WO2007111347A1 - マイクロプレート処理装置およびマイクロプレート処理方法 - Google Patents

Abstract

装置規模を拡大することなく、規格化されたマイクロプレートを用いて、作業面積当たり、より多くの種類の溶液等、またはより大きい容量の溶液等を扱うことができるマイクロプレート処理装置およびマイクロプレート処理方法を提供することを目的とし、マトリクス状にウェルが配列されたマイクロプレートと、流体の吸引および吐出が可能でマトリクス状に配列されたノズルを有する１または２以上のノズルヘッドと、マイクロプレートとノズルヘッドとの間を相対的に移動可能とする移動手段と、を有するとともに、全ノズルの先端は、マイクロプレートの一部のウェルに一斉に挿入可能に設けられ、ノズルの行間隔または列間隔の少なくとも１は、対応するウェルの行間隔または列間隔の２以上の自然数倍に各々設定され、対応する全ノズルの行数または列数の少なくとも１はウェルの行数または列数の自然数分の１であるように構成する。

Description

明 細 書

マイクロプレート処理装置およびマイクロプレート処理方法

技術分野

[0001] 本発明は、マイクロプレート処理装置およびマイクロプレート処理方法に関するもの である。

背景技術

[0002] マイクロプレートは、液を収容可能な複数のゥエルがマトリクス状 (行列状）に配列し て設けられたものであり、例えば、 4行 X 6列（ = 24ゥ ル）、 6行 X 8列（=48ゥエル） 、 8行 X I 2列（ = 96ゥエル）、 12行 X 16列（ = 192ゥエル）、 16行 X 24列（ = 384ゥ エル）が知られている。これらのマイクロプレートの各ゥエルの間隔は、規格化される 傾向にあり、例えば、 96ゥエルのマイクロプレートでは、そのゥエルが設けられた行と 列方向に隣接するゥエルが設けられた行までの列方向のゥエル中心間の距離である 行間隔およびそのゥエルが設けられた列と行方向に隣接するゥエルが設けられた列 までの行方向の距離である列間隔は各々 9mmであり、ゥヱル数力 倍の 384ゥヱル では、行間隔及び列間隔は、各々 4.5mmである。

[0003] これらのマイクロプレートを用いて、並行して複数種類の溶液を用いた同時処理を 行う場合には、マイクロプレートの各ゥエルの個数に等し 、本数のノズルまたは該ノズ ルに装着した分注チップを設けた 1のノズルヘッドを用いて、マイクロプレートごとに 一斉に各ゥエルに前記分注チップを挿入して、一斉に同一種類または同一量として 取り扱うべき溶液または懸濁液の吸引吐出を行う分注装置を用いて 、た (特許文献 1

) o

[0004] 例えば、処理対象となる多数の検体等力 抽出された多数の対象物質について、 複数種類の試薬を順次反応させて一連の処理を行う場合には、前記検体数に応じ た個数のゥエルを有するマイクロプレートを、処理に必要な試薬溶液、検体、磁性粒 子懸濁液を予め収容するために、処理工程で必要とする工程数または試薬等の必 要な種類数に相当する枚数用意する。前記ノズルに相当する分注チップの内壁に 前記磁性粒子を吸着可能な前記分注装置を用いて、磁性粒子を複数枚のマイクロ プレートの各ゥ ルに順次移送してゥエル内に懸濁させて反応を起こさせるというェ 程を順次行うことで処理を行って!/ヽた (特許文献 1、 2)。

[0005] そのために、処理に用いる試薬の種類が増大すると、その種類ごとに 1枚のマイクロ プレートを割り当てるため使用するマイクロプレートの枚数が増加し、作業面積が増 大することになる。また、ノズルヘッドの移動距離は、前記処理に必要な試薬等の種 類数に相当する枚数の全マイクロプレートを通過する距離に相当するので、マイクロ プレートの枚数が増加すると前記ノズルヘッドの移動量が増加することになり処理を 迅速かつ効率的に行うことができな 、おそれがあると 、う問題点を有して 、た。

[0006] また、従来のように、 100 リットル〜数 100 リットル程度の液量を扱うだけの場合 には、通常のマイクロプレートおよび前記分注装置を組み合わせて十分用いることが できる。し力し、扱う液量が増大して、 1000 μリットル力 数 1000 μリットルの液量を も扱う必要がある場合には、各ゥエルの容量を増加させ、かつ、各分注チップの容量 を増大させる必要がある。すると、前記マイクロプレートのゥエル間の間隔が規格ィ匕さ れているとすれば、マイクロプレートの高さが増加し、かつ、分注チップの軸方向の長 さが増加し、垂直方向に装置規模が拡大し、ノズルヘッドの移動等のために、扱いに くいおそれがあると 、う問題点を有して！/、た。

[0007] さらに、並行して取り扱う並行処理数が増加すると、マイクロプレートのゥエル数が増 カロして集積ィ匕の必要性が高まり、各ノズルを密接して設ける必要があるために、分注 チップ間の間隔が狭まり、各分注チップの占める領域が狭まり該分注チップに組み 込むべき機能の低下を余儀なくされるおそれがあるという問題点を有していた。

[0008] 特許文献 1：国際公開 W099Z47267号公報

特許文献 2：特許公報第 3115501号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] そこで、本願発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、その第 1 の目的は、装置規模を拡大することなぐ規格化されたマイクロプレートを用いて、作 業面積または装置体積当たり、より多くの種類の溶液または懸濁液、またはより大き い容量の溶液または懸濁液を扱うことができるマイクロプレート処理装置およびマイク 口プレート処理方法を提供することである。第 2の目的は、ゥエル数およびノズルの本 数を一定とした場合の処理がより迅速かつより効率的であるマイクロプレート処理装 置およびマイクロプレート処理方法を提供することである。第 3の目的は、並行して取 り扱う処理対象数が増加しても高い機能性をもったマイクロプレート処理装置および マイクロプレート処理方法を提供することである。 課題を解決するための手段

[0010] 第 1の発明は、マトリクス状にゥエルが配列されたマイクロプレートと、流体の吸引お よび吐出が可能でマトリクス状に配列されたノズルを有する 1または 2以上のノズルへ ッドと、前記マイクロプレートとノズルヘッドとの間を相対的に移動可能とする移動手 段と、を有するとともに、前記各ノズルヘッドに設けられた前記全ノズルの先端は、前 記マイクロプレートの一部のゥエルに一斉に挿入可能に設けられ、前記ノズルの行間 隔または列間隔の少なくとも 1は、対応する前記ゥエルの行間隔または列間隔の 2以 上の自然数倍に各々設定され、対応する前記全ノズルの行数または列数の少なくと も 1は前記ゥエルの行数または列数の前記自然数分の 1であるマイクロプレート処理 装置である。

[0011] ここで、 「マトリクス状」とは、列方向および行方向の 2方向に沿って要素、例えば、ゥ エルまたはノズル等が所定の行間隔および列間隔で各々所定の行数個および列数 個配列された構造をいい、前記行数および列数は各々 2以上である。なお、前記列 方向および行方向は、通常直交しているが必ずしもこれに限定されず斜交していて もよい。また、各隣接する行または列間で、例えば、列間隔の半分または行間隔の半 分の距離だけ配列をずらせて要素が互 、違 、となるようにして、最密状に配列するよ うな場合も含む。「行間隔」とは、マトリクス状に配列された 1の要素の中心またはその 要素が設けられた行の中心線と、列方向に隣接する要素の中心またはその要素が 設けられた行の中心線との列方向の距離であり、「列間隔」とは、マトリクス状配列さ れた 1の要素の中心またはその要素が設けられた列の中心線と、行方向に隣接する 要素の中心またはその要素が設けられた列の中心線との間の行方向の距離をいう。

[0012] 「ノズル」とは、流体の吸引吐出がなされる部分であって、流体には、気体および液 体を含む。ノズルは、プランジャを有するシリンダ、または蛇腹や弾性体の変形により 、流体を吸引吐出する機構と連通した流路である。また、ノズルには、装着用ノズル に装着した分注チップの流路をも含む。

[0013] 「全ノズルの先端は、前記マイクロプレートの一部のゥエルに一斉に挿入可能に設 けられて」いるので、一般には、ゥエルのマトリクスよりもノズルのマトリクスの方が行数 または列数は小さぐノズルのマトリクスとゥエルのマトリクスとは、その行方向および列 方向のなす角は同一であり、ノズルのマトリクスの行間隔または列間隔は、そのゥ ル のマトリクスの行間隔または列間隔の自然数倍である必要がある。

[0014] 「前記ノズルの行間隔または列間隔の少なくとも 1は、対応する前記ゥエルの行間隔 または列間隔の 2以上の自然数倍に各々設定され、対応する前記ノズルの行数また は列数の少なくとも 1は前記ゥエルの行数または列数の前記自然数分の 1」として 、る ので、マイクロプレート内には、ノズルのマトリクス状配列と同一の配列をもち、相互に 重複しな 、少なくとも自然数個分（ > 1)のマトリクス状のゥエルの配列（以下「ゥエル 部分行列」という）が存在することになる。しかも、 1のゥ ル部分行列内に属する任意 のゥエル要素と、それに隣接するゥエル部分行列に属する対応する 1のゥエル要素同 士は、マイクロプレート内で互いに隣接するゥエル同士の距離以上は離れて ヽな 、こ とになる。

[0015] これによつて、ノズルヘッドが一斉に挿入可能な独立のゥエル群が 2以上あるにも拘 らず、前記ノズルヘッドにほぼ相当する面積をもつ 1のマイクロプレート内に作業面積 を限定することができるので、前記作業面積をいたずらに拡大することがない。また、 ノズルヘッドのゥエル部分行列間の移動は、せ ヽぜ 、行間隔または列間隔の距離分 の移動を少なくとも (自然数回（> 1)一 1)回繰り返すことで、マイクロプレート内の全 ゥエル部分行列にノズルヘッドの全ノズルの先端を挿入可能に位置させることができ る。

[0016] なお、該自然数は、 2以上であるので、少なくともマイクロプレートのゥエルの行数ま たは列数の 、ずれかはこの自然数 ( > 1)を約数にもつ数でなければならな 、。例え ば、 4行 X 12列のマトリクス状のゥエルを配列したマイクロプレートに対して、列間隔 を 3倍に設定した列間隔をもつノズルが配列されたノズルヘッドにっ 、ては、自然数 は「3」に相当することになり、ノズルの列数は、ゥエルの列数である 12列の「3」分の 1 の 4列となる。このように、ゥエルの列数 12は、「3」を約数にもつことになる。

[0017] 第 2の発明は、制御部をさらに有し、該制御部は、前記移動手段に対して前記ノズ ルヘッドと前記マイクロプレートとの間で相対的に移動させることによって、前記ノズ ルヘッドに設けられた前記全ノズルの先端が前記マイクロプレートの対応する第 1の ゥエル部分行列に属するゥエルに一斉に挿入可能に位置させた後に、前記ノズルの 先端を前記ゥエル内に一斉に挿入させて処理を行つた後に抜出し、前記ノズルへッ ドと前記マイクロプレートとの間で相対的に移動させて前記全ノズルの先端を前記マ イク口プレートの対応する第 2のゥエル部分行列に属するゥエルに一斉に挿入可能に 位置させるマイクロプレート処理装置である。

[0018] ここでは、「第 1のゥエル部分行列」と「第 2のゥエル部分行列」とを有する場合につ いてのみ記述したのは、ゥエル部分行列の数は、少なくとも前記自然数個（η> 1)で ある力もである。また、前記マイクロプレートのゥェルカ 通常のマトリクス状の配列を 持つ場合には、該マイクロプレートのゥエルの行間隔または列間隔の距離分を対応 する列方向または Zおよび行方向に沿って、前記ノズルヘッドと前記マイクロプレー トとの間での相対的な移動を少なくとも自然数回（n> 1回）行うことでマイクロプレート 内の全ゥエル部分行列に前記全ノズルを一斉に挿入可能である。なお、「第 1のゥヱ ル部分行列」と「第 2のゥエル部分行列」とは、相互に重複したゥエルをもたな!、。

[0019] ノズルの行間隔および列間隔の双方が、前記ゥエルの行間隔および列間隔の各々 自然数倍 (n> 1)および自然数倍 (m> 1)されたものである場合には、ゥエル部分行 列の数は、その 1枚のマイクロプレート当たり、全部で nm個である。「処理」には、ゥェ ルに対して、流体の吸引もしくは吐出、流体の吸引及び吐出の繰返し、ノズルに磁場 を及ぼすことによる液体内に含有する磁性粒子のノズル内壁への吸着、磁場を除去 することによる磁性粒子の再懸濁、液量の検出等がある。

[0020] 第 3の発明は、前記ノズルヘッドの移動経路に沿った各ゥエル部分行列には、処理 の各工程で必要とする溶液または懸濁液が該工程の順序に応じて収容されたマイク 口プレート処理装置である。

ここで、「移動経路」とは、前記全ゥエル部分行列に順次前記ノズルヘッドを平行移 動させる際に通過する経路であって、移動経路に沿った距離が最も短い経路が好ま しい。したがって、処理工程に応じた順序に各ゥエル部分行列を選択して必要な試 薬等の溶液等を収容する。前記同一のゥエル部分行列に属するゥエルには相互に 同一種類または同一量として取り扱うべき溶液または懸濁液が収容され、異なるゥヱ ル部分行列に属するゥエル間では、相互に異なる種類または異なる量として取り扱う べき溶液または懸濁液が一般に収容される。これは、同一のノズルヘッドに設けられ た各ノズルの吸引吐出の動作は連動しており、実質的に各動作は同等である力 で ある。または、大容量の液体を扱う場合には、異なるゥエル部分行列に属するゥエル 間でも、同一の種類の溶液または懸濁液が収容される場合もありうる。

[0021] 第 4の発明は、前記制御部は、前記ノズルヘッドに設けられた同一のノズルの先端 が挿入可能な前記マイクロプレート内の各ゥエル群に属する全ゥエルに対して前記ノ ズルの先端が挿入可能な状態に位置するように前記ノズルヘッドを順次移動させる マイクロプレート処理装置である。

[0022] 該各ゥエル群には、前記各ゥエル部分行列に属するゥ ル要素が各々 1ずつ重複 せずに含まれている。したがって、各ゥエル群に属するゥエルの要素数は、 1のマイク 口プレート内に存在するゥエル部分行列の個数に等しい。すなわち、これによつて、 全ゥ ル群における該当する各ゥエルに対して、前記各ノズルが同時に挿入可能な 状態となっている。各ゥエル群に属するゥエルの個数は、少なくとも前記自然数個 (n > 1)である。ノズルの行間隔と列間隔の双方で前記ゥエルの行間隔と列間隔が各々 自然数倍 (n> l、 m> l)された場合には、各ゥエル群に属するゥエルの個数は、 nm 個である。なお、その各ノズルのゥ ル群内の移動経路は、該ゥエル群内の全ゥ ル 要素を処理工程の順序に従って通過するような経路であり、最も短い距離であること が好ましい。

[0023] 第 5の発明は、前記ノズルヘッドに設けられた同一のノズルが挿入可能な前記マイ クロプレート内のゥエル群を相互に仕切る隔壁が前記マイクロプレートの上面に突出 して設けられたマイクロプレート処理装置である。

[0024] これによつて、たとえば、処理の対象となる多数の異なる検体については、各々隔 壁で仕切られた状態で処理を行うことができるので、一旦隔壁で囲まれた領域内に 移動すれば、前記ノズルの先端が隔壁を越えて移動することなく処理を行うことがで きる。

[0025] 第 6の発明は、前記ノズルヘッドの台数、およびマイクロプレートの枚数は、各々少 なくとも前記自然数台および前記自然数枚であるマイクロプレート処理装置である。 その際、各ノズルヘッドの動作を連動させるように設けまたは制御することができる。

[0026] 第 7の発明は、前記ノズルヘッドには、前記ノズルの内部に一斉に磁場を及ぼしか つ除去することが可能となるように前記ノズルに対して接離可能に設けた 2以上の磁 石を有する磁力手段が設けられたマイクロプレート処理装置である。

[0027] 第 8の発明は、前記磁力手段は、行方向に沿ってノズルが配列されたノズル行お よび列方向に沿ってノズルが配列されたノズル列が各々複数設けられた前記ノズル ヘッドに対して、前記行方向または列方向に沿って相対的に移動可能に設けられ、 前記行方向または列方向に沿って伸び、かつ少なくとも 1が前記ノズル行間またはノ ズル列間に挿入可能な幅を有し、挿入した際に 1または 2のノズル行またはノズル列 の全ノズルと隣接する長さを有する複数の櫛歯部材と、複数の該櫛歯部材と連結し た支持部材とを有し、前記各櫛歯部材には、隣接する各ノズルに対応する位置に前 記列間隔または行間隔で配列された磁石が設けられたマイクロプレート処理装置で ある。ここで、前記ノズル行間またはノズル列間は、例えば、前記ゥエルの行間隔また は列間隔の 2以上の自然数倍に設定された行間隔または列間隔をもつ。なお、前記 櫛歯部材が各ノズル行間または各ノズル列間に挿入可能な場合には、ノズルの (行 数一 1)本、または（列数一 1)本の櫛歯部材が必要となる。ノズル行間またはノズル列 間に挿入されない状態でノズル行またはノズル列と隣接する櫛歯部材もありうる。隣 接する磁石とノズルとの距離は、処理に必要な磁場をノズル内に及ぼすことができる 範囲内である。支持部材は、例えば、各櫛歯部材のノズルへの進行方向の後側の一 端で連結する。 1の櫛歯部材は、幅方向において、その各側で隣接する 2のノズル行 または 2のノズル列に対応して磁石を列間隔または行間隔で各側に配列する場合も 含む。

[0028] 第 9の発明は、前記ノズルヘッドには、前記ノズル内部の液体の状態を検出する光 検出手段をさらに有するマイクロプレート処理装置である。したがって、ノズルまたは 装着用ノズルに装着される分注チップ等は透光性部材で形成される必要がある。「液 体の状態」には、液体の有無、液体の吸引量または吐出量を含む。

[0029] 第 10の発明は、前記光検出手段は、行方向に沿ってノズルが配列されたノズル行 及び列方向に沿ってノズルが配列されたノズル列が各々複数設けられた前記ノズル ヘッドに対して、前記行方向または列方向に沿って相対的に移動可能に設けられ、 前記行方向または列方向に沿って伸び、かつ少なくとも 1が前記ノズル行間またはノ ズル列間に挿入可能な幅を有し、挿入した際に 1または 2のノズル行またはノズル列 の全ノズルと隣接する長さを有する複数の光検出用櫛歯部材と、該光検出用櫛歯部 材と連結した支持部材とを有し、前記各光検出用櫛歯部材には、各々少なくとも 1の 光検出部が設けられたマイクロプレート処理装置である。

ここで、前記ノズル行間またはノズル列間は、例えば、前記ゥエルの行間隔または 列間隔の 2以上の自然数倍に設定された行間隔または列間隔をもつ。なお、前記櫛 歯部材が各ノズル行または各ノズル列間に挿入可能な場合には、ノズルの (行数一 1 )本、または (列数一 1)本の光検出用櫛歯部材が必要となる。なお、光検出用櫛歯 部材はノズル行またはノズル列の外側に位置する場合もありうる。前記支持部材は、 例えば、前記光検出用櫛歯部材の一端で連結する。

[0030] 第 11の発明は、マトリクス状にゥエルが配列されたマイクロプレートと、流体の吸引 および吐出が可能でマトリクス状に配列されたノズルを有する 1または 2以上のノズル ヘッドとを有し、前記ノズルの行間隔または列間隔の少なくとも 1は、対応する前記ゥ エルの行間隔または列間隔の 2以上の自然数倍に各々設定され、対応する前記ノズ ルの行数または列数の少なくとも 1は前記ゥヱルの行数または列数の前記自然数分 の 1である前記ノズルヘッドを前記マイクロプレートに対して相対的に移動させて前記 マイクロプレート内の第 1のゥエル部分行列に属するゥエルに前記各ノズルヘッドに設 けられた全ノズルを一斉に挿入可能に位置させる第 1の工程と、前記ノズルヘッドと 前記マイクロプレートとの間で相対的に移動させて前記全ノズルの先端を前記マイク 口プレート内の対応する第 2のゥエル部分行列に属するゥエルに一斉に挿入可能に 位置させる第 2の工程とを有するマイクロプレート処理方法である。

[0031] ここで、「第 1の工程」と「第 2の工程」とを有する場合のみを記載したのは、ゥエル部 分行列の数は、少なくとも前記自然数個（η> 1)であるからである。したがって、ノズ ルの行間隔および列間隔の双方が、前記ゥエルの行間隔および列間隔の各々自然 数倍 (n> 1)および自然数倍 (m> 1)されたものである場合には、ゥエル部分行列の 数は、その 1枚のマイクロプレート当たり、全部で nm個であるので、その工程数はそ の 1枚のマイクロプレート当たり、全部で nm工程である。

[0032] また、通常のマトリクス状の配列の場合には、前記マイクロプレートのゥエルの前記 行間隔または列間隔の距離分を対応する列方向または行方向に沿って、前記ノズル ヘッドと前記マイクロプレートとの間で相対的な移動を少なくとも自然数回 (n> 1)行う ことでマイクロプレート内の全ゥエル行列に前記全ノズルを一斉に挿入可能である。

[0033] 第 12の発明は、前記第 1の工程には、前記ノズルを各ゥヱルに挿入させて処理を 行う工程および該ゥエルカゝら前記ノズルを抜出する工程を有するマイクロプレート処 理方法である。また、第 2の工程においても、第 1の工程と同様に、挿入工程、処理 工程または抜出工程を有するようにしても良い。なお、必要な工程数は、少なくとも設 定した前記自然数 (η> 1)に応じて定まり、少なくとも前記自然数回の工程を有する。 ここで、「処理」については前述した通りである。

[0034] 第 13の発明は、前記第 1の工程または第 2の工程においては、前記吸引吐出の際 に、前記ノズル内部に磁場を及ぼす工程および磁場を除去する工程を有するマイク 口プレート処理方法である。

[0035] 第 14の発明は、前記第 1の工程または第 2の工程においては、前記ノズル内部の 液体の状態を検出する工程を有するマイクロプレート処理方法である。

発明の効果

[0036] 第 1の発明によれば、前記ノズルの行間隔または列間隔の少なくとも 1は、対応する 前記ゥエルの行間隔または列間隔の 2以上の自然数倍となって 、るために、 1のノズ ルに対してゥエルを 2個以上対応させることができる。したがって、マイクロプレートを 新たに設けることなぐ 1のマイクロプレート内において、 2種類以上の溶液等を収容 することができるので、作業面積を増大させることなぐより多くの種類の溶液等を扱う ことができる。

[0037] また、 1のノズルが 2以上のゥエルに対応することができるので、 1のゥエルが扱う容 量の 2倍以上の容量の液体を 1のノズルが扱うことができる。さらに、隣接するノズル 間に利用できる大きな空間が出現することになるので、各ノズルに対して、装置規模 を拡大することなぐ種々の機能、例えば、前記ノズル内に磁力を及ぼす機能、ノズ ル内の液体の状態を検出する機能等、を付加する機構を設けることができる。

[0038] 第 2の発明または第 11の発明は、第 1の発明の効果を奏する他、 1のノズルヘッド がー度に扱うことができるゥエルが 1のマイクロプレート内に属する相互に重複するこ とのない各ゥエル部分行列であり、かつ、各ゥエル部分行列間の距離は、マイクロプ レートの隣接するゥエル間の距離に相当するだけしか離れていないので、各ゥエル部 分行列ごとに、 1の処理に必要な溶液等を各々収容することで、 1の処理を完結する までのノズルヘッドの移動距離が短くて済み、迅速かつ効率的に処理を行うことがで きる。

[0039] 第 3の発明によれば、 1のマイクロプレートに対して、多数の処理対象についての複 数の工程力もなる一連の処理を、 1のノズルヘッドを用いて連続的に一貫して実行す ることができるので、作業面積に対する処理の効率性が高い。また、ノズルヘッドの移 動距離が短くて済むので、作業効率が高い。

[0040] 第 4の発明によれば、各ゥ ル群には、各ゥエル部分行列に属するゥエル要素が各 々 1ずつ重複せずに含まれているので、ゥヱル群に属する全ゥヱルに対して、ノズル を挿入可能に移動させることによって、 1のマイクロプレートに対して、多数の対象に 少なくとも前記自然数 (n> 1)工程力もなる一連の処理を、 1のノズルヘッドを用いて 連続的に一貫して 1のマイクロプレート内で実行することができるので、信頼性が高く 、また、管理しやすい。

[0041] 第 5の発明によれば、 1のノズルによって 1の対象に関する処理が行なわれるノズル 群を隔壁で囲むことによって、 1のノズルによる処理が隔壁内で完了し、ノズルの先端 が隔壁を越えて移動することがなく処理を行なうことができる。したがって、隔壁を越 えてのクロスコンタミネーシヨンを確実に防止することができる。また、各ノズルは隔壁 内でのみ各々移動するので、移動の制御が容易である。

[0042] 第 6の発明によれば、少なくとも前記自然数台のノズルヘッドに設けられたノズルの 合計の全本数は、 1枚のマイクロプレートのゥエル数と同一にでき、ノズルヘッドの台 数は、マイクロプレートの枚数と同じにすることができる。したがって、実質上、複数台 のノズルヘッドの合計のノズルの本数が、 1枚のマイクロプレートのゥエル数と同一の 本数を用いるにも拘らず、ノズルヘッドの移動距離は格段に小さくなるが、複数のマ イク口プレートで同時に処理可能であるために処理対象数は維持され、各マイクロプ レートには、少なくとも前記自然数個のゥエル部分行列を有するので、 1枚のマイクロ プレートに対し前記ノズルヘッドを複数回用いることができることになる。

[0043] 第 7の発明または第 13の発明によれば、前記ノズル内に磁場を及ぼすことができる ので、前記マイクロプレートのゥエル内に磁性粒子を懸濁させたものを用いて、該ノズ ルの内壁に吸着させて分離することができるので、多様な処理を行なうことができる。

[0044] 第 8の発明によれば、ゥエルの行間隔または列間隔の 2以上の自然数倍に設定さ れて ヽる前記ノズルヘッドに設けたノズルの行間隔または列間隔をもつ隣接ノズル行 間または隣接ノズル列間の隙間を利用して強い磁力をもつ磁石を設けることができる ので、ゥエルが密に集積ィ匕されたマイクロプレートであっても、簡単な機構で各ノズル に強 、磁場を及ぼしかつ除去することができる。

[0045] 第 9の発明または第 14の発明によれば、前記ノズル内の状態を検出することによつ て、液体の吸引、吐出状態を測定し、信頼性の高い制御を行うことができる。

[0046] 第 10の発明によれば、ゥエルの行間隔または列間隔の 2以上の自然数倍に設定さ れて ヽる前記ノズルヘッドに設けたノズルの行間隔または列間隔をもつ隣接ノズル行 間または隣接ノズル列間の隙間を利用して、光検出部を設けることができるので、ゥ エルが密に集積ィ匕されたマイクロプレートであっても、各ノズルの個々の状態を確実 かつ効率的に検出することができ、信頼性の高い制御を行なうことができる。

[0047] 第 12の発明によれば、各工程において、前記マイクロプレートに複数存在するゥェ ル部分行列に対する一斉の挿入、吸引、吐出、抜出を繰り返すことで、 1のマイクロ プレートにおいても、複数種類の溶液等を用いた複数の工程に対応することができる こと〖こなる。したがって、作業領域を拡大することなく複数の工程を実行することがで きる。

発明を実施するための最良の形態

[0048] 続いて、図面に基づいて、本発明の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置お よびマイクロプレート処理方法にっ 、て説明する。 [0049] 図 1は、本発明の第 1の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置 10の斜視図で ある。該マイクロプレート処理装置 10は、マトリクス状にゥエルが配列された 2枚のマイ クロプレート 13, 14と、流体の吸引および吐出が可能でマトリクス状に配列されたノズ ルに装着された、ノズルの一部としての分注チップ 15を有する 2台のノズルヘッド 11 , 12と、前記マイクロプレート 13, 14とノズルヘッド 11、 12との間を相対的に移動さ せる移動手段（図示せず）と、前記分注チップ 15の内部に磁場を及ぼすための磁力 手段としての櫛歯状磁石 24および前記分注チップ 15の内部の液体の状態を検出す る光検出手段としての櫛歯状光検出部 25とを有している。なお、説明上、前記櫛歯 状磁石 24および前記櫛歯状光検出部 25は、ノズルヘッド 11にのみに図示している 。なお、符号 24aは、前記ノズルヘッドに固定して取り付けられて、前記櫛歯状磁石 2 4を行方向に移動可能に支持するトレイである。

[0050] 前記マイクロプレート 13, 14は、その全体として矩形状の基体 19に、 96個の開口 部が円形状のゥ ル 16, 17が 8行 X 12列のマトリクス状に配列されている。ゥ ル間 の距離すなわち行間隔および列間隔の双方とも 9mmである。

[0051] 一方、前記ノズルヘッド 11, 12は、前記マイクロプレート 13、 14の上側に各々相対 的に移動可能に設けられている。該ノズルヘッド 11, 12は、前記吸引吐出機構であ るシリンダおよび該シリンダと連通するノズルが設けられた機構部 23と前記ノズルに 装着した前記分注チップ 15を有する。該分注チップ 15は、太径部 21と、該太径部 2 1と連通する細径部 20とを有し、前記太径部 21の上側には、前記ノズルに装着する 装着部 22が設けられている。前記細径部 20の先端は、前記マイクロプレート 13, 14 のゥエル 16, 17内に挿入可能な太さである。

[0052] 前記ノズルヘッド 11, 12に各々マトリクス状に配列された全分注チップ 15の先端は 、前記マイクロプレート 13, 14の一部のゥエル（すなわちゥエル部分行列）に一斉に 挿入可能に設けられ、前記ノズルとしての分注チップ 15が配列されたマトリクスの行 間隔は前記ゥエル 16, 17が配列されたマトリクスの行間隔の前記自然数倍として「2」 倍に設定され、対応する前記全ノズルとしての前記分注チップ 15の行数「4」は、前 記ゥエルの行数「8」の前記自然数分の 1、すなわち「2」分の 1である。前記分注チッ プ 15が配列されたマトリクスは、マイクロプレート 13, 14のマトリクスのゥエル 16, 17 の 4行分が間弓 Iきされて 4行 X 12列の 48個の分注チップ 15が配列されたマトリクス である。したがって、各ノズルヘッド 11, 12の分注チップ 15の本数は、 48本であるの で、 2台分の分注チップ 15の本数は、 96本であり、 1枚のマイクロプレートのゥエル数 と同じになっている。

[0053] なお、マイクロプレートの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ エステル、ポリスチレン、ポリビニール、アクリル等の榭脂である。また、ノズルヘッド 1 1, 12の移動手段としては、図示してはいないが、例えば、上下方向の移動を行う Z 軸モータおよびそれによつて回転駆動されるボール螺子機構、前記マイクロプレート 13, 14の行方向に沿った X軸方向の移動を行う X軸モータおよびそれによつて回転 駆動されるボール螺子機構、前記マイクロプレート 13, 14の列方向に沿った Y軸方 向の移動を行う Y軸モータおよびそれによつて回転駆動されるボール螺子機構を用 いた機構が、用いられる。

[0054] 図 3 (a) (b)は、前記マイクロプレート 13 (14)を詳細に示すものである。該マイクロ プレート 13ίま、 8行 X 12歹 IJのマトリクス状に 96偶のウエノレ 16, 17力 S前記基体 19に酉己 列されたものである。さら〖こ、該基体 19上には、対応するノズルヘッド 11の分注チッ プ 15の配列の行間隔に対応して列方向に並んだ前記前記自然数個、「2」個ずつの ゥエル 16, 17からなるゥエル群ごとに仕切るように、前記基体 19の表面に上方向に 向かって突出するように行方向に沿って 3枚、列方向に沿って 11枚の細長い薄板状 の隔壁 18を設けている。

[0055] 図 4 (a)には、該マイクロプレート 13に対応するノズルヘッド 11のマトリクス状に配列 された全分注チップ 15が一斉に挿入可能なゥエルの集合である第 1のゥエル部分行 列（図中、白丸で表したゥエル 16)と第 2のゥエル部分行列（図中、黒丸で表したゥェ ル 17)を示している。したがって、前記ノズルヘッド 11の分注チップ 15の配列は、こ の第 1のゥエル部分行列（ゥエル 16)と第 2のゥエル部分行列（ゥエル 17)の配列に対 応するマトリクスを有して 、ることになる。

[0056] ここで、この第 1のゥエル部分行列（ゥエル 16)に属する白丸で表したゥエル 16と、 第 2のゥエル部分行列（ゥエル 17)に属し、該白丸で表したゥヱル 16の下側で列方向 に隣接する黒丸で表したゥエル 17の 1組は、対応する前記ノズルヘッド 11に設けら れた分注チップ 15の内、同一の分注チップ 15によって挿入可能なゥエルの集合で あるゥエル群 50を示すものである。したがって、ー且、この隔壁 18で囲まれた領域内 に位置決めされた分注チップ 15は、該マイクロプレート 13、 14についての処理が完 結するまでは、該隔壁 18を超えて移動することはない。

[0057] 図 5 (a)には、前記櫛歯状磁石 24および櫛歯状光検出部 25を取り出して示す斜視 図である。該櫛歯状磁石 24は、前記ノズルヘッド 11に設けられ、前記ノズルとしての 前記分注チップ 15の内部に一斉に磁場を及ぼしかつ除去することが可能となるよう に、前記分注チップ 15に対して接離可能に設けた 2以上の磁石 61を有するものであ る。

[0058] 前記櫛歯状磁石 24は、前記ゥ ル 16, 17の行間隔の前記自然数である「2」倍に 設定された行間隔をもつ分注チップ 15の隣接する行間に、行方向に沿って移動可 能に設けられ、前記行方向に沿って伸びかつ前記分注チップ 15の隣接する行間に 挿入可能な幅に設けられた前記分注チップ 15の行数本である 4本の櫛歯部材 60と 、該櫛歯部材 60の一端で連結した列方向に伸びる支持部材 60aとを有し、前記各 櫛歯部材 60には、前記各ノズルとしての分注チップ 15に対応する位置である前記 列間隔で配列された列数個、すなわち 12個の磁石 61が設けられている。

[0059] なお、図中、符号 62は、前記櫛歯部材 60の長手方向、すなわち行方向に沿って 設けられたガイドレールであって、該櫛歯部材 60の上表面に移動可能に設けられた 後述する櫛歯状光検出部 25の移動を案内する。

[0060] 図 6は、前記櫛歯状光検出部 25を詳細に示すものであり、該櫛歯状光検出部 25 は前記ノズルヘッド 11に設けられた櫛歯状磁石 24上に、該櫛歯状磁石 24に対して 移動可能に設けられ、前記分注チップ 15内部の液体の状態を検出するものである。

[0061] 前記櫛歯状光検出部 25は、前記ゥ ル 16, 17の行間隔の前記自然数倍、すなわ ち「2」倍に設定された行間隔を持つ隣接する分注チップ行の間に、行方向に沿って 前記櫛歯状磁石 24または分注チップ 15に対して移動可能に設けられ、前記行方向 に沿って伸びかつ隣接する前記分注チップ 15行間に挿入可能な幅に設けられた前 記分注チップ 15の行数個、すなわち 4本の光検出用櫛歯部材 66と、該光検出用櫛 歯部材 66の一端で連結した列方向に延びる支持部材 67とを有し、前記各光検出用 櫛歯部材 66には、各々 1の光検出用孔 69が列方向に沿って穿設して設けられてい る。

[0062] 1の前記光検出用櫛歯部材 66に設けられた該光検出用孔 69には、発光部 71から の光ファイバの先端が設けられ、それに隣接する光検出用櫛歯部材 66の前記光検 出用孔 69には光センサ 73と接続した光ファイバ 72の先端力 前記 2つの光検出用 櫛歯部材 66によって挟まれた前記分注チップ 15が配列されるべき空間に面するよう に設けられている。

[0063] なお、符号 68は前記ガイドレール 62と係合して摺動可能な前記行方向に沿って前 記各光検出用櫛歯部材 66に設けられた溝を示す。

[0064] なお、図示していないが、本実施の形態に係るマイクロプレート処理装置 10には、 前記吸引吐出機構、移動手段、磁力手段、または光検出手段の動作を制御する制 御部を有しており、該制御部は、例えば、 CPUおよび指示に応じた動作を行うため のプログラムやデータが格納されたメモリを有する情報処理装置、動作状態、指示命 令データ、入力データまたは処理結果データを表示するディスプレイ等による表示部 、指示命令またはデータの入力を行うキーボード、マウス等力もなる入力手段、およ び、処理結果データを出力するプリンタ、外部メモリまたは通信手段等の出力手段を 有している。

[0065] 続いて、該第 1の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置 10の動作について、 前記ノズルヘッド 11のみを用いて、 2枚のマイクロプレート 13, 14を用いた検体から DNA等の核酸を抽出する処理を例に挙げて説明する。

[0066] 予め、各マイクロプレート 13, 14のゥエル 16, 17内に処理に必要な検体の懸濁液 、試薬の溶液を収容しておく。 8行 X 12列の 96ゥエルのマイクロプレート 13には、例 えば、図 4 (a)に示すように白丸で表したゥエル 16力もなる 4行 X 12列のゥエル部分 行列（ゥエル 16)および黒丸で表したゥ ル 17からなる 4行 X 12列のゥエル部分行列 (ゥエル 17)を単位にして、白丸で表したゥ ル 16が属するゥ ル部分行列（ゥエル 1 6)には、 48人の被検者カも採取した血液等の 48検体を、処理対象として予め収容 しておき、該マイクロプレート 13の他方の黒丸で表したゥエル 17が属するゥヱル部分 行列（ゥエル 17)には、例えば、目的対象物質と結合可能な官能基を表面に有する 磁性粒子が懸濁する懸濁液を予め収容しておく。

[0067] また、マイクロプレート 14の白丸と黒丸で各々表した各ゥエル 16, 17が各々属する 各ゥエル部分行列（ゥエル 16,ゥエル 17)には、必要な試薬を種類ごとに予め収容し ておく。前記ノズルヘッド 11を移動手段によって移動させて、前記検体が収容された マイクロプレート 13の該当する黒丸で表したゥエル 17が属するゥエル部分行列（ゥェ ル 17)に対して、 48本の各分注チップ 15が挿入可能な位置におき、該ゥエル部分行 列（ゥエル 17)に属する全ゥエル 17内に、 48本の全分注チップ 15を一斉に挿入させ 、磁性粒子の懸濁液の吸引を行う。

[0068] 吸引した力否かは、該ノズルヘッド 11に設けられた前記櫛歯状光検出部 25の前記 光検出用櫛歯部材 66を行方向に移動させることで、順次各分注チップ 15内の液体 の状態を前記発光部 71から放射されて前記分注チップ 15を透過した光線を光セン サ 73で受光することで液体の有無を測定する。次に、該ノズルヘッド 11を上方向に 移動させてマイクロプレート 13の黒丸で表したゥエル 17が属するゥエル部分行列（ゥ エル 17)から分注チップ 15を抜出して、列方向に沿って行間隔分移動して白丸で表 したゥ ル 16が属するゥ ル部分行列（ゥエル 16)に対して、 48本の各分注チップ 1 5が挿入可能な位置に置き、一斉に、該ゥエル部分行列（ゥエル 16)に相当する全ゥ エル 16内に、 48本の全分注チップ 15を一斉に挿入させて、磁性粒子の懸濁液を前 記各検体懸濁液内に吐出する。

[0069] 吸引吐出を繰り返した後、全液を吸引し、該ゥエル部分行列の全ゥエル力 分注チ ップ 15を抜出した後、該ノズルヘッド 11またはマイクロプレート 13, 14を移動して、 該ノズルヘッド 11の下側に前記マイクロプレート 14がくるように移動させる。

[0070] 同様にして、該マイクロプレート 14の内の白丸で表したゥエル 16が属するゥエル部 分行列（ゥエル 16)のゥヱル 16に対して全分注チップ 15が挿入可能な位置にまで移 動し、一斉に全分注チップ 15を該ゥエル部分行列（ゥエル 16)の全ゥ ル 16に挿入 して、前記検体と磁性粒子混合懸濁液を吐出し、例えば検体を溶解する前記試薬と ともに反応させて DNA等を検体力 抽出して前記磁性粒子と結合させる。

[0071] 分注チップ 15による吸引吐出を繰り返した後、前記ノズルヘッド 11に設けられた前 記櫛歯状磁石 24の前記櫛歯部材 60を前記分注チップ 15行の間に挿入するように 移動させて、各磁石 61を各分注チップ 15の外側面に接近させて、外部から各分注 チップ 15内に磁場を及ぼす。この状態で、吸引吐出を繰り返すことで、前記磁性粒 子を分注チップ 15の内壁に吸着させて分離する。

[0072] 次に、前記櫛歯状磁石 24により、磁場を各分注チップ 15内に及ぼして磁性粒子を 吸着させた状態で、該ゥエル部分行列（ゥエル 16)の各ゥエル 16から分注チップ 15を 抜出し、列方向に行間隔だけノズルヘッド 11を移動させて、前記マイクロプレート 14 の黒丸で表したゥエル 17が属するゥエル部分行列（ゥエル 17)に対してノズルヘッド 1 1に設けた全分注チップ 15が挿入可能な位置にまで移動し、一斉に全分注チップ 1 5を該ゥエル部分行列（ゥエル 17)の全ゥエル 17に挿入して、前記櫛歯状磁石 24に 対して、各磁石 61を前記分注チップ 15から離間させるように移動させて磁場を除去 し、前記ゥエル部分行列（ゥエル 17)のゥエル 17内に収容された解離液とともに吸引 吐出を繰り消すことで、再懸濁し、再度磁場を及ぼして磁性粒子のみを前記分注チ ップ 15の内壁に吸着させて除去することによって、前記目的の DNA等の核酸の抽 出を行うことができる。したがって、以上の処理では、 4枚の完全に独立して配列され た 6行 X 8列の 48ゥエルをもったマイクロプレートが必要な処理を、 2枚の 8行 X 12列 の 96ゥエルを持ったマイクロプレート 13, 14の処理のみで済むため前記ノズルヘッド 11の移動距離は、例えば、前記 48ゥエルのマイクロプレートを 4枚分を行方向に並 ベた場合には、約 3 X 6行分移動することになる力 96ゥエルのマイクロプレートを 2 枚分行方向に並べた場合には、約 I X 8行分の移動距離で済む。この距離の差は、 処理数が増加することで大きくなる。

[0073] 続いて、図 2に、本発明の第 2の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置 30の 斜視図を示す。該マイクロプレート処理装置 30は、マトリクス状にゥエルが配列された 4枚のマイクロプレート 35, 36, 37, 38と、流体の吸引および吐出が可能でマトリクス 状に配列されたノズルに装着された、ノズルの一部としての分注チップ 15を有する 4 台のノス、ノレヘッド 31, 32, 33, 34と、前記マイクロプレート 35, 36, 37, 38とノス、ノレ ヘッド 31, 32, 33, 34との間を相対的に移動させる移動手段（図示せず)と、前記分 注チップ 15の内部に磁場を及ぼすための磁力手段としての櫛歯状磁石 46および前 記分注チップ 15の内部の液体の状態を検出する櫛歯状光検出部 25とを有している 。なお、説明上、前記櫛歯状磁石 46および前記櫛歯状光検出部 25は、ノズルヘッド 31にのみ図示している。なお、符号 46aは、前記ノズルヘッド 31に固定して取り付け られて、前記櫛歯状磁石 46を行方向に移動可能に支持するトレイである。

[0074] 前記マイクロプレート 35, 36, 37, 38は、その全体として矩形状の基体 44に、 96 個の開口部が円形状のゥエル 39, 40, 41, 42が 8行 X 12列のマトリクス状に配列さ れて 、る。ゥエル間の距離すなわち行間隔および列間隔の双方とも 9mmのマイクロ プレートである。

[0075] 一方、前記ノス、ノレヘッド 31, 32, 33, 34ίま、各々前記マイクロプレート 35, 36, 37 , 38の上側に各々相対的に移動可能に設けられている。該ノズルヘッド 31, 32, 33 , 34は、前記吸引吐出機構であるシリンダおよび該シリンダと連通するノズルが設け られた機構部 45と前記ノズルに装着した前記分注チップ 15を有する。該分注チップ 15は、前述したマイクロプレート処理装置 10と同様に、太径部 21と、該太径部 21と 連通する細径部 20とを有し、前記太径部 21の上側には、前記ノズルに装着する装 着部 22が設けられている。前記細径部 20の先端は、前記マイクロプレート 35, 36, 37, 38のゥエル 39, 40, 41, 42内に挿入可能な太さである。

[0076] 前記ノズルヘッド 31, 32, 33, 34に各々マトリクス状に配列された全分注チップ 15 の先端は、前記マイクロプレート 35, 36, 37, 38の一部のゥエル（すなわちゥエル部 分行列）に一斉に挿入可能に設けられ、前記ノズルとしての分注チップ 15が配列さ れたマトリクスの行間隔は前記ゥエル 39, 40, 41, 42が配列されたマトリクスの行間 隔について前記自然数倍として「2」倍に設定され、前記列間隔について前記以前 数倍として「2」倍に設定され、対応する前記全ノズルとしての前記分注チップ 15の行 数「4」は、前記ゥエルの行数「8」の前記自然数分の 1、すなわち「2」分の 1であり、列 数「6」は、前記ゥエルの列数「12」の前記自然数分の 1、すなわち、「2」分の 1である 。前記分注チップ 15が配列されたマトリクスは、マイクロプレート 35, 36, 37, 38のマ 卜リクスのウエノレ 39, 40, 41, 42の 4行分と 6歹 IJ分力 S間引きされて 4行 X 6歹 IJの 24個の 分注チップ 15が配列されたマトリクスである。したがって、各ノズルヘッド 31, 32, 33 , 34の分注チップ 15の本数は、 24本であるので、 4台分の分注チップ 15の本数は、 96本であり、 1枚のマイクロプレートのゥエル数と同じになっている。 [0077] なお、マイクロプレートの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ エステル、ポリスチレン、ポリビニール、アクリル等の榭脂である。また、ノズルヘッド 3 1, 32, 33, 34の移動手段としては、図示してはいないが、例えば、上下方向の移動 を行う Z軸モータおよびボール螺子機構、前記マイクロプレート 13, 14の行方向に沿 つた X軸方向の移動を行う X軸モータおよびボール螺子機構、前記マイクロプレート 1 3, 14の列方向に沿った Y軸方向の移動を行う Y軸モータおよびボール螺子機構を 含む公知の機構が用いられる。

[0078] 図 3 (c) (d)は、前記マイクロプレート 35 (36, 37, 38)を詳細に示すものである。該 マイクロプレート 35ίま、 8行 X 12歹 IJのマトリクス状に 96偶のウエノレ 39, 40, 41, 42力 S 前記基体 44に配列されたものである。さらに、該基体 44上には、対応するノズルへッ ド 31の分注チップ 15の配列の行間隔および列間隔に対応して列方向および行方向 に並んだ前記自然数個、「4」個ずつのゥエル 39, 40, 41, 42からなるゥエル群ごと に仕切るように、前記基体 44の表面に上方向に向力つて突出するように行方向に沿 つて 3枚、列方向に沿って 5枚の細長 、薄板状の隔壁 43を設けて 、る。

[0079] 図 4 (b)には、該マイクロプレート 35に対応するノズルヘッド 31のマトリクス状の全分 注チップ 15が一斉に挿入可能なゥエルの集合である第 1のゥエル部分行列（図中、 白丸で表したゥエル 41)、第 2のゥエル部分行列（図中、一本線で表したゥエル 42)、 第 3のゥエル部分行列（図中、十字で表したゥエル 39)、および第 4のゥエル部分行列 (図中、黒丸で表したゥエル 40)を示している。したがって、前記ノズルヘッド 31, 32, 33, 34の分注チップ 15の配列は、この第 1のゥエル部分行列（ゥエル 41)、第 2のゥ エル部分行列（ゥエル 42)、第 3のゥエル部分行列（ゥエル 39)、第 4のゥエル部分行 列（ゥエル 40)の配列に対応するマトリクスを有していることになる。

[0080] ここで、この第 1のゥエル部分行列（ゥエル 41)に属する白丸で表したゥエル 41と、 第 2のゥエル部分行列（ゥエル 42)に属する黒丸で表したゥエル 42、第 3のゥエル部 分行列（ゥエル 39)に属する十字で表したゥエル 39、および第 4のゥエル部分行列（ゥ エル 40)に属する黒丸で表したゥエル 40の 1組は、対応する前記ノズルヘッド 31、 32 , 33, 34に設けられた分注チップ 15の内、同一の分注チップ 15によって挿入可能 なゥエルの集合であるゥエル群 51を示すものである。したがって、ー且、この隔壁 43 で囲まれた領域内に位置決めされた分注チップ 15は、該マイクロプレート 35, 36, 3 7, 38についての処理が完結するまでは、該隔壁 43を超えて移動することはない。

[0081] 図 5 (b)には、前記櫛歯状磁石 46および櫛歯状光検出部 25を取り出して示す斜視 図である。該櫛歯状磁石 46は、前記ノズルヘッド 31に設けられ、前記ノズルとしての 前記分注チップ 15の内部に一斉に磁場を及ぼしかつ除去することが可能となるよう に、前記分注チップ 15に対して接離可能に設けた全部で 24個の磁石 65を有するも のである。

[0082] 前記櫛歯状磁石 46は、前記ゥエル 39, 40, 41, 42の行間隔および列間隔につい てそれぞれ前記自然数である「2」倍に設定された行間隔をもつ分注チップ 15の隣 接する行間に、行方向に沿って移動可能に設けられ、前記行方向に沿って伸びか つ前記分注チップ 15の隣接する行間に挿入可能な幅に設けられた前記分注チップ 15の行数本である 4本の櫛歯部材 63と、該櫛歯部材 63の一端で連結した列方向に 延びる支持部材 63aとを有し、前記各櫛歯部材 63には、前記各ノズルとしての分注 チップ 15に対応する位置である前記ゥエルの列間隔の前記自然数倍として「 2」倍に 設定された列間隔をもち、列数としては、前記自然数分の 1として「2」分の 1の列数個 、すなわち、 6個の磁石 65が設けられている。

[0083] なお、図中、符号 64は、前記櫛歯部材 63の長手方向、すなわち行方向に沿って 設けられたガイドレールであって、該櫛歯部材 63の上表面に移動可能に設けられ前 述した櫛歯状光検出部 25の移動を案内する。なお、図示していないが、本実施の形 態に係るマイクロプレート処理装置 30にも、前記吸引吐出機構、移動手段、磁力手 段、または光検出手段の動作を制御する制御部を有しており、第 1の実施の形態に 係るマイクロプレート処理装置 10において説明した通りである。

[0084] 続いて、第 2の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置 30の動作について、検 体から DNAを抽出する処理を例に挙げて説明する。

予め、各マイクロプレート 35, 36, 37, 38のウエノレ 39, 40, 41, 42内【こ処理【こ必 要な検体、試薬の溶液を全部で 4工程分を収容しておく。 8行 X 12列の 96ゥエルの マイクロプレート 35, 36, 37, 38に ίま、 f列え ίま、、図 4 (b)に示すように白丸、一本線、 十字および黒丸で表したゥエルが属する各前記ゥエル部分行列 (4行 X 6列）を単位 にして、白丸に相当するゥエル部分行列（ゥエル 41)の各ゥ ル 41には、目的物質を 捕獲可能な、例えば、官能基を表面に有する磁性粒子が懸濁する懸濁液を予め収 容しておき、一本線に相当するゥエル部分行列（ゥエル 42)の各ゥエル 42には、 24人 の被検者から採取した血液等の 24検体を、処理対象として予め収容しておき、十字 に相当するゥエル部分行列（ゥエル 39)の各ゥエル 39には、検体の溶解に必要な試 薬を収容し、黒丸に相当するゥヱル部分行列（ゥエル 40)の各ゥエル 40には、磁性粒 子からの目的物質の解離に必要な試薬を予め収容しておく。

[0085] 前記ノズルヘッド 11を移動手段によって、所定の移動経路にしたがって移動させる ことによって順次処理を行う。まず、マイクロプレート 35, 36, 37, 38の、前記検体が 収容されたゥエル 41が属する白丸で表したゥ ル 41が属するゥエル部分行列（ゥ ノレ 41)に対して、ノズノレヘッド、 31, 32, 33, 34の 24本の各分注チップ 15力 S—斉に挿 入可能な位置におき、一斉に、 4台のノズルヘッド 31, 32, 33, 34ごとに各マイクロ プレート 35, 36, 37, 38の該クエノレ咅分行歹 U (ウエノレ 41)【こネ目当するクェノレ内【こ、 24 本の全分注チップ 15を各々一斉に挿入させ、磁性粒子の懸濁液の吸引を行う。

[0086] 吸引した力否かは、該ノズルヘッド 31, 32, 33, 34に設けられた前記櫛歯状光検 出部 25の前記光検出用櫛歯部材 66を行方向に移動させることで、順次各分注チッ プ 15内の液体の状態を測定することによって行う。次に、該ノズルヘッド 31, 32, 33 , 34を上方向に移動させて、該ゥエル部分行列（ゥエル 41)力も分注チップ 15を抜出 し、行方向に沿って、列間隔分移動してマイクロプレート 35, 36, 37, 38の一本線で 表したゥエル 42が属するゥエル部分行列（ゥエル 42)に対して、 24本の各分注チップ 15が挿入可能な位置に置き、一斉に、該ゥエル部分行列（ゥエル 42)に相当するゥヱ ル 42内に、 24本の全分注チップ 15を一斉に挿入させて、磁性粒子の懸濁液を前記 各検体溶液内に吐出する。

[0087] 該ゥエル部分行列（ゥエル 42)力も分注チップ 15を抜出して、列方向に沿って、行 間隔分移動して十字で表したゥエル 39が属するゥエル部分行列（ゥエル 39)に対して 、 1のノズルヘッド当り 24本の各分注チップ 15が挿入可能な位置に置き、ノズルへッ ド 31, 32, 33, 34の 4台の各 24本分注チップ 15を一斉に、該ゥエル部分行列（ゥェ ル 39)に相当するゥエル 39内に、挿入させて、吸引吐出を繰り返す。これによつて、 前記検体と磁性粒子混合懸濁液を吐出し、例えば、検体を溶解する前記試薬ととも に反応させて DNA等を検体力 抽出して前記磁性粒子に吸着させる。

[0088] 分注チップ 15による吸引吐出を繰り返した後、前記ノズルヘッド 31, 32, 33, 34に 設けられた前記櫛歯状磁石 46の前記櫛歯部材 63を前記分注チップ 15行の間に挿 入するように移動させて、各磁石 65を各分注チップ 15に接近させて、外部から各分 注チップ 15内に磁場を及ぼす。この状態で、吸引吐出を繰り返すことで、前記磁性 粒子を分注チップ 15の内壁に吸着させて分離する。

[0089] 次に、磁性粒子を吸着させた状態で、該ゥエル部分行列の各ゥエル力も分注チップ 15を抜出し、行方向に列間隔だけノズルヘッド 31, 32, 33, 34を移動させて、前記 マイクロプレート 35, 36, 37, 38の黒丸で表したゥエル 40が属するゥエル部分行列（ ウエノレ 40)に対して前記全ノズノレヘッド 31, 32, 33, 34の全分注チップ 15力 S挿人可 能な位置にまで移動し、一斉に全分注チップ 15を該ゥエル部分行列（ゥエル 40)の 全ゥエル 40に挿入して、前記櫛歯状磁石 46に対して、各磁石 65を前記分注チップ 15から離間させるように移動させて磁場を除去し、前記ゥエル部分行列（ゥエル 40) のゥエル 40内に収容された解離液とともに吸引吐出を繰り返すことで、再懸濁し、再 度磁場を及ぼして磁性粒子のみを前記分注チップ 15の内壁に吸着させて除去する ことによって、前記目的の DNA等の核酸の抽出を行うことができる。

[0090] 本実施の形態に係る処理によれば、 1枚の前記マイクロプレートのゥエル数と同一 のノズル合計本数をもつ 4台のノズルヘッドを用いて、 4枚のマイクロプレートを同時 に処理しているので、 1枚のマイクロプレートをゥエルと同一本数のノズルをもつノズ ルヘッドによって処理する速度は同じであるにも力からず、マイクロプレート間の移動 距離が短いので、全体として処理速度が増加することになる。また、処理時間または マイクロプレート数を一定とすれば、工程数を増加させることができる。

[0091] 以上の処理においては、前記ノズルヘッド 31, 32, 33, 34の移動経路は、そこに 配列された各分注チップ 15がゥエル 41、ゥエル 42、ゥエル 39およびゥエル 40の順序 に沿った経路を通ることになる。これによつて、マイクロプレートのゥエル数と同一本数 の 96本の分注チップを有するノズルヘッドを用いながら、 4枚のマイクロプレートの処 理を同時に平行して、各々 4個の前記ゥエル部分行列ごとに一斉に行うことができる ことになる。

[0092] 図 7から図 9には、 96の検体について、磁性粒子懸濁液（ α )、検体の懸濁液（ j8 ) 、および 6種類の試薬溶液（γ… 0 )を用いた処理を行う場合の、マイクロプレートお よびノズルヘッドの使用状況を模式的に示す。

[0093] 図 7は、従来例に係る装置を用いた処理を示す。この場合には、 8行 X 12列の 96 ゥエルのマイクロプレート 101〜 108を 8枚用意し、該ゥエルの配列と同一の配列をも つた 96本のノズル（分注チップ、 al〜a8)を配列したノズルヘッド 100を用いるもので ある。各マイクロプレート 101〜 108には、磁性粒子懸濁液、検体懸濁液、 6種類の 試薬溶液のいずれかの 1種類のもの力 処理順序に応じて収容されている。処理は

、前記ノズルヘッド 100を用いて、磁性粒子を順次マイクロプレートごとに移動させて 吸引吐出を繰り返すことで行われ、処理を完結するには、前記ノズルヘッド 100を 8 枚のマイクロプレート 101〜108に沿って移動させる必要がある。その最終的な生成 物はマイクロプレート 109に収容される。

[0094] 図 8は、第 1の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置 10を用いた場合の処理 を示す。この場合にも、全体としては、 8枚の 8行 X 12列の 96ゥエルのマイクロプレー ト 131〜134, 141〜144を使用し、 4行 X 12列の 48本のノズル（分注チップ、 al〜 a4, bl〜b4)を設けた 2台の前記ノズルヘッド 11, 12を用いている。したがって、そ のノズル本数の合計は 96本である。各マイクロプレート 131〜 134と各マイクロプレ ート 141〜144に収容されている内容は同じであり、各マイクロプレートごとに前記磁 性粒子懸濁液、検体懸濁液、 6種類の試薬溶液の内処理の工程順に従って選択し た 2種類のもの力 前記ノズルヘッド 11, 12のノズルの配列に相当する配列をもつ 2 つの前記ゥエル部分行列ごとに収容されている。処理は前記ノズルヘッド 11, 12を 用いて、磁性粒子を順次マイクロプレートごとに移動させ、各マイクロプレートにおい ては、 2つの前記ゥエル部分行列ごとの前記行間隔の移動がなされて吸引吐出を繰 り返すことで行われ 2台同時の処理を完結する。この場合には各ノズルヘッド 11, 12 は同時に 4枚ずつのマイクロプレートの移動で足りるので、従来の場合に比較して移 動距離は短く迅速に処理が可能である。最終的な生成物は、マイクロプレート 140に 収容されるが、最終的な生成物は、ノズルヘッド 11によってもたらせるものとノズルへ ッド 12によってもたらせるものとがあり、それらの 2つのゥエル行列を要素「A」と「B」と で区別している。

[0095] 図 9は、第 2の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置 30を用いた場合の処理 例を示す。この場合にも、全体としては、 8枚の 8行 X 12列の 96ゥエルのマイクロプレ ート 351〜358を使用し、 4行 X 6列の 24本のノズル（al〜a4、 bl〜b4、 cl〜c4)を 設けた 4台のノズルヘッド 31, 32, 33, 34を用いている。したがって、そのノズル本 数の合計は 96本である。マイクロプレー卜 351, 352,マイクロプレー卜 353, 354,マ イク口プレート 355, 356、マイクロプレート 357, 358【こ収容されて!/、る内容 ίま同じで あり、各マイクロプレートごとに、前記磁性粒子懸濁液、検体懸濁液、 6種類の試薬溶 液の内処理工程の順に従って選択した 4種類のもの力 S、前記ノズルヘッド 31, 32, 3 3, 34のノズルの配置に相当する配列をもつ 4つの前記ゥエル部分行列ごとに収容さ れている。処理は前記ノズルヘッド 31、 32、 33, 34を用いて、磁性粒子を順次マイク 口プレートごとに移動させ、各マイクロプレートにおいては、 4つの前記ゥエル部分行 列ごとの前記行間隔および列間隔の移動がなされて吸引吐出を繰り返すことで 4台 同時に行われ処理を完結する。

[0096] この場合には、各ノズルヘッド 31, 32, 33, 34は各々同時に 2枚ずつのマイクロプ レート 351, 352、マイクロプレート 353, 354、マイクロプレート 355, 356、マイクロ プレート 357, 358についての移動で足りるので、さらに移動距離が短く迅速に処理 が可能である。なお最終的な生成物は、マイクロプレート 359に「A」、 「B」、 「C」、 「D 」の各要素力 なる 4つの前記ゥエル部分行列ごとに各ノズルヘッドを用いて収容さ れている。

[0097] 以上説明した各実施の形態は、本発明をより良く理解するために具体的に説明し たものであって、別形態を制限するものではない。したがって、発明の主旨を変更し ない範囲で変更可能である。例えば、ノズルとして、ノズルに装着された分注チップ の場合についてのみ説明したが、これに限られることなぐ分注チップが装着されな いノズルを用いても良ぐまた、吸引吐出機構としてシリンダを用いた場合についての み説明したが、壁面で囲まれた内部に液体および気体を収容可能であって、その壁 面の全内表面積を実質的に変えることなく所定の変形が可能な変形壁面を前記壁 面の一部に有する収容部および該収容部と連通し該変形壁面の変形による前記内 部の膨張および収縮によって吸引吐出される液体が流入流出可能な口部を有する ようなベローズ式分注チップを用いるようにして、該分注チップを変形させる機構とと もに用いるようにしても良い。

[0098] また、以上の説明では、第 1の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置 10にお いては、 2台のノズルヘッドの内、 1台のノズルヘッドのみを用いて処理を行う場合に ついて説明したが、該場合に限られないことはいうまでもない。さらに、以上の説明に おいては、 96ゥエルのマイクロプレートを用いた場合についてのみ説明した力 該マ イク口プレートの場合に限られるわけではなぐ種々のゥエル数をもつマイクロプレート に対応することができる。また、処理例として、核酸抽出の処理について簡単に説明 したが、該処理に限定されるわけではない。なお、「行」と「列」とは便宜的なものであ つて、取り替えて使用することができる。

産業上の利用可能性

[0099] 本発明に係るマイクロプレート処理装置およびマイクロプレート処理方法は、種々 の溶液の処理が要求される分野、例えば、工業分野、食品、農産、水産加工等の農 業分野、製薬分野、衛生、保険、免疫、疾病、遺伝等を扱う医療分野、化学若しくは 生物学等の分野等、あらゆる分野に関係するものである。本発明は、特に、多数の対 象に対して、並行して多数の試薬や物質を用いた一連の処理を所定の順序で連続 的に実行する場合に有効である。

図面の簡単な説明

[0100] [図 1]本発明の第 1の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置を示す斜視図であ る。

[図 2]本発明の第 2の実施の形態に係るマイクロプレート処理装置を示す斜視図であ る。

[図 3]本発明の実施の形態に係るマイクロプレートを示す図である。

[図 4]本発明の実施の形態に係るマイクロプレートのゥエル部分行列およびゥエル群 を示す説明図である。

[図 5]本発明の実施の形態に係る櫛歯状磁石を示す斜視図である。 圆 6]本発明の実施の形態に係る櫛歯状光検出部を示す図である。

[図 7]従来例に係るマイクロプレートを用いた処理状況を示す模式図である。

圆 8]本発明の第 1の実施の形態に係るマイクロプレートを用いた処理状況を示す模 式図である。

圆 9]本発明の第 2の実施の形態に係るマイクロプレートを用いた処理状況を示す模 式図である。

符号の説明

10, 30 マイクロプレート処理装置

11, 12, 31, 32, 33, 34, 100 ノズルヘッド

13, 14, 35, 36, 37, 38, 131〜134, 135, 141〜144, 351〜359 マイク 口プレート

15 分注チップ

16, 17, 39, 40, 41, 42 ゥエル

24, 46 櫛歯状磁石 (磁力手段）

25 櫛歯状光検出部 (光検出手段）

50, 51 ウエノレ群

Claims

請求の範囲

[1] マトリクス状にゥエルが配列されたマイクロプレートと、流体の吸引および吐出が可 能でマトリクス状に配列されたノズルを有する 1または 2以上のノズルヘッドと、前記マ イク口プレートとノズルヘッドとの間を相対的に移動可能とする移動手段と、を有する とともに、

前記各ノズルヘッドに設けられた全ノズルの先端は、前記マイクロプレートの一部の ゥエルに一斉に挿入可能に設けられ、前記ノズルの行間隔または列間隔の少なくとも 1は、対応する前記ゥエルの行間隔または列間隔の 2以上の自然数倍に各々設定さ れ、対応する前記全ノズルの行数または列数の少なくとも 1は前記ゥエルの行数また は列数の前記自然数分の 1であるマイクロプレート処理装置。

[2] 制御部をさらに有し、該制御部は、前記移動手段に対して前記ノズルヘッドと前記 マイクロプレートとの間で相対的に移動させることによって、前記ノズルヘッドに設けら れた前記全ノズルの先端が前記マイクロプレートの対応する第 1のゥエル部分行列に 属するゥエルに一斉に挿入可能に位置させた後に、前記ノズルの先端を前記ゥエル 内に一斉に挿入させて処理を行った後に抜出し、前記ノズルヘッドと前記マイクロプ レートとの間で相対的に移動させて前記全ノズルの先端を前記マイクロプレートの対 応する第 2のゥエル部分行列に属するゥエルに一斉に挿入可能に位置させる請求の 範囲第 1項に記載のマイクロプレート処理装置。

[3] 前記ノズルヘッドの移動経路に沿った各ゥエル部分行列には、処理の各工程で必 要とする溶液または懸濁液が該工程の順序に応じて収容された請求の範囲第 2項に 記載のマイクロプレート処理装置。

[4] 前記制御部は、前記ノズルヘッドに設けられた同一のノズルの先端が挿入可能な 前記マイクロプレート内の各ゥエル群に属する全ゥエルに対して前記ノズルの先端が 挿入可能な状態に位置するように前記ノズルヘッドを順次移動させる請求の範囲第 1項な 、し請求の範囲第 3項の 、ずれかに記載のマイクロプレート処理装置。

[5] 前記ノズルヘッドに設けられた同一のノズルが挿入可能な前記マイクロプレート内 のゥエル群を相互に仕切る隔壁が前記マイクロプレートの上面に突出して設けられた 請求の範囲第 1項ないし請求の範囲第 4項のいずれかに記載のマイクロプレート処 理装置。

[6] 前記ノズルヘッドの台数、およびマイクロプレートの枚数は、各々少なくとも前記自 然数台および自然数枚である請求の範囲第 1項または請求の範囲第 5項の 、ずれ かに記載のマイクロプレート処理装置。

[7] 前記ノズルヘッドには、前記ノズルの内部に一斉に磁場を及ぼしかつ除去すること が可能となるように前記ノズルに対して接離可能に設けた 2以上の磁石を有する磁力 手段が設けられた請求の範囲第 1項ないし請求の範囲第 6項のいずれかに記載のマ イク口プレート処理装置。

[8] 前記磁力手段は、行方向に沿ってノズルが配列されたノズル行および列方向に 沿ってノズルが配列されたノズル列が各々複数設けられた前記ノズルヘッドに対して 、前記行方向または列方向に沿って相対的に移動可能に設けられ、前記行方向ま たは列方向に沿って伸び、かつ少なくとも 1が前記ノズル行間またはノズル列間に揷 入可能な幅を有し、挿入した際に 1または 2のノズル行またはノズル列の全ノズルと隣 接する長さを有する複数の櫛歯部材と、該櫛歯部材と連結した支持部材とを有し、前 記各櫛歯部材には、隣接する各ノズルに対応する位置に前記列間隔または行間隔 で配列された磁石が設けられた請求の範囲第 7項に記載のマイクロプレート処理装 置。

[9] 前記ノズルヘッドには、前記ノズル内部の液体の状態を検出する光検出手段をさら に有する請求の範囲第 1項ないし請求の範囲第 8項のいずれかに記載のマイクロプ レート処理装置。

[10] 前記光検出手段は、行方向に沿ってノズルが配列されたノズル行及び列方向に沿 つてノズルが配列されたノズル列が各々複数設けられた前記ノズルヘッドに対して、 前記行方向または列方向に沿って相対的に移動可能に設けられ、前記行方向また は列方向に沿って伸び、かつ少なくとも 1が前記ノズル行間またはノズル列間に挿入 可能な幅を有し、挿入した際に 1または 2のノズル行またはノズル列の全ノズルと隣接 する長さを有する複数の光検出用櫛歯部材と、該光検出用櫛歯部材と連結した支持 部材とを有し、前記各光検出用櫛歯部材には、各々少なくとも 1の光検出部が設けら れた請求の範囲第 9項に記載のマイクロプレート処理装置。

[11] マトリクス状にゥエルが配列されたマイクロプレートと、流体の吸引および吐出が可 能でマトリクス状に配列されたノズルを有する 1または 2以上のノズルヘッドを有し、前 記ノズルの行間隔または列間隔の少なくとも 1は、対応する前記ゥエルの行間隔また は列間隔の 2以上の自然数倍に各々設定され、対応する前記ノズルの行数または列 数の少なくとも 1は前記ゥエルの行数または列数の前記自然数分の 1である前記ノズ ルヘッドを前記マイクロプレートに対して相対的に移動させて前記マイクロプレート内 の第 1のゥ ル部分行列に属するゥエルに前記各ノズルヘッドに設けられた全ノズル を一斉に挿入可能に位置させる第 1の工程と、

前記ノズルヘッドと前記マイクロプレートとの間で相対的に移動させて前記全ノズル の先端を前記マイクロプレート内の対応する第 2のゥエル部分行列に属するゥエルに 一斉に挿入可能に位置させる第 2の工程とを有するマイクロプレート処理方法。

[12] 前記第 1の工程には、前記ノズルを各ゥエルに挿入させて吸引または吐出する工程 および該ゥエルカゝら前記ノズルを抜出する工程を有する請求の範囲第 11項に記載 のマイクロプレート処理方法。

[13] 前記第 1の工程または第 2の工程においては、前記吸引吐出の際に、前記ノズル 内部に磁場を及ぼす工程および磁場を除去する工程を有する請求の範囲第 11項ま たは請求の範囲第 12項のいずれかに記載のマイクロプレート処理方法。

[14] 前記第 1の工程または第 2の工程においては、前記ノズル内部の液体の状態を検 出する工程を有する請求の範囲第 11項な 、し請求の範囲第 13項の 、ずれかに記 載のマイクロプレート処理方法。