(57)【要約】【課題】ナノリットル量のような微量の液体を正確に分注できる分注装置を提供することにある。【解決手段】先端と基端とを備える細管２と、細管２の基端を通じて、細管内へ作動液を送出し、当該細管内から前記作動液を吸い出すポンプユニットと、細管２内に充填された作動液の液面の位置を変えて、先端から細管２内に所望量の液体を吸い上げ、かつ、吸い上げた液体を当該先端から吐出させるように前記ポンプユニットを制御する制御手段と、を備え、細管２は、可撓性を有し、基端が所定位置に固定され、先端の位置が当該細管の撓みにより水平面内で変更可能であり、先端出口からの液体の吸引または吐出のために、細管２の先端の位置を、基端の位置を変えることなく、一の位置から他の位置へ変更する変更機構をさらに有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端と基端とを備える細管と、
前記細管の基端を通じて、前記細管内へ作動液を送出し、当該細管内から前記作動液を吸い出すポンプユニットと、
前記細管内に充填された前記作動液の液面の位置を変えて、前記先端から当該細管内に所望量の液体を吸い上げ、かつ、前記吸い上げた液体を当該先端から吐出させるように前記ポンプユニットを制御する制御手段と、を備え、
前記細管は、可撓性を有し、基端が所定位置に固定され、先端の位置が当該細管の撓みにより水平面内で変更可能であり、
先端出口からの液体の吸引または吐出のために、前記細管の先端の位置を、基端の位置を変えることなく、一の位置から他の位置へ変更する変更機構をさらに有する、
ことを特徴とする分注装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記先端から細管内に吸い上げた液体と当該細管内の作動液の液面との間に空隙が介在するように、前記作動液の液面の位置を制御することを特徴とする、請求項１に記載の分注装置。
【請求項３】
前記制御手段は、複数回の分注に必要な量の液体を前記先端から細管内に一度に吸い上げ、吸い上げた前記液体を所望量ずつ前記先端から複数回に分けて吐出させるように前記ポンプユニットを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の分注装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記先端から細管内に吸い上げた液体の全部を吐出させた後に、前記細管内の作動液の一部を前記先端から吐出させることを特徴とする請求項２又は３に記載の分注装置。
【請求項５】
前記作動液は、非圧縮性の液体であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の分注装置。
【請求項６】
前記細管から前記ポンプユニットまで作動液を充填するための充填ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の分注装置。
【請求項７】
前記充填ユニットは、前記作動液の供給源と、前記細管と、前記ポンプユニットにそれぞれ連通する三方弁を有することを特徴とする請求項６に記載の分注装置。
【請求項８】
前記細管の先端の位置を規定するためのガイド部材をさらに有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の分注装置。
【請求項９】
前記細管の少なくとも先端部分を直線状に保つためのガイド部材をさらに有することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の分注装置。
【請求項１０】
前記細管の先端の位置および高さを変更する移動機構をさらに有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の分注装置。
【請求項１１】
前記細管は複数配列され、
前記変更機構は、前記複数の細管の先端の配列ピッチを変更可能であることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。
【請求項１２】
前記複数の細管の基端は、所定の配列ピッチで配列され、
前記変更機構は、前記複数の細管の先端の配列ピッチを、縮小又は拡大可能に構成されている、ことを特徴とする請求項１１に記載の分注装置。
【請求項１３】
前記複数の細管の先端の配列ピッチを規定するための複数のガイド部材をさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の分注装置。
【請求項１４】
前記複数の細管の先端の配列ピッチを規定するために前記複数の細管をそれぞれ案内する複数の第１のガイド部材と、
前記第１のガイド部材と協働して前記細管を直線状に保つように前記細管をガイドする複数の第２のガイド部材と、
を有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の分注装置。
【請求項１５】
前記変更機構は、前記複数のガイド部材を移動させて前記複数の細管の先端の配列ピッチを変更させる、請求項１２ないし１４のいずれかに記載の分注装置。
【請求項１６】
前記変更機構は、前記複数のガイド部材にそれぞれ連結された複数の可動部材と、
互いに並行に配列されるとともに回転自在に支持され、ねじの向きが互いに逆向きで、かつ、前記複数の可動部材の各々に螺合する第１及び第２のねじ部を有する複数のねじ軸と、
隣り合う前記ねじ軸間で回転トルクを伝達するための複数の回転伝達機構と、
前記複数のねじ軸の１つに回転トルクを入力するモータとを備えている、
ことを特徴とする請求項１５に記載の分注装置。
【請求項１７】
前記細管と前記ポンプユニットとを接続する可撓性の接続管をさらに含み、
前記接続管は、ＰＥＥＫ（ポリエーテル  エーテル  ケトン）から形成されている、ことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の分注装置。
【請求項１８】
前記ポンプユニットは、複数のポンプと、前記複数のポンプを共通に駆動するアクチュエータとを有することを特徴とする請求項１ないし１７のいずれかに記載の分注装置。
【請求項１９】
前記ポンプは、シリンジポンプであることを特徴とする請求項１８に記載の分注装置。
【請求項２０】
前記細管は、少なくとも先端部に、外力の作用による曲げ変形から元の形状へ復元する復元力を付与又は強化するための補強用膜が形成されている、ことを特徴とする請求項１ないし１９のいずれかに記載の分注装置。
【請求項２１】
前記細管は、少なくとも先端部に、前記液体の分離を促すための化学的又は物理的な疎水処理が施されている、ことを特徴とする請求項１ないし２０のいずれかに記載の分注装置。
【請求項２２】
前記細管は、先端部の内径が先細りに形成されている、ことを特徴とする請求項１ないし２１のいずれかに記載の分注装置。
【請求項２３】
先端と基端とを備える細管と、前記細管の基端を通じて、前記細管内へ作動液の送出し、当該細管内から前記作動液を吸出するポンプユニットとを用いた分注方法であって、
前記細管内、および、前記ポンプユニット内に作動液を充填するステップと、
前記ポンプユニットを制御して前記細管内の前記作動液の液面の位置を当該細管の先端から所定距離の位置に調整するステップと、
前記液面の位置を調整した後に、前記細管内の先端を液体に浸漬しながら、前記ポンプユニットの制御により前記作動液の液面の位置を変更して所望量の前記液体を当該細管内に吸い上げるステップと、
前記細管内の先端を前記液体から取り出した後、前記ポンプユニットの制御により前記作動液の液面の位置を変更して当該細管内に吸い上げた前記液体を前記細管の先端から所定箇所に吐出するステップと、を有し、
前記細管は、可撓性を有し、基端が所定位置に固定され、先端の位置が当該細管の撓みにより水平面内で変更可能であり、
先端出口からの液体の吸引または吐出のために、前記細管の先端の位置を、基端の位置を変えることなく、一の位置から他の位置へ、変更するステップと、
を有することを特徴とする分注方法。
【請求項２４】
前記分注装置は、前記細管及び前記ポンプユニットが複数設けられ、
前記複数の細管は可撓性を有し、
前記吐出するステップは、前記複数の細管を撓ませて当該複数の細管の先端の配列ピッチを狭小化するステップをさらに有することを特徴とする請求項２３に記載の分注方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料溶液等の液体を所望量吸い上げ、吸い上げた液体を分注位置に吐出する分注装置及び分注方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、核酸やタンパク質、ペプチドなど生体試料や創薬試料のハイスループットスクリーニングや、ゲノミクス、プロテオミクスなどの網羅的生体活動解析に対するニーズが高まっていると共に、取り扱う試料も生体関連物質など不安定な性状の検体が多くなっている。このような技術分野では、複数種類の試料溶液をスライドガラスなどの基板上の数センチ四方という狭小領域に高密度に迅速に分注できる自動分注装置が必要とされている。
【０００３】
自動分注装置は、一般的には、ピペットチップ等のノズルを複数備えた分注ヘッドを備え、この分注ヘッドのノズルにより試料溶液溜めから試料溶液を分取する工程と、基板上の所定の位置にノズルから分取した試料溶液を分注する工程と、その後にノズルを洗浄、又は、未使用の新たなノズルに交換する工程とを自動で行う。
【０００４】
試料溶液を収容する試料溶液溜めとしては、９６個、３８４個、又は１５３６個のウェルをもつ標準のマイクロタイタープレートが通常用いられている。これらのマイクロタイタープレートには各ウェルが９ｍｍ、４．５ｍｍ、又は、２．２５ｍｍの配列ピッチで配列されている。
【０００５】
一方、基板上へ分注する際の分注間隔は数十μｍから数百μｍである場合が多い。そのためマイクロタイタープレートなどの試料溶液溜めに収容された試料溶液を基板上へ分注するには、分注ヘッドのノズルの配列ピッチを変更する必要がある。
【０００６】
例えば、特許文献１、特許文献２等は、分注ヘッドのノズルの配列ピッチを変更できるピッチ可変機構を開示している。
【０００７】
しかしながら、これらのピッチ可変機構は、ノズル全体を移動させてノズルの配列ピッチを変更するため、ピッチの狭小化には限界がある。このため、数十μｍから数百μｍの分注間隔に対応するのは困難である。
【０００８】
また、上記のような技術分野においては、最低限マイクロリットル単位で分注量をコントロールする必要があり、さらに、ナノリットル単位の極めて微量な分注量のコントロールも必要とされている。
【０００９】
しかしながら、従来の自動分注装置では、ナノリットル単位で分注量を精度良くコントロールすることは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−９９８４７号公報
【特許文献２】特開２００１−２１１８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、ナノリットル単位のような微量の液体を精度良く分注できる分注装置及び分注方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、液体を狭小領域に高密度でかつ迅速に分注することができる分注装置及び分注方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の分注装置は、先端と基端とを備える細管と、前記細管の基端を通じて、前記細管内へ作動液を送出し、当該細管内から前記作動液を吸い出すポンプユニットと、前記細管内に充填された前記作動液の液面の位置を変えて、前記先端から当該細管内に所望量の液体を吸い上げ、かつ、前記吸い上げた液体を当該先端から吐出させるように前記ポンプユニットを制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の分注方法は、先端と基端とを備える細管と、前記細管の基端を通じて、前記細管内へ作動液の送出し、当該細管内から前記作動液を吸出するポンプユニットとを用いた分注方法であって、前記細管内、および、前記ポンプユニット内に作動液を充填するステップと、前記ポンプユニットを制御して前記細管内の前記作動液の液面の位置を当該細管の先端から所定距離の位置に調整するステップと、前記液面の位置を調整した後に、前記細管内の先端を液体に浸漬しながら、前記ポンプユニットの制御により前記作動液の液面の位置を変更して所望量の前記液体を当該細管内に吸い上げるステップと、前記細管内の先端を前記液体から取り出した後、前記ポンプユニットの制御により前記作動液の液面の位置を変更して当該細管内に吸い上げた前記液体を前記細管の先端から所定箇所に吐出するステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、細管内に充填した非圧縮性の作動液の液面位置を制御して液体を吸い上げ、これを吐出するので、微量の液体を精度良く分注できる。
【００１６】
また、本発明によれば、細管の撓みを利用して分注ピッチを変更するので、液体を狭小領域に高密度でかつ迅速に分注することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る分注装置の概略構成を示す図である。
【図２】（ａ）、図１の分注装置における分注ヘッドの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のガイド部材の先端部周辺の拡大図である。
【図３】図２の分注ヘッドに備わるピッチ可変機構の背面図である。
【図４】（ａ）は、細管の先端部の構造の一例を示す断面図であり、（ｂ）は、細管の先端部の構造の他例を示す断面図である。
【図５】シリンジポンプの構造を示す斜視図である。
【図６】図１の分注装置の細管を廃水溜めに移動させた状態を示す図である。
【図７】（ａ）は、細管に作動液を充填する際の細管の先端部の断面図であり、（ｂ）は、細管内の作動液の液面の位置を細管の先端から所定距離の位置に調整する際の細管の先端部の断面図である。
【図８】図１の分注装置の細管をマイクロタイタープレートに移動させて試料溶液を吸い上げる状態を示す図である。
【図９】図８に示す分注装置の分注ヘッドの状態を示す斜視図である。
【図１０】（ａ）は、細管内に試料溶液を吸い上げる際の細管の先端部の断面図であり、（ｂ）は、細管内への試料溶液の吸い上げが完了した際の細管の先端部の断面図である。
【図１１】図１の分注装置の細管をスライドガラス上に移動させて分注する状態を示す図である。
【図１２】図１１に示す分注装置の分注ヘッドの状態を示す斜視図である。
【図１３】細管内に吸い上げた試料溶液を吐出した際の細管の先端部の断面図である。
【図１４】図１の分注装置の細管を洗浄液溜めに移動させた状態を示す図である。
【図１５】図１の分注装置により試料溶液を一の条件で分注したスライドガラスを示す図である。
【図１６】図１の分注装置により試料溶液を他の条件で分注したスライドガラスを示す図である。
【図１７】図１の分注装置により試料溶液をさらに他の条件で縦横に分注したスライドガラスを示す図である。
【図１８】図１５ないし図１７に示す結果に基づく分注量と分注誤差の関係を示す表である。
【図１９】本発明の他の実施形態に係る分注ヘッドの概念を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
発明の詳細な説明
以下、本発明の実施形態について、図を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る分注装置の概略構成図である。
【００２０】
この分注装置は、複数の細管２を保持する分注ヘッド１、分注ヘッド１を移動し位置決めする移動機構２５、ポンプユニット３０、コントローラ６０、作動液タンク７０、及び、分注ヘッド１の下方に配置されたテーブル１００を有する。テーブル１００には、廃液溜め１１０、洗浄液溜め１２０、アルコール溜め１２１、ブロワー１２２、マイクロタイタープレート１３０、ホルダ１４０、切断装置１５０が設けられている。
【００２１】
図２（ａ）は分注ヘッド１の斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の円ＩＩＢ内の拡大図である。
【００２２】
分注ヘッド１は、規則的に一列に配列された複数の細管２、これらの細管２の先端側をガイドして当該細管２の先端部の配列ピッチを規定するための下側ガイド部材１０、下側ガイド部材１０の上方に配置されて複数の細管２が直線状に保持されるように下側ガイド部材１０と協働して細管２をガイドする複数の上側ガイド部材８、これらガイド部材８及び１０を支持すると共に等間隔に配列された複数の可動フレーム７、及び、これらの可動フレーム７を移動させて複数の細管２の先端部の配列ピッチを変更させるピッチ可変機構４を有する。
【００２３】
図３は、ピッチ可変機構４の構造示す背面図である。
【００２４】
ピッチ可変機構４は、図２及び図３に示すように、並行に配列されるとともにその両端部が下部フレーム６ｂに回転自在に支持された複数のねじ軸１４、複数の可動フレーム７とそれぞれ連結されるとともに複数のねじ軸１４にそれぞれ螺合する複数の可動部材１３、複数のねじ軸１４の端部にそれぞれ固定されたプーリ１５〜２１、ねじ軸１４−１のプーリ１５に回転トルクを入力するモータ１２、モータ１２の出力軸に固定されたプーリ１１、および、上記プーリ１１、１５〜２１に巻回された複数のプーリベルトＢを有する。
【００２５】
各ねじ軸１４は、長手方向の中央位置から一方側にねじ部１４ａが形成され、他方側にねじ部１４ｂが形成されている。このねじ部１４ａとねじ部１４ｂとはピッチは同じであるが向きが互いに逆となっている。各ねじ軸１４−１〜１４−４のねじ部１４ａとねじ部１４ｂとにそれぞれ螺合している可動部材１３−１ａ〜１３−４ａと１３−１ｂ〜１３−４ｂとは、各ねじ軸１４の長手方向の中央位置に関して対称な位置にそれぞれ配置されている。また、可動部材１３−１ａ〜１３−４ａは、可動フレーム７−１ａ〜７−４ａにそれぞれ連結され、可動部材１３−１ｂ〜１３−４ｂは、可動フレーム７−１ｂ〜７−４ｂにそれぞれ連結されている。
【００２６】
プーリ１６とプーリ１７の直径の比は３：１、プーリ１８とプーリ１９の直径の比は５：３、プーリ２０とプーリ２１の直径の比は７：５に設定されている。このため、ねじ軸１４−１，１４−２，１４−３及び１４−４の間の回転速度の比率は、１：３：５：７となる。
【００２７】
ねじ部１４ａとねじ部１４ｂとは向きが互いに逆となっているため、ねじ部１４ａに螺合する可動部材１３−１ａ〜１３−４ａは、ねじ部１４ｂに螺合する可動部材１３−１ｂ〜１３−４ｂとは逆の方向にそれぞれ移動する。また、共通のねじ軸１４に螺合する２つの可動部材１３−１ａ，１３−１ｂ〜１３−４ａ，１３−４ｂは、モータ１２の回転方向に応じて、互いに接近又は離隔する。さらに、各ねじ軸１４−１〜１４−４にそれぞれ螺合している可動部材１３の移動量の比率は、１：３：５：７となる。
【００２８】
このピッチ可変機構４においては、可動フレーム７−１ａと７−１ｂとがある距離ｘだけ移動して可動フレーム７−１ａと７−１ｂとのピッチが距離２ｘだけ変化すると、可動フレーム７−２ａ及び７−２ｂは３ｘ、可動フレーム７−３ａ及び７−３ｂは５ｘ、可動フレーム７−４ａ及び７−４ｂは７ｘだけ移動する。この結果、可動フレーム７の間のピッチを自由に変更できると共に、隣り合う可動フレーム７の間の各間隔を等しく維持することができる。
【００２９】
下側ガイド部材１０は、その基端部が可動フレーム７の下端部に水平方向に延在するように固定されていると共に、先端部に細管２が挿通するガイド孔１０ａをそれぞれ備えている。また、下側ガイド部材１０は、共通の平面内に配置されているが、先端部のガイド孔１０ａ間のピッチを最小にしたときに、互いに干渉しない形状に形成されている。
【００３０】
上側ガイド部材８は、基端部が可動フレーム７の中途に固定され水平方向に延在していると共に、先端部に細管２が挿通されるガイド孔８ａを備える。ガイド孔８ａは、下側ガイド部材１０のガイド孔１０ａにそれぞれ対応する位置に配置されている。また、上側ガイド部材８は、ガイド孔８ａ間のピッチを最小にしたときに互いに干渉するのを避けるために、可動フレーム７へ固定される高さがそれぞれ異なる。
【００３１】
細管２は、液体が流通する流路を備え、可撓性を有するように、ステンレス、溶融石英ガラス、合成石英ガラス等の材料から形成される。細管２の内径は、微量の分注量を実現するためには、マイクロメータオーダーからナノメータオーダーの範囲内に設定される。しかし、このような範囲に限定されるわけではない。細管２の内径、外径、長さなどの寸法は、細管２を用いて分注する液体の量等に応じて最適化される。
【００３２】
細管２は、図２に示すように、上部フレーム６ａ上に配列された複数の管継手５１と基端部が接続され、上部フレーム６ａから下方に延在し、上側ガイド部材８のガイド孔８ａ及び下側ガイド部材１０のガイド孔１０ａに挿通され、先端部は自由端となっている。この細管２は、ガイド孔８ａ及びガイド孔１０ａによりガイドされることにより、ガイド孔１０ａよりも下方部分が直線状に保たれている。細管２には、細管２の先端部分の高さを規定するために、ガイド部材８に対する細管２の動きを規制するストッパ９０が取り付けられている。なお、ストッパ９０の取り付け位置はこれに限定されるわけではなく、適宜変更可能である。
【００３３】
図４（ａ）は、細管２の先端部の構造の一例を示す断面図である。
【００３４】
細管２の外周面には、補強用膜３がコーティングされている。この補強用膜３は、例えば、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂などで形成されている。補強用膜３を細管２の外周面にコーティングすることにより、細管２が塑性変形するのを抑制するとともに、細管２の復元力を高めることができる。
【００３５】
図４（ｂ）は、細管の先端部の構造の他の例を示す断面図である。
【００３６】
図４（ｂ）に示すように、細管２の先端部の内径が徐々に減少するように形成することも可能である。これにより、細管２の先端に形成される液滴を小さくすることができる。
【００３７】
さらに、細管２の少なくとも先端部に疎水処理を施して、細管２の先端に付着した液体の分離を促進させることができる。疎水処理は、細管２の内周面及び／又は外周面への化学修飾、シラン化処理、フッ素樹脂コーティングなどである。
【００３８】
細管２は、図１及び図２に示すように、管継手５１を介して接続管５０に接続されている。接続管５０は、三方弁８０を介してポンプユニット３０に接続されている。
【００３９】
接続管５０は、可撓性を有し、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテル  エーテル  ケトン）樹脂で形成されている。ＰＥＥＫ樹脂で接続管５０を形成することにより、分注ヘッド１を移動させるために必要な可撓性が接続管５０に付与されるとともに、分注の際に接続管５０に作用する作動液の圧力により接続管５０が変形するのを極力抑制できる。この結果、分注量を正確にコントロールすることが可能となる。
【００４０】
移動機構２５は、図１に示すように、分注ヘッド１と連結された可動部材２７を移動可能に保持するフレーム２６と、水平方向に設けられたレール２９と、フレーム２６を保持するとともにレール２９に沿って移動可能に設けられたスライダ２８とを有する。
【００４１】
フレーム２６は、可動部材２７を垂直方向に移動させるモータ等から構成される機構を内蔵している。
【００４２】
スライダ２８は、レール２９に沿って移動するためのモータ等から構成される機構を内蔵している。
【００４３】
ポンプユニット３０は、複数のシリンジポンプ３２と、シリンジポンプ３２を駆動するアクチュエータ４０とを備える。
【００４４】
シリンジポンプ３２は、シリンジバレル３４と、このシリンジバレル３４の内周に移動自在に嵌合するプランジャチップ３６と、このプランジャチップ３６に接続されたプランジャロッド３８とを含む。
【００４５】
シリンジバレル３４は、接続管５３を介して三方弁８０に接続されている。
【００４６】
また、複数のシリンジバレル３４は、図５に示すように、共通の支持部材ＳＭ１により支持され、複数のプランジャロッド３８は共通の可動板４６に連結されている。
【００４７】
アクチュエータ４０は、回転自在に支持されたねじ軸４２と、このねじ軸４２がねじ込まれるとともに上記した可動板４６に連結された可動部材４４と、ねじ軸４２を回転させるステッピングモータ４８を含む。
【００４８】
ステッピングモータ４８は、コントローラ６０からの制御指令に応じた駆動電流がドライバ６２から供給されることにより駆動される。ステッピングモータ４８が駆動されると、可動板４６が移動し、プランジャロッド３８が前進又は後退する。
【００４９】
三方弁８０には、接続管５０、シリンジバレル３４に通じる接続管５３、及び作動液７１を貯留する作動液タンク７０に通じる導管７２が接続されている。三方弁８０は、電磁式又は電動式であり、コントローラ６０からの制御指令に応答して、接続管５３と接続管５０との間および接続管５３と導管７２との間を選択的に接続する。
【００５０】
作動液７１は、非圧縮性の液体であり、好適には水である。
【００５１】
廃液溜め１１０は、細管２から排出される廃液を収容する。
【００５２】
洗浄液溜め１２０は、細管２の先端部を洗浄するための水等の洗浄液を収容している。
【００５３】
アルコール溜め１２１は、細管２の先端部を洗浄するためのアルコールを収容している。
【００５４】
ブロワー１２２は、細管２の先端に付着した液体を吹き飛ばすために、乾燥した不活性ガス、好適には、窒素ガスを吹き出す。
【００５５】
マイクロタイタープレート１３０は、複数のウェルを備え、各ウェルに試料溶液が収容される。
【００５６】
ホルダ１４０は、試料溶液を分注すべきスライドガラス１６０を保持する。
【００５７】
切断装置１５０は、例えば、レーザ光線や切刃を用いて細管２の先端部を切断する。例えば、分注後に細管２の先端部を切断することにより、細管２の先端部の洗浄を不要化することができる。また、複数の細管２の先端の位置を揃えることができる。
【００５８】
コントローラ６０は、プロセッサ、メモリなどのハードウエアと所要のソフトウエアで構成される。コントローラ６０は、ドライバ６２にパルス指令を与えることによりステッピングモータ４８を制御する。また、コントローラ６０は、三方弁８０に制御指令を与えて、三方弁８０を作動させる。さらに、コントローラ６０は、移動機構２５に対して制御指令を与えて、分注ヘッド１の位置をコントロールする。
【００５９】
次に、上記した分注装置による分注動作の一例について、図６〜図１４を参照して説明する。なお、分注装置の一連の動作は、コントローラ６０により制御される。
【００６０】
細管２、接続管５０、シリンジポンプ３２内に作動液７１を充填するために、図６に示すように、移動機構２５により分注ヘッド１を移動させて、細管２の先端部を廃液溜め１１０内に位置決めする。
【００６１】
細管２、接続管５０、シリンジポンプ３２内に作動液７１を充填するには、先ず、三方弁８０を制御してシリンジポンプ３２と導管７２とを連通させる。
【００６２】
次いで、ステッピングモータ４８を駆動してプランジャチップ３６を後退させ、作動液タンク７０から作動液７１をシリンジバレル３４内へ吸い上げる。
【００６３】
次いで、三方弁８０を制御してシリンジポンプ３２と接続管５０とを連通させるとともに、ステッピングモータ４８を駆動してプランジャチップ３６を前進させ、シリンジバレル３４内の作動液７１を接続管５０及び細管２へ送出する。
【００６４】
作動液７１のシリンジバレル３４内への吸い上げ、及び、作動液７１のシリンジバレル３４から接続管５０及び細管２への送出を必要な回数だけ繰り返すことにより、図７（ａ）に示すように、細管２の先端から廃液溜め１１０に作動液７１が排出される。このとき、細管２、接続管５０及びシリンジポンプ３２に存在する空気も作動液７１とともに外部に排出される。この結果、接続管５０及び細管２の全てに作動液７１が満たされる。
【００６５】
次に、ステッピングモータ４８を駆動してプランジャチップ３６を後退させて、図７（ｂ）に示すように、細管２内の作動液７１の液面７１ｆの位置を上昇させ、細管２内に空隙ＡＧを形成する。このとき、細管２の先端から液面７１ｆまでの長さが所定長Ｌ0になるように、液面７１ｆの位置は制御される。所定長Ｌ0は、例えば、数ミリメートルから数センチメートルの範囲に設定される。
【００６６】
細管２内の作動液７１の液面７１ｆの位置を調整したのち、分注ヘッド１における細管２の配列ピッチをマイクロタイタープレート１３０のウェル１３１の配列ピッチに対応するように調整する。そして、図８及び図９に示すように、分注ヘッド１をマイクロタイタープレート１３０に向けて移動させてマイクロタイタープレート１３０の所望のウェル１３１内に細管２の先端を位置決めする。この結果、細管２の先端は、図１０（ａ）に示すように、ウェル１３１内に収容された試料溶液１３２内に浸漬される。
【００６７】
次いで、ステッピングモータ４８を駆動してプランジャチップ３６を後退させて、細管２内の作動液７１の液面７１ｆの位置を上昇させて所望量の試料溶液１３２を細管２内に吸い上げる。試料溶液１３２を細管２内に吸い上げる際には、図１０（ａ）に示すように、細管２内に吸い上げた試料溶液１３２と細管２内の作動液７１の液面７１ｆとの間には空隙ＡＧが介在する。これにより、試料溶液１３２に作動液７１が混入することがない。
【００６８】
所望量の試料溶液１３２を細管２内に吸い上げるために、図１０（ｂ）に示すように、細管２の先端から細管２内の作動液７１の液面７１ｆまでの距離が所定長Ｌ1となるように、液面７１ｆの位置が制御される。これにより、試料溶液１３２が正確に計量される。
【００６９】
次いで、分注ヘッド１を移動機構２５により移動させて、細管２をマイクロタイタープレート１３０のウェル１３１から取り出し、図１１に示すように、細管２をスライドガラス１６０上に位置決めする。このとき、図１２に示すように、スライドガラス１６０の分注ピッチに合わせて、細管２の先端側の配列ピッチを狭小化する。これにより、細管２は、ガイド部材８および１０によりガイドされた部分は、直線状に保たれるが、ガイド部材８より上側部分は撓む。この細管２の撓みが細管２の先端側の配列ピッチの調整を可能にする。
【００７０】
次いで、ステッピングモータ４８を駆動してプランジャチップ３６を前進させて、細管２内の作動液７１の液面７１ｆの位置を下降させ、細管２内に吸い上げた試料溶液１３２をスライドガラス１６０上に吐出する。図１３に示すように、試料溶液１３２の液滴１３２ｄが複数の細管２から同時にスライドガラス１６０上に分注される。試料溶液１３２を吐出した後の細管２内の作動液７１の液面７１ｆの位置は、空隙ＡＧ１が形成されるように制御され、作動液７１がスライドガラス１６０上に落下することはない。
【００７１】
試料溶液１３２をスライドガラス１６０上に吐出した後に、細管２の先端を洗浄する。
【００７２】
細管２の先端を洗浄するには、分注ヘッド１を移動機構２５により移動させ、図６に示したように、細管２の先端部を廃液溜め１１０内に位置決めする。そして、細管２内の作動液７１の一部を細管２の先端から吐出させて細管２内を洗浄する。
【００７３】
次いで、分注ヘッド１を移動機構２５により移動させ、図１４に示すように、細管２の先端部を洗浄液溜め１２０内に移動し、洗浄液を用いて細管２の先端外周を洗浄する。その後、細管２をアルコール溜め１２１に位置決めしてアルコールで洗浄する。最後に、細管２をブロワー１２２に位置決めし、細管２の先端部１２２を乾燥させる。
【００７４】
分注装置に上記のような動作を繰り返し実行させることにより、必要な数の試料溶液１３２の液滴がスライドガラス１６０上に縦横に分注される。
【００７５】
上記実施形態では、１回の分注に必要な試料溶液１３２を細管２内に吸い上げて、吸い上げた試料溶液１３２の全てをスライドガラス１６０上に吐出させる構成としたが、本発明はこれに限定されない。複数回の分注に必要な試料溶液１３２を細管２内に一度に吸い上げ、吸い上げた試料溶液１３２をスライドガラス１６０上に複数回に分けて続けて吐出させるようにコントローラ６０がポンプユニット３０を制御することも可能である。この場合には、スライドガラス１６０に必要数の溶液１３２の液滴をより迅速に分注することができる。
【００７６】
次に、本実施形態に係る分注装置の分注精度に関する測定結果を図１５〜図１８を参照して説明する。
【００７７】
使用した細管２は、外径３６０μｍ、内径１５０μｍ、長さが約２０ｃｍである。
【００７８】
図１５は、ピッチ２ｍｍ、１００ナノリットルの分注量で８×２５の配列のスポットを形成したスライドガラスを示している。図１６は、ピッチ１ｍｍ、５０ナノリットルの分注量で８×５０の配列のスポットが形成されたスライドガラスを示している。図１７は、ピッチ１ｍｍ、２０ナノリットルの分注量で８×５０の配列のスポットが形成されたスライドガラスを示している。
【００７９】
図１５〜図１７に示すスライドガラス上の共通の細管から分注された２５個又は５０個のスポットの分注量をそれぞれ測定し、分注誤差を算出した。
【００８０】
この結果を図１８に示す。図１８において、分注誤差は、２．０ナノリットル以下、変動係数で５％以下に収まっているのが分かる。
【００８１】
市販されている従来の分注装置の分注誤差は、各社の製品カタログの記載によれば、１〜１０マイクロリットルの分注時で５０〜２５０ナノリットル程度ある。したがって、本発明の分注装置によれば、飛躍的に分注量の精度を改善することができる。
【００８２】
上記実施形態では、複数の細管２を一列に配列した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１９に示すように、マイクロタイタープレート１３０の縦横に配列されたウェル１３１に対応する数の細管２を分注ヘッド（図示せず）に設ける。さらに分注ヘッドには、縦横に配列された複数の細管２のピッチを変更できるピッチ可変機構（図示せず）を設ける。このピッチ可変機構としては、例えば、国際公開番号ＷＯ２００８／００７５５６、特開２００１−９９８４７号公報等に開示されたものを使用することも可能である。このような構成において、細管２の配列ピッチを狭小化すれば、スライドガラス１６０上の狭小な領域に多数の液滴が一括して縦横に配列されるように分注することが可能になる。
【００８３】
上記した実施形態では、ポンプとしてシリンジポンプを用いたが、これに限定されるわけではなく、例えば、チュービングポンプ、スクリューポンプ、ギアポンプ等の他のポンプを用いることも可能である。また、上記実施形態では、全てのポンプを一括して動作させたが、個別に駆動することも可能である。
【００８４】
上記した実施形態では、回転モータの回転運動を直線運動に変換するアクチュエータを用いた場合を説明したが、リニアモータ等のリニアアクチュエータを用いることも可能である。また、三方弁８０の動作など、動作の一部を手動とすることも可能である。
【００８５】
上記実施形態では、分注ヘッドを移動させる移動機構として、水平方向及び垂直方向の移動が可能なものについて説明したが、これに限らず、三次元移動機構を採用することも可能である。
【００８６】
上記実施形態では、分注ヘッドを移動させる場合について説明したが、分注ヘッドを固定し、マイクロタイタープレートやスライドガラスを保持するテーブルを移動させることも可能である。
【００８７】
上記実施形態では、複数の細管の先端の配列ピッチを縮小させた場合について説明したが、複数の細管の先端の配列ピッチを拡大することも可能である。
【００８８】
上記実施形態では、複数の細管を備える装置の場合を説明したが、これに限定されるわけではなく、単一の細管でもよい。この場合には、ピッチ可変機構に代えて、単一の細管の先端の位置および高さを変更させる移動機構を採用できる。
【００８９】
上記実施形態では、ガイド部材として第１及び第２のガイド部材を用いた場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、細管の先端の位置を規定すると共に細管の先端部分を直線状に保つ共通のガイド部材を用いることも可能である。
【００９０】
上記実施形態では、複数の細管の基端が、所定の配列ピッチで配列された場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、複数の細管の基端をランダムな位置に固定し、複数の細管の先端を所定の配列ピッチで配列することも可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１…分注ヘッド
２…細管
３…補強用膜
６…上部フレーム
７…可動フレーム
８…上側ガイド部材
１０…下側ガイド部材
８ａ、１０ａ…ガイド孔
１１、１５〜２１…プーリ
１２…モータ
１３、２７、４４…可動部材
１４、４２…ねじ軸
２５…移動機構
２６…フレーム
２８…スライダ
２９…レール
３０…ポンプユニット
３２…シリンジポンプ
３４…シリンジバレル
３６…プランジャチップ
３８…プランジャロッド
４０…アクチュエータ
４６…可動板
４８…ステッピングモータ
５０…接続管
５１…管継手
５３…接続管
６０…コントローラ
６２…ドライバ
７０…作動液タンク
７１…作動液
７１ｆ…液面
７２…導管
８０…三方弁
９０…ストッパ
１００…テーブル
１１０…廃液溜め
１２０…洗浄液溜め
１２１…アルコール溜め
１２２…ブロワー
１３０…マイクロタイタープレート
１４０…ホルダ
１５０…切断装置
１３１…ウェル
１３２…試料溶液
１６０…スライドガラス
ＡＧ…空隙
Ｂ…プーリベルト
Ｌ０…所定長
ＳＭ１…支持部材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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