JPS607340A - マイクロプレ−ト用自動ピペツテイング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＸ１１１胞培養や生物学的測定、生化学的測定
あるいは免疫化学的測定等に広範囲に使用されるマイク
ロプレートの各ウェル内から培養液や試薬溶液等を同時
に定量的に分取する機能と新た力培養液や試薬溶液等を
各ウェル内に同時に定量分注する定量分取分注機能を併
せ持ち、用途に応じ選択的又は連続的に使用できる装置
に関する。

なお、マイクロプレートは上面に複数のウェルが多列状
に穿設され、各ウェル内に細胞浮遊液ないし培養液や試
薬溶量等が定量的に分注されて細胞培養や生物学的測定
、生化学的測定あるいは免疫化学的測定等に使用される
。

生物医学等の研究において、と９わけ各種細胞等の小規
模で多種類の培養操作は近年膨大な作業量になっている
。例えば、抗体を産生ずるクロー。

ン（細胞）を選択的に培養する目的のだめのクローニン
グ操作においてはマイクロノ０レートの各ウェルの培養
液中に最終段階でモノクローンの状態になるように確率
的に操作する。この操作においては、特異抗体産生能の
チェックのだめのマイクロプレート各ウェルからの培養
上清分取やクローニングすべき細胞浮遊液を限界希釈し
、各ウェルに１個以下の抗体産生細胞浮遊液を理論的に
分注し、ボアノン分布する各ウェルのモノクローン確率
を向」二さぜるためのおびただしい回数の分注と培養液
交換のだめの分取分注の繰シ返し作業が行なわれる。

これら培養操作に対応する装置は、すでに記した同時分
取機能と同時分注機能に加えて各ウェルの相互汚染がな
いことやさらに外部からの汚染を防止するためのクリー
ンベンチ内で使用出来る構造、大きさ、軽量が不可欠で
ある。

従来、培養液の分取の際には、ピペットを使用して減圧
吸引により行なうが、各ウェルの相互汚染防止のために
、ビ被ットの先端に各ウェルごとに新しい液溜チップを
装着し、との液溜チップ内に被分取液を留保することに
よｐピペットの汚染を避けていた。したがって、９６ウ
エル等のマイクロプレートにおける操作においては分取
毎に液溜チップを交換しなければならず非常に繁雑な作
業であった。そしてこの様な操作をマイクロプレートに
対し同時に行なうことは困難であった。一方、分注の際
にはプランジャーポンプを使用した容量式のものや天秤
を応用した重量式のものも使用されるが単一の操作では
複数同時の定量分注は出来なかった。

以上の様に、従来法による同時分取及び同時分注は非常
に難かしいが、その場合は各部材が大型化するため、装
置全体が犬がか９となるばかりでなく、その操作や保守
等も煩雑となる欠点があった。

本発明は小型にもかかわらず、マイクロプレートの全ウ
ェル内から溶液等を同時に定量分取を行なうと共に全ウ
ェル内に同時に定量分注を行なうことを可能にし、これ
により、従来の欠点を解決したものであり、基台上に左
右移動可能に取９付けられると共に上面にマイクロプレ
ートが着脱可能に載置されるガイドプレートと、所定距
離だけ下降可能に調整されると共に該下降にょｐ前記マ
イクロプレートのウェル内に挿入される複数の吸引チッ
プが下面に配設されたチップ堆付板を着脱可能に保持す
る分取プレートと、内部に液溜室が形成された定量ポン
プの作動により該液溜室下面に配設されて垂下する複数
の注液ノズルから前記マイクロプレートのウェル内に溶
液等を同時に定量分注する注入部材とからなシ、前記分
取プレート注入部材とが前記ガイドプレートの上方で且
つその左右移動範囲内に位置して配設されていることを
特徴としている。

以下、添付の図面を参照して本発明の一実施例を具体的
に説明する。

第１図は本発明の一実施例の全体配置の斜視図であり、
側面り字状に形成された基台１にガイドプレート２、分
取ル−１−３及び分注部材４が夫夫配設されている。

ガイドプレート２は略偏平板状をなして基台１の上面に
取り付けられているが、後部側には基台１上面に横設さ
れた案内軸５が挿通してお９、この案内軸５の長手方向
に沿って左右に移動可能となっている。案内軸５の左右
両端にはストツノ９６が設けられ、ガイトシレート２の
左右移動はこのストン／′ｔ′６によシ規制されている
。このようなガイドプレート２上面にはウェルか多列状
に多数形成されたマイクロプレート７が着脱可能に位置
決めされて載置される。この場合、力゛イドプレー１゛
２上面の両側部及び後部にはコ字状に折曲されてガイト
シレート２上面よりも段高状の位置決め部２１が形成さ
れており、マイクロプレート７は載置される際には位置
決め部２１により所定方向、所定位置に固定されるよう
になっている。￥１：た、ガイドプレート２の側面に前
方に突出して形成された突起２２はガイドプレートの左
右移動の際に把持されるつまみ部である。第２図はこの
マイクロプレート７の一例を示しておシ、ダラスチック
からなる板体上面に縦方向及び横方向に規則正しくウェ
ル７ａ、７ａ・・・・・・が所定の深さで穿設されてい
る。このウェル７ａ、７ａ・・・・・は例えば９６個形
成されるが、その数は適宜変更されるものである０ このようにマイクロプレート７が着脱可能に載置されて
左右に移動可能に取り伺けられたガイドプレー１・２の
上方には採取プレート３及び注入部材４が配設されるが
、その配設位置は前記ガイドプレート２の左右移動範囲
内に位置しておシ、好ましくは、ガイドプレート２が前
記ストッパ６に渦接して停止せしめられる両端の位置の
上方に設けられる。本実施例では、右側に採取プレート
３が、左側に注入部材４が設けられるが、この逆に設け
てもよい。

右側に設けられた採取プレート３は中央部分が別９貫か
れた枠体３１と枠体３１を支承する把持部３２とから形
成されている。枠体３１の上面には後述するチッソ０取
着板１０が位置決めされて着脱可能に取ｐ句けられる。

第３図はこの取シ伺は状態を示すものであシ、枠体３１
の四隅に位置決め孔３３．３３・・・・・・が穿設され
ると共に、チップ取着板１０の下面の四隅にも、この位
置決め孔３３．３３・・・・・・内に挿入されるピン１
１．１１・・・が突出して形成されており、ピン１１．
１１・・・・・・と位置決め孔３３．３３・・・・・・
との係合によってチップ取着板１０の位置決めが可能と
なっている。

このチップ取着板１０は、下面に吸引チップ１２゜１２
・・・・・・が複数植設されており、チップ取着板１０
が前記分取プレート３に取り付けられた状態では枠外３
１の９１］シ抜き部３４内から吸引チップ０１２．１２
・・・・・・が下方に突出するようになっている。第４
図はチップ取着板１０に吸引チップ１２を取り伺ける状
態を示している。プラスチック製板体からなるチップ取
着板１０の下面には、多列状に穿設された小孔１３．１
３・・・・・・が多数形成されており、各小孔１３，１
３・・・・・・内に吸引チップ１２を夫々、嵌入せしめ
ることで取り（−１けがなされる。取９伺けられる吸引
チップ１２の数及び配列は前記マイクロプレート７のウ
ェル７ａ、７ａ・・・・・・と同数及び同配列であり、
各チップ１２が各ウェル７ａ内に正確に挿入されるよう
になっている。吸引チップ１２は、この挿入により、ウ
ェル内の溶液等に浸漬されて該溶液等を毛細管現象によ
り吸引する素材で形成され、例えば、空孔性プラスチッ
ク（（株）化研製、商品名「フィルりＶン」）、素焼の
セラミック、ｐ紙、布あるいは毛糸等飴玉目的・用途に
応じて選択されると共に同一の長さで形成され、さらに
その形状もウェル内に挿入の際にウェル内壁、底壁を傷
つけないように下端部力Ｓ丸みを帯びたものが好適であ
る。

前記枠体３１を支承する前記把持部３２は爪部材が上下
から枠体３１後部を挟圧して支持すると共に、上下に移
動可能となっている。この上下動は、図示しないが基台
１内に取シ付けられたモータあるいはシリンダ等によっ
て行なわれるが、その下降量は吸引チップ１２による溶
液等の吸引が定量的に行なわれるように調整されている
。第５図はこの把持部の下降により、分取プレート３に
取シ付けられたチップ取着板１０が下降する状態を示し
ており、チップ取着板１０下方に位置決めされたマイク
ロプレート７のウェル７ａと吸引チップ０１２とが相対
しておシ、矢印で示すようにチップ取着板１０が下降し
て破線で示す状態となり、吸引チップ１２がウェル７ａ
内に挿入される。この場合、チップ取着板１０が所定量
りだけ下降すると、吸引チノ７’１２が溶液等に浸漬さ
れる長さｄが決定されるから浸漬された部分ｄの試験液
ンウ玉全て吸引され、浸漬されない部分はフェル内に残
存する。これにより、各吸引チップに毛細管現象が吸引
される溶液等の量は全て同一となり、各ウェル内の溶液
等の同時且つ定量の分取が可能となっている。

前記注入部材４は、このような分取フ０レート３の左側
に位置して基板１の立壁部に固定されるＯこの注入部材
４は、第６図及び第７図に示すように、肉厚の矩形状の
箱体４１内部に形成されだ液溜室４２と、液溜室４２の
左右端部に接続される給入管４３及び開放管４４と、液
溜室４２の下部に接続される多列状の注液ノズル４５．
４５・・・・・・とから形成されている。

前記液溜室４２は下面４．２８が平坦な面で成形される
が、上面４２ｂは右端側から左端側に向かって一定の勾
配で上昇する傾剥面となっており、傾斜面の下部側の右
端側に前記給入管４３が立設して取り付けられ、」二部
側の左端側に前記開放管４４が同様に立設して取り伺け
られている。給入管４２は下端部が液溜室４２の」二面
４２ｂに接続すると共に、上端部には定量ポンプに接続
される給液ホースが嵌め込まれて、定量ポンプからの溶
液等を液溜室４２内に給入する作用をなすものである。

一方、前記開放管４４は下端部が液溜室４２の上面４２
ｂの上部側に接続されるが、上端部外周には雄ねじが刻
設され、この雄ねじにキャップ４６が螺合して取り付け
られている。このキャップ４６は弛められた場合には液
溜室４２を大気開放するが、締め付けられた場合には開
放管４４を封栓して液溜室４２を密封するようになって
いる。従って、キャップ’４Ｇをはずした状態で給入管
２から溶液等を充填すると、液溜室４２内の空気はこの
開放管４４から抜は出ることが可能となっており、給入
された溶液等の液面が上昇して液溜室４２の上面４２ｂ
の上部側に到達した後は開放管４４の上端から溢れ出る
ようになっている。

この充填の際には液溜室４２内の空気は全て上面の傾斜
面に沿って開放管４４から抜は出ており、液溜室ｌム２
内に残存することがなく、キャップ０４６を締め付ける
と液溜室４２内には充填された溶液等によって充満され
ており、気泡が残存することが殆んどない。

このような液溜室４２の上面の傾斜角度は、溶液等の充
填の際に内部の空気がスムーズに斜面に沿って抜は出る
ように定められる。この傾斜を有効にするために、第１
図あるいは第８図に示すように、基台１の脚６５は進退
しうるように構成されており、基台上面には水準器６６
が取付けられている。

このように形成された液溜室４２の下面１１２ａには、
複数の注液ノズル４５　、４．５・・・・・・が接続さ
れて箱体４１から垂下している。注液ノズル４５゜４５
・・・・　は多列状に配設されているが、その数及び配
列は同時注入されるマイクロプレートのウェルの数及び
配列と同数、同配列となっている。溶液等が給入管４３
から新たに補充されると同量の溶液等が注液ノズル４５
１４．５・・・・・・から流下して分注されるが、前記
開放管４４が封栓されておシ、かつ、給入管４３から溶
液等が補給されない場合には溶液等の粘度及び表面張力
等によって維持されて流下しないように、注液ノズルは
約０２〜０，３叫の小径となっている。以上のことから
、ガイドプレート２上のマイクロプレート７の各ウェル
内に溶液等を夫々注入する場合には、液溜室４２が溶液
等で充満された状態で定量月？ンゾを作動せしめ、所定
量の溶液等を液溜室４２内に補給すればよく、注液ノズ
ル４５　、４５・・・・・・の開口径が非常に小さく液
溜室４２内は密閉構造に近似しているため、補給された
溶液等の圧力はあらゆる壁面に対して直角方向に且つ均
一に作用するため、補給された溶液等は注液ノズルの数
に均等に分画され、各ノズルからは同量の溶液等が流下
し、定量的な同時分注が可能となる。この分注は全ウェ
ルに一時に行ないうるば、かシでなく、短辺側あるいは
長辺側の各列のウェルを一列づつ分注することも可能で
ある。

第１図中、８は透明なプラスチック製のカバーであり、
分取２分注の際の埃、塵の混入を防止するものであり、
又、９はカバー８を掛止する用土ビンである。

第８図は以上のように構成された本実施例によって定量
分取及び定量分注を行なうシステムを図示している。同
図において、基台１の外に定量ポンプ５０及び溶液等の
容器５１が設けられており、溶液等の容器５１と定量ポ
ンプ５０及び定量ポンプ５０と分注部材４の給入管４３
０間には給液ホース５２．５３が夫々接続されている。

マイクロッ０レー１−７をガイドプレート２上に載置し
た状態で採取プレート３を所定距離だけ下降すると、前
述したように吸引チラノ０によってマイクロプレート７
のウェル内の溶液等は同時に同量吸引される。

次に分取ノ°レート３を左側に移動ぜしめ、定量ポンプ
５０を作動ぜしめると、前述したように各ウェル内には
同量の溶液等が同時に分注される。これにより、複数の
ウェル内の溶液等の分取及びウェル内への溶液等の分圧
が短時間で、且つ正確に行なうことが可能となる。容器
５１を必要により、マントルヒーター５４等で定温に保
温し、給液ホース５２，５３を断熱材で被覆し、さらに
カバー８内を一定温度に調節する機構を設けることによ
って、培養する細胞のコールドショック等を防止するこ
とができる。この装置はカバー８内に必要により炭酸ガ
ス等を送気して当該気体を充満しうるようになっている
。５５はその送気口であシ、排気口は注入部材４の陰影
部に設けられておシ、図にはあられされていない。

このように本発明はマイクロプレートの各ウェルレベル
の同時分取９分注が可能であるが、分取。

分注のいずれの部材も簡単な構成でしかもコンバク）７
もので、所期目的を達成できるから、装置全体の高密度
小型化が可能であるばかシでなく、滅菌可能、廃棄可能
な分取部と各ウェル内充填溶液等と非接触の注入部から
構成されているために、培養操作や生物学的測定等に致
命的な各ウェル相互汚染の恐れは全くなく、操作も簡便
と々シ、操作ミスもなくな９、又、保守も容易である。

前記分取プレート３の下降距離及び前記注入部材・１の
分注量の調節は手動によ−っでも可能であるが、基台１
内にゾログシミングされたコンピー−タを内蔵ぜしめて
自動で行なってもよい。第１図中、基台１の前面板１ａ
に配設されたスイッチ６１．６２・・・・・・はかかる
自動化の際に各条件及び溶液等の量を選択するだめのも
のであシ、少なくとも分取プレートの下降距離及び注入
部材の分注量が設定ＩＪ能となっており、これにより、
作業者はガイ１ゞプレート２上にマイクロノ０レート７
を載置して、ガイトシレートを左右に移動せしめるだけ
で分取および分注が可能となる。又、これに限らず、ガ
イトノ０レートの左右移動も自動化することが可能であ
り、作業の迅速性が図られる。

以上、詳細に説明したように、本発明の装置は複数のウ
ェル内から溶液等を同時にしかも定量的に分取すること
が可能であるばかりでなく、各ウェル内へ非接触的に溶
液等を同時にしかも定量的に分注することが可能となる
。市に、細胞培養においては１．ウェル底部の生細胞を
残して死細胞やその他の浮遊物を除去し、新鮮な培地と
置換することが可能である。本発明の装置は培養操作や
生物学的測定等の生物医学面での研究において致命的な
各ウェル相互汚染の心配が全く無く構造が簡単で操作が
容易であると共に小型化が可能であり、実験室内はもと
よりクリーンベンチ内に設置するのも容易となる。さら
には、手動操作のみならず自動操作も可能であるから、
正確な操作も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体の斜視図、第２図はマ
イクロプレートの一例の斜視図、第３図は分取プレー１
・の斜視図、第４図は吸引チップを取シ伺ける状態の斜
視図、第５図は分取時を示す正面図、第６図及び第７図
は夫々注入部材の正面図及び底面図、第８図は操作時の
配置を示す斜視図である。 １・・・基台、２・・・ガイトノ０レート、３・・・分
取プレート、４・・・注入部材、７・・・マイクロプレ
ート。 特　許　出　願人　電気１ヒ学計器１：＋：式会社イイ
１１人　弁理上　ｒＴｉ　’−ｔ’　１１７　Ｊｉ−第
１図 第２し１ 第　３　囚 第５図 ０ 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）基台上に左右移動可能に取り付けられると共に上面
   にマイクロプレートが着脱可能に載置されるガイドプレ
   ートと、２）所定距離下降可能に調整されると共に該下
   降にょシ前記マイクロプレートのウェル内に挿入される
   複数の吸引チップが下面に配設されたチップ０ユニット
   を着脱可能に保持する溶液分取プレートと、３）内部に
   液溜室が形成され定量ポンプの作動により該液溜室下面
   に配設されて垂下する複数の注液ノズルから前記マイク
   ロプレートのウェル内に溶液等を同時に定量分注する注
   入部材と、４）前記採取プレートの下降距離と前記注入
   部材の定量分注量とを制御する制御部とからなり、５）
   前記溶液分取プレートと注入部材とが前記ガイドプレー
   トの上方で且つその左右移動範囲内に位置して配設され
   ていることを特徴とする自動ピペッティング装置。