JP2020122735A - 洗浄装置及び洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェル内の溶液の残留物を効率よく除去することができる洗浄装置を提供する。【解決手段】洗浄装置１はステージ２と吸引ノズル１２と制御部３０とを備える。ステージ２には分析用ユニット１００が装着される。分析用ユニット１００には底面Ｂ１３０と内周面Ｐ１３０とを含む穴形状を有するウェル１３０が形成されている。吸引ノズル１２はウェル１３０内の溶液ＣＳを吸引する。制御部は、吸引ノズル１２を制御してウェル１３０内の溶液ＣＳを吸引した後、ステージ２を制御して分析用ユニット１００が装着されたステージ２を所定の回転数で回転し、吸引ノズル１２を制御してウェル１３０内の溶液ＣＳの残留物ＲＳを吸引する。【選択図】図３

Description

本発明は、洗浄装置及び洗浄方法に関する。

疾病に関連付けられた特定の抗原または抗体をバイオマーカーとして検出することで、疾病の発見及び治療の効果等を定量的に分析する免疫検定法（immunoassay）が知られている。特許文献１には、複数のウェルを有する分析用ユニットを用いて、分析用基板上に抗体を固定し、この抗体に検出対象物質を特異的に結合させ、この検出対象物質に微粒子を特異的に結合させ、この微粒子をカウントすることにより、検出対象物質を定量する分析方法が記載されている。

ウェル内に抗体を含む緩衝液を注入してインキュベートさせることにより、分析用基板上に抗体を固定することができる。抗体を含む緩衝液を吸引ノズルで吸引し、さらにウェル内を洗浄液で洗浄する。洗浄液を吸引ノズルで吸引し、ウェル内を乾燥させた後、検出対象物質を含む試料液をウェル内に注入してインキュベートさせる。これにより、検出対象物質と抗体とを特異的に結合させることができる。

検出対象物質を含む試料液を吸引ノズルで吸引し、さらにウェル内を洗浄液で洗浄する。洗浄液を吸引ノズルで吸引し、ウェル内を乾燥させた後、微粒子を含む緩衝液を注入してインキュベートさせる。これにより、微粒子と検出対象物質とを特異的に結合させることができる。

微粒子を含む緩衝液を吸引ノズルで吸引し、さらにウェル内を洗浄液で洗浄する。洗浄液を吸引ノズルで吸引し、ウェル内を乾燥させる。上記のプロセスにより、検出対象物質が微粒子と抗体とによってサンドイッチ捕獲された分析用基板を作製することができる。

特開２０１５−１２７６９１号公報

ウェルを洗浄した後に、吸引しきれなかった洗浄液が残留物（吸引残り）として存在する場合がある。残留物は、ウェルの底面と内周面との境界部またはその近傍に生じ易い。残留物が生じると、ウェル内を乾燥させるための時間が長くなり、作業効率を悪化させる要因となる。緩衝液または試料液についても、洗浄液と同様に残留物が生じる場合がある。洗浄液、緩衝液、及び、試料液を総称して溶液とする。

本発明は、ウェル内の溶液の残留物を効率よく除去することができる洗浄装置及び洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明は、底面と内周面とを含む穴形状を有するウェルが形成されている分析用ユニットが装着されるステージと、前記ウェル内の溶液を吸引する吸引ノズルと、前記吸引ノズルの動作、及び、前記ステージの動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記吸引ノズルを制御して前記ウェル内の溶液を吸引した後、前記ステージを制御して前記分析用ユニットが装着された前記ステージを所定の回転数で回転し、前記吸引ノズルを制御して前記ウェル内の溶液の残留物を吸引する洗浄装置を提供する。

また、本発明は、制御部が、底面と内周面とを含む穴形状を有するウェルが形成されている分析用ユニットにおける前記ウェル内の溶液を吸引ノズルにより吸引し、前記制御部が、前記吸引ノズルにより前記溶液が吸引された前記分析用ユニットが装着されているステージを所定の回転数で回転し、前記制御部が、前記ウェル内に存在する前記溶液の残留物を前記吸引ノズルにより吸引する洗浄方法を提供する。

本発明の洗浄装置及び洗浄方法によれば、ウェル内の溶液の残留物を効率よく除去することができる。

一実施形態の分析用ユニットの構成例を示す平面図である。 図１のＡ−Ａで切断した分析用ユニットの断面図である。 カートリッジを分析用基板より取り外した状態を示す断面図である。 一実施形態の洗浄装置の一例を示す構成図である。 分析用ユニットにおけるウェルと吐出ノズルと吸引ノズルとの位置関係の一例を示す平面図である。 一実施形態の洗浄方法の一例を示すフローチャートである。 吐出ノズルから洗浄液を吐出し、吸引ノズルで洗浄液を吸引することによってウェルが洗浄される状態の一例を示す図である。 ウェル内に洗浄液の残留物（吸引残り）が生じた状態の一例を示す図である。 ウェル内に洗浄液の残留物が生じた状態の一例を示す平面図である。 分析用ユニットが装着されているステージが回転した後のウェル内の残留物の状態の一例を示す平面図である。 分析用ユニットが装着されているステージが回転した後のウェル内の残留物の状態の一例を示す図である。 残留物と吸引ノズルとの位置関係の一例を示す平面図である。 吸引ノズルが残留物を吸引する状態の一例を示す図である。

［分析用ユニット］
図１、図２Ａ、及び図２Ｂを用いて、一実施形態の分析用ユニットを説明する。図１は一実施形態の分析用ユニットをカートリッジ側から見た状態を示している。図２Ａは図１のＡ−Ａで切断した分析用ユニットの断面を示している。図２Ｂはカートリッジを分析用基板より取り外した状態を示している。

図１に示すように、分析用ユニット１００は、分析用基板１１０とカートリッジ１２０とを備える。分析用基板１１０は、例えば、ブルーレイディスク（ＢＤ）、ＤＶＤ、コンパクトディスク（ＣＤ）等の光ディスクと同等の円板形状を有する。

分析用基板１１０は、例えば、一般的に光ディスクに用いられるポリカーボネート樹脂またはシクロオレフィンポリマー等の樹脂材料で形成されている。なお、分析用基板１１０は、上記の光ディスクに限定されるものではなく、他の形態または所定の規格に準拠した光ディスクを用いることもできる。

図１、図２Ａ、または図２Ｂに示すように、分析用基板１１０は、中心孔１１１と切欠き部１１２とを有する。中心孔１１１は分析用基板１１０の中心部に形成されている。切欠き部１１２は分析用基板１１０の外周部に形成されている。切欠き部１１２は、分析用基板１１０の回転方向における基準位置を識別するための基準位置識別部である。

図２Ａに示すように、分析用ユニット１００は、カートリッジ１２０の貫通孔１２１と分析用基板１１０の表面とによって形成される複数のウェル１３０を有する。ウェル１３０は、底面Ｂ１３０と内周面Ｐ１３０と開口部Ａ１３０によって構成された穴形状を有する。分析用基板１１０の表面はウェル１３０の底面Ｂ１３０を構成している。貫通孔１２１の内側の面である内周面はウェル１３０の内周面Ｐ１３０を構成している。

開口部Ａ１３０は、カートリッジ１２０において底面Ｂ１３０とは反対側の面に形成されている。ウェル１３０は試料液、緩衝液、及び、洗浄液等の溶液を溜めるための容器である。なお、図１では、一例として８つのウェル１３０を示しているが、ウェル１３０の数はこれに限定されるものではない。

図２Ｂに示すように、カートリッジ１２０を分析用基板１１０から分離することができる。検出対象物質を標識する微粒子の検出及び計測は、カートリッジ１２０が分離された分析用基板１１０単体で行われる。

［洗浄装置］
図３を用いて、一実施形態の洗浄装置を説明する。図３は一実施形態の洗浄装置１の構成例を示している。洗浄装置１は、ステージ２と、ステージ駆動部３と、洗浄ユニット１０と、制御部３０とを備える。洗浄ユニット１０は、吐出ノズル１１と、吸引ノズル１２と、ノズルヘッド１３と、洗浄液吐出駆動部１４と、洗浄液吸引駆動部１５と、洗浄液用容器１６と、廃液用容器１７とを有する。

吐出ノズル１１及び吸引ノズル１２は、ノズルヘッド１３に固定されている。吐出ノズル１１及び吸引ノズル１２は、１組のノズルユニット１８を構成する。即ち、吐出ノズル１１及び吸引ノズル１２の数は同数である。図１に示すように分析用ユニット１００が８つのウェル１３０を有する場合、ノズルヘッド１３には、各ウェル１３０に対応して８組のノズルユニット１８が固定されている。

制御部３０は、ステージ制御部３１と、吐出制御部３２と、吸引制御部３３とを有する。制御部３０として、コンピュータ機器またはＣＰＵ（central processing unit）を用いてもよい。分析用ユニット１００は、ウェル１３０とノズルユニット１８とが位置決めされてステージ２に装着される。ステージ制御部３１は、ステージ駆動部３を制御することにより、ステージ２をノズルヘッド１３に接近させたり離隔させたりすることができる。ステージ制御部３１は、ステージ駆動部３を制御することにより、ステージ２を回転させることができる。

分析用ユニット１００がステージ２に装着されている状態において、ステージ制御部３１は、ステージ駆動部３を制御することにより、分析用ユニット１００をノズルヘッド１３に接近させたり離隔させたり、または回転させたりすることができる。

洗浄装置１はヘッド駆動部４を備えていてもよく、制御部３０はヘッド制御部３４を有していてもよい。ヘッド制御部３４は、ヘッド駆動部４を制御することにより、ノズルヘッド１３をステージ２に接近させたり離隔させたりすることができる。この場合、ステージ制御部３１は、ステージ駆動部３を制御することにより、ステージ２及びステージ２に装着されている分析用ユニット１００を回転させる。

洗浄液用容器１６は洗浄液ＣＳを溜めるための容器である。洗浄液ＣＳとして純水を用いてもよい。吐出制御部３２は、洗浄液吐出駆動部１４を制御することにより、洗浄液用容器１６に溜められている洗浄液ＣＳをノズルヘッド１３へ供給する。分析用ユニット１００とノズルヘッド１３とが互いに接近している状態において、洗浄液ＣＳは、吐出ノズル１１からウェル１３０内へ吐出される。

吸引制御部３３は、洗浄液吸引駆動部１５を制御することにより、ウェル１３０内の洗浄液ＣＳを吸引ノズル１２で吸引する。ウェル１３０内から吸引された洗浄液ＣＳは、廃液用容器１７に溜められる。即ち、廃液用容器１７は廃液ＷＬを溜めるための容器である。洗浄液吐出駆動部１４及び洗浄液吸引駆動部１５としてポンプを用いてもよい。

図４に示すように、複数のウェル１３０は、それぞれの中心が分析用ユニット１００の中心Ｃ１００に対して同一円周上に等間隔に配置されている。分析用ユニット１００の中心Ｃ１００とステージ２の回転中心Ｃ２とノズルヘッド１３の中心Ｃ１３とは一致している。分析用ユニット１００の半径方向において、吐出ノズル１１は、その先端Ｔ１１が分析用ユニット１００の中心Ｃ１００側に位置するように配置されている。吸引ノズル１２は、その先端Ｔ１２が分析用ユニット１００の回転中心から見て外周側に位置するように配置されている。

図５に示すフローチャート、及び図６〜図１２を用いて、ウェル１３０の洗浄方法の一例を説明する。ステージ２には分析用ユニット１００が装着されている。洗浄液用容器１６には洗浄液ＣＳが溜められている。なお、括弧内の記載は、ヘッド制御部３４がヘッド駆動部４を制御することにより、ノズルヘッド１３をステージ２に接近させたり離隔させたりする場合を示している。

図５において、ステージ制御部３１（ヘッド制御部３４）は、ステップＳ１にて、ステージ駆動部３（ヘッド駆動部４）を制御することにより、ステージ２（ノズルヘッド１３）をノズルヘッド１３（ステージ２）へ接近させる。図６は、図４のＣ−Ｃで切断したウェル１３０の断面を模式的に示している。図６は、ステージ２とノズルヘッド１３とが互いに接近した状態を示している。ステージ２とノズルヘッド１３とが互いに接近することにより、ノズルユニット１８は、開口部Ａ１３０からウェル１３０内へ挿入される。

ステージ２とノズルヘッド１３とが互いに接近した状態では、吸引ノズル１２の先端Ｔ１２は、ウェル１３０の底面Ｂ１３０の近傍に位置し、かつ、ウェル１３０の内周面Ｐ１３０において分析用ユニット１００の外周側に位置する。ステージ２とノズルヘッド１３とが互いに接近した状態では、吐出ノズル１１の先端Ｔ１１は、ウェル１３０の内周面Ｐ１３０において分析用ユニット１００の中心Ｃ１００側に位置する。

図３及び図６では、吐出ノズル１１の先端Ｔ１１と吸引ノズル１２の先端Ｔ１２とがウェル１３０の底面Ｂ１３０に対して同じ高さになっている。吐出ノズル１１の先端Ｔ１１は、ウェル１３０の底面Ｂ１３０に対して、吸引ノズル１２の先端Ｔ１２よりも高い位置に配置されていることが望ましい。吐出ノズル１１の先端Ｔ１１の位置を高くすることにより、ウェル１３０を洗浄することによって汚れた洗浄液ＣＳ（廃液ＷＬ）が吐出ノズル１１の先端Ｔ１１に付着することを防止または低減させることができる。

吐出制御部３２は、ステップＳ２にて、洗浄液吐出駆動部１４を制御することにより、洗浄液用容器１６に溜められている洗浄液ＣＳを、吐出ノズル１１からウェル１３０内へ吐出させる。吸引制御部３３は、洗浄液吸引駆動部１５を制御することにより、ウェル１３０内の洗浄液ＣＳを吸引ノズル１２で吸引する。これにより、ウェル１３０は、洗浄液ＣＳによって洗浄される。

ウェル１３０の洗浄において、吐出制御部３２及び吸引制御部３３は、吐出ノズル１１から洗浄液ＣＳを吐出しながら、吸引ノズル１２で洗浄液ＣＳを吸引する洗浄処理を所定の時間だけ実行してもよいし、吐出ノズル１１から洗浄液ＣＳを吐出した後、ウェル１３０内に溜まった洗浄液ＣＳを吸引ノズル１２で吸引する洗浄処理を所定の回数だけ実行してもよい。また、これらの洗浄処理を組み合わせてもよい。吐出制御部３２及び吸引制御部３３は、ステップＳ２における洗浄処理を所定の回数だけ繰り返し実行してもよい。

ウェル１３０の洗浄が終了した後、吐出制御部３２及び吸引制御部３３は、洗浄液吐出駆動部１４及び洗浄液吸引駆動部１５を制御することにより、洗浄液ＣＳの吐出を停止させた後、洗浄液ＣＳの吸引を停止させる。

ステージ制御部３１（ヘッド制御部３４）は、ステップＳ３にて、ステージ駆動部３（ヘッド駆動部４）を制御することにより、ステージ２（ノズルヘッド１３）をノズルヘッド１３（ステージ２）から離隔させる。図７は、ステージ２とノズルヘッド１３とが互いに離隔した状態を示している。ステージ２とノズルヘッド１３とが互いに離隔することにより、ノズルユニット１８は、開口部Ａ１３０からウェル１３０の上方へ移動する。

図８に示すように、ステップＳ２においてウェル１３０内の洗浄液ＣＳを吸引ノズル１２で吸引した後（洗浄後）、ウェル１３０内に、液玉と称される洗浄液ＣＳの残留物ＲＳ（吸引残り）が生じる場合がある。ウェル１３０内に残留物ＲＳが存在していると、ウェル１３０内を乾燥させる時間が長くなるため、作業効率を悪化させる要因となる。残留物ＲＳは、通常、ウェル１３０の底面Ｂ１３０と内周面Ｐ１３０との境界部に生じやすく、内周面Ｐ１３０の周方向においては不規則に生じる。

ステージ制御部３１は、ステップＳ４にて、ステージ駆動部３を制御することにより、ステージ２を、分析用ユニット１００が装着されている状態で所定の回転数で回転させる。図９または図１０に示すように、ステージ２が回転することにより、残留物ＲＳは、遠心力によりウェル１３０内において分析用ユニット１００の外周側へ移動する。

具体的には、ステージ２を分析用ユニット１００が装着されている状態で回転させ、その回転数に応じた遠心力がウェル１３０の底面と残留物ＲＳとの間の摩擦力を上回った場合に、残留物ＲＳはウェル１３０内において分析用ユニット１００の外周側へ移動する。即ち、回転数が高いほど残留物ＲＳは移動し易いと言える。従って、所定の回転数とは、ステージ２を回転させた場合に残留物ＲＳが移動可能な速度以上の回転数である。ステージ制御部３１がステージ２を所定の回転数で回転させることにより、残留物ＲＳは、吸引ノズル１２の先端Ｔ１２に対応する位置へ移動する。

ステージ制御部３１は、ステージ２を所定の期間だけ回転させた後、ステップＳ５にて、回転動作を停止させ、各ウェル１３０とノズルヘッド１３との相対位置を回転動作前の位置に合わせる。

ステージ制御部３１（ヘッド制御部３４）は、ステップＳ６にて、ステージ駆動部３（ヘッド駆動部４）を制御することにより、ステージ２（ノズルヘッド１３）をノズルヘッド１３（ステージ２）へ接近させる。吸引制御部３３は、ステップＳ７にて、洗浄液吸引駆動部１５を制御することにより、ウェル１３０内の残留物ＲＳを吸引ノズル１２で吸引する。

ステージ２（ノズルヘッド１３）をノズルヘッド１３（ステージ２）へ接近させた後に、吸引ノズル１２による吸引を開始してもよいし、吸引ノズル１２による吸引を開始させた後に、ステージ２（ノズルヘッド１３）をノズルヘッド１３（ステージ２）へ接近させてもよいし、ステージ２（ノズルヘッド１３）の移動と吸引ノズル１２による吸引とを同時に開始してもよい。

図１１または図１２に示すように、ステップＳ４において、残留物ＲＳが吸引ノズル１２の先端Ｔ１２に対応する位置へ移動しているため、洗浄装置１は、残留物ＲＳを吸引ノズル１２で効率よく吸引することができる。ステージ制御部３１（ヘッド制御部３４）は、ステップＳ８にて、ステージ駆動部３（ヘッド駆動部４）を制御することにより、ステージ２（ノズルヘッド１３）をノズルヘッド１３（ステージ２）から離隔させる。

吸引ノズル１２による吸引を維持した状態で、ステージ２（ノズルヘッド１３）をノズルヘッド１３（ステージ２）から離隔させてもよい。ウェル１３０の内周面Ｐ１３０に残留物ＲＳが付着している場合、吸引ノズル１２による吸引を維持した状態で、ステージ２（ノズルヘッド１３）をノズルヘッド１３（ステージ２）から離隔させることにより、ウェル１３０の内周面Ｐ１３０に付着している残留物ＲＳを吸引ノズル１２で吸引することができる。ステージ２またはノズルヘッド１３が所定の位置へ移動した後、洗浄装置１は、洗浄処理を終了させる。

本実施形態の洗浄装置１及び洗浄方法では、ウェル１３０を洗浄した後、分析用ユニット１００が装着されている状態でステージ２を回転させることにより、ウェル１３０内の残留物ＲＳを吸引ノズル１２の先端Ｔ１２に対応する位置へ移動させることができる。そのため、残留物ＲＳを吸引ノズル１２で効率的に吸引することができる。従って、本実施形態の洗浄装置１及び洗浄方法によれば、ウェル１３０を洗浄した後に生じるウェル１３０内の洗浄液ＣＳの残留物ＲＳを効率よく除去することができる。

なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

本実施形態では、ノズルユニット１８は、吐出ノズル１１と吸引ノズル１２とが交差する構成を有する。ノズルユニット１８は、吸引ノズル１２の先端Ｔ１２が分析用ユニット１００の外周側に位置するように配置されていればよい。

本実施形態では、吐出ノズル１１の先端Ｔ１１及び吸引ノズル１２の先端Ｔ１２の端面は、ウェル１３０の内周面Ｐ１３０と対向するように形成されている。吐出ノズル１１の先端Ｔ１１及び吸引ノズル１２の先端Ｔ１２は、ウェル１３０の内周面Ｐ１３０と底面Ｂ１３０との境界部の近傍に位置していればよい。例えば、吐出ノズル１１の先端Ｔ１１の端面及び吸引ノズル１２の先端Ｔ１２の端面は、ウェル１３０の底面Ｂ１３０と対向するように形成されていてもよい。吐出ノズル１１の先端Ｔ１１及び吸引ノズル１２の先端Ｔ１２の形状は特に限定されるものではない。

本実施形態では、ノズルヘッド１３を回転させずにステージ２のみを回転させ、回転を停止させた後に残留物ＲＳを吸引する順序で動作を行なうものであるが、ノズルヘッド１３とステージ２とを同時に回転させるとともに残留物ＲＳを吸引するようにしてもよい。この場合、吸引する前の回転停止動作を省略することができる。

本実施形態では、洗浄液の吸引について説明したが、本発明は、抗体または微粒子を含む緩衝液、及び、検出対象物質を含む、または含んでいる可能性を有する試料液の吸引についても適用することができる。

１ 洗浄装置
２ ステージ
１１ 吐出ノズル
１２ 吸引ノズル
１３ ノズルヘッド
３０ 制御部
１００ 分析用ユニット
１３０ ウェル
Ｂ１３０ 底面
ＣＳ 洗浄液
Ｐ１３０ 内周面
ＲＳ 残留物

Claims (6)

1. 底面と内周面とを含む穴形状を有するウェルが形成されている分析用ユニットが装着されるステージと、
   前記ウェル内の溶液を吸引する吸引ノズルと、
   前記吸引ノズルの動作、及び、前記ステージの動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記吸引ノズルを制御して前記ウェル内の溶液を吸引した後、前記ステージを制御して前記分析用ユニットが装着された前記ステージを所定の回転数で回転し、前記吸引ノズルを制御して前記ウェル内の溶液の残留物を吸引する、
   洗浄装置。
2. 前記制御部は、前記吸引ノズルが残留物を吸引する際に、前記吸引ノズルの先端が前記底面の近傍、かつ、前記内周面において前記回転の回転中心から見て前記分析用ユニットの外周側に位置するよう、前記ステージと前記吸引ノズルとを制御する、
   請求項１に記載の洗浄装置。
3. 前記吸引ノズルは、前記分析用ユニットに形成された前記ウェルの数と同数だけ配置され、
   前記制御部は、それぞれの前記吸引ノズルを同時に制御する、
   請求項１または２に記載の洗浄装置。
4. 前記ウェル内に溶液を吐出する吐出ノズルをさらに備え、
   前記制御部は、前記吸引ノズルが残留物を吸引する際に、前記吐出ノズルを前記ウェルの前記内周面において前記分析用ユニットの中心側に位置するように制御する、
   請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の洗浄装置。
5. 前記所定の回転数は、前記ウェル内の残留物が移動可能な速度以上である
   請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の洗浄装置。
6. 制御部が、底面と内周面とを含む穴形状を有するウェルが形成されている分析用ユニットにおける前記ウェル内の溶液を吸引ノズルにより吸引し、
   前記制御部が、前記吸引ノズルにより前記溶液が吸引された前記分析用ユニットが装着されているステージを所定の回転数で回転し、
   前記制御部が、前記ウェル内に存在する前記溶液の残留物を前記吸引ノズルにより吸引する、
   洗浄方法。

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