(57)【要約】液体分配装置（３２）は、可動ヘッド部（２８）で保持された１つ以上の液体吐出手段（３４、３６）を備えている。上記装置は、ゲルにおいて保持される生体分子のスポットの配列から生体分子のスポットを切り出す自動切り出し器（２９）の一部を構成している。上記ヘッド部は、自動動作制御システムに設けられており、制御手段の制御下で上記ヘッド部がＸ、Ｙ及びＺ方向に移動させられる。上記装置の１つ以上の液体吐出手段からの液体を分配するための排出手段（４６）も、上記液体吐出手段（３４、３６）を保持する上記可動ヘッド部（２８）により保持されていることにより、上記吐出手段と通常はシリンジである吸引器（３８）との間のチューブ（５８、図示せず）の長さが大幅に短縮されている。この事は、液体処理作業中に上記チューブの膨張及び収縮が最小限に抑えられることを意味するとともに、上記吐出手段（３４、３６）を通じて特定量の液体がより正確に送出されることを意味する。上記シリンジ（３８）と吐出手段（３４、３６）とが上記装置の移動軸の互いに対向する側にそれぞれ設けられていることにより、機械装置をコンパクトに保っている。通常、上記軸は、上記可動ヘッド部を支持する桁等により形成される水平なＸ軸又は垂直なＹ軸である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動動作制御システムに設けられた可動ヘッド部で保持されている１つ以上の液体吐出手段を備えており、制御手段の制御下で上記ヘッド部をＸ、Ｙ及びＺ方向に移動させる液体分配装置であって、該装置の１つ以上の液体吐出手段から液体を分配させる排出手段も、上記液体吐出手段を保持する可動ヘッド部で保持されていることを特徴とする液体分配装置。
【請求項２】
上記排出手段は、シリンジを備えており、
上記液体吐出手段は、取り外し可能なチップを受け入れることができるピペットを備えていることを特徴とする請求項１記載の液体分配装置。
【請求項３】
平行に設けられた複数のシリンジを備えていることを特徴とする請求項２記載の液体分配装置。
【請求項４】
上記シリンジと上記吐出手段とは、上記装置の移動軸の互いに対向する側にそれぞれ設けられており、上記移動軸に沿って上記可動ヘッド部が走行するように構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の液体分配装置。
【請求項５】
上記可動ヘッド部に単一のチューブを介してタンクが接続されることにより、上記排出手段に液体が供給されることを特徴とする上記請求項のいずれか一つに記載の液体分配装置。
【請求項６】
８個以上のシリンジが、使用中には全体的に垂直に配置される平行軸上に設けられていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一つに記載の液体分配装置。
【請求項７】
液体分配装置が、切り出し用ヘッド部と同様の機械ヘッド部に配置されることを特徴とする上記請求項のいずれか一つに記載の液体分配装置。
【請求項８】
上記シリンジの移動軸にはクラッチ手段が設けられており、該クラッチ手段が外されたときには、上記シリンジのピストン部に対してシリンダ部が固定されるため、ヘッド部の上下移動に伴って上記ピストン部とシリンジ本体とが一緒に移動する一方、上記クラッチ手段が入れられたときには、上記ピストン部から上記シリンジ本体が解放されるため、上記ヘッド部の垂直方向への上下移動に伴って上記ピストン部が上記シリンジ本体に対して移動することを特徴とする請求項２〜７のいずれか一つに記載の液体分配装置。
【請求項９】
上記シリンジへの液体の流量及び上記シリンジからの液体の流量を制御するために１つ以上のバルブが設けられていることを特徴とする請求項２〜８のいずれか一つに記載の液体分配装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を送出及び吸引する（即ち、流体の吸上げ及び送出をおこなう）装置に関し、特に、液体送出及び吸引装置の吐出部と通常はシリンジである容積式の供給源との間のチューブの接続を最小限に抑えた自動制御システムに関連付けられる液体送出及び吸引装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】
液体処理装置は、タンパク質、ペプチド、サッカリド、脂質、核酸分子等の生体分子、及び糖タンパク質等の複雑な生体分子を処理する際に研究室において用いられている。これらの液体処理装置は、２Ｄゲルのスポットの配列から切り出されたスポットであるサンプル生体分子に対して、離れた場所から洗浄を施したり、試薬を加えたり、液体の吸引をおこなうために使用される。試薬は、一般的にマイクロタイタープレート（ＭＴＰ）において保持され、「チップ（ｔｉｐ）」（又は、クロマトグラフィー樹脂を含有する場合は「ジップチップ（ｚｉｐ  ｔｉｐ）」）として知られるピペットに吸い上げられ、その後、１つ以上のサンプルを含むさらなるＭＴＰへと自動機械により移送される。適用される試薬及び処置剤の特定の順序は、生体分子及び所望の最終結果に応じて決まる。生体分子は、例えば、ＭＡＬＤＩ-ＴＯＦ分析のために準備（蒸解）されたタンパク質でもよい。一般に、自動化された液体処理装置は、機器の作業領域から離れた固定台上にシリンジを装備している。そのため、これらのシリンジと液体の送出点、即ちチップとの間においては、長尺のチューブを使用する必要がある。
【０００３】
このような手法の問題は、一般的に動きのぎこちない液体処理装置の可動部でチューブを保持しなければならないという点である。さらに、チューブは、液体により汚染されるとともに、洗浄及び交換が困難である。
【０００４】
第２の問題は、チューブの拡張及びチューブ内の気泡等に起因するシステムの慣性のために、上記のチューブの長さでは、装置の吐出部からの液体の送出を正確に制御することが困難であるという点である。
【０００５】
これまでの本願明細書に含まれる文献、作用、材料、装置、製品等についての議論は、何れも本発明の背景を示すためだけのものである。これらの何れか或いは全てが従来技術の原理の一部を構成することや、本発明に関連する分野における共通の一般的な知識であるということは、本願における各請求項の優先日の前にオーストラリア又はそれ以外の国において存在しているため、事実として認められるものではない。
【０００６】
本発明は、上述の従来技術の問題に対処した、改良型の液体送出及び吸引装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【０００７】
従って、本発明によれば、通常は自動動作制御システムに設けられる可動ヘッド部で保持されている１つ以上の液体吐出手段を備えており、制御手段の制御下で上記ヘッド部をＸ、Ｙ及びＺ方向に移動させる液体分配装置であって、該装置の１つ以上の液体吐出手段から液体を分配させる排出手段も、上記液体吐出手段を保持する可動ヘッド部で保持されていることを特徴とする液体分配装置を提供する。
【０００８】
上記排出手段が上記ヘッド部で保持されていることにより、上記吐出手段と通常はシリンジである吸引器との間のチューブの長さが従来よりも大幅に短縮されるため、チューブのメンテナンス及び取替えが格段に容易になる。さらに、チューブ手段が短尺であるという事は、液体処理作業中に上記チューブの膨張及び収縮が最小限に抑えられ、その結果、上記吐出手段を通じて特定量、特に５マイクロリットル未満の量の液体がより一層、正確に送出されることを意味している。通例、遠隔の吸引器を用いる従来技術の方法によって、このように正確に特定量の液体を送出しようとすれば、必要とされる精度レベルを実現するために約１００マイクロリットルの容積を有するシリンジを使用しなければならない。しかしながら、１００マイクロリットルのシリンジは頑強ではなく、頻繁なメンテナンス及び取替えが必要となる。本発明のシステムでは、より大きい１ミリリットルのシリンジを首尾良く用いる事ができる。このような１ミリリットルのシリンジは、１００マイクロリットルのシリンジよりも頑強であるとともに、取替えが必要となるまでの期間が相当に長い。
【０００９】
上記可動ヘッド部に単一チューブを介して接続されているタンクにより、液体（通常は水）を上記シリンジに供給してもよい。
【００１０】
特に好適な実施形態において、上記シリンジと上記吐出手段とは、上記装置の移動軸の互いに対向する側にそれぞれ設けられている。通常、上記軸は、上記可動ヘッド部を支持する桁等により形成される水平なＸ軸又はＹ軸である。上記軸の一方の側に上記シリンジを設け、他方の側に上記吐出手段を設けることにより、機械装置をコンパクトにすることができる。
【００１１】
通常、一列に並んだ８個のシリンジ及び一列に並んだ８つの液体吐出手段は、上記可動ヘッド部の両側にそれぞれ設けられる。使用にあたり、単にチューブの開口端で構成されてもよい上記液体吐出手段に、ピペット又はチップが取付けられる。これらのチップは、試薬の吸上げ、分配及び洗浄等のために使用される。上記チップは、必要に応じて、廃棄され、清潔なチップと取り替えられる。樹脂を含有する「ジップチップ」も使用可能である。好適な実施形態において、上記８個のシリンジは、使用中には全体的に垂直に配置される平行軸に設けられている。しかしながら、このシステムは、例えば、１２個のシリンジを８列並べる場合等、極めて多数の列のシリンジを用いる場合でも、それを許容するのに十分な頑強さを有している。
【００１２】
上記液体分配装置は、参照によりその内容がここに包含される、「サンプル採集及び準備装置（Ｓａｍｐｌｅ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ）の名称で２００２年５月２７日に、島津製作所（Ｓｈｉｍａｄｚｕ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）及プロテオームシステムズ社（Ｐｒｏｔｅｏｍｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｐｔｙ  Ｌｔｄ）の名において提出された国際特許出願において開示されているサンプル切り出し及び処理装置の一部を構成することが好ましい。上記液体分配装置は、切り出し用ヘッド部と同様の機械ヘッド部に配置されているとともに、上記機械ヘッド部と同様にＺ軸に沿って上下移動する。好適な実施形態において、上記シリンジの移動軸にはクラッチ手段が設けられており、上記クラッチ手段が外されたときには、上記シリンジのピストン部に対してシリンダ部が固定されるため、ヘッド部の上下移動に伴って上記ピストン部とシリンジ本体とが一緒に移動する一方、上記クラッチ手段が入れられたときには、上記ピストン部から上記シリンジ本体が解放されるため、上記ヘッド部の垂直方向への上下移動に伴って上記ピストン部が上記シリンジ本体に対して移動する。上記吐出手段を通る液体の流量を制御するために、バルブを設けているが、上記クラッチによる上記液体処理用シリンジの摩損の低減のため、上記クラッチはゲルの切り出しの際には外される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
添付図面を参照しながら、本発明の具体的な実施形態を一例としてのみ説明する。
【００１４】
図面を参照すると、符号１０で全体的に示される装置は、スキャナ１４を支持するシャーシ１２を備えている。このスキャナは、高解像度の「デスクトップ」型スキャナでもよく、ゲル中の或いはメンブレンで支持されるタンパク質等の生体分子の二次元配列を配置可能なガラス台１６を備えている。スキャナに隣接する位置には、４枚のマイクロタイタープレート（ＭＴＰｓ）１８と、３８４ウェルＭＡＬＤＩターゲットプレート２０と、ピペットチップ及び／又は「ジップチップ」３０を含むボックス２２と、様々な溶剤及び試薬を含むトレイ２４と、純水を含む３８４ウェルＭＴＰ２６とが置かれている。
【００１５】
スキャナ上を移動するように設けられているのは、切り出し用ツール２９と、８つの隣接した液体送出用吐出部３４を備え、８本の経路を有する液体送出手段３２（図４及び図５に最良の形で図示）とを備えた機械ヘッド部２８である。この機械ヘッド部は、２つのＹ軸３８ａ、３８ｂの間において延びていて該２つのＹ軸により支持されるＸ軸３６に沿って移動する。機械ヘッド部は、切り出し用ツールを垂直方向に上下に駆動するＺ軸駆動部４０と、液体送出手段を駆動するための水平なＷ軸４２とを備えている。従って、機械ヘッド部は、互いに垂直であり且つベースフレームの表面に対して平行である水平なＸ及びＹ方向に移動可能なだけでなく、ガラス台１６上で支持される配列の特定部分を切り出し用ツール２９で切り出し且つ取り上げることができるように、垂直なＺ方向にも移動可能になっている。液体送出用吐出部３４により保持されている液体送出用チップ３０を、溶剤のトレイ２４又はＭＴＰ２６から試薬／溶剤を吸引する位置と、ゲルから切り出されてマイクロタイタープレート１８に載せられたサンプルに、吸引した試薬／溶剤を分配する位置とに置くように、機械ヘッド部を移動させることもできる。ゲル中においてインサイチュー（ｉｎ  ｓｉｔｕ）でサンプルに試薬を分配することも可能である。チップ３０の垂直高さは、Ｚ軸によっても制御される。図示されていない制御手段により、装置の動作が制御される。
【００１６】
液体送出手段３２は、８つの液体送出用吐出部３４を保持するピペット保持部３３を備えている。これらの吐出部は、通常のチップ又はジップチップ３０を受け入れることが可能である。各液体送出用吐出部は、水の分配及び吸引が可能になるように、短尺のチューブ５８を介して液体処理部３８に接続されている。この液体処理部は、８つの平行な双方向性の液体処理用シリンジ４０を備えている。図３に概略的に示すように、双方向性のバルブ４２を介して、各シリンジは、タンクに接続されるチューブ４１、又は図３に示すようなプローブの何れかに接続されるチューブ５８に、バルブの状態に応じて接続される。シリンジの本体が固定されている一方、アクチュエータ／ピストン棒４６はＷ軸アクチュエータ４６により移動可能になっているため、シリンジに液体が吸引されるとともにシリンジから液体が放出される。
【００１７】
液体処理用シリンジは、一組にまとめられており、Ｗ軸ロボットにより作動される。切り出し作業の際にゲルに水を供給するゲル切り出し用シリンジも、液体処理用シリンジとともに、一組にまとめられている。バルブは、制御手段の制御下で並列に動作する。シリンジは、クラッチを介してＷ軸に接続されている。全てのシリンジは、同一のロボットにより作動される。クラッチが設けられていない場合、ゲル切り出し用シリンジが作動する度に、液体処理用シリンジが作動することになる。その場合、バルブによって流量が決まるので液体処理のプロセスに影響が及ぶことはないものの、液体処理用シリンジの傷みが相当に大きくなるという結果を招いてしまう。従って、ゲルの切り出しの際にはクラッチが外される。別の実施形態においては、クラッチを省略することも可能である。
【００１８】
液体（通常は純水）をシリンジに供給する２つのタンクが機器における最も高い位置に配置されていることにより、重力送りの効果が最大限に活用される。
【００１９】
送りは、移動するＷ及びＺ軸の制御に使用される制御ケーブルガイドに沿って延びるチューブを介しておこなわれる。第１のタンクからの送りは、Ｗ軸４２上の８個のシリンジポンプを接続するマニホルドに連通する単一のチューブによりおこなわれる。第２のタンクからの送りも、Ｗ軸アクチュエータ４２に配置された、切り出し用ヘッド部のシリンジポンプに接続された単一のチューブによりおこなわれる。
【００２０】
上述のように、一組のチューブ５８は、Ｗ軸から、シリンジをＺ軸上に設けられた切り出し用ヘッド部及びピペットチップに接続する。これらのチューブは、取付け部６０上を通っている。これは、ポンプとチップとの間の経路をできるだけ短くするためである。シリンジポンプとチップとを同一の可動ヘッド部に共に配置することにより、ポンプとチップとの間の経路が長尺チューブである場合に生じるような気泡及び水圧による影響が最小限に抑えられる。
【００２１】
サンプルを分離するプロセスの際、プローブによる「浸漬及び吸収（ｄｉｐ  ａｎｄ  ｓｉｐ）」が、右側の引き出し部に配置された容器の適切な溶液に対しておこなわれる。
【００２２】
プローブは、廃棄物を処理するために右側の引き出し部の廃棄地点まで移動し、そこで廃液が引き出し部から流出して機器からサイフォン式に取り出される。
【００２３】
当業者であれば、概して説明した本発明の意図又は範囲から逸脱することなく、具体的な実施形態において示したような本発明に対して様々な変形及び／又は変更を施すことも可能であることが理解される。従って、本実施形態は、全ての点において、限定的ではなく例示的であるとみなされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を具現化する、液体の分配及び吸引をおこなう液体処理装置を備えたサンプル切り出し及び準備装置の側面図。
【図２】図１に示す装置の平面図。
【図３】シリンジ及び双方向性バルブの概略図。
【図４】液体処理装置の前面図。
【図５】図４の液体処理装置の後面図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年2月11日(2003.2.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルの配列から１つ以上のサンプルを取り出すサンプル切り出し及び処理装置であって、
上記配列からサンプルを取り出す自動制御システムによりＸ、Ｙ及びＺ方向に移動するように、上記装置に設けられている少なくとも１つの切り出し用ヘッド部と、
上記サンプルの配列に液体を分配する１つ以上の液体吸引及び送出手段と、
自動動作制御システムに設けられており、Ｘ、Ｙ及びＺ方向への移動が制御される可動ヘッド部と、
液体供給手段及び上記１つ以上の液体吸引及び送出手段にバルブ手段を介して接続されており、上記１つ以上の液体吸引及び送出手段から液体を分配させる少なくとも１つの排出手段とを備えており、
上記少なくとも１つの排出手段と上記１つ以上の液体吸引及び送出手段とが、共に上記可動ヘッド部で保持されていることを特徴とするサンプル切り出し及び処理装置。
【請求項２】
上記少なくとも１つの排出手段は、シリンジを備えており、
上記少なくとも１つの液体吸引及び送出手段は、取り外し可能なチップを受け入れることができるピペットを備えていることを特徴とする請求項１記載の液体分配用サンプル切り出し及び処理装置。
【請求項３】
上記可動ヘッド部に、複数のシリンジが平行に設けられていることを特徴とする請求項２記載の液体分配用サンプル切り出し及び処理装置。
【請求項４】
上記シリンジと上記吐出手段とは、上記装置の移動軸の互いに対向する側にそれぞれ設けられており、上記移動軸に沿って上記可動ヘッド部が走行するように構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の液体分配用サンプル切り出し及び処理装置。
【請求項５】
上記可動ヘッド部に単一のチューブを介してタンクが接続されていることにより、上記少なくとも１つの排出手段に液体が供給されることを特徴とする上記請求項のいずれか一つに記載の液体分配用サンプル切り出し及び処理装置。
【請求項６】
８個以上のシリンジが、使用中には全体的に垂直に配置される平行軸に沿って設けられていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載の液体分配用サンプル切り出し及び処理装置。
【請求項７】
液体分配装置が上記少なくとも１つの切り出し用ヘッド部と同様の機械ヘッド部に配置されていることを特徴とする上記請求項のいずれか一つに記載の液体分配用サンプル切り出し及び処理装置。
【請求項８】
上記シリンジの移動軸にはクラッチ手段が設けられており、該クラッチ手段が外されたときには、上記シリンジのピストン部に対してシリンダ部が固定されるため、ヘッド部の上下移動に伴って上記ピストンとシリンジ本体とが一緒に移動する一方、上記クラッチ手段が入れられたときには、上記ピストン部から上記シリンジ本体が解放されるため、上記ヘッド部の垂直方向への上下移動に伴って上記ピストン部が上記シリンジ本体に対して移動することを特徴とする請求項２〜７のいずれか一つに記載の液体分配用サンプル切り出し及び処理装置。
【請求項９】
上記シリンジへの液体の流量及び上記シリンジからの液体の流量を制御するために１つ以上のバルブが設けられていることを特徴とする請求項２〜８のいずれか一つに記載の液体分配用サンプル切り出し及び処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
従って、本発明によれば、サンプルの配列から１つ以上のサンプルを取り出すサンプル切り出し及び処理装置であって、上記配列からサンプルを取り出す自動制御システムによりＸ、Ｙ及びＺ方向に移動するように、上記装置に設けられている少なくとも１つの切り出し用ヘッド部と、上記サンプルの配列に液体を分配する１つ以上の液体吸引及び送出手段と、自動動作制御システムに設けられており、Ｘ、Ｙ及びＺ方向への移動が制御される可動ヘッド部と、液体供給手段及び上記１つ以上の液体吸引及び送出手段にバルブ手段を介して接続されており、上記１つ以上の液体吸引及び送出手段から液体を分配させる少なくとも１つの排出手段とを備えており、上記少なくとも１つの排出手段と上記１つ以上の液体吸引及び送出手段とが、共に上記可動ヘッド部で保持されているサンプル切り出し及び処理装置を提供する。




【国際調査報告】
2004534221.tif 000021
2004534221.tif 000022