(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルから吐出した定量の試料をマイクロプレートに形成されたウェルに注入する分注ヘッドと、複数のノズルをウェルに対して一律に傾斜させるノズル傾斜機構と、ノズルとウェルとの相対位置を変更する位置変更機構と、位置変更機構を制御してノズルとウェルとの相対位置を調整する制御部、を備えた分注装置であって、
前記制御部が、非傾斜時におけるノズルとウェルとの相対位置を規定する制御パラメータを記憶する標準パラメータ記憶部と、ノズルの傾斜量に対応したノズルとウェルとの相対位置を規定する制御パラメータを出力する補正パラメータ出力部と、ノズルの非傾斜時においては標準パラメータに基づいて前記位置変更機構を制御し、ノズルの傾斜時においては標準パラメータと補正パラメータに基づいて前記位置変更機構を制御する位置決め制御部、を備えた分注装置。
【請求項２】
前記補正パラメータに、ノズルとウェルとの水平方向の相対位置を規定する水平方向成分と、ノズルとウェルとの鉛直方向の相対位置を規定する鉛直方向成分を含む請求項１に記載の分注装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェルに適量の試料を吐出するノズルを備えた分注装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ノズルから適量の試料を間歇的に吐出し、マイクロプレートに形成された複数のウェルに分注する装置が知られている。この分注装置は、分注ヘッドの下方にマイクロプレートを配置し、分注ヘッドに鉛直下方に向けて整列して配置された複数のノズルから試料を吐出して鉛直下方にあるウェルに分注する構成のものが一般的である。ところで、このような構成の分注装置では、吐出された試料がウェル底に直接衝突するため、跳ね返りによってウェル外に漏出したり、ウェル内の空気が気泡となって試料内に巻き込まれたりする問題が発生しやすい。このような問題はウェルの高密度化に伴う小型化、特に開口面積が微小化するに伴って発生頻度が増大する傾向にある。また、検体となる細胞等がウェル底に培養されている場合には組織が破壊されたり底部から剥ぎ取られたりすることがある。
【０００３】
このような問題を解決するため、従前の人手による分注作業ではスポイトやピペットをウェルに対して傾斜させ、吐出した試料を一旦ウェル壁に衝突させてから分注する方法が採用されていた。このように吐出方向をウェルに対して傾斜させる方法を採用した装置として、ウェルの洗浄液を吐出するノズルの軸線を予めウェルの法線に対して傾斜させた洗浄装置が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２８２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
試料の吐出方向をウェルに対して傾斜させた場合、ノズルとウェルの相対位置が適切な関係になっていないと吐出した試料をウェルに確実に分注することはできない。また、それぞれウェルの形状やサイズが異なる様々な種類のマイクロプレートに対応するため、ノズルの傾斜量は可変でなければならない。
【０００５】
そこで本発明は、ノズルの傾斜量に対応してノズルとウェルとの相対位置を自動的に調整することができる分注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】
請求項１に記載の分注装置は、複数のノズルから吐出した定量の試料をマイクロプレートに形成されたウェルに注入する分注ヘッドと、複数のノズルをウェルに対して一律に傾斜させるノズル傾斜機構と、ノズルとウェルとの相対位置を変更する位置変更機構と、位置変更機構を制御してノズルとウェルとの相対位置を調整する制御部、を備えた分注装置であって、前記制御部が、非傾斜時におけるノズルとウェルとの相対位置を規定する制御パラメータを記憶する標準パラメータ記憶部と、ノズルの傾斜量に対応したノズルとウェルとの相対位置を規定する制御パラメータを出力する補正パラメータ出力部と、ノズルの非傾斜時においては標準パラメータに基づいて前記位置変更機構を制御し、ノズルの傾斜時においては標準パラメータと補正パラメータに基づいて前記位置変更機構を制御する位置決め制御部、を備えた。
【０００７】
請求項２に記載の分注装置は、請求項１に記載の分注装置であって、前記補正パラメータに、ノズルとウェルとの水平方向の相対位置を規定する水平方向成分と、ノズルとウェルとの鉛直方向の相対位置を規定する鉛直方向成分を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、傾斜したノズルとウェルとの相対位置を自動的に調整することができるので、ウェルの形状やサイズが異なる様々な種類のマイクロプレートを扱う場合であっても傾斜したノズルから吐出された試料をウェルに確実に分注することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の分注装置の機構系の構成を示している。分注装置１は、様々な検査対象や試験対象となる試料を分注する複数のウェル２がＸＹ方向にマトリックス状に配置されたマイクロプレート３を支持するテーブル４と、テーブル４をＸ方向（矢印ａ）に移動させるＸ軸移動機構５と、テーブル４をＹ方向（矢印ｂ）に移動させるＹ軸移動機構６と、Ｙ方向に列をなす複数のノズル７を備えた分注ヘッド８と、分注ヘッド８をＹ軸周り（矢印ｃ）に回転させて複数のノズル７を一律に傾斜させるノズル傾斜機構９と、分注ヘッド８をＺ方向（矢印ｄ）に昇降させてウェル２に対するノズル７の高さを調整するノズル昇降機構１０と、複数のノズル７に試料を供給する試料供給機構１１、によって構成されている。
【００１０】
Ｘ軸移動機構５とＹ軸移動機構６はノズル７とウェル２との水平方向における相対位置を変更し、ノズル昇降機構１０はノズルとウェルとの鉛直方向のおける相対位置を変更する位置変更機構として機能する。ノズル傾斜機構９は複数のノズル７の軸線をウェル２の法線に対して一律に傾斜させることで、分注の際にノズル７から吐出される試料の吐出方向を調整し、ウェル２に衝突する箇所を変更することができる。
【００１１】
図２は本発明の実施の形態の分注装置の制御系の構成を示している。制御部２０は、上述のＸ軸移動機構５、Ｙ軸移動機構６、ノズル傾斜機構９、ノズル昇降機構１０にそれぞれ備えられた各モータと、試料供給機構１１に備えられた分注ポンプの駆動制御によって分注装置１における分注動作を制御する。標準パラメータ記憶部２１は非傾斜時におけるノズルとウェルとの相対位置を規定する制御パラメータを標準パラメータとして記憶している。補正パラメータ出力部２２はノズルの傾斜量に対応したノズルとウェルとの相対位置を規定する制御パラメータを補正パラメータとして出力する。位置決め制御部２３はＸ軸移動機構５、Ｙ軸移動機構６、ノズル昇降機構１０からなる位置変更機構の動作制御によってノズルとウェルとの相対位置を調整する制御を行う。ノズルの非傾斜時においては標準パラメータに基づいて位置変更機構を制御し、ノズルの傾斜時においては標準パラメータと補正パラメータに基づいて位置変更機構の動作制御を行う。ノズル情報記憶部２４は補正パラメータを出力する際の基礎データとなるノズル情報を記憶している。
【００１２】
標準パラメータは図３に示すようにマイクロプレートの種類に対応して予め設定されている。標準パラメータのうちノズルとウェルの水平方向における相対位置を規定するものとしてＸ軸パラメータとＹ軸パラメータ、Ｘ方向におけるウェルの配置ピッチがあり、鉛直方向における相対位置を規定するものとしてＺ軸パラメータがある。図４において、Ｘ軸パラメータはＸ軸移動機構５に設定された原点ｘ０とテーブル４に設定された基準点４ａとのＸ方向における水平離間距離ｘ１を規定し、Ｙ軸パラメータはＹ軸移動機構（図示せず）に設定された原点（図示せず）とテーブル４に設定された基準点４ａとのＹ方向における水平離間距離を規定したものである。また、Ｚ軸パラメータはノズル昇降機構１０に設定された原点ｚ０と分注ヘッド８の回転中心８ａのＺ方向における水平離間距離ｚ１を規定したものである。位置決め制御部２３は３つの制御パラメータｘ１、ｙ１、ｚ１に基づいてＸ軸移動機構５、Ｙ軸移動機構６、ノズル昇降機構１０の各モータの駆動制御により、Ｘ方向において最も端の列にあるウェル２ｂと複数のノズル７の位置決めを行い、ウェル２ｂに分注を終えると、Ｘ方向におけるウェルの配置ピッチを規定する制御パラメータｐ１に基づいてＸ軸移動機構５のモータの駆動制御によってテーブル４を配置ピッチ
分だけ矢印ｅ方向に移動させながら次列以降のウェルに順に分注を行う。
【００１３】
マイクロプレート３はテーブル４に設けられたＸ軸位置決めピン４ｂによってウェル２ｂ側が位置決めされているので、ウェル２ｂとテーブル４の基準点４ａのＸ方向における位置関係はマイクロプレート３の種類に関係なく一定になり、様々な種類のマイクロプレート３を扱う際にも位置決めに支障がないようになっている。同様にテーブル４に設けられたＹ軸位置決めピン４ｃによってウェルと基準点４ａのＹ方向における位置関係が一定になるようになっている。
【００１４】
図５はノズルの傾斜時および非傾斜時におけるウェルとの相対位置関係を示している。実線で表した分注ヘッド８はノズル７が非傾斜時（傾斜角０）にあるときの状態を示している。破線で表した分注ヘッド８はノズル７が傾斜時（傾斜角Ｒ）にあるときの状態を示している。通常の分注作業ではノズル７は傾斜角０の姿勢でウェル２の底部に向けて直接試料の吐出を行うようになっているが、ノズル７を傾斜させることで一旦壁部に衝突した試料が壁部に沿って流れ落ちるように分注されるので、ウェル２内の空気が試料内に巻き込まれて気泡となって残留したり、検体となる細胞等がウェル２の底部に培養されている場合に組織が破壊されたり底部から剥ぎ取られたりするような問題を回避することができる。
【００１５】
ノズル７は分注ヘッド８の回転中心８ａを支点として傾斜するように構成されており、ノズル７の先端の吐出口７ｂは傾斜角に応じてＸ方向およびＹ方向に変位するので、標準パラメータのみに基づいた位置決め制御では傾斜したノズル７の先端の吐出口７ｂをウェル２に対して適切に位置決めすることができない。そのため補正パラメータ出力部２２は、図６に示すようにノズル情報記憶部２４に記憶されたノズル７の傾斜角Ｒ、分注ヘッド８の回転中心８ａと吐出口７ｂとの離間距離（ノズル傾斜長）Ｌのノズル情報に基づいてノズルの傾斜量、すなわちノズル傾斜時の吐出口７ｂの変位量を算出し、補正パラメータとして出力する。ノズル７は分注ヘッド８のＹ軸周りの回転によってＸ−Ｚ平面内で傾斜するので、吐出口７ｂはＸ方向に変位量Δｘ、Ｚ方向に変位量Δｚで変位し、Ｙ方向には変位しない。従って、補正パラメータはＸ軸パラメータΔｘとＺ軸パラメータΔｚのみとなる。
【００１６】
なお、補正パラメータ出力部２２はノズル情報記憶部２４に記憶されたノズル情報以外にオフセット値２５を参照した補正パラメータの出力が可能である。オフセット値２５は、ノズル情報に基づいて算出された制御パラメータにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向のオフセットを付加するものであり、ノズル７の長さや内径、試料の性状等の条件によって傾斜時の吐出状態に影響がある場合に影響を排除するために任意に設定することができる。
【００１７】
図５において、ノズル７が傾斜角Ｒで傾斜している場合のノズル７とウェル２ｂの位置決めを行う場合、位置決め制御部２３は標準パラメータと補正パラメータに基づいて位置変更機構の動作制御を行う。この動作制御において、マイクロプレート３を載置したテーブル４（基準点４ａ）は標準パラメータに補正パラメータを加えたｘ＋Δｘの位置に位置決めされ、分注ヘッド８（回転中心８ａ）は標準パラメータに補正パラメータを加えたｚ＋Δｚの位置に位置決めされる。これによりノズル７の吐出口７ｂは、ノズル７の傾斜時においてもウェル２に対し適切に位置決めされ、吐出した試料をウェル２に確実に分注することができる。次列以降のウェルについてはノズル７の傾斜角に関係なくウェルのＸ方向における配置ピッチ分だけテーブル４を移動させることで分注を行うことができる。
【００１８】
ノズル７の傾斜角Ｒは任意の角度に設定することが可能であり、ノズル傾斜長Ｌが既知であるので、補正パラメータ出力部２２は傾斜角Ｒに対応する補正パラメータを即時に出力することができる。従って、ウェルの形状やサイズが異なる様々な種類のマイクロプレ
ート３を扱う場合、ノズル７の傾斜角Ｒをノズル情報記憶部２４に入力するだけで対応した補正パラメータが自動的に出力されるので、傾斜時のノズル７とウェル２が適切な位置関係を規定することができ、傾斜したノズル７から吐出された試料をウェル２に確実に分注することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明によれば、傾斜したノズルとウェルとの相対位置を自動的に調整することができるので、ウェルの形状やサイズが異なる様々な種類のマイクロプレートを扱う場合であっても傾斜したノズルから吐出された試料をウェルに確実に分注することができるという効果を奏し、特に微小なウェルや底部に細胞等を培養したウェルに分注する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態の分注装置の機構系の構成図
【図２】本発明の実施の形態の分注装置の制御系の構成図
【図３】本発明の実施の形態の標準パラメータ表を示す図
【図４】本発明の実施の形態の分注装置におけるノズルとウェルの位置関係を示す図
【図５】本発明の実施の形態の分注装置における傾斜時および非傾斜時のノズルとウェルとの位置関係を示す図
【図６】本発明の実施の形態の補正パラメータを出力する方法を示すブロック図
【符号の説明】
【００２１】
１  分注装置
２  ウェル
３  マイクロプレート
５  Ｘ軸移動機構
６  Ｙ軸移動機構
７  ノズル
８  分注ヘッド
９  ノズル傾斜機構
１０  ノズル昇降機構
２０  制御部
２１  標準パラメータ記憶部
２２  補正パラメータ出力部
２３  位置決め制御部
【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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