JP2008241567A - 分注装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容易にピペットの先端に残存する液滴を除去可能な分注装置を提供する。
【解決手段】回収部６２Ａには、Ｙ方向（分注ノズル２０Ａの並び方向）に沿って、液滴除去部材６４が配置されている。液滴除去部材６４は、回収部６２Ａの測定部３０から遠い側の内壁を構成している。液滴除去部材６４には、回収部６２Ａへ向かって低くなる傾斜面６４Ａが構成されている。傾斜面６４Ａの上部は、回収タンク６２の上端から上へ突出している。ピペットチップＣＰの先端に残留する液滴は、傾斜面６４Ａに接触させられることにより、傾斜面６４Ａ側へ付着して、ピペットチップＣＰから除去される。傾斜面６４Ａ側へ付着した液滴は、下方へ流れ、回収部６２Ａに回収される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ピペットを用いて液体の分注を行う分注装置に関するものである。

従来から、液体の試料等を反応用の測定チップへ分注するための各種分注装置が提案されている（特許文献１参照）。この分注装置においては、ピペット内に液体を吸引し、吸引したピペット内の液体を測定チップへ吐出して供給することにより分注が行われる。

ところで、ピペットは、内部の液体を所定の測定チップへ供給した後、他の液体を吸引することになるが、ピペットの先端には吐出した液体の液滴が付着したままになることがある。このように液滴が付着したままで異なる種類の液体を吸引すると、吸引元の液体に前の液体が混入してしまうという不都合が生じる。
特開２００３−３１２４１１号公報

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、容易にピペットの先端に残存する液滴を除去可能な分注装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１の分注装置は、先端に液体の吐出及び吸引を行う吐出口が形成され、駆動機構により駆動されるピペットと、前記ピペットの先端に残留した液滴を接触させ、前記液滴を前記ピペットから除去する液滴除去部材と、前記液滴除去部材により除去された液体を回収する回収部の構成された液体回収部材と、を含んで構成されている。

請求項１の分注装置では、駆動機構により駆動されるピペットの先端から液体の吐出及び吸引が行われる。液体の吐出後、ピペットの先端に残留した液滴は、液滴除去部材に接触させられ、ピペットから除去される。そして、除去された液滴は、液体回収部材により構成された回収部へ回収される。

このように、接触により液滴を除去可能な液滴除去部材を備えることにより、容易にピペットの先端に残留した液滴を除去することができ、同一ピペットを使用しても異なる液体が大量に混入することを抑制することができる。

なお、液滴除去部材へは、液滴のみが接触してもよいし、液滴とピペットの先端の両方が接触してもよい。

本発明の請求項２の分注装置は、前記液滴除去部材は、前記回収部へ向かって低くなる傾斜面を含んで構成され、前記ピペットの先端に残留した液滴は、前記傾斜面に接触することにより前記ピペットの先端から除去されること、を特徴とする。

上記構成によれば、傾斜面に液滴を接触させればよいため、駆動手段でピペットを水平方向または鉛直方向に移動させることにより、容易に接触させることができる。

本発明の請求項３の分注装置は、前記傾斜面の前記液滴が接触する部分には、前記液滴を下方向に向かって流下させる前記液滴の最大径よりも狭幅の溝が構成されていること、を特徴とする。

このように、溝を構成することにより、傾斜面に付着した液滴が溝へ入り込み、スムーズに液体回収部材へと流すことができる。

本発明の請求項４の分注装置は、前記液滴除去部材の少なくとも前記液滴の接触する部分が、親水性の材料で構成されていること、を特徴とする。

このように、液滴の接触部分を親水性とすることにより、より確実に液滴をピペットから液滴除去部材へと移動させることができる。

本発明は上記構成としたので、容易にピペットの先端に残存する液滴を除去することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

本発明に係る分注装置は、バイオセンサーなどの測定装置において、試料を供給する際等に用いることができる。本実施形態では、バイオセンサーに搭載された分注装置１８として説明する。

バイオセンサー１０は、金属膜の表面に発生する表面プラズモン共鳴を利用して、タンパクＴａと試料Ａとの相互作用を測定する、いわゆる表面プラズモンセンサーである。

図１に示すように、バイオセンサー１０は、分注装置１８、測定部３０、試料ストック部４６、ピペットチップストック部４０、バッファストック部４４、及び、液体回収部６０を備えている。

測定部３０には測定スティック５０がセットされる。測定スティック５０上に固定されたタンパクＴａへ試料を供給して信号変化を検出することにより、バイオセンサー１０での測定が行われる。

試料ストック部４６には、異なる種類の試料をストック可能に区画された試料プレート４６Ａが配置されている。バッファストック部４４には、複数流路に区画された、異なる濃度のバッファー液を貯留可能なバッファータンク４４Ａが配置されている。ピペットチップストック部４０には、ピペットチップを並べて保持するピペットチップストッカーが配置されている。

測定スティック５０は、図２に示すように、誘電体ブロック５２、及び、流路部材５６で構成されている。

誘電体ブロック５２は、長尺とされ、上面に平坦な測定面が形成されている。測定面には、金属膜が形成され、金属膜上にリンカー層が形成されている。このリンカー層上にタンパクが固定される。

流路部材５６には、１２本の液体流路が構成され、各々の液体流路は供給口５３Ａ及び排出口５３Ｂを有している。

図１に示すように、測定部３０は、光学定盤３２、光出射部３４、受光部３６を含んで構成されている。光学定盤３２上に配置された測定スティック５０に向かって、光出射部３４からは光ビームが出射される。出射された光ビームは測定スティック５０で反射され、受光部３６で受光される。受光部３６で受光された光は光電変換され、各種の信号処理が行われて、測定データが求められる。

図１に示すように、分注装置１８は、分注ヘッド２０、水平駆動機構２２、鉛直駆動機構２４を備えている。分注ヘッド２０は、水平駆動機構２２により矢印Ｘ方向に移動可能とされている。水平駆動機構２２は、ボールねじ２２Ａ、モータ２２Ｂ、平行な一対のガイドレール２２Ｃを備えている。ボールねじ２２Ａ、ガイドレール２２Ｃは、Ｘ方向に配置されている。

ボールねじ２２Ａには、取付部２２Ｄが螺合されている。取付部２２Ｄはボールねじ２２Ａと相対回転可能に螺合されている。モータ２２Ｂの駆動によりボールねじ２２Ａが回転し、ボールねじ２２Ａの回転によりＸ方向に移動する構成とされている。

分注ヘッド２０は、図３に示すように、鉛直駆動機構２４により鉛直方向（Ｚ方向）に移動可能とされている。鉛直駆動機構２４は、モータ２４Ａ及びＺ方向に配置された駆動軸２４Ｂを含んで構成され、駆動軸２４Ｂの回転により分注ヘッド２０がＺ方向に移動する。

分注ヘッド２０は、１２本の分注ノズル２０Ａを備えている。分注ノズル２０Ａは、Ｘ方向と直交する矢印Ｙ方向に沿って１列に配置されている。測定時には、分注ノズル２０Ａにより、測定スティック５０へ試料やバッファー液が供給される。分注ノズル２０Ａは、隣り合う２本で一対とされ、１の液体流路５５の供給口５３Ａ及び排出口５３Ｂに１本ずつ対応させて使用される。各々の分注ノズル２０Ａには、ポンプ２１が接続されている。また、分注ノズル２０Ａの先端には、ピペットチップＣＰが取り付けられている。ポンプ２１を駆動させることにより、ピペットチップＣＰから試料等の液体が吐出／吸引される。

分注ノズル２０Ａに取り付けられたピペットチップＣＰは、ピペットチップストック部４０にストックされており、必要に応じて交換される。

液体回収部６０には、回収タンク６２が配置されている。回収タンク６２は、図４に示すように、複数本に区画された（図４では５本）容器であり、図５（Ａ）にも示すように、区画毎に液体を貯留可能な回収部６２Ａが構成されている。回収部６２Ａには、Ｙ方向（分注ノズル２０Ａの並び方向）に沿って、液滴除去部材６４が配置されている。液滴除去部材６４は、回収部６２Ａの測定部３０から遠い側の内壁を構成している。液滴除去部材６４には、回収部６２Ａへ向かって低くなる傾斜面６４Ａが構成されている。傾斜面６４Ａの傾きθは、６０°程度とされているが、必ずしも６０°である必要はない。液滴をスムーズに下方へ流下させること、及び、ピペットＣＰの接触させやすさを考慮して、θは、４５°＜θ＜９０°の範囲であることが好ましい。傾斜面６４Ａの上部は、回収タンク６２の上端から上へ突出している。ピペットチップＣＰの先端に残留する液滴は、傾斜面６４Ａに接触させられることにより、傾斜面６４Ａ側へ付着して、ピペットチップＣＰから除去される。傾斜面６４Ａ側へ付着した液滴は、下方へ流れ、回収部６２Ａに回収される。

次に、分注装置１８での分注動作について説明する。

ピペットチップＣＰで試料を吸引して、測定スティック５０へ供給する際には、まず、分注ヘッド２０をＸ方向に移動させて試料ストック部４６の上部へ配置する。この移動の際には、水平駆動機構２２のモータ２２Ｂを駆動させてボールねじ２２Ａを回転させる。ボールねじ２２Ａの回転により、取付部７２ＡがＸ方向に沿って移動し、これにより分注ヘッド２０全体がガイドレール２２Ｃに沿ってＸ方向に移動する。

分注ヘッド２０が所定の位置に配置された後、モータ２２Ｂを停止して分注ヘッド２０を停止させる。そして、鉛直駆動機構２４のモータ２４Ａを駆動させて分注ノズル２０Ａを下降させ、試料プレート４６Ａの試料にピペットチップＣＰの先端部を浸して試料を吸引する。試料の吸引後は、分注ノズル２０Ａを上昇させる。

次に、前述のように水平駆動機構２２を駆動させて、ピペットチップＣＰを測定部３０の上部に配置する。分注ヘッド２０が測定部３０の上部に配置された後、前述と同様にして、鉛直駆動機構２４を駆動させてピペットチップＣＰの先端部を測定スティック５０の供給口５３Ａ及び排出口５３Ｂへ挿入する。そして、ポンプ２１を駆動させて、供給口５３Ａ側に挿入したピペットチップＣＰから試料を吐出すると共に、排出口５３Ｂに挿入したピペットチップＣＰで、液体流路５５の液体を吸引する。これにより、液体流路５５内が新たな試料に置換される。

次に、前述のようにして鉛直駆動機構２４を駆動させて分注ヘッド２０を上昇させ、水平駆動機構２２を駆動させて分注ヘッド２０を液体回収部６０の上部に配置する。分注ヘッド２０が液体回収部６０の上部に配置された後、前述と同様にして、鉛直駆動機構２４を駆動させてピペットチップＣＰの先端部を、液滴除去部材６４の傾斜面６４Ａ上に下降させる。

このとき、鉛直駆動機構２４では、図５（Ｂ）に示すように、ピペットチップＣＰの先端部に付着している液滴が傾斜面６４と接触するように、ピペットチップＣＰの先端部と傾斜面６４とを接近させる。液滴と傾斜面６４Ａとを確実に接触させるために、ピペットチップＣＰと傾斜面６４との距離が、ピペットチップＣＰの先端に残留すると考えられる液滴の最大半径Ｒよりも短いことが好ましい。ここで、液滴最大半径Ｒ、ピペットチップＣＰの先端部口径ｒ、液体密度ρ、液体の表面張力γ、液滴の質量ｍ、重力加速度ｇ、とすると、最大半径の液滴がピペットチップＣＰの先端に残留する場合には、

が成り立つ。

一方、体積についての等式は、（式２）となる。

（式２）を（式１）に代入すると、（式３）となる。

このようにして、液滴最大半径Ｒを求めることができる。

次に、ポンプ２１を駆動させて、吸引した液体をピペットチップＣＰから排出させる。排出された液体は、傾斜面６４Ａを下側へ流下し、回収部６２Ａへ貯留される。

液体の排出の終了後、鉛直駆動機構２４を駆動させて分注ヘッド２０を上昇させる。このとき、供給口５３Ａ側、排出口５３Ｂ側のいずれに対応する側のピペットチップＣＰにおいても、先端部に残留した液体は、傾斜面６４Ａ側へ引き寄せられ、傾斜面６４Ａに付着する。したがって、ピペットチップＣＰの先端部に液滴は残留しない。

次に、同一ピペットチップＣＰのままで、次の試料の吸引を行い、測定スティック５０への供給、及び、測定スティック５０からの旧試料の排出を行う。

本実施形態によれば、ピペットチップＣＰの先端部に液滴が残留しないので、液滴が新に吸引する試料の試料プレート４６Ａへ混入することがなく、コンタミネーションを抑制することができる。

なお、本実施形態では、ピペットチップＣＰを傾斜面６４Ａに接近させた状態で、液体の排出を行ったが、先に液体の排出行い、その後に液滴を除去するためにピペットチップＣＰを傾斜面６４Ａに接近させてもよい。

また、本実施形態では、ピペットチップＣＰと傾斜面６４Ａとは接触させなかったが、接触させてもよい。この場合には、ピペットチップＣＰの先端の変形を避けるため、強い力で当たらないように制御する必要がある。に接近させ付着させるように接触させる。

また、本実施形態では、液滴除去部材６４は、回収タンク６２の上端から上へ突出している例について説明したが、必ずしも突出している必要はなく、回収タンク６２の回収部６２Ａ中に収まる高さとしてもよい。特に、本実施形態のように、突出させることにより、分注ヘッド２０の水平移動のみによっても、傾斜面６４ＡにピペットチップＣＰの先端部を接近させることができ、簡単な制御とすることも可能である。

また、本実施形態では、液滴除去部材６４は、回収タンク６２と別体としたが、両者を一体的に構成してもよい。

なお、液滴除去部材６４は、液滴を付着させる観点から、親水性の材料で構成したり、親水性の材料を塗布したりすることが好ましい。親水性の材料としては、ポリプロピレンに添加剤を混ぜて親水性としたものなどを用いることができる。このように、液滴の接触部分を親水性とすることにより、より確実に液滴をピペットチップＣＰから液滴除去部材６４側へと移動させることができる。

また、液滴除去部材６４の傾斜面６４Ａに、図６に示すように、溝６５を構成することもできる。溝６５は、液滴の最大径よりも狭幅とされ、下側へ向かって液体が流れるように構成されている。このように、溝６５を構成することにより、傾斜面６４Ａに付着した液滴が溝６５へ入り込み、スムーズに回収部６２Ａへと流すことができる。

また、本実施形態では、バイオセンサーに搭載された分注装置として本発明を説明したが、本発明の分注装置は、他の装置にも用いることができる。

本実施形態のバイオセンサーの概略斜視図である。 本実施形態の測定スティックの斜視図である。 本実施形態の分注ヘッドの一部で、分注ノズル側の斜視図である。 本実施形態の回収タンクの（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。 本実施形態の回収タンクの断面の一部拡大図である。 本実施形態の液滴除去部材の変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１０ バイオセンサー
１８ 分注装置
２０Ａ 分注ノズル
２０ 分注ヘッド
２２Ｃ ガイドレール
２２Ｂ モータ
２２Ｄ 取付部
２２ 水平駆動機構
２４ 鉛直駆動機構
６０ 液体回収部
６２ 回収タンク
６２Ａ 回収部
６４ 液滴除去部材
６４Ａ 傾斜面
６５ 溝
ＣＰ ピペットチップ

Claims (4)

1. 先端に液体の吐出及び吸引を行う吐出口が形成され、駆動機構により駆動されるピペットと、
   前記ピペットの先端に残留した液滴を接触させ、前記液滴を前記ピペットから除去する液滴除去部材と、
   前記液滴除去部材により除去された液体を回収する回収部の構成された液体回収部材と、
   を備えた分注装置。
2. 前記液滴除去部材は、前記回収部へ向かって低くなる傾斜面を含んで構成され、前記ピペットの先端に残留した液滴は、前記傾斜面に接触することにより前記ピペットの先端から除去されること、を特徴とする請求項１に記載の分注装置。
3. 前記傾斜面の前記液滴が接触する部分には、前記液滴を下方向に向かって流下させる前記液滴の最大径よりも狭幅の溝が構成されていること、を特徴とする請求項２に記載の分注装置。
4. 前記液滴除去部材の少なくとも前記液滴の接触する部分が、親水性の材料で構成されていること、を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の分注装置。

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