JP4990266B2 - マイクロプレート処理装置およびマイクロプレート処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロプレート処理装置およびマイクロプレート処理方法に関するものである。

マイクロプレートは、液を収容可能な複数のウェルがマトリクス状（行列状）に配列して設けられたものであり、例えば、４行×６列（＝２４ウェル）、６行×８列（＝４８ウェル）、８行×１２列（＝９６ウェル）、１２行×１６列（＝１９２ウェル）、１６行×２４列（＝３８４ウェル）が知られている。これらのマイクロプレートの各ウェルの間隔は、規格化される傾向にあり、例えば、９６ウェルのマイクロプレートでは、そのウェルが設けられた行と列方向に隣接するウェルが設けられた行までの列方向のウェル中心間の距離である行間隔およびそのウェルが設けられた列と行方向に隣接するウェルが設けられた列までの行方向の距離である列間隔は各々9ｍｍであり、ウェル数が４倍の３８４ウェルでは、行間隔及び列間隔は、各々4.5ｍｍである。

これらのマイクロプレートを用いて、並行して複数種類の溶液を用いた同時処理を行う場合には、マイクロプレートの各ウェルの個数に等しい本数のノズルまたは該ノズルに装着した分注チップを設けた１のノズルヘッドを用いて、マイクロプレートごとに一斉に各ウェルに前記分注チップを挿入して、一斉に同一種類または同一量として取り扱うべき溶液または懸濁液の吸引吐出を行う分注装置を用いていた（特許文献１）。

例えば、処理対象となる多数の検体等から抽出された多数の対象物質について、複数種類の試薬を順次反応させて一連の処理を行う場合には、前記検体数に応じた個数のウェルを有するマイクロプレートを、処理に必要な試薬溶液、検体、磁性粒子懸濁液を予め収容するために、処理工程で必要とする工程数または試薬等の必要な種類数に相当する枚数用意する。前記ノズルに相当する分注チップの内壁に前記磁性粒子を吸着可能な前記分注装置を用いて、磁性粒子を複数枚のマイクロプレートの各ウェルに順次移送してウェル内に懸濁させて反応を起こさせるという工程を順次行うことで処理を行っていた（特許文献１、２）。

そのために、処理に用いる試薬の種類が増大すると、その種類ごとに１枚のマイクロプレートを割り当てるため使用するマイクロプレートの枚数が増加し、作業面積が増大することになる。また、ノズルヘッドの移動距離は、前記処理に必要な試薬等の種類数に相当する枚数の全マイクロプレートを通過する距離に相当するので、マイクロプレートの枚数が増加すると前記ノズルヘッドの移動量が増加することになり処理を迅速かつ効率的に行うことができないおそれがあるという問題点を有していた。

また、従来のように、１００μリットル〜数１００μリットル程度の液量を扱うだけの場合には、通常のマイクロプレートおよび前記分注装置を組み合わせて十分用いることができる。しかし、扱う液量が増大して、１０００μリットルから数１０００μリットルの液量をも扱う必要がある場合には、各ウェルの容量を増加させ、かつ、各分注チップの容量を増大させる必要がある。すると、前記マイクロプレートのウェル間の間隔が規格化されているとすれば、マイクロプレートの高さが増加し、かつ、分注チップの軸方向の長さが増加し、垂直方向に装置規模が拡大し、ノズルヘッドの移動等のために、扱いにくいおそれがあるという問題点を有していた。

さらに、並行して取り扱う並行処理数が増加すると、マイクロプレートのウェル数が増加して集積化の必要性が高まり、各ノズルを密接して設ける必要があるために、分注チップ間の間隔が狭まり、各分注チップの占める領域が狭まり該分注チップに組み込むべき機能の低下を余儀なくされるおそれがあるという問題点を有していた。

国際公開ＷＯ９９／４７２６７号公報 特許公報第３１１５５０１号公報

そこで、本願発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、その第１の目的は、装置規模を拡大することなく、規格化されたマイクロプレートを用いて、作業面積または装置体積当たり、より多くの種類の溶液または懸濁液、またはより大きい容量の溶液または懸濁液を扱うことができるマイクロプレート処理装置およびマイクロプレート処理方法を提供することである。第２の目的は、ウェル数およびノズルの本数を一定とした場合の処理がより迅速かつより効率的であるマイクロプレート処理装置およびマイクロプレート処理方法を提供することである。第３の目的は、並行して取り扱う処理対象数が増加しても高い機能性をもったマイクロプレート処理装置およびマイクロプレート処理方法を提供することである。

第１の発明は、マトリクス状にウェルが配列されたマイクロプレートと、流体の吸引および吐出が可能でマトリクス状に配列されたノズルを有する１または２以上のノズルヘッドと、前記マイクロプレートとノズルヘッドとの間を相対的に移動可能とする移動手段と、を有するとともに、前記各ノズルヘッドに設けられた前記全ノズルの先端は、前記マイクロプレートの一部のウェルに一斉に挿入可能に設けられ、前記ノズルの行間隔または列間隔の少なくとも１は、対応する前記ウェルの行間隔または列間隔の２以上の自然数倍に各々設定され、対応する前記全ノズルの行数または列数の少なくとも１は前記ウェルの行数または列数の前記自然数分の１であるマイクロプレート処理装置である。

ここで、「マトリクス状」とは、列方向および行方向の２方向に沿って要素、例えば、ウェルまたはノズル等が所定の行間隔および列間隔で各々所定の行数個および列数個配列された構造をいい、前記行数および列数は各々２以上である。なお、前記列方向および行方向は、通常直交しているが必ずしもこれに限定されず斜交していてもよい。また、各隣接する行または列間で、例えば、列間隔の半分または行間隔の半分の距離だけ配列をずらせて要素が互い違いとなるようにして、最密状に配列するような場合も含む。「行間隔」とは、マトリクス状に配列された１の要素の中心またはその要素が設けられた行の中心線と、列方向に隣接する要素の中心またはその要素が設けられた行の中心線との列方向の距離であり、「列間隔」とは、マトリクス状配列された１の要素の中心またはその要素が設けられた列の中心線と、行方向に隣接する要素の中心またはその要素が設けられた列の中心線との間の行方向の距離をいう。

「ノズル」とは、流体の吸引吐出がなされる部分であって、流体には、気体および液体を含む。ノズルは、プランジャを有するシリンダ、または蛇腹や弾性体の変形により、流体を吸引吐出する機構と連通した流路である。また、ノズルには、装着用ノズルに装着した分注チップの流路をも含む。

「全ノズルの先端は、前記マイクロプレートの一部のウェルに一斉に挿入可能に設けられて」いるので、一般には、ウェルのマトリクスよりもノズルのマトリクスの方が行数または列数は小さく、ノズルのマトリクスとウェルのマトリクスとは、その行方向および列方向のなす角は同一であり、ノズルのマトリクスの行間隔または列間隔は、そのウェルのマトリクスの行間隔または列間隔の自然数倍である必要がある。

「前記ノズルの行間隔または列間隔の少なくとも１は、対応する前記ウェルの行間隔または列間隔の２以上の自然数倍に各々設定され、対応する前記ノズルの行数または列数の少なくとも１は前記ウェルの行数または列数の前記自然数分の１」としているので、マイクロプレート内には、ノズルのマトリクス状配列と同一の配列をもち、相互に重複しない少なくとも自然数個分（＞１）のマトリクス状のウェルの配列（以下「ウェル部分行列」という）が存在することになる。しかも、１のウェル部分行列内に属する任意のウェル要素と、それに隣接するウェル部分行列に属する対応する１のウェル要素同士は、マイクロプレート内で互いに隣接するウェル同士の距離以上は離れていないことになる。

これによって、ノズルヘッドが一斉に挿入可能な独立のウェル群が２以上あるにも拘らず、前記ノズルヘッドにほぼ相当する面積をもつ１のマイクロプレート内に作業面積を限定することができるので、前記作業面積をいたずらに拡大することがない。また、ノズルヘッドのウェル部分行列間の移動は、せいぜい行間隔または列間隔の距離分の移動を少なくとも（自然数回（＞１）―１）回繰り返すことで、マイクロプレート内の全ウェル部分行列にノズルヘッドの全ノズルの先端を挿入可能に位置させることができる。

なお、該自然数は、２以上であるので、少なくともマイクロプレートのウェルの行数または列数のいずれかはこの自然数（＞１）を約数にもつ数でなければならない。例えば、４行×１２列のマトリクス状のウェルを配列したマイクロプレートに対して、列間隔を３倍に設定した列間隔をもつノズルが配列されたノズルヘッドについては、自然数は「３」に相当することになり、ノズルの列数は、ウェルの列数である１２列の「３」分の１の４列となる。このように、ウェルの列数１２は、「３」を約数にもつことになる。

第２の発明は、制御部をさらに有し、該制御部は、前記移動手段に対して前記ノズルヘッドと前記マイクロプレートとの間で相対的に移動させることによって、前記ノズルヘッドに設けられた前記全ノズルの先端が前記マイクロプレートの対応する第１のウェル部分行列に属するウェルに一斉に挿入可能に位置させた後に、前記ノズルの先端を前記ウェル内に一斉に挿入させて処理を行った後に抜出し、前記ノズルヘッドと前記マイクロプレートとの間で相対的に移動させて前記全ノズルの先端を前記マイクロプレートの対応する第２のウェル部分行列に属するウェルに一斉に挿入可能に位置させるマイクロプレート処理装置である。

ここでは、「第１のウェル部分行列」と「第２のウェル部分行列」とを有する場合についてのみ記述したのは、ウェル部分行列の数は、少なくとも前記自然数個（ｎ＞１）であるからである。また、前記マイクロプレートのウェルが、通常のマトリクス状の配列を持つ場合には、該マイクロプレートのウェルの行間隔または列間隔の距離分を対応する列方向または／および行方向に沿って、前記ノズルヘッドと前記マイクロプレートとの間での相対的な移動を少なくとも自然数回（ｎ＞１回）行うことでマイクロプレート内の全ウェル部分行列に前記全ノズルを一斉に挿入可能である。なお、「第１のウェル部分行列」と「第２のウェル部分行列」とは、相互に重複したウェルをもたない。

ノズルの行間隔および列間隔の双方が、前記ウェルの行間隔および列間隔の各々自然数倍（ｎ＞１）および自然数倍（ｍ＞１）されたものである場合には、ウェル部分行列の数は、その１枚のマイクロプレート当たり、全部でｎｍ個である。「処理」には、ウェルに対して、流体の吸引もしくは吐出、流体の吸引及び吐出の繰返し、ノズルに磁場を及ぼすことによる液体内に含有する磁性粒子のノズル内壁への吸着、磁場を除去することによる磁性粒子の再懸濁、液量の検出等がある。

第３の発明は、前記ノズルヘッドの移動経路に沿った各ウェル部分行列には、処理の各工程で必要とする溶液または懸濁液が該工程の順序に応じて収容されたマイクロプレート処理装置である。
ここで、「移動経路」とは、前記全ウェル部分行列に順次前記ノズルヘッドを平行移動させる際に通過する経路であって、移動経路に沿った距離が最も短い経路が好ましい。したがって、処理工程に応じた順序に各ウェル部分行列を選択して必要な試薬等の溶液等を収容する。前記同一のウェル部分行列に属するウェルには相互に同一種類または同一量として取り扱うべき溶液または懸濁液が収容され、異なるウェル部分行列に属するウェル間では、相互に異なる種類または異なる量として取り扱うべき溶液または懸濁液が一般に収容される。これは、同一のノズルヘッドに設けられた各ノズルの吸引吐出の動作は連動しており、実質的に各動作は同等であるからである。または、大容量の液体を扱う場合には、異なるウェル部分行列に属するウェル間でも、同一の種類の溶液または懸濁液が収容される場合もありうる。

第４の発明は、前記制御部は、前記ノズルヘッドに設けられた同一のノズルの先端が挿入可能な前記マイクロプレート内の各ウェル群に属する全ウェルに対して前記ノズルの先端が挿入可能な状態に位置するように前記ノズルヘッドを順次移動させるマイクロプレート処理装置である。

該各ウェル群には、前記各ウェル部分行列に属するウェル要素が各々１ずつ重複せずに含まれている。したがって、各ウェル群に属するウェルの要素数は、１のマイクロプレート内に存在するウェル部分行列の個数に等しい。すなわち、これによって、全ウェル群における該当する各ウェルに対して、前記各ノズルが同時に挿入可能な状態となっている。各ウェル群に属するウェルの個数は、少なくとも前記自然数個（ｎ＞１）である。ノズルの行間隔と列間隔の双方で前記ウェルの行間隔と列間隔が各々自然数倍（ｎ＞１、ｍ＞１）された場合には、各ウェル群に属するウェルの個数は、ｎｍ個である。なお、その各ノズルのウェル群内の移動経路は、該ウェル群内の全ウェル要素を処理工程の順序に従って通過するような経路であり、最も短い距離であることが好ましい。

第５の発明は、前記ノズルヘッドに設けられた同一のノズルが挿入可能な前記マイクロプレート内のウェル群を相互に仕切る隔壁が前記マイクロプレートの上面に突出して設けられたマイクロプレート処理装置である。

これによって、たとえば、処理の対象となる多数の異なる検体については、各々隔壁で仕切られた状態で処理を行うことができるので、一旦隔壁で囲まれた領域内に移動すれば、前記ノズルの先端が隔壁を越えて移動することなく処理を行うことができる。

第６の発明は、前記ノズルヘッドの台数、およびマイクロプレートの枚数は、各々少なくとも前記自然数台および前記自然数枚であるマイクロプレート処理装置である。その際、各ノズルヘッドの動作を連動させるように設けまたは制御することができる。

第７の発明は、前記ノズルヘッドには、前記ノズルの内部に一斉に磁場を及ぼしかつ除去することが可能となるように前記ノズルに対して接離可能に設けた２以上の磁石を有する磁力手段が設けられたマイクロプレート処理装置である。

第８の発明は、前記磁力手段は、行方向に沿ってノズルが配列されたノズル行および列方向に沿ってノズルが配列されたノズル列が各々複数設けられた前記ノズルヘッドに対して、前記行方向または列方向に沿って相対的に移動可能に設けられ、前記行方向または列方向に沿って伸び、かつ少なくとも１が前記ノズル行間またはノズル列間に挿入可能な幅を有し、挿入した際に１または２のノズル行またはノズル列の全ノズルと隣接する長さを有する複数の櫛歯部材と、複数の該櫛歯部材と連結した支持部材とを有し、前記各櫛歯部材には、隣接する各ノズルに対応する位置に前記列間隔または行間隔で配列された磁石が設けられたマイクロプレート処理装置である。ここで、前記ノズル行間またはノズル列間は、例えば、前記ウェルの行間隔または列間隔の２以上の自然数倍に設定された行間隔または列間隔をもつ。なお、前記櫛歯部材が各ノズル行間または各ノズル列間に挿入可能な場合には、ノズルの（行数―１）本、または（列数―１）本の櫛歯部材が必要となる。ノズル行間またはノズル列間に挿入されない状態でノズル行またはノズル列と隣接する櫛歯部材もありうる。隣接する磁石とノズルとの距離は、処理に必要な磁場をノズル内に及ぼすことができる範囲内である。支持部材は、例えば、各櫛歯部材のノズルへの進行方向の後側の一端で連結する。１の櫛歯部材は、幅方向において、その各側で隣接する２のノズル行または２のノズル列に対応して磁石を列間隔または行間隔で各側に配列する場合も含む。

第９の発明は、前記ノズルヘッドには、前記ノズル内部の液体の状態を検出する光検出手段をさらに有するマイクロプレート処理装置である。したがって、ノズルまたは装着用ノズルに装着される分注チップ等は透光性部材で形成される必要がある。「液体の状態」には、液体の有無、液体の吸引量または吐出量を含む。

第１０の発明は、前記光検出手段は、行方向に沿ってノズルが配列されたノズル行及び列方向に沿ってノズルが配列されたノズル列が各々複数設けられた前記ノズルヘッドに対して、前記行方向または列方向に沿って相対的に移動可能に設けられ、前記行方向または列方向に沿って伸び、かつ少なくとも１が前記ノズル行間またはノズル列間に挿入可能な幅を有し、挿入した際に１または２のノズル行またはノズル列の全ノズルと隣接する長さを有する複数の光検出用櫛歯部材と、該光検出用櫛歯部材と連結した支持部材とを有し、前記各光検出用櫛歯部材には、各々少なくとも１の光検出部が設けられたマイクロプレート処理装置である。
ここで、前記ノズル行間またはノズル列間は、例えば、前記ウェルの行間隔または列間隔の２以上の自然数倍に設定された行間隔または列間隔をもつ。なお、前記櫛歯部材が各ノズル行または各ノズル列間に挿入可能な場合には、ノズルの（行数―１）本、または（列数―１）本の光検出用櫛歯部材が必要となる。なお、光検出用櫛歯部材はノズル行またはノズル列の外側に位置する場合もありうる。前記支持部材は、例えば、前記光検出用櫛歯部材の一端で連結する。

第１１の発明は、マトリクス状にウェルが配列されたマイクロプレートと、流体の吸引および吐出が可能でマトリクス状に配列されたノズルを有する１または２以上のノズルヘッドとを有し、前記ノズルの行間隔または列間隔の少なくとも１は、対応する前記ウェルの行間隔または列間隔の２以上の自然数倍に各々設定され、対応する前記ノズルの行数または列数の少なくとも１は前記ウェルの行数または列数の前記自然数分の１である前記ノズルヘッドを前記マイクロプレートに対して相対的に移動させて前記マイクロプレート内の第１のウェル部分行列に属するウェルに前記各ノズルヘッドに設けられた全ノズルを一斉に挿入可能に位置させる第１の工程と、前記ノズルヘッドと前記マイクロプレートとの間で相対的に移動させて前記全ノズルの先端を前記マイクロプレート内の対応する第２のウェル部分行列に属するウェルに一斉に挿入可能に位置させる第２の工程とを有するマイクロプレート処理方法である。

ここで、「第１の工程」と「第２の工程」とを有する場合のみを記載したのは、ウェル部分行列の数は、少なくとも前記自然数個（ｎ＞１）であるからである。したがって、ノズルの行間隔および列間隔の双方が、前記ウェルの行間隔および列間隔の各々自然数倍（ｎ＞１）および自然数倍（ｍ＞１）されたものである場合には、ウェル部分行列の数は、その１枚のマイクロプレート当たり、全部でｎｍ個であるので、その工程数はその１枚のマイクロプレート当たり、全部でｎｍ工程である。

また、通常のマトリクス状の配列の場合には、前記マイクロプレートのウェルの前記行間隔または列間隔の距離分を対応する列方向または行方向に沿って、前記ノズルヘッドと前記マイクロプレートとの間で相対的な移動を少なくとも自然数回（ｎ＞１）行うことでマイクロプレート内の全ウェル行列に前記全ノズルを一斉に挿入可能である。

第１２の発明は、前記第１の工程には、前記ノズルを各ウェルに挿入させて処理を行う工程および該ウェルから前記ノズルを抜出する工程を有するマイクロプレート処理方法である。また、第２の工程においても、第１の工程と同様に、挿入工程、処理工程または抜出工程を有するようにしても良い。なお、必要な工程数は、少なくとも設定した前記自然数（ｎ＞１）に応じて定まり、少なくとも前記自然数回の工程を有する。ここで、「処理」については前述した通りである。

第１３の発明は、前記第１の工程または第２の工程においては、前記吸引吐出の際に、前記ノズル内部に磁場を及ぼす工程および磁場を除去する工程を有するマイクロプレート処理方法である。

第１４の発明は、前記第１の工程または第２の工程においては、前記ノズル内部の液体の状態を検出する工程を有するマイクロプレート処理方法である。

第１の発明によれば、前記ノズルの行間隔または列間隔の少なくとも１は、対応する前記ウェルの行間隔または列間隔の２以上の自然数倍となっているために、１のノズルに対してウェルを２個以上対応させることができる。したがって、マイクロプレートを新たに設けることなく、１のマイクロプレート内において、２種類以上の溶液等を収容することができるので、作業面積を増大させることなく、より多くの種類の溶液等を扱うことができる。

また、１のノズルが２以上のウェルに対応することができるので、１のウェルが扱う容量の２倍以上の容量の液体を１のノズルが扱うことができる。さらに、隣接するノズル間に利用できる大きな空間が出現することになるので、各ノズルに対して、装置規模を拡大することなく、種々の機能、例えば、前記ノズル内に磁力を及ぼす機能、ノズル内の液体の状態を検出する機能等、を付加する機構を設けることができる。

第２の発明または第１１の発明は、第１の発明の効果を奏する他、１のノズルヘッドが一度に扱うことができるウェルが１のマイクロプレート内に属する相互に重複することのない各ウェル部分行列であり、かつ、各ウェル部分行列間の距離は、マイクロプレートの隣接するウェル間の距離に相当するだけしか離れていないので、各ウェル部分行列ごとに、１の処理に必要な溶液等を各々収容することで、１の処理を完結するまでのノズルヘッドの移動距離が短くて済み、迅速かつ効率的に処理を行うことができる。

第３の発明によれば、１のマイクロプレートに対して、多数の処理対象についての複数の工程からなる一連の処理を、１のノズルヘッドを用いて連続的に一貫して実行することができるので、作業面積に対する処理の効率性が高い。また、ノズルヘッドの移動距離が短くて済むので、作業効率が高い。

第４の発明によれば、各ウェル群には、各ウェル部分行列に属するウェル要素が各々１ずつ重複せずに含まれているので、ウェル群に属する全ウェルに対して、ノズルを挿入可能に移動させることによって、１のマイクロプレートに対して、多数の対象に少なくとも前記自然数（ｎ＞１）工程からなる一連の処理を、１のノズルヘッドを用いて連続的に一貫して１のマイクロプレート内で実行することができるので、信頼性が高く、また、管理しやすい。

第５の発明によれば、１のノズルによって１の対象に関する処理が行なわれるノズル群を隔壁で囲むことによって、１のノズルによる処理が隔壁内で完了し、ノズルの先端が隔壁を越えて移動することがなく処理を行なうことができる。したがって、隔壁を越えてのクロスコンタミネーションを確実に防止することができる。また、各ノズルは隔壁内でのみ各々移動するので、移動の制御が容易である。

第６の発明によれば、少なくとも前記自然数台のノズルヘッドに設けられたノズルの合計の全本数は、１枚のマイクロプレートのウェル数と同一にでき、ノズルヘッドの台数は、マイクロプレートの枚数と同じにすることができる。したがって、実質上、複数台のノズルヘッドの合計のノズルの本数が、１枚のマイクロプレートのウェル数と同一の本数を用いるにも拘らず、ノズルヘッドの移動距離は格段に小さくなるが、複数のマイクロプレートで同時に処理可能であるために処理対象数は維持され、各マイクロプレートには、少なくとも前記自然数個のウェル部分行列を有するので、１枚のマイクロプレートに対し前記ノズルヘッドを複数回用いることができることになる。

第７の発明または第１３の発明によれば、前記ノズル内に磁場を及ぼすことができるので、前記マイクロプレートのウェル内に磁性粒子を懸濁させたものを用いて、該ノズルの内壁に吸着させて分離することができるので、多様な処理を行なうことができる。

第８の発明によれば、ウェルの行間隔または列間隔の２以上の自然数倍に設定されている前記ノズルヘッドに設けたノズルの行間隔または列間隔をもつ隣接ノズル行間または隣接ノズル列間の隙間を利用して強い磁力をもつ磁石を設けることができるので、ウェルが密に集積化されたマイクロプレートであっても、簡単な機構で各ノズルに強い磁場を及ぼしかつ除去することができる。

第９の発明または第１４の発明によれば、前記ノズル内の状態を検出することによって、液体の吸引、吐出状態を測定し、信頼性の高い制御を行うことができる。

第１０の発明によれば、ウェルの行間隔または列間隔の２以上の自然数倍に設定されている前記ノズルヘッドに設けたノズルの行間隔または列間隔をもつ隣接ノズル行間または隣接ノズル列間の隙間を利用して、光検出部を設けることができるので、ウェルが密に集積化されたマイクロプレートであっても、各ノズルの個々の状態を確実かつ効率的に検出することができ、信頼性の高い制御を行なうことができる。

第１２の発明によれば、各工程において、前記マイクロプレートに複数存在するウェル部分行列に対する一斉の挿入、吸引、吐出、抜出を繰り返すことで、１のマイクロプレートにおいても、複数種類の溶液等を用いた複数の工程に対応することができることになる。したがって、作業領域を拡大することなく複数の工程を実行することができる。

続いて、図面に基づいて、本発明の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置およびマイクロプレート処理方法について説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置１０の斜視図である。該マイクロプレート処理装置１０は、マトリクス状にウェルが配列された２枚のマイクロプレート１３，１４と、流体の吸引および吐出が可能でマトリクス状に配列されたノズルに装着された、ノズルの一部としての分注チップ１５を有する２台のノズルヘッド１１，１２と、前記マイクロプレート１３，１４とノズルヘッド１１、１２との間を相対的に移動させる移動手段（図示せず）と、前記分注チップ１５の内部に磁場を及ぼすための磁力手段としての櫛歯状磁石２４および前記分注チップ１５の内部の液体の状態を検出する光検出手段としての櫛歯状光検出部２５とを有している。なお、説明上、前記櫛歯状磁石２４および前記櫛歯状光検出部２５は、ノズルヘッド１１にのみに図示している。なお、符号２４ａは、前記ノズルヘッドに固定して取り付けられて、前記櫛歯状磁石２４を行方向に移動可能に支持するトレイである。

前記マイクロプレート１３，１４は、その全体として矩形状の基体１９に、９６個の開口部が円形状のウェル１６，１７が８行×１２列のマトリクス状に配列されている。ウェル間の距離すなわち行間隔および列間隔の双方とも９ｍｍである。

一方、前記ノズルヘッド１１，１２は、前記マイクロプレート１３、１４の上側に各々相対的に移動可能に設けられている。該ノズルヘッド１１，１２は、前記吸引吐出機構であるシリンダおよび該シリンダと連通するノズルが設けられた機構部２３と前記ノズルに装着した前記分注チップ１５を有する。該分注チップ１５は、太径部２１と、該太径部２１と連通する細径部２０とを有し、前記太径部２１の上側には、前記ノズルに装着する装着部２２が設けられている。前記細径部２０の先端は、前記マイクロプレート１３，１４のウェル１６，１７内に挿入可能な太さである。

前記ノズルヘッド１１，１２に各々マトリクス状に配列された全分注チップ１５の先端は、前記マイクロプレート１３，１４の一部のウェル（すなわちウェル部分行列）に一斉に挿入可能に設けられ、前記ノズルとしての分注チップ１５が配列されたマトリクスの行間隔は前記ウェル１６，１７が配列されたマトリクスの行間隔の前記自然数倍として「２」倍に設定され、対応する前記全ノズルとしての前記分注チップ１５の行数「４」は、前記ウェルの行数「８」の前記自然数分の１、すなわち「２」分の１である。前記分注チップ１５が配列されたマトリクスは、マイクロプレート１３，１４のマトリクスのウェル１６，１７の４行分が間引きされて４行×１２列の４８個の分注チップ１５が配列されたマトリクスである。したがって、各ノズルヘッド１１，１２の分注チップ１５の本数は、４８本であるので、２台分の分注チップ１５の本数は、９６本であり、１枚のマイクロプレートのウェル数と同じになっている。

なお、マイクロプレートの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリビニール、アクリル等の樹脂である。また、ノズルヘッド１１，１２の移動手段としては、図示してはいないが、例えば、上下方向の移動を行うＺ軸モータおよびそれによって回転駆動されるボール螺子機構、前記マイクロプレート１３，１４の行方向に沿ったＸ軸方向の移動を行うＸ軸モータおよびそれによって回転駆動されるボール螺子機構、前記マイクロプレート１３，１４の列方向に沿ったＹ軸方向の移動を行うＹ軸モータおよびそれによって回転駆動されるボール螺子機構を用いた機構が、用いられる。

図３（ａ）（ｂ）は、前記マイクロプレート１３（１４）を詳細に示すものである。該マイクロプレート１３は、８行×１２列のマトリクス状に９６個のウェル１６，１７が前記基体１９に配列されたものである。さらに、該基体１９上には、対応するノズルヘッド１１の分注チップ１５の配列の行間隔に対応して列方向に並んだ前記前記自然数個、「２」個ずつのウェル１６，１７からなるウェル群ごとに仕切るように、前記基体１９の表面に上方向に向かって突出するように行方向に沿って３枚、列方向に沿って１１枚の細長い薄板状の隔壁１８を設けている。

図４（ａ）には、該マイクロプレート１３に対応するノズルヘッド１１のマトリクス状に配列された全分注チップ１５が一斉に挿入可能なウェルの集合である第１のウェル部分行列（図中、白丸で表したウェル１６）と第２のウェル部分行列（図中、黒丸で表したウェル１７）を示している。したがって、前記ノズルヘッド１１の分注チップ１５の配列は、この第１のウェル部分行列（ウェル１６）と第２のウェル部分行列（ウェル１７）の配列に対応するマトリクスを有していることになる。

ここで、この第１のウェル部分行列（ウェル１６）に属する白丸で表したウェル１６と、第２のウェル部分行列（ウェル１７）に属し、該白丸で表したウェル１６の下側で列方向に隣接する黒丸で表したウェル１７の１組は、対応する前記ノズルヘッド１１に設けられた分注チップ１５の内、同一の分注チップ１５によって挿入可能なウェルの集合であるウェル群５０を示すものである。したがって、一旦、この隔壁１８で囲まれた領域内に位置決めされた分注チップ１５は、該マイクロプレート１３、１４についての処理が完結するまでは、該隔壁１８を超えて移動することはない。

図５（ａ）には、前記櫛歯状磁石２４および櫛歯状光検出部２５を取り出して示す斜視図である。該櫛歯状磁石２４は、前記ノズルヘッド１１に設けられ、前記ノズルとしての前記分注チップ１５の内部に一斉に磁場を及ぼしかつ除去することが可能となるように、前記分注チップ１５に対して接離可能に設けた２以上の磁石６１を有するものである。

前記櫛歯状磁石２４は、前記ウェル１６，１７の行間隔の前記自然数である「２」倍に設定された行間隔をもつ分注チップ１５の隣接する行間に、行方向に沿って移動可能に設けられ、前記行方向に沿って伸びかつ前記分注チップ１５の隣接する行間に挿入可能な幅に設けられた前記分注チップ１５の行数本である４本の櫛歯部材６０と、該櫛歯部材６０の一端で連結した列方向に伸びる支持部材６０ａとを有し、前記各櫛歯部材６０には、前記各ノズルとしての分注チップ１５に対応する位置である前記列間隔で配列された列数個、すなわち１２個の磁石６１が設けられている。

なお、図中、符号６２は、前記櫛歯部材６０の長手方向、すなわち行方向に沿って設けられたガイドレールであって、該櫛歯部材６０の上表面に移動可能に設けられた後述する櫛歯状光検出部２５の移動を案内する。

図６は、前記櫛歯状光検出部２５を詳細に示すものであり、該櫛歯状光検出部２５は前記ノズルヘッド１１に設けられた櫛歯状磁石２４上に、該櫛歯状磁石２４に対して移動可能に設けられ、前記分注チップ１５内部の液体の状態を検出するものである。

前記櫛歯状光検出部２５は、前記ウェル１６，１７の行間隔の前記自然数倍、すなわち「２」倍に設定された行間隔を持つ隣接する分注チップ行の間に、行方向に沿って前記櫛歯状磁石２４または分注チップ１５に対して移動可能に設けられ、前記行方向に沿って伸びかつ隣接する前記分注チップ１５行間に挿入可能な幅に設けられた前記分注チップ１５の行数個、すなわち４本の光検出用櫛歯部材６６と、該光検出用櫛歯部材６６の一端で連結した列方向に延びる支持部材６７とを有し、前記各光検出用櫛歯部材６６には、各々１の光検出用孔６９が列方向に沿って穿設して設けられている。

１の前記光検出用櫛歯部材６６に設けられた該光検出用孔６９には、発光部７１からの光ファイバの先端が設けられ、それに隣接する光検出用櫛歯部材６６の前記光検出用孔６９には光センサ７３と接続した光ファイバ７２の先端が、前記２つの光検出用櫛歯部材６６によって挟まれた前記分注チップ１５が配列されるべき空間に面するように設けられている。

なお、符号６８は前記ガイドレール６２と係合して摺動可能な前記行方向に沿って前記各光検出用櫛歯部材６６に設けられた溝を示す。

なお、図示していないが、本実施の形態に係るマイクロプレート処理装置１０には、前記吸引吐出機構、移動手段、磁力手段、または光検出手段の動作を制御する制御部を有しており、該制御部は、例えば、ＣＰＵおよび指示に応じた動作を行うためのプログラムやデータが格納されたメモリを有する情報処理装置、動作状態、指示命令データ、入力データまたは処理結果データを表示するディスプレイ等による表示部、指示命令またはデータの入力を行うキーボード、マウス等からなる入力手段、および、処理結果データを出力するプリンタ、外部メモリまたは通信手段等の出力手段を有している。

続いて、該第１の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置１０の動作について、前記ノズルヘッド１１のみを用いて、２枚のマイクロプレート１３，１４を用いた検体からＤＮＡ等の核酸を抽出する処理を例に挙げて説明する。

予め、各マイクロプレート１３，１４のウェル１６，１７内に処理に必要な検体の懸濁液、試薬の溶液を収容しておく。８行×１２列の９６ウェルのマイクロプレート１３には、例えば、図４（ａ）に示すように白丸で表したウェル１６からなる４行×１２列のウェル部分行列（ウェル１６）および黒丸で表したウェル１７からなる４行×１２列のウェル部分行列（ウェル１７）を単位にして、白丸で表したウェル１６が属するウェル部分行列（ウェル１６）には、４８人の被検者から採取した血液等の４８検体を、処理対象として予め収容しておき、該マイクロプレート１３の他方の黒丸で表したウェル１７が属するウェル部分行列（ウェル１７）には、例えば、目的対象物質と結合可能な官能基を表面に有する磁性粒子が懸濁する懸濁液を予め収容しておく。

また、マイクロプレート１４の白丸と黒丸で各々表した各ウェル１６，１７が各々属する各ウェル部分行列（ウェル１６，ウェル１７）には、必要な試薬を種類ごとに予め収容しておく。前記ノズルヘッド１１を移動手段によって移動させて、前記検体が収容されたマイクロプレート１３の該当する黒丸で表したウェル１７が属するウェル部分行列（ウェル１７）に対して、４８本の各分注チップ１５が挿入可能な位置におき、該ウェル部分行列（ウェル１７）に属する全ウェル１７内に、４８本の全分注チップ１５を一斉に挿入させ、磁性粒子の懸濁液の吸引を行う。

吸引したか否かは、該ノズルヘッド１１に設けられた前記櫛歯状光検出部２５の前記光検出用櫛歯部材６６を行方向に移動させることで、順次各分注チップ１５内の液体の状態を前記発光部７１から放射されて前記分注チップ１５を透過した光線を光センサ７３で受光することで液体の有無を測定する。次に、該ノズルヘッド１１を上方向に移動させてマイクロプレート１３の黒丸で表したウェル１７が属するウェル部分行列（ウェル１７）から分注チップ１５を抜出して、列方向に沿って行間隔分移動して白丸で表したウェル１６が属するウェル部分行列（ウェル１６）に対して、４８本の各分注チップ１５が挿入可能な位置に置き、一斉に、該ウェル部分行列（ウェル１６）に相当する全ウェル１６内に、４８本の全分注チップ１５を一斉に挿入させて、磁性粒子の懸濁液を前記各検体懸濁液内に吐出する。

吸引吐出を繰り返した後、全液を吸引し、該ウェル部分行列の全ウェルから分注チップ１５を抜出した後、該ノズルヘッド１１またはマイクロプレート１３，１４を移動して、該ノズルヘッド１１の下側に前記マイクロプレート１４がくるように移動させる。

同様にして、該マイクロプレート１４の内の白丸で表したウェル１６が属するウェル部分行列（ウェル１６）のウェル１６に対して全分注チップ１５が挿入可能な位置にまで移動し、一斉に全分注チップ１５を該ウェル部分行列（ウェル１６）の全ウェル１６に挿入して、前記検体と磁性粒子混合懸濁液を吐出し、例えば検体を溶解する前記試薬とともに反応させてＤＮＡ等を検体から抽出して前記磁性粒子と結合させる。

分注チップ１５による吸引吐出を繰り返した後、前記ノズルヘッド１１に設けられた前記櫛歯状磁石２４の前記櫛歯部材６０を前記分注チップ１５行の間に挿入するように移動させて、各磁石６１を各分注チップ１５の外側面に接近させて、外部から各分注チップ１５内に磁場を及ぼす。この状態で、吸引吐出を繰り返すことで、前記磁性粒子を分注チップ１５の内壁に吸着させて分離する。

次に、前記櫛歯状磁石２４により、磁場を各分注チップ１５内に及ぼして磁性粒子を吸着させた状態で、該ウェル部分行列（ウェル１６）の各ウェル１６から分注チップ１５を抜出し、列方向に行間隔だけノズルヘッド１１を移動させて、前記マイクロプレート１４の黒丸で表したウェル１７が属するウェル部分行列（ウェル１７）に対してノズルヘッド１１に設けた全分注チップ１５が挿入可能な位置にまで移動し、一斉に全分注チップ１５を該ウェル部分行列（ウェル１７）の全ウェル１７に挿入して、前記櫛歯状磁石２４に対して、各磁石６１を前記分注チップ１５から離間させるように移動させて磁場を除去し、前記ウェル部分行列（ウェル１７）のウェル１７内に収容された解離液とともに吸引吐出を繰り消すことで、再懸濁し、再度磁場を及ぼして磁性粒子のみを前記分注チップ１５の内壁に吸着させて除去することによって、前記目的のＤＮＡ等の核酸の抽出を行うことができる。したがって、以上の処理では、４枚の完全に独立して配列された６行×８列の４８ウェルをもったマイクロプレートが必要な処理を、２枚の８行×１２列の９６ウェルを持ったマイクロプレート１３，１４の処理のみで済むため前記ノズルヘッド１１の移動距離は、例えば、前記４８ウェルのマイクロプレートを４枚分を行方向に並べた場合には、約３×６行分移動することになるが、９６ウェルのマイクロプレートを２枚分行方向に並べた場合には、約１×８行分の移動距離で済む。この距離の差は、処理数が増加することで大きくなる。

続いて、図２に、本発明の第２の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置３０の斜視図を示す。該マイクロプレート処理装置３０は、マトリクス状にウェルが配列された４枚のマイクロプレート３５，３６，３７，３８と、流体の吸引および吐出が可能でマトリクス状に配列されたノズルに装着された、ノズルの一部としての分注チップ１５を有する４台のノズルヘッド３１，３２，３３，３４と、前記マイクロプレート３５，３６，３７，３８とノズルヘッド３１，３２，３３，３４との間を相対的に移動させる移動手段（図示せず）と、前記分注チップ１５の内部に磁場を及ぼすための磁力手段としての櫛歯状磁石４６および前記分注チップ１５の内部の液体の状態を検出する櫛歯状光検出部２５とを有している。なお、説明上、前記櫛歯状磁石４６および前記櫛歯状光検出部２５は、ノズルヘッド３１にのみ図示している。なお、符号４６ａは、前記ノズルヘッド３１に固定して取り付けられて、前記櫛歯状磁石４６を行方向に移動可能に支持するトレイである。

前記マイクロプレート３５，３６，３７，３８は、その全体として矩形状の基体４４に、９６個の開口部が円形状のウェル３９，４０，４１，４２が８行×１２列のマトリクス状に配列されている。ウェル間の距離すなわち行間隔および列間隔の双方とも９ｍｍのマイクロプレートである。

一方、前記ノズルヘッド３１，３２，３３，３４は、各々前記マイクロプレート３５，３６，３７，３８の上側に各々相対的に移動可能に設けられている。該ノズルヘッド３１，３２，３３，３４は、前記吸引吐出機構であるシリンダおよび該シリンダと連通するノズルが設けられた機構部４５と前記ノズルに装着した前記分注チップ１５を有する。該分注チップ１５は、前述したマイクロプレート処理装置１０と同様に、太径部２１と、該太径部２１と連通する細径部２０とを有し、前記太径部２１の上側には、前記ノズルに装着する装着部２２が設けられている。前記細径部２０の先端は、前記マイクロプレート３５，３６，３７，３８のウェル３９，４０，４１，４２内に挿入可能な太さである。

前記ノズルヘッド３１，３２，３３，３４に各々マトリクス状に配列された全分注チップ１５の先端は、前記マイクロプレート３５，３６，３７，３８の一部のウェル（すなわちウェル部分行列）に一斉に挿入可能に設けられ、前記ノズルとしての分注チップ１５が配列されたマトリクスの行間隔は前記ウェル３９，４０，４１，４２が配列されたマトリクスの行間隔について前記自然数倍として「２」倍に設定され、前記列間隔について前記以前数倍として「２」倍に設定され、対応する前記全ノズルとしての前記分注チップ１５の行数「４」は、前記ウェルの行数「８」の前記自然数分の１、すなわち「２」分の１であり、列数「６」は、前記ウェルの列数「１２」の前記自然数分の１、すなわち、「２」分の１である。前記分注チップ１５が配列されたマトリクスは、マイクロプレート３５，３６，３７，３８のマトリクスのウェル３９，４０，４１，４２の４行分と６列分が間引きされて４行×６列の２４個の分注チップ１５が配列されたマトリクスである。したがって、各ノズルヘッド３１，３２，３３，３４の分注チップ１５の本数は、２４本であるので、４台分の分注チップ１５の本数は、９６本であり、１枚のマイクロプレートのウェル数と同じになっている。

なお、マイクロプレートの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリビニール、アクリル等の樹脂である。また、ノズルヘッド３１，３２，３３，３４の移動手段としては、図示してはいないが、例えば、上下方向の移動を行うＺ軸モータおよびボール螺子機構、前記マイクロプレート１３，１４の行方向に沿ったＸ軸方向の移動を行うＸ軸モータおよびボール螺子機構、前記マイクロプレート１３，１４の列方向に沿ったＹ軸方向の移動を行うＹ軸モータおよびボール螺子機構を含む公知の機構が用いられる。

図３（ｃ）（ｄ）は、前記マイクロプレート３５（３６，３７，３８）を詳細に示すものである。該マイクロプレート３５は、８行×１２列のマトリクス状に９６個のウェル３９，４０，４１，４２が前記基体４４に配列されたものである。さらに、該基体４４上には、対応するノズルヘッド３１の分注チップ１５の配列の行間隔および列間隔に対応して列方向および行方向に並んだ前記自然数個、「４」個ずつのウェル３９，４０，４１，４２からなるウェル群ごとに仕切るように、前記基体４４の表面に上方向に向かって突出するように行方向に沿って３枚、列方向に沿って５枚の細長い薄板状の隔壁４３を設けている。

図４（ｂ）には、該マイクロプレート３５に対応するノズルヘッド３１のマトリクス状の全分注チップ１５が一斉に挿入可能なウェルの集合である第１のウェル部分行列（図中、白丸で表したウェル４１）、第２のウェル部分行列（図中、一本線で表したウェル４２）、第３のウェル部分行列（図中、十字で表したウェル３９）、および第４のウェル部分行列（図中、黒丸で表したウェル４０）を示している。したがって、前記ノズルヘッド３１，３２，３３，３４の分注チップ１５の配列は、この第１のウェル部分行列（ウェル４１）、第２のウェル部分行列（ウェル４２）、第３のウェル部分行列（ウェル３９）、第４のウェル部分行列（ウェル４０）の配列に対応するマトリクスを有していることになる。

ここで、この第１のウェル部分行列（ウェル４１）に属する白丸で表したウェル４１と、第２のウェル部分行列（ウェル４２）に属する黒丸で表したウェル４２、第３のウェル部分行列（ウェル３９）に属する十字で表したウェル３９、および第４のウェル部分行列（ウェル４０）に属する黒丸で表したウェル４０の１組は、対応する前記ノズルヘッド３１、３２，３３，３４に設けられた分注チップ１５の内、同一の分注チップ１５によって挿入可能なウェルの集合であるウェル群５１を示すものである。したがって、一旦、この隔壁４３で囲まれた領域内に位置決めされた分注チップ１５は、該マイクロプレート３５，３６，３７，３８についての処理が完結するまでは、該隔壁４３を超えて移動することはない。

図５（ｂ）には、前記櫛歯状磁石４６および櫛歯状光検出部２５を取り出して示す斜視図である。該櫛歯状磁石４６は、前記ノズルヘッド３１に設けられ、前記ノズルとしての前記分注チップ１５の内部に一斉に磁場を及ぼしかつ除去することが可能となるように、前記分注チップ１５に対して接離可能に設けた全部で２４個の磁石６５を有するものである。

前記櫛歯状磁石４６は、前記ウェル３９，４０，４１，４２の行間隔および列間隔についてそれぞれ前記自然数である「２」倍に設定された行間隔をもつ分注チップ１５の隣接する行間に、行方向に沿って移動可能に設けられ、前記行方向に沿って伸びかつ前記分注チップ１５の隣接する行間に挿入可能な幅に設けられた前記分注チップ１５の行数本である４本の櫛歯部材６３と、該櫛歯部材６３の一端で連結した列方向に延びる支持部材６３ａとを有し、前記各櫛歯部材６３には、前記各ノズルとしての分注チップ１５に対応する位置である前記ウェルの列間隔の前記自然数倍として「２」倍に設定された列間隔をもち、列数としては、前記自然数分の１として「２」分の１の列数個、すなわち、６個の磁石６５が設けられている。

なお、図中、符号６４は、前記櫛歯部材６３の長手方向、すなわち行方向に沿って設けられたガイドレールであって、該櫛歯部材６３の上表面に移動可能に設けられ前述した櫛歯状光検出部２５の移動を案内する。なお、図示していないが、本実施の形態に係るマイクロプレート処理装置３０にも、前記吸引吐出機構、移動手段、磁力手段、または光検出手段の動作を制御する制御部を有しており、第１の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置１０において説明した通りである。

続いて、第２の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置３０の動作について、検体からＤＮＡを抽出する処理を例に挙げて説明する。
予め、各マイクロプレート３５，３６，３７，３８のウェル３９，４０，４１，４２内に処理に必要な検体、試薬の溶液を全部で４工程分を収容しておく。８行×１２列の９６ウェルのマイクロプレート３５，３６，３７，３８には、例えば、図４（ｂ）に示すように白丸、一本線、十字および黒丸で表したウェルが属する各前記ウェル部分行列（４行×６列）を単位にして、白丸に相当するウェル部分行列（ウェル４１）の各ウェル４１には、目的物質を捕獲可能な、例えば、官能基を表面に有する磁性粒子が懸濁する懸濁液を予め収容しておき、一本線に相当するウェル部分行列（ウェル４２）の各ウェル４２には、２４人の被検者から採取した血液等の２４検体を、処理対象として予め収容しておき、十字に相当するウェル部分行列（ウェル３９）の各ウェル３９には、検体の溶解に必要な試薬を収容し、黒丸に相当するウェル部分行列（ウェル４０）の各ウェル４０には、磁性粒子からの目的物質の解離に必要な試薬を予め収容しておく。

前記ノズルヘッド１１を移動手段によって、所定の移動経路にしたがって移動させることによって順次処理を行う。まず、マイクロプレート３５，３６，３７，３８の、前記検体が収容されたウェル４１が属する白丸で表したウェル４１が属するウェル部分行列（ウェル４１）に対して、ノズルヘッド３１，３２，３３，３４の２４本の各分注チップ１５が一斉に挿入可能な位置におき、一斉に、４台のノズルヘッド３１，３２，３３，３４ごとに各マイクロプレート３５，３６，３７，３８の該ウェル部分行列（ウェル４１）に相当するウェル内に、２４本の全分注チップ１５を各々一斉に挿入させ、磁性粒子の懸濁液の吸引を行う。

吸引したか否かは、該ノズルヘッド３１，３２，３３，３４に設けられた前記櫛歯状光検出部２５の前記光検出用櫛歯部材６６を行方向に移動させることで、順次各分注チップ１５内の液体の状態を測定することによって行う。次に、該ノズルヘッド３１，３２，３３，３４を上方向に移動させて、該ウェル部分行列（ウェル４１）から分注チップ１５を抜出し、行方向に沿って、列間隔分移動してマイクロプレート３５，３６，３７，３８の一本線で表したウェル４２が属するウェル部分行列（ウェル４２）に対して、２４本の各分注チップ１５が挿入可能な位置に置き、一斉に、該ウェル部分行列（ウェル４２）に相当するウェル４２内に、２４本の全分注チップ１５を一斉に挿入させて、磁性粒子の懸濁液を前記各検体溶液内に吐出する。

該ウェル部分行列（ウェル４２）から分注チップ１５を抜出して、列方向に沿って、行間隔分移動して十字で表したウェル３９が属するウェル部分行列（ウェル３９）に対して、１のノズルヘッド当り２４本の各分注チップ１５が挿入可能な位置に置き、ノズルヘッド３１，３２，３３，３４の４台の各２４本分注チップ１５を一斉に、該ウェル部分行列（ウェル３９）に相当するウェル３９内に、挿入させて、吸引吐出を繰り返す。これによって、前記検体と磁性粒子混合懸濁液を吐出し、例えば、検体を溶解する前記試薬とともに反応させてＤＮＡ等を検体から抽出して前記磁性粒子に吸着させる。

分注チップ１５による吸引吐出を繰り返した後、前記ノズルヘッド３１，３２，３３，３４に設けられた前記櫛歯状磁石４６の前記櫛歯部材６３を前記分注チップ１５行の間に挿入するように移動させて、各磁石６５を各分注チップ１５に接近させて、外部から各分注チップ１５内に磁場を及ぼす。この状態で、吸引吐出を繰り返すことで、前記磁性粒子を分注チップ１５の内壁に吸着させて分離する。

次に、磁性粒子を吸着させた状態で、該ウェル部分行列の各ウェルから分注チップ１５を抜出し、行方向に列間隔だけノズルヘッド３１，３２，３３，３４を移動させて、前記マイクロプレート３５，３６，３７，３８の黒丸で表したウェル４０が属するウェル部分行列（ウェル４０）に対して前記全ノズルヘッド３１，３２，３３，３４の全分注チップ１５が挿入可能な位置にまで移動し、一斉に全分注チップ１５を該ウェル部分行列（ウェル４０）の全ウェル４０に挿入して、前記櫛歯状磁石４６に対して、各磁石６５を前記分注チップ１５から離間させるように移動させて磁場を除去し、前記ウェル部分行列（ウェル４０）のウェル４０内に収容された解離液とともに吸引吐出を繰り返すことで、再懸濁し、再度磁場を及ぼして磁性粒子のみを前記分注チップ１５の内壁に吸着させて除去することによって、前記目的のＤＮＡ等の核酸の抽出を行うことができる。

本実施の形態に係る処理によれば、１枚の前記マイクロプレートのウェル数と同一のノズル合計本数をもつ４台のノズルヘッドを用いて、４枚のマイクロプレートを同時に処理しているので、１枚のマイクロプレートをウェルと同一本数のノズルをもつノズルヘッドによって処理する速度は同じであるにもかからず、マイクロプレート間の移動距離が短いので、全体として処理速度が増加することになる。また、処理時間またはマイクロプレート数を一定とすれば、工程数を増加させることができる。

以上の処理においては、前記ノズルヘッド３１，３２，３３，３４の移動経路は、そこに配列された各分注チップ１５がウェル４１、ウェル４２、ウェル３９およびウェル４０の順序に沿った経路を通ることになる。これによって、マイクロプレートのウェル数と同一本数の９６本の分注チップを有するノズルヘッドを用いながら、４枚のマイクロプレートの処理を同時に平行して、各々４個の前記ウェル部分行列ごとに一斉に行うことができることになる。

図７から図９には、９６の検体について、磁性粒子懸濁液（α）、検体の懸濁液（β）、および６種類の試薬溶液（γ…θ）を用いた処理を行う場合の、マイクロプレートおよびノズルヘッドの使用状況を模式的に示す。

図７は、従来例に係る装置を用いた処理を示す。この場合には、８行×１２列の９６ウェルのマイクロプレート１０１〜１０８を８枚用意し、該ウェルの配列と同一の配列をもった９６本のノズル（分注チップ、ａ１〜ａ８）を配列したノズルヘッド１００を用いるものである。各マイクロプレート１０１〜１０８には、磁性粒子懸濁液、検体懸濁液、６種類の試薬溶液のいずれかの１種類のものが、処理順序に応じて収容されている。処理は、前記ノズルヘッド１００を用いて、磁性粒子を順次マイクロプレートごとに移動させて吸引吐出を繰り返すことで行われ、処理を完結するには、前記ノズルヘッド１００を８枚のマイクロプレート１０１〜１０８に沿って移動させる必要がある。その最終的な生成物はマイクロプレート１０９に収容される。

図８は、第１の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置１０を用いた場合の処理を示す。この場合にも、全体としては、８枚の８行×１２列の９６ウェルのマイクロプレート１３１〜１３４，１４１〜１４４を使用し、４行×１２列の４８本のノズル（分注チップ、ａ１〜ａ４，ｂ１〜ｂ４）を設けた２台の前記ノズルヘッド１１，１２を用いている。したがって、そのノズル本数の合計は９６本である。各マイクロプレート１３１〜１３４と各マイクロプレート１４１〜１４４に収容されている内容は同じであり、各マイクロプレートごとに前記磁性粒子懸濁液、検体懸濁液、６種類の試薬溶液の内処理の工程順に従って選択した２種類のものが、前記ノズルヘッド１１，１２のノズルの配列に相当する配列をもつ２つの前記ウェル部分行列ごとに収容されている。処理は前記ノズルヘッド１１，１２を用いて、磁性粒子を順次マイクロプレートごとに移動させ、各マイクロプレートにおいては、２つの前記ウェル部分行列ごとの前記行間隔の移動がなされて吸引吐出を繰り返すことで行われ２台同時の処理を完結する。この場合には各ノズルヘッド１１，１２は同時に４枚ずつのマイクロプレートの移動で足りるので、従来の場合に比較して移動距離は短く迅速に処理が可能である。最終的な生成物は、マイクロプレート１４０に収容されるが、最終的な生成物は、ノズルヘッド１１によってもたらせるものとノズルヘッド１２によってもたらせるものとがあり、それらの２つのウェル行列を要素「Ａ」と「Ｂ」とで区別している。

図９は、第２の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置３０を用いた場合の処理例を示す。この場合にも、全体としては、８枚の８行×１２列の９６ウェルのマイクロプレート３５１〜３５８を使用し、４行×６列の２４本のノズル（ａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４、ｃ１〜ｃ４）を設けた４台のノズルヘッド３１，３２，３３，３４を用いている。したがって、そのノズル本数の合計は９６本である。マイクロプレート３５１，３５２、マイクロプレート３５３，３５４、マイクロプレート３５５，３５６、マイクロプレート３５７，３５８に収容されている内容は同じであり、各マイクロプレートごとに、前記磁性粒子懸濁液、検体懸濁液、６種類の試薬溶液の内処理工程の順に従って選択した４種類のものが、前記ノズルヘッド３１，３２，３３，３４のノズルの配置に相当する配列をもつ４つの前記ウェル部分行列ごとに収容されている。処理は前記ノズルヘッド３１、３２、３３，３４を用いて、磁性粒子を順次マイクロプレートごとに移動させ、各マイクロプレートにおいては、４つの前記ウェル部分行列ごとの前記行間隔および列間隔の移動がなされて吸引吐出を繰り返すことで４台同時に行われ処理を完結する。

この場合には、各ノズルヘッド３１，３２，３３，３４は各々同時に２枚ずつのマイクロプレート３５１，３５２、マイクロプレート３５３，３５４、マイクロプレート３５５，３５６、マイクロプレート３５７，３５８についての移動で足りるので、さらに移動距離が短く迅速に処理が可能である。なお最終的な生成物は、マイクロプレート３５９に「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」の各要素からなる４つの前記ウェル部分行列ごとに各ノズルヘッドを用いて収容されている。

以上説明した各実施の形態は、本発明をより良く理解するために具体的に説明したものであって、別形態を制限するものではない。したがって、発明の主旨を変更しない範囲で変更可能である。例えば、ノズルとして、ノズルに装着された分注チップの場合についてのみ説明したが、これに限られることなく、分注チップが装着されないノズルを用いても良く、また、吸引吐出機構としてシリンダを用いた場合についてのみ説明したが、壁面で囲まれた内部に液体および気体を収容可能であって、その壁面の全内表面積を実質的に変えることなく所定の変形が可能な変形壁面を前記壁面の一部に有する収容部および該収容部と連通し該変形壁面の変形による前記内部の膨張および収縮によって吸引吐出される液体が流入流出可能な口部を有するようなべローズ式分注チップを用いるようにして、該分注チップを変形させる機構とともに用いるようにしても良い。

また、以上の説明では、第１の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置１０においては、２台のノズルヘッドの内、１台のノズルヘッドのみを用いて処理を行う場合について説明したが、該場合に限られないことはいうまでもない。さらに、以上の説明においては、９６ウェルのマイクロプレートを用いた場合についてのみ説明したが、該マイクロプレートの場合に限られるわけではなく、種々のウェル数をもつマイクロプレートに対応することができる。また、処理例として、核酸抽出の処理について簡単に説明したが、該処理に限定されるわけではない。なお、「行」と「列」とは便宜的なものであって、取り替えて使用することができる。

本発明に係るマイクロプレート処理装置およびマイクロプレート処理方法は、種々の溶液の処理が要求される分野、例えば、工業分野、食品、農産、水産加工等の農業分野、製薬分野、衛生、保険、免疫、疾病、遺伝等を扱う医療分野、化学若しくは生物学等の分野等、あらゆる分野に関係するものである。本発明は、特に、多数の対象に対して、並行して多数の試薬や物質を用いた一連の処理を所定の順序で連続的に実行する場合に有効である。

本発明の第１の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るマイクロプレートを示す図である。 本発明の実施の形態に係るマイクロプレートのウェル部分行列およびウェル群を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る櫛歯状磁石を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る櫛歯状光検出部を示す図である。 従来例に係るマイクロプレートを用いた処理状況を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係るマイクロプレートを用いた処理状況を示す模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係るマイクロプレートを用いた処理状況を示す模式図である。

符号の説明

１０，３０ マイクロプレート処理装置
１１，１２，３１，３２，３３，３４，１００ ノズルヘッド
１３，１４，３５，３６，３７，３８，１３１〜１３４，１３５，１４１〜１４４，３５１〜３５９ マイクロプレート
１５ 分注チップ
１６，１７，３９，４０，４１，４２ ウェル
２４，４６ 櫛歯状磁石（磁力手段）
２５ 櫛歯状光検出部（光検出手段）
５０，５１ ウェル群

Claims (12)

1. マトリクス状にウェルが配列されたマイクロプレートと、流体の吸引および吐出が可能でマトリクス状に配列されたノズルを有する１または２以上のノズルヘッドと、前記マイクロプレートとノズルヘッドとの間を相対的に移動可能とする移動手段と、を有するとともに、
   前記各ノズルヘッドに設けられた全ノズルの先端は、前記マイクロプレートの一部のウェルに一斉に挿入可能に設けられ、前記ノズルの行間隔または列間隔の少なくとも１は、対応する前記ウェルの行間隔または列間隔の２以上の自然数倍に各々設定され、対応する前記全ノズルの行数または列数の少なくとも１は前記ウェルの行数または列数の前記自然数分の１であり、
   前記ノズルヘッドには、行方向に沿ってノズルが配列されたノズル行および列方向に沿ってノズルが配列されたノズル列が各々複数設けられるとともに、少なくとも１の前記ノズル行間またはノズル列間を前記行方向または列方向に沿って相対的に移動することによって、前記ノズルの内部に一斉に磁場を及ぼしかつ除去することが可能となるように前記ノズルに対して接離可能に設けた２以上の磁石を有する磁力手段が設けられたマイクロプレート処理装置。
2. 制御部をさらに有し、該制御部は、前記移動手段に対して前記ノズルヘッドと前記マイクロプレートとの間で相対的に移動させることによって、前記ノズルヘッドに設けられた前記全ノズルの先端が前記マイクロプレートの対応する第１のウェル部分行列に属するウェルに一斉に挿入可能に位置させた後に、前記ノズルの先端を前記ウェル内に一斉に挿入させて処理を行った後に抜出し、前記ノズルヘッドと前記マイクロプレートとの間で相対的に移動させて前記全ノズルの先端を前記マイクロプレートの対応する第２のウェル部分行列に属するウェルに一斉に挿入可能に位置させる請求項１に記載のマイクロプレート処理装置。
3. 前記ノズルヘッドの移動経路に沿った各ウェル部分行列には、処理の各工程で必要とする溶液または懸濁液が該工程の順序に応じて収容された請求項２に記載のマイクロプレート処理装置。
4. 前記制御部は、前記ノズルヘッドに設けられた同一のノズルの先端が挿入可能な前記マイクロプレート内の各ウェル群に属する全ウェルに対して前記ノズルの先端が挿入可能な状態に位置するように前記ノズルヘッドを順次移動させる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のマイクロプレート処理装置。
5. 前記ノズルヘッドに設けられた同一のノズルが挿入可能な前記マイクロプレート内のウェル群を相互に仕切る隔壁が前記マイクロプレートの上面に突出して設けられた請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のマイクロプレート処理装置。
6. 前記ノズルヘッドの台数、およびマイクロプレートの枚数は、各々少なくとも前記自然数台および自然数枚である請求項１または請求項５のいずれかに記載のマイクロプレート処理装置。
7. 前記磁力手段は、前記ノズルヘッドに対して、前記行方向または列方向に沿って相対的に移動可能に設けられ、前記行方向または列方向に沿って伸び、かつ少なくとも１が前記ノズル行間またはノズル列間に挿入可能な幅を有し、挿入した際に１または２のノズル行またはノズル列の全ノズルと隣接する長さを有する複数の櫛歯部材と、該櫛歯部材と連結した支持部材とを有し、前記各櫛歯部材には、隣接する各ノズルに対応する位置に前記列間隔または行間隔で配列された磁石が設けられた請求項１に記載のマイクロプレート処理装置。
8. 前記ノズルヘッドには、前記ノズル内部の液体の状態を検出する光検出手段をさらに有する請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のマイクロプレート処理装置。
9. 前記光検出手段は、行方向に沿ってノズルが配列されたノズル行及び列方向に沿ってノズルが配列されたノズル列が各々複数設けられた前記ノズルヘッドに対して、前記行方向または列方向に沿って相対的に移動可能に設けられ、前記行方向または列方向に沿って伸び、かつ少なくとも１が前記ノズル行間またはノズル列間に挿入可能な幅を有し、挿入した際に１または２のノズル行またはノズル列の全ノズルと隣接する長さを有する複数の光検出用櫛歯部材と、該光検出用櫛歯部材と連結した支持部材とを有し、前記各光検出用櫛歯部材には、各々少なくとも１の光検出部が設けられた請求項８に記載のマイクロプレート処理装置。
10. マトリクス状にウェルが配列されたマイクロプレートと、流体の吸引および吐出が可能でマトリクス状に配列されたノズルを有する１または２以上のノズルヘッドを有し、前記ノズルの行間隔または列間隔の少なくとも１は、対応する前記ウェルの行間隔または列間隔の２以上の自然数倍に各々設定され、対応する前記ノズルの行数または列数の少なくとも１は前記ウェルの行数または列数の前記自然数分の１である前記ノズルヘッドを前記マイクロプレートに対して相対的に移動させて前記マイクロプレート内の第１のウェル部分行列に属するウェルに前記各ノズルヘッドに設けられた全ノズルを一斉に挿入可能に位置させる第１の工程と、
    前記ノズルヘッドと前記マイクロプレートとの間で相対的に移動させて前記全ノズルの先端を前記マイクロプレート内の対応する第２のウェル部分行列に属するウェルに一斉に挿入可能に位置させる第２の工程とを有するとともに、
    前記第１の工程または第２の工程においては、前記吸引吐出の際に、前記ノズル内部に一斉に磁場を及ぼす工程および一斉に磁場を除去する工程を有し、
    磁場を及ぼす前記工程は、行方向に沿ってノズルが配列されたノズル行および列方向に沿ってノズルが配列されたノズル列が各々複数設けられた前記ノズルヘッドに対して、少なくとも１の前記ノズル行間またはノズル列間を前記行方向または列方向に沿って相対的に移動することによって、前記ノズルに対して接離可能に設けた２以上の磁石によって行うマイクロプレート処理方法。
11. 前記第１の工程には、前記ノズルを各ウェルに挿入させて吸引または吐出する工程および該ウェルから前記ノズルを抜出する工程を有する請求項１０に記載のマイクロプレート処理方法。
12. 前記第１の工程または第２の工程においては、前記ノズル内部の液体の状態を検出する工程を有する請求項１０または請求項１１のいずれかに記載のマイクロプレート処理方法。

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