JPWO2017163567A1 - 溶液吐出装置及び溶液の吐出制御方法 - Google Patents
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Abstract
溶液の吐出量を高精度に制御する溶液吐出装置及び溶液の吐出制御方法を提供する。制御部232は、第一開閉弁212を開けかつ第二開閉弁223を閉じた状態で、プランジャー202を移動させて、試薬容器141からシリンジ201の中空部201aに溶液RSを吸引し、プランジャー202を移動させて中空部201aに存在する溶液RSの一部を第一流路211に排出し、第一開閉弁212を閉じかつ第二開閉弁223を開けた状態で、プランジャー202を更に移動させて中空部201aに存在する溶液を第二流路222に排出する制御を順に行う。制御部232は、吐出された試薬溶液RS内にノズル221の端面221aが位置しかつ端面221aと溶液RSの表面の間の距離が0.1mm以上1.0mm以下の範囲にある状態で溶液RSの吐出を完了させる。
Description
本発明は、溶液吐出装置及び溶液の吐出制御方法に関する。
人体の血清、尿、又は、便等の生体試料と、試薬とを、キュベットと呼ばれる透明の測定容器内で反応させ、生体試料と試薬とからなる試料液の反応による呈色を光学的に測定することにより、生体試料の生化学分析を行なう生化学分析装置が知られている(例えば特許文献1〜3参照)。
特許文献1〜3には、シリンジの中空部に嵌合されたプランジャーをこの中空部の容積が増加する方向に移動させることで、シリンジに設けられた孔部から生体試料又は試薬等の溶液を中空部内に吸引し、その後、プランジャーを中空部の容積が減少する方向に移動させることで、シリンジの孔部に接続されたノズルから溶液を測定容器内に吐出させる生化学分析装置が記載されている。
特許文献1に記載の装置は、溶液の吐出終了時において、測定容器に吐出された溶液の表面とノズルの端面とを同じ高さに制御しており、これにより、ノズルの先端に溶液が水滴となって残るのを防いでいる。
特許文献2に記載の装置は、溶液の吐出終了時において、測定容器に吐出された溶液内におけるノズルの端面の浸漬深さを制御することで、ノズルの先端外周に付着する溶液の量を一定にして、溶液の吐出量を安定させている。
特許文献3に記載の装置は、溶液をシリンジ内に吸引し、吸引した溶液を、溶液の保管容器に少し戻し、この状態から、シリンジ内に残っている溶液を測定容器に吐出しており、これにより、シリンジポンプのバックラッシュによる誤差を吸収して、溶液の吐出量を高精度に制御している。
特許文献4には、半導体ウエハの薬液を半導体ウエハに吐出する装置が記載されている。この装置は、ポンプ室内に吸引した薬液をノズルから半導体ウエハ上に吐出させた後、ノズルの先端部の薬液を吸引して液垂れを防止するサックバック工程を行い、その後、ポンプ室の残圧を除去する残圧除去工程を行い、残圧除去工程の後、ポンプ室内に薬液を吸引して、次の薬液の吐出準備状態に移行している。
生化学分析装置に代表されるように、生体試料を分析するために用いられる装置においては、溶液の吐出量が例えば5ml(ミリリットル)以下と非常に少ないものがある。このように溶液の吐出量が少ないと、吐出量の僅かな誤差が、生体試料の分析結果に大きな影響を及ぼす可能性がある。したがって、このような装置においては、溶液の吐出量を高精度に制御する必要がある。
特許文献1は、ノズルの先端面の位置を制御することで、ノズルの先端に溶液が付着するのを防止する技術を開示しているが、溶液の吐出量をどのように制御するかについては開示していない。また、特許文献1は、溶液の吐出量の精度の重要性について考慮していない。
特許文献2は、ノズルの先端に付着する溶液の量を一定に制御する技術を開示しているが、具体的にどのようにして溶液の吐出量を制御するのかについては開示していない。
特許文献3は、シリンジポンプを用いて溶液の吐出を行う場合の溶液の吐出量の誤差を軽減する方法を開示している。しかし、特許文献3は、ノズルの先端の制御方法について詳細に開示していない。
特許文献4は、半導体ウエハのように大きな対象物に溶液を吐出する技術を開示するものであり、溶液の吐出量が少ない場合の課題については考慮していない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、生体試料又は生体試料と反応させて用いられる試薬を含む溶液の吐出量を高精度に制御して、生体試料の分析性能を向上させることのできる溶液吐出装置及び溶液の吐出制御方法を提供することを目的とする。
本発明の第一の溶液吐出装置は、筒状部材と、上記筒状部材の中空部に移動可能に嵌合される可動部材と、上記可動部材を移動させるための第一駆動機構と、生体試料を含む溶液、又は、生体試料と反応させて用いられる試薬を含む溶液が収容される溶液容器と上記中空部とを連結する第一流路と、上記第一流路に設けられた開閉可能な第一開閉弁と、上記溶液を対象領域に対して吐出する吐出器具と、上記中空部と上記吐出器具とを連結する第二流路と、上記第二流路に設けられた開閉可能な第二開閉弁と、上記吐出器具の上記溶液の吐出口を含む端面を重力方向に移動させるための第二駆動機構と、上記第一開閉弁を開けかつ上記第二開閉弁を閉じた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記溶液容器から上記中空部に溶液を吸引する第一制御を行い、その後、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記中空部に存在する溶液の一部を上記第一流路に排出する第二制御を行い、その後、上記第一開閉弁を閉じかつ上記第二開閉弁を開けた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記中空部に存在する溶液を上記第二流路に排出する第三制御を行って、上記吐出器具から上記対象領域に溶液を吐出させる制御部と、を備え、上記制御部は、上記吐出器具の上記溶液の吐出口を含む端面が上記対象領域に吐出された溶液内に位置し、かつ、重力方向における上記端面と上記溶液の表面の間の距離が0.1mm以上1.0mm以下の範囲にある状態で、上記対象領域への溶液の吐出を完了させるものである。
本発明の第二の溶液吐出装置は、筒状部材と、上記筒状部材の中空部に移動可能に嵌合される可動部材と、上記可動部材を移動させるための第一駆動機構と、生体試料を含む溶液、又は、生体試料と反応させて用いられる試薬を含む溶液が収容される溶液容器と上記中空部とを連結する第一流路と、上記第一流路に設けられた開閉可能な第一開閉弁と、上記溶液を対象領域に対して吐出する吐出器具と、上記中空部と上記吐出器具とを連結する第二流路と、上記第二流路に設けられた開閉可能な第二開閉弁と、上記吐出器具の上記溶液の吐出口を含む端面を重力方向に移動させるための第二駆動機構と、上記第一開閉弁を閉じかつ上記第二開閉弁を開けた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記第二流路から上記中空部に向かって溶液を吸引する第一制御を行い、その後、上記第一開閉弁を開けかつ上記第二開閉弁を閉じた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記溶液容器から上記中空部に溶液を吸引する第二制御を行い、その後、上記第一開閉弁を閉じかつ上記第二開閉弁を開けた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記中空部に存在する溶液を上記第二流路に排出する第三制御を行って、上記吐出器具から上記対象領域に溶液を吐出させる制御部と、を備え、上記制御部は、上記吐出器具の上記溶液の吐出口を含む端面が上記対象領域に吐出された溶液内に位置し、かつ、重力方向における上記端面と上記溶液の表面の間の距離が0.1mm以上1.0mm以下の範囲にある状態で、上記対象領域への溶液の吐出を完了させるものである。
本発明の第一の溶液の吐出制御方法は、筒状部材の中空部に移動可能に嵌合される可動部材を移動させるための第一駆動機構と、生体試料を含む溶液、又は、生体試料と反応させて用いられる試薬を含む溶液が収容される溶液容器と上記中空部とを連結する第一流路と、上記第一流路に設けられた開閉可能な第一開閉弁と、上記溶液を対象領域に対して吐出する吐出器具と、上記中空部と上記吐出器具とを連結する第二流路と、上記第二流路に設けられた開閉可能な第二開閉弁と、上記吐出器具の上記溶液の吐出口を含む端面を重力方向に移動させるための第二駆動機構と、を有する装置による溶液の吐出制御方法であって、上記第一開閉弁を開けかつ上記第二開閉弁を閉じた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記溶液容器から上記中空部に溶液を吸引する第一工程と、上記第一工程の後、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記中空部に存在する溶液の一部を上記第一流路に排出する第二工程と、上記第二工程の後、上記第一開閉弁を閉じかつ上記第二開閉弁を開けた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記中空部に存在する溶液を上記第二流路に排出して上記吐出器具から上記対象領域に溶液を吐出させる第三工程と、を備え、上記第三工程では、上記吐出器具の上記溶液の吐出口を含む端面が上記対象領域に吐出された溶液内に位置し、かつ、重力方向における上記端面と上記溶液の表面の間の距離が0.1mm以上1.0mm以下の範囲にある状態で、上記対象領域への溶液の吐出を完了させることとした方法である。
本発明の第二の溶液の吐出制御方法は、筒状部材の中空部に移動可能に嵌合される可動部材を移動させるための第一駆動機構と、生体試料を含む溶液、又は、生体試料と反応させて用いられる試薬を含む溶液が収容される溶液容器と上記中空部とを連結する第一流路と、上記第一流路に設けられた開閉可能な第一開閉弁と、上記溶液を対象領域に対して吐出する吐出器具と、上記中空部と上記吐出器具とを連結する第二流路と、上記第二流路に設けられた開閉可能な第二開閉弁と、上記吐出器具の上記溶液の吐出口を含む端面を重力方向に移動させるための第二駆動機構と、を有する装置による溶液の吐出制御方法であって、上記第一開閉弁を閉じかつ上記第二開閉弁を開けた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記第二流路から上記中空部に向かって溶液を吸引する第一工程と、上記第一工程の後、上記第一開閉弁を開けかつ上記第二開閉弁を閉じた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記溶液容器から上記中空部に溶液を吸引する第二工程と、上記第二工程の後、上記第一開閉弁を閉じかつ上記第二開閉弁を開けた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記中空部に存在する溶液を上記第二流路に排出して上記吐出器具から上記対象領域に溶液を吐出させる第三工程と、を備え、上記第三工程では、上記吐出器具の上記溶液の吐出口を含む端面が上記対象領域に吐出された溶液内に位置し、かつ、重力方向における上記端面と上記溶液の表面の間の距離が0.1mm以上1.0mm以下の範囲にある状態で、上記対象領域への溶液の吐出を完了させることとした方法である。
本発明によれば、生体試料又は生体試料と反応させて用いられる試薬を含む溶液の吐出量を高精度に制御して、生体試料の分析性能を向上させることのできる溶液吐出装置及び溶液の吐出制御方法を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態である溶液吐出装置を備えた生化学分析装置の概要図である。
生化学分析装置100には、ターンテーブル110が備えられており、ターンテーブル110には、多数の反応容器220が円状に配置されている。
ターンテーブル110の周囲には、検体供給部120、検体サンプリング部130、試薬保冷庫140、試薬サンプリング部150、撹拌部160、反応部170、及び、洗浄部180が配備されている。
検体供給部120には、生体試料(例えば人体の血液、尿、又は、便等)を含む各種の溶液(以下、検体溶液と記す)SSを収容する検体容器が配列されている。検体サンプリング部130には、この検体容器から検体溶液SSを吸引してターンテーブル110上の多数の反応容器220のうちのあらかじめプログラムされた反応容器に注入する検体ピペット131が備えられている。
検体ピペット131は、回転軸132を中心にして、検体供給部120と、洗浄部133と、ターンテーブル110上の反応容器220との間で往復回動する。検体ピペット131は、検体供給部120に配列された検体容器から検体溶液SSを吸引してその溶液をターンテーブル110上の反応容器220に注入する。検体ピペット131は、洗浄部133で次の検体溶液SSの吸引のために洗浄される。
また、試薬保冷庫140は、生体試料と反応させて用いられる試薬を含む溶液(以下、試薬溶液と記す)RSを収容する試薬容器141を保管して所定の冷却温度に保冷するものである。試薬保冷庫140の上蓋142には吸入口143が設けられている。試薬容器141は溶液容器を構成する。
試薬溶液RSの例としては、抗体を含むコロイド溶液を挙げることができる。試薬保冷庫140内の試薬容器141はターンテーブル上に置かれていて回転自在となっており、所望の試薬溶液RSの入った試薬容器141が吸入口143の下に配置されるようにそのターンテーブルが回転する。
試薬サンプリング部150には、溶液吐出装置である試薬ピペット151が備えられている。試薬ピペット151は、回転軸152を中心にして、試薬保冷庫140の吸入口143と、洗浄部153と、ターンテーブル110上の反応容器220との間で往復回動する。試薬ピペット151は、先端のプローブ(図示せず)を試薬保冷庫140の上蓋142の吸入口143に挿入してその下にある試薬容器141内の試薬溶液RSを吸引し、吸引した試薬溶液RSをターンテーブル110上の反応容器220に注入する。試薬ピペット151は、洗浄部153で次の試薬溶液RSの吸引のために洗浄される。
撹拌部160には、先端に棒状の撹拌子(図示せず)を備えた撹拌器161が備えられている。撹拌器161は、回転軸162を中心にして、ターンテーブル110上の反応容器220と洗浄部163との間で往復回動する。撹拌器161は、反応容器220内に撹拌子を挿入してその反応容器220内に注入されている検体溶液SSと試薬溶液RSを撹拌及び混合する。撹拌器161は、その先端の撹拌子が次の反応容器における撹拌及び混合のために洗浄部163において洗浄される。
反応部170には、反応容器220内の撹拌及び混合された検体溶液SSと試薬溶液RSとからなる試料液の呈色反応の濃度検出のための測定を行なう測定器(図示せず)が配置されており、これにより検体の生化学分析が行なわれる。
洗浄部180では、ターンテーブル110上の反応部170における測定の終了した反応容器220が洗浄され、次の検体の生化学分析のために再利用される。
生化学分析装置100には、複数の動作シーケンスが用意されている。例えば、一般的な生化学分析を行なうときの動作シーケンスでは、先ず、ターンテーブル110上のある反応容器220に試薬溶液RSが分注され、そのまま5分間、所定の温度に安定するよう温度調節が行なわれる。次いでその同じ反応容器220に検体溶液SSが分注され、さらに試薬溶液RSが分注され、撹拌されて測定が行なわれ、最後にその反応容器220が洗浄される。この間約10分時間を要する。このような動作シーケンスが、ターンテーブル110に載っている多数の反応容器220について並列的に実行される。
また、例えば、便潜血測定時の動作シーケンスでは、試薬溶液RSの分注、検体溶液SSの分注、試薬溶液RSの再度の分注が順に行なわれ、撹拌、測定、洗浄が行なわれて、1検体あたり約6分で終了する。この場合も、ターンテーブル110に載せられている多数の反応容器220について、この動作シーケンスが並行的に実行される。
図1の生化学分析装置100では、動作シーケンスの切り替えは、オペレータによる手動操作で行われるが、その他にも、検体の種類に応じた検体容器を用い、その検体容器の種類を検出して動作シーケンスを切り替えるようにしてもよい。
図2は、図1に示す生化学分析装置100の試薬ピペット151の構成図である。試薬ピペット151は溶液吐出装置を構成する。
試薬ピペット151は、シリンジ201と、プランジャー202と、第一駆動機構203と、第一流路211と、第一開閉弁212と、脱気装置213と、ノズル221と、第二流路222と、第二開閉弁223と、第二駆動機構224と、端面位置検出部231と、制御部232と、を備える。
シリンジ201は中空部201aを有する筒状部材である。プランジャー202はシリンジ201の中空部201aに移動可能に嵌合される可動部材である。シリンジ201の中空部201aには、第一流路211及び第二流路222の各々と接続するための貫通孔が設けられている。
第一駆動機構203はプランジャー202を中空部201a内で移動させるための機構である。
第一流路211は試薬容器141とシリンジ201の中空部201aとを連結する流路である。
第一開閉弁212は、第一流路211を開閉するための電磁弁である。
脱気装置213は第一開閉弁212と試薬保冷庫140の試薬容器141との間に設けられており、試薬溶液RS内の気泡を取り除く機能を有する。
ノズル221は試薬溶液RSを反応容器220内に吐出するための吐出器具である。反応容器220の内部は、試薬溶液RSの吐出対象となる対象領域を構成する。
第二流路222はシリンジ201の中空部201aとノズル221とを連結する流路である。
第二開閉弁223は第二流路222を開閉するための電磁弁である。
第二駆動機構224はノズル221の試薬溶液RSの吐出口を含む端面221aを重力方向(矢印Gの方向)に移動させるための機構である。
端面位置検出部231は、反応容器220内の試薬溶液RSの液面RSaに対するノズル221の端面221aの位置を検出する機能ブロックである。端面位置検出部231は、例えば、反応容器220を撮像して得られる撮像画像を分析することで、液面RSaに対する端面221aの位置を検出する。または、端面位置検出部231は、ノズル221の側面に重力方向に並ぶ複数の接触センサを設けておき、この複数の接触センサからの情報に基づいて液面RSaに対する端面221aの位置を検出する。
制御部232は、1つ又は複数のプロセッサを主体に構成されており、この1つ又は複数のプロセッサがプログラムを実行することにより、第一駆動機構203、第一開閉弁212、第二開閉弁223、及び、第二駆動機構224の動作を制御する。
制御部232には、生化学分析装置100の全体の制御を担うホスト制御部(図示せず)から制御情報が入力される。制御部232は、その制御情報に従って、第一駆動機構203、第一開閉弁212、及び、第二開閉弁223の動作を制御することにより、試薬容器141からノズル221への試薬溶液RSの供給量及び供給タイミングを制御する。
また、制御部232は、ホスト制御部(図示せず)からの制御情報に従って、第二駆動機構224の動作を制御することにより、反応容器220に対するノズル221の端面221aの重力方向の位置を制御する。反応容器220に対するノズル221の端面221aの重力方向の位置は、反応容器220の形状と寸法、及び、試薬溶液RSの吐出目標量に応じて決定される。
また、制御部232には、端面位置検出部231による検出情報が入力される。制御部232は、端面位置検出部231による検出情報に基づいて第一駆動機構203の動作を制御することにより、ノズル221からの試薬溶液RSの吐出を完了させるタイミングを制御する。
また、制御部232は、脱気装置213を定期的に作動させる。脱気装置213が作動することにより、シリンジ201の中空部201a内に吸引された試薬溶液RSを、第一流路211を通して試薬容器141に循環させて、溶存酸素の発泡を防止することができる。
ここで、ノズル221の端面221aの形状及び寸法は任意であるが、以下の説明では、図3(a)に例示するように、端面221aの形状が円形の場合には、その直径は0.5mm以上2.0mm未満であるものとしている。また、図3(b)に例示するように、端面221aの形状が正方形の場合には、その一辺が0.5mm以上2.0mm未満であるものとしている。
次に、図4〜図8を参照して、試薬ピペット151の第一の動作態様について説明する。図4〜図8では、第一駆動機構203、第二駆動機構224、制御部232、及び、端面位置検出部231の図示は省略している。
制御部232は、図4及び図5に示すように、第一開閉弁212を開けかつ第二開閉弁223を閉じた状態で、プランジャー202をシリンジ201の最奥部から移動(図示例では下側に移動)させることにより、試薬容器141からシリンジ201の中空部201aに試薬溶液RSを吸引する第一制御を行う。
その後、制御部232は、図6に示すように、プランジャー202を第一制御とは逆向きに移動(図示例では上側に移動)させてシリンジ201の中空部201aに存在する試薬溶液RSの一部を第一流路211に排出する第二制御を行う。このときのプランジャー202の移動距離は、具体的には0.1〜3.0mmの範囲であるが、0.1〜2.0mmの範囲とするのがより好ましく、0.1〜1.0mmの範囲とするのが更に好ましい。
この第二制御におけるプランジャー202の移動距離を0.1〜3.0mmの範囲とすることで、シリンジ201とプランジャー202とからなるシリンジポンプのバックラッシュによる誤差を吸収することができる。その範囲を0.1〜2.0mmとすることにより、バックラッシュによる誤差をより効果的に吸収でき、0.1〜1.0mmとすることにより、バックラッシュによる誤差を更に効果的に吸収できる。
その後、制御部232は、図7に示すように、第一開閉弁212を閉じかつ第二開閉弁223を開けた状態で、プランジャー202を更に移動(図示例では上側に移動)させてシリンジ201の中空部201aに存在する試薬溶液RSを第二流路222に排出する第三制御を行う。この動作により、ノズル221から反応容器220内に試薬溶液RSが吐出される。
そして、制御部232は、ノズル221の端面221aが反応容器220内に吐出された試薬溶液RS内に位置し、かつ、重力方向におけるノズル221の端面221aと試薬溶液RSの表面の間の距離dが0.1mm以上1.0mm以下の範囲にある状態で、反応容器220内への試薬溶液RSの吐出を完了させる。図8は、このときの状態を例示している。第三制御により反応容器220内に吐出される試薬溶液RSの量は例えば10μl(マイクロリットル)であり、第二制御によって第一流路211に排出される試薬溶液RSの量は例えば3μlである。
このように、試薬ピペット151は、ノズル221の端面221aが試薬溶液RS内に位置し、かつ、重力方向におけるノズル221の端面221aと試薬溶液RSの表面の間の距離dが0.1mm以上1.0mm以下の範囲にある状態で、試薬溶液RSの吐出を完了させる。
上記距離dを0.1mm以上とすることにより、ノズル221の端面221aを反応容器220内の試薬溶液RSから離脱させる際における、ノズル221の端面221aと試薬溶液RSの表面との間での溶液の泣き別れ量を安定させることができる。また、上記距離dを1.0mm以下とすることにより、ノズル221の端面221aを反応容器220内の試薬溶液RSから離脱させる際に、ノズル221の側面に付着する溶液量を安定させることができる。
以上のことから、試薬ピペット151によれば、試薬溶液RSの吐出量を高精度に制御して、生体試料の分析性能を向上させることができる。この第一の動作態様によれば、反応容器220内に吐出される試薬溶液RSの量を5ml以下というごく少量の範囲で高精度に制御することができる。
また、試薬ピペット151によれば、第二制御を行うことにより、シリンジポンプのバックラッシュによる試薬溶液RSの吐出量の誤差をなくすことができ、第三制御との組み合わせによって、吐出量を高精度に制御することができる。
次に、図9〜図13を参照して、試薬ピペット151の第二の動作態様について説明する。図9〜図13では、第一駆動機構203、第二駆動機構224、制御部232、及び、端面位置検出部231の図示は省略している。
第二の動作態様では、制御部232は、まず、図9及び図10に示すように、第一開閉弁212を閉じかつ第二開閉弁223を開けた状態で、プランジャー202をシリンジ201の最奥部から移動(図示例では下側に移動)させて、第二流路222からシリンジ201の中空部201aに向かって、前回吐出済みでノズル221の端面221aに残っていた試薬溶液RSの残存溶液を吸引する第一制御を行う。
このときのプランジャー202の移動距離は、具体的には0.1〜3.0mmの範囲である。この移動距離は、0.1〜2.0mmの範囲とするのがより好ましく、0.1〜1.0mmの範囲とするのが更に好ましい。
この第一制御におけるプランジャー202の移動距離を0.1〜3.0mmの範囲とすることで、シリンジ201とプランジャー202とからなるシリンジポンプのバックラッシュによる誤差を吸収することができる。その範囲を0.1〜2.0mmとすることにより、バックラッシュによる誤差をより効果的に吸収でき、0.1〜1.0mmとすることにより、バックラッシュによる誤差を更に効果的に吸収できる。また、この第一制御により、前回吐出された試薬溶液RSのノズル221の端面221aにおける液溜りを無くして試薬溶液RSの乾燥を防止できるため、試薬溶液RSの吐出量の誤差をなくすことができる。
その後、制御部232は、図11に示すように、第一開閉弁212を開けかつ第二開閉弁223を閉じた状態で、プランジャー202を第一制御と同じ向きに移動(図示例では下側に移動)させて試薬容器141からシリンジ201の中空部201aに試薬溶液RSを吸引する第二制御を行う。
その後、制御部232は、図12に示すように、第一開閉弁212を閉じかつ第二開閉弁223を開けた状態で、プランジャー202を第一制御とは逆向き移動(図示例では上側に移動)させてシリンジ201の中空部201aに存在する試薬溶液RSを第二流路222に排出する第三制御を行う。この動作により、ノズル221から反応容器220内に試薬溶液RSが吐出される。
そして、制御部232は、ノズル221の端面221aが対象領域である反応容器220内に吐出された試薬溶液RS内に位置し、かつ、重力方向におけるノズル221の端面221aと試薬溶液RSの表面の間の距離dが0.1mm以上1.0mm以下の範囲にある状態で、反応容器220内への試薬溶液RSの吐出を完了させる。図13は、このときの状態を例示している。
このように、試薬ピペット151は、ノズル221の端面221aが試薬溶液RS内に位置し、かつ、重力方向におけるノズル221の端面221aと試薬溶液RSの表面の間の距離dが0.1mm以上1.0mm以下の範囲にある状態で、試薬溶液RSの吐出を完了させる。また、第一制御によってバックラッシュによる誤差をなくすことができる。このため、第一の動作態様と同様に、試薬溶液RSの吐出量を高精度に制御して、生体試料の分析性能を向上させることができる。この第二の動作態様においても、反応容器220内に吐出される試薬溶液RSの量を5ml以下というごく少量の範囲で高精度に制御することができる。
なお、第一及び第二の動作態様における第三制御では、試薬溶液RSの液面RSaの位置に基づいて、第一駆動機構203の動作のみ制御しているが、第二駆動機構224の動作を制御してノズル221の端面221aの重力方向の位置を制御しつつ、第一駆動機構203の動作を制御することで、第三制御を行ってもよい。
また、本実施形態では、本発明の溶液吐出装置を試薬ピペット151に適用した例について説明したが、これに限定されるものではなく、検体ピペット131に適用することも可能である。その場合、検体溶液SSの入った検体容器が溶液容器を構成する。
また、本実施の形態では、第一開閉弁212及び第二開閉弁223は電磁弁としているが、これに限定されるものではなく、機械的に駆動される開閉弁であってもよい。
また、本実施形態では、ノズル221から溶液が吐出される対象領域を容器内としたが、基板の表面を対象領域とすることも可能である。基板の表面を対象領域とすることにより、例えば、基板上の抗体等に、生体試料を5ml以下というごく少量の範囲で吐出量を高精度に制御しつつ塗布することができる。
以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。
開示された溶液吐出装置は、筒状部材と、上記筒状部材の中空部に移動可能に嵌合される可動部材と、上記可動部材を移動させるための第一駆動機構と、生体試料を含む溶液、又は、生体試料と反応させて用いられる試薬を含む溶液が収容される溶液容器と上記中空部とを連結する第一流路と、上記第一流路に設けられた開閉可能な第一開閉弁と、上記溶液を対象領域に対して吐出する吐出器具と、上記中空部と上記吐出器具とを連結する第二流路と、上記第二流路に設けられた開閉可能な第二開閉弁と、上記吐出器具の上記溶液の吐出口を含む端面を重力方向に移動させるための第二駆動機構と、上記第一開閉弁を開けかつ上記第二開閉弁を閉じた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記溶液容器から上記中空部に溶液を吸引する第一制御を行い、その後、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記中空部に存在する溶液の一部を上記第一流路に排出する第二制御を行い、その後、上記第一開閉弁を閉じかつ上記第二開閉弁を開けた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記中空部に存在する溶液を上記第二流路に排出する第三制御を行って、上記吐出器具から上記対象領域に溶液を吐出させる制御部と、を備え、上記制御部は、上記吐出器具の上記溶液の吐出口を含む端面が上記対象領域に吐出された溶液内に位置し、かつ、重力方向における上記端面と上記溶液の表面の間の距離が0.1mm以上1.0mm以下の範囲にある状態で、上記対象領域への溶液の吐出を完了させるものである。
開示された溶液吐出装置は、上記制御部が上記第二制御において上記可動部材を移動させる距離は、0.1mm以上3.0mm以下であるものである。
開示された溶液吐出装置は、筒状部材と、上記筒状部材の中空部に移動可能に嵌合される可動部材と、上記可動部材を移動させるための第一駆動機構と、生体試料を含む溶液、又は、生体試料と反応させて用いられる試薬を含む溶液が収容される溶液容器と上記中空部とを連結する第一流路と、上記第一流路に設けられた開閉可能な第一開閉弁と、上記溶液を対象領域に対して吐出する吐出器具と、上記中空部と上記吐出器具とを連結する第二流路と、上記第二流路に設けられた開閉可能な第二開閉弁と、上記吐出器具の上記溶液の吐出口を含む端面を重力方向に移動させるための第二駆動機構と、上記第一開閉弁を閉じかつ上記第二開閉弁を開けた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記第二流路から上記中空部に向かって溶液を吸引する第一制御を行い、その後、上記第一開閉弁を開けかつ上記第二開閉弁を閉じた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記溶液容器から上記中空部に溶液を吸引する第二制御を行い、その後、上記第一開閉弁を閉じかつ上記第二開閉弁を開けた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記中空部に存在する溶液を上記第二流路に排出する第三制御を行って、上記吐出器具から上記対象領域に溶液を吐出させる制御部と、を備え、上記制御部は、上記吐出器具の上記溶液の吐出口を含む端面が上記対象領域に吐出された溶液内に位置し、かつ、重力方向における上記端面と上記溶液の表面の間の距離が0.1mm以上1.0mm以下の範囲にある状態で、上記対象領域への溶液の吐出を完了させるものである。
開示された溶液吐出装置は、上記制御部が上記第一制御において上記可動部材を移動させる距離は、0.1mm以上3.0mm以下であるものである。
開示された溶液吐出装置は、上記第三制御によって上記対象領域に吐出される溶液の量は5ml以下であるものである。
開示された溶液吐出装置は、上記対象領域は、容器の内部であるものである。
開示された溶液吐出装置は、上記吐出器具の上記端面は、一辺が0.5mm以上2.0mm未満の正方形、又は、直径が0.5mm以上2.0mm未満の円形であるものである。
開示された溶液吐出装置は、上記溶液は、抗体を含むコロイド溶液であるとしたものである。
開示された溶液吐出制御方法は、筒状部材の中空部に移動可能に嵌合される可動部材を移動させるための第一駆動機構と、生体試料を含む溶液、又は、生体試料と反応させて用いられる試薬を含む溶液が収容される溶液容器と上記中空部とを連結する第一流路と、上記第一流路に設けられた開閉可能な第一開閉弁と、上記溶液を対象領域に対して吐出する吐出器具と、上記中空部と上記吐出器具とを連結する第二流路と、上記第二流路に設けられた開閉可能な第二開閉弁と、上記吐出器具の上記溶液の吐出口を含む端面を重力方向に移動させるための第二駆動機構と、を有する装置による溶液の吐出制御方法であって、上記第一開閉弁を開けかつ上記第二開閉弁を閉じた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記溶液容器から上記中空部に溶液を吸引する第一工程と、上記第一工程の後、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記中空部に存在する溶液の一部を上記第一流路に排出する第二工程と、上記第二工程の後、上記第一開閉弁を閉じかつ上記第二開閉弁を開けた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記中空部に存在する溶液を上記第二流路に排出して上記吐出器具から上記対象領域に溶液を吐出させる第三工程と、を備え、上記第三工程では、上記吐出器具の上記溶液の吐出口を含む端面が上記対象領域に吐出された溶液内に位置し、かつ、重力方向における上記端面と上記溶液の表面の間の距離が0.1mm以上1.0mm以下の範囲にある状態で、上記対象領域への溶液の吐出を完了させることとした方法である。
開示された溶液吐出制御方法は、上記第二工程において上記可動部材を移動させる距離を、0.1mm以上3.0mm以下とした方法である。
開示された溶液吐出制御方法は、筒状部材の中空部に移動可能に嵌合される可動部材を移動させるための第一駆動機構と、生体試料を含む溶液、又は、生体試料と反応させて用いられる試薬を含む溶液が収容される溶液容器と上記中空部とを連結する第一流路と、上記第一流路に設けられた開閉可能な第一開閉弁と、上記溶液を対象領域に対して吐出する吐出器具と、上記中空部と上記吐出器具とを連結する第二流路と、上記第二流路に設けられた開閉可能な第二開閉弁と、上記吐出器具の上記溶液の吐出口を含む端面を重力方向に移動させるための第二駆動機構と、を有する装置による溶液の吐出制御方法であって、上記第一開閉弁を閉じかつ上記第二開閉弁を開けた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記第二流路から上記中空部に向かって溶液を吸引する第一工程と、上記第一工程の後、上記第一開閉弁を開けかつ上記第二開閉弁を閉じた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記溶液容器から上記中空部に溶液を吸引する第二工程と、上記第二工程の後、上記第一開閉弁を閉じかつ上記第二開閉弁を開けた状態で、上記第一駆動機構を介して上記可動部材を移動させて上記中空部に存在する溶液を上記第二流路に排出して上記吐出器具から上記対象領域に溶液を吐出させる第三工程と、を備え、上記第三工程では、上記吐出器具の上記溶液の吐出口を含む端面が上記対象領域に吐出された溶液内に位置し、かつ、重力方向における上記端面と上記溶液の表面の間の距離が0.1mm以上1.0mm以下の範囲にある状態で、上記対象領域への溶液の吐出を完了させることとした方法である。
開示された溶液吐出制御方法は、上記第一工程において上記可動部材を移動させる距離を、0.1mm以上3.0mm以下とした方法である。
開示された溶液吐出制御方法は、上記第三工程において上記対象領域に吐出させる溶液の量を5ml以下とした方法である。
開示された溶液吐出制御方法は、上記対象領域は、容器の内部であることとした方法である。
開示された溶液吐出制御方法は、上記吐出器具の上記端面は、一辺が0.5mm以上2.0mm未満の正方形、又は、直径が0.5mm以上2.0mm未満の円形であるとした方法である。
開示された溶液吐出制御方法は、上記溶液は、抗体を含むコロイド溶液であるとした方法である。
本発明によれば、生体試料又は生体試料と反応させて用いられる試薬を含む溶液の吐出量を高精度に制御して、生体試料の分析性能を向上させることができる。
以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、開示された発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本出願は、2016年3月22日出願の日本特許出願(特願2016−056949)に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。
本出願は、2016年3月22日出願の日本特許出願(特願2016−056949)に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。
100 生化学分析装置
110 ターンテーブル
120 検体供給部
130 検体サンプリング部
131 検体ピペット
132 回転軸
133 洗浄部
140 試薬保冷庫
141 試薬容器
142 上蓋
143 吸入口
150 試薬サンプリング部
151 試薬ピペット
152 回転軸
153 洗浄部
160 撹拌部
161 撹拌器
162 回転軸
163 洗浄部
170 反応部
180 洗浄部
201 シリンジ
202 プランジャー
203 第一駆動機構
211 第一流路
212 第一開閉弁
213 脱気装置
220 反応容器
221 ノズル
222 第二流路
223 第二開閉弁
224 第二駆動機構
231 端面位置検出部
232 制御部
RS 試薬溶液
SS 検体溶液
110 ターンテーブル
120 検体供給部
130 検体サンプリング部
131 検体ピペット
132 回転軸
133 洗浄部
140 試薬保冷庫
141 試薬容器
142 上蓋
143 吸入口
150 試薬サンプリング部
151 試薬ピペット
152 回転軸
153 洗浄部
160 撹拌部
161 撹拌器
162 回転軸
163 洗浄部
170 反応部
180 洗浄部
201 シリンジ
202 プランジャー
203 第一駆動機構
211 第一流路
212 第一開閉弁
213 脱気装置
220 反応容器
221 ノズル
222 第二流路
223 第二開閉弁
224 第二駆動機構
231 端面位置検出部
232 制御部
RS 試薬溶液
SS 検体溶液
Claims (16)
- 筒状部材と、
前記筒状部材の中空部に移動可能に嵌合される可動部材と、
前記可動部材を移動させるための第一駆動機構と、
生体試料を含む溶液、又は、生体試料と反応させて用いられる試薬を含む溶液が収容される溶液容器と前記中空部とを連結する第一流路と、
前記第一流路に設けられた開閉可能な第一開閉弁と、
前記溶液を対象領域に対して吐出する吐出器具と、
前記中空部と前記吐出器具とを連結する第二流路と、
前記第二流路に設けられた開閉可能な第二開閉弁と、
前記吐出器具の前記溶液の吐出口を含む端面を重力方向に移動させるための第二駆動機構と、
前記第一開閉弁を開けかつ前記第二開閉弁を閉じた状態で、前記第一駆動機構を介して前記可動部材を移動させて前記溶液容器から前記中空部に溶液を吸引する第一制御を行い、その後、前記第一駆動機構を介して前記可動部材を移動させて前記中空部に存在する溶液の一部を前記第一流路に排出する第二制御を行い、その後、前記第一開閉弁を閉じかつ前記第二開閉弁を開けた状態で、前記第一駆動機構を介して前記可動部材を移動させて前記中空部に存在する溶液を前記第二流路に排出する第三制御を行って、前記吐出器具から前記対象領域に溶液を吐出させる制御部と、を備え、
前記制御部は、前記吐出器具の前記溶液の吐出口を含む端面が前記対象領域に吐出された溶液内に位置し、かつ、重力方向における前記端面と前記溶液の表面の間の距離が0.1mm以上1.0mm以下の範囲にある状態で、前記対象領域への溶液の吐出を完了させる溶液吐出装置。 - 請求項1記載の溶液吐出装置であって、
前記制御部が前記第二制御において前記可動部材を移動させる距離は、0.1mm以上3.0mm以下である溶液吐出装置。 - 筒状部材と、
前記筒状部材の中空部に移動可能に嵌合される可動部材と、
前記可動部材を移動させるための第一駆動機構と、
生体試料を含む溶液、又は、生体試料と反応させて用いられる試薬を含む溶液が収容される溶液容器と前記中空部とを連結する第一流路と、
前記第一流路に設けられた開閉可能な第一開閉弁と、
前記溶液を対象領域に対して吐出する吐出器具と、
前記中空部と前記吐出器具とを連結する第二流路と、
前記第二流路に設けられた開閉可能な第二開閉弁と、
前記吐出器具の前記溶液の吐出口を含む端面を重力方向に移動させるための第二駆動機構と、
前記第一開閉弁を閉じかつ前記第二開閉弁を開けた状態で、前記第一駆動機構を介して前記可動部材を移動させて前記第二流路から前記中空部に向かって溶液を吸引する第一制御を行い、その後、前記第一開閉弁を開けかつ前記第二開閉弁を閉じた状態で、前記第一駆動機構を介して前記可動部材を移動させて前記溶液容器から前記中空部に溶液を吸引する第二制御を行い、その後、前記第一開閉弁を閉じかつ前記第二開閉弁を開けた状態で、前記第一駆動機構を介して前記可動部材を移動させて前記中空部に存在する溶液を前記第二流路に排出する第三制御を行って、前記吐出器具から前記対象領域に溶液を吐出させる制御部と、を備え、
前記制御部は、前記吐出器具の前記溶液の吐出口を含む端面が前記対象領域に吐出された溶液内に位置し、かつ、重力方向における前記端面と前記溶液の表面の間の距離が0.1mm以上1.0mm以下の範囲にある状態で、前記対象領域への溶液の吐出を完了させる溶液吐出装置。 - 請求項3記載の溶液吐出装置であって、
前記制御部が前記第一制御において前記可動部材を移動させる距離は、0.1mm以上3.0mm以下である溶液吐出装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項記載の溶液吐出装置であって、
前記第三制御によって前記対象領域に吐出される溶液の量は5ml以下である溶液吐出装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項記載の溶液吐出装置であって、
前記対象領域は、容器の内部である溶液吐出装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項記載の溶液吐出装置であって、
前記吐出器具の前記端面は、一辺が0.5mm以上2.0mm未満の正方形、又は、直径が0.5mm以上2.0mm未満の円形である溶液吐出装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項記載の溶液吐出装置であって、
前記溶液は、抗体を含むコロイド溶液である溶液吐出装置。 - 筒状部材の中空部に移動可能に嵌合される可動部材を移動させるための第一駆動機構と、生体試料を含む溶液、又は、生体試料と反応させて用いられる試薬を含む溶液が収容される溶液容器と前記中空部とを連結する第一流路と、前記第一流路に設けられた開閉可能な第一開閉弁と、前記溶液を対象領域に対して吐出する吐出器具と、前記中空部と前記吐出器具とを連結する第二流路と、前記第二流路に設けられた開閉可能な第二開閉弁と、前記吐出器具の前記溶液の吐出口を含む端面を重力方向に移動させるための第二駆動機構と、を有する装置による溶液の吐出制御方法であって、
前記第一開閉弁を開けかつ前記第二開閉弁を閉じた状態で、前記第一駆動機構を介して前記可動部材を移動させて前記溶液容器から前記中空部に溶液を吸引する第一工程と、
前記第一工程の後、前記第一駆動機構を介して前記可動部材を移動させて前記中空部に存在する溶液の一部を前記第一流路に排出する第二工程と、
前記第二工程の後、前記第一開閉弁を閉じかつ前記第二開閉弁を開けた状態で、前記第一駆動機構を介して前記可動部材を移動させて前記中空部に存在する溶液を前記第二流路に排出して前記吐出器具から前記対象領域に溶液を吐出させる第三工程と、を備え、
前記第三工程では、前記吐出器具の前記溶液の吐出口を含む端面が前記対象領域に吐出された溶液内に位置し、かつ、重力方向における前記端面と前記溶液の表面の間の距離が0.1mm以上1.0mm以下の範囲にある状態で、前記対象領域への溶液の吐出を完了させる溶液の吐出制御方法。 - 請求項9記載の溶液の吐出制御方法であって、
前記第二工程において前記可動部材を移動させる距離は、0.1mm以上3.0mm以下である溶液の吐出制御方法。 - 筒状部材の中空部に移動可能に嵌合される可動部材を移動させるための第一駆動機構と、生体試料を含む溶液、又は、生体試料と反応させて用いられる試薬を含む溶液が収容される溶液容器と前記中空部とを連結する第一流路と、前記第一流路に設けられた開閉可能な第一開閉弁と、前記溶液を対象領域に対して吐出する吐出器具と、前記中空部と前記吐出器具とを連結する第二流路と、前記第二流路に設けられた開閉可能な第二開閉弁と、前記吐出器具の前記溶液の吐出口を含む端面を重力方向に移動させるための第二駆動機構と、を有する装置による溶液の吐出制御方法であって、
前記第一開閉弁を閉じかつ前記第二開閉弁を開けた状態で、前記第一駆動機構を介して前記可動部材を移動させて前記第二流路から前記中空部に向かって溶液を吸引する第一工程と、
前記第一工程の後、前記第一開閉弁を開けかつ前記第二開閉弁を閉じた状態で、前記第一駆動機構を介して前記可動部材を移動させて前記溶液容器から前記中空部に溶液を吸引する第二工程と、
前記第二工程の後、前記第一開閉弁を閉じかつ前記第二開閉弁を開けた状態で、前記第一駆動機構を介して前記可動部材を移動させて前記中空部に存在する溶液を前記第二流路に排出して前記吐出器具から前記対象領域に溶液を吐出させる第三工程と、を備え、
前記第三工程では、前記吐出器具の前記溶液の吐出口を含む端面が前記対象領域に吐出された溶液内に位置し、かつ、重力方向における前記端面と前記溶液の表面の間の距離が0.1mm以上1.0mm以下の範囲にある状態で、前記対象領域への溶液の吐出を完了させる溶液の吐出制御方法。 - 請求項11記載の溶液の吐出制御方法であって、
前記第一工程において前記可動部材を移動させる距離は、0.1mm以上3.0mm以下である溶液の吐出制御方法。 - 請求項9〜12のいずれか1項記載の溶液の吐出制御方法であって、
前記第三工程において前記対象領域に吐出させる溶液の量は5ml以下である溶液の吐出制御方法。 - 請求項9〜13のいずれか1項記載の溶液の吐出制御方法であって、
前記対象領域は、容器の内部である溶液の吐出制御方法。 - 請求項9〜14のいずれか1項記載の溶液の吐出制御方法であって、
前記吐出器具の前記端面は、一辺が0.5mm以上2.0mm未満の正方形、又は、直径が0.5mm以上2.0mm未満の円形である溶液の吐出制御方法。 - 請求項9〜15のいずれか1項記載の溶液の吐出制御方法であって、
前記溶液は、抗体を含むコロイド溶液である溶液の吐出制御方法。
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