JP2013074839A

JP2013074839A - 分注装置

Info

Publication number: JP2013074839A
Application number: JP2011216706A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Tokumaru; 智祥徳丸
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-04-25

Abstract

【課題】ディッシュの内底面の周囲部分を含む領域に対して、シリンジのノズルから吐出した液体を直接掛けることが可能な分注装置を提供する。
【解決手段】底面及び底面を囲む側面を有して形成されるディッシュが装着される装着面２３を有するディッシュ装着部２２と、ディッシュ装着部２２より上方に、ディッシュ内に向けて液体を吐出するノズル１１を有するシリンジ１を備えた分注装置１００であって、ディッシュ装着部２２の装着面２３における垂線と直交する第１軸を中心として前記シリンジ１の向きを変える第１駆動部３１を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、分注装置に関する。

シリンジなどを用いてノズルから液体を吐出する分注装置は、様々な用途に用いられている。
例えば、特許文献１では、ディッシュ（培養容器）に対するピペッティング操作に用いられる分注装置（ピペット装置）を備えた自動細胞培養装置が開示されている。

特開２００９−２９１１０３号公報

ここで、例えばディッシュ内で細胞を培養する場合や、細胞を継代する場合などには、ディッシュ内の培地を新しい培地に交換する作業や、細胞の培養完了後にディッシュから培地を回収する作業、細胞を回収する作業、単離細胞にする作業、コロニーを所定のサイズに調整する作業などが行われるが、このような作業を行う際には、古い培地や試薬、細胞懸濁液を効率良く回収するとともに、新しい培地や試薬を細胞培養面全面に亘って速やかに行き渡らせる等の配慮が求められる。

ところが、例えば図１１に示すように、これまでの分注装置では、ディッシュの内底面の周囲部分には、シリンジのノズルから吐出した液体を直接掛けることができない領域が生じていた。そのため、吐出した液体を直接掛けることができない領域には細胞が残ってしまう問題があった。また、トリプシンなどの剥離剤によって剥がれかけ軽く付着した細胞や、ディッシュ底面に沈殿、粘着した細胞などは、液体を所定時間、所定流量で直接掛けることができないと回収できない問題があった。

図１１（Ａ）のように、ディッシュを傾斜させてノズルから液体を吐出する場合に、ディッシュの内底面の周囲の領域のうち最上部近傍の領域（Ｒ１で示す領域）には、シリンジのノズルが鉛直方向に向いているため、傾斜させたディッシュの側面とノズルとが干渉することにより、ノズルから吐出した液体を直接掛けることができない。またディッシュの内底面の周囲の領域のうち最下部近傍の領域（Ｒ２で示す領域）には、ノズルから吐出した液体が直ちに貯留してしまうため、ノズルから吐出した液体を直接掛けることができない。

また図１１（Ｂ）のように、ディッシュを傾斜させてノズルから液体を吐出する場合に、ディッシュの内底面の周囲の領域のうち最上部及び最下部の中間付近の領域（Ｒ３、Ｒ４で示す領域）には、領域Ｒ１と同様に、シリンジのノズルが鉛直方向に向いているため、ディッシュの側面とノズルとが干渉することにより、ノズルから吐出した液体を直接掛けることができない。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、ディッシュの内底面の周囲部分を含む領域に対して、シリンジのノズルから吐出した液体を所定時間、所定流量で直接掛けることが可能な分注装置を提供することを一つの目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一つの側面に係る分注装置は、底面及び前記底面を囲む側面を有して形成されるディッシュが装着されるディッシュ装着部と、液体を吐出するノズルを有するシリンジと、前記ディッシュ装着部を前記シリンジに向けて傾斜させると共に、前記シリンジのノズルを前記ディッシュの内底面に垂直に向けた際の前記ノズルから前記内底面に至る垂線の向きを基準に、前記シリンジのノズルの向きを、前記ディッシュの内底面と内側面とが接する領域上において向かい合う２つの位置を結ぶ第１方向と、前記第１方向に交差する第２方向とにそれぞれ変える駆動部と、前記シリンジのノズルから液体を吐出させる制御部と、を備える。

ディッシュの内底面の周囲部分を含む領域に対して、シリンジのノズルから吐出した液体を所定時間、所定流量で直接掛けることが可能な分注装置を提供する。

本発明の一実施形態における分注装置の全体構成図である。本発明の一実施形態における分注装置が有する分注機構の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態における第１駆動機構、第３駆動機構、第４駆動機構を示す図である。本発明の一実施形態における第２駆動機構を示す図である。本発明の一実施形態における第５駆動機構を示す図である。本発明の一実施形態における制御部を示すブロック図である。本発明の一実施形態における分注装置を用いた液体の充填、分注、吸引、放出動作の一例を説明する図である。本発明の一実施形態における分注装置の制御の流れを説明するフローチャートである。本発明の一実施形態における分注装置の制御を説明するための図である。本発明の一実施形態における分注装置の制御を説明するための図である。シリンジのノズルからディッシュに吐出した液体が直接掛からない領域を説明するための図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

＝＝＝分注装置の構成＝＝＝
図１を参照して、本発明の一実施形態における分注装置１００の構成について説明する。
図１は、本実施形態の分注機構１０１を備えた分注装置１００の適用例として、細胞培養装置の構成を示している。図１に示されている分注装置（細胞培養装置）１００は、液体を分注するためのシリンジ１、及びシリンジ１より相対的に下方にあって、分注対象物である液体を入れるディッシュ５を装着可能なディッシュ装着部２２を含み、さらにシリンジ１やディッシュ装着部２２を移動させる駆動部８を含んで構成されている。駆動部８は、シリンジ１を移動させるシリンジ駆動部３、およびディッシュ装着部２２を移動させるディッシュ駆動部４を含んで構成される。

シリンジ１は、液体を吐出するノズル１１を備えている。
ディッシュ５は、例えば円形の底面及び底面の周囲を囲む側面を有して形成される例えば樹脂製の細胞培養容器である。
液体は、例えば、ディッシュ５内で細胞を培養するための培地、用途に応じて例えばトリプシンやＰＢＳ（Phosphate buffered saline）などとすることができる。

ディッシュ装着部２２は、円形のディッシュ５に合せて円形の平らなディッシュ装着面２３を持ち、ディッシュ５を装着したときディッシュ５の内底面中心とディッシュ装着面２３の中心が一致するとともに、容易には位置ずれが起きないようにする位置決め手段２４を備えている。

シリンジ駆動部３は、シリンジ１の位置や姿勢を制御することができる。そしてこれにより、シリンジ１のノズル１１から吐出される液体の吐出方向を制御することができる。
ディッシュ駆動部４は、ディッシュ装着部２２の位置や姿勢、さらに回転などを制御することができる。

そして、シリンジ駆動部３およびディッシュ駆動部４の制御によって、シリンジ１のノズル１１とディッシュ５との相対位置が制御され、液体をディッシュ５に分注する位置にシリンジ１のノズル１１を相対的に移動させることができる。

＝＝＝分注装置の構成＝＝＝
図２を参照して、本発明の一実施形態における分注装置１００が有する分注機構１０１の構成について説明する。
図２に示されている分注機構１０１は、シリンジ１、制御部２、フィルタ１２、ポンプＰ１、Ｐ２、およびバルブＶ１、Ｖ２を含んで構成されている。また、制御部２は、各ポンプおよび各バルブを制御するための制御信号Ｓｐ１、Ｓｐ２、およびＳｖ１、Ｓｖ２を出力している。

ポンプＰ１は、外気をシリンジ１内に導入して、ノズル１１を介してシリンジ１内の液体を吐出する圧力を発生させる吐出用ポンプである。また、ポンプＰ２は、シリンジ１内の気体（空気）を排出して、ノズル１１を介してシリンジ１内に液体を吸引する圧力（負圧）を発生させる吸引用ポンプである。

バルブＶ１は、シリンジ１とポンプＰ１との間の流路（第１の流路）を開閉するように接続されている。またバルブＶ２は、シリンジ１とポンプＰ２との間の流路（第２の流路）を開閉するように接続されている。なお、各バルブとして、例えば、制御信号によって制御可能なソレノイドバルブ（電磁弁）や電動ピンチバルブなどを用いることができる。

第１、第２の各流路は、１点で合流・分岐しており、当該合流・分岐点とシリンジ１との間の流路には、雑菌などの混入によってシリンジ１内の液体が汚染されるのを防止するため、例えばメンブレンフィルタなどのフィルタ１２が挿入されている。また、ポンプＰ１、Ｐ２と外気との間の流路は、適宜合流・分岐していてもよい。

＝＝＝駆動部の構成＝＝＝
次に、駆動部８の構成について、図３から図５を参照しながら説明する。
図３は、分注装置１００の側面図である。図４は分注装置１００の正面図である。図５は、分注装置１００の上面図である。
シリンジ駆動部３は、第１駆動機構３１、第２駆動機構３２、第３駆動機構３３を有する。またディッシュ駆動部４は、第４駆動機構３４、第５駆動機構３５を有する。

第１駆動機構３１は、内部に第１サーボモータ５１を備え、図３に示すように、Ｙ軸に平行な第１回転軸を中心に、シリンジ１のノズル１１の向きを変えることが可能である。この第１回転軸は、また、ディッシュ装着面２３に対する垂線に直交する。第１サーボモータ５１を駆動することにより、シリンジ１のノズル１１の向きは仰俯角方向（第１方向）に変えられる。なお説明の簡単化のために、第１サーボモータ５１によってシリンジ１のノズル１１の向きが変わる方向を上下方向とも記す。

第２駆動機構３２は、内部に第２サーボモータ５２を備え、図４に示すように、Ｙ軸の向きとシリンジ１のノズル１１の向きとにより定まる平面内において、この平面に垂直な第２回転軸を中心に、シリンジ１のノズル１１の向きを変えることが可能である。本実施形態では、第２回転軸は、ディッシュ装着面２３に対する垂線に直交するとともに、第１回転軸に垂直なので、第２駆動機構３２が変えるノズル１１の向きは、上記仰俯角方向（第１方向）に直交する方向（第２方向）である。なお説明の簡単化のため、この仰俯角方向に直交する方向を左右方向とも記す。

第３駆動機構３３は、内部に第３サーボモータ５３を備え、図３に示すように、シリンジ１全体をＺ軸方向（鉛直方向）にスライド移動させることが可能である。第３駆動機構３３は、図３に示すように、例えばクランク構造を有して構成され、Ｙ軸に平行な第３回転軸を中心に第３サーボモータ５３によって回転移動される第１ロッド３６の先端部分に第２ロッド３７の一端を接続し、第２ロッドの他端側に、上記第１駆動機構３１、第２駆動機構３２、及びシリンジ１を接続して構成される。

第４駆動機構３４は、内部に第４サーボモータ５４を備え、図３に示すように、Ｙ軸に平行な第４回転軸（ディッシュ第１軸）を中心にディッシュ装着部２２を回転移動させることにより、ディッシュ装着部２２に装着されたディッシュ５の内底面を水平状態からシリンジ１に向けて傾斜させた状態へと変えることが可能である。

第５駆動機構３５は、内部に第５サーボモータ５５を備え、図５に示すように、ディッシュ装着部２２のディッシュ装着面２３に垂直な第５回転軸（ディッシュ第２軸）を中心に、ディッシュ装着部２２を回転させることが可能である。本実施形態では、第５回転軸はディッシュ装着面２３の中心を通るので、ディッシュ装着部２２を第５回転軸を中心に回転させることにより、ディッシュ装着部２２に装着されたディッシュ５を、ディッシュ５の底面の中心を軸として回転させることができる。第５駆動機構３５は、図５に示すように、第５回転軸を中心に例えば±１８０°の範囲で回転駆動可能である。

また第５駆動機構３５の第５回転軸は、第２駆動機構３２の第２回転軸と同一平面内において交差するように配置されている。そして、第１駆動機構３１の第１回転軸と、第３駆動機構３３の第３回転軸と、第４駆動機構３４の第４回転軸は、いずれもこの平面に直交するように配置されている。

そのため、第４駆動機構３４によってディッシュ装着部２２をシリンジ１に向けて傾斜させると共に、第１駆動機構３１によってシリンジ１のノズル１１の向きを上下方向に移動させることによって、シリンジ１のノズル１１の向きを、ディッシュ装着部２２に装着したディッシュ５の底面の中心に垂直に向けることができる。

またシリンジ１のノズル１１をディッシュ５の底面の中心に垂直に向けた際のノズル１１から底面の中心に至る垂線の向きを基準に、上記第１駆動機構３１をさらに駆動することによって、シリンジ１のノズル１１の向きを、仰俯角方向（上下方向、第１方向）、すなわちディッシュ５の内底面と内側面とが接する領域上の対向する２点間を結ぶ第１方向に変えることができる。

またシリンジ１のノズル１１をディッシュ５の底面の中心に垂直に向けた際のノズル１１から底面の中心に至る垂線の向きを基準に、上記第２駆動機構３２をさらに駆動することによって、シリンジ１のノズル１１の向きを、仰俯角方向に交差する方向（左右方向、第２方向）に変えることができる。

そして、第１駆動機構３１と第２駆動機構３２を組み合わせることによって、シリンジ１のノズル１１の向きを、ディッシュ５の内底面上の全面に亘って向けることができる。
例えば、シリンジ１のノズル１１の向きを、ディッシュ５の内底面と内側面とが接する円環状の領域内の所定位置（例えばこの円環状の領域のうち、傾斜したディッシュ５の内底面の最上部近傍の位置）に向けることができ、さらに、この円環状の領域に沿って周回するように、シリンジ１のノズル１１の向きを変えることもできる。

また、シリンジ１のノズル１１の向きは、この円環状の領域に向けるのみならず、ディッシュ５の内底面上の任意の位置に向けることもできるため、例えば、ディッシュ５の内底面上の所定の経路に沿って、シリンジ１のノズル１１の向きを変えることもできる。
なお、第１〜第５駆動機構３１〜３５はそれぞれ、第１〜第５回転軸の回転角度を検出可能な例えばロータリポテンショメータや、原点センサとロータリーエンコーダ等による位置検出手段を有する。これにより、第１〜第５駆動機構３１〜３５は、シリンジ１やディッシュ装着部２２の正確な位置制御を行うことができる。

さらに、分注時のノズル先端位置は、ディッシュ５の底面に触れない位置で、且つ、分注の流量やノズル先端の移動速度などから、分注した液体の飛沫がディッシュ５の外部に飛ばない位置に設定される。

＝＝＝制御部の構成＝＝＝
図６に示すように、本実施形態に係る分注装置１００は、制御部２、記憶部４１、サーボモータ５１〜５５、ポンプＰ１、Ｐ２、バルブＶ１、Ｖ２を備えている。また制御部２にはタッチパネル４２やディスプレイ４３が接続される。

なおタッチパネル４２やディスプレイ４３は、分注装置１００の構成要素として実現してもよいし、制御部２と通信可能に接続されるパソコンなどの外部制御機器を用いて実現してもよい。
制御部２は、分注装置１００の全体の動作を司る装置である。制御部２は、例えば、記憶部４１に記憶されているプログラムを実行可能なマイコンによって構成される。

記憶部４１には、制御部２により実行されるプログラムや、制御部２がプログラムを実行する際に参照する制御データやテーブルなどを記憶している。
タッチパネル４２は、分注装置１００のオペレータが、分注装置１００に対して、動作開始や動作停止などの各種指令を入力するために使用する装置である。またオペレータは、例えば分注装置１００の初期設定時や再設定時等に、タッチパネル４２から、シリンジ１やディッシュ装着部２２の目標位置、あるいは、第１〜第５駆動機構３１〜３５の各回転軸の位置情報などを入力することにより、シリンジ１の長さやディッシュ５のサイズ等に合わせて、正確な分注操作が行われるようにすることができる。

ディスプレイ４３は、分注装置１００のオペレータに対して、分注装置１００の制御状態や各種警報などを出力するための装置である。
制御部２は、タッチパネル４２から入力された指令に基づいて、記憶部４１に記憶されているプログラムを実行することによって、上記サーボモータ５１〜５５、ポンプＰ１、Ｐ２、バルブＶ１、Ｖ２を制御する。

＝＝＝分注装置の動作例＝＝＝
次に、図７〜図１０を参照して、本実施形態における分注装置１００の動作について、トリプシン等の剥離剤で剥離した付着細胞や、浮遊細胞を培地を使って回収する一連の作業を例に説明する。

図７は、本実施形態の分注装置１００を用いて、ディッシュ５から細胞を回収する際の動作の概要を示している。図８は、ディッシュ５から細胞を回収する際の分注装置１００の制御フローを例示している。
図７において、まず分注装置１００は、分注装置１００近傍の所定位置に設置されているリザーバ６に溜められた培地溶液などの液体をシリンジ１内に吸引（充填動作）する。そして分注装置１００は、シリンジ１内の液体をディッシュ５に吐出（分注動作）する。そして分注装置１００は、ディッシュ５内の細胞を含む液体をシリンジ１内に吸引（吸引動作）し、シリンジ１内の液体を、分注装置１００近傍の所定位置に設置されている貯留タンク７に吐出（放出動作）する。即ち、細胞を回収する。

なお、充填動作と吸引動作はいずれも液体をシリンジ１内に取り込む点で同じであるため、ポンプＰ１、Ｐ２、バルブＶ１、Ｖ２の動作は同じである。しかしながら、充填動作は、リザーバ６から液体をシリンジ１内に取り込む動作であるのに対し、吸引動作は、ディッシュ５から液体をシリンジ１内に取り込む動作である点で相違するため、説明の都合上、区別して記載する。

もちろん、分注装置１００は、上記動作以外にも、ディッシュ５から液体を吸引してリザーバ６に液体を吐出したり、ディッシュ５から液体を吸引してディッシュ５に液体を吐出したり、リザーバ６から液体を吸引してリザーバ６に液体を吐出したりすることもできる。また、リザーバ６から液体を吸引して貯留タンク７に液体を吐出することもできる。

以下においては、いずれの場合も、充填動作、分注動作、吸引動作、および放出動作を行うためにシリンジ１を移動させるべき位置を、それぞれ充填位置、分注位置、吸引位置および放出位置と称することとする。

次に、本実施形態の分注装置１００が行う細胞回収の動作の例を、図８のフローチャートを用いて具体的に説明する。なお、回収する細胞が付着細胞の場合、予めトリプシン等の剥離剤によって剥離した後、血清入りの培地をディッシュ５に入れて剥離作用を停止し、細胞は培地中に浮遊しているか剥がれかけ軽く付着した状態、または、ディッシュ５の底面に沈殿、粘着した状態になっている。また、回収する細胞が浮遊細胞の場合、培地中に浮遊しているか、ディッシュ５の底面に沈殿、粘着した状態になっている。

分注装置１００は、動作が開始されると（Ｓ１１）、まず、制御部２が駆動部８を駆動し、ディッシュ装着部２２をシリンジ１に向けて所定角度だけ傾斜させる（Ｓ１２）。具体的には、制御部２が第４サーボモータ５４を駆動し、第４回転軸（ディッシュ第１軸）を中心にディッシュ装着部２２を回転させる。目標回転量あるいは目標回転位置は、予め記憶部４１に記憶されている。制御部２は、ロータリポテンショメータからの検出信号と記憶部４１に記憶されている目標回転量あるいは目標回転位置とを比較しながら、目標角度までディッシュ装着部２２を傾斜させる。

次に、制御部２は、駆動部８を駆動し、シリンジ１のノズル１１を吸引位置、即ち第２領域に向け（Ｓ１３）、その後、洗い流された細胞を含む、第２領域に溜まった液体の吸引動作を行う（Ｓ１４）。
制御部２は、シリンジ１を第２領域に向けるために、第１〜第３サーボモータ５１〜５３を駆動し、第１〜第３回転軸を中心に第１〜第３駆動機構３１〜３３の構成要素をそれぞれ所定角度だけ回転させる。シリンジ１を第２領域に向けるためのそれぞれの目標回転量あるいは目標回転位置は、予め記憶部４１に記憶されている。制御部２は、ロータリポテンショメータからの検出信号と記憶部４１に記憶されている目標回転量あるいは目標回転位置とを比較しながら、シリンジ１を第２領域に向ける。

本分注装置１００では、シリンジ１のノズル１１をディッシュ５の底面に垂直に向けた際のノズル１１から底面に至る垂線の向きを基準に、ノズル１１の向きを第１方向及び第２方向に変えることができ、それによりノズル１１を第２領域に向けることができる。そして、図１０（Ａ）に示すように、ディッシュ５の内底面及び内側面のそれぞれに対して所定の角度を持って、シリンジ１のノズル１１をディッシュ５の底面及び側面と干渉させることなく、第２領域に向けることができる。

こうして本分注装置１００では、傾斜したディッシュ５の第２領域に貯留している液体を、吸引することが可能となる。
また本分注装置１００は、ノズル１１を第２領域に向ける際に、第３駆動機構３３を駆動することによって、シリンジ１を鉛直下向に移動させるようにしている。このため、傾斜したディッシュ５の第２領域に溜まった液中、最も深い所にノズル１１の先端を配置させることができるので、第２領域に流下した液体を残留させることなく回収することができる。

吸引動作では、制御部２の制御によって、ポンプＰ１を停止し、バルブＶ１を閉じた状態で、ポンプＰ２を駆動するとともにバルブＶ２を開いて、ポンプＰ２が発生させる圧力（負圧）によって、ディッシュ５の第２領域に貯留している液体を、シリンジ１のノズル１１から吸引する（ポンプ駆動吸引）。

次に、分注装置１００は、制御部２が駆動部８を駆動し、シリンジ１のノズル１１の向きをディッシュ５の底面に垂直に向けた際のノズル１１から底面に至る垂線の向きを基準に、ノズル１１を分注位置に向けて（Ｓ１５）、分注動作を行う（Ｓ１６）。
分注位置は、例えば、傾斜したディッシュ５の内底面と内側面とが接する円環状の領域内の所定位置である。

分注位置について、図９、図１０を参照しながら説明する。図９（Ａ）は、傾斜したディッシュ装着部２２に装着されたディッシュ５を、Ｘ軸方向の負から正の向きに見た場合の分注位置を例示する図である。また図９（Ｂ）は、傾斜したディッシュ装着部２２に装着されたディッシュ５を、Ｙ軸方向の負から正の向きに見た場合の分注位置を例示する図である。

また図１０（Ａ）は、傾斜したディッシュ装着部２２に装着されたディッシュ５を、Ｙ軸方向の負から正の向きに見た場合の図であり、分注位置が第１領域の場合、第２領域の場合のそれぞれのノズル１１の向きを示す図である。図１０（Ｂ）は、傾斜したディッシュ装着部２２に装着されたディッシュ５を、ディッシュ５の底面に平行な向きから見た場合の図であり、分注位置が第３領域の場合、第４領域の場合のそれぞれのノズル１１の向きを示す図である。

本例の分注動作を行う場合の分注位置は、図９（Ａ）に示す、傾斜したディッシュ５の内底面と内側面とが接する円環状の領域のうち最上部近傍の第１領域である。
制御部２は、シリンジ１を第１領域に向けるために、第１〜第３サーボモータ５１〜５３を駆動し、第１〜第３回転軸を中心に第１〜第３駆動機構３１〜３３の構成要素をそれぞれ所定角度だけ回転させる。それぞれの目標回転量あるいは目標回転位置は、予め記憶部４１に記憶されている。制御部２は、ロータリポテンショメータからの検出信号と記憶部４１に記憶されている目標回転量あるいは目標回転位置とを比較しながら、シリンジ１を第１領域に向ける。

本分注装置１００では、シリンジ１のノズル１１をディッシュ５の底面に垂直に向けた際のノズル１１から底面に至る垂線の向きを基準に、ノズル１１の向きを第１方向及び第２方向に変えることによって、ノズル１１を第１領域に向けることができるので、図１０（Ａ）に示すように、ディッシュ５の内底面及び内側面のそれぞれに対して所定の角度を持って、シリンジ１のノズル１１をディッシュ５の底面及び側面と干渉させることなく、ノズル１１を第１領域に向けることができる。

図８に戻って、分注動作（Ｓ１６）では、制御部２の制御によって、ポンプＰ２を停止し、バルブＶ２を閉じた状態のまま、ポンプＰ１を駆動するとともにバルブＶ１を開いて、ポンプＰ１が発生させる圧力によってシリンジ１内の液体を吐出させる（ポンプ駆動吐出）。

なお、分注動作の際にシリンジ１から吐出される液体の量は、予めポンプの駆動時間と吐出量の関係が規定されている。記憶部４１には、この関係を示すデータが記憶されており、制御部２は、シリンジ１から所定量の液体が吐出されるように、バルブＶ１、Ｖ２やポンプＰ１、Ｐ２を制御する。

このように、本分注装置１００では、シリンジ１のノズル１１から圧力を持って吐出される液体を、ディッシュ５の上記第１領域に向けて直接掛けることが可能となる。第１領域に向けて直接吐出された液体は、ディッシュ５の内底面上を広がりながら流下する。これにより、ディッシュ５の内底面上に軽く付着または粘着している細胞を、効果的に洗い流すことが可能となる。

さらに本実施形態の分注装置１００は、分注動作を実行する際に、制御部２が駆動部８を駆動し、ディッシュ装着部２２を、ディッシュ５の底面の中心を通り、この底面に垂直な回転軸を中心にディッシュ装着部２２を回転させる。
このようにすることにより、ディッシュ５を回転させながら液体を吐出することができるので、シリンジ１のノズル１１から圧力をもって第１領域に吐出された液体を、ディッシュ５の内底面の周囲に渡って直接掛けることが可能となる。そしてこれにより、ディッシュ５の内底面上に軽く付着または粘着している細胞を、より効果的に流すことが可能となる。

制御部２は、シリンジ１から所定量の液体が吐出されると、ディッシュ装着部２２の上記回転を停止すると共に、シリンジ１からの液体の吐出を停止する。
そして分注装置１００は、分注終了動作を行う（Ｓ１７）。分注終了動作では、例えばシリンジ１のノズル１１から液滴や泡が垂れるのを防止するため、制御部２が駆動部８を駆動することによって、例えばノズル１１の先端をディッシュ５の内側面に接触させ、ノズル１１の先端の液滴や泡を除去する。

この分注終了動作が完了すると、シリンジ１から吐出された所定量の液体は、図９に示す、ディッシュ５の第２領域に貯留している。この第２領域は、傾斜したディッシュ装着部２２に装着されたディッシュ５の内底面と内側面とが接する領域のうち最下部近傍の領域である。

次に、制御部２は、シリンジ１からの液体の吐出を停止している間に、駆動部８を駆動し、シリンジ１のノズル１１を第２領域に向け（Ｓ１８）、その後、洗い流された細胞を含む、第２領域に溜まった液体の吸引動作を行う（Ｓ１９）。
制御部２は、シリンジ１を第２領域に向けるために、第１〜第３サーボモータ５１〜５３を駆動し、第１〜第３回転軸を中心に第１〜第３駆動機構３１〜３３の構成要素をそれぞれ所定角度だけ回転させる。シリンジ１を第２領域に向けるためのそれぞれの目標回転量あるいは目標回転位置は、予め記憶部４１に記憶されている。制御部２は、ロータリポテンショメータからの検出信号と記憶部４１に記憶されている目標回転量あるいは目標回転位置とを比較しながら、シリンジ１を第２領域に向ける。

本分注装置１００では、シリンジ１のノズル１１をディッシュ５の底面に垂直に向けた際のノズル１１から底面に至る垂線の向きを基準に、ノズル１１の向きを第１方向及び第２方向に変えることによって、ノズル１１を第２領域に向けることができるので、図１０（Ａ）に示すように、ディッシュ５の内底面及び内側面のそれぞれに対して所定の角度を持って、シリンジ１のノズル１１をディッシュ５の底面及び側面と干渉させることなく、ノズル１１を第２領域に向けることができる。

分注装置１００は、上記Ｓ１５からＳ１９までの処理を所定回数だけ、本例では３回乃至５回実行する（Ｓ２０）。所定回数が２回以上に設定されている場合には、分注装置１００は、Ｓ１５からＳ１９の処理回数が所定回数になるまで、上記Ｓ１５からＳ１９までの処理を実行する。Ｓ１５からＳ１９までの処理を複数回実行することにより、ディッシュ５の内底面に軽く付着または粘着した細胞を回収するような場合、細胞をより多くより確実に回収することが可能となる。

分注装置１００は、Ｓ１５からＳ１９までの処理を所定回数だけ実行すると（Ｓ２０；Ｙｅｓ）、制御部２が駆動部８を駆動し、シリンジ１を放出位置に移動させ（Ｓ２１）、最後に吸引した液体を貯留タンク７に分注する放出動作を行う（Ｓ２２）。即ち、吸引した細胞をタンクに回収する。

放出位置は、所定位置に設置されている貯留タンク７の内部にシリンジ１のノズル１１から液体が吐出される位置である。
制御部２は、シリンジ１を放出位置に移動させるために、第１〜第３サーボモータ５１〜５３を駆動し、第１〜第３回転軸を中心に第１〜第３駆動機構３１〜３３の構成要素をそれぞれ所定角度だけ回転させる。シリンジ１を放出位置に移動させるためのそれぞれの目標回転量あるいは目標回転位置は、予め記憶部４１に記憶されている。制御部２は、ロータリポテンショメータからの検出信号と記憶部４１に記憶されている目標回転量あるいは目標回転位置とを比較しながら、放出位置までシリンジ１を移動させる。

放出動作では、分注動作と同様に、制御部２の制御によってポンプ駆動吐出を行い、ポンプＰ１が発生させる圧力によって、ディッシュ５の第２領域からシリンジ１内に吸引した細胞を含む液体を貯留タンク７に吐出させる（ポンプ駆動吐出）。
なお、放出動作は、例えば、十分な深さの貯留タンク７にノズル１１を深く挿入し、ノズル１１の先端を貯留タンク７の内壁に接触させながら行うなど、ポンプ駆動吐出を行っても周囲が汚染されないような対策を行うことがより望ましい。

そして、制御部２は、Ｓ２１、Ｓ２２の放出動作、即ち回収処理を所定回数だけ、本例では２回乃至３回実行したか判定し（Ｓ２３）、所定回数に達したならば一連のシーケンスを終了する（Ｓ２６）。
他方、所定回数に達していなければ（Ｓ２３；Ｎｏ）、制御部２は駆動部８を駆動し、シリンジ１を充填位置（図７において、シリンジ１のノズル１１がリザーバ６内の液中になる位置）に移動させ（Ｓ２４）、充填動作を行う（Ｓ２５）。

充填動作では、制御部２の制御によって、ポンプＰ１を停止し、バルブＶ１を閉じた状態で、ポンプＰ２を駆動するとともにバルブＶ２を開いて、ポンプＰ２が発生させる圧力（負圧）によってシリンジ１内に新しい液体（例えば、培地）を吸引させる（ポンプ駆動吸引）。所定量を吸引させたらポンプＰ２を停止し、バルブＶ２を閉じる。

そして、ステップＳ１５に復帰し、制御部２は再びＳ１５からＳ１９までの処理を所定の回数実行する。この場合、リザーバ６から充填した新しい新鮮な例えば培地を用いて掛け流し（分注）と吸引を繰り返すものである。このように、元の培地による掛け流しと吸引に加えて、新しい培地による掛け流しと吸引も更に実行することで、より確実に細胞を回収できるようになる。本実施形態では（Ｓ２０の所定回数）×（Ｓ２３の所定回数）回に亘って処理を繰り返すことになる。

以上、本実施形態の分注装置１００によれば、ディッシュ５の内底面の周縁部分を含むあらゆる領域に対して、シリンジ１のノズル１１から吐出された液体を直接掛けることが可能になる。
これにより、例えばディッシュ５から細胞を回収する処理において、ディッシュ５の底に軽く付着または粘着した細胞をより多く洗い流すことができて、細胞の回収効率を向上させることができる。また、トリプシンなどの剥離剤によって剥がれかけた細胞や、ディッシュ底面に沈殿、粘着した細胞など、流下する液体の流れや、短時間の分注だけでは回収が困難であった細胞に対しても、細胞を流すのに十分な量の液体を所定時間、所定流量で直接掛けることができるので、回収率が向上する。

一例として、通常100mmディッシュと呼ばれる一般的なサイズのディッシュの場合を考える。100mmディッシュの内底部の直径は90[mm]程度である。
これまでの装置で吐出液を直接掛けることができなかった領域は、内底部の周囲5[mm]程度のリング状の領域であると推定すると、これまでの装置では、40[mm]×40[mm]×3.14=5024.0[mm²]の面積にしか、吐出液を直接掛けることができなかったことになる。

本分注装置１００では、内底面全面に亘って直接吐出液を掛けることができるので、45[mm]×45[mm]×3.14=6358.5[mm²] の面積に吐出液を直接かけることが可能になる。
上記各面積を比較すると、6358.5[mm²]/ 5024.0[mm²]=1.27であるから、約27[%]もの効率向上が実現できることになる。

本実施形態に係る分注装置１００は、図９、図１０に示すように、シリンジ１のノズル１１から液体を吐出する際に、傾斜したディッシュ５の内底面と内側面とが接する円環状の領域内の最上部近傍の領域（第１領域）にシリンジ１のノズル１１を向けるようにしている。これにより、シリンジ１のノズル１１から上記第１領域に向けて直接吐出された液体が、ディッシュ５の内底面上を広がりながら流下するので、ディッシュ５の内底面上に軽く付着または粘着している細胞を効果的に回収することが可能となる。

またシリンジ１のノズル１１から液体を吐出する際には、ディッシュ５の底面の中心を通り、この底面に垂直な回転軸を中心にディッシュ装着部２２を回転させるようにすることもできる。このようにすることにより、ディッシュ５を回転させながら液体を吐出することができるので、シリンジ１のノズル１１から上記第１領域に吐出された液体を、ディッシュ５の内底面の周囲に渡って直接掛けることが可能となる。またこの場合、ノズル１１から吐出された液体の水流と、ディッシュ５の回転速度との相乗効果により、ディッシュ５の内底面上での液体の流速が上昇し、ディッシュ５に軽く付着または粘着している細胞を、より効果的に回収することが可能となる。

またディッシュ装着部２２を回転させる場合には、ディッシュ装着部２２を、例えば同一方向に１周以上させるようにしてもよい。このようにすることにより、ディッシュ５の上記円環状の領域の全周に亘り、液体を直接掛けることが可能となる。
あるいは、ディッシュ装着部２２を回転させる場合には、ディッシュ装着部２２を、交互に逆回転させるようにしてもよい。例えば、ディッシュ装着部２２を１周毎に逆回転させるようにしてもよいし、半周毎に逆回転させるようにしても良い。このようにしても、ディッシュ５の上記円環状の領域の全周に亘り、液体を直接掛けることが可能となる。また特に、回転の向きを変えることにより、ノズル１１から吐出された液体がディッシュ５に降り注ぐ際に、回転方向によって異なる向きから降り注ぐようにできるので、ディッシュ５に軽く付着または粘着している細胞の回収効果をより向上させることが可能となる。

またシリンジ１のノズル１１から液体を吐出する際には、ノズル１１の向きを、傾斜したディッシュ５の内底面と内側面とが接する円環状の領域内の最上部近傍の領域（第１領域）から最下部近傍の領域（第２領域）に移動させるようにしても良い。これにより、シリンジ１のノズル１１から上記第１領域に向けて直接吐出された液体が、ディッシュ５の内底面上を広がりながら流下すると共に、ノズル１１が第２領域に向けて移動することにより、移動経路上の領域に対しても液体を直接掛けることができる。さらにこの場合、ノズル１１の向きを、傾斜したディッシュ５の内底面と内側面とが接する円環状の領域内において水平方向に向かい合う２つの領域（第３領域と第４領域）とを結ぶ方向にも移動させるように組み合わせても良い。

またシリンジ１のノズル１１から液体を吐出する際には、ノズル１１の向きを、左右方向（第２方向）に交互に変えながら、上下方向に移動させ、ディッシュ５内底面全面を走査するように移動させても良い。これにより、シリンジ１のノズル１１から吐出された液体が、ディッシュ５の内底面上を広がりながら流下すると共に、ノズル１１の移動経路上の広範囲な領域に対しても液体を直接掛けることができる。なおこの場合、ディッシュ装着部２２を固定した上で、ノズル１１の向きを移動させても良い。このようにすれば、ディッシュ装着部２２を回転させなくても良いので、例えば第５駆動機構３５を省くことも可能となる。

またさらに、例えば、分注動作を行う際に、シリンジ１のノズル１１を、最初に図９（Ａ）に示す第２領域（傾斜したディッシュ５の内底面と内側面とが接する円環状の領域内の最下部近傍の領域）に向け、ディッシュ５の内底面と内側面とが接する円環状の領域内に沿って周回させるようにしても良い。このようにすれば、ディッシュ装着部２２を回転させなくても良いので、例えば第５駆動機構３５を省くことも可能となる。

上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

１シリンジ
２制御部
３シリンジ駆動部
４ディッシュ駆動部
５ディッシュ（培養皿）
６リザーバ
７貯留タンク
８駆動部
１１ノズル
１２フィルタ
２２ディッシュ装着部
３１第１駆動機構
３２第２駆動機構
３３第３駆動機構
３４第４駆動機構
３５第５駆動機構
３６第１ロッド
３７第２ロッド
４１記憶部
４２タッチパネル
４３ディスプレイ
５１第１サーボモータ
５２第２サーボモータ
５３第３サーボモータ
５４第４サーボモータ
５５第５サーボモータ
１００分注装置
１０１分注機構
Ｐ１、Ｐ２ポンプ
Ｖ１、Ｖ２バルブ

Claims

底面及び前記底面を囲む側面を有して形成されるディッシュが装着される装着面を有するディッシュ装着部と、
前記ディッシュ装着部より上方に、ディッシュ内に向けて液体を吐出するノズルを有するシリンジを備えた分注装置であって、
前記ディッシュ装着部の装着面における垂線と直交する第１軸を中心として前記シリンジの向きを変える第１駆動部を備えることを特徴とする分注装置。
前記垂線に直交するとともに前記第１軸に垂直な第２軸を中心として前記シリンジの向きを変える第２駆動部を備えることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。
前記シリンジを前記ディッシュ装着部から離間する方向および近接する方向に移動する第３駆動部を備えることを特徴とする請求項２に記載の分注装置。
前記第１軸に平行なディッシュ第１軸を中心として、前記ディッシュ装着部に装着された前記ディッシュの内底面を前記シリンジに向けて傾けた状態と水平な状態とに向きを変える第４駆動部を備えることを特徴とする請求項３に記載の分注装置。
前記ディッシュ第１軸に垂直なディッシュ第２軸を中心として、前記ディッシュ装着部に装着された前記ディッシュの内底面に平行な面に沿って前記ディッシュ装着部を回転する第５駆動部を備えることを特徴とする請求項４に記載の分注装置。