(57)【要約】【課題】  簡単な装置構成かつ低コストにて、バイオチッププレートに対して精度良く液体を供給することができるバイオチッププレート用液体供給装置を提供すること。【解決手段】  バイオチッププレート用液体供給装置１０は、バイオチッププレート１１に形成された複数のウェル５０のうちの一列分に対応して整列配置された８連構成の電磁弁２０と、バイオチッププレート１１を一定方向に移動させるフレーム１２およびアクチュエータ１３と、各電磁弁２０の開閉制御を行うコントローラ１５とを有し、アクチュエータ１３によりバイオチッププレート５０を移動させるとともに、コントローラ１５により各電磁弁２０を同時に開閉させ、各電磁弁２０から直接、各ウェル５０に対して供給液を供給する。【選択図】            図１
2005114503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のウェルがマトリクス状に形成されたバイオチッププレートに対して一定微量の液体を供給するバイオチップ用液体供給装置であって、
前記複数のウェルのうちの一列分に対応して整列配置された複数の電磁弁を備える供給手段と、
前記供給手段あるいは前記バイオチッププレートのいずれかを移動させる移動手段と、
前記複数の電磁弁の開閉制御を行う制御手段と、を有し、
前記移動手段により前記複数の電磁弁と前記バイオチッププレートとを相対移動させるとともに、前記制御手段により前記複数の電磁弁を開閉させ、前記複数の電磁弁から直接、前記複数のウェルに対して液体を供給することを特徴するバイオチッププレート用液体供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載するバイオチッププレート用液体供給装置において、
前記供給手段は、８連構成または１２連構成の電磁弁を備えていることを特徴するバイオチッププレート用液体供給装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載するバイオチッププレート用液体供給装置において、
前記複数の電磁弁は、本体下端面に形成された吐出口が前記ウェルの真上に位置するように配置されていることを特徴とするバイオチッププレート用液体供給装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３に記載するいずれか１つのバイオチッププレート用液体供給装置において、
前記複数の電磁弁は、９ｍｍピッチで配置されていることを特徴とするバイオチッププレート用液体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオチッププレートに対して所定の液体を一定微量に小分けして供給するバイオチッププレート用液体供給装置に関する。さらに詳細には、バイオチッププレートに形成された複数のウェルに対して精度良く所定の液体を供給することができるバイオチッププレート用液体供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マトリクス状に複数のウェル（典型的には８×１２＝９６ウェル）が形成されたバイオチッププレートに対して一定微量の液体を供給する供給装置として、例えば、非特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
この供給装置では、複数のエアオペレート式の定量吐出バルブを一列に並べ、各吐出バルブの吐出口にチューブを接続し、そのチューブの先端をバイオチッププレートのウェル上に配置している。そして、各吐出バルブに対してそれぞれの専用コントローラが設けられており、各専用コントローラにより、各吐出バルブの動作を制御して、各吐出バルブから吐出される液体を各チューブを介して、一列分のウェルに対して液体の供給を行うようになっている。
【０００４】
【非特許文献１】武蔵エンジニアリング（株）カタログ「液体精密定量吐出用パーツアクセサリ＆バルブ／タンクカタログＶＯＬ２」  第１９，２３頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した供給装置では、エアー配管などが非常に多く存在するため、システムの構成が非常に複雑になるという問題があった。また、上記した供給装置では、各吐出バルブに対して専用コントローラが必要であり、供給装置全体として非常に高価なものになってしまうという問題もあった。また、上記した供給装置では、各吐出バルブを各専用コントローラによって制御する必要があるため、各吐出バルブの吐出量にばらつきが生じるという問題もあった。さらに、上記した供給装置では、各吐出バルブから吐出された液体がチューブを介してウェルに供給されるため、液体の供給精度が悪く、また液切れ性も悪いという問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、簡単な装置構成かつ低コストにて、バイオチッププレートに対して精度良く液体を供給することができるバイオチッププレート用液体供給装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた本発明に係るバイオチッププレート用液体供給装置は、複数のウェルがマトリクス状に形成されたバイオチッププレートに対して一定微量の液体を供給するバイオチップ用液体供給装置であって、前記複数のウェルのうちの一列分に対応して整列配置された複数の電磁弁と、前記複数の電磁弁あるいは前記バイオチッププレートのいずれかを移動させる移動手段と、前記複数の電磁弁の開閉制御を行う制御手段と、を有し、前記移動手段により前記複数の電磁弁と前記バイオチッププレートとを相対移動させるとともに、前記制御手段により前記複数の電磁弁を開閉させ、前記複数の電磁弁から直接、前記複数のウェルに対して液体を供給することを特徴するものである。
【０００８】
このバイオチッププレート用液体供給装置では、電磁弁を使用してバイオチッププレートに対する液体供給を行うので、エアー配管が不要となるし、各電磁弁に対して制御手段を設ける必要もない。つまり、１つの制御手段によって、複数の電磁弁を制御することができる。これにより、装置構成が非常に簡単なものとなり、しかも安価に装置を構成することができる。また、このバイオチッププレート用液体供給装置では、１つの制御手段により、複数の電磁弁を開閉するので、各電磁弁からの供給量がばらつかないし、液切れ性もよい。これにより、バイオチッププレートに対して精度良く液体を供給することができる。さらに、このバイオチッププレート用液体供給装置では、電磁弁から直接、ウェルに対して液体を供給するので、液切れ性がよく、この点からも液体の供給精度が向上する。
【０００９】
なお、制御手段による電磁弁の開閉制御は、すべての電磁弁に対して同時に行ってもよいし、複数の電磁弁のうち任意の電磁弁（１つの場合もあれば、複数の場合もある）に対して行うようにしてもよい。このように任意の電磁弁に対して開閉制御を行うことにより、バイオチッププレート上の任意のウェルにのみ液体を供給することができる。
【００１０】
本発明に係るバイオチッププレート用液体供給装置においては、前記整列配置された複数の電磁弁は、８連構成または１２連構成となっていることが望ましい。現在、８×１２ウェルのバイオチッププレートが一般的に使用されている。このため、複数の電磁弁を８連構成または１２連構成とすることにより、このようなバイオチッププレートに対して精度良く液体を供給することができるからである。
【００１１】
また、本発明に係るバイオチッププレート用液体供給装置においては、前記複数の電磁弁は、本体下端面に形成された吐出口が前記ウェルの直上に位置するように配置されていることが望ましい。こうすることにより、バイオチッププレートに対してより精度良く液体を供給することができるからである。
【００１２】
また、本発明に係るバイオチッププレート用液体供給装置においては、前記複数の電磁弁は、９ｍｍピッチで配置されていることが望ましい。なお、９ｍｍピッチとは、電磁弁の吐出口の中心間距離が９ｍｍであるということを意味する。
【００１３】
バイオチッププレートに形成されているウェルのピッチが実測にて９ｍｍであるため、このように電磁弁を配置することにより、バイオチッププレートに対して非常に精度良く液体を供給することができるからである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るバイオチッププレート用液体供給装置によれば、複数のウェルのうちの一列分に対応して整列配置された複数の電磁弁を、制御装置により開閉させ、各電磁弁から直接、各ウェルに対して液体を供給する。このため、エアー配管が不要となるので、装置構成が簡単になるとともに、コスト面でも有利となる。また、各電磁弁から直接、各ウェルに対して液体を供給するので、非常に精度良くバイオチッププレートに対する液体供給を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明のバイオチップ用液体供給装置を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。そこで、本実施の形態に係る液体供給装置の概略構成を図１に示す。この液体供給装置１０は、複数のウェルが形成されたバイオチッププレート１１と、このバイオチッププレート１１を一定方向（本実施の形態では、図１において左右方向）に移動させるためのフレーム１２およびアクチュエータ１３と、バイオチッププレート１１に対して液体を供給する供給部１４と、アクチュエータ１３および供給部１４の動作を制御するコントローラ１５と、を備えている。
【００１６】
供給部１４は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、電磁弁２０を８個備えており、これらの電磁弁２０が一列に整列配置されている。図２は、供給部の概略構成を示す図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は底面図である。これらの電磁弁２０は、図２（ｂ）に示すように、所定ピッチＰ１で配置されている。本実施の形態では、ピッチＰ１は、「９ｍｍ」である。なお、ピッチＰ１は、隣り合う電磁弁２０における吐出口２２の中心間距離を意味する。
【００１７】
また、各電磁弁２０は、底面に流入口２１と吐出口２２が形成されている。そして、各流入口２１に液配管１８（図１参照）が接続されている。この液配管１８の上流端は、図１に示すように、供給液を貯留するタンク１６に接続されて供給液の中に配置されている。また、タンク１６の上部には、液圧送用エアーを供給するためのエアー配管１９が接続されている。このエアー配管１９の途中には、液圧送用エアーの圧力を調整するための圧送圧力調整器１７が設けられている。そして、タンク１６には、圧送圧力調整器１７により圧力調整されたエアーが常時供給されるようになっている。これにより、各電磁弁２０に対して、タンク１６に貯留されている供給液が供給されるようになっている。
【００１８】
ここで、供給部１４を構成する電磁弁について、図３および図４を参照しながら説明する。図３は、電磁弁の概略構成を示す断面図である。図４は、電磁弁における弁部の拡大図である。この電磁弁２０は、図３に示すように、大別して駆動部３０と弁部４０とを備えている。駆動部３０は、中空円筒形状のコイルボビン３１に導電性のコイル３２が巻き付けられている。コイルボビン３１の下端開口部には、固定鉄心３３が装填され、その固定鉄心３３と同軸上に可動鉄心３４が上端開口部から嵌挿されている。可動鉄心３４に対しては、縮設されたスプリング３５によって常に図中上向きの力が作用するようになっている。
【００１９】
また、可動鉄心３４から図中下方に軸棒３６が延設されている。この軸棒３６は、固定鉄心３３を貫通している。そして、図４に示すように、軸棒３６の先端部３６ａは、弁部４０に配置されている。そして軸棒３６の先端には円盤状の弁体４１が固設されている。
【００２０】
一方、弁部４０には、図４に示すように、ベロフラム４２ａが一体成形されたバルブボディ４２を備えている。このバルブボディ４２には、流入口２１と吐出口２２とが形成されている。これら流入口２１と吐出口２２とは、バルブボディ４２内の空間を介して連通している。ここで、吐出口２２付近の流路２３は、テーパ状（吐出口に向かって拡径する形状）になっており、その流路２３内に弁体４１が配置されている。より詳細には、弁体４１は、その周縁部を流路２３の壁面２４に当接した状態で配置されている。弁体４１は、可動鉄心３４から延設された軸棒３６に固定され、可動鉄心３４はスプリング３５によって常に図中上向きの力が作用しているからである。そして、バルブボディ４２は、軸棒３６の先端部３６ａに接着されている。これにより、バルブボディ４２のうちベロフラム４２ａが軸棒３６の上下動に連動して動くようになっている。
【００２１】
また、弁部４０内に供給液が供給された状態において、ベロフラム４２ａの受圧力（受圧面積）と弁体４１の受圧力（受圧面積）とが等しくなるように、ベロフラム４２ａと弁体４１とが設計されている。つまり、供給液がベロフラム４２ａを介して弁体４１を上方へ付勢する力と、供給液が弁体４１を下方へ付勢する力とが等しくなるように設定されているのである。これにより、コイル３２に通電した際に生じる固定鉄心３３の吸引力が小さくても、可動鉄心３４を吸引保持することができるようになっている。このため、各電磁弁２０を非常に小型化することができ、９ｍｍピッチで配置することができるのである。
【００２２】
そして、電磁弁２０において、コイル３２に通電すると、固定鉄心３３が、スプリング３５の付勢力に抗して、可動鉄心３４を図中下方へ吸引して保持する。これにより、弁体４１が流路２３の壁面２４から離間し、電磁弁２０の流入口２１に供給されている供給液が吐出口２２から所定量供給されるようになっている。
【００２３】
一方、コイル３２への通電を停止すると、可動鉄心３４が固定鉄心３３に吸引されなくなるので、スプリング３５の付勢力によって可動鉄心３４が上方へ移動し、弁体４１を流路２３の壁面２４に当接させる。これにより、吐出口２２からの供給液の供給が停止するようになっている。このとき、弁体４１を流路２３の壁面２４に当接させて供給液の供給を停止させるので液切れ性がよい。
【００２４】
続いて、バイオチッププレートについて、図５および図６を参照しながら説明する。図５は、バイオチッププレートを示す平面図である。図６は、バイオチッププレートを示す断面図である。バイオチッププレート１１は、８６ｍｍ×１２８ｍｍの大きさであり、マトリクス状（縦横規則的）に配置された多数のウェル５０を備えている。これらのウェル５０は互いに独立しており、ウェル５０間のコンタミネーションを防止するようになっている。そして、これらのウェル５０には、電磁弁から吐出される液体が供給される。
【００２５】
なお、本実施の形態では、図６に示すように、ウェル５０の形状はＵ底をなし、その内径Ｒは「７．０ｍｍ」であり、各ウェル５０のピッチＰ２は「９ｍｍ」である。また、１ウェル当たりの容量は、「３１７μＬ」である。さらに、ウェル５０の総数は「９６」（＝８×１２）である。なお、ウェル５０の形状としては、Ｕ底の他、Ｆ底（ウェル径トップがウェル径ボトムよりも若干広い形状）やＶ底などがある。
【００２６】
そして、図１に示すように、液体供給装置１０には、上記したバイオチッププレート１１を一定方向（図５に示すＹ方向）へ移動させるためのフレーム１２と、そのフレーム１２を駆動させるためのアクチュエータ１３とを備えている。これらフレーム１２とアクチュエータ１３は、バイオチッププレート１１と供給部１４を相対移動させるための移動手段に相当する。本実施の形態では、バイオチッププレート１１と供給部１４を相対移動させるために、バイオチッププレート１１を移動させているが、供給部１４を移動させてもよい。
【００２７】
これら供給部１４およびアクチュエータ１３は、それぞれコントローラ１５に接続されている。そして、コントローラ１５は、バイオチッププレート１１における一列分（８個）のウェル５０を、各電磁弁２０の真下に整合させるために、アクチュエータ１３の動作を制御するようになっている。また、コントローラ１５は、一列分のウェル５０を各電磁弁２０に整合させた後、各電磁弁２０から１スポット分の液体を吐出させるために、各電磁弁２０の開閉動作を制御するようになっている。
【００２８】
次に、上記した構成を有する液体供給装置１０の動作について説明する。まず、アクチュエータ１３を作動させて、一列目（図５の最上段の列）の各ウェル５０の直上に各電磁弁２０の各吐出口２２が位置するように、バイオチッププレート１１を移動させる。次いで、コントローラ１５によって、各電磁弁２０を同時に開閉動作させる。なお、電磁弁の開時間は、供給量に応じて決定すればよい。この各電磁弁２０の開閉動作により、各電磁弁２０の各吐出口２２から一定微量の供給液が吐出される。吐出口２２から吐出された供給液は、各ウェル５０に供給される。
【００２９】
このとき、各電磁弁２０の開閉動作は、コントローラ１５によって同時に行われるので、各電磁弁２０から吐出される供給液量が等しい。また、各電磁弁２０における液切れ性もよい。これらのことから、各電磁弁２０から各ウェル５０に対して非常に精度良く供給液が供給される。
【００３０】
その後、再度、アクチュエータ１３を作動させて、二列目の各ウェル５０の直上に各電磁弁２０の各吐出口２２が位置するように、バイオチッププレート１１を移動させる。そして、コントローラ１５によって、各電磁弁２０を同時に開閉動作させる。これにより、二列目の各ウェル５０に対して供給液が供給される。以後、上記した動作を繰り返し行うことにより、バイオチッププレート１１のすべてのウェル５０に対して非常に精度良く供給液を供給することができる。
【００３１】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る液体供給装置１０では、電磁弁２０を使用してバイオチッププレート１１に対する供給液の供給を行うので、エアー配管が不要となるし、各電磁弁２０ごとにコントローラ１５を設ける必要もない。つまり、１つのコントローラ１５によって、８個の電磁弁２０を制御することができる。これにより、装置構成が非常に簡単なものとなり、しかも安価に装置を構成することができる。
【００３２】
また、本実施の形態に係る液体供給装置１０では、１つのコントローラにより、８個の電磁弁２０の開閉動作を制御するので、各電磁弁２０を同時に開閉させることができる。さらに、本実施の形態に係る供給装置１０では、電磁弁２０から直接、ウェル５０に対して供給液を供給する。これらのことから、各電磁弁２０からの供給量がばらつかないし、液切れ性もよいので、バイオチッププレート１１に対して精度良く供給液を供給することができる。
【００３３】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、供給部１４を構成する電磁弁として、ベロフラム４２ａが一体成形されたバルブボディ４２を備えるものを例示したが、その他に、図７に示すように、バルブボディ６１とベロフラム６２とを別々に構成しても、上記した効果を得ることができる。
【００３４】
また、上記した実施の形態では、供給部１４として８連構成の電磁弁２０を例示したが、供給部１４は、１２連構成の電磁弁を備えるものであってもよい。この場合には、バイオチッププレート１１を図５に示すＸ方向に移動させればよい。
【００３５】
さらに、上記した実施の形態では、コントローラ１５により、８連構成のすべての電磁弁２０を同時に開閉させているが、８連構成のうち任意の電磁弁のみを開閉させることもできる。これにより、バイオチッププレート１１上の任意のウェルにのみ液体を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施の形態に係る液体供給装置の概略を示す構成図である。
【図２】供給部の概略構成を示す図であり、（ａ）は供給部の正面図であり、（ｂ）は供給部の底面図である。
【図３】供給部に備わる電磁弁の概略構成を示す断面図である。
【図４】供給部に備わる電磁弁における弁部の拡大図である。
【図５】バイオチッププレートを示す平面図である。
【図６】バイオチッププレートを示す断面図である。
【図７】供給部に備わる電磁弁の別形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  液体供給装置
１１  バイオチッププレート
１２  フレーム
１３  アクチュエータ
１４  供給部
１５  コントローラ
２０  電磁弁
２１  流入口
２２  吐出口
３２  コイル
３３  固定鉄心
３４  可動鉄心
３５  スプリング
３６  軸棒
４１  弁体
４２ａ  ベロフラム
５０  ウェル
【図１】
2005114503.tif 000003
【図２】
2005114503.tif 000004
【図３】
2005114503.tif 000005
【図４】
2005114503.tif 000006
【図５】
2005114503.tif 000007
【図６】
2005114503.tif 000008
【図７】
2005114503.tif 000009