JP5121333B2

JP5121333B2 - 分注装置

Info

Publication number: JP5121333B2
Application number: JP2007174790A
Authority: JP
Inventors: 正光佐藤; 孝良古澤; 共之吉村
Original assignee: Hitachi Aloka Medical Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2027-07-03
Also published as: JP2009014426A

Description

本発明は、検体や試薬などの液体を分注する分注装置に関する。

検体や試薬などの液体を分注する分注装置が知られている。例えば、特許文献１には、試料容器に収容された試料をプローブにより吸引し、分析処理に必要な量を反応容器内に吐き出す装置が記載されている。

分注装置では、複数種類の液体を扱う場合もある。例えば、複数の容器に収容された液体をプローブやノズルにより吸引して反応容器に必要な量を吐き出す場合がある。このように複数種類の液体を扱う場合には、種類の異なる液体同士によるコンタミネーションなどを防止するために、ノズルを交換または洗浄する等の処置が必要になる。

特開２００６−３１７４７２号公報

ところが、液体の種類が変わる度にノズル（ノズルチップ）を交換することは、ランニングコストなどの面で好ましくない。また、ノズルを頻繁に洗浄することも洗浄作業の煩雑さなどの問題が残る。

こうした状況において、本願発明者らは、複数種類の液体を扱う分注装置に関する改良技術について研究開発を重ねてきた。特に、同じ流路によって複数種類の液体を搬送する技術に注目した。

本発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、流路内において液体同士の接触を避けつつ液体を搬送することにある。

上記目的を達成するために、本発明の好適な態様の分注装置は、複数の容器の各々に接続される複数の容器流路と、気体が吸引される気体流路と、複数の容器流路と気体流路が接続される搬送流路と、各容器から搬送流路内に吸引された液体をノズルへ搬送する搬送ポンプと、を有し、各容器に収容された液体が容器流路を介して搬送流路内に吸引される度に、気体流路を介して搬送流路内に気体が吸引され、搬送流路内において液体と液体の間に気体によるギャップが設けられた状態で液体が搬送されることを特徴とする。

望ましい態様において、前記複数の容器流路と気体流路のうちのいずれか一つを選択的に前記搬送流路へ接続するロータリーバルブをさらに有することを特徴とする。

望ましい態様において、前記分注装置は、洗浄液が吸引される洗浄液流路をさらに有し、前記ロータリーバルブは、前記複数の容器流路と気体流路と洗浄液流路のうちのいずれか一つを選択的に前記搬送流路へ接続し、前記ロータリーバルブにより流路が適宜選択されて吸引されることにより、前記搬送流路内において洗浄液、気体、液体、気体、洗浄液の配列状態が形成されてこの配列状態で液体が搬送されることを特徴とする。

望ましい態様において、前記搬送流路は、チューブによって形成され、前記搬送ポンプは、チューブを押圧して押圧箇所をずらしながらチューブを搾ることによりチューブ内の液体を搬送するチューブポンプであることを特徴とする。

望ましい態様において、前記複数の容器流路と気体流路は、各々に対応した個別バルブによって選択的に前記搬送流路へ接続されることを特徴とする。

本発明により、流路内において液体同士の接触を避けつつ液体を搬送することが可能になる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る分注装置の好適な実施形態が示されており、図１はその主要構成を示した機能説明図である。

複数の試薬ボトル４０Ａ，４０Ｂ内には、分析処理に利用される各種の試薬が収容されている。分析処理の一例はハイブリダイゼーション処理である。ハイブリダイゼーション処理は、生体の組織や細胞などについて、特定のＤＮＡやＲＮＡの分布や量などの検出に利用される。例えば、細胞の染色体ＤＮＡや組織中のｍＲＮＡなどを標的として、ＲＮＡプローブやＤＮＡプローブとハイブリッド形成を行うことにより、特定遺伝子の染色体上での存在位置を検出し、あるいは、ｍＲＮＡの組織中での局在領域を検出するなどの方法が知られている。

図１に示す複数の試薬ボトル４０Ａ，４０Ｂ内には、例えば、互いに種類の異なる試薬Ａと試薬Ｂが収容される。同じ種類で濃度の互いに異なる試薬が試薬ボトル４０Ａと試薬ボトル４０Ｂ内に収容されてもよい。なお、３つ以上の試薬ボトル４０が設けられてもよい。また、複数の試薬ボトル４０の他に、洗浄液ボトル５０が用意されている。洗浄液ボトル５０内には、洗浄液が収容されている。この洗浄液が搬送流路１０を通って分注ノズル７０から吐き出されることにより、搬送流路１０内や分注ノズル７０内が洗浄される。

複数の試薬ボトル４０の各々には、容器流路４２が接続されている。例えば、試薬ボトル４０Ａには容器流路４２Ａが接続されており、容器流路４２Ａの一端側が試薬ボトル４０Ａ内の試薬Ａ内に挿入されている。同様に、試薬ボトル４０Ｂには容器流路４２Ｂが接続されている。また、洗浄液ボトル５０には洗浄液流路５２が接続されており、洗浄液流路５２の一端側が洗浄液ボトル５０内の洗浄液に挿入されている。

複数の容器流路４２と洗浄液流路５２の各々の他端側はロータリーバルブ２０に接続される。ロータリーバルブ２０には、さらに、大気に通じるエア流路６２が接続される。ロータリーバルブ２０は、複数の容器流路４２と洗浄液流路５２とエア流路６２のうちのいずれか一つの流路を選択的に搬送流路１０へ接続する。

搬送流路１０は、その一端側にロータリーバルブ２０が接続されて他端側に分注ノズル７０が設けられる。そして、試薬ボトル４０から容器流路４２とロータリーバルブ２０を介して吸引される試薬が搬送流路１０内を通って分注ノズル７０まで搬送されて反応処理容器８０などへ吐き出される。試薬の吸引や搬送や吐出は、チューブポンプ３０によって行われる。

チューブポンプ３０は、１本のチューブによって形成された搬送流路１０の押圧箇所を順次ずらしながらチューブを搾ることにより、ロータリーバルブ２０によって選択される試薬、洗浄液またはエアを搬送流路１０内に吸引し、さらに搬送流路１０内を搬送させて分注ノズル７０から吐き出す。

本実施形態においては、搬送流路１０内で試薬などを搬送させる際に、図１に示すように、搬送流路１０内において洗浄液、エア、試薬Ａ、エア、洗浄液、エア、試薬Ｂ、・・・の配列状態が形成され、その配列状態を維持したまま分注ノズル７０まで試薬などが搬送される。そのため、１本の搬送流路１０を利用して互いに種類の異なる試薬Ａと試薬Ｂを搬送することができ、しかも、搬送流路１０内において試薬Ａと試薬Ｂの接触を避けつつ搬送することができる。そこで、次に図１の分注装置の動作について説明する。

図１の分注装置の動作は、「工程１」容器流路４２に試薬を充填する工程、「工程２」分注ノズル７０の先端まで洗浄液を充填する工程、「工程３」所定量のエアを吸引する工程、「工程４」所定量の試薬を吸引する工程、「工程５」所定量のエアを吸引する工程、「工程６」洗浄液を吸引して試薬を搬送する工程、の順に行われる。以下に各工程の動作を詳述する。

「工程１」容器流路４２に試薬を充填する工程
まず、チューブポンプ３０を停止させた状態でロータリーバルブ２０を駆動して容器流路４２Ａと搬送流路１０を接続する。そして、容器流路４２Ａと搬送流路１０を接続した状態でチューブポンプ３０を充填時間ｔ１だけ駆動して試薬ボトル４０Ａから試薬Ａを吸引し、容器流路４２Ａとロータリーバルブ２０の接続点まで試薬Ａを充填する。

次に、チューブポンプ３０を停止させ、ロータリーバルブ２０を駆動して容器流路４２Ｂと搬送流路１０を接続する。そして、容器流路４２Ｂと搬送流路１０を接続した状態でチューブポンプ３０を駆動して試薬ボトル４０Ｂから試薬Ｂを吸引する。容器流路４２Ｂと容器流路４２Ａの長さが同じであれば、チューブポンプ３０を充填時間ｔ１だけ駆動することにより容器流路４２Ｂとロータリーバルブ２０の接続点まで試薬Ｂが充填される。

さらに、チューブポンプ３０を停止させ、ロータリーバルブ２０を駆動して洗浄液流路５２と搬送流路１０を接続する。そして、洗浄液流路５２と搬送流路１０を接続した状態でチューブポンプ３０を駆動して洗浄液ボトル５０から洗浄液を吸引する。洗浄液流路５２と容器流路４２Ａの長さが同じであれば、チューブポンプ３０を充填時間ｔ１だけ駆動することにより、洗浄液流路５２とロータリーバルブ２０の接続点まで洗浄液が充填される。

「工程２」分注ノズル７０の先端まで洗浄液を充填する工程
チューブポンプ３０を停止させた状態でロータリーバルブ２０を駆動して洗浄液流路５２と搬送流路１０を接続する。なお、既に洗浄液流路５２と搬送流路１０が接続されている場合にはこの接続動作を行う必要がない。そして、洗浄液流路５２と搬送流路１０を接続した状態でチューブポンプ３０を洗浄液充填時間ｔ２だけ駆動して搬送流路１０内に洗浄液を吸引し、分注ノズル７０の先端まで洗浄液を充填する。なお、洗浄液の充填はチューブポンプ３０を超える位置まででもよい。この工程により、図１に示す搬送流路１０内に洗浄液＜２＞が吸引される。

「工程３」所定量のエアを吸引する工程
チューブポンプ３０を停止させた状態でロータリーバルブ２０を駆動してエア流路６２と搬送流路１０を接続する。そして、エア流路６２と搬送流路１０を接続した状態でチューブポンプ３０をエアギャップ生成時間ｔ３だけ駆動して搬送流路１０内にエアを吸引する。こうして搬送流路１０内にエアギャップが形成される。なお、エアギャップの長さは、例えば１０ｍｍ〜数１０ｍｍ程度である。この工程により、図１に示す搬送流路１０内にエア＜３＞が吸引される。

「工程４」所定量の試薬を吸引する工程
チューブポンプ３０を停止させた状態でロータリーバルブ２０を駆動し、指定の試薬が収容された試薬ボトル４０の容器流路４２と搬送流路１０を接続する。例えば、容器流路４２Ａと搬送流路１０を接続する。そして、容器流路４２Ａと搬送流路１０を接続した状態でチューブポンプ３０を指定吸引時間ｔ４だけ駆動して搬送流路１０内に所定量の試薬Ａを吸引する。この工程により、図１に示す搬送流路１０内に試薬Ａ＜４＞が吸引される。

「工程５」所定量のエアを吸引する工程
チューブポンプ３０を停止させた状態でロータリーバルブ２０を駆動してエア流路６２と搬送流路１０を接続する。そして、エア流路６２と搬送流路１０を接続した状態でチューブポンプ３０をエアギャップ生成時間ｔ５だけ駆動して搬送流路１０内にエアを吸引する。こうして搬送流路１０内にエアギャップが形成される。なお、エアギャップの長さは、例えば１０ｍｍ〜数１０ｍｍ程度である。また、エアギャップ生成時間ｔ５とエアギャップ生成時間ｔ３が同じ時間であってもよい。この工程により、図１に示す搬送流路１０内にエア＜５＞が吸引される。

「工程６」洗浄液を吸引して試薬を搬送する工程
まず、チューブポンプ３０を停止させた状態でロータリーバルブ２０を駆動して洗浄液流路５２と搬送流路１０を接続する。そして、洗浄液流路５２と搬送流路１０を接続した状態でチューブポンプ３０を洗浄液吐出時間ｔ６だけ駆動し、図１に示す搬送流路１０内の洗浄液＜２＞を分注ノズル７０から廃液槽などに吐き出す。この時、洗浄液流路５２と搬送流路１０が接続されているため、洗浄液ボトル５０から搬送流路１０内に洗浄液＜６＞が吸引される。

洗浄液＜２＞が吐き出されると、ノズル駆動機構などによって分注ノズル７０がワークエリアへ移動され、チューブポンプ３０が試薬吐出時間ｔ７だけ駆動され、図１に示す搬送流路１０内の試薬Ａ＜４＞が分注ノズル７０から反応処理容器８０に吐き出される。

次に、分注ノズル７０が廃液エリアに移動され、チューブポンプ３０を洗浄液吐出時間ｔ８だけ駆動し、図１に示す搬送流路１０内の洗浄液＜６＞の一部を分注ノズル７０から廃液槽などに吐き出す。

「工程６」において、試薬の無駄を少なくする（望ましくは無駄を無くす）ためには、洗浄液吐出時間ｔ６として、分注ノズル７０の先端から洗浄液＜２＞を全て吐き出し、さらにエア＜３＞の約半分を吐き出すまでの時間を設定する。また、試薬吐出時間ｔ７として、分注ノズル７０の先端からエア＜３＞の残りを吐き出し、さらに試薬Ａ＜４＞を全て吐き出し、さらにエア＜５＞の約半分を吐き出すまでの時間を設定する。そして、洗浄液吐出時間ｔ８として、分注ノズル７０の先端からエア＜５＞の残りを吐き出し、さらに洗浄液＜６＞をある程度吐き出すまでの時間を設定する。

また「工程６」において、分注の精度やコンタミネーション防止を重視する場合には、洗浄液吐出時間ｔ６として、分注ノズル７０の先端から洗浄液＜２＞を全て吐き出し、さらにエア＜３＞を全て吐き出し、さらに試薬Ａ＜４＞の一部を吐き出すまでの時間を設定する。また、試薬吐出時間ｔ７として、分注ノズル７０の先端から試薬Ａ＜４＞を一部だけ残して吐き出すだけの時間を設定する。そして、洗浄液吐出時間ｔ８として、分注ノズル７０の先端から試薬Ａ＜４＞の残りを吐き出し、さらにエア＜５＞を全て吐き出し、さらに洗浄液＜６＞をある程度吐き出すまでの時間を設定する。

このように「工程１」から「工程６」により指定の試薬（例えば試薬Ａ）が反応処理容器８０に吐き出される。なお、別の試薬を続けて搬送したい場合には、「工程６」の後に「工程３」から「工程６」を再び実行する。例えば、再び実行される「工程３」により図１に示す搬送流路１０内にエア＜３´＞が吸引され、再び実行される「工程４」において、容器流路４２Ｂと搬送流路１０を接続することにより、図１に示す搬送流路１０内に試薬Ｂ＜４´＞が吸引される。

以上説明したように、図１の分注装置により、１本の搬送流路１０を利用して互いに種類の異なる試薬Ａと試薬Ｂを搬送することができ、しかも、搬送流路１０内において試薬Ａと試薬Ｂの接触を避けつつ搬送することができる。

なお、試薬Ａと試薬Ｂとの接触を避けるのであれば、試薬Ａと試薬Ｂとの間にエアのみを挿入して洗浄液を挿入しない搬送形態も可能である。例えば、試薬Ａと試薬Ｂが同じ種類の試薬で互いに濃度のみが異なる場合には、エアのみによって試薬Ａと試薬Ｂを分離するようにしてもよい。

また、図１におけるチューブポンプ３０をシリンジポンプに置き換えてもよい。但し、シリンジポンプを利用する場合には、シリンジポンプの吸引吐出量が、図１の搬送流路１０内における洗浄液やエアや試薬の各量よりも十分小さいことが望ましい。また、シリンジポンプの場合には、エアと試薬の境界部分において、エアと試薬がシリンジ内に吸引されて混合される。その混合による泡などを取り除く場合には、エアと試薬の境界部分を廃液槽に捨てて、反応処理容器８０に吐き出さないようにすればよい。

また、図１におけるロータリーバルブ２０と複数の容器流路４２と洗浄液流路５２とエア流路６２で構成されるロータリーバルブ系を多数設けることも可能である。

図２は、ロータリーバルブ系を２つ設けた分注装置を説明するための図である。図２において、２つのロータリーバルブ系（系１と系２）は、分岐ロータリーバルブ２４を介して搬送流路１０に接続される。なお、搬送流路１０の図示しない他端側には、図１の場合と同様に、チューブポンプ３０と分注ノズル７０が設けられる。

図２において、分岐ロータリーバルブ２４は、系１のロータリーバルブ２０（１）に繋がる分岐流路１１と、系２のロータリーバルブ２０（２）に繋がる分岐流路１２のうちの一方の流路を搬送流路１０へ接続する。そして、分岐ロータリーバルブ２４によって選択された系を対象として、図１の場合と同様な動作により、試料の吸引や搬送や吐き出しが行われる。なお、試薬ボトル４０Ａ、４０Ｂ，４０Ｃ、４０Ｄの各々には、試薬Ａ、試薬Ｂ、試薬Ｃ、試薬Ｄが収容されている。

例えば、分岐ロータリーバルブ２４によって分岐流路１１と搬送流路１０が接続された状態で、洗浄液やエアや試料が吸引されることにより、搬送流路１０内に、洗浄液、エア、試薬Ａ、エア、洗浄液、エア、試薬Ｂ、・・・の配列状態が形成され、その配列状態を維持したまま図示しない分注ノズルまで試薬などが搬送される。

また、例えば、分岐ロータリーバルブ２４によって分岐流路１２と搬送流路１０が接続された状態で、洗浄液やエアや試料が吸引されることにより、搬送流路１０内に、洗浄液、エア、試薬Ｃ、エア、洗浄液、エア、試薬Ｄ、・・・の配列状態が形成され、その配列状態を維持したまま図示しない分注ノズルまで試薬などが搬送される。

なお、系１と系２を対称的な構造とすることにより、例えば、分岐流路１１と分岐流路１２の長さを同じ長さとすることにより、チューブポンプの吸引時間などを系ごとに変更する必要がなくなるため、装置全体としての制御が容易になる。

また、分岐ロータリーバルブ２４を利用せずに、搬送流路１０と分岐流路１１と分岐流路１２を互いに直接接続して３分岐流路を形成してもよい。さらに、図２においては、２つのロータリーバルブ系について説明したが、分岐ロータリーバルブ２４に３つ以上のロータリーバルブ系を接続してもよい。ロータリーバルブ系を増やすことより、比較的容易に試薬ボトル４０の個数を増やすことが可能になる。

図３は、図１や図２のロータリーバルブに換えて、個別バルブを利用した分注装置を示す図である。

図１の場合と同様に、図３の複数の試薬ボトル４０Ａ，４０Ｂ内には、分析処理に利用される各種の試薬が収容されている。例えば、互いに種類の異なる試薬Ａと試薬Ｂが、各々、試薬ボトル４０Ａと試薬ボトル４０Ｂ内に収容される。また、洗浄液ボトル５０内には、洗浄液が収容されている。

図３においては、複数の容器流路４２と洗浄液流路５２とエア流路６２の各々が個別バルブを介して搬送流路１０に接続される。つまり、試薬ボトル４０Ａに繋がる容器流路４２Ａが個別バルブＶＡを介して搬送流路１０に接続され、試薬ボトル４０Ｂに繋がる容器流路４２Ｂが個別バルブＶＢを介して搬送流路１０に接続され、洗浄液ボトル５０に繋がる洗浄液流路５２が個別バルブＶＳを介して搬送流路１０に接続され、エアを吸引するエア流路６２が個別バルブＶαを介して搬送流路１０に接続される。

そして、個別バルブＶＳのみを開いて他の個別バルブを閉じてチューブポンプ３０を駆動することにより洗浄液が搬送流路１０内に吸引され、個別バルブＶαのみを開いて他の個別バルブを閉じてチューブポンプ３０を駆動することによりエアが搬送流路１０内に吸引され、個別バルブＶＡのみを開いて他の個別バルブを閉じてチューブポンプ３０を駆動することにより試薬Ａが搬送流路１０内に吸引され、個別バルブＶＢのみを開いて他の個別バルブを閉じてチューブポンプ３０を駆動することにより試薬Ｂが搬送流路１０内に吸引される。

個別バルブの開閉が適宜制御されて吸引動作が行われることにより、図３に示すように、搬送流路１０内において洗浄液、エア、試薬Ａ、エア、洗浄液、・・・の配列状態が形成されて、その配列状態を維持したまま分注ノズル７０まで試薬などが搬送されて、試薬が反応処理容器８０に吐き出される。

なお、複数の容器流路４２と洗浄液流路５２とエア流路６２の各々を搬送流路１０に沿って異なる位置に梯子状に接続する場合には、接続位置の相違に伴ってデッドスペースが発生する。そのため、搬送流路１０に吸引される洗浄液、エア、試薬Ａの各量（体積）は、制御を容易にするために、図３に破線で示される最大デッドスペース以上に設定されることが望ましい。また、個別バルブＶαがチューブポンプ３０から最も離れた位置に接続され、個別バルブＶＳがチューブポンプ３０から２番目に離れた位置に接続されることが望ましい。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。

本発明に係る分注装置の主要構成を示した機能説明図である。ロータリーバルブ系を２つ設けた分注装置を説明するための図である。ロータリーバルブに換えて個別バルブを利用した分注装置を示す図である。

符号の説明

１０搬送流路、２０ロータリーバルブ、３０チューブポンプ、４０試薬ボトル、４２容器流路、５０洗浄液ボトル、５２洗浄液流路、６２エア流路。

Claims

複数の容器の各々に接続される複数の容器流路と、
気体が吸引される気体流路と、
複数の容器流路と気体流路が接続される搬送流路と、
複数の容器流路と気体流路を選択的に搬送流路へ接続するバルブと、
各容器から搬送流路内に吸引された液体をノズルへ搬送する搬送ポンプと、
を有し、
前記バルブが、各容器流路と搬送流路を接続し、前記搬送ポンプが、搬送流路に接続された各容器流路を介して、その容器流路に接続された各容器に収容された液体を搬送流路内に吸引することにより、各容器に収容された液体が容器流路を介して搬送流路内に吸引され、
各容器に収容された液体が容器流路を介して搬送流路内に吸引される度に、前記バルブが、気体流路と搬送流路を接続し、前記搬送ポンプが、搬送流路に接続された気体流路を介して搬送流路内に気体を吸引することにより、搬送流路内において液体と液体の間に気体によるギャップが設けられた状態で液体が搬送される、
ことを特徴とする分注装置。
請求項１に記載の分注装置において、
洗浄液が吸引される洗浄液流路をさらに有し、
前記バルブは、前記複数の容器流路と気体流路と洗浄液流路を選択的に前記搬送流路へ接続し、
前記バルブが、洗浄液流路、気体流路、各容器流路、気体流路、洗浄液流路の順にこれらと搬送流路とを接続することにより、前記搬送ポンプが、洗浄液、気体、液体、気体、洗浄液の順にこれらを前記搬送流路内に吸引し、前記搬送流路内において洗浄液、気体、液体、気体、洗浄液の配列状態が形成されてこの配列状態で液体が搬送される、
ことを特徴とする分注装置。
請求項２に記載の分注装置において、
前記バルブは、前記複数の容器流路と気体流路のうちのいずれか一つを選択的に前記搬送流路へ接続するロータリーバルブである、
ことを特徴とする分注装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載の分注装置において、
前記搬送流路は、チューブによって形成され、
前記搬送ポンプは、チューブを押圧して押圧箇所をずらしながらチューブを搾ることによりチューブ内の液体を搬送するチューブポンプである、
ことを特徴とする分注装置。
請求項１に記載の分注装置において、
前記複数の容器流路と気体流路は、各々に対応した個別バルブによって選択的に前記搬送流路へ接続される、
ことを特徴とする分注装置。