JP2669821B2 - 自動ピペツト装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は一般に分析ストリップへの液体サンプルの供
給に関する。特に本発明は多数の流体サンプルを、バン
ド電気泳動の分野に、そして薄層クロマトグラフィの分
野を含む他の分離技術に使用しうるセルロースアセテー
トあるいはアガローズのストリップのごとき微孔性支持
媒体を与えるための自動ピペット装置に関する。ゾーン
電気泳動は電界中の荷電粒子を固体あるいは半固体媒体
内で移動させるものである。この技術は種々の血液蛋白
の分析のために医学研究所等で最も普通に用いられてい
る。 （従来の技術） 電気泳動技術では血液または他の流体サンプルが支持
媒体に与えられ、この媒体が電界内に入れられてサンプ
ルの成分の分離を行なう。電気泳動に用いられる支持媒
体はセルロースアセテート、寒天、アガローズ（agaros
e）およびアクリルアミドゲルを含む。実験室での作業
においては複数のサンプルを支持媒体に与えてそれらが
同時に電界を受けるようにすることが望ましい。 これらサンプルはバンドピペットにより１時に１個づ
つ次々に支持媒体に与えることが出来るがバンドピペッ
トは、新しいサンプルを吸引してストリップに与える前
に、洗浄剤ですすぎそして余液を吸いとらなければなら
ない。 流体サンプルを同時にあるいは平行してストリップに
与えるためのアプリケータが設計されている。その例は
テキサス州ビューモントのヘレテラボラトリーズ社の19
84〜1985年ジェネラルプロダク カタログの第61頁に示
されている。そのよなアプリケータは８サンプル、12サ
ンプルあるいはそれ以上のサンプルを微孔支持媒体に与
えることが出来、そして電気泳動技術をより簡単にそし
てより再現性の高いものにするという利点を有する。 しかしながら本発明以前のアプリケータは本質的には
非自動アプリケータであり、支持媒体に液体を与える毎
にアプリケータのチップの浄化を行なわねばならない。 自動分配システムも従来周知である。例えばバーモン
ト、バーリントンのバイオテックインストルーメンツ社
から商標「ウェルウォッシャス（Well Washers）」とし
て市販されているシステムは整合機構を有し、これによ
り８本または12本のバレルからなる列が複数の洗浄ウェ
ル列の一つの上に配置される。このシステムにおけるオ
ートメーションは分配充填体積、吸引回数、および洗浄
サイクル数の選択を与える点である。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、これまでの技術では複数の流体チャン
バからそれに対応する複数のピペットを自動的に充填し
そしてそれら流体サンプルを支持媒体に正確に与えるた
めの装置はつくられていない。従来のシステムの他の欠
点を新しい複数の流体サンプルの新しい支持媒体への適
用中、夫々のバレルの汚染を防止するように各サイクル
についてバレルを自動的に洗浄する手段を有していない
ということである。 従来装置の他の欠点を１μ程度の非常に微量のサン
プル液を支持媒体に自動的に正確に与えるための手段を
有していないことである。 更に他の欠点は希釈液で１μ程度の微量のサンプル
液を自動的に正確に稀釈しそして微量の希釈されたサン
プルを支持媒体に正確に与える手段を有していないこと
である。 〔発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） 本発明の主目的を複数のサンプルチャンバウェル内の
サンプルを対応する複数のピペットに吸引を行なってそ
れらサンプルを電気泳動あるいは薄層クロマトグラフィ
に使用される微孔支持媒体に正確に与えるための自動ピ
ペット装置を提供することである。 他の目的はサンプルを吸引してセルロースアセテート
あるいはアガローズのような支持媒体にそれを分配する
ばかりでなく、その前後に適当な洗浄液によりバレルの
チップを洗い流し、洗浄し、すすぎそして液体を吸いと
るようになった自動ピペット装置を提供することであ
る。 更に他の目的はピペットバレルとプランジャの積極的
な移動が非常に微量の液体サンプルを支持媒体に正確に
与えることが出来るように制御されるようになった自動
ピペット装置を提供することである。 他の目的は希釈液により微量のサンプル流体を自動的
に正確に希釈し、微量の希釈されたサンプルを支持媒体
に正確に与えるための自動ピペット装置を提供すること
である。 （作 用） 本発明の自動ピペット装置は一般にベースと、このベ
ース上に配置されるサンプルプレートと、このサンプル
プレート上に垂直支持体により支持されるピペットフレ
ームと、から成る。サンプルプレートは一列になった液
体サンプルチャンバとこの列から長手方向において離さ
れている横方向アプリケーションスペースを有する。こ
のスペースは微孔性支持媒体を受け入れるためのもので
ある。装着プレートがこのピペットフレームにより支持
されている。 この装置はピペットフレームとサンプルプレートの長
手方向の相対動作を行なわせるための移動装置と、装着
プレートとサンプルプレートの垂直方向相対運動を行な
わせるための垂直移動装置を含んでいる。 複数のマイクロシリンジバレルが装着プレートに取り
はずしうるように固定される。これらバレルはサンプル
プレートの液体チャンバの間隔に対応する間隔をもって
配置される。複数のマイクロプランジャが各バレル内で
可動となるように夫々設けてある。プランジャ移動装置
がバレル内でプランジャを垂直に動かすために設けてあ
る。 信号装置はサンプルプレートに対するピペットフレー
ムの相対的長手方向の配向を表わす長手方向信号と、サ
ンプルプレートに対する装着プレートの垂直方向の向き
を表わす装着プレート信号とバレルに対するプランジャ
の向きを表わすプランジャ信号を発生する。 プログラムドディジタルコンピュータが設けられてお
り、これは上記信号に応じて、長手方向移動装置と垂直
方向移動装置とプランジャ移動装置とに一連の制御信号
を与えて、予定量の液体をサンプルチャンバから夫々の
ピペットバレレに吸引し、サンプルプレートの横方向ア
プリケーションスペース上に配置されたときそれを対応
する微孔性支持媒体上のスペースまたはスポットに与え
るようになっている。 本発明の一実施例のベースはその上に長手方向に配置
されたトラックを有する。このトラック上にキャッジが
長手方向に可動に配置されてキャリジ上に可動配置され
たサンプルプレートを支持している。キャリジプレート
は横一列の液体サンプルチャンバとこの列から長手方向
において離された横方向アプリケーションスペースを有
する。このスペースは電気泳動または薄層クロマトグラ
フィに用いられるセルロースアセテート、あるいはアガ
ローズのストリップのような微孔性支持媒体を受け入れ
るためものである。 ピペット組立体はキャリッジとサンプルプレートの上
でベース上に垂直に装着される。このピペット組立体は
互いに横方向において隔てられそしてベースに固定され
る垂直の装着ポストを有する。この装着プレート組立体
はこれらポストにより滑動的に案内されそしてサンプル
プレートに対し横方向に配置されている。 装着プレート組立体はこれらポストのまわりに配置さ
れた滑動ガイドを有する装着プレートを含んでいる。複
数のマイクロシリンジバレルがピペットバー上に一列
に、それらの頭部がそこに固定されて設けてある。マイ
クロシリンジバレルはプレート上の液体チャンバの間隔
に対応する間隔をもって配置されている。これらバレル
は中空であり、夫々下端チップを有する。 プランジャバーはこのチップバーの上に垂直に可動に
配置されそして複数のマイクロプランジャがそこに固定
されている。夫々のマイクロプランジャはマイクロシリ
ンジに対応するバレル内に可動に配置される。装着プレ
ートにより支持されるプランジャアクチュエータプレー
トは装着プレートに対し垂直に可動である。アクチュエ
ータプレートはプランジャバーの取りはずしうるように
固定されている。 移動および信号装置が装着プレート組立体の下でキャ
リジを長主方向に前後に動かすと共にキャリジの位置を
表わすキャリジ位置信号を発生するために設けられてい
る。他の移動および信号装置がプランジャバーを装着プ
レートに対して上下に動かすと共にプランジャバーの位
置を表わすプランジャバー位置信号を発生するために設
けてある。 プログラムドマイクロコンピュータはキャリジ位置信
号、装着プレート位置信号およびプランジャバー位置信
号に応じて、キャリジ用の移動装置、装着プレート用移
動装置およびプランジャバー用移動装置に対し一連の制
御信号を発生してサンプルチャンバから第１の予定量の
液体を夫々のピペットバレルに吸引しそしてそれらを、
支持媒体がサンプルプレートの横方向アプリケーション
スペース上に配置されたときそれの対応するスペースに
与えるようにする。 サンプルプレートは洗浄ウェルとウェストウェルを含
み、これらは互いにそしてサンプルチャンバから長手方
向において隔てられている。プログラムドコンピュータ
はサンプルチャンバからの液体の吸引前に移動装置に一
連の制御信号を与えて洗浄ウェルから第２の予定量のす
すぎ液を夫々のピペットバレルに引き込みそしてそれを
ウェストウェルに放出させるようになっている。 本装置では更にサンプルプレートは更に長手方向吸い
とりスペースを有し、これがサンプルチャンバ列、洗浄
ウェル、ウェストウェルおよび横方向アプリケーション
スペースから長手方向において離されたとき横方向の吸
いとり紙のストリップを与える。プログラムドコンピュ
ータは更に、洗浄液がウェストウェルに放出された後に
移動装置に一連の制御信号を与えて吸いとり紙のストリ
ップによりバレルの下端チップの濡れを吸いとらせる。 好適にはサンプルプレートは持ち上がった部分と下部
を含み、液体サンプルチャンバ列と洗浄ウェルとウェス
トウェルがこの持ち上がった部分の上に配置されそして
横方向アプリケーションスペースと吸いとりスペースが
下部に配置される。 サンプルプレートはサンプルチャンバから長手方向に
離したところに一列の希釈ウェルを含むことが出来る。
プログラムドコンピュータはマイクロシリンジバレルに
吸引したサンプルを希釈液により希釈しそして支持媒体
のスポットに混合され、希釈されたサンプル液を与える
前に希釈ウェルの夫々においてサンプルと希釈液を混合
するように本装置を自動的に制御するための希釈信号に
より作動されるプログラムを含む。 （実施例） 第１図は本発明の自動ピペット装置10の斜視図であ
る。この装置はベース12を有し、その上にサンプルプレ
ート16が可動的に支持される。このサンプルプレートは
バンド電気泳動の分野あるいは薄層クロマトグラフィの
分野を含む他の分離技術において用いられるセルロース
アセテートあるいはアガローズのストリップのような微
孔性支持媒体20を固定するためのスペース21を有する。
カバー14が設けられ、その背後にピペットヘッド18があ
る。 第２図は本発明の一実施例の内のベースとカバーを除
いた主たる機構要素の概略図である。ピペット組立体70
に対するサンプルプレート16の関係の説明の便宜上、第
２図には装着装置を示していない。移動装置は機能的に
のみ示してあり、その実質の機構的な詳細は後述する。 図示のサンプルプレート16は一列となったサンプルチ
ャンバ24並びに洗浄ウェル26、すすぎウェルまたはウェ
ストウェル28および長手方向スペース21を含み、このス
ペース21の上に微孔性支持媒体20の取りはずしうるよう
に固定される。サンプルアチャンバ24、すすぎウェル28
および洗浄ウェル26はサンプルプレートの落ち上がった
部分22上に設けられる。必要であれは夫々のサンプルチ
ャンバ24にプラスチックのキャップを設けてもよい。す
すぎウェル28とサンプルチャンバ24の間に吸いとりスペ
ース32はサンプルアプリケーションスペース21とほぼ同
一のレベル49に設けられ、スペース21の上に支持媒体20
が固定される。 第２図に示すようにサンプルプレートの種々の領域は
長手方向に区分されており、しかもサンプルチャンバ24
間の横方向のスペースは支持媒体20上のアプリケーショ
ンスポット19に対応しており、これはピペット組立体70
のバレル92がサンプルチャンバ24に対応する列として配
置されていることを示している。これらチャンバからの
液体は自動ピペット装置により吸引されて支持媒体20の
スポット19上に同じ列として与えられる。 ピペット組立体70の装着プレート80が洗浄、すすぎ、
吸いとり、サンプリングおよびアプリケーション動作の
すべてにおいて共通の下向き位置に下がるだけでよいよ
うにサンプルプレート16の隆起部22内にサンプルチャン
バ24、ウェストウェルすなわちすすぎウェル28および洗
浄ウェル26を設けてある。しかしながら、特に装着プレ
ート80を制御するために移動および信号装置に対し装着
プレートを異なったレベルとする場合のように他の構成
をとることも出来ることは明らかである。装着プレート
80の制御についてのそのような移動および信号装置の詳
細を次に述べる。 第２図においてサンプルプレート16がラック36に係合
するピニオン38を回動させるモータ40によりピペット組
立体70の下で前後に動かされる。モータ40の軸が回転す
ると、ラック36により支持されているサンプルプレート
16がピペット組立体70の下で前後に動く。 第２図のピペット組立体70にもどると、装着プレート
80はラック122に係合するピニオン120を有するモータ11
6により上下に移動する。このように全体としての装着
プレート80と、これに固定されるバレルバー88に付着す
るマイクロシリンジバレル92はモータ116の回転により
上下する。同様に、プランジャバー90およびアクチュエ
ータプレート84に装着されたプランジャ94はモータ126
およびラック132に係合するそのピニオン130の回転によ
り装着プレート80に対して上下に動かされる。この図で
はモータ126、ピニオン130およびラック132は装着プレ
ート80の前側部に示してあるが、以降の図に示す実際の
装置では装着プレート80の後側でそのスロットを通って
設けてある。 それ故第２図はマイクロシリンジバレル92の下でのサ
ンプルプレート16の移動に関する限り基本要素のすべて
を示しておりそして装着プレート80とマイクロシリンジ
バレル92の上下移動装置と、プランジャ94とプランジャ
バー90とアクチュエータプレート84の装着プレート80に
対する上下動を例示している。 第2A図はアプリケーションプレートユニット16Aと流
体プレートユニット16Bを含むサンプルプレートを示し
ている。サンプルプレートユニット16Aを支持媒体20′
を取りはずしうるように固定するものであり、液体プレ
ートユニット16Bは一列のサンプルチャンバ24′、すす
ぎウェル28′、洗浄ウェル26′および吸いとりスペース
32′を含んでいる。 この実施例の動作は、サンプルプレート16A,16Bに対
してピペット組立体70′を長手方向に移動させるために
移動および信号装置が設けられている点を除き第２図の
実施例と同じである。このような移動および信号装置の
詳細は以降の説明から明らかである。 第2B図は他のサンプルプレート16′を示すものであ
り、これはサンプルチャンバ24の列、すすぎウェル28、
洗浄ウェル26および吸いとりスペース32に加えて、希釈
ウェル25の列を有する。サンプル流体の自動希釈につい
ては第2B図に関し後に説明する。 第３図は第１図の線３−３における断面であって、ト
ラック34の一部を除いたものである。トラック34は第５
図にも示すトラック支持体48により支持される。ピペッ
ト組立体70はベース12の側部に固定された、第５図にも
示すベース装着ブロック78により垂直に支持される。ピ
ペット組立体70は前部プレート73と後部プレート86を有
する。この組立体の複数のバレル92の１個が上の位置と
して示されている。 キャリジ46は、第６図に詳細に示すように、トラック
34上に滑動しうるように配置されている。ラック36はキ
ャリジ46に固定されて、ラック36と係合するピニオン38
を有するキャリジモータ40によりベース12に対して可動
となっている。 キャリジ46の左縁には切欠きが設けてある。これら切
欠きはトリップスイッチと協働してキャリジの長手方向
の位置を示す信号を与える。第３図には洗浄切欠き50、
すすぎ切欠き52、吸いとり切欠き54、サンプルチャンバ
切欠き56、希釈チャンバ切欠き57（第2B図のサンプルプ
レート16′を用いるとき）およびアプリケーション切欠
き58が示されている。 第４図はキャリジ46とプレート16の断面を示してお
り、プレート16の隆起部22上の洗浄ウェル26、すすぎウ
ェル28およびサンプルチャンバ24の内の１個を示してい
る。吸いとりスペース32と横方向アプリケーションスペ
ース21もプレート16上に示してある。吸いとり紙30はス
ペース32内に置かれ、セルロースアセテートあるいはア
ガローズのような微孔支持媒体20がスペース21に固定さ
れる。 第５図は第１図の線５−５における平面図である。キ
ャリジ46はトラック34により支持されて、第６図にも示
すようにモータ40、ピニオン38およびラック36によって
前後に可動となっている。サンプルプレート16はキャリ
ジ46の谷部あるはＵ字形断面構造47内に配置される。 キャリジ46の側部の位置信号化切切きはトラック34に
固定されるトリップスイッチ60と62に関連して動作す
る。ばね偏倚されたローラ61と63は夫々キャリジ46の長
手方向縁部に対して押しつけられそしてキャリジ46がそ
れらを通過するときこれら切欠きに係合する。例えば、
キャリジ46の左側の切欠きは洗浄切欠き50、すすぎ切欠
き52、吸いとり切欠き54、サンプルチャンバ切欠き56お
よびアプリケーション切欠き58を含む。これら切欠きは
洗浄ウェル26、すすぎウェル28、吸いとり紙30、サンプ
ルチャンバ24およびアプリケーションスポット19がピペ
ットバレル92のすぐ下になったときのそれらの長手方向
の位置に対応する。 キャリジ46が後退して洗浄ウェル26がバレル92のすぐ
下となると、ローラ61は洗浄切欠き50に入り、トリップ
スイッチ60をトリップして電子モジュール200（第３、1
6図）に関連したマイクロプロセサに洗浄ウェルがバレ
ル92の下となったことを知らせる信号を出す。トリップ
スイッチ60はローラ61が切欠き52,54,56,57,58に入った
ときにもトリップされてバレル92の下の他のウェル、チ
ャンバおよびスポットの位置を示す信号を出す。 キャリジ46の右側には切欠き59があり、この内にロー
ラ63に入っている。サンプルプレートトリップスイッチ
62はこれによりトリップされてキャリジが最先位置にあ
ることを示す。トリップスイッチ65はキャリジ46の後縁
に装着される。スイッチ65はプレート16の後縁がその位
置となりそれと係合するときに閉じて、プレート16がキ
ャリジ46上の適正位置となったことを示す信号を発生す
る。ストッパ64はキャリジ46が最も後の位置となったと
きバレル92の下にスポット19が長手方向において正確に
位置ぎめさせるための手段である。 同じく第５図にはスタートボタン214が示しており、
これによりプログラムドコンピュータに、後述する自動
ピペット装置用の事象の自動シーケンスのスタートのイ
ンストラクションが与えられる。ランプ212は電源がオ
ンになったことを自動ピペット装置10のユーザーに可視
表示するためのものである。 第６図は第５図の線６−６における断面であってキャ
リッジをトラック34に対して動かす手段を示している。
トラック34は支持体48によりベース12上に支持される。
キャリジ46はその両側にスロット149を有し、それによ
りトラック34上で滑動する。 上記のようにプレート16はキャリジ46の谷部47内に配
置される。キャリジ移動用モータ40はベース12に固定さ
れそして軸支持体44により支持される軸42を有する。軸
42に固定されたピニオン38はキャリジ46に装着されたラ
ック36と係合する歯を有する。モータ40が電子モジュー
ル200（第16図）内のマイクロプロセサにより制御され
ていずれかの方向に回転すると、キャリジ46が前または
後方向に動く。 第７図は第３図の線７−７から後方より見たピペット
組立体70を示す。装着ブロック76はねじ79によりベース
装着ブロック78に固定される。装着ブロック76は第７、
10、13図に示すそして第８、11、14図に平面で示すよう
に垂直装着ポスト72を支持する、前部プレート73と後部
プレート86はねじによりブロック76に固定される。 装着プレート80はポスト72のまわりに垂直方向に滑動
出来るように支持される。保持軸受74はポスト72とブロ
ック75の間にスライド係合を与える。プレート80はねじ
81によりブロック75の延長部に固定される。第７、13図
から、プレート80は第７図の上位置から第13図の下位置
へブロック75へその装着およびポスト72上でそれらのス
ライド係合により動くことが出来ることがわかる。 バレルバー88はねじ89によりプレート80に固定され
る。バレルバー88に装着されているの複数のピペットバ
レル92であってそれらの頭部193は後述するようにバレ
ルバー88内に固定されている。図示のようにバレルロッ
クバー91がバレル92の下部を固定してバレルに対し安定
性を与えている。案内チップ97は装着プレート80の下縁
に下に伸びる可調整のねじ95を含み、これらはプレート
16の下面49と関連してその面49に配置された支持媒体20
と吸いとり紙30に対してバレル92の下端チップ93を正確
に垂直に位置ぎめする。そのような調整により、プラン
ジャ94がバレル92内で下向きに駆動されるときチップ93
の先端に形成され液滴が支持媒体または吸いとり紙に接
触しあるいは僅かにそれに移されうるようにする。バレ
ル92のチップ93上の液滴はそれが小さい（１μ程度）
ことおよびバレルチップの表面張力とによりそのまま保
持される。これらチップが支持媒体20または吸いとり紙
30の上面からわずかな距離のところとされると、これら
液滴はバレルに付着したままとしていた表面張力から解
放されて吸いとり紙または支持媒体に正確に移される。 アクチュエータガイド183は装着プレート80に固定さ
れており、そして溝を有し、この溝内にアクチュエータ
プレート84がそう入されてプレート80に対し上下に滑動
する。アクチュエータプレート84はプランジャバー90の
入る溝を有する。マイクロシリンジバレル92のプランジ
ャ94はプランジャバー90に固定されてバレル92内へと伸
びている。第７図に示すように、プランジャ94はバレル
92に対し最上限の位置にある。アクチュエータプレート
84は装着プレート80に対して下向きに動くようになって
おり、そのような作用によってプランシャバー90がバレ
ルバー88に対して下降してプランジャ94をバレル92内で
下降させてそのバレル内の流体をそのチップ93を通して
排出させてチップに液滴を形成させる。 ベース12に対する装着プレート80の位置およびプレー
ト80に対するアクチュエータプレート84およびそのプラ
ンジャ94の位置を示す信号が発生される。プレート80に
装着されるトリップスイッチ106はブロック76に装着さ
れる下側ストップ115と関連してプレート80がその最下
位置となったとき下側装着レート位置信号を発生する。
プレート80の右側に示すように同様にして上側トリップ
スイッチ105がプレート80に装着されて上側ストッパ114
と接触してトリップされる。トリップスイッチ105はト
リップされると、プレート80が上の位置にあることを示
す信号を電子モジュール200（第３図）のマイクロプロ
セサに与える。 トリップスイッチ108は左側アクチュエータ183に装着
されてアプリケーション位置カム100と、洗浄カム102に
関連動作する。スイッチ108はアクチュエータプレート8
4がプレート80に対し上昇するときアプリケーションカ
ム100によりトリップされそして、アクチュエータプレ
ート84が更に上昇すると洗浄カム102によりトリップさ
れる。下降カム104はアクチュエータプレート84がその
最大下降を行なってプランジャ94がバレル92内となると
右側アクチュエータガイド183に装着されたトリップス
イッチ110をトリップする。 第９図は第７図の線９−９における断面であって共に
上の位置にある装着プレート80とアクチュエータプレー
ト84を示している。装着プレートモータ116はピニオン1
20と、後部プレート86および本装置のベースに固定され
たラック122とによりプレート80の上の位置に駆動して
いる。 第10図においてピペット組立体70はプレート80が下の
位置にあり、プランジャバー90とプランジャ94がバレル
バー88に対して上の位置にあるものとして示してある。
バレル92は例えば洗浄ウェル26から５μの流体を吸引
するために洗浄ウェル内の下の位置にある。 第11図は第10図の線11−11におけるピペット組立体の
平面図であって装着プレート80をベースに対して上下に
動かすための駆動機構を示している。装着プレートアク
チュエータモータ116はねじ117によりプレート80に固定
されている。モータ16の出力軸には歯車119が固定して
ある。歯車119は、軸124により右のピニオン120Rに機械
的に結合した左のピニオン120Lに係合する。この軸は軸
装着装置118によりプレート80に装着される。ラック122
は後部プレート86に固定されそしてピニオン120Lと120R
に係合する歯を有する。モータ116がマイクロプロセサ
の制御の下でいずれかの方向に回転すると、プレート80
はこのラック−ピニオン機構によりベースと後部プレー
ト86に対し上下に動く。プレート80が下の位置となった
ピペット組立体70の正面図（第10図）はこれらラック12
2を示している。この正面図はプレート80が最下位置と
してガイドチップ97のストッパねじ95がプレート６の面
49よりわずかに上となってチップ93がそのプレートの頂
縁49よりわずかに上になり、チップに形成する液滴が面
49と接してサンプル流体を支持媒体または吸いとり紙に
与えるようになったところを示している。 第12図は第10図は線12−12における断面であって、プ
レート80がベースとプレート16の隆起部22に対し下向き
に動かされるようにモータ116がそのピニオン120を回転
させた状態を示している。このようにバレル92はサンプ
ルプレートの隆起部22のウェル内に下げられる。洗浄ウ
ェル26は例としてピペットのバレル92がプレート80によ
り下げられそして洗浄ウェルからの流体がアクチュエー
タプレート84により上向きに引かれたプランジャ94によ
ってバレル92に吸引された状態を示している。第11、12
図から、プレート80はピニオン120を回転させて固定ラ
ック122上で上下に動かすモータ116により隆起部22に対
し上下に動かされることがわかる。 第13図において、ピペット装置70の状態はアクチュエ
ータプレート84が下向きに動き、プランジャ94がバレル
92にもどされてバレル内に吸引されて流体を積極的にア
プリケータスペース、吸いとり紙またはすすぎウェルに
移すようになっている。トリップスイッチ108は、アク
チュエータプレート84の上向き動作がまずアプリケーシ
ョンカム100により、次いでプレート80に対するアクチ
ュエータプレート84の位置を信号化する手段を与える洗
浄カム102によりトリップされるような状態にもどされ
ている。 第14図は第13図の線14−14における平面図であってア
クチュエータプレートを装着プレート80に対して上下さ
せる駆動機構を示している。プランジャバーアクチュエ
ータプレートモータ126はねじ127によりプレート80に固
定される。モータ126はピニオン130Rに係合する歯車128
をその出力軸に有している。ピニオン130Rは、軸124
（第11図）を支持する軸装着装置118によって支持され
た軸134によってピニオン130Lと係合する。アクチュエ
ータプレート84は、ピニオン130Lと130Rに係合するよう
に装着プレートのスロット136を通って伸びるその後側
に固定されたアクチュエータプレートラック132を有す
る。モータ126が時計方向あるいは反時計方向に回転す
ると、アクチュエータプレート84はプレート80に対し上
下に動く。第13図はプレート80のスロット136を示し、
このスロットを通じてラック132が伸びる。 第14図は更にバレル92の頭部193はバレルバー88に取
りはずしうるように固定する手段を示している。バー88
はその前面に沿ってスロット140を有する受入れバー138
からなる。バレル頭部193はそこにそう入されそして、
バレルを垂直に保持する固定バー139により固定され
る。固定バー139はねじ141により受入れバー138に固定
される。バレルロックバー91はバレルバー88と同様な構
造を有する。バレルバー88はバレル92を疲労または破損
時に容易に交換しうるようにする手段を与える。 第15図は第13図の線15−15における断面面であって下
の位置にある装着プレート80を示している。アクチュエ
ータプレート84は下降されており、プランジャバー90が
バレルバー88に隣接するようになっている。第15図はプ
レート80のスロットを通って伸びるアクチュエータプレ
ートラック132と、モータ126により回転したピニオン13
0とその係合を示している。バレル92はこのとき例えば
すすぎウェル28内にある。プランジャ94はプランジャバ
ー90を最下位置に動かすプレート84により下に押されて
いる。勿論プレートの隆起部22は第12図と第15図の間の
ピペット組立体に対して長手方向に動いている。 第16図はキャリジ装着プレートとプランジャアクチュ
エータバーを自動ピペット動作を行なうように制御する
手段を概略的に示している。点線で囲んだボックス200
は好適には日立製作所のマイクロサーキットHD68PO1V07
であるマイクロコンピュータ集積回路装置を表わしてい
る。この回路は中央処理ユニット201A、読取専用メモリ
201B、ランダムアクセスメモリ201C、タイマー201D、出
力インタフェース回路201Eおよび入力インターフェース
回路201Fからなる。ROM201Bにソフトウェアを記憶して
おり、これにより全自動動作が制御されるのであり、そ
れについては次に述べる。 第16図はキャリジモータ40、装着プレートモータ116
およびアクチュエータプレートモータ126を示してお
り、これらすべてはスプラーグコーポレーションの回路
UND−2952Bのようなモータ駆動回路202,203,204を介し
てコンピュータにより制御される。これらの駆動回路は
モータの速度と回転方向を制御する。同じくこれらモー
タに関連して電子的モータ遮断回路205,206,207が設け
られており、これらはコンピュータ200からの移動信号
の受け入れによりモータの回転を急速に停止させるため
のものである。そのような遮断回路は好適には2N6075ト
ライアック回路である。 位置検出回路208は第５図のトリップスイッチ60と62
を備えた回路であってピペット組立体に対するキャリジ
46とサンプルプレート16を位置を示すものである。 位置検出回路209はベースに対する装着プレート80の
上下の移動限界を示す下側トリップスイッチ106と上側
トリップスイッチ105に関連する回路を示す。 位置検出回路210はプレート80に対するアクチュエー
タプレート84の相対位置を示すトリップスイッチ108と1
10に関連する回路である。これら位置検出回路の夫々に
関連した信号は導線束215により電子モジュール200の入
力インタフェース回路201Fに与えられる。 アラーム回路211は例えば松下電産の音響装置EAF14RO
6Cのような装置用のものである。そのような回路は作動
されると装置の誤動作あるいは機械の動作準備完了を知
らせる音響を発する。 インジケータ回路212は装置の電源がオンになったこ
とをユーザーに知らせるための第５図に示すようなラン
プを示す。インターロック回路213はキャリジにサンプ
ルプレートがあるかないかを示すサンプルプレートイン
ターロックトリップスイッチ65を備えた回路を表わす。
コマンド回路214は自動ピペット動作をスタートあるい
は停止させるための押しボタンスイッチである。 動作を述べると、CPU201AはROM201Bに記憶されたプロ
グラムから動作シーケンス命令を受ける。CPU201Aは次
に位置検出回路208,209,210から導線215を介して情報を
受ける入力インタフェース201Fの２進コード化データを
読取りそして復号化することより本装置の動作機構に関
する位置情報を受ける。 マイクロプロセサCPU201Aは次に第５図の押しボタン2
14でもよいコマンド回路214に接続した入力インタフェ
ース201Fにある２進コード化データを読取り復号化する
ことによりプロセスをスタートまたはストップする入力
コマンドを受ける。 第17図はプログラム制御によるCPU201Aの動作のフロ
ーチャートである。CPU201Aはインターロック回路213か
らの信号を受ける入力インタフェース201Fにある２進コ
ード化データを読取り復号化することによりプロセスを
スタートさせるためのコマンドの有効性を決定する。こ
の動作によりプレート16が確実に完全にキャリジにそう
入される。 CPU201Aによりモータ40,116または126が、モータ駆動
回路202,203,204に接続する出力インタフェース回路201
Eに適正な２進コード化データを書込むことにより所定
の方向に回路する。次にCPU201Aにより、モータ駆動回
路202,203,204に接続した駆動を不能とするための出力
インタフェース回路201Eに適正な２進コード化データを
書込みそして次に電子的ブレーキを与えるモータ遮断回
路205,206,207に接続する出力インタフェース201Eに適
正な２進コード化データを書込むことにより、所定の位
置に達したとき機構の動作が停止する。 CPU201Aは次にアラームを発生するためのアラーム回
路211に接続した出力インタフェース回路201Eに適正な
２進コード化データを書込むことにより、ピペット装置
が動作準備を完了していること、あるいはプレートが完
成されていること、あるいは故障が生じたことを知らせ
る。 第16図のタイマー201Dは位置ぎめ機構の電気的あるい
は機械的な故障を決定するためにCPU201Aにより使用さ
れる。これは任意のモータ駆動するためのコマンド中、
経過時間を測定することにより行なわれる。予定時間内
に一つの事柄が完了しないならばこの駆動コマンドは停
止されて、アラーム回路211に接続した出力インタフェ
ースに適正な２進コード化データを書込むマイクロプロ
セサCPU201Aにより作動される。タイマー201Dはまたア
ラームのくり返し同期を決定するためにも用いられ、そ
れによりCPU201Aが故障の内容をコード化しオペレータ
に連結しうるようになる。 第17図は示すように、本発明の自動ピペット装置が動
作してしまうと、広範囲の異なった応用が達成出来る。
第17図に示す動作シーケンスはまず洗浄ウェルから蒸留
水のような洗浄液を５μピペットのバレルに吸引する
ことから始めると好適である。次に、バレル内の水をす
すぎウェルに分配する。次に第５図に示すようにアプリ
ケータのチップを吸いとり紙のパッドに下降させて乾燥
させる。 次いでバレルを、そのプランジャの下の位置として、
上の位置に動かし、キャリジを後退させ、そしてバレル
をサンプルチャンバ24に下降させる。それによりプラン
ジャを上昇させて例えばテストされる患者の血液のよう
な少量のサンプル液を引かせる。血液サンプルの希釈が
不要であればこれらサンプルをセルロースアセテートあ
るいはアガローズのストリップに正確に与える。バレル
を再び上昇させる。そして洗浄ウェルがバレルの下にな
るまでキャリジを前進させ、蒸留水がバレルに再び吸上
げられてすすぎウェルに分配されるように装着プレート
を下降させる。 サンプル液の希釈が必要な場合には第2B図のサンプル
プレートを第２図のものに換え、第17図のフローチャー
トに示すコンピュータのプログラムを希釈ルーチンに分
岐させる。サンプルを希釈するための好適なルーチンは
洗浄ウェルから４μの液を更に吸引することである。
これにより夫々のバレルは４μの希釈液（例えば水）
と１μの血液（または他の液体）サンプルを含むこと
になる。次に夫々のバレル内の全部で５μの液体が第
2B図のプレートの希釈列内の希釈チャンバに加えられ
る。このプロセスはサンプルと希釈液（水）の混合を行
なうため所要回数だけくり返してもよい。最後に希釈さ
れた血液サンプル１μが前述のように夫々のバレルに
吸引される。このルーチンは次に前述のように１μの
希釈されたサンプルを支持媒体に与えることに進む。 上記の希釈ルーチンは好ましいが、血液サンプルと希
釈液の良好な混合を行なうために他のルーチンを用いて
もよい。例えば夫々のバレル内の第１の予定量のサンプ
ルを希釈ウェルに与える。次に予定量の洗浄液を希釈ウ
ェルに当える。洗浄液とサンプルを希釈ウェルでの混合
（例えば前述の混合技術による）後に少量の液体サンプ
ルをこの希釈ウェルから吸引して支持媒体に与える。 本明細にはピペット操作、浄化、吸いとり、希釈（オ
プション）および他の機能を自動的に制御するようにRO
M201Bに記憶されるHD68PO1V07日立アセンブリ言語で書
かれたコンピュータプログラムの原典を付加する。 〔発明の効果〕 以上のように、本発明は微量のサンプルの複数のピペ
ットバレルの吸引そしてまたはその希釈、支持媒体への
正確な移転、移転後のバレルの洗浄等を完全に自動的に
行なうことの出来る自動ピペット装置を実現した。これ
により、夫々少量の多数のサンプルを効率よくテストす
ることが可能となり、医学上、産業上の効果は極めて大
である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図は第１図の
主要部の構成要素の相対関係を示すための分解斜視図、
第2A図は本発明の他の実施例を示す図、第2B図はサンプ
ルプレートの他の実施例を示す図、第３図は第１図の線
３−３における側面図、第４図はキャリジとサンプルプ
レートの断面図、第５図は第１図の線５−５における平
面図、第６図は第５図の線６−６における断面図、第７
図は第３図の線７−７における正面図、第８図はピペッ
ト組立体の平面図、第９図は第７図の線９−９における
断面図、第10図は要素の位置が変化したときの第７図と
同様の図、第11図は第10図の線11−11における断面図、
第12図は第10図の線12−12における断面図、第13図は要
素の位置が更に変化したときの第７、10図と同様の図、
第14図は第13図の線14−14における断面図、第15図は第
13図の線15−15における断面図、第16図は本発明に用い
られる制御回路を示す概略図、第17図は第16図における
機能のフローチャートである。 10……自動ピペット装置、12……ベース、14……カバ
ー、16……サンプルプレート、18……ピペット頭部、19
……アプリケーションスポット、20……支持媒体、22…
…隆起部、24……サンプルチャンバ、26……洗浄ウェ
ル、28……すすぎウェル、30……吸いとり紙、32……吸
いとりスペース、34……トラック、36,122……ラック、
38,120……ピニオン、40,116……モータ、70……ピペッ
ト組立体、80……装着プレート、88……バレルバー、84
……アクチュエータプレート、46……キャリジ、92……
ピペットバレル、94……プランジャ、90……プランジャ
バー、200……電子モジュール。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．基体と、液体サンプルを収容する液体サンプルチャ
   ンバーのよこ列とこの液体サンプルチャンバーのよこ列
   から長手方向において分離された微孔性支持媒体を受け
   る横方向アプリケーションスペースとを有し基体上に配
   置されたサンプルプレート装置と、垂直支持装置を備え
   サンプルプレート装置の上でよこ方向に基体から支持さ
   れるピペットフレームと、ピペットフレームとサンプル
   プレート装置の間で長手方向の位置を変化させるための
   長手方向移動装置と、ピペットフレームにより支持され
   た装着プレートと、装着プレートとサンプルプレート装
   着の垂直方向の相対運動を行なわせるための垂直方向移
   動装置と、装着プレートに対し一列に固定されたヘッド
   を有しかつ夫々下部チップを有する中空形となってお
   り、装着プレート上のチャンバの間隔に対応して分離さ
   れている複数のピペットバレルと、これらピペットバレ
   ルの１個づつに夫々配置された複数のマイクロプランジ
   ャと、マイクロプランジャをピペットバレル内で垂直方
   向に動かすためのプランジャ移動装置と、サンプルプレ
   ート装置に対するピペットフレームの相対的な長手方向
   の向きを表わす長手方向信号とサンプルプレート装置に
   対する装着プレートの垂直方向の向きを表わす装着プレ
   ート信号とピペットバレルに対するプランジャの向きを
   表わすプランジャ信号を発生するための信号装置と、上
   記長手方向信号と装着プレート信号とプランジャ信号に
   応答して上記長手方向移動装置と垂直方向移動装置とプ
   ランジャ移動装置への一連の制御信号を発生し、上記サ
   ンプルチャンバから第１の予定の量の液体を上記夫々の
   ピペットバレルに吸引し、ピペットバレルの夫々の液体
   サンプルの小滴をピペットバレルの下端チップを微孔支
   持媒体の上方にわずかの距離を置いて位置させてサンプ
   ルプレートの横方向アプリケーションスペースに位置さ
   せた時、上記微孔支持媒体の対応するスペースに与える
   ためのプログラムされたコンピュータ装置とを有し、上
   記わずかの距離を表面張力を介して下端チップの端部に
   保持される液体サンプルの小滴の直径より小さく、各液
   体サンプルの小滴を微孔支持媒体にわずかに接触させて
   液体サンプルの小滴の表面張力を減じピペットバレルか
   ら微孔支持媒体へ正確に移動させるようにした自動ピペ
   ット装置。 ２．サンプルプレート装置は長手方向移動装置によりピ
   ペットフレームの長手方向の下に移されことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の自動ピペット装置。 ３．ピペットフレームは長手方向移動装置によりサンプ
   ルプレートの長手方向の上に移されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の自動ピペット装置。 ４．サンプルプレートは、洗浄液を含む洗浄ウェルと互
   いに長手方向に離されかつサンプルチャンバから離され
   たウエストウェルとを含み、プログラムされたコンピュ
   ータ装置は、サンプルチャンバから液体を吸入する前に
   長手方向移動装置と垂直移動装置とプランジャ移動装置
   に対し他の一連の制御信号を発生して洗浄ウェルから第
   ２の予定量の洗浄液を夫々のピペットバレルに吸入して
   その洗浄液をウエストウェルに放出することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の自動ピペット装置。 ５．サンプルプレート装置は横方向の吸いとり紙ストリ
   ップを与えるための長手方向吸いとりスペースを含み、
   この吸いとりスペースは、サンプルチャンバ列と、洗浄
   ウェルと、ウェストウェルと、横方向アプリケーション
   スペースとから長手方向において離されて位置し、プロ
   グラムされたコンピュータ装置は、長手方向移動装置と
   垂直移動装置とプランジャ移動装置とに対しすすぎ液が
   ウェストウェルに放出された後に、他の一連の制御信号
   を発生して上記吸いとり紙ストリップ上の前記バレルの
   チップを吸い取ることを特徴とする特許請求の範囲第４
   項に記載の自動ピペット装置。 ６．サンプルプレート装置はサンプルチャンバから長手
   方向において間隔をとられた希釈液を受けるための一列
   を液体希釈ウェルを含み、プログラムされたコンピュー
   タ装置は、長手方向移動装置、垂直移動装置およびプラ
   ンジャ移動装置への他の一連制御信号を発生して液体希
   釈ウェルに夫々のバレル内の第１の予定量の液体サンプ
   ルを与え、液体希釈ウェルに夫々のバレルから第３の予
   定量の洗浄液を与え、これら液体希釈ウェル内の洗浄液
   と液体サンプルを混合しそして上記希釈ウェルから上記
   夫々のピペットバレルに希釈された液体サンプルを吸入
   することを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の自動
   ピペット装置。 ７．サンプルプレート装置は、洗浄液を受ける洗浄ウェ
   ルと、夫々および前記サンプルチャンバから長手方向に
   おいて離されているウェストウェルと、サンプルチャン
   バから長手方向において離されて希釈液を受けるように
   なった一列の液体希釈ウェルとを含み、プログラムされ
   たコンピュータ装置は、長手方向移動装置と垂直方向移
   動装置とプランジャ移動装置に対し液体サンプルのピペ
   ッドバレルへの液体サンプルの吸入後に他の一連の制御
   信号を発生し、洗浄ウェルから夫々のピペットバレルに
   第２の予定量の洗浄液を吸入してサンプル液と洗浄液の
   混合を夫々のバレルにおいて行ない、このサンプル液／
   洗浄液を対応する希釈ウェルに放出して希釈された液体
   サンプルをつくり、希釈ウェルから夫々のピペットバレ
   ルに第３の予定量の希釈された液体サンプルを吸引する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の自動ピ
   ペット装置。