JP5163903B2 - 分注方法 - Google Patents

Description

本発明は、検体検査などにおいて、液体試料を吸入・吐出する分注を行う分注方法に関する。

薬液等の液体試料を分注する分注装置が知られている。この分注装置は、ノズルや、ノズル内に液体試料を吸入・吐出するためのポンプ、ノズルを搬送するノズル搬送機構などから構成される。

また、分注装置は、例えば、遺伝子の機能解析を行うためのＩＳＨ（In Situ Hybridization）処理装置などに組み込まれており、ウェル内の液体試料をノズルによって吸入したり、ノズル内の液体試料をウェル内へと吐出し、分注を行うよう構成されている。

また、創薬スクリーニングの分野においては、分注装置を利用して、細胞に薬の候補となる化合物を与え、その刺激による細胞の変化を画像で捉え、画像処理によって薬効や副作用を試験している。

図４は特開平１１-１６０３２６号公報に記載された従来の分注装置の要部構成を示す概念図である。
図４において、金属性のパイプなどで構成されるチップ装着部２７には樹脂等で形成されたノズルチップ（以下、チップという）２８が着脱自在に装着される。このチップ装着部２７及びチップ２８によってノズルが構成される。このノズルには分注ポンプ１４が接続されている。この分注ポンプ１４は吸引力や吐出力を発生するものである。

分注ポンプ１４とノズルとの間にはジャミング検出部１６が設けられている。このジャミング検出部１６はチップ２８が何らかの部材に衝突した際にその衝突力を検出する手段である。

制御部２０は、分注装置の全体を制御すると共に、特に、チップ２８の先端の位置ずれ検出のための制御を行う。駆動機構２２は、分注ポンプ１４を含む可動部分に接続され、この駆動機構２２によって分注ポンプ１４及びノズルを含む可動部分の全体が駆動されている。

それらの可動部分は三次元的に自在に運動可能である。ジャミング検出部１６の出力信号は判定部２４に入力されており、この判定部２４によってジャミング検出部１６の出力信号に基づいてチップ先端の位置ずれが判定される。

図５は特開２００４−１０１４７９号公報に記載された他の従来例を示す概略構成図である。箱状のケーシング１の上部にはモータ２が設けられている。ケーシング１内には、モータ１の回転軸３にカップリング４を介して接続された台形ネジ又はボールネジ等からなるネジ体５が回転自在に設けられている。

ネジ体５にはスライダ６が矢印Ｅの方向に沿って上下動自在にネジ孔６ｂを介して螺合して設けられ、このスライダ６はケーシング１に設けられたリニアガイド７に摺動自在に接続され、回転することなく上下動するように構成されており、下方に突出する分注用ピストン軸６Ａを有している。

ケーシング１の内面には、複数のガイド突起（図示省略）を介して長手形状のカム板１０が上下動自在に設けられ、このカム板１０の下部位置には横方向に所定のリードを有する長手形状のカム溝又はカム孔の形状からなるカム部１１が形成されている。

カム板１０は、その上端１２に一端が接続されたスプリング等のばね部材１３の他端がケーシング１の係止部に係止されていることにより、常時下方へ付勢されていると共に、矢印Ｅに沿って上下動自在に構成されている。

カム板１０の上端１２に対して一体に曲折して形成された取付片（図示省略）には動作位置調整ネジが設けられ、この動作位置調整ネジの下端にはスライダ６の上部当接し、このスライダ６によってカム板１０をばね部材１３のばね力に抗して上方へ持ち上げることができるように構成されている。

特開平１１−１６０３２６号公報 特開２００３−３４４４２７号公報 特開２００４−１０１４７９号公報

ところで、上述の従来装置においては、チップの先端曲がりや、成型不良などの異常、およびジャミングを検出する機能はあるものの、チップラックからチップを装着する際、チップの有無を検出する機能は無かった。
そのため、チップが無いまま滴下（ディスペンス）動作に入り、不正確な試験を実行してしまうという問題があった。

従って本発明の目的は、自動化された分注方法において、チップラックからチップを装着する際、チップラックにチップがあるかどうかを検出する機能を付加し、それによって、確実にチップを装着し、ミスの無い滴下を行うことが可能な分注方法を実現することにある。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明においては、
第１搬送部に格納された分注ポンプと、該分注ポンプに固定されたディスペンサと、第２搬送部に載置され複数のチップが着脱自在に挿入されたチップラックと、該チップラックの表面を撮影する画像取込み部（カメラ）と、取込んだ画像を処理する画像処理部と、該画像処理部からの画像に基づいて前記第１搬送部及び分注ポンプの動作を制御する制御部と、を具備し、下記の工程を含んで分注を行うことを特徴とする分注方法。
記
１．前記カメラで前記チップラックの表面を撮像し、前記チップの有無を判断する工程、
２．前記第２搬送部で前記チップラックをＸ方向に搬送し、前記第１搬送部の略下方に位置させる工程、
３．前記第１搬送部をＸＹ方向に移動させ、前記チップのある場所の真上に位置させる工程、
４．前記第１搬送部をＺ方向に下降させ、前記ディスペンサに前記チップを装着させる工程、
５．前記第１搬送部をＺ方向に上昇させる工程、
６．前記第１搬送部に固定されたディスペンサが、前記チップを装着した状態で、化合物（薬の候補）の置かれた容器の上まで搬送する工程、
７．前記第１搬送部をＺ方向に下降させ、前記チップの先端を前記化合物の液面に到達させる工程、
８．前記化合物を一定量吸引する工程、
９．前記化合物を吸引したあと、前記第１搬送部を上昇させる工程、
１０．前記第１搬送部がＸＹ方向に移動し、被測定サンプルである細胞が置かれた容器の上まで移動させる工程、
１１．前記第１搬送部をＺ方向に下降させ、細胞の培養液面の上の所定位置で吸引した前記化合物を前記被測定サンプルに吐出する工程、
１２．前記第１搬送部をＺ方向に上昇させる工程、
１３．前記第１搬送部をチップ捨て場までＸＹ方向に移動させる工程、
１４．前記チップを前記ディスペンサからリジエクト（除去）させる工程、
１５．前記第１搬送部をＸＹ方向に移動させ、前記チップのある場所の真上に位置させる工程。

本発明の請求項１によれば、画像取込み部からの画像に基づいて分注ポンプの動作を制御する制御部を設けたので、その画像をもとにチップラックに挿入されたチップの有無を判断することができる。その結果、滴下動作を確実に実施し、ミスの無い試験を行う分注装置を実現することができる。
本発明の請求項２によれば、画像が鮮明になり誤判断をなくすことができる。

本発明の分注装置の実施形態の一例を示す構成図である。 チップラックに挿入されたチップの平面図及び一部断面正面図である。 チップラックの画像を示す図である。 従来の分注装置の一例を示す構成図である。 従来の分注装置の他の例を示す構成図である。

図１は本発明の分注装置の一例を示す構成図である。
図１において、１００は分注ポンプを含む駆動機構（図示省略）が組込まれた第１搬送部であり、この第１搬送部の下方に後述のチップを装着するためのディスペンサ１０１が設けられている。なお、この第 1 搬送部１００には従来と同様の駆動機構が組み込まれているものとする。

１０２は制御部であり、第１搬送部１００に組み込まれた分注ポンプの上下動（Ｚ方向）を制御したり、チップ部分に試料を吸引・吐出するために搬送部１００をＸ−Ｙ方向へ移動させるための制御を行う。
１０４は画像取込み部（カメラ）、１０３はカメラの画像処理部であり、カメラで撮影した画像は画像処理部を介して制御部１０２に取込まれる。１０５はチップラックの表面を照射する照明部である。

１０６はチップラック１０７が載置された第２搬送部であり、載置されたチップラックを所定の位置まで搬送する。
第２搬送部１０６はＸ方向のみに移動し、第１搬送部１００はＸＹＺの３軸方向に移動する。なお、制御部にはチップラックにチップがあるかないかを判別する公知の機能が設けられており、カメラや照明のオンオフについても制御する。また、照明は画像の取込みに同期し、画像を取込む時のみＯＮとし、その後ＯＦＦとなるように制御される。

チップの有無を検出する画像処理としては、例えばチップラックにある円形パターンの大きさから判断し、大きさが一定値より大きい場合はチップが無いと判断し、大きさが一定値より小さい場合はチップがあると判断する。

図２はチップラック１０７に挿入されたチップ１０８の平面図及び一部断面正面図であり、一般的に市販されている。図に示すようにチップラック１０７にはチップ１０８がＸ−Ｙ方向に例えば８×１２個着脱自在に挿入されている。
図３（ａ，ｂ）はカメラ１０４で撮影したチップラック１０８の画像を示すものである。図（ａ）の点線で囲った部分はチップのある領域を示し、図（ｂ）は画像処理を施した後に丸印部分が鮮明になっている状態を示している。

上述の構成において、分注装置は下記のシーケンスで動作する。
１．カメラ１０４ でチップラック１０７の表面を撮像して、チップ１０８のあるところを判断する。
２．第２搬送部１０６でチップラック１０７をＸ方向に搬送し、第１搬送部１００の略下方に位置させる。
３．第１搬送部１００をＸＹ方向に移動させ、チップ１０８のある場所の真上に位置させる。

４．第１搬送部１００をＺ方向に下降させ、チップ１０８を装着する。
５．第１搬送部１００をＺ方向に上昇させる。
６．第１搬送部１００が、チップ１０８を装着した状態で、化合物（薬の候補）の置かれた容器（図示省略）の上まで搬送する。
７．第１搬送部１００がＺ方向に下降し、チップの先端が化合物の液面に達する。

８．化合物を一定量吸引する。
９．化合物を吸引したあと、第１搬送部１００が上昇する。
１０．第１搬送部１００がＸＹ方向に移動し、被測定サンプルである細胞が置かれた容器（図示省略）の上まで移動する。
１１．第１搬送部１００がＺ方向に下降し、細胞の培養液面の上の所定位置で吸引した化合物をサンプルに吐出する。

１２．第１搬送部１００がＺ方向に上昇する。
１３．第１搬送部１００がチップ捨て場（図示省略）までＸＹ方向に移動する。
１４．ディスペンサがチップをリジエクト（除去）する。
１５．第１搬送部１００がＸＹ方向に移動し、チップのある場所の真上に位置させる。
１６．以下、３〜１５を繰り返す。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。例えば画像処理部１０３は制御部１０２ 内に収納されていてもよく、チップ１０８の数と形状は図示の例に限るものではない。
従って、本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。

１００ 第１搬送部
１０１ ディスペンサ
１０２ 制御部
１０３ 画像処理部
１０４ 画像取込み部
１０５ 照明部
１０６ 第２搬送部
１０７ チップラック
１０８ チップ

Claims (1)

1. 第１搬送部に格納された分注ポンプと、該分注ポンプに固定されたディスペンサと、第２搬送部に載置され複数のチップが着脱自在に挿入されたチップラックと、該チップラックの表面を撮影する画像取込み部（カメラ）と、取込んだ画像を処理する画像処理部と、該画像処理部からの画像に基づいて前記第１搬送部及び分注ポンプの動作を制御する制御部と、を具備し、下記の工程を含んで分注を行うことを特徴とする分注方法。
   記
   １．前記カメラで前記チップラックの表面を撮像し、前記チップの有無を判断する工程、
   ２．前記第２搬送部で前記チップラックをＸ方向に搬送し、前記第１搬送部の略下方に位置させる工程、
   ３．前記第１搬送部をＸＹ方向に移動させ、前記チップのある場所の真上に位置させる工程、
   ４．前記第１搬送部をＺ方向に下降させ、前記ディスペンサに前記チップを装着させる工程、
   ５．前記第１搬送部をＺ方向に上昇させる工程、
   ６．前記第１搬送部に固定されたディスペンサが、前記チップを装着した状態で、化合物（薬の候補）の置かれた容器の上まで搬送する工程、
   ７．前記第１搬送部をＺ方向に下降させ、前記チップの先端を前記化合物の液面に到達させる工程、
   ８．前記化合物を一定量吸引する工程、
   ９．前記化合物を吸引したあと、前記第１搬送部を上昇させる工程、
   １０．前記第１搬送部がＸＹ方向に移動し、被測定サンプルである細胞が置かれた容器の上まで移動させる工程、
   １１．前記第１搬送部をＺ方向に下降させ、細胞の培養液面の上の所定位置で吸引した前記化合物を前記被測定サンプルに吐出する工程、
   １２．前記第１搬送部をＺ方向に上昇させる工程、
   １３．前記第１搬送部をチップ捨て場までＸＹ方向に移動させる工程、
   １４．前記チップを前記ディスペンサからリジエクト（除去）させる工程、
   １５．前記第１搬送部をＸＹ方向に移動させ、前記チップのある場所の真上に位置させる工程。