶された記憶手段と、
前記入力手段へのスポットサイズの入力に応じて前記記憶手段から読み出された距離を移動するように、前記第1の移動手段に第1の駆動信号を送信する、前記第1の移動手段を制御する移動制御手段と、
前記分注針の先端位置が前記距離に移動され、固定された後に、前記押圧手段に第2の駆動信号を送信する押圧制御手段と、
前記分注針先端に形成される液滴と前記被吐出対象体の吐出対象面との位置関係を検出する検出手段と、をさらに備え、
前記押圧制御手段が、さらに前記検出手段により検出された前記液滴と前記吐出対象面との位置関係に応じて前記押圧手段に駆動を停止するよう停止信号を送信する、
請求項1乃至6のいずれかに記載の分注装置。
An input means for inputting a desired spot size;
A storage means in which the relationship between the spot size and the distance between the tip of the dispensing needle and the discharge target object is stored in a readable manner;
The first moving means for transmitting a first drive signal to the first moving means so as to move the distance read from the storage means in response to the input of the spot size to the input means. Movement control means for controlling;
A pressure control means for transmitting a second drive signal to the pressure means after the tip position of the dispensing needle has been moved and fixed to the distance;
Detecting means for detecting a positional relationship between a droplet formed at the tip of the dispensing needle and a discharge target surface of the discharge target body;
The pressing control means further transmits a stop signal to stop the driving according to the positional relationship between the droplets detected by the detecting means and the ejection target surface;
The dispensing apparatus according to any one of claims 1 to 6.
前記検出手段が、前記分注針先端に形成される液滴と前記被吐出対象体の吐出対象面を観察する観察手段と、前記観察手段により観察された光像に基づいて、液滴先端と吐出対象面との距離を算出し、当該距離と所定値を比較して、当該距離が所定値と一致するか否かを判別する判別手段とを備える、請求項7に記載の分注装置。   The detection means comprises: an observation means for observing a droplet formed at the tip of the dispensing needle and a discharge target surface of the discharge target; a droplet tip based on a light image observed by the observation means; The dispensing apparatus according to claim 7, further comprising: a determination unit that calculates a distance to the ejection target surface, compares the distance with a predetermined value, and determines whether or not the distance matches the predetermined value. 前記押圧制御手段が、前記第1の駆動信号の停止後、所定時間後に前記第2の駆動信号を送信する、請求項7又は請求項8に記載の分注装置。   The dispensing device according to claim 7 or 8, wherein the pressing control means transmits the second drive signal after a predetermined time after the first drive signal is stopped. 請求項1乃至9のいずれかに記載の分注装置を備えた、マイクロアレイの製造装置。   A microarray manufacturing apparatus comprising the dispensing apparatus according to claim 1. 生体試料を含む液体を分注針で被吐出対象体に分注する分注方法であって、
前記分注針の先端と被吐出対象体の吐出対象面との間の、当該吐出対象面に対して略垂直方向の距離が、前記分注針の先端に形成する予定の液滴の落下方向の長さと一致するように、前記分注針の先端位置を移動させて固定し、
前記分注針に保持された液体を、押圧手段により押圧することにより分注針の先端に滲出させ、当該分注針先端に形成される液滴を徐々に成長させることにより、当該液滴先端を前記吐出対象体に接触させると略同時に押圧を停止し、生体試料を含む液体を前記吐出対象体に移動させる、分注方法。
A dispensing method for dispensing a liquid containing a biological sample to an object to be discharged with a dispensing needle,
The distance between the distal end of the dispensing needle and the ejection target surface of the ejection target body in a direction substantially perpendicular to the ejection target surface is the drop direction of the liquid droplet that is to be formed at the distal end of the dispensing needle. The tip position of the dispensing needle is moved and fixed so as to match the length of
The liquid tip held by the dispensing needle is exuded to the tip of the dispensing needle by being pressed by a pressing means, and the droplet formed at the tip of the dispensing needle is gradually grown, whereby the tip of the droplet A dispensing method in which pressing is stopped substantially simultaneously with contact with the discharge target body, and a liquid containing a biological sample is moved to the discharge target body.
生体試料を含む液体を分注針で被吐出対象体に分注する分注方法であって、
前記分注針を、入力された所望のスポットサイズに応じて予め定められた距離になるように前記被吐出対象体の吐出対象面に対して略垂直方向に移動させて固定し、
前記分注針に保持された液体を、押圧手段により押圧することにより分注針の先端に滲出させ、当該分注針先端に形成される液滴の先端と前記被吐出対象体の吐出対象面との位置関係を光学観察手段により観察しながら、当該液滴を徐々に成長させ、
前記位置関係から前記液滴先端と吐出対象面との距離を求め、
前記距離が前記液滴の先端が前記吐出対象体に接触可能な所定値に達したときに、押圧を停止させ、
前記液滴先端を前記吐出対象体に接触させることにより、生体試料を含む液体を前記吐出対象体に移動させる、分注方法。
A dispensing method for dispensing a liquid containing a biological sample to an object to be discharged with a dispensing needle,
The dispensing needle is moved and fixed in a substantially vertical direction with respect to the discharge target surface of the discharge target object so as to be a predetermined distance according to the input desired spot size,
The liquid held by the dispensing needle is exuded to the tip of the dispensing needle by pressing with a pressing means, and the tip of the droplet formed at the tip of the dispensing needle and the discharge target surface of the discharge target object While observing the positional relationship with the optical observation means, gradually grow the droplets,
Find the distance between the droplet tip and the discharge target surface from the positional relationship,
When the distance reaches a predetermined value at which the tip of the droplet can contact the discharge target body, the pressing is stopped,
A dispensing method in which a liquid containing a biological sample is moved to the discharge target body by bringing the tip of the droplet into contact with the discharge target body.
請求項11又は請求項12に記載の分注方法を用いてマイクロアレイを製造する、マイクロアレイの製造方法。   The manufacturing method of a microarray which manufactures a microarray using the dispensing method of Claim 11 or Claim 12.
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