(57)【要約】【課題】循環される液体がアクセス口から溢れることを抑制することの可能な液体タンク、及び、この液体タンクを備えた液循環装置を提供する。【解決手段】バッファータンク７４は、図８及び図９に示すように、下側から順に、タンク本体９０、蓋板９２、及び、閉鎖シート９４が積層されて構成されている。タンク本体９０は、複数筋に区画され、各々の区画でバッファー液を貯留する液体流路９０Ａが構成されている。タンク本体９０に構成される液体流路９０Ａの断面は、使用するバッファー液の種類や濃度と、タンク本体９０の材質に応じて設定する。すなわち、断面積は、バッファー液とタンク本体９０の間の接触角が大きいほど大きく設定され、送液されるバッファー液が蓋板９２と非接触になるように設定されている。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液体が流通される液体流路の構成されたタンク本体と、
前記液体流路の上面壁を構成すると共に、前記液体流路の上部と連通され前記液体流路にアクセスするアクセス器具を挿入可能なアクセス口の構成された、上蓋部材と、
前記液体流路の一端と連通され、前記液体を前記液体流路へ供給する供給口と、
前記液体流路の他端と連通され、前記液体を前記液体流路から排出させる排出口と、
を備え、
液体流通方向から見た前記液体流路の断面積が、前記液体と前記タンク本体との間の接触角が大きいほど大きく、流通中の前記液体が前記上蓋部材と非接触となるように設定されていること、を特徴とする液体タンク。
【請求項２】
前記上蓋部材と前記液体の液面との距離が１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の液体タンク。
【請求項３】
前記タンク本体がポリプロピレン、または、ステンレス製であること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体タンク。
【請求項４】
液体が貯留された液体ボトルと、
請求項１乃至請求項２のいずれか１項に記載の液体タンクと、
前記液体ボトル及び前記液体タンクと連結され、前記液体ボトルと前記液体タンクとの間で前記液体を循環させる循環路と、
前記循環路に接続され前記液体を送液する送液ポンプと、
を備えた液循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を貯留可能な液体タンク、及び、この液体タンクを備えた液循環装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、固定されたリガンドを流路中に露出させ、流路にアナライトを供給してリガンドとアナライトとの相互作用を測定する測定装置が知られている（特許文献１参照）。このような測定装置で測定を行う場合、所定の濃度に調整された緩衝液を大量に必要とする。
【０００３】
緩衝液をピペットなどのアクセス部材を用いて自動的に供給する場合、ピペットなどのアクセスが可能とされた液体タンクに緩衝液を貯留しておく必要がある。また、液体タンク内の緩衝液の濃度を一定に保つ必要もある。
【特許文献１】特許３２９４６０５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、液体タンクにアクセス口を構成すると共に、緩衝液を循環させておくことが考えられる。しかしながら、液体タンクにはアクセス口が構成されているため、緩衝液を液体タンク内で流動させると、このアクセス口から液体が溢れることがある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、循環される液体がアクセス口から溢れることを抑制することの可能な液体タンク、及び、この液体タンクを備えた液循環装置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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１の液体タンクは、内部に液体が流通される液体流路の構成されたタンク本体と、前記液体流路の上面壁を構成すると共に、前記液体流路の上部と連通され前記液体流路にアクセスするアクセス器具を挿入可能なアクセス口の構成された、上蓋部材と、前記液体流路の一端と連通され、前記液体を前記液体流路へ供給する供給口と、前記液体流路の他端と連通され、前記液体を前記液体流路から排出させる排出口と、を備え、液体流通方向から見た前記液体流路の断面積が、前記液体と前記タンク本体との間の接触角が大きいほど大きく、流通中の前記液体が前記上蓋部材と非接触となるように設定されていること、を特徴とする。
【０００７】
上記構成の液体タンクでは、供給口から液体流路へ液体が供給される。供給された液体は、液体流路内を流通し排出口から排出される。このように、液体タンク内に液体を滞留させず流通させることにより、液体の蒸発や濃度変化を抑制することができる。
【０００８】
なお、液体タンクへ供給される液体は循環させることにより、液体の消費量を少なくすることができる。
【０００９】
そして、液体の流通する液体流路の断面積は、前記液体と前記タンク本体との間の接触角が大きいほど大きく、流通中の前記液体が前記上蓋部材と非接触となるように設定されている。このように液体流路の断面積を設定することにより、循環される液体がアクセス口から溢れるのを抑制することができる。
【００１０】
本発明の請求項２の液体タンクは、前記上蓋部材と前記液体の液面との距離が１ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１１】
液体が液体流路から溢れることを防止するためには、上蓋部材と液面との距離を、少なくとも１ｍｍ以上として非接触とすることが好ましい。
【００１２】
本発明の請求項３の液体タンクは、前記タンク本体がポリプロピレン、または、ステンレス製であること、を特徴とする  
ポリプロピレン製であれば、耐薬品性にすぐれているため、バッファー液中にタンク本体を構成する物質が溶出することを防止することができる。また、ステンレス製であれば、液体との接触角を小さくすることができ、液体タンクの断面を小さくすることができる。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の液循環装置は、液体が貯留された液体ボトルと、請求項１乃至請求項２のいずれか１項に記載の液体タンクと、前記液体ボトル及び前記液体タンクと連結され、前記液体ボトルと前記液体タンクとの間で前記液体を循環させる循環路と、前記循環路に接続され前記液体を送液する送液ポンプと、を備えている。
【００１４】
上記構成の液循環装置によれば、循環される液体がアクセス口から溢れることが抑制された液体タンクが用いられているので、安定して液循環経路内で液体を循環させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上記構成としたので、循環される液体がアクセス口から溢れることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
本発明に係るバッファー液循環装置７１は、測定装置としてのバイオセンサー１０に用いられるものである。バイオセンサー１０は、金属膜の表面に発生する表面プラズモン共鳴を利用して、タンパクＴａと試料Ａとの相互作用を測定する、いわゆる表面プラズモンセンサーである。
【００１８】
図１及び図２に示すように、バイオセンサー１０は、アクセス部材としての分注ヘッド２０、測定部３０、試料ストック部４０、ピペットチップストック部４２、バッファー液循環部７０、冷蔵部４６、及び、測定スティックストック部４８を備えている。
【００１９】
測定部３０には測定スティック５０がセットされる。測定スティック５０上に固定されたタンパクＴａへ試料を供給して信号変化を検出することにより、バイオセンサー１０での測定が行われる。
【００２０】
測定スティック５０は、図３及び図４に示すように、誘電体ブロック５２、流路部材５４、及び、保持部材５６、で構成されている。
【００２１】
誘電体ブロック５２は、長尺とされ、上面に平坦な測定面が形成されている。測定面には、金属膜５７が形成され、金属膜５７上にリンカー層５７Ａが形成されている。このリンカー層５７Ａ上にタンパクＴａが固定される。
【００２２】
流路部材５４は、６個のベース部材５４Ａを備えている。ベース部材５４Ａには、底面側に略Ｓ字状の２本の流路溝が形成されている。流路溝の端部の各々は１の円筒部材５４Ｂの中空部と連通されている。ベース部材５４Ａの底面が誘電体ブロック５２の測定面と密着されて、流路溝と測定面との間に液体流路５５が構成される。各々の液体流路５５において、円筒部材５４Ｂの上端面に液体流路５５の出入口５３が構成される。
【００２３】
保持部材５６は、断面コ字状の長尺とされ、流路部材５４をコ字の間に挟んで一体成形されている。保持部材５６には、流路部材５４の円筒部材５４Ｂに対応する位置に、受部５９が形成されている。保持部材５６により流路部材５４が誘電体ブロック５２上に密着されて取り付けられる。
【００２４】
図１に示すように、分注ヘッド２０は、水平駆動機構２２により矢印Ｘ方向に移動可能とされている。水平駆動機構２２は、ボールねじ２２Ａ、モータ２２Ｂ、ガイドレール２２Ｃにより構成されている。ボールねじ２２Ａ及びガイドレール２２Ｃは、Ｘ方向に配置されている。ガイドレール２２Ｃは平行に２本配置され、そのうちの１本はボールねじ２２Ａの下側に所定間隔離れて配置されている。分注ヘッド２０は、ボールねじ２２Ａの回転により、ガイドレール２２Ｃに沿ってＸ方向に移動される。
【００２５】
分注ヘッド２０には、分注ヘッド２０を矢印Ｚ方向に移動させる鉛直駆動機構２４が設けられている。鉛直駆動機構２４は、図５に示すように、モータ２４Ａ及びＺ方向に配置された駆動軸２４Ｂを含んで構成され、分注ヘッド２０をＺ方向に移動させる。
【００２６】
分注ヘッド２０は、１２本の分注管２０Ａを備えている。分注管２０Ａは、Ｘ方向と直交する矢印Ｙ方向に沿って１列に配置されている。測定時には、分注管２０Ａにより、測定スティック５０へ試料やバッファー液が供給される。分注管２０Ａは、隣り合う２本で一対とされ、１の液体流路５５の出入り口に１本ずつ対応させて使用される。分注管２０Ａの先端には、ピペットチップＣＰが取り付けられている。
【００２７】
分注管２０Ａに取り付けられたピペットチップＣＰは、後述するピペットチップストッカー４２Ｐにストックされており、必要に応じて交換可能とされている。
【００２８】
図６に示すように、測定部３０は、光学定盤３２、光出射部３４、受光部３６を含んで構成されている。図６では、測定スティック５０の誘電体ブロック５２と流路部材５４以外の部材は省略されている。光学定盤３２には、側方向から見て、上部中央の水平平面で構成される定盤レール部３２Ｌ、定盤レール部３２Ｌから離れる方向に向かって低くなる出射傾斜部３２Ｂ、定盤レール部３２Ｌを挟んで出射傾斜部３２Ｂと逆側に配置される受光傾斜部３２Ｃが形成されている。定盤レール部３２Ｌには、Ｙ方向沿って測定スティック５０がセットされる。光学定盤３２の出射傾斜部３２Ｂには、測定スティック５０へ向かって光ビームを出射する光出射部３４が設置されている。また、受光傾斜部３２Ｃには、受光部３６が設置されている。
【００２９】
光出射部３４には、光源３４Ａ、レンズユニット３４Ｂが備えられている。また、受光部３６には、レンズユニット３６Ａ、ＣＣＤ３６Ｂが備えられている。光源３４Ａは制御部６０と接続され、ＣＣＤ３６Ｂは信号処理部３８及び制御部６０と接続されている。
【００３０】
光源３４Ａから測定スティック５０へ向かって光ビームが出射され、金属膜５７と誘電体ブロック５２との界面で反射された反射光をＣＣＤ３６Ｂで受光し、光電変換された光検出信号が信号処理部３８へ出力される。信号処理部３８では、入力された光検出信号に基づいて所定の処理が行なわれ、測定データが求められる。
【００３１】
図２に示すように、試料ストック部４０は、試料積層部４０Ａ及び試料セット部４０Ｂで構成されている。試料積層部４０Ａには、個々のセルに各々異なるアナライト溶液をストックする試料プレート４０Ｐが、Ｚ方向に積層されて収容されている。試料セット部４０Ｂには、１枚の試料プレート４０Ｐが、図示しない搬送機構により試料積層部４０Ａから搬送されてセットされる。
【００３２】
ピペットチップストック部４２は、ピペットチップ積層部４２Ａ及びピペットチップセット部４２Ｂで構成されている。ピペットチップ積層部４２Ａには、複数のピペットチップを保持するピペットチップストッカー４２Ｐが、Ｚ方向（鉛直方向）に積層されて収容されている。ピペットチップセット部４２Ｂには、１枚のピペットチップストッカー４２Ｐが、図示しない搬送機構によりピペットチップ積層部４２Ａから搬送されてセットされる。
【００３３】
バッファー液循環部７０は、ボトル収容部７０Ａ及びバッファー供給部７０Ｂで構成されている。ボトル収容部７０Ａには、バッファー液が貯留された複数本のボトル７２が収容されている。バッファー供給部７０Ｂには、バッファータンク７４がセットされている。バッファー液循環部７０には、ボトル７２に貯留されたバッファー液をバッファータンク７４との間で循環させるバッファー液循環装置７１が構成されている。バッファー液循環装置７１の詳細については後述する。
【００３４】
バッファー供給部７０Ｂの隣には、補正用プレート４５が配置され、その隣に冷蔵部４６が配置されている。補正用プレート４５は、バッファー液の濃度調整を行うためのプレートであり、マトリクス状に複数セルが構成されている。冷蔵部４６には、冷蔵の必要な試料が配置される。冷蔵部は低温とされており、この上で試料は低温状態に保たれる。
【００３５】
測定スティックストック部４８には、測定スティック収容プレート４８Ｐがセットされている。測定スティック収容プレート４８Ｐには、測定チップとしての測定スティック５０が複数本収納されている。測定スティック５０は、測定スティック搬送機構４９により測定部３０に搬送されセットされる。
【００３６】
次に、バッファー液循環装置７１の詳細について説明する。
【００３７】
図７に示すように、バッファー液循環装置７１は、ボトル７２、バッファータンク７４、ポンプ７５、循環路７６を備えている。ボトル７２とバッファータンク７４は、循環路７６と各々連結され、循環路７６にポンプ７５が接続されている。循環路７６は、バッファー液の流路となるチューブで構成されている。
【００３８】
ボトル７２のボトル口７２Ａには、ボトルキャップ８０が取り付けられている。ボトルキャップ８０により、ボトル７２の内部が密閉されている。
【００３９】
バッファータンク７４は、図８及び図９に示すように、下側から順に、タンク本体９０、閉鎖シート９４、及び、蓋板９２が積層されて構成されている。タンク本体９０は、複数筋に区画され、各々の区画でバッファー液を貯留する液体流路９０Ａが構成されている。バッファー液としては、リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）などの、ＰＨバッファー能を有するものが、解析分子に応じて適宜選択され使用される。
【００４０】
液体流路９０Ａの底部には、図９（Ｂ）に示すように、流路幅Ｗ方向の中央部分が端部よりも低くなるような傾斜が構成されている。各々の液体流路９０Ａには、各々異なるボトル７２からのバッファー液が供給される。タンク本体９０には、各々の液体流路９０Ａ毎に液体流路９０Ａの一端と連通する供給口９１Ａ、及び、液体流路９０Ａの他端と連通する排出口９１Ｂが構成されている。タンク本体９０の排出口９１Ｂ側には、堰９０Ｂが構成されている。堰９０Ｂは、図９（Ｂ）に示すように、中央部に切欠Ｍが構成されている。堰９０Ｂの高さまで、液体流路９０Ａ内にバッファー液を貯留することができる。
【００４１】
タンク本体９０及び蓋板９２は、ステンレス（ＳＵＳ）やポリプロピレン（ＰＰ）で構成することができる。特に、ポリプロピレン（ＰＰ）は、耐薬品性にすぐれているため、バッファー液中にタンク本体９０を構成する物質が溶出することを防止することができる。
【００４２】
蓋板９２は、タンク本体９０の上面を覆う板状とされ、ピペットチップＣＰを挿入可能なアクセス口９２Ｈが形成されている。アクセス口９２Ｈは、各々の液体流路９０Ａに沿って６個ずつ並べて形成されている。
【００４３】
閉鎖シート９４は、タンク本体９０と蓋板９２との間に挟み込まれ、ピペットチップＣＰを挿入可能な十字状に切り込まれたスリット９４Ｓが形成されている。スリット９４Ｓはアクセス口９２Ｈに対応する位置に形成されている。閉鎖シート９４は、弾性変形可能な樹脂などで構成され、ピペットチップＣＰの差し込み時には下側へ屈曲するように変形し、引き抜かれた後はアクセス口９２Ｈを塞ぐように復元する。
【００４４】
ピペットチップＣＰは、上側からバッファータンク７４へアクセスし、スリット９４Ｓ及びアクセス口９２Ｈを通って液体流路９０Ａへ挿入される。挿入されたピペットチップＣＰで所定量のバッファー液が吸引され、測定部３０にセットされた測定スティック５０へバッファー液が供給される。ピペットチップＣＰがバッファータンク７４から離間すると、スリット９４Ｓが復元してアクセス口９２Ｈが閉鎖される。
【００４５】
バッファータンク７４とボトル７２との間のバッファー液の循環は、ポンプ７５により行われている。バッファー液は、液体流路９０Ａ内を供給口９１Ａ側から排出口９１Ｂ側へと流される。液体流路９０Ａの容量は、６本のピペットチップＣＰでの吸引に対して十分な量とされているが、バッファー液とタンク本体９０との接触角が大きいと、アクセス口９２Ｈからバッファー液が溢れてしまうことがある。タンク本体９０とバッファー液との間の界面張力が大きいと接触角が大きくなるため、タンク本体９０を構成する材質、バッファー液の種類や濃度などにより、バッファー液の液面が大きく変化することが出願人による実験により明らかになっている。一方、バッファー液の変質を抑制するため、液体流路９０Ａの上部に形成される空気層は、なるべく小さい方が好ましい。
【００４６】
そこで、タンク本体９０に構成される液体流路９０Ａの断面は、使用するバッファー液の種類や濃度と、タンク本体９０の材質に応じて設定する。すなわち、断面積は、バッファー液とタンク本体９０の間の接触角が大きいほど大きく設定され、送液されるバッファー液が蓋板９２と非接触になるように設定されている。このように、断面積を設定することにより、液体流路９０Ａ内をバッファー液が流れても、アクセス口９２Ｈからバッファー液が溢れることを抑制することができる。
【００４７】
また、上蓋部材とバッファー液の液面との距離は、バッファー液の溢れを抑制する観点から、１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４８】
なお、断面積を小さくするためには、タンク本体９０とバッファー液との接触角を小さくすればよいことから、液体流路９０Ａの表面（壁面）に親水性材料をコーティングしたり、タンク本体９０の材料へ親水剤添加を行ったりして、ぬれを促進して接触角を小さくしてもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、測定装置として、バイオセンサーを一例として説明したが、本発明の液循環装置は、液循環の必要な他の装置に用いることもできる。
【実施例】
【００５０】
前述のバッファータンク７４について、ポリプロピレン（ＰＰ）製のもの、ステンレス製のもの、を用意した。ポリプロピレン製については、図１０に示すように、液体流路の断面が幅Ｗ＝８ｍｍ、高さＨ＝１６ｍｍ、堰の高さＲＨ＝６ｍｍで、断面積Ａ＝１２８ｍｍ３のもの（タンク１）、幅Ｗ＝２０ｍｍ、高さＨ＝１６ｍｍ、堰の高さＲＨ＝６ｍｍで、断面積Ａ＝３２０ｍｍ３のもの（タンク２）の２種類を用意した。各々の液体流路は、ＰＰを切削加工することにより形成した。また、ステンレス製については、ＳＵＳ３１６を用い、液体流路の断面が幅Ｗ＝８ｍｍ、高さＨ＝１６ｍｍ、堰の高さＲＨ＝６ｍｍで、断面積Ａ＝１２８ｍｍ３（タンク３）とした。
【００５１】
これらのタンク１〜３に、液体１（超純水）、液体２（エタノール（純度９９．７５））、液体３（ジメチル・スルホキシド（ＤＭＳＯ）濃度が０．１％の調整液、を、各々送液した。液体３については、１０×リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）：１０ｍｌ、ＤＭＳＯ：０．１ｍｌ、超純水：８９．９ｍｌで調整し、液体４については、１０×リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）：１０ｍｌ、ＤＭＳＯ：１０ｍｌ、超純水：８０ｍｌで調整した。送液速度は、１０．５ｍｌ（速度１）、３１．５ｍｌ（速度２）の２種で各々３回ずつ送液した。
【００５２】
液体１〜４と、ＰＰ、ＳＵＳ３１６との間の接触角の相対関係は、表１に示すとおりである。数値が大きいほど接触角が大きいことを示している。また、各々の送液についての液面高さは、表２に示すとおりである。
【００５３】
【表１】
2008233027.tif 000003
【００５４】
【表２】
2008233027.tif 000004
表２の◎は液面の高さが低かったこと、○は液面の高さが中程度であったことを示し、いずれも液が溢れることはない液面高さである。一方、△は液面の高さが高く、液面がバッファータンク７４の上面から１ｍｍ程度低い位置でギリギリ液溢れがなかったことを示し、×はアクセス口からバッファー液が溢れたことを示す。
【００５５】
表２より、液体流路の断面積が同じで材質のみ異なる、タンク１とタンク３とを比較すると、液体１について、接触角の数値が５のタンク１で溢れが発生し、接触角の数値が４のタンク３では液面が高いものの溢れは発生しないという結果が得られた。
【００５６】
また、タンク本体の材質がＰＰで共通であり、断面積のみ異なるタンク１とタンク２で比較すると、堰の高さは同じであっても、断面積の大きいタンク２で、液体１、液体２について液面が下がるという結果が得られた。
【００５７】
以上より、液体と液体流路を構成するタンク本体との間の接触角が大きいと、堰の高さが同じでも液面が高くなることが明らかである。また、断面積を大きくすれば液面を低くすることができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本実施形態のバイオセンサーの内部の斜視図である。
【図２】本実施形態のバイオセンサーの内部の上面図である。
【図３】本実施形態の測定スティックの斜視図である。
【図４】本実施形態の測定スティックの分解斜視図である。
【図５】本実施形態のバイオセンサーの分注ヘッドの鉛直駆動機構を示す斜視図である。
【図６】本実施形態のバイオセンサーの測定部付近の概略図である。
【図７】本実施形態の液循環装置の概略構成を示す図である。
【図８】本実施形態のバイオセンサーのバッファータンクの分解斜視図である。
【図９】本実施形態のバイオセンサーのバッファータンクの側断面図である。
【図１０】実施例に係るバッファータンクの液体流路の断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  バイオセンサー
２０  分注ヘッド
７１  バッファー液循環装置
７２  ボトル
７４  バッファータンク
９０  タンク本体
９０Ａ  液体流路
９１Ａ  供給口
９１Ｂ  排出口
９２Ｈ  アクセス口
９２  蓋板
９４Ｓ  スリット
９４  閉鎖シート
【図１】
2008233027.tif 000005
【図２】
2008233027.tif 000006
【図３】
2008233027.tif 000007
【図４】
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【図５】
2008233027.tif 000009
【図６】
2008233027.tif 000010
【図７】
2008233027.tif 000011
【図８】
2008233027.tif 000012
【図９】
2008233027.tif 000013
【図１０】
2008233027.tif 000014