JP4320266B2 - 分注装置およびそれを備えた分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、分注装置およびそれを備えた分析装置に関し、特に、分注チップが装着されるチップ装着部を含む分注装置およびそれを備えた分析装置に関する。

従来、分注チップが装着されるチップ装着部を含む分注装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、チップ装着部の下方向への衝突の際の衝撃を緩和するために、チップ装着部を下方向に付勢する１つのバネが設けられた分注装置が開示されている。この分注装置では、チップ装着部の衝突時にチップ装着部がバネの付勢力に抗して上方向へ移動する際の移動量を検出することによって、チップ装着部の衝突を検出している。
特開２００３−３４４４２７号公報

上記特許文献１に開示された分注装置において、チップ装着部の衝突の検出精度を向上させるためには、チップ装着部が分注チップに微小な力で衝突した場合にも、チップ装着部がバネの付勢力（弾性力）に抗して上方向に移動可能なように、バネの弾性力（付勢力）を小さくする必要がある。しかしながら、バネの弾性力を小さくすると、たとえば、チップ装着部を下降させて分注チップに圧入することによりチップ装着部に分注チップを装着する動作を行う場合に、チップ装着部を分注チップに圧入する際の衝撃を緩和するクッション効果（衝撃吸収効果）が小さくなるので、チップ装着部を分注チップに圧入する際にチップ装着部および分注チップが破損する場合があるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、チップ装着部、より具体的には、分注チップが着脱可能に装着されるノズル部、ノズル部に接続されたシリンジポンプ部、およびノズル部に装着された分注チップを介して液体を吸引するためにシリンジポンプ部を駆動させるシリンジ駆動源を備えるシリンジ部の衝突の検出精度を向上させながら、ノズル部に分注チップを装着する際のシリンジ部および分注チップの破損を抑制することが可能な分注装置およびそれを備えた分析装置を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における分注装置は、上下方向に移動可能に設けられた基部と、分注チップが着脱可能に装着されるノズル部、ノズル部に接続されたシリンジポンプ部、およびノズル部に装着された分注チップを介して液体を吸引するためにシリンジポンプ部を駆動させるシリンジ駆動源を備えるシリンジ部と、基部の下方に設けられ、シリンジ部を保持すると共に、基部の移動に伴って上下方向に移動可能に設けられたシリンジ支持部と、シリンジ部を保持したシリンジ支持部の基部に対する移動を抑制する第１弾性部材と、シリンジ部を保持したシリンジ支持部の基部に対する移動を抑制し、第１弾性部材の弾性係数より大きな弾性係数を有する第２弾性部材と、基部を移動させる基部駆動源と、ノズル部が正常に分注チップに圧入される第１位置に達したか否か、および、ノズル部が第１位置よりもさらに下方の第２位置に達したか否かを検知する検知手段と、基部駆動源の駆動量を監視するとともに、基部駆動源の駆動量、検知手段からのノズル部が第１位置に達したか否かを示す出力、および、検知手段からのノズル部が第２位置に達したか否かを示す出力に基づいて、分注チップが前記ノズル部に正常に装着されたか否かを監視する制御部とを備えている。

この第１の局面による分注装置では、上記のように、シリンジ部を保持したシリンジ支持部の基部に対する移動を抑制する第１弾性部材および第２弾性部材を設けるとともに、第１弾性部材が第２弾性部材の弾性定数よりも小さい弾性定数を有するように構成することによって、シリンジ部が微小な力で分注チップのフランジ部などに衝突した場合には、第２弾性部材の弾性定数よりも小さい弾性定数を有する第１弾性部材が縮んでシリンジ部を保持したシリンジ支持部が移動されるので、シリンジ部またはシリンジ支持部が基部に対して移動したことを検知手段により検知することができる。このため、シリンジ部が微小な力で分注チップのフランジ部などに衝突した場合にも、シリンジ部の衝突を検知することができるので、シリンジ部の衝突の検出精度を向上させることができる。また、ノズル部に分注チップを装着する場合には、第１弾性部材よりも大きい弾性定数を有する第２弾性部材の弾性力によって大きな衝撃吸収効果が得られるので、ノズル部に分注チップを装着する際の衝撃を十分に緩和することができる。これにより、ノズル部に分注チップを装着する際のシリンジ部および分注チップの破損を抑制することができる。また、基部を移動させる駆動源と、駆動源の駆動量を監視する制御部とをさらに備え、制御部は、駆動源の駆動量と検知手段の出力とに基づいて分注チップがノズル部に正常に装着されたか否かを監視する。このように構成すれば、容易に、分注チップがノズル部に正常に装着されたか否かを監視することができる。

上記第１の局面による分注装置において、好ましくは、第１弾性部材の縮む範囲を規制する規制手段をさらに備えている。このように構成すれば、シリンジ部が微小な力で分注チップのフランジ部などに衝突する際に第１弾性部材が縮む所定の範囲を容易に設定することができる。これにより、第１弾性部材がその所定の範囲縮むことによりシリンジ部が移動された位置において、シリンジ部またはシリンジ支持部の基部に対する移動を検知手段により検知するように構成すれば、シリンジ部が微小な力で衝突した時のシリンジ部またはシリンジ支持部の基部に対する移動を容易に検知することができる。

上記第１の局面による分注装置において、好ましくは、第１弾性部材と第２弾性部材とは、直列に配置されている。このように構成すれば、シリンジ部が微小な力で分注チップのフランジ部などに衝突した場合には、第２弾性部材よりも先に第１弾性部材が縮むことによりシリンジ部の衝突を検知手段によって検知することができる。また、分注チップをノズル部に装着する際には、第１弾性部材が縮んだ後に、第１弾性部材よりも大きな弾性定数を有する第２弾性部材の衝撃吸収効果によって、ノズル部に分注チップを装着する際の衝撃を十分に緩和することができる。これにより、容易に、シリンジ部の衝突の検出精度を向上させながら、ノズル部に分注チップを装着する際のシリンジ部および分注チップの破損を抑制することができる。

上記第１の局面による分注装置において、好ましくは、第１弾性部材は、第１のバネ定数を有する第１バネ部材を含み、第２弾性部材は、第２のバネ定数を有する第２バネ部材を含み、第１バネ部材の第１のバネ定数は、第２バネ部材の第２のバネ定数よりも小さい。このように構成すれば、第１バネ部材が微小な力で縮むことによりシリンジ部の微小な力での衝突を検知手段によって検知することができるとともに、第１バネ部材の第１のバネ定数よりも大きな第２のバネ定数を有する第２バネ部材の衝撃吸収効果によって、ノズル部に分注チップを装着する際の衝撃を十分に緩和することができる。これにより、容易に、シリンジ部の衝突の検出精度を向上させながら、ノズル部に分注チップを装着する際のシリンジ部および分注チップの破損を抑制することができる。

上記第１の局面による分注装置において、シリンジ部は、分注チップが装着されるノズル部と、ノズル部に接続され、分注チップおよびノズル部を介して所定の液体を吸引および排出するシリンジポンプ部と、シリンジポンプ部に接続され、シリンジポンプ部を駆動させるシリンジ駆動源とを含む。このように構成すれば、ノズル部に分注チップを装着する際のノズル部の衝突の検出精度を向上させながら、ノズル部に分注チップを装着する際のシリンジ部および分注チップの破損を抑制することができる。

上記規制手段を含む構成において、好ましくは、規制手段は、第１規制部材と、第１規制部材と対向するように配置された第２規制部材とを含み、第１弾性部材は、第１規制部材と第２規制部材との間に挟持されており、第１規制部材が第２規制部材と当接することにより第１弾性部材の縮む範囲が規制される。このように構成すれば、第１規制部材および第２規制部材により、シリンジ部が微小な力で衝突する際に第１弾性部材が縮む所定の範囲をより容易に設定することができる。

この発明の第２の局面による分析装置は、上記したいずれかの構成を有する分注装置を備える。このように構成すれば、シリンジ部の衝突の検出精度を向上させながら、ノズル部に分注チップを装着する際のシリンジ部および分注チップの破損を抑制することが可能な分注装置を含む分析装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態による分析装置およびそのデータ処理部の全体構成を示した斜視図である。図２は、図１に示した分析装置の測定部の全体構成を示した斜視図であり、図３は、図２の平面概略図である。図４は、図２に示した分析装置の測定部のシリンジ部を示した図であり、図５は、図２に示した分析装置の測定部のシリンジ昇降部を示した概略図であり、図６は、図５のシリンジ昇降部の上面概略図である。図７および図８は、図２に示した分析装置の測定部のピペットチップおよびラックを示した図である。なお、本実施形態では、本発明の分注装置を含む分析装置の一例として、遺伝子増幅検出装置について説明する。本実施形態による遺伝子増幅検出装置は、癌手術での切除組織における癌転移診断を支援する分析装置であり、切除組織内に存在する癌由来の遺伝子（mRNA）をＬＡＭＰ（Loop-mediated Isothermal Amplification, 栄研化学）法を用いて増幅させ、増幅に伴い発生する溶液の濁りを測定することにより検出を行う装置である。なお、ＬＡＭＰ法の詳細は、米国特許第６４１０２７８号公報に開示されている。

まず、図１を参照して、本実施形態の分析装置（遺伝子増幅検出装置）およびそのデータ処理部の全体構成について説明する。本実施形態の分析装置（遺伝子増幅検出装置）１１０は、図１に示すように、測定部１１１と、測定部１１１と通信回線を介して接続されたデータ処理部１１２とによって構成されている。データ処理部１１２は、キーボード１１２ａとマウス１１２ｂと表示部１１２ｃとを含むパーソナルコンピュータからなる。

測定部１１１は、図２および図３に示すように、分注機構部１０と、サンプル容器セット部３０と、試薬容器セット部４０と、チップセット部５０と、チップ廃棄部６０と、５つの反応検出ブロック７０ａからなる反応検出部７０と、分注機構部１０をＸＹ軸方向に移送するための移送部８０とを含んでいる。また、測定部１１１には、図２に示すように、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）により装置を制御するとともに、装置外部との入出力を制御する制御部９０と、制御部９０を含む装置全体に電源を供給する電源部１００とが内蔵されている。また、測定部１１１の正面の所定個所に、緊急停止スイッチ１０１が設置されている。

また、分注機構部１０は、移送部８０によりＸ軸およびＹ軸方向（平面方向）に移動されるアーム部１１と、アーム部１１に対してそれぞれ独立してＺ軸方向（垂直方向）に移動可能な２連（２本）のシリンジ部１２と、シリンジ部１２をＺ軸方向に移動させるシリンジ昇降部１３とを含んでいる。また、シリンジ部１２は、図４に示すように、先端に後述するピペットチップ５１が着脱可能に装着されるノズル部１２ａと、ノズル部１２ａを介して吸引および吐出を行うためのポンプ部１２ｂと、ポンプ部１２ｂを駆動させるモータ１２ｃと、静電容量センサ１２ｄと、圧力検知センサ１２ｅとを含んでいる。なお、ポンプ部１２ｂは、本発明の「シリンジポンプ部」の一例であり、モータ１２ｃは、本発明の「シリンジ駆動源」の一例である。また、ポンプ部１２ｂでは、モータ１２ｃの回転をピストン運動に変換することにより、シリンジ部１２の吸引および吐出機能が得られる。静電容量センサ１２ｄは、静電容量式のセンサであり、導電性樹脂からなるピペットチップ５１および液体の静電容量を検知する。また、圧力検知センサ１２ｅは、ポンプ部１２ｂによる吸引および吐出時の圧力を検知する。これらの静電容量センサ１２ｄと圧力検知センサ１２ｅとによって、吸引および吐出が確実に行われているか否かが検知される。

また、シリンジ昇降部１３は、図５および図６に示すように、基部１４と、直動ガイド１５と、ボールネジ１６と、ボールネジ側プーリ１７と、モータ側プーリ１８と、駆動ベルト１９と、ステッピングモータ２０と、シリンジ支持部２１と、下側圧縮コイルバネ２２と、上側圧縮コイルバネ２３と、ストッパ２４と、光透過型のセンサ２５と、遮光板２６とによって構成されている。なお、ステッピングモータ２０は、本発明の「駆動源」の一例である。また、下側圧縮コイルバネ２２は、本発明の「第1弾性部材」の一例であり、上側圧縮コイルバネ２３は、本発明の「第２弾性部材」の一例である。また、ストッパ２４は、本発明の「規制手段」および「第1規制部材」の一例であり、センサ２５は、本発明の「検知手段」の一例である。

また、基部１４は、図６に示すように、直動ガイド１５を構成するレール１５ａおよびスライダ１５ｂを介して、アーム部１１の前面に取り付けられている。また、基部１４は、図５に示すように、ボールネジ１６に噛み合わされている。このボールネジ１６は、Ｚ軸方向（上下方向）に沿って延びるように設置されている。また、ボールネジ１６の上端部には、図５および図６に示すように、ボールネジ側プーリ１７が取り付けられている。また、ステッピングモータ２０は、アーム部１１の背面に設置されているとともに、そのステッピングモータ２０の軸にモータ側プーリ１８が取り付けられている。駆動ベルト１９は、ボールネジ側プーリ１７とモータ側プーリ１８との間に装着されている。これにより、基部１４は、ステッピングモータ２０の駆動によりボールネジ１６が回転するのに伴ってレール１５ａに沿ってＺ軸方向（上下方向）に移動するように構成されている。

また、シリンジ支持部２１は、図５に示すように、基部１４の下方に設けられるとともに、シリンジ部１２を支持する。このシリンジ支持部２１は、上記基部１４と同様、レール１５ａにスライド可能に取り付けられたスライダ（図示せず）に取り付けられている。これにより、シリンジ支持部２１は、レール１５ａに沿ってＺ軸方向（上下方向）に移動可能に構成されている。そして、シリンジ支持部２１が移動する場合には、シリンジ部１２もシリンジ支持部２１と一体となって移動する。また、シリンジ支持部２１の前面に突出するように規制部２１ａが設けられている。なお、この規制部２１ａは、本発明の「規制手段」および「第２規制部材」の一例である。この規制部２１ａの上面には、上方に延びる支持軸２１ｂが一体的に設けられている。この支持軸２１ｂは、所定の直径を有する円柱状のバネ支持部２１ｃと、バネ支持部２１ｃの上側に設けられ、バネ支持部２１ｃの直径よりも大きな直径を有する円柱状の抜止め部２１ｄとを含んでいる。また、基部１４には、図６に示すように、上方から見てＵ字状の切欠部１４ａが形成されている。支持軸２１ｂのバネ支持部２１ｃは、この切欠部１４ａにＺ軸方向に移動可能に係合されるとともに、抜止め部２１ｄにより支持軸２１ｂが切欠部１４ａから下方に脱落しないように構成されている。

ここで、本実施形態では、図５に示すように、支持軸２１ｂのバネ支持部２１ｃには、下側圧縮コイルバネ２２、上側圧縮コイルバネ２３およびストッパ２４が装着されており、下側圧縮コイルバネ２２と上側圧縮コイルバネ２３とは、ストッパ２４を介して直列に配置されている。また、下側圧縮コイルバネ２２のバネ定数ｋ_１は、上側圧縮コイルバネ２３のバネ定数ｋ_２よりも小さい値に設定されている。なお、このバネ定数ｋ_１は、本発明の「第１のバネ定数」の一例であり、バネ定数ｋ_２は、本発明の「第２のバネ定数」の一例である。また、上側圧縮コイルバネ２３の上端部は、基部１４の下面に当接するとともに、下側圧縮コイルバネ２２の下端部は、シリンジ支持部２１の規制部２１ａの上面に当接している。そして、下側圧縮コイルバネ２２および上側圧縮コイルバネ２３により、シリンジ支持部２１は、基部１４に対して離れる方向（下方向）に付勢されている。これにより、シリンジ支持部２１は、基部１４に対して接近する方向（上方向）へ移動するのが抑制されている。

また、ストッパ２４には、凹部２４ａが形成されているとともに、凹部２４ａの底面には貫通孔２４ｂが形成されている。また、ストッパ２４は、凹部２４ａの開口部側が下側になるように配置されるとともに、貫通孔２４ｂには、支持軸２１ｂのバネ支持部２１ｃが挿入されている。また、ストッパ２４は、支持軸２１ｂのバネ支持部２１ｃに対して相対的に上下方向に移動可能に構成されている。また、ストッパ２４の凹部２４ａには、下側圧縮コイルバネ２２の一部が収納されている。また、下側圧縮コイルバネ２２は、ストッパ２４の凹部２４ａの底面と、シリンジ支持部２１の規制部２１ａの上面との間に配置されている。これにより、下側圧縮コイルバネ２２が縮む際に、ストッパ２４の下端部が規制部２１ａの上面に当接することにより、下側圧縮コイルバネ２２の縮む範囲が規制される。すなわち、下側圧縮コイルバネ２２が縮む際に、ストッパ２４の下端部が規制部２１ａの上面に当接すると、下側圧縮コイルバネ２２は、それ以上縮まないように構成されている。

また、光透過型のセンサ２５は、シリンジ部１２およびシリンジ支持部２１が基部１４に対して移動したことを検知するために設けられている。このセンサ２５は、基部１４の側面に取り付けられている。また、センサ２５は、図６に示すように、光を照射する光源部２５ａと、光源部２５ａと対向するように設けられ、光源部２５ａから照射された光を受光する受光部２５ｂとを備えている。また、センサ２５は、受光部２５ｂが光源部２５ａから照射された光を受光する場合にはオン信号を出力する一方、受光部２５ｂが光源部２５ａから照射された光を受光しない場合にはオフ信号を出力するように構成されている。また、遮光板２６は、センサ２５の光源部２５ａから照射された光を遮光するために設けられている。この遮光板２６は、図５に示すように、シリンジ支持部２１に取り付けられている。また、遮光板２６は、コの字形状の切欠部２６ａを有している。遮光板２６の切欠部２６ａを含む部分は、図６に示すように、センサ２５の光源部２５ａと受光部２５ｂとの間に配置されている。また、切欠部２６ａは、シリンジ支持部２１が上方向に移動することによりストッパ２４の下端部がシリンジ支持部２１の規制部２１ａの上面に当接した時に、センサ２５の光源部２５ａからの光が切欠部２６ａを介して受光部２５ｂに入射されるように配置されている。

また、制御部９０は、ステッピングモータ２０の駆動パルス数（駆動量）に基づいてシリンジ支持部２１およびシリンジ部１２のＺ軸方向（上下方向）の位置を検知する。また、制御部９０は、センサ２５の出力信号（オン／オフ信号）と、ステッピングモータ２０の駆動量（駆動パルス数）とに基づいて、シリンジ部１２のノズル部１２ａがピペットチップ５１に正常に装着されるか否かを検知するように構成されている。

また、図２および図３に示すように、サンプル容器セット部３０の凹部（図示せず）には、５つのサンプル容器セット孔３１ａと、把持部３１ｂとを有するサンプル容器セット台３１が取り外し可能に嵌め込まれている。このサンプル容器セット台３１の５つのサンプル容器セット孔３１ａには、予め切除組織を処理（ホモジナイズ、ろ過、希釈）して作製された可溶化抽出液（サンプル）が収容されたサンプル容器３２がセットされる。

また、試薬容器セット部４０の凹部（図示せず）には、２つのプライマ試薬容器セット孔４１ａおよび１つの酵素試薬容器セット孔４１ｂと、把持部４１ｃとを有する試薬容器セット台４１が、取り外し可能に嵌め込まれている。試薬容器セット台４１のプライマ試薬容器セット孔４１ａは、Ｙ軸方向に沿って所定の間隔を隔てて設けられており、酵素試薬容器セット孔４１ｂは、正面左側のみに設けられている。正面左側のプライマ試薬容器セット孔４１ａおよび酵素試薬容器セット孔４１ｂ（図３参照）には、それぞれ、βアクチン（β−actin）のプライマ試薬が収容されたプライマ試薬容器４２ａと、サイトケラチン（ＣＫ１９）およびβアクチン（β−actin）に共通の酵素試薬が収容された酵素試薬容器４２ｂとが配置される。また、正面右側のプライマ試薬容器セット孔４１ａには、ＣＫ１９のプライマ試薬が収容されたプライマ試薬容器４２ａが配置される。

また、チップセット部５０の２つの凹部（図示せず）には、３６本のピペットチップ５１を収納可能な収納孔５２ａを有する２つのラック５２がそれぞれ着脱可能に嵌め込まれている。また、チップセット部５０には、２つの取り外しボタン５３が設けられている。この取り外しボタン５３を押すことにより、ラック５２が取り外し可能な状態になる。ピペットチップ５１は、図７に示すように、カーボン含有の導電性の樹脂材料からなるとともに、フィルタ５１ａが内部に装着されている。このフィルタ５１ａは、液のポンプ部１２ｂへの誤流入を防止する機能を有する。なお、ピペットチップ５１は、ピペットチップ５１の製造過程で付着する可能性のある人間の唾液などの分解酵素が遺伝子の増幅に悪影響を及ぼさないように、出荷前に箱詰めした状態で電子線照射が施されている。このピペットチップ５１は、本発明の「分注チップ」の一例である。また、ピペットチップ５１が収納されたラック５２は、チップセット部５０にセットする前には、図８に示すように、下カバー５４と上カバー５５とが装着された状態で保管されている。

また、図３に示すように、チップ廃棄部６０には、使用済みのピペットチップ５１を廃棄するための２つのチップ廃棄孔６０ａが設けられている。また、チップ廃棄孔６０ａに連続するように、チップ廃棄孔６０ａよりも細い幅の溝部６０ｂが設けられている。

また、反応検出部７０の各反応検出ブロック７０ａは、図２に示すように、反応部７１と、２つの濁度検出部７２と、蓋閉機構部７３とから構成されている。各反応部７１には、図３に示すように、検出セル７５をセットするための２つの検出セルセット孔７１ａが設けられている。

また、濁度検出部７２は、図３に示すように、反応部７１の一方の側面側に配置された基板７４ａに取り付けられた４６５ｎｍの波長を有する青色ＬＥＤからなるＬＥＤ光源部７２ａと、反応部７１の他方の側面側に配置された基板７４ｂに取り付けられたフォトダイオード受光部７２ｂとによって構成されている。各反応検出ブロック７０ａには、１つのＬＥＤ光源部７２ａと１つのフォトダイオード受光部７２ｂとからなる１組の濁度検出部７２が２組ずつ配置されている。したがって、５つの反応検出ブロック７０ａには、合計１０組のＬＥＤ光源部７２ａおよびフォトダイオード受光部７２ｂからなる濁度検出部７２が配置されている。ＬＥＤ光源部７２ａおよびそれに対応するフォトダイオード受光部７２ｂは、ＬＥＤ光源部７２ａから検出セル７５の下部に約１ｍｍの直径の光を照射してフォトダイオード受光部７２ｂによってその光を受光可能なように配置されている。このＬＥＤ光源部７２ａおよびフォトダイオード受光部７２ｂは、フォトダイオード受光部７２ｂが受光する光の強度によって、検出セル７５の有無を検出するとともに、検出セル７５の内部に収容された液の濁度をリアルタイムで検出（モニタリング）する機能を有する。

また、移送部７０は、図２および図３に示すように、分注機構部１０をＹ軸方向に移送するための直動ガイド８１およびボールネジ８２と、ボールネジ８２を駆動するためのステッピングモータ８３と、分注機構部１０をＸ軸方向に移送するための直動ガイド８４およびボールネジ８５と、ボールネジ８５を駆動するためのステッピングモータ８６とを含んでいる。また、図３に示すように、Ｙ軸方向の直動ガイド８１のレール部８１ａおよびボールネジ８２の一方の支持部８２ａは、フレーム８７に取り付けられている。また、ボールネジ８２の他方の支持部８２ｂは、ステッピングモータ８３を介してフレーム８７に取り付けられている。また、Ｙ軸方向の直動ガイド８１のスライド部８１ｂおよびボールネジ８２の直線移動部（図示せず）は、分注機構部１０のアーム部１１に取り付けられている。また、Ｘ軸方向の直動ガイド８４のレール部８４ａおよびボールネジ８５の一方の支持部８５ａは、支持台８８に取り付けられている。また、Ｘ軸方向の直動ガイド８４のスライド部（図示せず）およびボールネジ８５の他方の支持部８５ｂは、フレーム８７に取り付けられている。また、ボールネジ８５の他方の支持部８５ｂには、ステッピングモータ８６が取り付けられている。なお、分注機構部１０のＸＹ軸方向への移送は、ステッピングモータ８３および８６により、それぞれ、ボールネジ８２および８５を回転させることにより行う。

図９〜図１４は、本発明の一実施形態による分析装置の動作を説明するための図である。なお、図１０中の「第１の状態」、「第２の状態」および「第３の状態」は、それぞれ、図５、図１１および図１２中の基部およびシリンジ支持部の状態に対応した図である。次に、図１〜図１４を参照して、本実施形態による分析装置（遺伝子増幅検出装置）の動作について説明する。本実施形態による遺伝子増幅検出装置では、上記したように、癌手術での切除組織内に存在する癌由来の遺伝子（mRNA）をＬＡＭＰ法を用いて増幅させ、増幅に伴い発生する溶液の濁りを測定することにより検出を行う。

まず、図２および図３に示すように、予め切除組織を処理（ホモジナイズ、ろ過、希釈）して作製された可溶化抽出液（サンプル）が収容されたサンプル容器３２を、サンプル容器セット台３１のサンプル容器セット孔３１ａにセットする。また、正面左側のプライマ試薬容器セット孔４１ａおよび酵素試薬容器セット孔４１ｂに、それぞれ、βアクチン（β−actin）のプライマ試薬が収容されたプライマ試薬容器４２ａと、サイトケラチン（ＣＫ１９）およびβ−actin（βアクチン）に共通の酵素試薬が収容された酵素試薬容器４２ｂとをセットする。また、正面右側のプライマ試薬容器セット孔４１ａに、ＣＫ１９のプライマ試薬が収容されたプライマ試薬容器４２ａをセットする。また、チップセット部５０の凹部（図示せず）に、それぞれ３６本の使い捨て用のピペットチップ５１が収納された２つのラック５２を嵌め込む。この場合、分注機構部１０のアーム部１１の初期位置（原点位置）は、図２および図３に示すように、チップセット部５０の上方から外れた位置であるので、容易に、チップセット部５０の凹部（図示せず）に、２つのラック５２を嵌め込むことが可能である。さらに、各反応検出ブロック７０ａの反応部７１の２つの検出セルセット孔７１ａに、検出セル７５の２つのセル部７６ａをセットする。

そして、図１に示したデータ処理部１１２のキーボード１１２ａおよびマウス１１２ｂを用いて、測定項目やサンプル登録などを行った後、キーボード１１２ａまたはマウス１１２ｂにより測定部１１１の動作をスタートさせる。

測定部１１１の動作がスタートすると、まず、移送部８０により分注機構部１０のアーム部１１が初期位置からチップセット部５０に移動される。その後、シリンジ昇降部１３のステッピングモータ２０（図６参照）が駆動することにより、ボールネジ１６が回転される。これにより、シリンジ昇降部１３の基部１４が下方向に移動されるので、チップセット部５０（図２参照）において、分注機構部１０の２つのシリンジ部１２およびシリンジ支持部２１は下方向に移動される。

この際、本実施形態では、図９に示すように、シリンジ部１２のノズル部１２ａの先端がピペットチップ５１の上部開口部に正常に挿入される場合には、ノズル部１２ａの先端部がピペットチップ５１のフランジ部５１ｂの上面から約２ｍｍ〜約３ｍｍ下の位置に達したときに、ノズル部１２ａは、ピペットチップ５１の内壁面に当接する。これにより、ノズル部１２ａは、上向きの力を受けるので、シリンジ部１２およびシリンジ支持部２１は、下側圧縮コイルバネ２２を縮ませながら基部１４に対して距離ｘ_１（図１０参照）だけ上方向に移動される。これにより、シリンジ部１２およびシリンジ支持部２１は、ノズル部１２ａがピペットチップ５１に当接していないときの第１の状態（図５および図１０参照）から、第２の状態（図１０および図１１参照）に移行する。この際、図１０に示すように、下側圧縮コイルバネ２２が距離ｘ_１だけ縮められることにより、ストッパ２４の下端部がシリンジ支持部２１の規制部２１ａの上面に当接される。これにより、下側圧縮コイルバネ２２は、距離ｘ_１よりも大きく縮められることはない。また、この際、シリンジ支持部２１およびシリンジ部１２は、下側圧縮コイルバネ２２によりＦ_１＝ｋ_１ｘ_１の弾性力で下方向に付勢されている。

上記した第１の状態では、図１０に示すように、シリンジ支持部２１に取り付けられた遮光板２６の切欠部２６ａの上側の部分により、センサ２５の光源部２５ａ（図６参照）および受光部２５ｂ（図６参照）間が遮断されているので、センサ２５はオフ状態になる。そして、第２の状態に移行することにより、遮光板２６の切欠部２６ａを介してセンサ２５の光源部２５ａ（図６参照）から受光部２５ｂ（図６参照）へ光が入射されるので、センサ２５はオン状態になる。この場合、制御部９０は、ステッピングモータ２０の駆動パルス数とセンサ２５の出力とに基づいて、シリンジ部１２のノズル部１２ａが予め設定された正常な下降位置に達したときにセンサ２５の出力がオン状態になっているか否かを判断する。そして、制御部９０により、シリンジ部１２のノズル部１２ａが予め設定された正常な下降位置（図９参照）に達したときにセンサ２５がオン状態になっていると判断された場合には、シリンジ部１２のノズル部１２ａが正常にピペットチップ５１に圧入される位置に下降していると判断される。

一方、図１４に示すように、シリンジ部１２が下方向に移動される際にノズル部１２ａの先端がピペットチップ５１のフランジ部５１ｂなどに衝突した場合にも、ノズル部１２ａが上方向の力を受けるので、シリンジ部１２およびシリンジ支持部２１は、第１の状態（図５および図１０参照）から第２の状態（図１０および図１１参照）に移行する。この場合、制御部９０は、ステッピングモータ２０の駆動パルス数とセンサ２５の出力とに基づいて、シリンジ部１２のノズル部１２ａが予め設定された正常な下降位置に達する前にセンサ２５がオン状態になっていると判断するとともに、シリンジ部１２のノズル部１２ａがピペットチップ５１のフランジ部５１ｂなどに衝突したと判断する。このようにして、シリンジ部１２が下方向へ移動される際のノズル部１２ａの衝突が検知される。なお、下側圧縮コイルバネ２２のバネ定数ｋ_１は、上側圧縮コイルバネ２３のバネ定数ｋ_２に比べて、かなり小さいので、ノズル部１２ａが微小な力でピペットチップ５１に衝突した場合にも、容易に、その衝突が検知される。また、ノズル部１２ａの衝突が検知された場合には、基部１４の下方向への移動が停止される。そして、データ処理部１１２の表示部１１２ｃにエラー表示が行われる。この後、ユーザによりエラー復帰処理が行われる。

上記した第２の状態において、ノズル部１２ａが正常にピペットチップ５１に圧入される位置に下降していると判断された場合には、基部１４、シリンジ支持部２１およびシリンジ部１２は、第２の状態からさらに下方向へ距離ｘ_２（図１０参照）だけ移動される。これにより、シリンジ支持部２１およびシリンジ部１２は、基部１４に対して距離ｘ_２だけ上方向に移動され、その結果、図１０および図１２に示す第３の状態に移行する。この際、上側圧縮コイルバネ２３が距離ｘ_２だけ縮められるので、シリンジ支持部２１およびシリンジ部１２は、下側圧縮コイルバネ２２および上側圧縮コイルバネ２３によりＦ_２＝ｋ_１ｘ_１＋ｋ_２ｘ_２の弾性力で下方向に付勢される。この場合、上側圧縮コイルバネ２３のバネ定数ｋ_２は、下側圧縮コイルバネのバネ定数よりも大きいので、下側圧縮コイルバネおよび上側圧縮コイルバネによる弾性力Ｆ_２は比較的大きな力になる。これにより、第３の状態において、弾性力Ｆ_２によりシリンジ部１２のノズル部１２ａがピペットチップ５１の上部開口部内に圧入される。そして、図１３に示すように、ノズル部１２ａは、ノズル部１２ａの先端からピペットチップ５１のフィルタ５１ａまでの距離が約１ｍｍになる位置まで圧入される。なお、この際、図１０および図１２に示すように、センサ２５の光源部２５ａ（図６参照）および受光部２５ｂ（図６参照）間は、遮光板２６の切欠部２６ａの下側の部分で遮断されるので、センサ２５はオフ状態になる。

シリンジ部１２のノズル部１２ａの先端がピペットチップ５１の上部開口部内に正常に圧入された場合には、図４に示すように、２つのシリンジ部１２のノズル部１２ａの先端にピペットチップ５１が装着される。そして、２つのシリンジ部１２が上方に移動された後、分注機構部１０のアーム部１１は、移送部８０により試薬容器セット台４１にセットされたＣＫ１９およびβ−ａｃｔｉｎのプライマ試薬が収容された２つのプライマ試薬容器４２ａの上方に向かってＸ軸方向に移動される。そして、２つのシリンジ部１２が下方向に移動されることにより、２つのシリンジ部１２のノズル部１２ａに装着された２つのピペットチップ５１の先端が、それぞれ、２つのプライマ試薬容器４２ａ内のＣＫ１９およびβ−ａｃｔｉｎのプライマ試薬の液面に挿入される。そして、シリンジ部１２のポンプ部１２ｂにより２つのプライマ試薬容器４２ａ内のＣＫ１９およびβ−ａｃｔｉｎのプライマ試薬が吸引される。

なお、プライマ試薬の吸引時には、静電容量センサ１２ｄ（図４参照）により、導電性樹脂からなるピペットチップ５１の先端が液面に接触していることが検知されるとともに、圧力検知センサ１２ｅ（図４参照）により、ポンプ部１２ｂによる吸引時の圧力が検知される。これらの静電容量センサ１２ｄと圧力検知センサ１２ｅとによって、吸引が確実に行われているか否かが検知される。

プライマ試薬の吸引後、２つのシリンジ部１２が上方に移動された後、分注機構部１０のアーム部１１は、移送部８０により最も奥側（装置正面奥側）に位置する反応検出ブロック７０ａの上方に移動される。そして、最も奥側の反応検出ブロック７０ａにおいて、２つのシリンジ部１２が下方向に移動されることにより、２つのシリンジ部１２のノズル部１２ａに装着された２つのピペットチップ５１が、それぞれ、検出セル７５の２つのセル部７６ａ内に挿入される。そして、シリンジ部１２のポンプ部１２ｂを用いて、ＣＫ１９およびβ−ａｃｔｉｎの２つのプライマ試薬がそれぞれ２つのセル部７６ａに吐出される。この吐出時（排出時）にも、上記した吸引時と同様、静電容量センサ１２ｄ（図４参照）により、導電性樹脂からなるピペットチップ４１の先端が液面に接触していることが検知（液面検知）されるとともに、圧力検知センサ１２ｅにより、ポンプ部１２ｂによる吐出時の圧力が検知される。これらの静電容量センサ１２ｄと圧力検知センサ１２ｅとによって、吐出が確実に行われているか否かが検知される。なお、以下の酵素試薬およびサンプルの吸引および吐出時にも、上記と同様の静電容量センサ１２ｄによる液面検知および圧力検知センサ１２ｅによる検知が行われる。

プライマ試薬の吐出後、２つのシリンジ部１２が上方に移動された後、分注機構部１０のアーム部１１は、移送部８０によりチップ廃棄部６０の上方に向かってＸ軸方向に移動される。そして、チップ廃棄部６０において、ピペットチップ５１の廃棄が行われる。具体的には、２つのシリンジ部１２が下方向に移動されることにより、チップ廃棄部６０の２つのチップ廃棄孔６０ａ（図３参照）内にピペットチップ５１が挿入される。この状態で、分注機構部１０のアーム部１１が移送部８０によりＹ軸方向に移動されることにより、ピペットチップ５１が溝部６０ｂの下に移動される。そして、２つのシリンジ部１２が上方向に移動されることにより、ピペットチップ５１の上面のつば部は、溝部６０ｂの両側の下面に当接してその下面から下方向の力を受けるので、ピペットチップ５１が２つのシリンジ部１２のノズル部１２ａから自動的に脱却される。これにより、ピペットチップ５１がチップ廃棄部６０に廃棄される。なお、本実施形態では、チップ廃棄部６０に廃棄されたピペットチップ５１は、そのまま廃棄されるが、洗浄して再利用するようにしてもよい。

次に、分注機構部１０のアーム部１１が、再び、移送部８０によりチップセット部５０に移動される。シリンジ部１２がチップセット部５０に移動された後、チップセット部５０において、上記と同様の動作により、２つのシリンジ部１２のノズル部１２ａの先端に、新しい２つのピペットチップ５１が自動的に装着される。そして、分注機構部１０のアーム部１１は、試薬容器セット台４１にセットされたＣＫ１９およびβ−ａｃｔｉｎに共通の酵素試薬が収容された酵素試薬容器４２ｂの上方に向かって移送部８０によりＸ軸方向に移動された後、酵素試薬容器４２ｂ内の酵素試薬が吸引される。具体的には、まず、酵素試薬容器４２ｂの上方に位置する一方のシリンジ部１２が下方向に移動されて酵素試薬が吸引された後、その一方のシリンジ部１２が上方向に移動される。その後、他方のシリンジ部１２が同じ酵素試薬容器４２ｂの上方に位置するように、移送部８０により分注機構部１０のアーム部１１がＹ軸方向に移動される。そして、他方のシリンジ部１２が下方向に移動されて同じ酵素試薬容器４２ｂから酵素試薬が吸引された後、その他方のシリンジ部１２が上方向に移動される。そして、分注機構部１０のアーム部１１は、移送部８０により最も奥側の反応検出ブロック７０ａの上方に移動された後、ＣＫ１９およびβ−ａｃｔｉｎに共通の酵素試薬が、検出セル７５の２つのセル部７６ａに吐出される。そして、酵素試薬の吐出後、分注機構部１０のアーム部１１は、移送部８０によりチップ廃棄部６０の上方に移動された後、ピペットチップ５１の廃棄が行われる。

次に、分注機構部１０のアーム部１１が、再び、移送部８０によりチップセット部５０に移動された後、上記と同様の動作により、２つのシリンジ部１２のノズル部１２ａの先端に新しい２つのピペットチップ５１が自動的に装着される。そして、分注機構部１０のアーム部１１は、移送部８０によりサンプル容器セット台３１にセットされたサンプルが収容されたサンプル容器３２の上方に向かってＸ軸方向に移動された後、上記酵素試薬の吸引動作と同様の動作により、サンプル容器３２内のサンプルが吸引される。この後、分注機構部１０のアーム部１１は、移送部８０により最も奥側の反応検出ブロック７０ａの上方に移動された後、２つのシリンジ部１２が下方向に移動されて検出セル７５の２つのセル部７６ａに、同じサンプルが吐出される。

なお、検出セル７５の２つのセル部７６ａに、サンプルが吐出される際に、２つのシリンジ部１２のポンプ部１２ｂを用いて吸引および吐出動作を複数回繰り返すことにより、２つのセル部７６ａ内に収容されたＣＫ１９およびβ−ａｃｔｉｎのプライマ試薬および酵素試薬と、サンプルとが撹拌される。なお、プライマ試薬、酵素試薬およびサンプルの分注時には、検出セル７５内の液温は、約２０℃に保持されている。この後、分注機構部１０のアーム部１１が、移送部８０によりチップ廃棄部６０の上方に移動された後、ピペットチップ５１の廃棄が行われる。

そして、上記のセル部７６ａ内へのプライマ試薬、酵素試薬およびサンプルの吐出が行われた後、検出セル７５の蓋部７７ａの蓋閉め動作が行われる。この蓋閉め動作が完了した後、検出セル７５内の液温を約２０℃から約６５℃に加温することにより、ＬＡＭＰ（遺伝子増幅）反応により標的遺伝子（ｍＲＮＡ）を増幅する。そして、増幅に伴い生成されるピロリン酸マグネシウムによる白濁を比濁法により検出する。具体的には、図３に示したＬＥＤ光源部７２ａおよびフォトダイオード受光部７２ｂを用いて、増幅反応時の検出セル７５内の液濁度をリアルタイムで検出（モニタリング）することによって、液濁度の検出を行う。

本実施形態では、上記のように、シリンジ部１２およびシリンジ支持部２１の基部１４に対する移動を抑制する下側圧縮コイルバネ２２および上側圧縮コイルバネ２３を設けるとともに、下側圧縮コイルバネ２２が上側圧縮コイルバネ２３のバネ定数ｋ_２よりも小さいバネ定数ｋ_１を有するように構成することによって、シリンジ部１２のノズル部１２ａが微小な力でピペットチップ５１のフランジ部５１ｂに衝突した場合には、上側圧縮コイルバネ２３のバネ定数ｋ_２よりも小さいバネ定数ｋ_１を有する下側圧縮コイルバネ２２を縮めながらシリンジ支持部２１が移動されるので、シリンジ部１２が基部１４に対して移動したことをセンサ２５により検知することができる。このため、シリンジ部１２のノズル部１２ａが微小な力でピペットチップ５１に衝突した場合にも、そのシリンジ部１２の衝突を検知することができるので、シリンジ部１２の衝突の検出精度を向上させることができる。また、シリンジ部１２のノズル部１２ａをピペットチップ５１に圧入する場合には、下側圧縮コイルバネ２２のバネ定数ｋ_１よりも大きいバネ定数ｋ_２を有する上側圧縮コイルバネ２３の弾性力によって大きなクッション効果（衝撃吸収効果）が得られるので、シリンジ部１２のノズル部１２ａをピペットチップ５１へ圧入する際の衝撃を十分に緩和することができる。これにより、シリンジ部１２のノズル部１２ａをピペットチップ５１へ圧入する際にシリンジ部１２およびピペットチップ５１が破損するのを抑制することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、本発明の分注装置を含む分析装置を、標的遺伝子をＬＡＭＰ法により増幅させる遺伝子増幅検出装置に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、標的遺伝子をポリメラーゼ連鎖反応法（ＰＣＲ法）やリガーゼ連鎖反応法（ＬＣＲ法）により増幅させる遺伝子増幅検出装置に適用してもよい。また、本発明の分注装置を含む分析装置を、遺伝子増幅検出装置以外の分析装置に適用してもよい。また、本発明の分注装置を分注装置単体で用いてもよい。

また、上記実施形態では、第１弾性部材および第２弾性部材として圧縮コイルバネを用いたが、本発明はこれに限らず、第１弾性部材および第２弾性部材として圧縮コイルバネ以外の弾性部材を用いてもよい。この場合、第１弾性部材の弾性定数を第２弾性部材の弾性定数よりも小さくする必要がある。

また、上記実施形態では、第１弾性部材を第２弾性部材の下側に配置したが、本発明はこれに限らず、第１弾性部材を第２弾性部材の上側に配置してもよい。

また、上記実施形態では、第１弾性部材を第２弾性部材と同軸（直列）に配置したが、本発明はこれに限らず、第１弾性部材と第２弾性部材とをそれぞれ別の軸に沿って配置してもよい。

また、上記実施形態では、検知手段として光センサを用いたが、本発明はこれに限らず、検知手段としてマイクロスイッチなどの電気的なセンサを用いてもよい。

また、上記実施形態では、シリンジ部が分注チップに衝突するのを検知する際に本発明を適用した場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限らず、分注チップを装着したシリンジ部が下方向に移動される際に所定の他の物体に衝突するのを検知する際にも、本発明を適用することができる。

本発明の一実施形態による分析装置（遺伝子増幅検出装置）およびそのデータ処理部の全体構成を示した斜視図である。 図１に示した一実施形態による分析装置の測定部の全体構成を示した斜視図である。 図２に示した一実施形態による分析装置の測定部の平面概略図である。 図２に示した一実施形態による分析装置の測定部におけるシリンジ部の構造を示した概略図である。 図２に示した一実施形態による分析装置のシリンジ昇降部の構造を示した概略図である。 図５に示した一実施形態によるシリンジ昇降部の上面概略図である。 図２に示した一実施形態による分析装置に用いるピペットチップの構造を示した断面図である。 図２に示した一実施形態による分析装置に用いるピペットチップを収納するラックの保管状態を示した斜視図である。 図２に示した一実施形態による分析装置のシリンジ部のノズル部がピペットチップに正常に挿入された状態を示した断面図である。 本発明の一実施形態による分析装置の動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態による分析装置の動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態による分析装置の動作を説明するための図である。 図２に示した一実施形態による分析装置のシリンジ部のノズル部がピペットチップに正常に圧入された状態を示した断面図である。 図２に示した一実施形態による分析装置のシリンジ部のノズル部がピペットチップに衝突した状態を示した断面図である。

符号の説明

１０ 分注機構部
１１ アーム部
１２ シリンジ部
１２ａ ノズル部
１２ｂ ポンプ部（シリンジポンプ部）
１２ｃ モータ（シリンジ駆動源）
１３ シリンジ昇降部
１４ 基部
１５ レール
１６ ボールネジ
１７ ボールネジ側プーリ
１８ モータ側プーリ
１９ 駆動ベルト
２０ ステッピングモータ（駆動源）
２１ シリンジ支持部
２１ａ 規制部（第２規制部材、規制手段）
２１ｂ 支持軸
２２ 下側圧縮コイルバネ（第１バネ部材、第１弾性部材）
２３ 上側圧縮コイルバネ（第２バネ部材、第２弾性部材）
２４ ストッパ（第１規制部材、規制手段）
２５ センサ（検知手段）
２６ 遮光板
５１ ピペットチップ（分注チップ）
５１ｂ フランジ部
９０ 制御部
１１０ 分析装置

Claims (6)

1. 上下方向に移動可能に設けられた基部と、
   分注チップが着脱可能に装着されるノズル部、前記ノズル部に接続されたシリンジポンプ部、および前記ノズル部に装着された前記分注チップを介して液体を吸引するために前記シリンジポンプ部を駆動させるシリンジ駆動源を備えるシリンジ部と、
   前記基部の下方に設けられ、前記シリンジ部を保持すると共に、前記基部の移動に伴って上下方向に移動可能に設けられたシリンジ支持部と、
   前記シリンジ部を保持した前記シリンジ支持部の前記基部に対する移動を抑制する第１弾性部材と、
   前記シリンジ部を保持した前記シリンジ支持部の前記基部に対する移動を抑制し、前記第１弾性部材の弾性係数より大きな弾性係数を有する第２弾性部材と、
   前記基部を移動させる基部駆動源と、
   前記ノズル部が正常に前記分注チップに圧入される第１位置に達したか否か、および、前記ノズル部が前記第１位置よりもさらに下方の第２位置に達したか否かを検知する検知手段と、
   前記基部駆動源の駆動量を監視するとともに、前記基部駆動源の駆動量、前記検知手段からの前記ノズル部が第１位置に達したか否かを示す出力、および、前記検知手段からの前記ノズル部が第２位置に達したか否かを示す出力に基づいて、前記分注チップが前記ノズル部に正常に装着されたか否かを監視する制御部とを備えた分注装置。
2. 前記第１弾性部材の縮む範囲を規制する規制手段をさらに備えた、請求項１に記載の分注装置。
3. 前記第１弾性部材と前記第２弾性部材とは、直列に配置されている、請求項１または２に記載の分注装置。
4. 前記第１弾性部材は、第１のバネ定数を有する第１バネ部材を含み、
   前記第２弾性部材は、第２のバネ定数を有する第２バネ部材を含み、
   前記第１バネ部材の第１のバネ定数は、前記第２バネ部材の第２のバネ定数よりも小さい、請求項１〜３のいずれか１項に記載の分注装置。
5. 前記規制部材は、第１規制部材と、前記第１規制部材と対向するように配置された第２規制部材とを含み、
   前記第１弾性部材は、前記第１規制部材と前記第２規制部材との間に挟持されており、前記第１規制部材が前記第２規制部材と当接することにより前記第１弾性部材の縮む範囲が規制される、請求項２に記載の分注装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の分注装置を備える分析装置。

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