JP2008241508A

JP2008241508A - 液体攪拌方法

Info

Publication number: JP2008241508A
Application number: JP2007083561A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Miyato; 崇裕宮戸
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2008-10-09

Abstract

【課題】微量液体を混合攪拌する際の混合比の精度を向上させる。
【解決手段】第１の液体２０を攪拌ステーション２３に所定の体積量分注し、最後の液体である第２の液体２４をピペット２により定量吸引して該ピペット２を攪拌ステーション２３中に挿入した後、該ピペット２を攪拌ステーション２３中に挿入したまま攪拌ステーション２３内の液体２０を吸引および吐出を繰り返すことにより複数の液体を混合攪拌する。
【選択図】図２

Description

本発明は液体攪拌方法に関し、特にマイクロフリューディスク分析機器等の微量液体を扱う装置における、希釈液、試薬および／または検体などの複数の液体を混合攪拌する液体攪拌方法に関するものである。

分注装置は、液体試料を複数の容器に分配する装置である。この液体試料としては、一般に血清が用いられるが、所望の分析を行うために、分析工程の前に希釈液により希釈を行い、分析用の容器に分注される。このように希釈して分析を行うものとして、例えば免疫反応を利用したウィルス検査、薬物検査および抗体検査等が挙げられる。

一般に液体試料の吸引および吐出は吸引吐出手段であるピペット、具体的には中空のプローブやノズルチップにより行われる。また、試薬や検体を希釈液により希釈して用いる場合、所定の希釈容器（攪拌ステーション）において希釈液と混合攪拌された後、分析に供される。

このような検体を希釈液に希釈するための液体攪拌する場合、従来、混合に必要な量よりも多い量をピペットで吸引し、吐出時に必要量を計測して吐出する定量吐出を行うのが一般的である。

また、液体攪拌方法としては、例えば、特許文献１に２液攪拌方法として、同一チップで吸引した検体を複数回分注し、さらにそのチップにより吐出および吸引による攪拌を行う方法が提案されている。ここでも一方の液体を他方の液体を吐出させる際には、一方の液体の吸入時に混合に必要な量以上の量を吸入し、必要な量を吐出精度で計測する定量吐出を行うものとされている。また、この特許文献１では、２種の液体を攪拌する場合の液体量による分注の順序は特に定められていない。
特開平７−５５８１８号公報

しかしながら、２液体のうちの少なくとも一方の液体の混合比が非常に小さく微少量を正確に計測して分注する必要がある場合、特に２μL〜５μLほどの微少量分注の場合、定量吐出では十分な分注精度を確保するのが難しく、分注量にばらつきが生じるという問題がある。すなわち、分注量が十数μL〜数十μL程度の量であれば、定量吐出による分注量のばらつきは問題にならないレベルでも、マイクロフリューディスク分析装置で用いられるような数μLレベルの微量な液体を攪拌する際、希釈液、試薬（および検体）の体積も非常に小さくなるため、各液の分注精度が攪拌後の生成物の信号因子に大きく影響を及ぼす。

本発明は、上記事情に鑑み、微量な混合量の液体を含む場合にも複数の液体を正確な混合比で混合した攪拌生成物を得ることができる液体攪拌方法を提供することを目的とするものである。

本発明の液体攪拌方法は、複数の液体を所定の攪拌ステーション中で混合攪拌する液体攪拌方法であって、
前記複数の液体を順に前記攪拌ステーションに所定の体積量分注し、最後の液体をピペットにより定量吸引して該ピペットを前記攪拌ステーション中に挿入した後、該ピペットを前記攪拌ステーション中に挿入したまま前記攪拌ステーション内の液体を吸引および吐出を繰り返すことにより前記複数の液体を混合攪拌することを特徴とするものである。

ここで、定量吸引するとは、混合に必要な体積量をピペットにより計測して吸引することをいう。最後の液体以外の液体については定量吸引でなく、吐出により混合に必要な体積量を分注するようにしてもよい。

なお、ピペットにより吸引および吐出を繰り返す際には、ピペット内に保持されている最後の液体の一部もしくは全部を攪拌ステーション内に一旦吐出して吸引および吐出を繰り返すようにしてもよいし、最後の液体を吐出することなく吸引動作を先に行うようにしてもよい。

ここで、前記最後の液体を、前記複数の液体のうち混合すべき体積比率が最も小さいものとすることが望ましい。特に本発明は、前記最後の液体が２〜５μLの微少量である時により効果的である。

また、前記最後の液体を保持した前記ピペットの先端に前記最後の液体による液滴を作成し、先に前記攪拌ステーション中に分注されている液体の表面に前記液滴を接触させた上で前記ピペットを前記分注されている液体中に挿入することが望ましい。

ここで、ピペット先端に作成される液滴は、0.5〜２μL程度とするのが好適である。

前記ピペットは分注プローブであってもノズルチップであってもよい。また、ノズルチップは固定式のものであってもよいし、ディスポーザブルのものであってもよい。

前記複数の液体を分注する順序は装置により自動で行うよう設定されていてもよいし、作業毎で作業者が指定して行ってもよい。

本発明の液体攪拌方法によれば、最後の液体をピペットにより定量吸引して該ピペットを攪拌ステーション中に挿入しそのまま攪拌ステーション内の液体を吸引および吐出を繰り返すことにより複数の液体を混合攪拌するので、最後の液体の分注量をより正確なものとすることができる。定量吸引は定量吐出と比較して外乱の影響を受けにくいので、必要量が数μLオーダーの微少量で温湿度、表面張力、粘性等の外乱を受けやすい場合に特に効果的である。

本発明の液体攪拌方法において、最後の液体を、複数の液体のうち混合すべき体積比率が最も小さいものとする場合、体積の少ない最後の液は吐出による液量精度の影響を受けず吸引の精度のみで液量精度が確保されるので、シリンジ機構のバックラッシや蒸気圧等の誤差要因と外乱の影響が緩和され、液量精度が出しやすく正確な混合比の生成物を得ることができる。このように、最後の液体を定量吸引により混合量を規定する場合において、複数の液体のうち混合すべき体積比率が最も小さいものを最後の液体とすることを明確にしておくことは、高精度な攪拌生成物を得るために非常に有効である。また、定量吸引で分注する場合、吸引時の余剰液を必要としないため、特に試薬が高価なものである場合、検査コストの低減に繋がる。

また、最後の液体を保持したピペットの先端に最後の液体による液滴を作成し、先に攪拌ステーション中に分注されている液体の表面に液滴を接触させたピペットを分注されている液体中に挿入する場合、ピペットの先端に空気層を持たないため混合液中への泡の混入を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の液体攪拌方法を実施する液体分注および攪拌装置の主要部の構成例を模式的に示した図である。

装置１は、吸引吐出手段（ピペット）としての分注プローブ２と、シリンジポンプ３と、圧力媒体であるシステム水（例えば、純水）５を収容する給水タンク６と、ポンプ７と、電磁弁８と、圧力センサ９とを備えており、プローブ２とシリンジポンプ３との間は可撓性のチューブ１０で接続され、給水タンク６からポンプ７および電磁弁８を経由してシリンジ３に至る経路は、配管１２でシステム水５の流路が形成されている。

ここで、プローブ２は、希釈液、試薬（および検体）などの微量液体を吸引、吐出するものである。プローブ２により液体を保持する場合、液体にシステム水５が混入しないようにエアギャップ１４が設けられる。プローブ２の具体的な寸法の一例としては、先端部２ａの内径Ｄａが０．３φ、外径が０．５φ、胴体部２ｂの内径Ｄｂが１．４φのものが挙げられる。

またシリンジポンプ３は、図示しないシリンジモータによりピストン１３が駆動されることにより、プローブ２に、制御された量の液体を吸引および吐出させるものである。

給水タンク６にはシステム水５が収容されており、ポンプ７は給水タンク６内のシステム水５を配管１２、シリンジ３およびチューブ１０を経由してプローブ２に送液するものである。

また、ポンプ７とシリンジ３の間に配置された電磁弁８は、配管１２によるシステム水５の流路を開閉するものであり、圧力センサ９は、配管１２内の内部圧力を計測するものである。

また、装置１には、希釈液や試薬、検体などの液体を保持する容器は配列されている液体供給部、液体が分注されて液体の攪拌が行われる混合容器である攪拌ステーションを備えた攪拌部、プローブ２の洗浄を行う洗浄部（いずれも不図示）が備えられており、プローブ２はこれらの各部に対して相対的に移動可能とされており、必要に応じて各部上に移動（もしくは各部がプローブ下部に移動）する。具体的には、プローブが例えばＸＹＺロボットにより水平面上の位置（Ｘ，Ｙ）および高さ位置（Ｚ）が制御され、各部上を移動する構成とすればよい。また、各部が例えばターンテーブル上に配置されてターンテーブルの回転動作により順次プローブ下部へ移動する構成とされていてもよい。さらに、プローブ２には、プローブ２の先端２ａが液面に接したことを検出する液面検出部が接続されている。

以下、上記分注装置を用いた本発明の液体攪拌方法の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態においては、第１の液体および第２の液体の２種の液体を混合攪拌する方法について説明する。第１の液体は例えば希釈液であり、この第１の液体は十数μL〜数十μL程度の混合量とし、第２の液体は第１の液体に対して小さい混合比で混合される、例えば試薬（検体）であり、この第２の液体は２〜５μL程度の微量体積の混合量とする。

まず、プローブ２は、液体供給部の第１の液体２０を収容している第１の容器２１上に配置され、第１の液体２０の液面を検出してプローブ２を第１の液体２０中に挿入する(ステップS101)。第１の液体２０を、分注に必要な量よりも多く余剰量分と併せて吸引する(ステップS102)。プローブ２の先端２ａから液体２０が落下するのを防止するためにプローブ２の先端２ａに空気層２２を持たせ、その状態でプローブ２を第１の容器２１上方に退避させる(ステップS103)。

プローブ２を攪拌部の攪拌ステーション２３の上部へ移動させ、攪拌ステーション２３上に下降させる(ステップS104)。第１の液体２０を攪拌ステーション２３に定量吐出で分注する(ステップS105)。余剰量の液体２０を保持したままプローブ２を攪拌ステーション２３から退避させる(ステップS106)。

プローブ２を洗浄部に移動しプローブ２を洗浄する。ポンプ７によりシステム水５が送液されてプローブ２に送りこまれ、システム水５を吐出させプローブ２先端から余剰量の液体２０を洗い流す(ステップS107)。さらにシステム水５を排出させてプローブ２の洗浄を行い（ステップS108）、その後、電磁弁８による開閉弁が閉じられて配管１２によるシステム水５の流路が遮断される。このようにしてプローブ２をクリーンな状態とする(ステップS109)。

次に、プローブ２を液体供給部の第２の液体２４を収容している第２の容器２５上に移動させ、第２の液体２４の液面を検出してプローブ２を第２の液体２４中に挿入する(ステップS110)。第２の液体２４を、分注に必要な量だけ吸引（定量吸引）する(ステップS111)。プローブ２の先端２ａから液体２４が落下するのを防止するためにプローブ２の先端２ａに空気層２６を持たせ、その状態でプローブ２を第２の容器２５上方に退避させる(ステップS112)。

次に、プローブ２を攪拌部の、先に分注された液体（第１の液体）２０が入っている攪拌ステーション２３上部へ移動させる(ステップS113)。液体への泡の混入および泡立ちを防ぐためプローブ先端２aに液滴２４ａを作り(ステップS114)、液滴２４ａを保持した状態でプローブ先端２ａを攪拌ステーション２３の底面付近まで下降させる(ステップS115)。なお、液滴２４ａとしてはプローブ２内に吸引された液体２４の量に応じて０．５μL〜２μL程度のものを作成する。この状態でプローブ２によりステーション２３内の第１の液体２０を吸引する(ステップS116)。その後プローブ２内に数μL残す状態までプローブ内の液体を吐出させ(ステップS117)、この吸引(ステップS116)と吐出(ステップS117)を繰り返すことにより、第１の液体２０と第２の液体２４とを攪拌する。なお、ここではまず吸引(ステップS116)動作を行った後、吐出 (ステップS117)し吸引吐出を繰り返すこととしたが、まず第２の液体を第１の液体中に吐出した後に、吸引吐出を繰り返すようにしてもよい。

攪拌された液（生成物）２８を吸引(ステップS118)し、プローブ２を攪拌ステーション２３から退避させる(ステップS119)。その後、この生成物２８を分析用容器へ分注して分析に供する。

上記のような分注および攪拌動作においては、プローブ２内のエアギャップ１４が温湿度等の外乱により体積が変化してしまうことから吐出時の計測量にばらつきが生じる恐れが多いが、吸引時には外乱による影響は少なく吸引時の計測量の方が吐出時の計測量と比較して精度が良く、本実施形態のように、数μＬ程度の微量である第２液は定量吸引することにより正確な混合比率の生成物を得ることができる。

なお、以上の分注動作の制御は、装置１の制御部により自動で行うようにしてもよいし、作業者が指定して行うようにしてもよい。

また、本実施の形態では、吸引吐出手段としてプローブ２を使用しているが、これに限定されるものではなく、ノズル、ノズルチップ等であっても適用が可能である。ノズルチップは固定式でもディスポーザブルでもよく、ディスポーザブルを使用する場合、第１の液体を吸引および吐出したチップは破棄し、第２の液体の吸引時には新たなチップを使用するため、洗浄工程は不要である。

上記実施形態においては２液の混合攪拌する液体攪拌方法について説明したが、本発明は３液以上の液体攪拌にも適用することができる。３液以上の液体の混合攪拌の場合には、複数の液体のうち混合すべき体積比率が最も小さいものを最後に分注する液体とすればよい。あるいは、上述の２液の混合攪拌方法により得られた混合液を第１の液体として、上述の２液の混合攪拌方法を繰り返し行うようにしてもよい。

分注、攪拌装置の概略構成を示す図本発明の液体攪拌方法の実施の形態を示す図

符号の説明

１分注装置
２分注プローブ（ピペット）
３シリンジポンプ
５システム水
６給水タンク
７ポンプ
８電磁弁
９圧力センサ
１０チューブ
１２配管
１３ピストン
１４空気層
２０第１の液体
２１第１の液体容器
２２、２６空気層
２３攪拌ステーション
２４第２の液体
２４ａ液滴
２５第２の液体容器
２８混合液（生成物）

Claims

複数の液体を所定の攪拌ステーション中で混合攪拌する液体攪拌方法であって、
前記複数の液体を順に前記攪拌ステーションに所定の体積量分注し、最後の液体をピペットにより定量吸引して該ピペットを前記攪拌ステーション中に挿入した後、該ピペットを前記攪拌ステーション中に挿入したまま前記攪拌ステーション内の液体を吸引および吐出を繰り返すことにより前記複数の液体を混合攪拌することを特徴とする液体攪拌方法。
前記最後の液体を、前記複数の液体のうち混合すべき体積比率が最も小さいものとすることを特徴とする請求項１記載の液体攪拌方法。
前記最後の液体を保持した前記ピペットの先端に前記最後の液体による液滴を作成し、先に前記攪拌ステーション中に分注されている液体の表面に前記液滴を接触させた上で前記ピペットを前記分注されている液体中に挿入することを特徴とする請求項１または２記載の攪拌方法。