分注装置
【課題】スループットの低下を抑えつつ、液体の残留を抑制することができる分注装置を提供する。
【解決手段】ピペットチップＣＰに貯留された液体を吸排出口ＣＰＨから全て排出する際に、当該液体の液面が吸排出口ＣＰＨに近くなるほど第１ポンプ２７、第２ポンプ２８の送液速度を低下させて当該液体の液面の移動速度がピペットチップＣＰ内面への当該液体の残留を抑制できる所定速度以下となるように第１ポンプ２７、第２ポンプ２８を制御する。
【解決手段】ピペットチップＣＰに貯留された液体を吸排出口ＣＰＨから全て排出する際に、当該液体の液面が吸排出口ＣＰＨに近くなるほど第１ポンプ２７、第２ポンプ２８の送液速度を低下させて当該液体の液面の移動速度がピペットチップＣＰ内面への当該液体の残留を抑制できる所定速度以下となるように第１ポンプ２７、第２ポンプ２８を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分注装置に係り、特に、液体を貯留し、貯留した液体を分注する分注装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶液などの各種の液体を貯留し、貯留した液体を分注する分注装置は、生化学実験・臨床検査・薬剤の開発研究など様々な方面で用いられている。
【０００３】
この種の分注装置には、液体を吸引、貯留、排出する部分としてチップを用いているものがある。このチップの内面への液体の残留を抑制する技術として、特許文献１には、チップ内面の少なくとも液体が接触する部分を水との接触角が０度の超親水性材料で被覆し、少なくともチップ先端部分の外面を水との接触角が６０度以上の樹脂により形成する技術が開示されいる。
【０００４】
また、特許文献１には、このようにチップ内面を超親水性にした場合、液体を排出する速度に注意して液体をゆっくりと排出することでチップ内面の液体の残留量を抑えることが可能であることが記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１３６２３６号公報
【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、チップ内面の液体の残留量を抑えるために、チップから液体をゆっくりと排出した場合、単位時間あたりに分注することができる処理回数（所謂、スループット）が低下してしまう、という問題点があった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、スループットの低下を抑えつつ、液体の残留を抑制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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、貯留された液体を排出するための排出口が形成されると共に、当該液体を貯留する貯留部の内径寸法が少なくとも前記排出口の近傍において前記排出口に向けて漸次細幅となるように形成された貯留手段と、前記貯留部に貯留された液体を前記排出口から排出させるポンプと、前記貯留部に貯留された液体を前記排出口から全て排出する際に、当該液体の液面が前記排出口に近くなるほど前記ポンプの送液速度を低下させて、当該液体の液面の移動速度が前記貯留手段内面への当該液体の残留を抑制できる所定速度以下となるように前記ポンプを制御する制御手段と、を備えている。
【０００８】
請求項１記載の発明は、貯留手段が、貯留された液体を排出するための排出口が形成されると共に、当該貯留手段の液体を貯留する貯留部の内径寸法が少なくとも排出口の近傍において排出口に向けて漸次細幅となるように形成され、ポンプにより、貯留部に貯留された液体が排出口から排出させるものとされており、制御手段により、貯留部に貯留された液体を排出口から全て排出する際に、当該液体の液面が排出口に近くなるほどポンプの送液速度を低下させて、当該液体の液面の移動速度が貯留手段内面への当該液体の残留を抑制できる所定速度以下となるようにポンプが制御される。
【０００９】
このように請求項１記載の発明によれば、貯留部に貯留された液体を排出口から全て排出する際に、当該液体の液面が排出口に近くなるほどポンプの送液速度を低下させて当該液体の液面の移動速度が貯留手段内面への当該液体の残留を抑制できる所定速度以下となるようにポンプを制御しているので、スループットの低下を抑えつつ、液体の残留を抑制することができる。
【００１０】
なお、本発明の制御手段は、請求項２記載の発明のように、前記所定速度を前記貯留部の内部形状や前記貯留部内部の表面処理、前記貯留部の材質、前記貯留部に貯留された液体の種類、含有成分、濃度の少なくとも１つに応じて変化させてもよい。
【００１１】
一方、上記目的を達成するため、請求項３に記載の発明は、貯留された液体を排出するための排出口が形成されると共に、当該液体を貯留する貯留部の内径寸法が少なくとも前記排出口の近傍において前記排出口に向けて漸次細幅となるように形成された貯留手段と、前記貯留部に貯留された液体を前記排出口から排出させるポンプと、前記貯留部に貯留された液体を前記排出口から全て排出する際に、前記貯留手段内面への当該液体の残留を抑制できる所定速度よりも速い速度で液体の排出を開始させ、前記排出口から全ての液体が排出される前に液体の排出を一旦所定時間停止させ、その後、残りの液体を排出させるように前記ポンプを制御する制御手段と、を備えている。
【００１２】
請求項３記載の発明は、貯留手段が、貯留された液体を排出するための排出口が形成されると共に、当該貯留手段の液体を貯留する貯留部の内径寸法が少なくとも排出口の近傍において排出口に向けて漸次細幅となるように形成され、ポンプにより、貯留部に貯留された液体が排出口から排出させるものとされており、制御手段により、貯留部に貯留された液体を排出口から全て排出する際に、貯留手段内面への当該液体の残留を抑制できる所定速度よりも速い速度で液体の排出を開始させ、排出口から全ての液体が排出される前に液体の排出を一旦所定時間停止させ、その後、残りの液体を排出させるようにポンプが制御される。。
【００１３】
このように請求項３記載の発明によれば、貯留部に貯留された液体を排出口から全て排出する際に、貯留手段内面への当該液体の残留を抑制できる所定速度よりも速い速度で液体の排出を開始させ、排出口から全ての液体が排出される前に液体の排出を一旦所定時間停止させ、その後、残りの液体を排出させるようにポンプを制御しているので、スループットの低下を抑えつつ、液体の残留を抑制することができる。
【００１４】
なお、本発明の制御手段は、請求項４記載の発明のように、前記残りの液体を排出する際の当該液体の液面の移動速度が前記所定速度以下となるように前記ポンプを制御してもよい。
【００１５】
また、本発明の制御手段は、請求項５記載の発明のように、前記液体の排出を一旦停止させる前記所定時間を、前記貯留部の内部形状や前記貯留部内部の表面処理、前記貯留部の材質、前記貯留部に貯留された液体の種類、含有成分、濃度の少なくとも１つに応じて変化させてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明によれば、スループットの低下を抑えつつ、液体の残留を抑制することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、以下では、表面プラズモン共鳴現象（Surface Plasmon Resonance：ＳＰＲ）による全反射減衰の発生によって暗線が発生した反射角度を検出することにより、検体物質の特性を測定する測定装置に本発明を適用した場合について説明する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
本実施の形態に係る測定装置としてのバイオセンサー１０は、金属膜の表面に発生する表面プラズモン共鳴現象を利用して、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。
【００１９】
図１〜図４に示すように、バイオセンサー１０は、下部筐体１１及び上部筐体１２を備えている。上部筐体１２は、断熱部材で構成されており、バイオセンサー１０の上半分全体を覆っている。上部筐体１２内と、外部及び下部筐体１１内との間は、断熱されている。上部筐体１２の手前側は、上方へ開放可能とされており、把手１３が取り付けられている。上部筐体１２の外側には、ディスプレイ１４及び入力部１６が設置されている。
【００２０】
図２は、上部筐体１２を取り去って、図１の奥側からみたバイオセンサー１０の内部を示す図であり、図３は筐体の内部を上面からみた図、図４は図２の手前側からみた内部の側面図である。
【００２１】
上部筐体１２の内部には、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、バッファストック部４４、保冷部４６、廃液プレート４７、測定チップストック部４８、ラジエータ６０、ラジエータ送風ファン６２、水平方向送風ファン６４が備えられている。
【００２２】
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、個々のセルに検体物質の特性の測定に用いる試料として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（鉛直方向）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。
【００２３】
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。
【００２４】
バッファストック部４４は、ボトル収容部４４Ａ及びバッファー供給部４４Ｂで構成されている。ボトル収容部４４Ａには、測定の基準となる基準試料としてのバッファー液が貯留された複数本のボトル４４Ｃが収容されている。バッファー供給部４４Ｂには、バッファプレート４４Ｐがセットされている。バッファプレート４４Ｐは、複数筋に区画されており、各々の区画には濃度の異なるバッファー液が貯留されている。また、バッファプレート４４Ｐの上部には、分注ヘッド２０のアクセス時にピペットチップＣＰが挿入される孔Ｈが構成されている。バッファプレート４４Ｐへは、ホース４４Ｈによりボトル４４Ｃからバッファー液が供給される。
【００２５】
バッファー供給部４４Ｂの隣には、補正用プレート４５が配置され、その隣に保冷部４６が配置され、その隣に廃液プレート４７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。保冷部４６には、冷蔵の必要な試料が配置される。保冷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。廃液プレート４７は、ホースによって図示しない廃液タンクと接続されており、廃液プレート４７に排出された溶液は、廃液タンクに収容される。
【００２６】
測定チップストック部４８には、測定チップ収容プレート４８Ｐがセットされている。測定チップ収容プレート４８Ｐには、測定チップ５０が複数本収納されている。
【００２７】
測定チップストック部４８と測定部３０との間には、測定チップ搬送機構４９が備えられている。測定チップ搬送機構４９は、測定チップ５０を両側から挟み込んで保持する保持アーム４９Ａ、回転により保持アーム４９ＡをＹ方向に移動させるボールねじ４９Ｂ、Ｙ方向に配置され、測定チップ５０が載せられる搬送レール４９Ｃ、を含んで構成されている。測定の際には、１本の測定チップ５０が測定チップ搬送機構４９により測定チップ収容プレート４８Ｐから搬送レール４９Ｃ上に載せられ、保持アーム４９Ａにより挟持されつつ測定部３０へ移動してセットされる。
【００２８】
測定チップ５０は、図５及び図６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。
【００２９】
誘電体ブロック５２は、光ビームに対して透明な透明樹脂等で構成されており、断面が台形の棒状とされたプリズム部５２Ａ、及び、プリズム部５２Ａの両端部にプリズム部５２Ａと一体的に形成された被保持部５２Ｂを備えている。プリズム部５２Ａの互いに平行な２面の内の広い側の上面には、金属性の薄膜５７が形成されている。誘電体ブロック５２は、いわゆるプリズムとして機能し、バイオセンサー１０での測定の際には、プリズム部５２Ａの対向する互いに平行でない２つの側面の内の一方から光ビームが入射され、他方から薄膜５７との界面で全反射された光ビームが出射される。
【００３０】
薄膜５７の表面には、測定対象とする検体物質としてタンパクＴａを薄膜５７上に付着させるための、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が付着される。
【００３１】
プリズム部５２Ａの両側面には、上側の端辺に沿って保持部材５６と係合される係合凸部５２Ｃが形成されている。また、プリズム部５２Ａの下側には、側端辺に沿って搬送レール４９Ｃと係合されるフランジ部５２Ｄが形成されている。
【００３２】
図６に示すように、流路部材５４は、６個のベース部５４Ａを備え、ベース部５４Ａの各々に４本の円筒部材５４Ｂが立設されている。ベース部５４Ａは、３個のベース部５４Ａ毎に、立設された円筒部材５４Ｂのうちの１本の上部が連結部材５４Ｄによって連結されている。流路部材５４は、軟質で弾性変形可能な材料、例えば非晶質ポリオフィレンエラストマーで構成されている。このように、流路部材５４を弾性変形可能な材料で構成することにより、誘電体ブロック５２との密着性を高め、誘電体ブロック５２との間に構成される液体流路５５の密閉性を確保している。
【００３３】
保持部材５６は、長尺とされ、上面部材５６Ａ及び２枚の側面板５６Ｂが蓋状に構成された形状とされている。側面板５６Ｂには、誘電体ブロック５２の係合凸部５２Ｃと係合される係合孔５６Ｃ、及び、上記光ビームの光路に対応する部分に窓５６Ｄが形成されている。保持部材５６は、係合孔５６Ｃと係合凸部５２Ｃとが係合されて、誘電体ブロック５２に取り付けられる。流路部材５４は、保持部材５６と一体成形されており、保持部材５６と誘電体ブロック５２の間に配置される。上面部材５６Ａ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。受部５９は略円筒状とされている。
【００３４】
ベース部５４Ａには、図７に示すように、底面側に略Ｓ字状の２本の流路溝５４Ｃが形成されている。流路溝５４Ｃは、端部の各々が１の円筒部材５４Ｂの中空部と連通されている。ベース部５４Ａは、底面が誘電体ブロック５２の上面と密着され、流路溝５４Ｃと誘電体ブロック５２の上面との間に構成される空間と前記中空部とで、液体流路５５が構成される。
【００３５】
１個のベース部５４Ａには、２本の液体流路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。
【００３６】
ここで、２本の液体流路５５のうち、１本は測定流路５５Ａとして用いられ、他の１本は参照流路５５Ｒとして用いられる。測定流路５５Ａの薄膜５７上（リンカー層５７Ａ上）にはタンパクＴａを付着させ、参照流路５５Ｒの薄膜５７上（リンカー層５７Ａ上）にはタンパクＴａを付着させない状態で測定が行われる。
【００３７】
測定流路５５Ａ及び参照流路５５Ｒには、図７に示すように、各々光ビームＬ１、Ｌ２が入射される。光ビームＬ１、Ｌ２は、図８に示すように、ベース部５４Ａの中心線Ｍ上に配置されるＳ字の屈曲部分に照射される。以下、測定流路５５Ａにおける光ビームＬ１の照射領域を測定領域Ｅ１、参照流路５５Ｒにおける光ビームＬ２の照射領域を参照領域Ｅ２という。参照領域Ｅ２は、タンパクＴａが付着した測定領域Ｅ１から得られるデータを補正するための測定を行う領域である。
【００３８】
図９には、分注ヘッド２０の詳細な構成が示されている。
【００３９】
分注ヘッド２０は、１２本の分注管２０Ａを備えている。各分注管２０Ａは、Ｘ方向と直交する矢印Ｙ方向に沿って１列に配置されるように保持部材２０Ｂにより保持されている。分注管２０Ａは、隣り合う２本で一対とされ、一方が液体供給用、他方が液体排出用とされている。分注管２０Ａの先端部には、ピペットチップＣＰが取り付けられる。ピペットチップＣＰは、テーパ状に形成され、先端部に液体を吸入・排出するための吸排出口ＣＰＨ（図１０参照。）が設けられており、吸入した液体を貯留する貯留部ＣＰＴの内径寸法が吸排出口ＣＰＨに向けて漸次細幅となるように形成されている。また、ピペットチップＣＰの内面は、親水性材料で被覆されている。ピペットチップＣＰは、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。
【００４０】
図２に示すように、分注ヘッド２０は、上部筐体１２内の上部に設けられ、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、モータ２２Ｂの回転駆動によってボールねじ２２Ａが回転することにより、ガイドレール２２Ｃに沿ってＸ方向に移動される。このＸ方向移動により、分注ヘッド２０は、廃液プレート４７、保冷部４６、補正用プレート４５、バッファー供給部４４Ｂ（バッファプレート４４Ｐ）、測定部３０（測定チップ５０）、試料セット部４０Ｂ（試料プレート４０Ｐ）、及びピペットチップセット部４２Ｂ（ピペットチップストッカー４２Ｐ）に対向する位置にそれぞれ移動可能とされている。
【００４１】
また、図９に示すように、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、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、モータ２４Ａの回転駆動によって駆動軸２４Ｂが回転することにより、分注ヘッド２０をＺ方向に移動させる。このＺ方向移動により、分注ヘッド２０は、ピペットチップセット部４２Ｂにセットされたピペットチップストッカー４２Ｐ、試料セット部４０Ｂにセットされた試料プレート４０Ｐ、バッファー供給部４４Ｂにセットされたバッファプレート４４Ｐ、補正用プレート４５、保冷部４６にセットされたプレート、及び測定部３０にセットされた測定チップ５０などにアクセス可能となっている。
【００４２】
図１０に示されるように、分注ヘッド２０には、吸排駆動部２６が接続されている。吸排駆動部２６は、第１ポンプ２７、第２ポンプ２８を備えている。第１ポンプ２７及び第２ポンプ２８は、前述の一対の分注管２０Ａに各々対応して設けられている。第１ポンプ２７は、シリンジポンプで構成されており、第１シリンダ２７Ａ、第１ピストン２７Ｂ、及び、第１ピストン２７Ｂを駆動させる第１モータ２７Ｃを備えている。第１シリンダ２７Ａは、配管２７Ｈを介して分注ヘッド２０と接続されている。また、第２ポンプ２８も、シリンジポンプで構成されており、第２シリンダ２８Ａ、第２ピストン２８Ｂ、及び、第２ピストン２８Ｂを駆動させる第２モータ２８Ｃを備えている。第２シリンダ２８Ａは、配管２８Ｈを介して分注ヘッド２０と接続されている。
【００４３】
分注ヘッド２０は、第１モータ２７Ｃ及び第２モータ２８Ｃの回転駆動が各々制御されて第１ピストン２７Ｂ及び第２ピストン２８Ｂの駆動が制御されることにより、吸引、排出する溶液の液量、及び吸引、排出する際の溶液の速度が調整可能とされている。
【００４４】
一方、図４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。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上部台３２Ａ、上部台３２Ａから離れる方向に向かって低くなる出射傾斜部３２Ｂ、上部台３２Ａ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。上部台３２Ａには、Ｙ方向沿って測定チップ５０がセットされるものとされている。光学定盤３２の出射傾斜部３２Ｂには、測定チップ５０へ向かって光ビームＬ１、Ｌ２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。光学定盤３２の隣には、光学定盤３２を冷却する水冷ジャケット３２Ｊが設けられている。
【００４５】
図１１に示すように、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。ＣＣＤ３６Ｂは、バイオセンサー１０の全体の制御を司る制御部７０が接続された画像処理部３８と接続されている。
【００４６】
光源３４Ａからは、発散状態の光ビームＬが出射される。レンズユニット３４Ｂは、偏光ビームスプリッタを内蔵しており、光源３４Ａから入射する光ビームＬのＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離し、光ビームＬのＰ偏光成分をＺ方向に対して一定の幅を持った比較的太い２本の平行な光ビームＬ１、Ｌ２に分ける。そして、レンズユニット３４Ｂは、この２本の平行な光ビームＬ１、Ｌ２を薄膜５７と誘電体ブロック５２との界面の測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２に対して全反射角以上の種々の入射角で測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２において収束光状態となるように入射させる。よって、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２に入射する光ビームＬ１、Ｌ２は、誘電体ブロック５２と薄膜５７との界面において種々の反射角で全反射される。この全反射された光ビームＬ１、Ｌ２は、レンズユニット３６Ａを経てＣＣＤ３６Ｂに結像される。ＣＣＤ３６Ｂは、全反射された２本の光ビームＬ１、Ｌ２を共に受光可能な面積の受光面を有するエリアセンサとされており、受光面に結像した像を示す画像情報を生成して出力する。この出力された画像情報は画像処理部３８に入力される。画像処理部３８では、入力された画像情報に基づいて所定の処理を行なって、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２での屈折率変化データを導出する。導出された屈折率変化データは、制御部７０へ出力される。
【００４７】
ここで、この屈折率変化データは、測定チップ５０に試料及びバッファー液をそれぞれ個別に供給してそれぞれ光出射部３４から光ビームＬを出射させて測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２に光ビームＬ１、Ｌ２を照射し、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２において全反射された光ビームＬ１、Ｌ２に暗線が発生する反射角度をそれぞれ求めた場合の、測定領域Ｅ１において試料及びバッファー液で暗線が発生する反射角度の角度差と、参照領域Ｅ２において試料及びバッファー液で暗線が発生する反射角度の角度差との差に基づいて求められるものである。薄膜５７と誘電体ブロック５２との界面に特定の入射角で入射した光ビームＬ１、Ｌ２は、界面に表面プラズモンを励起させ、これにより、特定の入射角で入射した光ビームＬ１、Ｌ２の反射光の強度が鋭く低下して暗線として観察される。この暗線となる光ビームＬ１、Ｌ２の入射角が全反射減衰角θＳＰであり、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２において検出される全反射減衰角θＳＰの変化（角度差）の差が屈折率変化データとなる。
【００４８】
図１２には、バイオセンサー１０の動作を制御する制御系の機能構成を示すブロック図が示されている。
【００４９】
同図に示されるように、制御部７０には、ディスプレイ１４及び入力部１６が接続されている。
【００５０】
また、制御部７０には、上記モータ２２Ｂ、モータ２４Ａ、第１モータ２７Ｃ、及び第２モータ２８Ｃが接続されている。
【００５１】
制御部７０は、モータ２２Ｂ及びモータ２４Ａの回転駆動を制御することにより、分注ヘッド２０のＸ方向及びＺ方向への移動を制御する。また、制御部７０は、第１モータ２７Ｃ、及び第２モータ２８Ｃの回転駆動を制御することにより、分注ヘッド２０の各分注管２０Ａに取り付けられたピペットチップＣＰへの試料やバッファー液の吸引や排出を制御する。
【００５２】
制御部７０では、入力部１６を介してオペレータにより入力されたバイオセンサー１０に対する動作指示に応じて測定チップ５０の各液体流路５５への試料やバッファー液などの溶液の注入、屈折率データの取得、解析等を含む測定処理が実行される。また、制御部７０は、画像処理部３８より入力する屈折率変化データに基づいて、タンパクＴａと試料Ａとの反応状態を測定し、測定結果をディスプレイ１４に表示させる。
【００５３】
次に、タンパクＴａの特性を測定する際の本実施の形態に係るバイオセンサー１０の作用について説明する。
【００５４】
バイオセンサー１０は、測定チップ５０の各液体流路５５に試料やバッファー液などの溶液の供給する場合、分注ヘッド２０を、供給対象とする溶液が保存された保冷部４６や、試料セット部４０Ｂ、バッファー供給部４４Ｂ上へ移動させ、一対の分注管２０Ａの液体供給用側に取り付けられた計６本のピペットチップＣＰで溶液を吸引する。このときの吸引量は、一対の液体流路５５Ａ、５５Ｒに供給するため、２本分の量である。そして、溶液を吸引した液体供給用側の６本のピペットチップＣＰを、測定チップ５０の測定流路５５Ａ側の片方の出入口５３（以下「供給口５３Ａ」という）へ挿入すると共に、液体排出用側の６本のピペットチップＣＰを他方の出入口５３（以下「排出口５３Ｂ」という）へ挿入する。そして、液体供給用側の分注管２０Ａから供給口５３Ａに半量の溶液を供給すると共に、液体排出用側の分注管２０Ａで排出口５３Ｂから液体を吸入することにより行われる。続いて、参照流路５５Ｒ側へも、同様にしてピペットチップＣＰの残り半量の溶液が供給される。
【００５５】
一方、バイオセンサー１０は、液体排出用側のピペットチップＣＰに吸引した溶液や、液体供給用側のピペットチップＣＰに残った溶液を廃棄する場合、分注ヘッド２０を、廃液プレート４７上へ移動させ、ピペットチップＣＰ内に貯留された溶液を全て排出する。
【００５６】
制御部７０は、この貯留された溶液を吸排出口ＣＰＨから全て排出する際に、第１モータ２７Ｃ、及び第２モータ２８Ｃの回転駆動を制御することにより、ピペットチップＣＰ内の溶液の液面が吸排出口ＣＰＨに近くなるほど第１ポンプ２７、第２ポンプ２８の送液速度を低下させて当該溶液の液面の移動速度が貯留部ＣＰＴ内面への当該溶液の残留を抑制できる所定速度以下となるように制御する。この上記所定速度は、ピペットチップＣＰの内部形状やピペットチップＣＰ内部の表面処理、材質、貯留された溶液の種類、含有成分、濃度等によって異なるが、予め実験等によって溶液の残留を防止するのに十分な速度として求められる。
【００５７】
すなわち、本実施の形態に係るピペットチップＣＰは、貯留部ＣＰＴが吸排出口ＣＰＨに向けて漸次細幅に形成されている。このため、図１３（Ａ）に示すように、排出開始から排出終了まで第１ポンプ２７、第２ポンプ２８から一定の送液速度で送液した場合は、吸排出口ＣＰＨから単位時間あたりの一定の液量で溶液が排出されるため、図１３（Ｂ）に示すように、吸排出口ＣＰＨ（排出終了）に近くなるほど溶液の液面の移動速度が速くなる。
【００５８】
一方、本実施の形態によれば、図１４（Ａ）に示すように、排出開始後、第１ポンプ２７、第２ポンプ２８の送液速度を連続的に減少させて、ピペットチップＣＰ内の溶液の液面が吸排出口ＣＰＨに近くなるほど第１ポンプ２７、第２ポンプ２８の送液速度を低下させる。これにより、吸排出口ＣＰＨに近くなるほど吸排出口ＣＰＨから排出される単位時間あたりの液量が減り、図１４（Ｂ）に示すように、液面の移動速度が速まることを抑えることができるため、貯留部ＣＰＴの内面に溶液が付着して残留することを抑制することができる。
【００５９】
また、本実施の形態によれば、ピペットチップＣＰ内の溶液の液面が吸排出口ＣＰＨから遠く、液面の面積が広いときは、吸排出口ＣＰＨから排出される溶液の液量が多いため、スループットの低下を抑えることもできる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、図１４（Ａ）に示すように、第１ポンプ２７、第２ポンプ２８の送液速度を連続的に減少させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図１５の実線に示すように、第１ポンプ２７、第２ポンプ２８の送液速度を段階的に減少させるものとしてもよい。これにより、第１ポンプ２７、第２ポンプ２８の制御が容易となる。なお、図１５では図１４（Ａ）の実線を破線で示している。
【００６１】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態に係るバイオセンサー１０の構成は、上記第１の実施の形態（図１、図１〜図１２参照）と同一であるので、ここでの説明は省略する。
【００６２】
本実施の形態では、制御部７０は、貯留された溶液を全て排出する際に、第１モータ２７Ｃ、及び第２モータ２８Ｃの回転駆動を制御することにより、図１６に示すように、ピペットチップＣＰ内面への溶液の残留を抑制できる所定速度よりも速い速度で溶液の排出を開始させ、吸排出口ＣＰＨから全ての溶液が排出される前に溶液の排出を一旦所定時間停止させ、その後、残りの溶液を排出させるように制御するしている。なお、この溶液の排出を一旦させるタイミングは、全ての溶液が排出される排出終了のタイミングに近いほど好ましい。
【００６３】
この上記所定時間は、予め実験等によって求めた、ピペットチップＣＰの内面に付着した溶液が落ちるのに十分な時間とされている。
【００６４】
このように、本実施の形態によれば、溶液の残留を抑制できる所定速度よりも速い速度で溶液の排出することで、ピペットチップＣＰ内面への溶液の残留するが、全ての溶液が排出される前に排出を一旦停止させることにより、ピペットチップＣＰの内面に残留した溶液が落ちて収集されるため、貯留部ＣＰＴの内面に残留することを抑制することができる。
【００６５】
また、本実施の形態によれば、排出を一旦停止させるまで、上記所定速度よりも速い速度で溶液の排出することで、スループットの低下を抑えることもできる。
【００６６】
なお、第２の実施形態は、制御部７０にＲＯＭやＨＤＤ等の記憶部を設けて、内部形状や内部の表面処理、材質の異なるピペットチップＣＰの種類毎や、溶液の種類、含有成分、濃度毎に、ピペットチップＣＰの内面に付着した当該溶液が落ちる時間を記憶させておき、制御部７０が、排出を一旦停止させる所定時間を、ピペットチップＣＰの種類や、ピペットチップＣＰに貯留された液体の種類、含有成分、濃度に応じて変化させるようにしてもよい。
【００６７】
また、制御部７０は、残りの溶液が少ない場合、当該残りの溶液を排出する際の当該溶液の液面の移動速度が上記所定速度よりも速するように制御してもよい。
【００６８】
また、上記各実施の形態では、ピペットチップＣＰの内面が親水性材料で被覆されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ピペットチップＣＰの内面が疎水性材料で被覆されている場合でも界面活性剤が添加された溶液であれば、同様の送液の制御を行うことにより、スループットの低下を抑えつつ、液体の残留を抑制することができる。
【００６９】
その他、本実施の形態では、表面プラズモンセンサーを一例として説明したが、分注装置としては、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施の形態に係るバイオセンサー全体の斜視図である。
【図２】実施の形態に係るバイオセンサーの内部の斜視図である。
【図３】実施の形態に係るバイオセンサーの内部の上面図である。
【図４】実施の形態に係るバイオセンサーの内部の側面図である。
【図５】実施の形態に係る測定チップの斜視図である。
【図６】実施の形態に係る測定チップの分解斜視図である。
【図７】実施の形態に係る測定チップの測定領域及び参照領域へ光ビームが入射している状態を示す図である。
【図８】実施の形態に係る測定チップの流路部材を下側からみた図である。
【図９】実施の形態に係る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１０】実施形態に係るバイオセンサーの液体吸排部の概略構成図である。
【図１１】実施の形態に係るバイオセンサーの光学測定部付近の概略図である。
【図１２】実施の形態に係るバイオセンサーの制御部とその周辺の概略ブロック図である。
【図１３】（Ａ）は送液速度の変化を示すグラフであり、（Ｂ）は（Ａ）の送液速度で送液した場合の溶液の液面の移動速度の変化を示すグラフである。
【図１４】（Ａ）は第１の実施の形態に係る送液速度の変化を示すグラフであり、（Ｂ）は第１の実施の形態に係る送液速度で送液した場合の溶液の液面の移動速度の変化を示すグラフである。
【図１５】第１の実施の形態に係る送液速度の変化の別な例を示すグラフである。
【図１６】第２の実施の形態に係る溶液の液面の移動速度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７１】
１０ バイオセンサー
２０ 分注ヘッド
ＣＰ ピペットチップ（貯留手段）
ＣＰＨ 吸排出口（排出口）
ＣＰＴ 貯留部
２７ 第１ポンプ
２８ 第２ポンプ
７０ 制御部（制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分注装置に係り、特に、液体を貯留し、貯留した液体を分注する分注装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶液などの各種の液体を貯留し、貯留した液体を分注する分注装置は、生化学実験・臨床検査・薬剤の開発研究など様々な方面で用いられている。
【０００３】
この種の分注装置には、液体を吸引、貯留、排出する部分としてチップを用いているものがある。このチップの内面への液体の残留を抑制する技術として、特許文献１には、チップ内面の少なくとも液体が接触する部分を水との接触角が０度の超親水性材料で被覆し、少なくともチップ先端部分の外面を水との接触角が６０度以上の樹脂により形成する技術が開示されいる。
【０００４】
また、特許文献１には、このようにチップ内面を超親水性にした場合、液体を排出する速度に注意して液体をゆっくりと排出することでチップ内面の液体の残留量を抑えることが可能であることが記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１３６２３６号公報
【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、チップ内面の液体の残留量を抑えるために、チップから液体をゆっくりと排出した場合、単位時間あたりに分注することができる処理回数（所謂、スループット）が低下してしまう、という問題点があった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、スループットの低下を抑えつつ、液体の残留を抑制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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、貯留された液体を排出するための排出口が形成されると共に、当該液体を貯留する貯留部の内径寸法が少なくとも前記排出口の近傍において前記排出口に向けて漸次細幅となるように形成された貯留手段と、前記貯留部に貯留された液体を前記排出口から排出させるポンプと、前記貯留部に貯留された液体を前記排出口から全て排出する際に、当該液体の液面が前記排出口に近くなるほど前記ポンプの送液速度を低下させて、当該液体の液面の移動速度が前記貯留手段内面への当該液体の残留を抑制できる所定速度以下となるように前記ポンプを制御する制御手段と、を備えている。
【０００８】
請求項１記載の発明は、貯留手段が、貯留された液体を排出するための排出口が形成されると共に、当該貯留手段の液体を貯留する貯留部の内径寸法が少なくとも排出口の近傍において排出口に向けて漸次細幅となるように形成され、ポンプにより、貯留部に貯留された液体が排出口から排出させるものとされており、制御手段により、貯留部に貯留された液体を排出口から全て排出する際に、当該液体の液面が排出口に近くなるほどポンプの送液速度を低下させて、当該液体の液面の移動速度が貯留手段内面への当該液体の残留を抑制できる所定速度以下となるようにポンプが制御される。
【０００９】
このように請求項１記載の発明によれば、貯留部に貯留された液体を排出口から全て排出する際に、当該液体の液面が排出口に近くなるほどポンプの送液速度を低下させて当該液体の液面の移動速度が貯留手段内面への当該液体の残留を抑制できる所定速度以下となるようにポンプを制御しているので、スループットの低下を抑えつつ、液体の残留を抑制することができる。
【００１０】
なお、本発明の制御手段は、請求項２記載の発明のように、前記所定速度を前記貯留部の内部形状や前記貯留部内部の表面処理、前記貯留部の材質、前記貯留部に貯留された液体の種類、含有成分、濃度の少なくとも１つに応じて変化させてもよい。
【００１１】
一方、上記目的を達成するため、請求項３に記載の発明は、貯留された液体を排出するための排出口が形成されると共に、当該液体を貯留する貯留部の内径寸法が少なくとも前記排出口の近傍において前記排出口に向けて漸次細幅となるように形成された貯留手段と、前記貯留部に貯留された液体を前記排出口から排出させるポンプと、前記貯留部に貯留された液体を前記排出口から全て排出する際に、前記貯留手段内面への当該液体の残留を抑制できる所定速度よりも速い速度で液体の排出を開始させ、前記排出口から全ての液体が排出される前に液体の排出を一旦所定時間停止させ、その後、残りの液体を排出させるように前記ポンプを制御する制御手段と、を備えている。
【００１２】
請求項３記載の発明は、貯留手段が、貯留された液体を排出するための排出口が形成されると共に、当該貯留手段の液体を貯留する貯留部の内径寸法が少なくとも排出口の近傍において排出口に向けて漸次細幅となるように形成され、ポンプにより、貯留部に貯留された液体が排出口から排出させるものとされており、制御手段により、貯留部に貯留された液体を排出口から全て排出する際に、貯留手段内面への当該液体の残留を抑制できる所定速度よりも速い速度で液体の排出を開始させ、排出口から全ての液体が排出される前に液体の排出を一旦所定時間停止させ、その後、残りの液体を排出させるようにポンプが制御される。。
【００１３】
このように請求項３記載の発明によれば、貯留部に貯留された液体を排出口から全て排出する際に、貯留手段内面への当該液体の残留を抑制できる所定速度よりも速い速度で液体の排出を開始させ、排出口から全ての液体が排出される前に液体の排出を一旦所定時間停止させ、その後、残りの液体を排出させるようにポンプを制御しているので、スループットの低下を抑えつつ、液体の残留を抑制することができる。
【００１４】
なお、本発明の制御手段は、請求項４記載の発明のように、前記残りの液体を排出する際の当該液体の液面の移動速度が前記所定速度以下となるように前記ポンプを制御してもよい。
【００１５】
また、本発明の制御手段は、請求項５記載の発明のように、前記液体の排出を一旦停止させる前記所定時間を、前記貯留部の内部形状や前記貯留部内部の表面処理、前記貯留部の材質、前記貯留部に貯留された液体の種類、含有成分、濃度の少なくとも１つに応じて変化させてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明によれば、スループットの低下を抑えつつ、液体の残留を抑制することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、以下では、表面プラズモン共鳴現象（Surface Plasmon Resonance：ＳＰＲ）による全反射減衰の発生によって暗線が発生した反射角度を検出することにより、検体物質の特性を測定する測定装置に本発明を適用した場合について説明する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
本実施の形態に係る測定装置としてのバイオセンサー１０は、金属膜の表面に発生する表面プラズモン共鳴現象を利用して、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。
【００１９】
図１〜図４に示すように、バイオセンサー１０は、下部筐体１１及び上部筐体１２を備えている。上部筐体１２は、断熱部材で構成されており、バイオセンサー１０の上半分全体を覆っている。上部筐体１２内と、外部及び下部筐体１１内との間は、断熱されている。上部筐体１２の手前側は、上方へ開放可能とされており、把手１３が取り付けられている。上部筐体１２の外側には、ディスプレイ１４及び入力部１６が設置されている。
【００２０】
図２は、上部筐体１２を取り去って、図１の奥側からみたバイオセンサー１０の内部を示す図であり、図３は筐体の内部を上面からみた図、図４は図２の手前側からみた内部の側面図である。
【００２１】
上部筐体１２の内部には、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、バッファストック部４４、保冷部４６、廃液プレート４７、測定チップストック部４８、ラジエータ６０、ラジエータ送風ファン６２、水平方向送風ファン６４が備えられている。
【００２２】
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、個々のセルに検体物質の特性の測定に用いる試料として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（鉛直方向）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。
【００２３】
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。
【００２４】
バッファストック部４４は、ボトル収容部４４Ａ及びバッファー供給部４４Ｂで構成されている。ボトル収容部４４Ａには、測定の基準となる基準試料としてのバッファー液が貯留された複数本のボトル４４Ｃが収容されている。バッファー供給部４４Ｂには、バッファプレート４４Ｐがセットされている。バッファプレート４４Ｐは、複数筋に区画されており、各々の区画には濃度の異なるバッファー液が貯留されている。また、バッファプレート４４Ｐの上部には、分注ヘッド２０のアクセス時にピペットチップＣＰが挿入される孔Ｈが構成されている。バッファプレート４４Ｐへは、ホース４４Ｈによりボトル４４Ｃからバッファー液が供給される。
【００２５】
バッファー供給部４４Ｂの隣には、補正用プレート４５が配置され、その隣に保冷部４６が配置され、その隣に廃液プレート４７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。保冷部４６には、冷蔵の必要な試料が配置される。保冷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。廃液プレート４７は、ホースによって図示しない廃液タンクと接続されており、廃液プレート４７に排出された溶液は、廃液タンクに収容される。
【００２６】
測定チップストック部４８には、測定チップ収容プレート４８Ｐがセットされている。測定チップ収容プレート４８Ｐには、測定チップ５０が複数本収納されている。
【００２７】
測定チップストック部４８と測定部３０との間には、測定チップ搬送機構４９が備えられている。測定チップ搬送機構４９は、測定チップ５０を両側から挟み込んで保持する保持アーム４９Ａ、回転により保持アーム４９ＡをＹ方向に移動させるボールねじ４９Ｂ、Ｙ方向に配置され、測定チップ５０が載せられる搬送レール４９Ｃ、を含んで構成されている。測定の際には、１本の測定チップ５０が測定チップ搬送機構４９により測定チップ収容プレート４８Ｐから搬送レール４９Ｃ上に載せられ、保持アーム４９Ａにより挟持されつつ測定部３０へ移動してセットされる。
【００２８】
測定チップ５０は、図５及び図６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。
【００２９】
誘電体ブロック５２は、光ビームに対して透明な透明樹脂等で構成されており、断面が台形の棒状とされたプリズム部５２Ａ、及び、プリズム部５２Ａの両端部にプリズム部５２Ａと一体的に形成された被保持部５２Ｂを備えている。プリズム部５２Ａの互いに平行な２面の内の広い側の上面には、金属性の薄膜５７が形成されている。誘電体ブロック５２は、いわゆるプリズムとして機能し、バイオセンサー１０での測定の際には、プリズム部５２Ａの対向する互いに平行でない２つの側面の内の一方から光ビームが入射され、他方から薄膜５７との界面で全反射された光ビームが出射される。
【００３０】
薄膜５７の表面には、測定対象とする検体物質としてタンパクＴａを薄膜５７上に付着させるための、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が付着される。
【００３１】
プリズム部５２Ａの両側面には、上側の端辺に沿って保持部材５６と係合される係合凸部５２Ｃが形成されている。また、プリズム部５２Ａの下側には、側端辺に沿って搬送レール４９Ｃと係合されるフランジ部５２Ｄが形成されている。
【００３２】
図６に示すように、流路部材５４は、６個のベース部５４Ａを備え、ベース部５４Ａの各々に４本の円筒部材５４Ｂが立設されている。ベース部５４Ａは、３個のベース部５４Ａ毎に、立設された円筒部材５４Ｂのうちの１本の上部が連結部材５４Ｄによって連結されている。流路部材５４は、軟質で弾性変形可能な材料、例えば非晶質ポリオフィレンエラストマーで構成されている。このように、流路部材５４を弾性変形可能な材料で構成することにより、誘電体ブロック５２との密着性を高め、誘電体ブロック５２との間に構成される液体流路５５の密閉性を確保している。
【００３３】
保持部材５６は、長尺とされ、上面部材５６Ａ及び２枚の側面板５６Ｂが蓋状に構成された形状とされている。側面板５６Ｂには、誘電体ブロック５２の係合凸部５２Ｃと係合される係合孔５６Ｃ、及び、上記光ビームの光路に対応する部分に窓５６Ｄが形成されている。保持部材５６は、係合孔５６Ｃと係合凸部５２Ｃとが係合されて、誘電体ブロック５２に取り付けられる。流路部材５４は、保持部材５６と一体成形されており、保持部材５６と誘電体ブロック５２の間に配置される。上面部材５６Ａ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。受部５９は略円筒状とされている。
【００３４】
ベース部５４Ａには、図７に示すように、底面側に略Ｓ字状の２本の流路溝５４Ｃが形成されている。流路溝５４Ｃは、端部の各々が１の円筒部材５４Ｂの中空部と連通されている。ベース部５４Ａは、底面が誘電体ブロック５２の上面と密着され、流路溝５４Ｃと誘電体ブロック５２の上面との間に構成される空間と前記中空部とで、液体流路５５が構成される。
【００３５】
１個のベース部５４Ａには、２本の液体流路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。
【００３６】
ここで、２本の液体流路５５のうち、１本は測定流路５５Ａとして用いられ、他の１本は参照流路５５Ｒとして用いられる。測定流路５５Ａの薄膜５７上（リンカー層５７Ａ上）にはタンパクＴａを付着させ、参照流路５５Ｒの薄膜５７上（リンカー層５７Ａ上）にはタンパクＴａを付着させない状態で測定が行われる。
【００３７】
測定流路５５Ａ及び参照流路５５Ｒには、図７に示すように、各々光ビームＬ１、Ｌ２が入射される。光ビームＬ１、Ｌ２は、図８に示すように、ベース部５４Ａの中心線Ｍ上に配置されるＳ字の屈曲部分に照射される。以下、測定流路５５Ａにおける光ビームＬ１の照射領域を測定領域Ｅ１、参照流路５５Ｒにおける光ビームＬ２の照射領域を参照領域Ｅ２という。参照領域Ｅ２は、タンパクＴａが付着した測定領域Ｅ１から得られるデータを補正するための測定を行う領域である。
【００３８】
図９には、分注ヘッド２０の詳細な構成が示されている。
【００３９】
分注ヘッド２０は、１２本の分注管２０Ａを備えている。各分注管２０Ａは、Ｘ方向と直交する矢印Ｙ方向に沿って１列に配置されるように保持部材２０Ｂにより保持されている。分注管２０Ａは、隣り合う２本で一対とされ、一方が液体供給用、他方が液体排出用とされている。分注管２０Ａの先端部には、ピペットチップＣＰが取り付けられる。ピペットチップＣＰは、テーパ状に形成され、先端部に液体を吸入・排出するための吸排出口ＣＰＨ（図１０参照。）が設けられており、吸入した液体を貯留する貯留部ＣＰＴの内径寸法が吸排出口ＣＰＨに向けて漸次細幅となるように形成されている。また、ピペットチップＣＰの内面は、親水性材料で被覆されている。ピペットチップＣＰは、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。
【００４０】
図２に示すように、分注ヘッド２０は、上部筐体１２内の上部に設けられ、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、モータ２２Ｂの回転駆動によってボールねじ２２Ａが回転することにより、ガイドレール２２Ｃに沿ってＸ方向に移動される。このＸ方向移動により、分注ヘッド２０は、廃液プレート４７、保冷部４６、補正用プレート４５、バッファー供給部４４Ｂ（バッファプレート４４Ｐ）、測定部３０（測定チップ５０）、試料セット部４０Ｂ（試料プレート４０Ｐ）、及びピペットチップセット部４２Ｂ（ピペットチップストッカー４２Ｐ）に対向する位置にそれぞれ移動可能とされている。
【００４１】
また、図９に示すように、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、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、モータ２４Ａの回転駆動によって駆動軸２４Ｂが回転することにより、分注ヘッド２０をＺ方向に移動させる。このＺ方向移動により、分注ヘッド２０は、ピペットチップセット部４２Ｂにセットされたピペットチップストッカー４２Ｐ、試料セット部４０Ｂにセットされた試料プレート４０Ｐ、バッファー供給部４４Ｂにセットされたバッファプレート４４Ｐ、補正用プレート４５、保冷部４６にセットされたプレート、及び測定部３０にセットされた測定チップ５０などにアクセス可能となっている。
【００４２】
図１０に示されるように、分注ヘッド２０には、吸排駆動部２６が接続されている。吸排駆動部２６は、第１ポンプ２７、第２ポンプ２８を備えている。第１ポンプ２７及び第２ポンプ２８は、前述の一対の分注管２０Ａに各々対応して設けられている。第１ポンプ２７は、シリンジポンプで構成されており、第１シリンダ２７Ａ、第１ピストン２７Ｂ、及び、第１ピストン２７Ｂを駆動させる第１モータ２７Ｃを備えている。第１シリンダ２７Ａは、配管２７Ｈを介して分注ヘッド２０と接続されている。また、第２ポンプ２８も、シリンジポンプで構成されており、第２シリンダ２８Ａ、第２ピストン２８Ｂ、及び、第２ピストン２８Ｂを駆動させる第２モータ２８Ｃを備えている。第２シリンダ２８Ａは、配管２８Ｈを介して分注ヘッド２０と接続されている。
【００４３】
分注ヘッド２０は、第１モータ２７Ｃ及び第２モータ２８Ｃの回転駆動が各々制御されて第１ピストン２７Ｂ及び第２ピストン２８Ｂの駆動が制御されることにより、吸引、排出する溶液の液量、及び吸引、排出する際の溶液の速度が調整可能とされている。
【００４４】
一方、図４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。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上部台３２Ａ、上部台３２Ａから離れる方向に向かって低くなる出射傾斜部３２Ｂ、上部台３２Ａ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。上部台３２Ａには、Ｙ方向沿って測定チップ５０がセットされるものとされている。光学定盤３２の出射傾斜部３２Ｂには、測定チップ５０へ向かって光ビームＬ１、Ｌ２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。光学定盤３２の隣には、光学定盤３２を冷却する水冷ジャケット３２Ｊが設けられている。
【００４５】
図１１に示すように、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。ＣＣＤ３６Ｂは、バイオセンサー１０の全体の制御を司る制御部７０が接続された画像処理部３８と接続されている。
【００４６】
光源３４Ａからは、発散状態の光ビームＬが出射される。レンズユニット３４Ｂは、偏光ビームスプリッタを内蔵しており、光源３４Ａから入射する光ビームＬのＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離し、光ビームＬのＰ偏光成分をＺ方向に対して一定の幅を持った比較的太い２本の平行な光ビームＬ１、Ｌ２に分ける。そして、レンズユニット３４Ｂは、この２本の平行な光ビームＬ１、Ｌ２を薄膜５７と誘電体ブロック５２との界面の測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２に対して全反射角以上の種々の入射角で測定領域Ｅ１と参照領域Ｅ２において収束光状態となるように入射させる。よって、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２に入射する光ビームＬ１、Ｌ２は、誘電体ブロック５２と薄膜５７との界面において種々の反射角で全反射される。この全反射された光ビームＬ１、Ｌ２は、レンズユニット３６Ａを経てＣＣＤ３６Ｂに結像される。ＣＣＤ３６Ｂは、全反射された２本の光ビームＬ１、Ｌ２を共に受光可能な面積の受光面を有するエリアセンサとされており、受光面に結像した像を示す画像情報を生成して出力する。この出力された画像情報は画像処理部３８に入力される。画像処理部３８では、入力された画像情報に基づいて所定の処理を行なって、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２での屈折率変化データを導出する。導出された屈折率変化データは、制御部７０へ出力される。
【００４７】
ここで、この屈折率変化データは、測定チップ５０に試料及びバッファー液をそれぞれ個別に供給してそれぞれ光出射部３４から光ビームＬを出射させて測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２に光ビームＬ１、Ｌ２を照射し、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２において全反射された光ビームＬ１、Ｌ２に暗線が発生する反射角度をそれぞれ求めた場合の、測定領域Ｅ１において試料及びバッファー液で暗線が発生する反射角度の角度差と、参照領域Ｅ２において試料及びバッファー液で暗線が発生する反射角度の角度差との差に基づいて求められるものである。薄膜５７と誘電体ブロック５２との界面に特定の入射角で入射した光ビームＬ１、Ｌ２は、界面に表面プラズモンを励起させ、これにより、特定の入射角で入射した光ビームＬ１、Ｌ２の反射光の強度が鋭く低下して暗線として観察される。この暗線となる光ビームＬ１、Ｌ２の入射角が全反射減衰角θＳＰであり、測定領域Ｅ１及び参照領域Ｅ２において検出される全反射減衰角θＳＰの変化（角度差）の差が屈折率変化データとなる。
【００４８】
図１２には、バイオセンサー１０の動作を制御する制御系の機能構成を示すブロック図が示されている。
【００４９】
同図に示されるように、制御部７０には、ディスプレイ１４及び入力部１６が接続されている。
【００５０】
また、制御部７０には、上記モータ２２Ｂ、モータ２４Ａ、第１モータ２７Ｃ、及び第２モータ２８Ｃが接続されている。
【００５１】
制御部７０は、モータ２２Ｂ及びモータ２４Ａの回転駆動を制御することにより、分注ヘッド２０のＸ方向及びＺ方向への移動を制御する。また、制御部７０は、第１モータ２７Ｃ、及び第２モータ２８Ｃの回転駆動を制御することにより、分注ヘッド２０の各分注管２０Ａに取り付けられたピペットチップＣＰへの試料やバッファー液の吸引や排出を制御する。
【００５２】
制御部７０では、入力部１６を介してオペレータにより入力されたバイオセンサー１０に対する動作指示に応じて測定チップ５０の各液体流路５５への試料やバッファー液などの溶液の注入、屈折率データの取得、解析等を含む測定処理が実行される。また、制御部７０は、画像処理部３８より入力する屈折率変化データに基づいて、タンパクＴａと試料Ａとの反応状態を測定し、測定結果をディスプレイ１４に表示させる。
【００５３】
次に、タンパクＴａの特性を測定する際の本実施の形態に係るバイオセンサー１０の作用について説明する。
【００５４】
バイオセンサー１０は、測定チップ５０の各液体流路５５に試料やバッファー液などの溶液の供給する場合、分注ヘッド２０を、供給対象とする溶液が保存された保冷部４６や、試料セット部４０Ｂ、バッファー供給部４４Ｂ上へ移動させ、一対の分注管２０Ａの液体供給用側に取り付けられた計６本のピペットチップＣＰで溶液を吸引する。このときの吸引量は、一対の液体流路５５Ａ、５５Ｒに供給するため、２本分の量である。そして、溶液を吸引した液体供給用側の６本のピペットチップＣＰを、測定チップ５０の測定流路５５Ａ側の片方の出入口５３（以下「供給口５３Ａ」という）へ挿入すると共に、液体排出用側の６本のピペットチップＣＰを他方の出入口５３（以下「排出口５３Ｂ」という）へ挿入する。そして、液体供給用側の分注管２０Ａから供給口５３Ａに半量の溶液を供給すると共に、液体排出用側の分注管２０Ａで排出口５３Ｂから液体を吸入することにより行われる。続いて、参照流路５５Ｒ側へも、同様にしてピペットチップＣＰの残り半量の溶液が供給される。
【００５５】
一方、バイオセンサー１０は、液体排出用側のピペットチップＣＰに吸引した溶液や、液体供給用側のピペットチップＣＰに残った溶液を廃棄する場合、分注ヘッド２０を、廃液プレート４７上へ移動させ、ピペットチップＣＰ内に貯留された溶液を全て排出する。
【００５６】
制御部７０は、この貯留された溶液を吸排出口ＣＰＨから全て排出する際に、第１モータ２７Ｃ、及び第２モータ２８Ｃの回転駆動を制御することにより、ピペットチップＣＰ内の溶液の液面が吸排出口ＣＰＨに近くなるほど第１ポンプ２７、第２ポンプ２８の送液速度を低下させて当該溶液の液面の移動速度が貯留部ＣＰＴ内面への当該溶液の残留を抑制できる所定速度以下となるように制御する。この上記所定速度は、ピペットチップＣＰの内部形状やピペットチップＣＰ内部の表面処理、材質、貯留された溶液の種類、含有成分、濃度等によって異なるが、予め実験等によって溶液の残留を防止するのに十分な速度として求められる。
【００５７】
すなわち、本実施の形態に係るピペットチップＣＰは、貯留部ＣＰＴが吸排出口ＣＰＨに向けて漸次細幅に形成されている。このため、図１３（Ａ）に示すように、排出開始から排出終了まで第１ポンプ２７、第２ポンプ２８から一定の送液速度で送液した場合は、吸排出口ＣＰＨから単位時間あたりの一定の液量で溶液が排出されるため、図１３（Ｂ）に示すように、吸排出口ＣＰＨ（排出終了）に近くなるほど溶液の液面の移動速度が速くなる。
【００５８】
一方、本実施の形態によれば、図１４（Ａ）に示すように、排出開始後、第１ポンプ２７、第２ポンプ２８の送液速度を連続的に減少させて、ピペットチップＣＰ内の溶液の液面が吸排出口ＣＰＨに近くなるほど第１ポンプ２７、第２ポンプ２８の送液速度を低下させる。これにより、吸排出口ＣＰＨに近くなるほど吸排出口ＣＰＨから排出される単位時間あたりの液量が減り、図１４（Ｂ）に示すように、液面の移動速度が速まることを抑えることができるため、貯留部ＣＰＴの内面に溶液が付着して残留することを抑制することができる。
【００５９】
また、本実施の形態によれば、ピペットチップＣＰ内の溶液の液面が吸排出口ＣＰＨから遠く、液面の面積が広いときは、吸排出口ＣＰＨから排出される溶液の液量が多いため、スループットの低下を抑えることもできる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、図１４（Ａ）に示すように、第１ポンプ２７、第２ポンプ２８の送液速度を連続的に減少させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図１５の実線に示すように、第１ポンプ２７、第２ポンプ２８の送液速度を段階的に減少させるものとしてもよい。これにより、第１ポンプ２７、第２ポンプ２８の制御が容易となる。なお、図１５では図１４（Ａ）の実線を破線で示している。
【００６１】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態に係るバイオセンサー１０の構成は、上記第１の実施の形態（図１、図１〜図１２参照）と同一であるので、ここでの説明は省略する。
【００６２】
本実施の形態では、制御部７０は、貯留された溶液を全て排出する際に、第１モータ２７Ｃ、及び第２モータ２８Ｃの回転駆動を制御することにより、図１６に示すように、ピペットチップＣＰ内面への溶液の残留を抑制できる所定速度よりも速い速度で溶液の排出を開始させ、吸排出口ＣＰＨから全ての溶液が排出される前に溶液の排出を一旦所定時間停止させ、その後、残りの溶液を排出させるように制御するしている。なお、この溶液の排出を一旦させるタイミングは、全ての溶液が排出される排出終了のタイミングに近いほど好ましい。
【００６３】
この上記所定時間は、予め実験等によって求めた、ピペットチップＣＰの内面に付着した溶液が落ちるのに十分な時間とされている。
【００６４】
このように、本実施の形態によれば、溶液の残留を抑制できる所定速度よりも速い速度で溶液の排出することで、ピペットチップＣＰ内面への溶液の残留するが、全ての溶液が排出される前に排出を一旦停止させることにより、ピペットチップＣＰの内面に残留した溶液が落ちて収集されるため、貯留部ＣＰＴの内面に残留することを抑制することができる。
【００６５】
また、本実施の形態によれば、排出を一旦停止させるまで、上記所定速度よりも速い速度で溶液の排出することで、スループットの低下を抑えることもできる。
【００６６】
なお、第２の実施形態は、制御部７０にＲＯＭやＨＤＤ等の記憶部を設けて、内部形状や内部の表面処理、材質の異なるピペットチップＣＰの種類毎や、溶液の種類、含有成分、濃度毎に、ピペットチップＣＰの内面に付着した当該溶液が落ちる時間を記憶させておき、制御部７０が、排出を一旦停止させる所定時間を、ピペットチップＣＰの種類や、ピペットチップＣＰに貯留された液体の種類、含有成分、濃度に応じて変化させるようにしてもよい。
【００６７】
また、制御部７０は、残りの溶液が少ない場合、当該残りの溶液を排出する際の当該溶液の液面の移動速度が上記所定速度よりも速するように制御してもよい。
【００６８】
また、上記各実施の形態では、ピペットチップＣＰの内面が親水性材料で被覆されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ピペットチップＣＰの内面が疎水性材料で被覆されている場合でも界面活性剤が添加された溶液であれば、同様の送液の制御を行うことにより、スループットの低下を抑えつつ、液体の残留を抑制することができる。
【００６９】
その他、本実施の形態では、表面プラズモンセンサーを一例として説明したが、分注装置としては、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施の形態に係るバイオセンサー全体の斜視図である。
【図２】実施の形態に係るバイオセンサーの内部の斜視図である。
【図３】実施の形態に係るバイオセンサーの内部の上面図である。
【図４】実施の形態に係るバイオセンサーの内部の側面図である。
【図５】実施の形態に係る測定チップの斜視図である。
【図６】実施の形態に係る測定チップの分解斜視図である。
【図７】実施の形態に係る測定チップの測定領域及び参照領域へ光ビームが入射している状態を示す図である。
【図８】実施の形態に係る測定チップの流路部材を下側からみた図である。
【図９】実施の形態に係る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１０】実施形態に係るバイオセンサーの液体吸排部の概略構成図である。
【図１１】実施の形態に係るバイオセンサーの光学測定部付近の概略図である。
【図１２】実施の形態に係るバイオセンサーの制御部とその周辺の概略ブロック図である。
【図１３】（Ａ）は送液速度の変化を示すグラフであり、（Ｂ）は（Ａ）の送液速度で送液した場合の溶液の液面の移動速度の変化を示すグラフである。
【図１４】（Ａ）は第１の実施の形態に係る送液速度の変化を示すグラフであり、（Ｂ）は第１の実施の形態に係る送液速度で送液した場合の溶液の液面の移動速度の変化を示すグラフである。
【図１５】第１の実施の形態に係る送液速度の変化の別な例を示すグラフである。
【図１６】第２の実施の形態に係る溶液の液面の移動速度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７１】
１０ バイオセンサー
２０ 分注ヘッド
ＣＰ ピペットチップ（貯留手段）
ＣＰＨ 吸排出口（排出口）
ＣＰＴ 貯留部
２７ 第１ポンプ
２８ 第２ポンプ
７０ 制御部（制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留された液体を排出するための排出口が形成されると共に、当該液体を貯留する貯留部の内径寸法が少なくとも前記排出口の近傍において前記排出口に向けて漸次細幅となるように形成された貯留手段と、
前記貯留部に貯留された液体を前記排出口から排出させるポンプと、
前記貯留部に貯留された液体を前記排出口から全て排出する際に、当該液体の液面が前記排出口に近くなるほど前記ポンプの送液速度を低下させて、当該液体の液面の移動速度が前記貯留手段内面への当該液体の残留を抑制できる所定速度以下となるように前記ポンプを制御する制御手段と、
を備えた分注装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記所定速度を前記貯留部の内部形状や前記貯留部内部の表面処理、前記貯留部の材質、前記貯留部に貯留された液体の種類、含有成分、濃度の少なくとも１つに応じて変化させる
請求項１記載の分注装置。
【請求項３】
貯留された液体を排出するための排出口が形成されると共に、当該液体を貯留する貯留部の内径寸法が少なくとも前記排出口の近傍において前記排出口に向けて漸次細幅となるように形成された貯留手段と、
前記貯留部に貯留された液体を前記排出口から排出させるポンプと、
前記貯留部に貯留された液体を前記排出口から全て排出する際に、前記貯留手段内面への当該液体の残留を抑制できる所定速度よりも速い速度で液体の排出を開始させ、前記排出口から全ての液体が排出される前に液体の排出を一旦所定時間停止させ、その後、残りの液体を排出させるように前記ポンプを制御する制御手段と、
を備えた分注装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記残りの液体を排出する際の当該液体の液面の移動速度が前記所定速度以下となるように前記ポンプを制御する
請求項３記載の分注装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記液体の排出を一旦停止させる前記所定時間を、前記貯留部の内部形状や前記貯留部内部の表面処理、前記貯留部の材質、前記貯留部に貯留された液体の種類、含有成分、濃度の少なくとも１つに応じて変化させる
請求項３又は請求項４記載の分注装置。
【請求項１】
貯留された液体を排出するための排出口が形成されると共に、当該液体を貯留する貯留部の内径寸法が少なくとも前記排出口の近傍において前記排出口に向けて漸次細幅となるように形成された貯留手段と、
前記貯留部に貯留された液体を前記排出口から排出させるポンプと、
前記貯留部に貯留された液体を前記排出口から全て排出する際に、当該液体の液面が前記排出口に近くなるほど前記ポンプの送液速度を低下させて、当該液体の液面の移動速度が前記貯留手段内面への当該液体の残留を抑制できる所定速度以下となるように前記ポンプを制御する制御手段と、
を備えた分注装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記所定速度を前記貯留部の内部形状や前記貯留部内部の表面処理、前記貯留部の材質、前記貯留部に貯留された液体の種類、含有成分、濃度の少なくとも１つに応じて変化させる
請求項１記載の分注装置。
【請求項３】
貯留された液体を排出するための排出口が形成されると共に、当該液体を貯留する貯留部の内径寸法が少なくとも前記排出口の近傍において前記排出口に向けて漸次細幅となるように形成された貯留手段と、
前記貯留部に貯留された液体を前記排出口から排出させるポンプと、
前記貯留部に貯留された液体を前記排出口から全て排出する際に、前記貯留手段内面への当該液体の残留を抑制できる所定速度よりも速い速度で液体の排出を開始させ、前記排出口から全ての液体が排出される前に液体の排出を一旦所定時間停止させ、その後、残りの液体を排出させるように前記ポンプを制御する制御手段と、
を備えた分注装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記残りの液体を排出する際の当該液体の液面の移動速度が前記所定速度以下となるように前記ポンプを制御する
請求項３記載の分注装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記液体の排出を一旦停止させる前記所定時間を、前記貯留部の内部形状や前記貯留部内部の表面処理、前記貯留部の材質、前記貯留部に貯留された液体の種類、含有成分、濃度の少なくとも１つに応じて変化させる
請求項３又は請求項４記載の分注装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−１８６１９４（Ｐ２００９−１８６１９４Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３２７３（Ｐ２００８−２３２７３）
【出願日】平成２０年２月１日（２００８．２．１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１日（２００８．２．１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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