(57)【要約】【課題】  各種理化学試験等において試薬その他の薬液の分注を行うに際し、薬液の流速を任意に設定し、流速条件の再現性及び分注量の正確な調整を行う。        【解決手段】本発明の装置は、薬液等の吸引・分注用のラインの基端部側に吸引排出用のシリンジを接続し、先端側にニードル１４を接続して上記シリンジを吸引・排出作動させることによりニードル１４より薬液等の吸引・分注を行う装置の改良に関し、特にシリンジを、主としてライン内に洗浄液を吸引して充填するとともに洗浄液の吸引・排出によりラインを洗浄せしめる洗浄用シリンジ２と、洗浄液以外の薬液等を吸引してライン内及びシリンジ内に当該薬液等を吸引充填し且つ排出分注する分注用シリンジ３とで構成している。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液等の吸引・分注用のラインの基端部側に吸引排出用のシリンジを接続し、先端側にニードル（１４）を接続して上記シリンジを吸引・排出作動させることによりニードル（１４）より薬液等の吸引・分注を行う装置において、シリンジを、主としてライン内に洗浄液を吸引して充填するとともに洗浄液の吸引・排出によりラインを洗浄せしめる洗浄用シリンジ（２）と、洗浄液以外の薬液等を吸引してライン内及びシリンジ内に当該薬液等を吸引充填し且つ排出分注する分注用シリンジ（３）とで構成してなる薬液等の分注装置。
【請求項２】
洗浄用シリンジ（２）と分注用シリンジ（３）のヘッド側をそれぞれラインに接続し、ラインの基端部側に洗浄用シリンジ（２）を、先端部側に分注用シリンジ（３）をそれぞれ接続してなる請求項１の薬液等の分注装置。
【請求項３】
洗浄用シリンジ（２）及び分注用シリンジ（３）とラインとをそれぞれ両液の混合を防止するバルブ（１７），（１８）を介して接続した請求項１又は２の薬液等の分注装置。
【請求項４】
請求項１又は２又は３の装置に、上記装置における吸引・排出作動を検出する検出部と、該検出部の検出信号を受けて次の吸引・排出作動を制御するプログラムを内蔵したコントローラ（３１）とを設け、上記プログラムが、初期状態で少なくとも分注用シリンジ（３）を排出完了状態にするとともにライン内に洗浄液を充填させ、次いで洗浄用シリンジ（２）を吸引作動させてライン内に洗浄液以外の薬液等を充填した後、分注用シリンジ（３）を吸引作動させて分注用シリンジ（３）内に洗浄液以外の薬液等を充填し、分注用シリンジ（３）を排出作動させることによりニードル（１４）より分注を行わせるプログラムである薬液等の分注装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は理化学試験等における各種の試薬の作成や薬液その他の対象液の定量・定性分析等に際して行われる分注に用いる薬液等の分注装置に関し、特にタンパク質の結晶化試薬キットの製造時の試薬分注用に適した分注装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この発明の主な適用対象分野であるタンパク質の結晶化は沈殿剤、バッファー、添加剤等の試薬の組み合わせで行う。その中でも粘性の高い沈殿剤を分注する場合、マニュアルで行うと再現性が取れない、試薬調製に時間がかかる、といった問題が生じる。さらに、結晶化実験において各種のプレートを用いることが多く、その容量は0.5μlのような少量で行う。分注機を用いる利点としては、タンパク質結晶化の際の試薬調製を再現性よく自動化することができ、細かい検討が効率よく実行できることが重要で、特にバイオ関連や創薬研究に用いられるケースが多い。
【０００３】
結晶化用各溶液作成は、数種類の溶液の粘性が異なる原液の混合を従来は手作業による容量で秤量している。そのため、再現性が低く、手間と時間がかかり、ミスを起こしやすい。また、pHメーターなどでの作成後の試薬の確認が必要となる。従来この分野で広く使用されているリキッドハンドラーでは、図５に示すようにシリンジを１本使用し、ラインの充填水と試薬の混合を避けるためにエアギャップを採用している。
【０００４】
即ちこのシリンジ構成は単一のニードル（ノズル）で多種類の薬液を分注するためのものであり、同図に示すように水や試薬等の薬液を吸引排出するシリンジ５１のヘッド側にバルブ５２を介してトランスファーチューブ５３を接続し、その先端に薬液の吸入、排出口となるニードル（ノズル）５４が接続されて薬液吸入・排出（分注）のラインが構成されている。
【０００５】
上記装置による吸入及び排出（分注）作業は図３中のＡ〜Ｄの各工程で示されるように、初期状態Ａではシリンジ５１のピストンは最深部までストロークした排出位置にあり、この時トランスファーチューブ５３とニードル５４には予め洗浄液として水（精製水）５５が充填されており、ニードル５４は試薬５６を収容した試薬容器（ボトル）５７に差し込まれている。
【０００６】
試薬の吸引工程Ｂではシリンジ５１を吸引方向に作動させて試薬容器５７中の試薬５６を吸引する。この時ライン中の水５５と試薬５６との間にはエアキャップ５８が形成されて水５５及び試薬５６と共にライン中を移動し、両者が混合（コンタミネーション）されない構成となっている。
【０００７】
続くＣの結晶化プレート５９への分注工程ではシリンジ５１は排出方向にストローク作動し、ニードル５４から試薬キット用プレート５９の多数（例えば６×１２＝７２個）のウェル内に試薬が順次所定の順序で所定量ずつ排出（分注）される。この時試薬の分注はライン中のエアギャップ５８より先端側で終了させ、同図Ｄで示すように分注完了となり、作業はＡの初期工程に戻る。
【０００８】
このようにライン内にエアギャップを形成させることにより、水と試薬のような異なる薬液のコンタミネーションを防止する技術は特許文献１に示すように血液や尿等の分析装置の分注装置にも使用されている。その他エアギャップを用いないで、試薬とニードル（ノズル）の間のラインの途中に分注圧付加用の注水ラインを接続したものとして特許文献２に示す装置が公知である。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−２１３９０７号
【特許文献２】特開２００３−３０２４１０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した図３又は特許文献１に示す装置のように薬液吸引・分注ライン中にエアギャップを形成させて薬液同士のコンタミネーションを防止する方法においては、エアギャップを壊さないように試薬吸引を行うため流速が出せない上に、流速条件を決めてもトランスファーチューブの内壁の汚れにより、条件設定の再現性が取れないという問題がある。
さらに上記方法ではトランスファーチューブの容量を変えることにより分注できる容量を調節するため、そのたびに流速条件設定を行う必要があるという欠点がある。
【００１１】
また特許文献２に示される方法では、洗浄水と試薬の相互拡散により、その混合水と次の試薬との混合を抑制することは可能と解されるが、次の試薬分注時にニードル（ノズル）側を洗浄することにはならないため、ニードル及びその上流側に付着した前試薬と次の試薬との混合は避けられないほか、針状の試薬吸引口自体は試薬毎に交換しない限り異なる試薬同士のコンタミネーションも避けられないという欠点がある。
【００１２】
その他上記特許文献のものはいずれも試薬の吸引・分注ラインほかに洗浄液供給や注水のためのラインを別途形成し、さらにその別ライン中に吸引・排出用のシリンジその他のアクチュエータを設ける等、機構の複雑化を伴う等の欠点も伴う。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は上記従来の技術の課題を解決するための分注装置を提供せんとするもので、第１に薬液等の吸引・分注用のラインの基端部側に吸引排出用のシリンジを接続し、先端側にニードル１４を接続して上記シリンジを吸引・排出作動させることによりニードル１４より薬液等の吸引・分注を行う装置において、シリンジを、主としてライン内に洗浄液を吸引して充填するとともに洗浄液の吸引・排出によりラインを洗浄せしめる洗浄用シリンジ２と、洗浄液以外の薬液等を吸引してライン内及びシリンジ内に当該薬液等を吸引充填し且つ排出分注する分注用シリンジ３とで構成してなることを特徴としている。
【００１４】
第２に、洗浄用シリンジ２と分注用シリンジ３のヘッド側をそれぞれラインに接続し、ラインの基端部側に洗浄用シリンジ２を、先端部側に分注用シリンジ３をそれぞれ接続してなることを特徴としている。
【００１５】
第３に、洗浄用シリンジ２及び分注用シリンジ３とラインとをそれぞれ両液の混合を防止するバルブ１７，１８を介して接続したことを特徴としている。
【００１６】
第４に、上記装置に、薬液の吸引・排出作動を検出する検出部と、該検出部の検出信号を受けて次の吸引・排出作動を制御するプログラムを内蔵したコントローラ３１とを設け、上記プログラムが、初期状態で少なくとも分注用シリンジ３を排出完了状態にするとともにライン内に洗浄液を充填させ、次いで洗浄用シリンジ２を吸引作動させてライン内に洗浄液以外の薬液等を充填した後、分注用シリンジ３を吸引作動させて分注用シリンジ３内に洗浄液以外の薬液等を充填し、分注用シリンジ３を排出作動させることによりニードル１４より分注を行わせるプログラムであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
上記のように構成される本発明によれば、洗浄用と分注用の少なくとも２本のシリンジを使用し、ライン内の充填洗浄水を他方のシリンジで除去するとともに、ラインを試薬で充填する方法を採用するので、エアギャップを利用する必要性がなく、試薬分注に際し任意な流速を設定できる利点がある。
【００１８】
内壁の汚れ等による流速障害要因もなく流速条件の再現性が確保でき、トランスファーチューブの容量を固定し、シリンジの容量又は作動速度を変える事により分注量を調節できるので、流速条件設定は単純であり、多数容器に連続的に分注する場合のスピードアップを図ることができ、大量の試薬セットの作製にも適する。
また単一のライン内にシリンジからニードルまで配置できるので構成もシンプルで、装置のスペースを取らず操作性その他の取扱い性も優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に本発明装置に関連する試薬キット作製用のリキッドハンドラー及びシリンジの構造について説明する。
図１は本発明の試薬キット作製用に用いたギルソン社製のリキッドハンドラーの全体図を示し、この例では箱状の本体ケース１上に２本のシリンジ２，３を支持した薬剤吸排出用の分注ユニット４が設置されている。本体ケース１の正面側スペースが長方形のワークスペース６となっており、このワークスペース６の上方にはアクチュエータ（以下アクチュエータ自体は図示せず）により左右（Ｘ軸）方向に水平移動する横アーム７が本体ケース１前方に突設されている。そして上記ワークスペース６には試薬作製用のプレートその他の容器類がそれぞれの分注作業に応じて配置される。
【００２０】
上記横アーム７には前後（Ｙ軸）方向の溝状のガイド９が設けられるとともに、該ガイド９に案内されてＹ軸方向に水平移動する上下（Ｚ軸）方向のブロック状又は棒状の縦支柱１１が上向きに突設され、該支柱１１の側面には上下方向の溝状ガイド１２に沿ってアクチュエータにより上下移動するアクチュエータ付のスライダ１３が取り付けられている。このスライダ１３には薬液分注用のニードル１４が上下方向に取り付けられ、ニードル１４の基端部側には前述したシリンジ３に接続されるトランスファーチューブ１６が接続されている。
【００２１】
本体ケース１内には横アーム７や縦支柱１１を水平移動させるための駆動装置（アクチュエータ）が内蔵され、分注ユニット４内には２本のシリンジ２，３を駆動するアクチュエータが内蔵されている。シリンジが２本設置されている点を除き、上記リキッドハンドラーは従来の公知のものと略同一である。
【００２２】
本実施形態に用いるリキッドハンドラーの２本のシリンジは、図２に示すようにニードル１４及びトランスファーチューブ１６の洗浄用シリンジ２と薬液分注を行う分注用シリンジ３とに分かれており、それぞれにバルブ１７，１８が設けられている。そして両方のシリンジ２，３のシリンジヘッドとバルブ１７，１８は流路１９によって互いに連通されており、バルブ１７，１８を含む流路１９、トランスファーチューブ１６、ニードル１４は薬液類の吸引・排出（分注）用の一連のラインを形成している。そして各バルブ１７，１８は、分注用シリンダを作動させて試薬を吸引・分注する際に、吸引・排出用ラインにおいて２種類の薬液（洗浄液と試薬）が混合（コンタミネーション）を生じないように自動的に開閉操作される。
【００２３】
上記シリンジ構造は、図２中のＡ〜Ｉの作動工程図に示すように、Ａ工程では各シリンジ２，３のピストン２１，２２をそれぞれシリンジヘッド側にストロークさせた状態で、流路１９，トランスファーチューブ１６，ニードル１４のライン内には洗浄液（精製水）が充満している。この充填液（水）はライン内での気泡（エアギャップ）の発生を防止し、流速及び試薬分注量の安定を確保するためのものである。
【００２４】
そしてＢ工程で示すように分注用のシリンジ３を排出（押し出し）完了状態で停止させたまま洗浄液吸引用のシリンジ２を吸引方向に作動させて、ニードル１４により洗浄液と試薬容器２３の試薬２４を吸引し、ライン内の洗浄液をシリンジ２内に貯留するとともにライン内に試薬２４を充填し、充満させる。この時洗浄用シリンジ２による吸引はラインを試薬で充満させるための最小量でよく、洗浄液は試薬と混合された状態で貯留される。
【００２５】
続いてＣ工程で示すように分注用シリンジ３を吸引方向に作動させてシリンジ３内に試薬２４を十分な量貯留する。貯留された試薬２４はＤ工程でシリンジ３を押し出し方向に作用させることにより、図３に示したものと同様の試薬プレート２６の各ウェル（凹部）に順次所定量分注し、Ｅ工程のように各プレート２６への分注を完了する。
【００２６】
次にＦ工程で分注用シリンジ３を押出状態で停止させた状態で、シリンジ２を押し出し作動させて洗浄液を押し出すとともに併せてライン内の残存試薬を排出した後、Ｇ工程でシリンジ２を吸引作動させてシリンジ２及び全ライン内に洗浄液容器２７より洗浄液２８を吸引することにより、ライン及びシリンジ２内に洗浄液を充満させる。その後Ｈ，Ｉ工程のようにシリンジ２の押し出し吸引を少なくとも２回以上繰り返すことによってライン内に残存していた試薬を水によって希釈させるとともに、シリンジ２内とライン内の洗浄を完了し、初期工程Ａにリセットされる。このような分注方法は試薬を構成する各薬液毎に繰り返され、リキッドハンドラー自体の作動制御はパソコンその他の制御装置により、予め決められたプログラムに基づいて行われる。上記マイコンユニット３２にはリキッドハンドラーのシリンジによる薬液の吸引・排出作動の検出信号によって、次の吸引・排出作動を制御する制御プログラムが内蔵されている。
【００２７】
図３は本発明装置の制御装置の一例を示すブロック図であり、コントローラ３１は制御用のマイコンユニット３２，該マイコンユニット３２に接続される入力インターフェース３３及び出力インターフェース３４とで構成されている。そして入力インターフェース３３側には入力部（検出部）として２つのシリンジバルブ１７，１８の流量計３５ａ，３５ｂとシリンジ２，３のシリンジストロークタイマー３６ａ，３６ｂとが接続されている。
【００２８】
他方の出力インターフェース３４側には出力部としてシリンジ２，３を作動させるアクチュエータとなるシリンジモーター３７ａ，３７ｂ及び各シリンジバルブ用ソレノイド１７ａ，１８ａが接続されており、各シリンジ２，３のストローク時間、バルブ１７，１８における薬液流量等を入力信号として各シリンジ２，３とバルブ１７，１８の作動部を作動させることにより、薬液の定量吸排出を行う。リキッドハンドラーのワークスベース６内におけるニードル１４の移動は、上記分注作動と連係するように設定された三次元駆動用のプログラムにより、駆動用アクチュエータによって制御される。
【００２９】
図４は上記シリンジ及び制御装置による分注作業の制御フローチャートを示し、制御開始後シリンジ内の薬液の有無チェックの結果、薬液が残存すれば、流量制御を行いながら薬液の吐出，洗浄を行う。その洗浄後又は薬液の残存なしの場合はシリンジ内への薬液の吸引を開始する。
【００３０】
その際シリンジのストロークスピードが所定スピードを保っている場合はそのまま吸引が行われ、スピード超過の場合はストロークスピードと、流量制御を順次行って吐出，洗浄を行う。なお前記作動制御用の検出部は流量計、タイマーに限定されるものではなく、例えばシリンジのストローク量の検出スイッチ，薬液容器側に設けた液量検出器その他のものを使用することが可能である。  
【００３１】
表１は本発明の装置によって各種薬液の分注を行う場合の流速（単位ml／min）の設定例を示すものである。このように本発明では粘性の高い薬液を分注するために各薬液の粘性に応じた流速を設定し、分注時の気泡の発生を防止し、再現性良く定量を行うことが可能となった。流速の設定例を以下に挙げているが、項目ごとに数値化されたパラメータで流速を設定することも可能である。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
以上の説明のように従来は、シリンジを１本使用し、ラインの充填水（洗浄液）と試薬の混合を避けるために回路中の充填水（洗浄液）と薬液との間の境界域としてエアギャップを採用していたため、エアギャップを壊さないように試薬吸引を行うため流速が出せず、流速条件を決めても、トランスファーチューブの内壁の汚れにより、条件設定の再現性が取れないほか、トランスファーチューブの容量を変えることにより分注できる容量を調節するためそのたびに流速条件設定を行う必要がある等の欠点があった。
【００３４】
上記のように構成される上記装置及び方法によればシリンジを２本使用し、洗浄液を他方のシリンジで除去、ラインを試薬で充填する方法を採用するため、エアギャップがないので流速が出せるほか、内壁の汚れ等に妨げられることなく流速条件の再現性が確保できる。またトランスファーチューブの容量は固定で、シリンジの容量を変える事により分注量を調節できるので、流速条件設定は単純である等の利点がある。
【００３５】
また上述した例のリキッドハンドラーを用いた応用分野を考えた場合、数種の粘性が高い溶液を分注する作業が可能であるほか、シリンジのサイズを交換することで小容量、大容量の溶液分注に対応することが可能である。このことから有機化学、合成分野における溶液（溶媒）の定量または、取り扱いが難しい（粘性高い、揮発性高いなど）溶液の定量への利用が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
この発明の装置及び方法は各種の理化学試験等において、試薬や薬液類をテスト容器に分注する際に使用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の装置を備えたリキッドハンドラーの概要を示す全体斜視図である。
【図２】本発明の装置の構造と薬液の分注作業の工程を示す模式図である。
【図３】本発明装置の制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明装置の制御フローチャートである。
【図５】従来の分注装置の構造と薬液の分注作業の工程を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３８】
２    洗浄用シリンジ
３    分注用シリンジ
１４  ニードル（ノズル）
１６  トランスファーチューブ
１７，１８  バルブ
１９  流路
２１，２２  ピストン
２３  試薬容器（ボトル）
２４  試薬
２６  プレート
２７  洗浄液容器（ボトル）
２８  精製水（洗浄液）
３１  コントローラ
３５ａ，３５ｂ  流量計（検出部）
３６ａ，３６ｂ  タイマー（検出部）
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図２】
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【図５】
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