(57)【要約】【課題】      本発明は、チップの内部に均一かつ精確に抗体を付着させることを可能とする抗体チップ生産システムにおける位置制御装置等を提供することを目的とする。【解決手段】  チップの内部に抗体を固定化して抗体チップを生産する抗体チップ生産システムにおける位置制御装置であって、抗体を含む抗体液をチップの注入口から注入する注入器と、前記注入口と前記注入器との位置関係が所定の位置関係となるようにチップの配置場所を決定する配置決定手段と、注入口の位置及び／又は注入器の位置を制御して、注入器を注入口に挿入させる移動制御部とを備える、位置制御装置である。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップの内部に抗体を固定化して抗体チップを生産する抗体チップ生産システムにおける位置制御装置であって、
前記抗体を含む抗体液を前記チップの注入口から注入する注入器と、
前記注入口と前記注入器との位置関係が所定の位置関係となるように前記チップの配置場所を決定する配置決定手段と、
前記注入口の位置及び／又は前記注入器の位置を制御して、前記注入器を前記注入口に挿入させる移動制御部とを備える、位置制御装置。
【請求項２】
前記注入器の前記注入口に挿入される先端は、テーパ形状であり、
前記チップは、前記先端が前記チップに挿入される際に前記テーパ形状に合わせて前記配置場所で滑るものである、請求項１記載の位置制御装置。
【請求項３】
前記移動制御部が前記注入器と前記注入口との距離を変化させる速度を制御する速度制御部と、
前記速度制御部に速度を変化させるか否かを判定する判定部とをさらに備え、
前記判定部が前記注入器と前記注入口との距離が一定値以下であると判定した場合に、前記速度制御部は、前記注入器と前記注入口との距離を変化させる速度を減少させる、請求項２記載の位置制御装置。
【請求項４】
前記注入口は、自己修復体で蓋をされており、
前記注入器は、前記自己修復体を貫通する針を有し、
前記針は、前記抗体液が流れる針流路を有し、
前記抗体液は、前記針流路を通って前記注入口から注入され、
前記自己修復体は、前記針を抜いた状態では前記針が刺さっていた穴が塞がるものである、請求項１から３のいずれかに記載の位置制御装置。
【請求項５】
前記移動制御部が前記注入器と前記注入口とを近接させる際に弾性エネルギーを蓄積する弾性体をさらに備え、
前記弾性体は、前記自己修復体と前記針との間の摩擦力に逆らって強制的に前記針を前記注入口及び前記自己修復体から引き抜く、請求項４記載の位置制御装置。
【請求項６】
前記注入器として、互いに別々の前記注入口に挿入される第１注入器及び第２注入器と、
前記抗体液を前記チップの回収口から回収する回収器とを備え、
前記第１注入器が挿入される第１注入口及び前記回収器が挿入される前記回収口は、前記チップの内部で流路で接続されており、
前記第２注入器が挿入される第２注入口は、前記第１注入口とも前記回収口とも前記チップの内部で接続されておらず、
前記回収口と前記第２注入口は、前記回収器及び前記第２注入器を介して前記チップの外部の流路で接続されており、
前記第１注入器を介して前記第１注入口から注入された抗体液が、前記回収口を経由して前記外部の流路を通って前記第２注入口に注入される、請求項１から５のいずれかに記載の位置制御装置。
【請求項７】
チップの内部に抗体を固定化して抗体チップを生産する抗体チップ生産システムにおける位置制御方法であって、
前記抗体チップ生産システムは、
前記抗体を含む抗体液を前記チップの注入口から注入する注入器と、
前記注入口及び前記注入器とが所定の位置関係となるように前記チップの配置場所を決定する配置決定手段と、
前記注入口の位置及び／又は前記注入器の位置を制御する移動制御部とを備え、
前記移動制御部が、前記注入口の位置及び／又は前記注入器の位置を制御して、前記注入器を前記注入口に挿入させる、位置制御方法。
【請求項８】
チップの内部に抗体を固定化して抗体チップを生産する抗体チップ生産装置を用いる抗体チップ生産方法であって、
前記抗体チップ生産装置は、
前記抗体を含む抗体液を前記チップの注入口から注入する注入器と、
前記チップの配置場所を決定する配置決定手段と、
前記注入口の位置及び／又は前記注入器の位置を制御する移動制御部と、
前記注入器を介して前記注入口から所定量の前記抗体液を前記チップに注入する流体移送部と、
前記流体移送部を制御する流体移送制御部とを備え、
前記移動制御部が、前記注入口の位置及び／又は前記注入器の位置を制御して、前記注入器を前記注入口に挿入させ、
前記流体移送制御部が、前記流体移送部を制御して、前記抗体液を前記チップに注入させ、
前記移動制御部が、前記注入口の位置及び／又は前記注入器の位置を制御して、前記注入器と前記注入口とを分離させる、抗体チップ生産方法。
【請求項９】
コンピュータに請求項７記載の位置制御方法又は請求項８記載の抗体チップ生産方法を実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載されたプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置制御装置、位置制御方法、抗体チップ生産方法、プログラム及び記録媒体に関し、特に、チップの内部に抗体を固定化して抗体チップを生産する抗体チップ生産システムにおける位置制御装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品等に有害成分の混入の有無を検査する際、有害成分と特異的に反応する抗体が固定化された抗体チップが一般に用いられている。検査対象である検体に抗原が含まれていれば、抗体チップの抗体と抗原抗体反応が生じ、検査によって陽性と判定される。
【０００３】
発明者らは、寿命の長い抗体チップを生産する生産装置等を研究開発してきた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１５８７５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、抗体液注入の自動化について改良の余地があり、さらに均一かつ精確に抗体液をチップに注入することが求められていた。
【０００６】
ゆえに、本発明は、チップの内部に均一かつ精確に抗体を付着させることを可能とする抗体チップ生産システムにおける位置制御装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点は、チップの内部に抗体を固定化して抗体チップを生産する抗体チップ生産システムにおける位置制御装置であって、前記抗体を含む抗体液を前記チップの注入口から注入する注入器と、前記注入口と前記注入器との位置関係が所定の位置関係となるように前記チップの配置場所を決定する配置決定手段と、前記注入口の位置及び／又は前記注入器の位置を制御して、前記注入器を前記注入口に挿入させる移動制御部とを備える、位置制御装置である。
【０００８】
本発明の第２の観点は、第１の観点の位置制御装置であって、前記注入器の前記注入口に挿入される先端は、テーパ形状であり、前記チップは、前記先端が前記チップに挿入される際に前記テーパ形状に合わせて前記配置場所で滑るものである。
【０００９】
本発明の第３の観点は、第２の観点の位置制御装置であって、前記移動制御部が前記注入器と前記注入口との距離を変化させる速度を制御する速度制御部と、前記速度制御部に速度を変化させるか否かを判定する判定部とをさらに備え、前記判定部が前記注入器と前記注入口との距離が一定値以下であると判定した場合に、前記速度制御部は、前記注入器と前記注入口との距離を変化させる速度を減少させる。
【００１０】
本発明の第４の観点は、第１から第３のいずれかの観点の位置制御装置であって、前記注入口は、自己修復体で蓋をされており、前記注入器は、前記自己修復体を貫通する針を有し、前記針は、前記抗体液が流れる針流路を有し、前記抗体液は、前記針流路を通って前記注入口から注入され、前記自己修復体は、前記針を抜いた状態では前記針が刺さっていた穴が塞がるものである。
【００１１】
本発明の第５の観点は、第４の観点の位置制御装置であって、前記移動制御部が前記注入器と前記注入口とを近接させる際に弾性エネルギーを蓄積する弾性体をさらに備え、前記弾性体は、前記自己修復体と前記針との間の摩擦力に逆らって強制的に前記針を前記注入口及び前記自己修復体から引き抜く。
【００１２】
本発明の第６の観点は、第１から第５のいずれかの観点の位置制御装置であって、前記注入器として、互いに別々の前記注入口に挿入される第１注入器及び第２注入器と、前記抗体液を前記チップの回収口から回収する回収器とを備え、前記第１注入器が挿入される第１注入口及び前記回収器が挿入される前記回収口は、前記チップの内部で流路で接続されており、前記第２注入器が挿入される第２注入口は、前記第１注入口とも前記回収口とも前記チップの内部で接続されておらず、前記回収口と前記第２注入口は、前記回収器及び前記第２注入器を介して前記チップの外部の流路で接続されており、前記第１注入器を介して前記第１注入口から注入された抗体液が、前記回収口を経由して前記外部の流路を通って前記第２注入口に注入される。
【００１３】
本発明の第７の観点は、チップの内部に抗体を固定化して抗体チップを生産する抗体チップ生産システムにおける位置制御方法であって、前記抗体チップ生産システムは、前記抗体を含む抗体液を前記チップの注入口から注入する注入器と、前記注入口及び前記注入器とが所定の位置関係となるように前記チップの配置場所を決定する配置決定手段と、前記注入口の位置及び／又は前記注入器の位置を制御する移動制御部とを備え、前記移動制御部が、前記注入口の位置及び／又は前記注入器の位置を制御して、前記注入器を前記注入口に挿入させる、位置制御方法である。
【００１４】
本発明の第８の観点は、チップの内部に抗体を固定化して抗体チップを生産する抗体チップ生産装置を用いる抗体チップ生産方法であって、前記抗体チップ生産装置は、前記抗体を含む抗体液を前記チップの注入口から注入する注入器と、前記チップの配置場所を決定する配置決定手段と、前記注入口の位置及び／又は前記注入器の位置を制御する移動制御部と、前記注入器を介して前記注入口から所定量の前記抗体液を前記チップに注入する流体移送部と、前記流体移送部を制御する流体移送制御部とを備え、前記移動制御部が、前記注入口の位置及び／又は前記注入器の位置を制御して、前記注入器を前記注入口に挿入させ、前記流体移送制御部が、前記流体移送部を制御して、前記抗体液を前記チップに注入させ、前記移動制御部が、前記注入口の位置及び／又は前記注入器の位置を制御して、前記注入器と前記注入口とを分離させる、抗体チップ生産方法である。
【００１５】
本発明の第９の観点は、コンピュータに第７の観点の位置制御方法又は第８の観点の抗体チップ生産方法を実行させるためのプログラムである。
【００１６】
本発明の第１０の観点は、第９の観点のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００１７】
なお、上記において、「前記注入口と前記注入器との位置関係が所定の位置関係となるように前記チップの配置場所を決定する」とは、前記注入器に対応した位置に前記注入口が位置するように前記チップの配置場所を決定することを含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の各観点によれば、配置決定手段及び移動制御部が注入器を精確にチップの内部に注入させ、流体移送部が所定量の抗体液をチップに注入する。そのため、均一かつ精確にチップに抗体を固定化することを可能とする位置制御装置を提供できる。また、注入器をチップの内部に挿入させるため、空気によるダメージを受けやすい抗体液をチップの外部にさらさずに抗体チップを生産することが可能となる。
【００１９】
本発明の第２の観点によれば、仮にチップの配置場所がわずかにずれていたとしても、注入器の先端が注入口に挿入される際に、チップが注入口に適切に挿入されるべくチップが配置場所で滑る。これにより、特別な制御装置を用いずに位置を微調整することが可能となる。その結果、抗体液注入の自動化がさらに容易となる。
【００２０】
本発明の第３の観点によれば、注入器を自己修復体にゆっくり刺したり、自己修復体からゆっくり抜いたりすることが可能となる。このため、注入器やチップ内の抗体液等の液体が漏れることなく注入器を抜き差しすることが容易となる。特に、第２の観点のようなチップの位置の微調整は、注入器をゆっくり挿入することでさらに容易となる。
【００２１】
本発明の第４の観点によれば、針流路を通ってチップに抗体液が注入される前後は、注入口は自己修復体で蓋をされている。そのため、空気との接触からダメージを受けやすい抗体液を空気にさらさずにチップに注入することが容易となる。これにより、抗体チップを封止するステップを省くことも可能となる。
【００２２】
本発明の第５の観点によれば、注入後に抗体チップの自己修復体が注入器の針を締め付けていても、弾性体が強制的に針をチップから引き抜く。そのため、抗体液の注入後に、抗体チップを注入器から確実に分離することが容易となる。
【００２３】
本発明の第６の観点によれば、複数の注入口を有するチップに抗体を固定化する際、チップ内の複数の流路をチップの外部の流路で接続する。これにより、チップ内の複数の流路における目詰まりの有無を見分けるために目視すべき箇所を減らすことが可能となり、目詰まりの有無を判断することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本願発明に係る位置制御装置を備える抗体チップ生産システム１が生産する抗体チップ３の概要を示す図である。
【図２】本願発明に係る位置制御装置を備える抗体チップ生産システム１の概要を示すブロック図である。
【図３】チップに抗体液を均一かつ精確に注入するための注入機構の概要を説明する図である。
【図４】本願発明の実施例に係る抗体チップ生産方法の生産フローの概要を説明する図である。
【図５】本願発明の実施例に係る位置制御装置を用いた、チップ位置を微調整する機構の概要を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本願発明の実施例について述べる。なお、本願発明の実施の形態は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００２６】
なお、以下では、抗体が固定されているチップを「抗体チップ」（本願請求項の「抗体チップ」の一例）と表記し、抗体が固定されていない「チップ」（本願請求項の「チップ」の一例）と区別する。
【実施例】
【００２７】
まず、図１を参照して、本実施例に係る位置制御装置２（本願請求項の「位置制御装置」の一例）を備える抗体チップ生産システム１（本願請求項の「抗体チップ生産システム」の一例）が生産する抗体チップ３の概要について述べる。図１は、本願発明に係る抗体チップ生産システム１が生産する抗体チップ３の概要を示す図である。
【００２８】
抗体チップ３は、カバー層５とガラス基板７を備える。カバー層５は、樹脂であるＰＤＭＳからなる流路形成層９とシリコンゲルからなる自己修復層１１（本願請求項の「自己修復体」の一例）とを有する。自己修復層１１は、流路形成層９に形成された複数の開口である注入口１３（本願請求項の「注入口」の一例）及び回収口１４（本願請求項の「回収口」の一例）に蓋をしている。注入口１３又は回収口１４を鉛直上方に延長した自己修復層１１内の空間１５は、外力がなければふさがっている。流路形成層９には、注入口１３及び回収口１４を接続する流路１７が形成されている。この流路１７は、ガラス基板７と流路形成層９の下面（ガラス基板７に接する面）の凹みとが形成する部分を有する。流路１７は、当該部分に、ガラス基板７上に金等の金属が膜状に蒸着された抗体固定部１９を有する。流路１７に抗体液が流入されると、抗体固定部１９に抗体が固定される。
【００２９】
なお、図１の自己修復層１１の表面には、流路形成層９の注入口１３及び回収口１４に対応する箇所が破線で示されているが、自己修復層１１の表面が開口しているわけではない。
【００３０】
以下、図２を参照して抗体チップ生産システム１の概要を説明する。図２は、本願発明に係る位置制御装置２を備える抗体チップ生産システム１の概要を示すブロック図である。
【００３１】
抗体チップ生産システム１は、チップの内部に抗体を固定化して抗体チップ３を生産する。抗体チップ生産システム１は、位置制御装置２及び流体移送部４１（本願請求項の「流体移送部」の一例）を備える。位置制御装置２は、注入器３１（本願請求項の「注入器」の一例）と、回収器３２（本願請求項の「回収器」の一例）と、ステージ３３と、配置決定部３５（本願請求項の「配置決定手段」の一例）と、ガイド３７と、分離部３９（本願請求項の「弾性体」の一例）と、と、制御部４３とを備える。注入器３１は、針４５（本願請求項の「針」の一例）を有する。針４５は、中空となっている。この針内部の中空の部分（以下、「針流路４７」と表記する。本願請求項の「針流路」の一例である。）は、抗体液の流路となる。回収器３２も、針４６と、針流路４８とを有する。制御部４３は、移動制御部４９（本願請求項の「移動制御部」の一例）と、速度制御部５１（本願請求項の「速度制御部」の一例）と、判定部５３（本願請求項の「判定部」の一例）とを有する。
【００３２】
注入器３１は、抗体を含む抗体液をチップの注入口１３から注入する。針４５は、自己修復層１１を貫通し、注入口１３に挿入される。同様に、針４６は、自己修復層１１を貫通し、回収口１４に挿入される。ステージ３３は、チップを安定に置くためのものである。配置決定部３５は、ステージ３３上のチップの配置場所を決定する。ガイド３７は、少なくともカバー層５を通過させる一方、ステージ３３を通過させないものである。分離部３９は、注入器３１と抗体チップ３とを分離させるためのものである。流体移送部４１は、注入口１３に挿入された注入器３１を介して、所定量の抗体液を注入口１３からチップに注入する。制御部４３は、ステージ３３の移動等を制御する。移動制御部４９は、注入口１３の位置及び／又は注入器３１の位置を制御して、注入器３１を注入口１３に挿入させる。速度制御部５１は、移動制御部４９が注入器３１と注入口１３との距離を変化させる速度を制御する。判定部５３は、注入器３１と注入口１３との距離が一定値以下であるか否かを判定する。
【００３３】
続いて、図３及び図４を参照して、抗体チップ生産システム１を用いた本願発明の実施例に係る抗体チップ生産方法について説明する。図３は、チップに抗体液を均一かつ精確に注入するための注入機構の概要を説明する図である。図４は、本願発明の実施例に係る抗体チップ生産方法の生産フローの概要を説明する図である。
【００３４】
図３を参照して、まず、チップが、表面がポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等によりフッ素加工されたステージ３３の上に置かれる（図４のステップＳＴ００１）。ここで、ステージ３３にはチップを置くべき場所がマークしてある。このマークは、配置決定部３５の一例である。
【００３５】
続いて、移動制御部４９がステージ３３を制御して、注入器３１の針４５が流路形成層９の注入口１３に挿入されるようにステージ３３を移動させる（ステップＳＴ００２）。このとき、針４５は、自己修復層１１を貫通する。
【００３６】
ここで、図５を参照して、注入器３１の針４５を確実に注入口１３に挿入する機構について説明する。図５は、本願発明の実施例に係る位置制御装置２を用いた、チップ位置を微調整する機構の概要を説明する図である。
【００３７】
チップをステージ３３上に置いた際、置き場所の多少のずれにより、針４５がきれいに注入口１３に入らない場合も考えられる。しかし、ガイド３７が大まかにカバー層の位置合わせを可能とする。しかも、ステージ３３の少なくともガラス基板７と接する面がフッ素加工されているため、ステージ３３とチップとの静止摩擦力は小さい。そのため、ガイド３７に接触した際にチップがステージ３３で滑ることにより、チップは自動的に大まかな位置合わせが行われる。しかも、図５に示すように、針４５の先端はテーパ形状（本願請求項に記載の「テーパ形状」の一例）である。このテーパ形状は、針４５の先端がチップに接触した際にチップに及ぼす水平成分の力（ステージ３３に平行な方向成分の力）が、チップとステージ３３との間の静止摩擦力を上回るように設計される。そのため、ＰＤＭＳでできた流路形成層９の注入口１３に差し込まれる際にさらに位置の微調整が自動的に行われる。結果として、針４５が自動的に精確に注入口１３に挿入される（自動調針）。
【００３８】
速度制御部５１は、チップと注入器３１とが離れている間は、作動時間短縮のためにステージ３３を速く移動させる。しかし、判定部５３がチップと注入器３１との距離が所定値以下であると判定した場合、速度制御部５１は、ステージ３３の移動速度を低下させる。これにより、針４５の抜き差しの際の衝撃を緩和し、注入器３１やチップからの抗体液等の漏れを防ぐことが可能となる。また、チップがガイド３７や注入器３１と接触した際に、ステージ３３で滑ることが容易となる。
【００３９】
さらに、流体移送部４１は、注入器３１を介して抗体液をチップに注入する（ステップＳＴ００３）。ここで、図３に示すように、抗体チップ生産システム１は、複数の注入口１３１、１３２、１３３、１３４（以下、まとめて「注入口１３」と表記することがある）に対応して、注入器３１１、３１２、３１３、３１４（以下、まとめて「注入器３１」と表記することがある）を備える。同様に、複数の回収口１４１、１４２、１４３、１４４（以下、まとめて「回収口１４」と表記することがある）に対応して、回収器３２１、３２２、３２３、３２４（以下、まとめて「回収器３２」と表記することがある）を備える。注入器３１１を介して注入口１３１から注入された抗体液は、回収口１４１から回収器３２１を経由し、さらに注入器３１２を介して注入口１３２から再度チップに注入される。同様に、抗体液は、流路形成層９内の複数の流路、複数の注入口、複数の注入器、複数の回収口、複数の回収器を経由して、最終的に回収口１４４から回収器３２４を経由して抗体チップ生産システム１に回収される。このように、チップ内の流路を全体で１つの流路とすることにより、詰まりの有無を見分けることが容易となる。最終的な出口である回収器３２４から液体が流れてくるかどうかだけを確認すればよいからである。
【００４０】
このようにして抗体チップ３が生産された後、移動制御部４９は、ステージ３３を注入器３１から遠ざける。これにより、注入器３１と注入口１３とが分離される（ステップＳＴ００４）。
【００４１】
ここで、自己修復層１１が針４５を締め付けるため、抗体チップ３がステージ３３から遊離して注入器３１に残ってしまう可能性がある。そこで、抗体チップ生産システム１は、抗体チップ３と注入器３１とを確実に分離するため、分離部３９１及び３９２（以下、まとめて「分離部３９」と表記することがある）を備える。弾性体を含む分離部３９は、ステージ３３が注入器３１に近接した際に、ガラス基板７に接触して押し込まれる。このとき、分離部３９は、弾性エネルギーを蓄積する。一方、ステージ３３が注入器３１から離れると、分離部３９を押し込んでいた力が弱くなり、分離部３９がガラス基板７をステージ３３側に押し返す弾性力が相対的に強まる。そのため、抗体チップ３は、針４５から強制的に分離される。
【００４２】
針４５が自己修復層１１から抜けた後は、針４５が自己修復層１１に空けた穴がふさがる。このため、抗体チップ３内に固定化された抗体は、外部の空気に触れてダメージを受けることがなく、さらに封止をするステップを省くことが可能となる。
【００４３】
なお、ステップＳＴ００１において、チップをステージ上に置く方法は、人手により置くものでもよいし、自動化されてもよい。
【００４４】
また、自己修復層１１は、シリコンゴムのような弾性材料からなるものであってもよいし、他の自己修復機能を有する材料からなるものであってもよい。さらに、自己修復層１１は、なくてもよい。ただし、この場合、抗体をチップに固定化させたのちに抗体がダメージを受けないように生産された抗体チップを封止することが望ましい。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・抗体チップ生産システム、２・・・位置制御装置、３・・・抗体チップ、５・・・カバー層、９・・・流路形成層、１１・・・自己修復層、１３・・・注入口、１４・・・回収口、１７・・・流路、１９・・・抗体固定部、３１・・・注入器、３２・・・回収器、３３・・・ステージ、３５・・・配置決定部、３７・・・ガイド、３９・・・分離部、４１・・・流体移送部、４３・・・制御部、４５及び４６・・・針、４７及び４８・・・針流路、４９・・・移動制御部、５１・・・速度制御部、５３・・・判定部
【図１】
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【図２】
2015014528.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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