JP4511983B2 - 複数試料自動処理システム及び複数試料自動処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、試料を複数の処理工程を経て処理する複数試料自動処理システム及び複数試料自動処理方法に関する。

試料の分析等、多くの分野において、試料に対して複数の処理を段階的に行うことが必要とされている。例えば、プロテオーム解析においては、タンパク質試料（ゲル）をペプチド混合物に変換して質量分析計に供給するが、その前処理としてタンパク質ゲルバンドの脱染色、ゲルバンドの乾燥、還元アルキル化反応、酵素消化反応などを順に行う必要がある。

礒辺俊明、高橋信弘/編「プロテオーム解析法 タンパク質発現・機能解析の先端技術とゲノム・創薬研究」（羊土社） Shevchenko A, Wilm M, Vorm O, Mann M. Mass spectrometric sequencing of proteins silver-stained polyacrylamide gels. Anal Chem. 1996 Mar 1;68(5):850-8.

ペプチド混合物調製に関して説明すると、マニュアルで調製を行うこともできるし、市販の自動調製装置を用いて自動で調製を行うこともできる。しかし、現状ではいずれの場合でもそれぞれ長所・短所を有している。マニュアルで調製を行う場合は、通常一試料ずつ処理を行うため個別の試料の反応状況を確認しながら進め、未反応試料はその都度適正な反応を行わせることで不良試料の発生を防止することができるが、人が調製を行うため、作業者の不注意による試料の取り違えが起こること、熟練度によっては操作の再現性が低い場合があり処理が遅延したり条件が一定でなくなってしまうこと、および作業者由来のタンパク質が試料に入り込むコンタミネーションの問題が存在する。一方、自動調製装置においては人手を介さずに調製を行うため、多数同時処理が可能な点、人為的なミスを防ぐことが可能な点、コンタミネーションの防止の点では優れているが、反応監視機能を持たないため最終的に不良率の増大を招くという問題がある。また、多数同時処理を行う自動調製装置では、反応監視機構を持たせて反応状況をモニターしたとしても、エラー処理を個別に行うことは難しい。

本発明は、このような問題点に鑑み、工程を完全自動化して多数試料処理における人為的ミスを取り除き、コンタミネーションを低減し、生成物の定量化を可能とするともに、不良率を抑制することのできるシステムを提供することを目的とする。

本発明においては、処理工程を完全自動化し、各工程に反応監視機能を設け未反応試料を抽出し再反応を行わせることで前記目的を達成する。本発明では、例えば試料容器置き場に８×１２本の試料容器を置くことが可能なとき、最大で９６本の試料容器を連続して処理可能とする。このとき、試料容器８本を１ユニットとし、１ユニット毎に搬送し、各分注・吸引装置、各反応槽に供給を行うものとする。また、各反応・処理工程終了後、試料容器は試料容器プレートの元の位置に戻されるものとする。試料の反応・処理の定量性および確実性を確保するため、処理液の分注・吸引の安定性（定量分注・完全吸引）はもとより、必要により反応監視センサーで反応状態を監視する。監視により不良と判定された試料は、定められた工程個所まで戻され再度反応・処理を行うようにする。

すなわち、本発明の複数試料自動処理システムは、複数の試料容器が置かれる試料容器置き場と、ダミー容器が置かれるダミー容器置き場と、容器中の試料に対して異なる処理を行う第１の処理部及び第２の処理部と、容器中の試料を検査する検査部と、容器を各容器置き場、処理部及び検査部の間に搬送する容器搬送部と、制御部とを備え、制御部は、各部を制御して、第１の処理部においてｎ個（ｎは２以上の正の整数）の容器を１単位として処理を行い、その処理後に検査部による検査で不合格となった試料があるとき、当該不合格になった試料が入った容器にダミー容器を加えてｎ個一組とした容器に対して不良処理を行い、検査に合格した試料が入った容器にダミー容器を加えてｎ個一組とした容器を第２の処理部で処理する。

容器搬送部は、ｎ個の容器を同時に保持する第１の容器保持部と、１個の容器を保持する第２の容器保持部を有するのが好ましい。第１の処理部及び第２の処理部は、ｎ個一組の容器に対して処理液を注入又は吸引する分注手段を備える。分注手段は、第１の処理部と第２の処理部が共用することができ、容器搬送部に分注手段を設けてもよい。

また、複数の試料を複数の処理工程を経て処理する本発明の複数試料自動処理方法は、第１の処理部において、ｎ個（ｎは２以上の正の整数）の容器を一組として容器内の試料に対して処理を行う工程と、第１の処理部での処理が終わった試料に対して第１の検査を行う工程と、第１の検査で不合格となった試料があるとき、当該不合格になった試料が入った容器にダミー容器を加えてｎ個の容器からなる第１の容器ユニットを形成する工程と、第１の容器ユニットに対して不良処理を行う工程と、不良処理後の試料に対して第２の検査を行う工程と、第２の検査で合格した試料が入った容器にダミー容器を加えてｎ個の容器からなる第２の容器ユニットを形成する工程と、第１の検査に合格した試料が入った容器にダミー容器を加えてｎ個の容器からなる第３の容器ユニットを形成する工程と、第２の処理部において、第２の容器ユニット内の試料及び第３の容器ユニット内の試料に対して処理を行う工程とを含む。

本発明によると、複数の処理工程を経る試料の処理を自動化して多数試料を迅速かつ再現的に処理することができ、コンタミネーションを防止できるとともに、不完全な処理に起因する試料の不良率を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。ここでは、電気泳動法で分離したタンパク質をゲルバンドあるいはスポットを処理し、液体クロマトグラフィー質量分析法で分析するための消化ペプチド混合試料を調製する処理の実施例を用いて本発明を説明する。本実施例の試料処理システムは、プロテオーム解析のため、タンパク質試料に対して自動的に化学反応および酵素反応を行い、ペプチド混合物に変換し、質量分析計に供給することを目的とし、２次元電気泳動で得られたタンパク質スポット（ゲル片）を試料容器（容量７００μｌ）に入れ、ゲル片の脱染色、還元アルキル化、ゲル内消化と脱塩濃縮等の反応・処理を経て、質量分析計へ供給するものである。なお、本発明は、ここに説明する実施例に限定されず、複数の試料に対して複数段の処理を行う処理方法一般に適用可能である。

図１は、本発明による試料処理システムの全体構成を示す概略図である。この試料処理システムは、それぞれに試料が入った試験管状の透明容器を保持する試料容器置き場１１、試料の入っていない試験管状の透明容器（ダミー容器）を保持するダミー容器置き場１２、後述する検査で不合格となった試料の入った容器を一時的に置く不良試料置き場１３、検査用容器置き場５１、固体試薬が入った試薬ビン置き場５０を備えた分注ステーション１４、透明容器の底部に設けられている個々の試料を識別するための２次元バーコードを読み取るためのバーコードリーダー１５、振動恒温槽１６、減圧遠心機１７、恒温槽１８ａ、氷浴槽１８ｂ、遮光槽１９、検査用ＣＣＤカメラが置かれた検査ステーション２０を有する。また、使い捨てのピペットチップを置くピペットチップ置き場６０、及び使い終わったピペットチップを廃棄するピペットチップ捨て場６１が設けられている。

これらの上方には、複数個の容器、例えば８個の容器を１ユニットとして各部に搬送するための搬送ヘッド２３が設置されている。搬送ヘッド２３はボールネジ２２に沿ってＸ方向に移動可能であり、ボールネジ２２はレール２１ａ，２１ｂに沿ってＹ方向に移動可能である。結果として、搬送ヘッド２３はＸＹ方向の任意の場所に容器を搬送することができる。分注ステーション１４は、試薬容器や脱染色液容器に接続された８個のノズルを有し、搬送ヘッド２３によって搬送されてきた１ユニットの容器、すなわち８個の容器に対して処理溶液を注入したり、容器から溶液を吸引したりすることができる。ノズルに接続される処理液容器を切り替えることによって、ノズルからは処理に必要な処理液が各容器に選択して供給される。また、装置の各部は、制御部２４により制御される。

容器内の試料に対して処理を行う処理部は、容器に対して処理液を注入・吸引する分注装置と恒温槽、分注装置と振動恒温槽など、図１に示した複数の設備によって構成される。分注装置は、それぞれの処理部に個別に設けてもよいし、複数の処理部が共用する形態をとってもよい。本実施例では、複数の処理部が１つの分注装置を共用する。さらに、分注装置は、装置上に固定的に設けてもよいし、搬送ヘッドに設けることもできる。

図２は搬送ヘッドの一例を示す説明図であり、図２（ａ）は正面摸式図、図２（ｂ）は下面模式図である。搬送ヘッド２３は、その下方に、先端に容器把持部３２を備えるロッド３１が突出している。容器把持部３２の下端は、ロッド軸と垂直な方向に膨らんでおり、後述する容器の蓋の凹部にはまるようになっている。ロッドの外側には容器把持部３２より大きな径を持つ中空の外筒５２が備えられており、ロッドとは独立に上下動することが出来るようになっている。ロッド３１は８本が１ユニットとなって第１の容器搬送部３３を構成し、第１の容器搬送部３３は矢印で示すように８本同時に上下動するようになっている。搬送ヘッド２３はまた、同様に先端に容器把持部と外筒を備えるロッドからなるが、１個の容器だけを独立して搬送可能な第２の容器搬送部３４をも有する。第１の容器搬送部３３の８本の外筒も、８本が１ユニットとなって同時に上下する。

容器に処理液を分注する分注装置は、分注ステーション１４に固定的に設けられていても良いし、搬送ヘッドに設けられていて、分注時、搬送ヘッドが分注ステーションに移動して分注を行ってもよい。図３は、分注装置を備えた搬送ヘッドの一例を示す説明図であり、図３（ａ）は正面摸式図、図３（ｂ）は下面模式図である。この搬送／分注ヘッド２３は、搬送ヘッド部と分注ヘッド部からなり、これらは同時に上下動しても、それぞれ独立に上下動してもよい。

搬送ヘッド部は、その下方に、先端に容器把持部３２を備えるロッド３１が突出している。容器把持部３２の先端は、ロッド軸と垂直な方向に膨らんでおり、後述する容器の蓋の凹部にはまるようになっている。ロッドの外側には容器把持部３２より大きな径を持つ中空の外筒５２が備えられており、ロッドとは独立に上下動することが出来るようになっている。ロッド３１は８本が１ユニットとなって第１の容器搬送部３３を構成し、第１の容器搬送部３３は矢印で示すように８本同時に上下動するようになっている。搬送ヘッド部はまた、同様に先端に容器把持部と外筒を備えるロッドからなるが、１個の容器だけを独立して搬送可能な第２の容器搬送部３４をも有する。

分注ヘッド部は、その下方に、先端にピペットチップ５７を装着可能な分注器ヘッド５５が突出している。分注器は８本が１ユニットとなって第１の分注部５８を構成し、第１の分注部５８は矢印で示すように８本同時に上下動するようになっている。分注ヘッド部はまた、同様に先端にピペットチップ５７を装着可能な分注器からなるが、１個の容器だけを独立して分注、吸引可能な第２の分注部５９をも有する。分注器には、分注器ヘッド５５に対して独立に上下動可能な中空のチップ脱離用外筒５６が付属している。

図４は、先端に容器把持部３２を備えるロッド３１による容器搬送および容器蓋開閉の様子を示す説明図である。図４（ａ）は試料容器置き場などに置かれた蓋付きの容器４１の上方に搬送ヘッドを位置決めし、先端に容器把持部３２を備えるロッド３１を搬送ヘッドから降下させている状態を示している。図４（ｂ）は、ロッド３１の先端に設けられた容器把持部３２が、容器４１の開口部に嵌った蓋５３の凹部に挿入され、固定された状態を示している。

図４（ｃ）は、容器の蓋５３を開ける様子を示す。押さえピン５４は通常バネや磁力により図４（ａ）に示すように開いているが、空気圧などにより内側に移動し容器の下部を押さえることで容器４１を固定することが出来る。この状態で図４（ｂ）のように蓋５３をロッド３１に固定したまま搬送ヘッドを上昇させることにより、蓋５３を容器４１から取り去ることが出来る。図４（ｄ）は、容器把持部３２が容器４１の開口部に嵌った蓋５３の凹部に固定された状態でロッド３１を上昇させた様子を示している。容器４１は、蓋５３の凹部に容器把持部３２が嵌ったままロッド３１によって引き上げられる。この状態で搬送ヘッドを移動することにより、容器の搬送が行われる。

図４（ｅ）は、搬送してきた容器を置く様子を示している。所望の位置に搬送後、接地する。その後、ロッドの外筒５２が降下し、蓋５３を押さえた状態でロッド３１を上昇させることにより、搬送ヘッド２３から蓋５３を外すことが出来る。このとき、蓋５３は容器４１の開口部に嵌ったまま残る。

なお、図２、図３に示した搬送ヘッドの構造あるいは図４に示した容器搬送方法は単なる一例であり、容器を搬送するための具体的構造や搬送方法として、ここに示した以外の構造や方法を用いても構わない。

図３に示した分注装置を備えた搬送ヘッドの場合、処理液の分注あるいは吸引が終わると、制御部２４は搬送ヘッドをピペットチップ捨て場６１の上方に移動し、そこでチップ脱離用外筒５６を降下させ、分注器ヘッド５５に装着されているピペットチップを押し下げて外し、ピペットチップ捨て場６１に捨てる。ピペットチップの装着に当たっては、制御部２４は搬送ヘッドをピペットチップ置き場６０の上方に移動し、ピペットチップ置き場６０に整列して置かれているピペットチップに分注器ヘッド５５が整列するように位置決めする。そして、分注器ヘッド部を降下させて分注器ヘッド５５をピペットチップ上端の開口に挿入することにより、分注器ヘッド５５にピペットチップを装着する。その後、分注ヘッド部を上昇させ、搬送ヘッドを分注ステーションに移動して分注操作を行う。

図５は、各処理工程における処理の概略を示すフローチャートである。前工程での処理が終了した試料は、決められた個数の容器からなるユニット単位で処理される（Ｓ１１）。処理が終わると、各試料の容器は個別化され（Ｓ１２）、必要な処理が完了しているか個別に検査される（Ｓ１３）。検査に合格した試料は、１ユニットにまとめられ（Ｓ１５）、次の処理工程に移される。検査で不合格であった試料は、不合格試料同士でユニット化され（Ｓ１７）、不良処理にまわされる（Ｓ１８）。不良処理が終わると、再び個別化され（Ｓ１２）、検査にかけられる（Ｓ１３）。不良処理の回数は予め設定されており、決められた回数だけ不良処理を行っても検査に合格しない試料の入った容器は不良品として登録され、以後の処理を行わない。なお、Ｓ１５及びＳ１７のユニット化では、ダミー容器を加えて容器の数を１ユニットの数（本実施例では８個）に合わせる。また、Ｓ１２の個別化は個々の試料に対して個別に検査を行うために必要とされる工程であり、容器をユニット化した状態でも個々の試料に対してＳ１３の検査を行うことができるのであれば、Ｓ１２の工程は省略しても構わない。

図６は、図５のフローチャートを視覚的に示した概念図である。試料の入った容器は、所定数の容器からなるユニット単位で処理される。その後、１ユニットの容器は個別化され、個々の容器に対して処理状態の検査が行われる。このとき、図示したように、○を付した７個の容器は検査に合格であったが、×を付した１個の容器が不合格であったとする。この場合、合格した容器と不合格の容器に分け、合格した容器には１個のダミー容器を追加して８個とし、不合格の容器には７個のダミー容器を追加して８個とする。こうしてユニット化され、不合格のユニットは不良処理にまわされる。不良処理によって最終的に検査に合格した容器は再びユニット化され、先に合格したユニットと合わせて次の処理工程にまわされる。

図７は、検査に合格した試料が入った容器と、不合格の試料が入った容器の流れをより詳細に示した説明図である。

ユニット単位で処理された試料は検査にかけられ、ユニット内の個々の試料が正常試料か不良試料か判定される。不良試料はユニットから外され、不良試料のあった個所にはダミー容器が挿入されて正常試料ユニットが作られる。一方、ユニットから取り出された不良試料には、同様にダミー容器が追加されてユニット化され、そのユニットに対して不良処理が行われる。不良処理が終わると再び検査され、依然として検査に不合格の試料はユニットから取り出されて不良試料置き場に移される。また、不良試料が取り出された個所にはダミー容器が追加され、正常試料ユニットとされる。こうして得られた２つの正常試料ユニットは、次の処理工程で処理される。そして、最終の処理工程が終了すると、ユニットからダミー容器が除去され、各種の処理が正常に施された試料は正常試料置き場に保管される。

なお、図６及び図７は、検査の終わったユニット毎に、不良試料にダミー容器を追加して不良処理用のユニットを形成する例を示している。しかし、反応等の時間が許す場合には、仮に全試料数が９６本とすれば９６本全て（あるいは４８本など中間的な任意の本数）の検査を行ってから各ユニットから不合格の試料を取り出して集め、８本単位の不良試料ユニットを形成する（８本を越える場合には最初の８本をユニット化して残りにダミーを加える）という処理方法も可能である。

次に、具体的な処理の例について説明する。本実施例の試料処理システムは、以下の処理工程を自動運転で行う。
（１）クマシーブルー色素染色したタンパク質ゲルバンドの脱染色工程。
（２）ゲルバンドの洗浄、脱水工程。
（３）ゲルバンドの乾燥工程。
（４）還元アルキル化工程。
（５）酵素消化反応工程。
（６）（１）、（４）、（５）の各工程が期待通りに進行しているか検査する工程。
（７）検査結果を試料識別番号とともに記録する工程。
（８）検査結果に応じて可変する工程。

以下に、各工程の詳細を説明する。図８は、タンパク質ゲルバンドの脱染色処理を示すフローチャートである。

脱染色工程において、制御部２４は、まず、搬送ヘッド２３を試料容器置き場１１の上方に移動させ、搬送ヘッド２３の第１の容器搬送部を用いて１ユニット分である８個の試料容器を試料容器置き場１１から取り出す。１ユニット分の試料容器を保持した搬送ヘッド２３は、バーコードリーダー１５の上方に移動し、各容器の下面に設けられた２次元バーコードの情報をバーコードリーダー１５によって読み取る（Ｓ２１）。読み取った情報は、制御部２４のメモリに記憶される。次に、搬送ヘッド２３は試料容器を分注ステーション１４に搬送し、容器を下ろした後に蓋を開ける。分注ステーションでは、１ユニットを構成する各容器に脱染色液（酢酸メタノール溶液）を分注する（Ｓ２２）。搬送ヘッドは、脱染色液が分注された試料容器は蓋を閉めて、振動恒温槽１６に搬送する。以下の分注操作でも特に断らない限り直前に蓋を開けて分注し、分注したら直後に蓋を閉めて他の処理を行う。

振動恒温槽１６は３７℃±１℃に温度調整されており、試料を槽内でインキュベーションして攪拌洗浄する（Ｓ２３）。所定時間の洗浄が終わると、１ユニットの試料容器は再び搬送ヘッドによって分注ステーション１４に搬送される。分注ステーション１４では、１ユニットの試料容器それぞれにノズルを挿入して脱染色液を吸引除去する（Ｓ２４）。脱染色液が除去された試料容器は、搬送ヘッド２３によって検査ステーション２０に搬送される。

検査ステーション２０には撮像装置としてＣＣＤカメラが設置されており、図９に示すように、搬送ヘッド２３は１ユニットの容器列をＣＣＤカメラの前に移動させながら一つ一つの容器内の試料を検査する（Ｓ２５）。この検査工程では、容器内のゲル片が十分に脱染色されていれば合格と判定し、ゲル片の色調が所定の閾値以上であれば、脱染色不十分であるとして不良と判定する（Ｓ２６）。

全ての容器に対して検査が終了すると、搬送ヘッド２３は分注ステーションに移動し、そこに１ユニットの試料容器を降ろす。次に、搬送ヘッド２３の第２の容器搬送部を用いて不良試料を２次元バーコードリーダー１５の場所まで搬送し、不良試料のバーコード情報を読み取る（Ｓ２８）。読み取った情報は制御部２４のメモリに記憶される。その後、不良試料の入った容器は、一時退避のため、搬送ヘッド２３によって不良試料置き場１３に搬送される。

次に、搬送ヘッド２３は、その第２の容器搬送部を用いて、ダミー容器置き場１２からダミー容器を取り出し、それを分注ステーションに残っている容器列の空いている個所（不良試料として抜き取られた容器があった個所）に挿入する。この操作を、不良試料の数だけ反復し、分注ステーションに置かれている容器の数を８本にして、再度ユニット化する。ダミー容器を加えて８本とされ、ユニット化された容器は、試料容器置き場１１に搬送され、次の処理のために待機する（Ｓ２７）。

次に、検査で不合格となった試料に対する不良処理について説明する。

制御部２４は、始めに搬送ヘッド２３を不良試料置き場１３の上方に移動し、第２の容器搬送部を用いて、不良試料置き場１３に退避していた検査不合格試料の入った容器を取り上げて、それを分注ステーション１４に搬送する。この操作を、不良試料の数だけ繰り返し、不良試料の入った容器を全て分注ステーション１４に搬送する。次に、搬送ヘッド２３の第２の容器搬送部を用いて、ダミー容器置き場１２からダミー容器を必要な数だけ分注ステーション１４に搬送し、８個の容器からなるユニットを構成する（Ｓ２９）。

次に、ダミー容器を含む全ての容器に、ノズルを挿入して脱染色液を分注する（Ｓ２２）。脱染色液の分注が終わったら、そのユニットを搬送ヘッド２３の第１の容器搬送部にて分注ステーション１４から引き上げ、振動恒温槽１６に搬送する。不良試料の入った容器を含むユニットは、振動恒温槽１６内でインキュベーションして攪拌脱染色される（Ｓ２３）。脱染色が終わると、そのユニットの試料容器は再び搬送ヘッド２３によって分注ステーション１４に搬送される。分注ステーション１４では、１ユニットの試料容器それぞれにノズルを挿入して脱染色液を吸引除去する（Ｓ２４）。脱染色液が除去された試料容器は、搬送ヘッド２３によって検査ステーション２０に搬送される。

検査ステーションにおいて、搬送ヘッド２３は１ユニットの容器列をＣＣＤカメラの前に移動させ、容器内の試料が検査される（Ｓ２５）。このときダミー容器の位置は既知であるため、制御部は、その情報を用いてダミー容器に対しては検査を行わない。必要な検査が終了すると、搬送ヘッド２３は分注ステーションに移動し、そこに１ユニットの試料容器を降ろす。未だ検査で不合格になった不良試料が存在する場合、搬送ヘッド２３の第２の容器搬送部を用いてその不良試料を２次元バーコードリーダー１５の場所まで搬送し、不良試料のバーコード情報を読み取る。読み取った情報は制御部２４のメモリに記憶される。その後、不良試料の入った容器は、搬送ヘッド２３によって不良試料置き場１３に搬送される。

次に、搬送ヘッド２３は、第２の容器搬送部を用いて、ダミー容器置き場１２からダミー容器を取り出し、それを分注ステーションに残っている容器列の空いている個所（不良試料として抜き取られた容器があった個所）に挿入する。こうして、分注ステーションに置かれている容器の数を８本にして、再度ユニット化する（Ｓ２７）。ダミー容器を加えて８本とされ、ユニット化された検査合格試料の容器は、試料容器置き場１１に搬送され、次の処理のために待機する。

脱染色工程が終了した試料は、次に、酢酸メタノール溶液を除去し、乾燥しやすくするための洗浄、脱水工程を行う。制御部２４は、まず、搬送ヘッド２３を試料容器置き場１１の上方に移動させ、搬送ヘッド２３の第１の容器搬送部を用いて１ユニット分である８個の試料容器を試料容器置き場１１から取り出し、分注ステーション１４に搬送し、容器を下ろす。分注ステーションでは、１ユニットを構成する各容器に超純水を分注する。搬送ヘッドは、洗浄液が分注された試料容器を振動恒温槽１６に搬送する。振動恒温槽１６は３７℃±１℃に温度調整されており、試料を槽内でインキュベーションして攪拌洗浄する。所定時間の洗浄が終わると、１ユニットの試料容器は再び搬送ヘッドによって分注ステーション１４に搬送される。分注ステーション１４では、１ユニットの試料容器それぞれにノズルを挿入して洗浄液を吸引除去する。この洗浄処理を規定回数行う。

次に、洗浄後の試料容器に、脱水溶液（アセトニトリル）を分注する。搬送ヘッドは、脱水溶液が分注された試料容器を振動恒温槽１６に搬送する。振動恒温槽１６は３７℃±１℃に温度調整されており、試料を槽内でインキュベーションして脱水処理する。所定時間の処理が終わると、１ユニットの試料容器は再び搬送ヘッドによって分注ステーション１４に搬送される。分注ステーション１４では、１ユニットの試料容器それぞれにノズルを挿入して脱水溶液を吸引除去する。脱水処理を規定回数行った後に、試料容器はユニットごとに試料容器置き場１１に搬送され、次の処理のために待機する。

ゲルバンドの乾燥工程では、試料容器置き場１１に置かれている１ユニットの試料容器を、搬送ヘッド２３にて減圧遠心機１７に搬送し、３０分間減圧遠心乾燥を行う。乾燥工程が終わったユニットの容器は、試料容器置き場１１に戻す。

図１０は、タンパク質ゲルバンドの還元アルキル化処理を示すフローチャートである。

還元アルキル化工程では、ゲル内のタンパク質内のシステイン残基を還元した後にアルキル基により保護する。還元溶液としてジチオスレイトール、アルキル化剤としてヨード酢酸を用いた還元アルキル化反応が可能なように、窒素雰囲気下および遮光条件で反応を行う。最初に還元溶液を調製する（Ｓ４１）。次に、制御部２４は、搬送ヘッド２３を駆動し、試料容器置き場１１に置かれている１ユニットの試料容器を分注ステーション１４に搬送する。分注ステーション１４では、搬送された各容器に予め調製しておいた還元溶液を分注する（Ｓ３１）。次に、搬送ヘッド２３は、還元溶液が分注された１ユニットの容器を恒温槽１８ａに搬送する。容器は恒温槽１８ａに放置（３７℃、３０分）し、反応させる。同様に全てのユニットについて還元反応を行う（Ｓ３２）。

次に、搬送ヘッド２３はｐＨ検査の準備のため、検査用容器置き場５１から空の容器を分注ステーション１４に搬送する。この容器に、ステーション内の試薬置き場５０内のｐＨ指示薬を分注しておく（Ｓ４２）。反応時間が終了したら、恒温槽１８ａから１ユニットの試料容器を分注ステーション１４へと搬送し、分注器で反応液の一部を吸引する（Ｓ３３）。吸引した反応液を検査用容器内で吐出し予め分注しておいたｐＨ指示薬と吸引吐出を繰り返すことにより混合する（Ｓ４３）。

検査用容器を検査ステーション２０まで搬送する。ｐＨ指示薬色変化は、検査ステーション２０のＣＣＤカメラにて検出する。ＣＣＤカメラは試料分析の前に予めｐＨ既知の緩衝液をｐＨ指示薬と混合した画像を校正用に記録しておき、制御部がこれらと試料実測値を比較することで判定を行う（Ｓ４４）。

ｐＨ不良試料があった場合、そのユニットの正常試料の容器は、恒温槽の元の場所に搬送する（Ｓ３５）。不良試料容器はバーコードを読み取らせた後（Ｓ４５）、残用液を吸引し（Ｓ４６）再度還元溶液を分注（１００μｌ）する（Ｓ４７）。その後、恒温槽１８ａの元の場所に搬送し、恒温槽１８ａ内に放置（３７℃、６０分）し反応させる（Ｓ３５）。

続いて、アルキル化溶液を調製する（Ｓ４８）。還元反応時間が終了したら搬送ヘッド２３は、恒温槽１８ａ中の１ユニットの容器を分注ステーション１４に搬送する。分注ステーション１４では、各容器からゲル未吸収の溶液を完全に吸引し（３６）、アルキル化溶液を分注（１００μｌ）する（Ｓ３７）。その後、搬送ヘッド２３は、容器を遮光槽１９に搬送し、放置（室温、３０分）し、反応させる（Ｓ３８）。

次に、搬送ヘッド２３は、容器を遮光槽１９から検査ステーション２０に搬送し、還元工程と同様にｐＨ検査を行う。ｐＨ不良試料があった場合、ｐＨ不良試料は、バーコードリーダーにバーコードを読み取らせた後に（Ｓ５２）、残溶液を吸引し（Ｓ５３）、還元溶液を分注（１００μｌ）して（Ｓ５４）、氷浴槽１８ｂに搬送し、待機させる（Ｓ５５）。これらの試料は、正常試料の作業終了後、Ｓ３２から再度還元アルキル化反応を行う。

還元アルキル化反応工程が終了した試料は、次に、過剰の試薬や緩衝液を除去するための洗浄、脱水工程を行う。この工程は超純水の代わりに重炭酸アンモニウム溶液を用いること以外は上述の洗浄、脱水工程と同じである。

洗浄、脱水工程が終了した試料は、再度、上述のとおり乾燥工程を行う。

次に、酵素消化反応工程について簡単に説明する。最初に酵素溶液を調製する。タンパク質分解酵素は、予め用意し、分注ステーション内の試薬置き場５０に、一回の分析に必要な量ずつ凍結乾燥物として容器に入れておく。この容器に分注器により規定の濃度となるように超純水を分注し、吸引、吐出を繰り返し、溶解する。次に、試料容器置き場１１に置かれている１ユニットの試料容器を分注ステーション１４に搬送する。先に調製した酵素溶液を各試料容器に規定量分注した後に、氷浴槽１８ｂに搬送する。容器を氷浴槽に静置し、容器内のゲルを所定の時間膨潤させる。所定の時間膨潤したゲルが入った容器を検査ステーションに搬送し、膨潤の程度を検査する。膨潤前の乾燥したゲルは白色であるのに対して、酵素溶液を吸収して膨潤したゲルは無色透明となるので、この白色の減少を指標として膨潤の程度を判定する。

膨潤検査が終わった１ユニットの試料容器は分注ステーションに搬送される。もし、膨潤不良試料がある場合には、搬送ヘッド２３の第２の容器搬送部を用いて不良試料を２次元バーコードリーダー１５の場所まで搬送し、不良試料のバーコード情報を読み取る。読み取った情報は制御部２４のメモリに記憶される。その後、不良試料の入った容器は、一時退避のため、搬送ヘッド２３によって氷浴槽１８ｂに搬送される。

次に、搬送ヘッド２３は、その第２の容器搬送部を用いて、ダミー容器置き場１２からダミー容器を取り出し、それを分注ステーションに残っている容器列の空いている個所（不良試料として抜き取られた容器があった個所）に挿入する。この操作を、不良試料の数だけ反復し、分注ステーションに置かれている容器の数を８本にして、再度ユニット化する。このユニットに消化用緩衝液を分注し、再度氷浴槽に搬送し、所定の時間静置する。

所定の時間が経過した試料容器を分注ステーションに搬送し、規定量の消化用緩衝液を再び加える。搬送ヘッド２３は、消化用緩衝液が加えられた試料容器を恒温槽１８ａに搬送する。恒温槽は３７℃±１℃に温度調整されており、試料を槽内で静置して酵素消化反応を行う。次に、搬送ヘッド２３は、ｐＨ検査の準備のため、検査用容器置き場５１から空の容器を分注ステーション１４に搬送する。この容器にステーション内の試薬置き場５０内のｐＨ指示薬を分注しておく。反応時間が終了したら、恒温槽１８ａから１ユニットの試料容器を分注ステーション１４へと搬送し、分注器で反応液の一部を吸引する。吸引した反応液を検査用容器内で吐出し、予め分注しておいたｐＨ指示薬と吸引吐出により混合する。検査用容器を検査ステーション２０まで搬送する。ｐＨ指示薬色変化はＣＣＤカメラにて検出する。ＣＣＤカメラは試料分析の前に予めｐＨ既知の緩衝液をｐＨ指示薬と混合した画像を校正用に記録しておき、制御部２４がこれらと試料実測値を比較することで判定を行う。

上述の説明では、一般的な動作を説明するため、試料容器置き場から開始して各処理を行った後に、また試料置き場まで戻している。しかし、実際に特定のプロトコールを実行する場合には、試料置き場を介さないで各工程を直結することも出来る。例えば、乾燥工程中に還元溶液を調製し、乾燥工程が終わった時点で減圧遠心機から直接１ユニットを分注ステーションに搬送して、還元溶液を分注することも出来る。このように試料置き場を介さず直接各工程を結合することでより効率的な調製が可能である。

上記の実施例では、試料容器にはそれぞれバーコードが付され、バーコードによる試料及び情報の管理が行われている。図１１は、バーコードデータの使用例を示す説明図である。

試料容器の管理は、２次元バーコードと試料置き場での物理的位置による。バーコード情報は、本実施例では、試料を入れる容器の底面に付されている。位置データは、何番目の８本ユニットかを行番号（例えば９６試料を調製する場合には行番号は１〜１２である）とし、８本ユニットの何番目の位置にあるかを列番号とした２次元データとする。例えば３セット目の原点から５番目のチューブは３−５と登録される（図１１（ａ）参照）。

図１１（ｂ）は、バーコード情報と位置情報がどのように管理されるかの例を示したものである。自動運転の最初に、搬送ヘッドは１ユニット（８本）ごとに試料容器をバーコードリーダー上に搬送して各容器のバーコードを読み取らせる。制御部２４はバーコードを読み取るごとに新しいデータ行を生成し、図１１（ｂ）に示すように初期位置欄と現在位置欄に位置情報を記録する。自動運転中には試料容器は１ユニットごとに取り出されて処理され、試料置き場１１の元の位置に戻されるため、バーコード情報と位置情報の関係は保持される。

検査工程で不良試料と判定された場合には、バーコードを読み取り、該当する検査結果欄に不合格（偽）が記録される。不合格となった試料が入っている容器は不良試料置き場などの所定の場所に搬送され、代わりにダミー容器が元の位置に搬送される。制御部の現在位置欄は不良試料を搬送した位置に書き換えられる。制御部は、初期位置欄と現在位置欄が異なる場合には、該当する初期位置欄にはダミー容器があると認識して以降の工程を行う。

本発明による試料処理システムの全体構成を示す概略図。 搬送ヘッドの一例を示す説明図。 分注装置を備えた搬送ヘッドの一例を示す説明図。 先端に容器把持部を備えるロッドによる容器搬送の様子を示す説明図。 各処理工程における処理の概略を示すフローチャート。 図４のフローチャートを視覚的に示した概念図。 検査に合格した試料が入った容器と、不合格の試料が入った容器の流れをより詳細に示した説明図。 タンパク質ゲルバンドの脱染色処理を示すフローチャート。 検査方法の一例を説明する図。 タンパク質ゲルバンドの還元アルキル化処理を示すフローチャート。 バーコードによる試料容器情報の管理を示す説明図。

符号の説明

１１：試料容器置き場、１２：ダミー容器置き場、１３：不良試料置き場、１４：分注ステーション、１５：バーコードリーダー、１６：振動恒温槽、１７：減圧遠心機、１８ａ：恒温槽、１８ｂ：氷浴槽、１９：遮光槽、２０：検査ステーション、２１ａ，２１ｂ：レール、２２：ボールネジ、２３：搬送ヘッド、２４：制御部、３１：ロッド、３２：容器把持部、３３：第１の容器搬送部、３４：第２の容器搬送部、４１：試料容器、５０：試薬ビン置き場、５１：検査容器置き場、５２：ロッド外筒、５３：容器蓋、５４：押さえピン、５５：分注器ヘッド、５６：チップ脱離用外筒、５７：ピペットチップ、５８：第１の分注部、５９：第２の分注部、６０：ピペットチップ置き場、６１：ピペットチップ捨て場

Claims (12)

1. 複数の試料を複数の処理工程を経て処理する複数試料自動処理システムにおいて、
   複数の試料容器が置かれる試料容器置き場と、
   ダミー容器が置かれるダミー容器置き場と、
   容器中の試料に対して異なる処理を行う第１の処理部及び第２の処理部と、
   容器中の試料を検査する検査部と、
   容器を前記各容器置き場、処理部及び検査部の間に搬送する容器搬送部と、
   制御部とを備え、
   前記制御部は、前記各部を制御して、前記第１の処理部においてｎ個（ｎは２以上の正の整数）の容器を１単位として処理を行い、処理後に前記検査部による検査で不合格となった試料があるとき、当該不合格になった試料が入った容器にダミー容器を加えてｎ個一組とした容器に対して不良処理を行い、検査に合格した試料が入った容器にダミー容器を加えてｎ個一組とした容器を前記第２の処理部で処理することを特徴とする複数試料自動処理システム。
2. 請求項１記載の複数試料自動処理システムにおいて、前記不良処理では前記ｎ個一組の容器を前記第１の処理部に戻して再処理することを特徴とする複数試料自動処理システム。
3. 請求項１又は２記載の複数試料自動処理システムにおいて、前記容器搬送部は、ｎ個の容器を同時に保持する第１の容器保持部と、１個の容器を保持する第２の容器保持部を有することを特徴とする複数試料自動処理システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の複数試料自動処理システムにおいて、前記第１の処理部及び第２の処理部は、前記ｎ個一組の容器に対して処理液を注入又は吸引する分注手段を備えることを特徴とする複数試料自動処理システム。
5. 請求項４記載の複数試料自動処理システムにおいて、前記分注手段を、前記第１の処理部と第２の処理部が共用することを特徴とする複数試料自動処理システム。
6. 請求項５記載の複数試料自動処理システムにおいて、前記容器搬送部に前記分注手段が設けられていることを特徴とする複数試料自動処理システム。
7. 請求項１〜６のいずれか１項記載の複数試料自動処理システムにおいて、前記検査部は、撮像装置を備え、個々の容器中の試料を撮像して検査することを特徴とする複数試料自動処理システム。
8. 複数の試料を複数の処理工程を経て処理する複数試料自動処理方法において、
   第１の処理部において、ｎ個（ｎは２以上の正の整数）の容器を一組として容器内の試料に対して処理を行う工程と、
   前記第１の処理部での処理が終わった試料に対して第１の検査を行う工程と、
   前記第１の検査で不合格となった試料があるとき、当該不合格になった試料が入った容器にダミー容器を加えてｎ個の容器からなる第１の容器ユニットを形成する工程と、
   前記第１の容器ユニットに対して不良処理を行う工程と、
   前記不良処理後の試料に対して第２の検査を行う工程と、
   前記第２の検査で合格した試料が入った容器にダミー容器を加えてｎ個の容器からなる第２の容器ユニットを形成する工程と、
   前記第１の検査に合格した試料が入った容器にダミー容器を加えてｎ個の容器からなる第３の容器ユニットを形成する工程と、
   前記第２の処理部において、前記第２の容器ユニット内の試料及び第３の容器ユニット内の試料に対して処理を行う工程と
   を含むことを特徴とする複数試料自動処理方法。
9. 請求項８記載の複数試料自動処理方法において、前記第１の容器ユニットには、異なる容器の組を対象とする別々の前記第１の検査で不合格となった容器が混在していることを特徴とする複数試料自動処理方法。
10. 請求項８又は９記載の複数試料自動処理方法において、前記不良処理では、前記第１の容器ユニットを前記第１の処理部に戻して処理を行うことを特徴とする複数試料自動処理方法。
11. 請求項８〜１０のいずれか１項記載の複数試料自動処理方法において、前記第１の処理部では、前記ｎ個の容器に処理液を注入して反応を行わせ、反応後に処理液を吸引することを特徴とする複数試料自動処理方法。
12. 請求項８〜１１のいずれか１項記載の複数試料自動処理方法において、前記検査は前記容器内の試料を撮像することによって行うことを特徴とする複数試料自動処理方法。

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