JP6094488B2 - 分注装置に用いられるピペットチップセット及びこれを用いた試薬カートリッジフィルムへの穴開け方法 - Google Patents

Description

本発明は、分注装置に用いられるピペットチップセット、及び、これを用いて試薬カートリッジを覆うフィルムに簡易に穴を開ける穴開け方法に関する。

近年、ライフサイエンス分野において、患者から採取した検体から核酸を抽出して一塩基多型のような遺伝子の変異を検出することで、医薬品に対する感受性をあらかじめ予測できる可能性が示唆されている。

上記のような検体から核酸を抽出する処理は、自動分析装置を用いて行うことが一般的であるが、自動分析装置で用いる試薬はカートリッジと呼ばれる収納物に設けられたウェル内に収容されていることが多い。このようなカートリッジには、ウェル内に充填された試薬の揮発や外部からの異物の混入などを防ぐ目的でウェルを覆うようにフィルムが貼付されていることが多い。

そのため、ウェル内に充填された試薬を使用する際には、分注ピペットチップにてウェル内の試薬を吸引する前に、ウェル上を覆うフィルムを剥がす、または、フィルムに穴を開ける必要がある。前者の場合、フィルムを事前に手で剥がすことが考えられるが、作業者の手間を要するため検査効率が悪くなってしまう。後者の場合、分注ピペットチップを用いてフィルムを突き破ることが考えられるが、フィルムがうまく突き破れず、分注ピペットチップ先端が曲がったり、突き破れても破れたフィルムの一部がウェル内に落下したりする危険性がある。

上述したようなフィルムに事前に穴を開ける際の問題を解決するために、特許文献１では、ピペットチップの先端にフィルムを破るためのピンを別途取り付け、このピンでフィルムに穴を開けるようにしている。

特開２００７−３３５０号公報

しかし、特許文献１に記載の穴開け方法においては、ピペットチップの先端に専用のピンを取り付ける手間と、そのピンの作製に要するコストが問題となる。

本発明は、自動分析装置にセットされた試薬カートリッジのウェルを覆うフィルムに簡易に穴開けを行うことができるピペットチップセット及びこれを用いた穴開け方法を提供することを目的とする。

本発明は、自動分析装置の分注装置において、生化学分析用の試薬が封入された試薬カートリッジと共に用いられるピペットチップセットに関する。当該ピペットチップセットは、試薬カートリッジに封入される試薬を分注するための分注ピペットチップと、中心軸に対して傾斜する先端面を有する穴開け用ピペットチップと、分注ピペットチップと穴開け用ピペットチップとを一体に収容するラックとを備える。穴開け用ピペットチップの中心軸と平行な方向における先端面の高さが５ｍｍ以上７．５ｍｍ以下であり、穴開け用ピペットチップの中心軸と先端面とがなす角度が、１７．８°以上２６．７°以下であり、穴開け用ピペットチップセットの先端から中心軸と平行な方向に先端面の高さだけ離れた先端面最上部における穴開け用ピペットチップの外径が、２．７４ｍｍ以上２．８７ｍｍ未満である。

また、本発明は、液体の吸引及び吐出を行う分注ヘッドと、生化学分析用の試薬が封入された試薬カートリッジを支持するステージとを備える分注装置を用いて、試薬カートリッジに設けられるウェルを覆うフィルムに穴を形成する穴開け方法に関する。当該穴開け方法では、中心軸に対して傾斜する先端面を有する穴開け用ピペットチップを分注ヘッドに装着し、分注ヘッドに装着された穴開け用ピペットチップの先端をフィルムの垂直上方に配置し、分注ヘッドを下降させ、穴開け用ピペットチップの先端をフィルムに突刺すことによって、フィルムに穴を形成する。穴開け用ピペットチップの中心軸と平行な方向における先端面の高さが５ｍｍ以上７．５ｍｍ以下であり、穴開け用ピペットチップの中心軸と先端面とがなす角度が、１７．８°以上２６．７°以下であり、穴開け用ピペットチップセットの先端から中心軸と平行な方向に先端面の高さだけ離れた先端面最上部における穴開け用ピペットチップの外径が、２．７４ｍｍ以上２．８７ｍｍ未満である。

本発明に係る穴開け方法によれば、穴開け用ピペットチップがその中心軸に対して傾斜する先端面を有するため、カートリッジのウェルを覆うフィルムに対する穴開けを容易に行うことができる。

図１は、実施形態に係る核酸分析装置の概略構成を示す上面図である。 図２は、核酸精製キットの構成を示す斜視図である。 図３は、核酸精製キットの構成を示す斜視図である。 図４は、分注処理の詳細を説明するための斜視図である。 図５は、通常の分注ピペットチップを用いて試薬カートリッジのウェルを覆う封止フィルムに穴開けする様子を示した説明図である。 図６は、先端部を切断加工した分注ピペットチップを用いて試薬カートリッジのウェルを覆う封止フィルムに穴開けする様子を示した説明図である。 図７は、図６に示した穴開け用ピペットチップの詳細形状を示す図である。 図８は、実施例３及び４、参考例１及び２、並びに比較例１〜３に係る穴開け用ピペットチップの形状を示す図である。 図９は、実施例３に係る穴開け用ピペットチップを用いて穴開けを行った後の封止フィルムの状態を示す図である。 図１０は、実施例４に係る穴開け用ピペットチップを用いて穴開けを行った後の封止フィルムの状態を示す図である。

以下の説明では、説明の便宜上、三次元直交座標系を用いて方向を特定することとし、Ｘ軸及びＹ軸を水平面と平行な軸とし、Ｚ軸を水平面と垂直な軸とする。

＜１．核酸分析装置の構成＞
図１は、実施形態に係る核酸分析装置の概略構成を示す上面図である。

核酸分析装置１は、被検体導入部４０と、精製処理部５０と、遠心送液部６０と、分析部７０とを備える。核酸精製キット１０は、生体試料などの被検体に含まれる細胞を破壊し、細胞内に含まれる核酸を担体に吸着させて分離精製する。核酸分析チップ２０は、核酸精製キット１０によって精製された核酸に対して生化学反応を行う。被検体導入部４０には、核酸精製キット１０と核酸分析チップ２０とが配置される。被検体導入部４０は、図示しない搬送機構によってＹ軸方向に移動可能なステージ４１と、核酸分析チップ２０を取り付けるための分析チップホルダ４２とを有する。ステージ４１上には、試薬カートリッジ１００を固定及び位置決めするための被係合部４３が設けられる。試薬カートリッジ１００は、被係合部４３を用いてステージ４１上に取り付けられる。精製処理部５０は、核酸精製キット１０を用いて被検体から核酸を抽出する操作を行う。精製処理部５０は、ロボットハンド５１と、分注ヘッド５２と、加圧部５３とを備える。尚、精製処理部５０の詳細については後述する。遠心送液部６０は、核酸分析チップ２０を中心軸線Ｏ回りに回転させる機構である。また、分析部７０は、核酸分析チップ２０の反応容器（図示せず）内で核酸の分析を行う。

＜２．核酸精製キットの詳細＞
図２及び３は、核酸精製キットの構成を示す斜視図である。

核酸精製キット１０は、被検体から核酸を抽出するための試薬などが収容された試薬カートリッジ１００と、ピペットチップキット２１０とを備える。ピペットチップキット２１０は、液体を分注するための複数の分注ピペットチップ２０１と、穴開け用ピペットチップ２０２と、分注ピペットチップ２０１及び穴開け用ピペットチップ２０２を一体に収容するピペットチップラック２００とから構成されている。

試薬カートリッジ１００は、開口を有する箱状に形成された本体１０１と、本体１０１の外面から側方へ突出して形成された爪部１０２とを有している。爪部１０２は、被検体導入部４０に試薬カートリッジ１００を固定するために用いられる。

本体１０１の内部には、生体試料などの被検体が投入されるサンプルウェル（被検体収容部）１１０と、被検体から核酸を抽出するための試薬などが収容されている試薬ウェル部１２０と、被検体から核酸を抽出する工程で分離された不要な溶液を廃棄する廃液ウェル（廃液収容部）１３０と、被検体から抽出された核酸を回収する回収ウェル１４０とが一体に設けられている。また、試薬カートリッジ１００は、核酸を吸着させる担体を含有する抽出フィルターカートリッジ１５０を有する。試薬カートリッジ１００には、抽出フィルターカートリッジ１５０が収容される保持部１６０が設けられている。

試薬ウェル部１２０は、複数の試薬ウェル（試薬収容部）１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６と、オイルウェル（オイル収容部）１２７と、オイル除去部１２８とを有している。また、試薬ウェル部１２０において、複数の試薬ウェル１２１〜１２６の開口及びオイルウェル１２７の開口は、図２に示す封止フィルム１０４によって封止されている。封止フィルム１０４により、試薬ウェル１２１〜１２６及びオイルウェル１２７への気体の侵入が抑制されている。封止フィルム１０４は、後述する分注ピペットチップ２０１により突き破ることができる材質で形成される。封止フィルム１０４は、例えば、金属製の薄膜や、プラスチックフィルム等で形成することができる。

試薬ウェル１２１、１２２、１２３、１２４、１２５及び１２６には、細胞膜などの生体物質を溶解する溶解液１２１Ａ、溶解液１２１Ａで溶解しきれず担体へ目詰まりを起こしている細胞質などの生体物質を溶解する溶解液１２２Ａ、担体に吸着された核酸以外の不要物を洗い流すための洗浄液１２３Ａ、洗浄液１２４Ａ、担体から核酸を溶出させる溶出液１２５Ａ、溶出液中の核酸濃度を調整するための希釈液１２６Ａがそれぞれ収容され

オイルウェル１２７には、例えばＰＣＲ反応において反応溶液に重層して用いられる周知のオイル１２７Ａが収容されている。オイル１２７Ａとしては、例えばミネラルオイルやシリコンオイルなどを好適に採用することができる。

オイル除去部１２８は、核酸分析チップ２０にオイル１２７Ａを供給する際に、分注ピペットチップ２０１の外面に付着したオイル１２７Ａを除去するためのものであり、内部に図示しないフィルターを有する。

廃液ウェル１３０は、抽出フィルターカートリッジ１５０の底部の外形に対応する形状を有し、抽出フィルターカートリッジ１５０を支持可能な凹部である。廃液ウェル１３０に抽出フィルターカートリッジ１５０が取り付けられた状態では、抽出フィルターカートリッジ１５０は試薬カートリッジ１００内で転倒しないようになっている。

回収ウェル１４０は、廃液ウェル１３０と同様に抽出フィルターカートリッジ１５０を支持可能な形状の凹部である。回収ウェル１４０の底部は、抽出フィルターカートリッジ１５０の担体から溶出液１２５Ａによって溶出された核酸溶液を貯留できる形状を有する。

廃液ウェル１３０と回収ウェル１４０とは、試薬カートリッジ１００内で隣り合う位置関係に設けられている。この配置は、抽出フィルターカートリッジ１５０の洗浄を廃液ウェル１３０において行った後に、抽出フィルターカートリッジ１５０を回収ウェル１４０に移動させるときの抽出フィルターカートリッジ１５０の動線を短くするためである。これにより、試薬カートリッジ１００上を通過する抽出フィルターカートリッジ１５０が試薬カートリッジ１００などを汚染する可能性を低減することができる。

抽出フィルターカートリッジ１５０は、内部に抽出フィルターユニット（図示せず）を有する。この抽出フィルターユニットには、サンプルウェル１１０から分注されたサンプルに含まれる核酸を一時的に吸着するためのものである。

本体１０１には、図２に示すように、開口全体を封止する封止フィルム１０３が設けられている。この封止フィルム１０３は、核酸精製キット１０の使用時に剥離される。封止フィルム１０３により、本体１０１の内部に配置された抽出フィルターカートリッジ１５０などが、本体１０１から脱落したり、本体１０１内部に埃などの異物が混入したりすることをより効果的に防止することができる。尚、試薬カートリッジ１００の開口を覆う封止フィルム１０３は、必須ではなく、なくても良い。

ピペットチップラック２００は、複数の分注ピペットチップ２０１と、穴開け用ピペットチップ２０２とを収容する。分注ピペットチップ２０１は、試薬カートリッジ１００に収容された液体を、分注したり攪拌したりするためのものである。試薬カートリッジ１００に収容された液体は、複数の分注ピペットチップ２０１のいずれかによって分注あるいは攪拌され、分注ピペットチップ２０１によって液体の間で交差汚染が生じない。一方、穴開け用ピペットチップ２０２は、試薬ウェル１２１〜１２６の開口及びオイルウェル１２７の開口を封止する封止フィルム１０４を突き破って穴を開けるために用いるものである。穴開け用ピペットチップ２０２を用いて各ウェル上の封止フィルム１０４に穴を開けた後、この穴を通じて分注ピペットチップ２０１が各ウェル内に挿入される。

また、ピペットチップラック２００は、使用後の分注ピペットチップ２０１及び穴開け用ピペットチップ２０２を回収するための容器でもあり、核酸分析装置１における分注ピペットチップ２０１の使用終了後には感染性廃棄物として分注ピペットチップ２０１をピペットチップラック２００ごと廃棄することができる。尚、ピペットチップラック２００は、試薬カートリッジ１００と共にステージ４１に取り付けられる。

＜３．精製処理部の詳細構成＞
再度図１を参照して、精製処理部５０は、ロボットハンド５１と、ピペットチップラック２００内に配置された分注ピペットチップ２０１を搬送し、かつ、分注ピペットチップ２０１を用いて液体を吸引、保持、吐出する分注ヘッド５２と、試薬カートリッジ１００に収容された抽出フィルターカートリッジ１５０の上端から空気を流入させて抽出フィルターカートリッジ１５０の内部を加圧する加圧部５３とを有する。

ロボットハンド５１は、抽出フィルターカートリッジ１５０を保持部１６０から取り出し、廃液ウェル１３０上に載置する。また、ロボットハンド５１は、廃液ウェル１３０上に載置される抽出フィルターカートリッジ１５０を回収ウェル１４０上に移動させる。

分注ヘッド５２は、分注ピペットチップ２０１を用いて分注作業を行う分注装置に相当する。分注ヘッド５２は、図示しない搬送機構により、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に移動可能である。分注ヘッド５２には、分注ピペットチップ２０１及び穴開け用ピペットチップ２０２が圧入によって着脱可能に接続される。分注ヘッド５２は、分注ピペットチップ２０１が取り付けられた状態で、分注作業や、各液の運搬を行う。また、分注ピペットチップ２０１は複数用意され、コンタミネーション防止の観点から適宜交換される。分注ピペットチップ２０１を交換するときは、分注ピペットチップ２０１の上端をリリース部（図示せず）で下方に押し下げることにより、分注ピペットチップ２０１を分注ヘッド５２から開放することができる。

加圧部５３は、抽出フィルターカートリッジ１５０とは気密に係合可能であり、抽出フィルターカートリッジ１５０の内部を加圧して液体を抽出する。

＜４．分注処理の詳細＞
図４は、分注処理の詳細を説明するための斜視図である。図４では、ロボットハンド５１を用いて抽出フィルターカートリッジ１５０を廃液ウェル１３０上に載置した状態が示されている。

核酸分析装置１を動作させる前に、まず、試薬カートリッジ１００のサンプルウェル１１０に例えば全血試料をユーザの手作業によって注入する。試薬カートリッジ１００に、図２に示す封止フィルム１０３が設けられている場合は、ユーザの手作業によって封止フィルム１０３が取り外される。続いて、ユーザは試薬カートリッジ１００及びピペットチップキット２１０を、図１に示すようにステージ４１上に載置する。このとき、試薬カートリッジ１００に設けられた爪部１０２がステージ４１の被係合部４３に係合して、試薬カートリッジ１００はステージ４１に固定及び位置決めされる。また、ユーザの手作業によって、核酸分析チップ２０が分析チップホルダ４２に載置される。

まず、穴開け用ピペットチップ２０２を用いて封止フィルム１０４に穴開けを行うために、図示しない搬送機構が分注ヘッド５２をＸ軸方向に移動させると共に、ピペットチップラック２００が取り付けられているステージ４１をＹ軸方向に移動させ、ピペットチップラック２００に収容される穴開け用ピペットチップ２０２の真上に分注ヘッド５２を配置する。次に、搬送機構が分注ヘッド５２をＺ軸負方向に移動させることにより、分注ヘッド５２を穴開け用ピペットチップ２０２の取付部１４に挿入する。これにより、穴開け用ピペットチップ２０２が分注ヘッド５２に固定される。

次に、搬送機構が分注ヘッド５２をＺ軸正方向に移動させて穴開け用ピペットチップ２０２をピペットチップラック２００から取り出した後、分注ヘッド５２及びステージ４１をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させて、試薬カートリッジ１００に設けられたいずれかのウェルの直上に移動させる。

次に、搬送機構が分注ヘッド５２をＺ軸負方向に移動させることによって、穴開け用ピペットチップ２０２の先端部により封止フィルム１０４を突き破り、開口を形成する。穴開け処理の完了後、搬送機構は、分注ヘッド５２をＸ軸方向及びＺ軸方向に移動させると共に、ステージ４１をＹ軸方向に移動させて、穴開け用ピペットチップ２０２をピペットチップラック２００内に収容する。穴開け用ピペットチップ２０２は、図示しないリリース部により分注ヘッド５２から取り外される。

上述した穴開け処理は、自動分析処理を効率よく行うために、検体の処理及び分析の前の段階で、１本の穴開け用ピペットチップ２０２を用いて全てのウェルに対して連続して行うことが好ましい。この場合、分注ヘッド５２は、１本の穴開け用ピペットチップ２０２を用いて、試薬カートリッジ１００に設けられる試薬ウェル１２１〜１２６及びオイルウェル１２７のそれぞれに対して、予め定められた順序で穴開けを行う。

穴開け用ピペットチップ２０２を用いて封止フィルム１０４に穴開けを行った後、搬送機構が分注ヘッド５２及びステージ４１を適宜移動させることにより、分注ヘッド５２への分注ピペットチップ２０１の取り付け、分注ピペットチップ２０１の試薬ウェル１２１〜１２６上への移動、分注ピペットチップ２０１の抽出フィルターカートリッジ１５０上への移動、使用済みの分注ピペットチップ２０１の取り外し及びピペットチップラック２００への収納を繰り返し行う。尚、分注ヘッド５２は、減圧及び加圧を行うことにより、分注ピペットチップ２０１への試薬の吸入及び分注ピペットチップ２０１からの試薬の吐出を行う。分注ヘッド５２は、サンプルウェル１１０に収容された全血試料及び試薬ウェル１２１〜１２６及びオイルウェル１２７に収容された各液体を、所定の順序に従って抽出フィルターカートリッジ１５０に分注する。これにより、サンプルウェル１１０に供給された全血試料中の細胞が溶解され、核酸を含有する核酸溶液が抽出される。

＜５．穴開け用ピペットチップの構成＞
以下、本実施形態に係る穴開け用ピペットチップについて説明する。

図５は、通常の分注ピペットチップを用いて、試薬カートリッジのウェル上を覆う封止フィルムに穴開けする様子を示した説明図である。図５は、分注ピペットチップ２０１の中心軸ＡＸを含む平面で切断した断面図を示す。以下の説明では、上述した試薬カートリッジ１００に設けられた各ウェルを総称して「ウェル３」といい、各ウェル内に収容される試薬等を総称して「液体７」という。

通常の分注ピペットチップ２０１は樹脂成形品であり、精度よく液体を吸引・吐出するために先端部は薄肉化されていることが多い。また、試薬カートリッジ１００のウェル３を覆う封止フィルム１０４には、試薬カートリッジ１００のウェル３内に収容された液体７の蒸発や汚染を防止するために水蒸気バリア性に富んだ金属層や樹脂層を設けている。そのため、通常の分注ピペットチップ２０１で試薬カートリッジ１００のウェル３上を覆う封止フィルム１０４に穴開けをする際には、Ｚ軸方向の強い推進力で分注ピペットチップ２０１の先端をウェル３を覆う封止フィルム１０４に押し当てなければ、封止フィルム１０４を突き破ることができない。また、通常の分注ピペットチップ２０１の先端部の穴は、試薬の吸引・吐出をスムーズに行えるように、内径が数百μｍ（マイクロメートル）程度の真円状（円形）に形成されている。したがって、分注ピペットチップ２０１で封止フィルム１０４に穴開けした際に、分注ピペットチップ２０１の先端部によって封止フィルム１０４の一部が円形状に打ち抜かれ、打ち抜かれた封止フィルム１０４の破片９が試薬カートリッジ１００のウェル３内に落下してしまうことがある。

分注ピペットチップ２０１によって打ち抜かれた破片９は、ウェル３内の液体７を分注ピペットチップ２０１を用いて吸引する際に吸引されてしまい、分注ピペットチップ２０１の流路を狭めたり、分注ピペットチップ２０１の中で詰まったりすることで、正確な量の液体７の吸引及び吐出を妨げる原因となる。また、分注ピペットチップ２０１が吸引した液体７を吐出する際に、液体７と共に破片９を吐出してしまう可能性もある。反応系に破片９等の異物が持ち込まれると、最終的に反応阻害を引き起こす原因となり得るため、大きな問題である。

図６は、先端部を切断加工した分注ピペットチップを用いて、試薬カートリッジのウェルを覆う封止フィルムに穴開けする様子を示した説明図である。

本実施形態で用いる穴開け用ピペットチップ２０２は、一点鎖線で示す穴開け用ピペットチップ２０２の中心軸ＡＸに対して傾斜した先端面１２を有する。以下の説明では、この先端面１２の外周上の点であって、最も先端側に位置する点を「先端面最下部１３」という。また、先端面１２の外周上の点であって、最も取付部１４側に位置する点を「先端面最上部１５」という。穴開け用ピペットチップ２０２においては、通常の分注ピペットチップ２０１に比べて先端面最下部１３の近傍が鋭利であるため、通常の分注ピペットチップ２０１を用いて封止フィルム１０４に穴開けをする時よりも弱いＺ軸方向の推進力で封止フィルム１０４への穴開けが可能となる。したがって、穴開け用ピペットチップ２０２のＺ軸方向の推進力を生み出す機構への負荷が軽減され、それらの機構に用いられている消耗品の寿命を長くすることができる。

また、本実施形態に係る穴開け用ピペットチップ２０２のように、先端面１２を中心軸ＡＸに対して傾斜するように形成した場合、穴開け時に封止フィルム１０４の破片が生じることも抑制できる。すなわち、封止フィルム１０４への穴開け時には、穴開け用ピペットチップ２０２の先端面最下部１３が封止フィルム１０４を突き破った後、穴開け用ピペットチップ２０２の下降に伴って封止フィルム１０４の切断が進行する。ただし、先端面最上部１５の近傍においては、先端面１２と穴開け用ピペットチップ２０２の外面とのなす角が鈍角であるため、先端面最上部１５によって封止フィルム１０４は完全に切断されない。この結果、切断された封止フィルム１０４の一部は、穴開け後も、分離せずに残った状態となる。

本実施形態に係る穴開け用ピペットチップ２０２を用いて封止フィルム１０４に穴開けを行った後、穴開け用ピペットチップ２０２を通常形状の分注ピペットチップ２０１に換装する。その後、形成した開口を通じてウェル３内に通常の分注ピペットチップ２０１の先端を挿入し、ウェル３内の液体７を吸引する。

本実施形態に係る穴開け用ピペットチップ２０２は、市販されている生物・生化学用の分注ピペットチップ２０１の先端を斜めに切断することによって作製することができる。穴開け用ピペットチップ２０２は、通常の分注ピペットチップ２０１を、鋭利な刃物にて簡易的に切断加工するだけで作製可能であるため、作製に要するコストは最小限に抑えることができる。ただし、中心軸ＡＸに対して傾斜した先端面１２を有する穴開け用ピペットチップ２０２を、通常のプラスチックの成型加工によって作製しても良い。

図７は、図６に示した穴開け用ピペットチップの詳細形状を示す図である。図７において、通常の分注ピペットチップから切断除去した部分を破線で示している。

通常の分注ピペットチップは、先端に向かうにつれて先細りとなるテーパー形状を有している。したがって、分注ピペットチップの先端側の一部を切断して先端面１２を形成すると、分注ピペットチップ２０１の先端と比べて相対的に外径が大きい部分に先端面１２が形成されるため、穴開け用ピペットチップ２０２で形成される穴も大きくなる。試薬カートリッジ１００の封止フィルム１０４により大きな穴を形成できれば、分注の際に、形成された開口を通じてウェル３内へと通常の分注ピペットチップ２０１を挿入し易くなる。また、液体７の吸引中にウェル３内に空気を流入させるための流入路を大きく取ることができるので、より短時間でかつ正確に液体７の吸引が可能となる。

ここで、穴開け用ピペットチップ２０２の先端面形状について説明する。

穴開け用ピペットチップ２０２の中心軸ＡＸに対して先端面１２がなす角度θは、１５°以上３５°以下とすることが好ましい。角度θが１５°を下回ると、先端面最下部１３近傍の強度が弱くなり過ぎるため、封止フィルム１０４を突破る際に封止フィルム１０４の強度に負けて、先端面最下部１３近傍が変形してしまうことがある。また、角度θが３５°を超えると、封止フィルム１０４への穴開けに要するＺ軸方向の推進力（穴開けに必要な力）が通常の分注ピペットチップ２０１の場合と同程度となり、この結果、封止フィルム１０４への簡易的な穴開けが難しくなる。

また、穴開け用ピペットチップ２０２の中心軸ＡＸと平行な方向における先端面１２の高さ、すなわち、中心軸ＡＸと平行な方向における先端面最下部１３と先端面最上部１５とのレベル差ｄ１は、４．０ｍｍ以上７．５ｍｍ以下の範囲に設定される。先端面最下部１３と先端面最上部１５とのレベル差ｄ１が４．０ｍｍを下回ると、先端面１２の開口が大きくなり過ぎ、穴開け用ピペットチップ２０２が封止フィルム１０４を貫通した際に、穴開け用ピペットチップ２０２の先端開口部への液体の付着量が多くなる。この場合、複数のウェル３上の封止フィルム１０４に対して連続して穴開けを行うと、穴開け用ピペットチップ２０２の先端に付着した液体によるウェル間のコンタミネーションが無視できなくなるため、好ましくない。また、穴開け用ピペットチップ２０２の移動時に、付着した液体が先端から滴り落ちて試薬カートリッジ１００を汚してしまうことも考えられるため好ましくない。一方、先端面最下部１３と先端面最上部１５とのレベル差ｄ１が７．５ｍｍを超える場合、穴開け用ピペットチップ２０２の先端面への液体の侵入量が多くなり過ぎない程度に穴開け用ピペットチップ２０２のＺ軸方向の降下量を設定すると、先端面１２が完全に封止フィルム１０４を貫通できなくなる。この場合、形成される穴の大きさは、先端面１２の中間位置の外形寸法で決まるので、先端面１２が封止フィルム１０４を貫通する場合と比べて、形成される穴の大きさが小さくなる。したがって、先端面最下部１３と先端面最上部１５とのレベル差ｄ１が７．５ｍｍを超えることは好ましくない。先端面最下部１３と先端面最上部１５とのレベル差ｄ１は、上記の範囲のうち、５．０ｍｍ以上７．５ｍｍ以下であることがより好ましい。この場合、穴開け用ピペットチップ２０２への液体７の付着量を低減しつつ、形成される穴の大きさを十分に大きくすることができる。

また、穴開け用ピペットチップ２０２の先端面最上部１５における外径ｄ２は、１．６ｍｍより大きいことが好ましい。通常の分注ピペットチップ２０１を用いて封止フィルム１０４に穴開けを行う場合、分注ピペットチップ２０１の先端を封止フィルム１０４の上面からＺ軸負方向に５．０ｍｍ程度降下させると、分注ピペットチップ２０１が完全に封止フィルム１０４を貫通して開口が形成される。この通常の分注ピペットチップ２０１を用いた場合に形成される開口の寸法は１．６ｍｍである。したがって、ｄ２の値を１．６ｍｍより大きくなるように設定しておけば、穴開け時におけるウェル３内へのピペットチップの挿入量が一定の場合に、穴開け用ピペットチップ２０２によって形成される開口の大きさを、通常の分注ピペットチップ２０１を用いて穴開けを行う場合と比べて大きくすることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る穴開け用ピペットチップ２０２を用いることによって、通常の分注ピペットチップ２０１の先端部で穴開けを行うのと比べて、よりも大きな穴を封止フィルム１０４に形成することができる。また、試薬の分注時における封止フィルム１０４の破片の発生が抑制されているので、封止フィルム１０４の破片によって試薬の吸引が妨げられたり、切断された封止フィルム１０４の破片が反応系に混入したりする可能性を低減することができる。更に、本実施形態に係る穴開け用ピペットチップ２０２では、先端面１２形状を上記の条件の少なくとも１つを満たすように設計することによって、先端面１２への液体の付着量を低減できる。したがって、複数のウェル上の封止フィルムに連続して穴開けを行った場合でも、ウェル間での試薬のコンタミネーションを抑制できる。

本実施形態に係る穴開け用ピペットチップ２０２は、通常の分注ピペットチップ２０１の先端部の一部を切断することによって作製可能であるため、作成に要するコストを最小限に抑えることができる。この場合、通常の分注ピペットチップ２０１の切断面形状は、上記の条件の少なくとも１つを満たすように設定される。

以下、本実施形態に係る穴開け用ピペットチップ２０２を用いて、封止フィルム１０４に形成した穴を更に大きくする方法について述べる。

第１の方法として、穴開け用ピペットチップ２０２を封止フィルム１０４に突き刺した後、穴開け用ピペットチップ２０２をＸ軸方向またはＹ軸方向に移動させることによって、形成した穴を大きくする方法がある。この際、形成した穴をより大きくするために、穴開け用ピペットチップ２０２を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方に移動させることがより好ましい。

第２の方法として、穴開け用ピペットチップ２０２を封止フィルム１０４に突き刺した後、試薬カートリッジ１００をＸ軸方向またはＹ軸方向に移動させることによって、形成した穴を大きくする方法がある。この際、形成した穴をより大きくするために、試薬カートリッジ１００を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方に移動させることがより好ましい。

第３の方法として、穴開け用ピペットチップ２０２を封止フィルム１０４に突き刺した後、穴開け用ピペットチップ２０２及び試薬カートリッジ１００の両方を異なる方向に移動させることによって、形成した穴を大きくする方法がある。この際、例えば、穴開け用ピペットチップ２０２をＸ軸方向及びＹ軸方向のいずれか一方向に移動させ、試薬カートリッジ１００をＸ軸方向及びＹ軸方向の他方向に移動させても良い。

以上のような、本実施形態に係る穴開け用ピペットチップ２０２と、第１〜第３の方法のいずれかとを併用することによって、穴開け用ピペットチップ２０２のみを用いる場合と比べて穴の大きさを更に大きくすることができる。

上記の第１〜第３の方法による穴の拡大処理を行う場合、穴開け用ピペットチップ２０２の外面に、図７に示すようなリブ２０３を設けることが好ましい。リブ２０３は、穴開け用ピペットチップ２０２の中心軸ＡＸを含む面内において、穴開け用ピペットチップ２０２の径方向の外方に突出するように形成されている。リブ２０３は、穴開け用ピペットチップ２０２の先端面最上部１５から一定の距離だけ離れた位置に設けられている。

リブ２０３を設けた穴開け用ピペットチップ２０２を用いる場合、穴開け用ピペットチップ２０２の先端を封止フィルム１０４に突き刺した後、更に穴開け用ピペットチップ２０２を降下させてリブ２０３に封止フィルム１０４を貫通させる。そして、リブ２０３が封止フィルム１０４を貫通した状態で、穴開け用ピペットチップ２０２を上記の第１〜第３の方法のいずれかによって、試薬カートリッジ１００に対して相対的に水平移動させる。リブ２０３を設けた穴開け用ピペットチップ２０２を用いることにより、穴開け用ピペットチップ２０２の先端で形成した穴を容易かつ効率的に大きくすることができる。

尚、リブ２０３の数は、１以上の任意の数で良い。リブ２０３の数が２以上の場合は、穴の拡大を効率的に行えるように、リブ２０３を径方向に等間隔で設けることが好ましい。図７の例では、例えば、４つのリブ２０３が径方向に等間隔の放射状に、すなわち、中心軸ＡＸ上から見たときに十字形を構成するように設けられている。

上記の第１〜第３の方法による穴の拡大処理は、例えば、試料と試薬を攪拌するために用いる特定のウェルに対して行っても良い。具体的には、図３に示した試薬カートリッジ１００上の試薬ウェル１２１は、核酸の抽出処理の最初の段階で、全血試料を注入して内部に収容される溶解液１２１Ａとの攪拌を行うために用いられる。全血試料と溶解液１２１Ａとの攪拌時には泡が出やすいため、予め大きな穴を形成しておくことによって、試薬ウェル１２１への試料の注入時に試薬ウェル１２１から空気が抜けやすくなり、この結果、攪拌した試料が溢れ出すことを抑制できる。また、試料の攪拌は、試料を注入するために用いた分注ピペットチップ２０１を試薬ウェル内に挿入し、試薬ウェル１２１に対して水平方向に相対移動させることによって行われるが、穴開け用ピペットチップ２０２の先端で形成した穴を予め大きくしておくことによって、分注ピペットチップ２０１を用いた攪拌処理を効率的に行うことができる。

図７の例のようにリブ２０３を設けた穴開け用ピペットチップ２０２を用いて、特定のウェルに対して穴の拡大処理を行う場合は、封止フィルム１０４にリブ２０３を貫通させる必要性から、穴開け用ピペットチップ２０２の下降量が大きくなるので、試薬のコンタミネーションを抑制するために、穴の拡大処理が必要でないウェルに対して順次穴開けを行った後に、最後に、穴の拡大処理が必要なウェルに対して穴開け及び穴の拡大処理を行うことが好ましい。

尚、上記の実施形態では、分注装置を備える自動分析装置として、核酸分析装置を例に挙げて説明したが、上記のピペットチップセット及び穴開け方法は、核酸分析装置以外でも、ピペットチップを用いて液体の分注を行う種々の装置に適用可能である。

また、上記の実施形態では、試薬カートリッジとして、核酸抽出用の試薬が封入された試薬カートリッジ及びこれを用いる分析装置を例に挙げて説明したが、上記のピペットチップセット及び穴開け方法は、タンパク質分析用途や抗体分析用途など、核酸抽出用途以外の種々の生化学分析用の試薬が封入されたカートリッジ及びこれを用いる分析装置にも適用可能である。

更に、上記の実施形態では、ピペットチップラックに分注ピペットチップ及び穴開け用ピペットチップを一体に収納し、使用前の汚染等を防ぐ目的でこれらをパッケージに封入した形態で供給されるピペットチップセットを説明したが、穴開け用ピペットチップは単体で供給しても良い。

更に、上記の実施形態では、分注ヘッドをＸ軸方向及びＺ軸方向に移動自在とし、ステージをＹ軸方向に移動自在とした例を説明したが、分注ヘッド及びステージを分注動作が可能な位置に相対移動させることができれば、分注ヘッド及びステージの移動方向の組み合わせは任意で良い。例えば、分注ヘッド及びステージのいずれか一方を固定して、他方をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動自在に構成しても良い。また、別の例として、分注ヘッドをＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動自在に構成し、ステージをＸ軸方向及びＹ軸方向の一方または両方に移動自在に構成しても良い。

以下、上記の実施形態に係る穴開け用ピペットチップをより具体的に実施した実施例を説明する。

図８は、実施例３及び４、参考例１及び２、並びに比較例１〜３に係る穴開け用ピペットチップの形状を示す図である。比較例１では、通常の分注ピペットチップを穴開け用ピペットチップとして用いた。また、実施例３及び４、参考例１及び２、並びに、比較例２及び３において、破線で示す部分は、通常の分注ピペットチップから切断除去された箇所を表す。また、実施例３及び４、参考例１及び２、並びに、比較例２及び３において、穴開け用ピペットチップの左側に記載される値は、通常の分注ピペットチップの先端から先端面最下部までの中心軸方向の距離（ｍｍ）であり、穴開け用ピペットチップの右側に記載される値は、通常の分注ピペットチップの先端から先端面最上部までの中心軸方向の距離（ｍｍ）である。尚、通常の分注ピペットチップの先端部は、順テーパー形状を有しており、先端部の外径は１．３ｍｍで、リブの端部の接続箇所（図８に矢印で示す箇所）の外径は２．８７ｍｍであった。

実施例３及び４、参考例１及び２、並びに比較例１〜３に係る穴開け用ピペットチップを核酸分析装置で用いて、試薬カートリッジの封止フィルムに対して穴開けを行った結果を表１に示す。

表１の最左欄に示す評価項目の評価方法は次の通りである。

封止フィルムに形成される穴の大きさ（ｍｍ）は、穴開け用ピペットチップを用いて試薬カートリッジの封止フィルムに形成した開口の画像を撮影し、マイクロスコープ計測ソフトを用いて画像解析することにより測定した。

穴の開きやすさは、シールブレイク時の分注ヘッドの位置に基づいて、「○：穴が開きやすい、△：普通、×：穴が開きにくい」で評価した。より具体的には、実施例３及び４、参考例１及び２、並びに比較例１〜３の穴開け用ピペットチップを用いて穴開けを行い、それぞれの先端を封止フィルム位置から５．０ｍｍの深さまで挿入した状態をシールブレイクとした。また、通常の分注ピペットチップ（比較例１）を用いてシールブレイクした際の分注ヘッドの位置を基準位置とした。実施例３及び４、参考例１及び２、並びに、比較例２及び３に係る穴開け用ピペットチップを用いてシールブレイクした際の分注ヘッドの位置を求め、求めた分注ヘッドの位置と基準位置との差を基準位置からの変位量とした。変位量の正の符号は、通常の分注ピペットチップ（比較例１）を用いた場合と比べて分注ヘッドの降下量が大きいことを意味し、変位量の負の符号は、通常の分注ピペットチップ（比較例１）を用いた場合と比べて分注ヘッドの降下量が少ないことを意味する。基準位置からの変位量が負である方が、分注ヘッドの降下量が少なくて済み、よって、封止フィルムに穴が開き易いと評価できる。

液体付着量は、穴開け用ピペットチップの先端に付着している液体の量を目視にて評価した。

フィルム破片落下リスクは、１つの試薬カートリッジの６つのウェルに対する穴開けを１０セット繰り返し、ウェル内に落下した破片の有無を目視にて確認し、穴開け回数に対するウェル内に破片が落下した回数の比率として算出した。

比較例１に係る通常の分注ピペットチップを用いた場合、試薬カートリッジのウェル内に封止フィルムの破片が落下するケースが多く発生した。比較例２及び３に係る穴開け用ピペットチップを用いた場合、先端への液体付着量が多く、穴開け用ピペットチップの先端開口部を液体が塞いでしまう現象が確認された。特に、比較例３に係る穴開け用ピペットチップを用いた場合、先端に液球ができ、空中で液球が弾ける様子も確認され、液体の付着量が大きいことがわかった。

これに対して、実施例３及び４、参考例１及び２に係る穴開け用ピペットチップを用いた場合、通常の分注ピペットチップ（比較例１）を用いた場合と比べて、封止フィルムに形成される穴の大きさを大きくすることができた。また、穴開け後に、試薬カートリッジのウェル内に封止フィルムの破片が落下することも確認されなかった。更に、穴開け後の穴開け用ピペットチップへの液体付着量も、通常の分注ピペットチップ（比較例１）を用いた場合と同等、または、通常の分注ピペットチップ（比較例１）を用いた場合より多いが、比較例２及び３にかかる分注ピペットチップを用いた場合より少なかった。したがって、実施例３及び４、参考例１及び２に係る穴開け用ピペットチップを用いた場合、ウェル間でコンタミネーションが生じることや、穴開け後に試薬カートリッジ上に液体が滴下して試薬カートリッジを汚してしまうことが低減され得ることが確認された。

図９は、実施例３に係る穴開け用ピペットチップを用いて穴開けを行った後の封止フィルムの状態を示す図であり、図１０は、実施例４に係る穴開け用ピペットチップを用いて穴開けを行った後の封止フィルムの状態を示す図である。図９及び１０において、右上のウェル上の封止フィルムに形成された開口は、穴開け用ピペットチップに設けられたリブが封止フィルムを貫通した状態で、分注ヘッドをＸ軸方向に水平移動させると共に、ステージをＹ軸方向に移動させることによって拡大させたものである。図９及び１０に示すように、封止フィルムに形成した開口がリブによって十分に拡大されることが確認された。

実施例３及び４、参考例１及び２の中では、実施例３に係る穴開け用ピペットチップが、封止フィルムに形成される穴が最も大きい点で優れていることが確認された。また、実施例３に係る穴開け用ピペットチップで穴開けを行った場合、穴開け用ピペットチップ先端への液体の付着は確認されたが、先端開口部を埋めるほどの液体付着量は確認されず、１２回のテスト中に試薬カートリッジの汚れも確認されなかった。したがって、実施例３に係る穴開け用ピペットチップが、形成できる穴の大きさ及び液体付着量の少なさの両面で最も優れた効果を奏することが確認された。尚、実施例３に係る穴開け用ピペットチップの先端面の中心軸に対する傾斜角度（図７のθ）は２６．７°であり、中心軸方向における先端面の高さ（図７のｄ１）は５．０ｍｍであり、先端面最上部における外径（図７のｄ２）は２．７４ｍｍであった。

一方、実施例４に係る穴開け用ピペットチップでも、先端への液体の付着は確認されたが、先端開口部を埋めるほどの液体付着量は確認されなかった。また、実施例４に係る穴開け用ピペットチップを用いた場合、目視による穴開け後の液体付着量が最も少なかったが、８回のテスト中に１回（ただし、右上のウェルに深く挿入して大穴を形成した後）の試薬カートリッジの汚れが確認された。また、実施例４に係る穴開け用ピペットチップを用いて形成された穴の大きさは、実施例３に係る穴開け用ピペットチップを用いた場合と比べて小さかった。これらの理由により、実施例４に係る穴開け用ピペットチップが奏する効果は、比較例１〜３に係る穴開け用ピペットチップよりは優れるが、実施例３に係る穴開け用ピペットチップに次ぐものであった。尚、実施例４に係る穴開け用ピペットチップの先端面の中心軸に対する傾斜角度（図７のθ）は１７．８°であり、中心軸方向における先端面の高さ（図７のｄ１）は７．５ｍｍであり、先端面最上部における外径（図７のｄ２）は２．７４ｍｍであった。

本発明に係るピペットチップセット及び穴開け方法は、生化学分析用の検査装置が備える分注装置において、試薬のフィルムに簡易に穴を開けるために利用できる。

３ ウェル
７ 液体
９ 破片
１２ 先端面
１３ 先端面最下部
１４ 取付部
１５ 先端面最上部
１０４ 封止フィルム
２１０ ピペットチップキット
２００ ピペットチップラック
２０１ 分注ピペットチップ
２０２ 穴開け用ピペットチップ

Claims (5)

1. 自動分析装置の分注装置において、生化学分析用の試薬が封入された試薬カートリッジと共に用いられるピペットチップセットであって、
   前記試薬カートリッジに封入される前記試薬を分注するための分注ピペットチップと、
   中心軸に対して傾斜する先端面を有する穴開け用ピペットチップと、
   前記分注ピペットチップと前記穴開け用ピペットチップとを一体に収容するラックとを備え、
   前記穴開け用ピペットチップの前記中心軸と平行な方向における前記先端面の高さが５ｍｍ以上７．５ｍｍ以下であり、
   前記穴開け用ピペットチップの前記中心軸と前記先端面とがなす角度が、１７．８°以上２６．７°以下であり、
   前記穴開け用ピペットチップセットの先端から前記中心軸と平行な方向に前記先端面の高さだけ離れた先端面最上部における前記穴開け用ピペットチップの外径が、２．７４ｍｍ以上２．８７ｍｍ未満である、ピペットチップセット。
2. 前記穴開け用ピペットチップの外面から径方向に突出するリブを更に備える、請求項１に記載のピペットチップセット。
3. 液体の吸引及び吐出を行う分注ヘッドと、生化学分析用の試薬が封入された試薬カートリッジを支持するステージとを備える分注装置を用いて、前記試薬カートリッジに設けられるウェルを覆うフィルムに穴を形成する穴開け方法であって、
   中心軸に対して傾斜する先端面を有する穴開け用ピペットチップを前記分注ヘッドに装着し、
   前記分注ヘッドに装着された前記穴開け用ピペットチップの先端を前記フィルムの垂直上方に配置し、
   前記分注ヘッドを下降させ、前記穴開け用ピペットチップの先端を前記フィルムに突刺すことによって、前記フィルムに穴を形成し、
   前記穴開け用ピペットチップの前記中心軸と平行な方向における前記先端面の高さが５ｍｍ以上７．５ｍｍ以下であり、
   前記穴開け用ピペットチップの前記中心軸と前記先端面とがなす角度が、１７．８°以上２６．７°以下であり、
   前記穴開け用ピペットチップセットの先端から前記中心軸と平行な方向に前記先端面の高さだけ離れた先端面最上部における前記穴開け用ピペットチップの外径が、２．７４ｍｍ以上２．８７ｍｍ未満である、穴開け方法。
4. 前記穴開け用ピペットチップの先端を前記フィルムに突き刺した状態で、前記分注ヘッド及び前記カートリッジの少なくとも一方を水平方向に移動させることによって、形成された穴を拡大する、請求項３に記載の穴開け方法。
5. 前記穴開け用ピペットチップは、外面から径方向に突出するリブを更に備えており、
   前記穴開け用ピペットチップの先端を前記フィルムに突き刺した後、更に前記分注ヘッドを降下させて前記リブが前記フィルムを貫通した状態で、分注ヘッド及び前記カートリッジの少なくとも一方を水平方向に移動させることによって、形成された穴を拡大する、請求項３に記載の穴開け方法。