懸濁液分注装置及び懸濁液分注方法
【課題】懸濁液の分注動作を間欠的に行うことができる懸濁液分注装置において、吐出懸濁液の濃度のばらつきを低減する。
【解決手段】前記懸濁液貯留部４に貯留された懸濁液４ａを一端側から吸引して他端に設けられたノズル７から吐出する液体輸送管２と、液体輸送管２を押圧して閉塞部８を形成する加圧部材３と、加圧部材３を移動させて閉塞部８の位置を変更させる駆動部９を備え、加圧部材３をノズル７に近づくように移動させて、細胞懸濁液４ａをノズル７から吐出させる分注動作を行う一方、分注動作を行わないときには、加圧部材３をノズル７から遠ざかるよう移動させて、液体輸送管２中に残存する懸濁液４ａを懸濁液貯留部４側に移動させる。
【解決手段】前記懸濁液貯留部４に貯留された懸濁液４ａを一端側から吸引して他端に設けられたノズル７から吐出する液体輸送管２と、液体輸送管２を押圧して閉塞部８を形成する加圧部材３と、加圧部材３を移動させて閉塞部８の位置を変更させる駆動部９を備え、加圧部材３をノズル７に近づくように移動させて、細胞懸濁液４ａをノズル７から吐出させる分注動作を行う一方、分注動作を行わないときには、加圧部材３をノズル７から遠ざかるよう移動させて、液体輸送管２中に残存する懸濁液４ａを懸濁液貯留部４側に移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性を有するチューブにしごき作用を付与することにより懸濁液を搬送し、容器に分注する懸濁液分注装置及び懸濁液分注方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可撓性チューブをホルダの円弧状内周壁面に湾曲保持し、外周部に複数の押圧ローラを具備するロータを回転駆動させ、押圧ローラがチューブ上を所定の圧接力で転道走行することによりチューブにしごき作用を与え、チューブ内の液体をその先端より吐出させる液体搬送装置が知られている（たとえば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
この液体搬送装置は、円弧状の周壁を有する押圧体に沿って湾曲した状態で保持された可撓性を有するチューブに、回転駆動可能な回転体の周面に設けられたローラを押し当てて、押圧体とローラとでチューブを狭窄押潰させた変形部分を画定する。そして、この状態で、回転体を一定方向に回転させることにより、チューブの変形部分の位置を移動させ、このしごき作用によりチューブ内に存在する液体を搬送する装置である。
【０００４】
ところで、この液体搬送装置は、種々の装置に用いられており、生物実験装置において、生物細胞などの培養を行うフラスコ、シャーレ、マイクロタイタープレートなどの培器の多数に液体培地や細胞懸濁液を搬送分注する装置としても使用されている。
【特許文献１】特開平５−４４６５６号公報
【特許文献２】特開平５−４９９０７号公報
【特許文献３】特開平９−９６２８２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、液体搬送装置を細胞懸濁液を搬送、分注する懸濁液分注装置として用いた場合、細胞縣濁液では細胞（粒子）の化学的（付着細胞・浮遊細胞）・物理的性質（比重・ゆらぎ）から、経時的に濃度分布に偏りが生じることが認められている。細胞懸濁液中の濃度を一定時間均一にするためには、懸濁液を貯留しておく容器を遥動したり、ピペッティング（繰り返し吸引吐出すること）などの方法により、懸濁液を攪拌する必要があるが、可撓性を有するチューブにしごき作用を付与することにより液体搬送を行う液体搬送装置においては、チューブ内の液体の攪拌をすることができないため、チューブ内に搬入された懸濁液に濃度のばらつきが生じる場合がある。
【０００６】
この問題は、懸濁液を連続分注すれば低減することができるが、吐出間隔が数十秒程度あると濃度のばらつきが生じやすくなる。特に細胞懸濁液の分注操作においては、ＨＴＳ(High Throughput Screening)など分注動作を必ず間欠的に行わなければならない場合もあり、濃度にばらつきが生じるのでは、実験精度に悪影響を及ぼす場合がある。
【０００７】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、懸濁液の分注動作を間欠的に行うことができる懸濁液分注装置や懸濁液分注方法において、吐出懸濁液の濃度のばらつきを低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の懸濁液分注装置を提供する。
【０００９】
本発明にかかる懸濁液分注装置は、分注対象である懸濁液を貯留する懸濁液貯留部と、
可撓チューブを備え、前記懸濁液貯留部に貯留された懸濁液を一端側から吸引して他端に設けられたノズルから吐出する液体輸送管と、
前記液体輸送管の可撓チューブを押圧することにより変形させて、前記液体輸送管に閉塞部を形成する加圧部材を複数備えると共に、液体輸送管に沿って前記加圧部材を移動させて前記閉塞部の位置を変更可能に構成されている駆動部と、
前記駆動部の駆動制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記加圧部材を前記ノズルに近づくように前記駆動部を駆動させて、前記閉塞部を前記液体輸送管の一端側からノズル側へ移動させ前記細胞懸濁液を前記ノズルから吐出させる分注動作を前記駆動部に行わせる分注処理部と、
前記加圧部材を前記ノズルから遠ざかるように前記駆動部を駆動させて、前記閉塞部を前記ノズル側から前記液体輸送管の一端側へ移動させて、前記液体輸送管中に残存する前記懸濁液を前記懸濁液貯留部側に移動させる液戻し動作を前記駆動部に行わせる液戻し処理部とを備える。
【００１０】
上記構成において、懸濁液分注装置は、懸濁液貯留部に貯留された懸濁液を液体輸送管を通して搬送し、マイクロタイタープレートなどの分注容器に分注するものである。懸濁液分注装置は、懸濁液搬送の原理として、加圧部材により可撓チューブに閉塞部を形成させて、制御部により加圧部材を駆動させることによって閉塞部を移動させるものである。制御部の分注処理部は、分注量に応じた所定の移動幅で加圧部材を移動させ、分注操作を行わせる。一方、液戻し処理部は、液体輸送管中に残存する懸濁液を貯留部側に移動させ、懸濁液貯留部中へ戻すことによって、液体輸送管内において、懸濁物が浮力あるいは重力で溶媒と分離することを防止する。なお、このとき、液体輸送管内の懸濁液の全量を懸濁液貯留部に戻すと、例えば、懸濁液貯留部に気泡が混入するおそれがあるため、液体輸送管中には若干量の懸濁液が残るように液戻し処理部の動作制御をすることが好ましい。
【００１１】
また、制御部は、さらに、前記加圧部材が進退移動するように前記駆動部を駆動させることによって、前記液体輸送管の一端から前記懸濁液を吸引、放出を繰り返して前記懸濁液貯留部内の懸濁液を攪拌する各般動作を前記駆動部に行わせる攪拌処理部を備えていてもよい。
【００１２】
上記構成において、液体輸送管内の懸濁液を懸濁液貯留部に戻した後、懸濁液貯留部を攪拌するために、液位輸送管内への懸濁液の吸引と当該吸引した懸濁液の懸濁液貯留部への放出という動作を繰り返しおこなう。これにより懸濁液貯留部内の懸濁液が攪拌され濃度分布を少なくすることができる。
【００１３】
また、制御部は、さらに、前記懸濁液貯留部に戻された前記懸濁液を前記ノズルまで導入する液導入動作を前記駆動部に行わせる液導入処理部と、前記分注処理部による分注動作を行わせる前に前記ノズルに導入された前記懸濁液を排出する液排出動作を前記駆動部に行わせる液排出処理部とを備えていてもよい。
【００１４】
上記構成において、液体輸送管内の懸濁液を懸濁液貯留部に戻す動作中に、その全量を戻さない場合においては、液体輸送管内に若干量の懸濁液が残り、当該残った懸濁液に濃度分布が生じる場合がある。液導入処理部と液排出処理部はこの残った懸濁液を排出して、液導入処理部により新たに吸引された懸濁液を吐出分注させることにより、吐出された懸濁液に濃度分布が生じないようにすることができる。
【００１５】
また、液戻し処理部は、前記分注処理部による前記駆動部の駆動速度よりも低速で前記駆動部を駆動させることが好ましい。
【００１６】
また、前記駆動部材は、横軸を回転軸として前記回転軸を中心に回転可能に構成され、当該回転軸を中心として円周状に等間隔に加圧部材を少なくとも３つ配置した回転体と、前記液体輸送管は、中間部分に設けられた前記可撓チューブが引き伸ばされた状態で２つの前記加圧部材に巻き掛けられ、前記可撓チューブ内に当該加圧部材により形成された閉塞部により画定された閉塞空間が形成されるように配置されることが好ましい。
【００１７】
上記構成において、好ましくは、前記液体輸送管が前記加圧部材に巻き掛けられている位置の前記加圧部材と接触している側の反対側は、液体輸送管脱着用空間として開放されている。
【００１８】
また、本発明は、分注対象である懸濁液を貯留する懸濁液貯留部と、可撓チューブを備え前記懸濁液貯留部に貯留された懸濁液を一端側から吸引して他端に設けられたノズルから吐出する液体輸送管と、前記液体輸送管の可撓チューブを押圧することにより変形させて前記液体輸送管に閉塞部を形成する加圧部材を複数備えると共に液体輸送管に沿って前記加圧部材を移動させて前記閉塞部の位置を変更可能に構成されている駆動部とを備える懸濁液分注装置を用いて、前記ノズルの下側に位置する分注位置に連続的に供給される分注容器に連続的に前記懸濁液を分注する懸濁液分注方法であって、
前記加圧部材を前記液体輸送管の一端側からノズル側へ移動させるように前記駆動部を駆動させて前記細胞懸濁液を前記ノズルから分注位置に存在する１の分注容器へ分注させ、
前記１の分注容器への前記懸濁液の分注が終了した後前記１の分注容器を分注位置から取り出し、
前記他の分注容器が前記分注位置に配置されるまでの間に、前記加圧部材を前記ノズル側から前記液体輸送管の一端側へ移動させるように前記駆動部を駆動させて、前記液体輸送管中に残存する前記懸濁液を前記懸濁液貯留部側に移動させ、
前記他の分注容器が前記分注位置に配置された後、前記加圧部材を前記液体輸送管の一端側からノズル側へ移動させるように前記駆動部を駆動させて前記細胞懸濁液を前記ノズルから分注位置に存在する前記他の分注容器へ分注させることを特徴とする、懸濁液分注方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の懸濁液分注装置によれば、制御部によって駆動部を移動させて可撓チューブにしごき作用をあたえ懸濁液を搬送する場合に、加圧部材をノズルに近づくように駆動部を駆動させて懸濁液を分注することができる一方、加圧部材をノズルから遠ざかるように駆動部を駆動させて、液体輸送管内に存在する懸濁液を懸濁液貯留部に戻し、液体輸送管内における懸濁液の濃度のばらつきを軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態に係る懸濁液分注装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る懸濁液分注装置の原理を説明するための概略構成図である。本実施形態の懸濁液分注装置は、図１に示すように、懸濁液貯留部４内に貯留されている懸濁液４ａを液体輸送管２の一端から内に吸引して、液体輸送管２内を搬送させ、最終的には液体輸送管２の他端に設けられているノズル７から吐出容器５へ吐出するものである。懸濁液貯留部４内に貯留されている懸濁液４ａは、例えば、細胞懸濁液などが用いられ、攪拌することなく放置すると、懸濁物質が、沈殿あるいは浮遊して、懸濁液の溶媒と分離する性質を有している。
【００２２】
懸濁液４ａの液体輸送管２内への供給、液体輸送管２内の搬送、ノズルからの吐出には、いずれも液体輸送管２の可撓チューブに押しつけて配置された加圧部材３を用いる。加圧部材３は、可撓チューブを押し潰して閉塞部８を形成させ、この状態で加圧部材３を矢印７０に示すように移動させることによってこれらの動作を行う。加圧部材３は単独で、あるいは可撓チューブを他の部材と挟持するなどによって閉塞空間を形成可能であり、かつ駆動部９によって液体輸送管２に沿って移動可能に構成されていればよい。加圧部材３がノズル７側に移動すると、閉塞部８がノズル７側に移動し、その中に封入されている懸濁液が移動する。一方、加圧部材が懸濁液貯留部４側に移動すると、閉塞部８が懸濁液貯留部４側に移動し、その中に封入されている懸濁液が移動する。すなわち、懸濁液の吐出量は、加圧部材３の移動量に応じて決定される。本実施形態の懸濁液分注装置は、加圧部材３の移動方向及び移動量を異ならせることによって種々の動作を行うことができ、当該加圧部材を移動させる駆動部９の駆動動作を制御する制御部１０がこの制御を司る。
【００２３】
図２は、制御部の概略構成を示すブロック図である。制御部１０は、それぞれ後述する処理に応じて駆動部９の駆動方向、駆動量、駆動速度を異ならせて駆動部９の駆動制御を行うために、これらの演算処理を行う処理部１１とこれらの制御に用いられるデータを格納する記憶部１２とを備える。
【００２４】
処理部１１には、懸濁液貯留部４内の懸濁液を吸引し、ノズル７の直前まで搬送させる処理を行う液導入処理部１１ａ、ノズル７の直前まで搬送された懸濁液を廃液容器に若干量吐出して廃棄する処理を行う液排出処理部１１ｂ、マイクロタイタープレートなどの分注容器に所定量の懸濁液を吐出する処理を行う分注処理部１１ｃ、分注容器の交換時など、液体輸送管２内の懸濁液を懸濁液貯留部側へ戻す処理を行う液戻し処理部１１ｄ、懸濁液貯留部４内の懸濁液の吸引と戻しを繰り返し行うことによって懸濁液貯留部４内の懸濁液を攪拌する処理を行う攪拌処理部１１ｅとを備える。これらのそれぞれの処理動作についての詳細は後述する。
【００２５】
また、記憶部１２には、分注処理を行う場合の分注量Ｖ１を記憶する分注量記憶部１２ａ、懸濁液を廃液する場合の排出量Ｖ２を記憶する排出量記憶部１２ｂ、懸濁液をノズルの直前まで搬送させる場合の液導入時間Ｔ１を記憶する液導入時間記憶部１２ｃ、液体輸送管中の懸濁液を懸濁液貯留部に戻す戻し時間Ｔ２を記憶する戻し時間記憶部１２ｄ、攪拌処理を行う場合の攪拌用データを記憶する攪拌用データ記憶部１２ｅが格納されており、これらのデータに基づいて、処理部１１の処理を行われる。これらのデータは、あらかじめ決定されていてもよいし、操作・入力部１４からの入力により変更可能に構成されていてもよい。
【００２６】
また、制御部による上記各種の処理を行う場合に各種情報の入出力手段として、分注容器や廃液容器などの位置を決定する位置決め部１３、上記各種処理の操作条件などの入力に用いる操作・入力部１４，処理動作の状態を表示するための表示部１５などが設けられている。
【００２７】
次に本発明の懸濁液分注装置の具体的構成について、図面を参照して説明する。図３は、本発明の実施形態にかかる懸濁液分注装置の外観構成斜視図である。この懸濁液分注装置２０は、マイクロタイタープレート１００に設けられた各ウェルに所定量の懸濁液を分注する装置である。
【００２８】
懸濁液分注装置２０は、図３に示すように、マイクロタイタープレートをＸ，Ｙ，Ｚの各方向に独立して移動させる、固定台２１に配置された位置決め部１３、懸濁液を搬送するための液搬送機構２２、液搬送機構の駆動源である駆動部９を備える。
【００２９】
固定台２１の内部には、制御部１０が設けられ、側面には、操作・入力部１４及び表示部１５が設けられている。操作・入力部１４は、例えば、分注容器であるマイクロタイタープレートの種類（ウェル数）や１つあたりのウェルに分注される懸濁液の分注量のなどの設定操作、処理動作の開始や停止などのトリガー操作、後述する回転体の単位回転量あたりの吐出量の調整操作などの各種操作に用いられる。また、表示部１５は、懸濁液分注装置２０の状態の表示、設定項目の入力確認、エラー表示などを表示する。
【００３０】
位置決め部１３は固定台２１上に下から順にＹ方向移動テーブル１３Ｙ、Ｘ方向移動テーブル１３Ｘを備え、これらが組み合わせて構成されている。また、Ｘ方向移動テーブル１３Ｘの上面には、マイクロタイタープレート１００及び廃液容器１０１が設けられている。Ｙ方向移動テーブル１３Ｙは、図示しないＹ軸モータによって固定台２１の上をＹ軸方向に平行移動可能に構成されており、制御部１０からの制御を受けてマイクロタイタープレート１００のＹ軸方向の位置合わせを行う。Ｘ方向移動テーブル１３Ｘは、図示しないＸ軸モータによってＹ方向移動テーブルの上をＸ軸方向に移動可能に構成され、制御部１０からの制御を受けてマイクロタイタープレート１００のＸ軸方向の位置合わせを行う。また、Ｘ方向移動テーブル１３Ｘは、Ｙ方向移動テーブル１３Ｙの表面からの高さを調整可能に構成されており、マイクロタイタープレート１００をＺ軸方向に昇降させることができる。
【００３１】
液搬送機構２２は、図３に示すように、位置決め部１３の上部に設けられている固定プレート２３上に配置されており、回転体２４と、排出側装着部２５と導入側装着部２６よりなるチューブカセット装着部、懸濁液貯留部４とを備える。回転体２４は、Ｙ軸方向に延在する回転軸を中心として回転可能に構成されており、駆動部９からの動力によって回転駆動する。回転体２４の上方領域は、別の部材などを設けることなく開放されている。この領域は後述するようにチューブカセット４０を脱着する場合に用いられるチューブカセット脱着用領域９０として利用され、チューブカセット４０の脱着を容易にする。
【００３２】
回転体２４は、図４に示すように、Ｙ軸方向に延在する回転軸を中心として回転する部材であり、固定プレート２３上に配置された保持部２８に保持されている。回転体２４は、２枚の円板６０の間に回転軸に平行に延在して円板の回転軸を中心として円周状に等間隔で配置された６本の円柱状のローラ６１を備える。ローラ６１は、後述するチューブカセット４０の可撓チューブに押しつけられ、可撓チューブとの接触部分を押し潰して可撓チューブ内に閉塞空間を作り出す加圧部材３として機能する。
【００３３】
２枚の円板６０の中心部分には、上述したように駆動部９からの動力をうけて回転体を回転させるための回転軸６２が設けられている。
【００３４】
駆動部９は、回転体２４を駆動させるためのステップモータ２７を備え、回転軸６２に連結されている。ステップモータ２７は、制御部１０から送信された駆動パルス数により決定される回転角度だけ回転することができるように構成されており、単位パルス数あたりの吐出量の情報があらかじめ決定される。
【００３５】
チューブカセット装着部は、後述するチューブカセット（図５参照）を懸濁液分注装置に搭載するための部材であり、導入側装着部２６，排出側装着部２５とから構成される。排出側装着部２５は、固定プレート２３の前方にＹ軸に平行になるように並べて配置され、それぞれ回転体２４の回転軸を保持するとともに後述するチューブカセットの排出側保持部４２を保持する。導入側装着部２６は、２カ所にＹ軸に平行になるように固定されており、後述するチューブカセットの導入側保持部４３を保持する。
【００３６】
チューブカセット４０は、液体輸送管２としてのチューブを複数並列に並べて構成された部材であり、懸濁液貯留部４に貯留された懸濁液４ａに浸漬するように配置された供給管４８から懸濁液を導入し、当該懸濁液を液体輸送管２としての導入チューブ４６，中継管４７，搬送チューブ４５，ノズル７を通して搬送する。
【００３７】
それぞれの液体輸送管２は、当該ノズル７を固定する排出側保持部４２、中継管４７を固定する導入側保持部４３、供給管を固定する第３保持部４４により等ピッチになるように互いに連結されて設けられている。隣り合う液体輸送管２のピッチはマイクロタイタープレート１００のウェル列のピッチと等しく又はそのピッチの整数倍に設定されている。
【００３８】
ノズル７に挿入される搬送チューブ４５は、可撓性及び伸縮性を有する可撓チューブであり、本実施形態では、外径寸法が略２．７φ、内径寸法が略１．３〜１．７φ程度のものである。搬送チューブに求められる性能としては、可撓性、伸縮性のみならず、耐久性（ローラによるしごきに対する耐久性及び耐薬品性）が要求される。また、用途によっては、オートクレーブ処理（滅菌処理）が可能であることも要求される。上記の観点から本実施形態では、シリコン樹脂を用いているが、これに限定されるものではない。
【００３９】
中継管４７により搬送チューブ４５と連通する導入チューブ４６は、本実施形態では搬送チューブ４５と同じものが用いられている。ただし、後述するように導入チューブ４６は、張力がかからない状態で懸濁液分注装置２０に装着されるため、必ずしも可撓性を有する必要はなく、任意の性質のチューブを使用することができる。
【００４０】
排出側保持部４２は、ノズル７を貫通して固定する。排出側保持部４２は、排出側装着部２５に係合することによって保持される。また、導入側保持部４３は、中継管４７を貫通して固定する。導入側保持部４３は、導入側装着部２６に係合することによって保持される。第３保持部４４は、供給管４８を貫通して固定する。第３保持部４４は、懸濁液貯留装置の上蓋として機能する。
【００４１】
次に、本実施形態にかかる懸濁液分注装置の動作について説明する。図６は、本実施形態にかかる懸濁液分注装置の動作フローである。懸濁液分注装置２０は、操作・入力部１４から操作信号を受け取るまで、ループ処理を行い（＃１）、開始指令が出される（＃２）ことにより、開始指令時に設定されている条件に基づいて以下の各種処理を開始する。
【００４２】
開始指令が出されたのち、制御部１０は位置決め部１３を駆動させて液体排出位置への位置決め動作を行う（＃３）。液体排出位置への位置決め動作においては、Ｘ方向移動テーブル１３Ｘ上に設けられている廃液容器１０１がノズル７の下方位置に配置されるように位置あわせを行う。
【００４３】
次いで、制御部１０は、液導入動作を行う（＃４）。図７は、液導入動作時における液体輸送管と加圧部材の動作状態を示す概略図である。液導入動作においては、図７に示すように回転体２４が加圧部材３であるローラ６１がノズル側へ向かうように矢印７１に示す方向に回転（以下、ローラ６１がノズル側に向かうように回転体が回転する向きを正回転方向という。）する。これにより液体輸送管２を構成する搬送チューブ４５に形成された閉塞空間がノズル方向へ移動し、液体輸送管２内に懸濁液貯留部４内の懸濁液４ａを吸引・搬送して、懸濁液４ａをノズル７先端にまで到達させる。このときの回転体２４の回転量は、制御部１０により制御され、記憶部１２に格納されている液導入時間Ｔ１に基づいて当該液導入時間Ｔ１が経過するまでステップモータ２７を連続的に回転させる。なお、液導入動作においては、廃液容器１０１がノズル７の下方位置に存在しているので、ノズル７の先端から懸濁液４ｂが吐出されてもよい。
【００４４】
次に制御部１０は、液排出動作を行う（＃５）。図８は、液排出動作時における液体輸送管と加圧部材の動作状態を示す概略図である。液排出動作においては、図８に示すように回転体２４が矢印７２に示す方向に連続的に正回転する。これによりノズル７内まで充填された懸濁液４ａがノズルから吐出され、廃液容器１０１内に吐出される。このときの回転体２４の回転量は、制御部１０により制御され、記憶部１２に格納されている排出量Ｖ２に基づいて当該排出量分の懸濁液を吐出可能なパルス数がステップモータ２７に送信される。
【００４５】
次に制御部１０は、マイクロタイタープレートを移動させ、分注先のウェル列がノズルの下方位置に配置されるように位置決め動作を行い（＃６）、引き続き分注動作を実行する（＃７）。
【００４６】
図９は、分注動作時における液体輸送管と加圧部材の動作状態を示す概略図である。分注操作においては、図９に示すように回転体２４が矢印７３に示す方向に正回転する。これによりノズル７内まで充填された懸濁液４ａがノズルから吐出され、マイクロタイタープレート１００のウェル内に吐出される。このときの回転体２４の回転量は、記憶部１２に格納されている分注量Ｖ１に基づいて制御部１０により制御され、操作・入力部１４により入力設定された分注量分の懸濁液を吐出可能なパルス数がステップモータ２７に送信される。
【００４７】
次いで、分注されるマイクロタイタープレート１００に次のウェル列が存在するか否かを確認し（＃８）、存在する場合は、次のウェル列への位置決めを実行し（＃６）、当該ウェル列に分注動作を行う（＃９）。
【００４８】
図１０Ａから図１０Ｄは、分注操作時におけるマイクロタイタープレートの動作を示す図である。分注動作においては、まず、図１０Ａに示すように、懸濁液を吐出するノズル７の下方位置にマイクロタイタープレート１００のＹ軸方向に配列されたウェル列１００ａが位置するように位置決め部１３を移動させる。
【００４９】
次いで、マイクロタイタープレート１００を矢印７４に示すように上昇させ、ノズル７をマイクロタイタープレート１００の最初のウェル列１００ａに近づけるとともに、上記のように回転体２４を所定角度分回転駆動させてノズル７から所定量の懸濁液４ｃを吐出させる（図１０Ｂ）。所定量の懸濁液がウェル列１００ａに吐出されると（図１０Ｃ）、マイクロタイタープレート１００をＺ軸方向下側に降下させるとともに、Ｘ方向移動テーブル１３Ｘを移動させて、次のウェル列１００ｂがノズル７の下に位置するように移動させる（図１０Ｄ）。このような作業を繰り返し行うことにより、マイクロタイタープレート１００のすべてのウェルに所定量の懸濁液を吐出する。
【００５０】
全てのウェル列に分注動作が終了すると、マイクロタイタープレートのためにマイクロタイタープレートを交換位置へ移動させる。マイクロタイタープレートの交換は、手動で行ってもよいし、図示しないアンローダーに分注動作が終了したマイクロタイタープレートを搭載して取り除き、図示しないローダーから新たなマイクロタイタープレートを供給するようにしてもよい。マイクロタイタープレートの交換が終了すると、新たに分注動作が行われることになるが、マイクロタイタープレートの交換の間、液体輸送管２中に残存している懸濁液は溶媒と懸濁物との分離により濃度に分布が生じるため、液戻し動作を行う。
【００５１】
図１１は、液戻し動作時における液体輸送管と加圧部材の動作状態を示す概略図である。液戻し動作としては、まず、液戻し動作においては、図１１に示すように加圧部３であるローラ６１が懸濁液貯留部側へ向かうように矢印７７に示す方向（以下、ローラ６１が懸濁液貯留部側に向かうように回転体が回転する向きを逆回転方向という。）に回転体２４が回転する。これによりノズル７内まで充填された懸濁液４ａが液体輸送管２から懸濁液貯留部４に戻される。このときの回転体２４の回転量は、制御部１０により制御され、記憶部１２に格納されている液戻し時間Ｔ２に基づいて懸濁液の全量が懸濁液貯留部４に戻らないように決定されたパルス数がステップモータ２７に送信される。懸濁液全量が懸濁液貯留部４に戻らないように制御されることにより懸濁液貯留部内の懸濁液に気泡が吹き込まれることがなく、懸濁液に含まれる細胞に影響を及ぼさないようにすることが好ましい。
【００５２】
液戻し動作においては、回転体の回転速度は、正回転より逆回転の方が遅くなるように設定されており、懸濁液に含まれる細胞に極力ダメージを与えないようにしている。
【００５３】
また、液戻し動作においては、懸濁液貯留部４内の懸濁液を攪拌するために、攪拌動作を行うこともできる。攪拌動作は、回転体の正回転と逆回転を交互に行い、懸濁液貯留部内の懸濁液を液体輸送管２中に吸い込む一方、当該液体輸送管２内の懸濁液を懸濁液貯留部に戻す動作を繰り返すことによって、懸濁液を攪拌する動作である。攪拌動作においては、回転体は正回転と逆回転とが交互に行われる。正回転時の回転数は液導入部における動作時間よりも短くノズル７の近傍まで懸濁液が搬送される程度であり、逆回転時の回転数は液体搬送装置内にわずかに懸濁液が残存する程度とすることが好ましい。これらの回転数は、攪拌用データとして記憶部１２の攪拌用データ記憶部１２ｅに記憶されている。
【００５４】
マイクロタイタープレート交換作業中には、交換完了の開始指令がなされるまで上記液戻し動作を繰り返し行う。開始指令は、例えば、操作・入力部１４の開始操作の入力であってもよいし、マイクロタイタープレートの自動交換作業が行われる場合であれば、交換終了の信号であってもよい。入力操作開始指令を制御部１０が受け取ると、当該交換されたマイクロタイタープレートに上記と同様に分注動作を行う。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態にかかる懸濁液分注装置においては、マイクロタイタープレートの交換時において、液体輸送管２内の懸濁液を懸濁液貯留部４に戻す動作を行うため、液体輸送管内において懸濁液の濃度分布が生じることを防止することができる。また、懸濁液貯留部に貯留されている懸濁液についても、攪拌動作を行うことで懸濁液に液流を与えることによって攪拌を可能とし、濃度分布が生じることを防止することができる。
【００５６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。上記実施形態においては、回転体の速度パターンを正回転時と逆回転時に異ならせる一定としているが、各動作における回転速度や速度パターンに緩急をつけ、送液量や攪拌時間の効率化を図ることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の懸濁液分注装置は、例えば、生化学実験などにおいて実験サンプルとして用いられる細胞懸濁液を極少量ずつ均等分量に分注することができることから、生化学研究の分野などにおいて用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る懸濁液分注装置の原理を説明するための概略構成図である。
【図２】制御部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる懸濁液分注装置の外観構成斜視図である。
【図４】図３の懸濁液分注装置に搭載された回転体の構成を示す図である。
【図５】図３の懸濁液分注装置に用いられるチューブカセットの構成を示す図である。
【図６】本実施形態にかかる懸濁液分注装置の動作フローである。
【図７】液導入動作時における液体輸送管と加圧部材の動作状態を示す概略図である。
【図８】液排出動作時における液体輸送管と加圧部材の動作状態を示す概略図である。
【図９】分注動作時における液体輸送管と加圧部材の動作状態を示す概略図である。
【図１０Ａ】分注操作時におけるマイクロタイタープレートの動作を示す図である。
【図１０Ｂ】分注操作時におけるマイクロタイタープレートの動作を示す図である。
【図１０Ｃ】分注操作時におけるマイクロタイタープレートの動作を示す図である。
【図１０Ｄ】分注操作時におけるマイクロタイタープレートの動作を示す図である。
【図１１】液戻し動作時における液体輸送管と加圧部材の動作状態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５９】
２ 液体輸送管
３ 加圧部材
４ 懸濁液貯留部
５ 吐出容器
７ ノズル
８ 閉塞部
９ 駆動部
１０ 制御部
１１ 処理部
１１ａ 液導入処理部
１１ｂ 液排出処理部
１１ｃ 分注処理部
１１ｄ 液戻し処理部
１１ｅ 攪拌処理部
１２ 記憶部
１２ａ 分注量記憶部
１２ｂ 排出量記憶部
１２ｃ 液導入時間記憶部
１２ｄ 戻し時間記憶部
１２ｅ 攪拌用データ記憶部
１３ 位置決め部
１４ 操作・入力部
１５ 表示部
２０ 懸濁液分注装置
２１ 固定台
２２ 液搬送機構
２３ 固定プレート
２４ 回転体
４０ チューブカセット
６１ ローラ
１００ マイクロタイタープレート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性を有するチューブにしごき作用を付与することにより懸濁液を搬送し、容器に分注する懸濁液分注装置及び懸濁液分注方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可撓性チューブをホルダの円弧状内周壁面に湾曲保持し、外周部に複数の押圧ローラを具備するロータを回転駆動させ、押圧ローラがチューブ上を所定の圧接力で転道走行することによりチューブにしごき作用を与え、チューブ内の液体をその先端より吐出させる液体搬送装置が知られている（たとえば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
この液体搬送装置は、円弧状の周壁を有する押圧体に沿って湾曲した状態で保持された可撓性を有するチューブに、回転駆動可能な回転体の周面に設けられたローラを押し当てて、押圧体とローラとでチューブを狭窄押潰させた変形部分を画定する。そして、この状態で、回転体を一定方向に回転させることにより、チューブの変形部分の位置を移動させ、このしごき作用によりチューブ内に存在する液体を搬送する装置である。
【０００４】
ところで、この液体搬送装置は、種々の装置に用いられており、生物実験装置において、生物細胞などの培養を行うフラスコ、シャーレ、マイクロタイタープレートなどの培器の多数に液体培地や細胞懸濁液を搬送分注する装置としても使用されている。
【特許文献１】特開平５−４４６５６号公報
【特許文献２】特開平５−４９９０７号公報
【特許文献３】特開平９−９６２８２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、液体搬送装置を細胞懸濁液を搬送、分注する懸濁液分注装置として用いた場合、細胞縣濁液では細胞（粒子）の化学的（付着細胞・浮遊細胞）・物理的性質（比重・ゆらぎ）から、経時的に濃度分布に偏りが生じることが認められている。細胞懸濁液中の濃度を一定時間均一にするためには、懸濁液を貯留しておく容器を遥動したり、ピペッティング（繰り返し吸引吐出すること）などの方法により、懸濁液を攪拌する必要があるが、可撓性を有するチューブにしごき作用を付与することにより液体搬送を行う液体搬送装置においては、チューブ内の液体の攪拌をすることができないため、チューブ内に搬入された懸濁液に濃度のばらつきが生じる場合がある。
【０００６】
この問題は、懸濁液を連続分注すれば低減することができるが、吐出間隔が数十秒程度あると濃度のばらつきが生じやすくなる。特に細胞懸濁液の分注操作においては、ＨＴＳ(High Throughput Screening)など分注動作を必ず間欠的に行わなければならない場合もあり、濃度にばらつきが生じるのでは、実験精度に悪影響を及ぼす場合がある。
【０００７】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、懸濁液の分注動作を間欠的に行うことができる懸濁液分注装置や懸濁液分注方法において、吐出懸濁液の濃度のばらつきを低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の懸濁液分注装置を提供する。
【０００９】
本発明にかかる懸濁液分注装置は、分注対象である懸濁液を貯留する懸濁液貯留部と、
可撓チューブを備え、前記懸濁液貯留部に貯留された懸濁液を一端側から吸引して他端に設けられたノズルから吐出する液体輸送管と、
前記液体輸送管の可撓チューブを押圧することにより変形させて、前記液体輸送管に閉塞部を形成する加圧部材を複数備えると共に、液体輸送管に沿って前記加圧部材を移動させて前記閉塞部の位置を変更可能に構成されている駆動部と、
前記駆動部の駆動制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記加圧部材を前記ノズルに近づくように前記駆動部を駆動させて、前記閉塞部を前記液体輸送管の一端側からノズル側へ移動させ前記細胞懸濁液を前記ノズルから吐出させる分注動作を前記駆動部に行わせる分注処理部と、
前記加圧部材を前記ノズルから遠ざかるように前記駆動部を駆動させて、前記閉塞部を前記ノズル側から前記液体輸送管の一端側へ移動させて、前記液体輸送管中に残存する前記懸濁液を前記懸濁液貯留部側に移動させる液戻し動作を前記駆動部に行わせる液戻し処理部とを備える。
【００１０】
上記構成において、懸濁液分注装置は、懸濁液貯留部に貯留された懸濁液を液体輸送管を通して搬送し、マイクロタイタープレートなどの分注容器に分注するものである。懸濁液分注装置は、懸濁液搬送の原理として、加圧部材により可撓チューブに閉塞部を形成させて、制御部により加圧部材を駆動させることによって閉塞部を移動させるものである。制御部の分注処理部は、分注量に応じた所定の移動幅で加圧部材を移動させ、分注操作を行わせる。一方、液戻し処理部は、液体輸送管中に残存する懸濁液を貯留部側に移動させ、懸濁液貯留部中へ戻すことによって、液体輸送管内において、懸濁物が浮力あるいは重力で溶媒と分離することを防止する。なお、このとき、液体輸送管内の懸濁液の全量を懸濁液貯留部に戻すと、例えば、懸濁液貯留部に気泡が混入するおそれがあるため、液体輸送管中には若干量の懸濁液が残るように液戻し処理部の動作制御をすることが好ましい。
【００１１】
また、制御部は、さらに、前記加圧部材が進退移動するように前記駆動部を駆動させることによって、前記液体輸送管の一端から前記懸濁液を吸引、放出を繰り返して前記懸濁液貯留部内の懸濁液を攪拌する各般動作を前記駆動部に行わせる攪拌処理部を備えていてもよい。
【００１２】
上記構成において、液体輸送管内の懸濁液を懸濁液貯留部に戻した後、懸濁液貯留部を攪拌するために、液位輸送管内への懸濁液の吸引と当該吸引した懸濁液の懸濁液貯留部への放出という動作を繰り返しおこなう。これにより懸濁液貯留部内の懸濁液が攪拌され濃度分布を少なくすることができる。
【００１３】
また、制御部は、さらに、前記懸濁液貯留部に戻された前記懸濁液を前記ノズルまで導入する液導入動作を前記駆動部に行わせる液導入処理部と、前記分注処理部による分注動作を行わせる前に前記ノズルに導入された前記懸濁液を排出する液排出動作を前記駆動部に行わせる液排出処理部とを備えていてもよい。
【００１４】
上記構成において、液体輸送管内の懸濁液を懸濁液貯留部に戻す動作中に、その全量を戻さない場合においては、液体輸送管内に若干量の懸濁液が残り、当該残った懸濁液に濃度分布が生じる場合がある。液導入処理部と液排出処理部はこの残った懸濁液を排出して、液導入処理部により新たに吸引された懸濁液を吐出分注させることにより、吐出された懸濁液に濃度分布が生じないようにすることができる。
【００１５】
また、液戻し処理部は、前記分注処理部による前記駆動部の駆動速度よりも低速で前記駆動部を駆動させることが好ましい。
【００１６】
また、前記駆動部材は、横軸を回転軸として前記回転軸を中心に回転可能に構成され、当該回転軸を中心として円周状に等間隔に加圧部材を少なくとも３つ配置した回転体と、前記液体輸送管は、中間部分に設けられた前記可撓チューブが引き伸ばされた状態で２つの前記加圧部材に巻き掛けられ、前記可撓チューブ内に当該加圧部材により形成された閉塞部により画定された閉塞空間が形成されるように配置されることが好ましい。
【００１７】
上記構成において、好ましくは、前記液体輸送管が前記加圧部材に巻き掛けられている位置の前記加圧部材と接触している側の反対側は、液体輸送管脱着用空間として開放されている。
【００１８】
また、本発明は、分注対象である懸濁液を貯留する懸濁液貯留部と、可撓チューブを備え前記懸濁液貯留部に貯留された懸濁液を一端側から吸引して他端に設けられたノズルから吐出する液体輸送管と、前記液体輸送管の可撓チューブを押圧することにより変形させて前記液体輸送管に閉塞部を形成する加圧部材を複数備えると共に液体輸送管に沿って前記加圧部材を移動させて前記閉塞部の位置を変更可能に構成されている駆動部とを備える懸濁液分注装置を用いて、前記ノズルの下側に位置する分注位置に連続的に供給される分注容器に連続的に前記懸濁液を分注する懸濁液分注方法であって、
前記加圧部材を前記液体輸送管の一端側からノズル側へ移動させるように前記駆動部を駆動させて前記細胞懸濁液を前記ノズルから分注位置に存在する１の分注容器へ分注させ、
前記１の分注容器への前記懸濁液の分注が終了した後前記１の分注容器を分注位置から取り出し、
前記他の分注容器が前記分注位置に配置されるまでの間に、前記加圧部材を前記ノズル側から前記液体輸送管の一端側へ移動させるように前記駆動部を駆動させて、前記液体輸送管中に残存する前記懸濁液を前記懸濁液貯留部側に移動させ、
前記他の分注容器が前記分注位置に配置された後、前記加圧部材を前記液体輸送管の一端側からノズル側へ移動させるように前記駆動部を駆動させて前記細胞懸濁液を前記ノズルから分注位置に存在する前記他の分注容器へ分注させることを特徴とする、懸濁液分注方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の懸濁液分注装置によれば、制御部によって駆動部を移動させて可撓チューブにしごき作用をあたえ懸濁液を搬送する場合に、加圧部材をノズルに近づくように駆動部を駆動させて懸濁液を分注することができる一方、加圧部材をノズルから遠ざかるように駆動部を駆動させて、液体輸送管内に存在する懸濁液を懸濁液貯留部に戻し、液体輸送管内における懸濁液の濃度のばらつきを軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態に係る懸濁液分注装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る懸濁液分注装置の原理を説明するための概略構成図である。本実施形態の懸濁液分注装置は、図１に示すように、懸濁液貯留部４内に貯留されている懸濁液４ａを液体輸送管２の一端から内に吸引して、液体輸送管２内を搬送させ、最終的には液体輸送管２の他端に設けられているノズル７から吐出容器５へ吐出するものである。懸濁液貯留部４内に貯留されている懸濁液４ａは、例えば、細胞懸濁液などが用いられ、攪拌することなく放置すると、懸濁物質が、沈殿あるいは浮遊して、懸濁液の溶媒と分離する性質を有している。
【００２２】
懸濁液４ａの液体輸送管２内への供給、液体輸送管２内の搬送、ノズルからの吐出には、いずれも液体輸送管２の可撓チューブに押しつけて配置された加圧部材３を用いる。加圧部材３は、可撓チューブを押し潰して閉塞部８を形成させ、この状態で加圧部材３を矢印７０に示すように移動させることによってこれらの動作を行う。加圧部材３は単独で、あるいは可撓チューブを他の部材と挟持するなどによって閉塞空間を形成可能であり、かつ駆動部９によって液体輸送管２に沿って移動可能に構成されていればよい。加圧部材３がノズル７側に移動すると、閉塞部８がノズル７側に移動し、その中に封入されている懸濁液が移動する。一方、加圧部材が懸濁液貯留部４側に移動すると、閉塞部８が懸濁液貯留部４側に移動し、その中に封入されている懸濁液が移動する。すなわち、懸濁液の吐出量は、加圧部材３の移動量に応じて決定される。本実施形態の懸濁液分注装置は、加圧部材３の移動方向及び移動量を異ならせることによって種々の動作を行うことができ、当該加圧部材を移動させる駆動部９の駆動動作を制御する制御部１０がこの制御を司る。
【００２３】
図２は、制御部の概略構成を示すブロック図である。制御部１０は、それぞれ後述する処理に応じて駆動部９の駆動方向、駆動量、駆動速度を異ならせて駆動部９の駆動制御を行うために、これらの演算処理を行う処理部１１とこれらの制御に用いられるデータを格納する記憶部１２とを備える。
【００２４】
処理部１１には、懸濁液貯留部４内の懸濁液を吸引し、ノズル７の直前まで搬送させる処理を行う液導入処理部１１ａ、ノズル７の直前まで搬送された懸濁液を廃液容器に若干量吐出して廃棄する処理を行う液排出処理部１１ｂ、マイクロタイタープレートなどの分注容器に所定量の懸濁液を吐出する処理を行う分注処理部１１ｃ、分注容器の交換時など、液体輸送管２内の懸濁液を懸濁液貯留部側へ戻す処理を行う液戻し処理部１１ｄ、懸濁液貯留部４内の懸濁液の吸引と戻しを繰り返し行うことによって懸濁液貯留部４内の懸濁液を攪拌する処理を行う攪拌処理部１１ｅとを備える。これらのそれぞれの処理動作についての詳細は後述する。
【００２５】
また、記憶部１２には、分注処理を行う場合の分注量Ｖ１を記憶する分注量記憶部１２ａ、懸濁液を廃液する場合の排出量Ｖ２を記憶する排出量記憶部１２ｂ、懸濁液をノズルの直前まで搬送させる場合の液導入時間Ｔ１を記憶する液導入時間記憶部１２ｃ、液体輸送管中の懸濁液を懸濁液貯留部に戻す戻し時間Ｔ２を記憶する戻し時間記憶部１２ｄ、攪拌処理を行う場合の攪拌用データを記憶する攪拌用データ記憶部１２ｅが格納されており、これらのデータに基づいて、処理部１１の処理を行われる。これらのデータは、あらかじめ決定されていてもよいし、操作・入力部１４からの入力により変更可能に構成されていてもよい。
【００２６】
また、制御部による上記各種の処理を行う場合に各種情報の入出力手段として、分注容器や廃液容器などの位置を決定する位置決め部１３、上記各種処理の操作条件などの入力に用いる操作・入力部１４，処理動作の状態を表示するための表示部１５などが設けられている。
【００２７】
次に本発明の懸濁液分注装置の具体的構成について、図面を参照して説明する。図３は、本発明の実施形態にかかる懸濁液分注装置の外観構成斜視図である。この懸濁液分注装置２０は、マイクロタイタープレート１００に設けられた各ウェルに所定量の懸濁液を分注する装置である。
【００２８】
懸濁液分注装置２０は、図３に示すように、マイクロタイタープレートをＸ，Ｙ，Ｚの各方向に独立して移動させる、固定台２１に配置された位置決め部１３、懸濁液を搬送するための液搬送機構２２、液搬送機構の駆動源である駆動部９を備える。
【００２９】
固定台２１の内部には、制御部１０が設けられ、側面には、操作・入力部１４及び表示部１５が設けられている。操作・入力部１４は、例えば、分注容器であるマイクロタイタープレートの種類（ウェル数）や１つあたりのウェルに分注される懸濁液の分注量のなどの設定操作、処理動作の開始や停止などのトリガー操作、後述する回転体の単位回転量あたりの吐出量の調整操作などの各種操作に用いられる。また、表示部１５は、懸濁液分注装置２０の状態の表示、設定項目の入力確認、エラー表示などを表示する。
【００３０】
位置決め部１３は固定台２１上に下から順にＹ方向移動テーブル１３Ｙ、Ｘ方向移動テーブル１３Ｘを備え、これらが組み合わせて構成されている。また、Ｘ方向移動テーブル１３Ｘの上面には、マイクロタイタープレート１００及び廃液容器１０１が設けられている。Ｙ方向移動テーブル１３Ｙは、図示しないＹ軸モータによって固定台２１の上をＹ軸方向に平行移動可能に構成されており、制御部１０からの制御を受けてマイクロタイタープレート１００のＹ軸方向の位置合わせを行う。Ｘ方向移動テーブル１３Ｘは、図示しないＸ軸モータによってＹ方向移動テーブルの上をＸ軸方向に移動可能に構成され、制御部１０からの制御を受けてマイクロタイタープレート１００のＸ軸方向の位置合わせを行う。また、Ｘ方向移動テーブル１３Ｘは、Ｙ方向移動テーブル１３Ｙの表面からの高さを調整可能に構成されており、マイクロタイタープレート１００をＺ軸方向に昇降させることができる。
【００３１】
液搬送機構２２は、図３に示すように、位置決め部１３の上部に設けられている固定プレート２３上に配置されており、回転体２４と、排出側装着部２５と導入側装着部２６よりなるチューブカセット装着部、懸濁液貯留部４とを備える。回転体２４は、Ｙ軸方向に延在する回転軸を中心として回転可能に構成されており、駆動部９からの動力によって回転駆動する。回転体２４の上方領域は、別の部材などを設けることなく開放されている。この領域は後述するようにチューブカセット４０を脱着する場合に用いられるチューブカセット脱着用領域９０として利用され、チューブカセット４０の脱着を容易にする。
【００３２】
回転体２４は、図４に示すように、Ｙ軸方向に延在する回転軸を中心として回転する部材であり、固定プレート２３上に配置された保持部２８に保持されている。回転体２４は、２枚の円板６０の間に回転軸に平行に延在して円板の回転軸を中心として円周状に等間隔で配置された６本の円柱状のローラ６１を備える。ローラ６１は、後述するチューブカセット４０の可撓チューブに押しつけられ、可撓チューブとの接触部分を押し潰して可撓チューブ内に閉塞空間を作り出す加圧部材３として機能する。
【００３３】
２枚の円板６０の中心部分には、上述したように駆動部９からの動力をうけて回転体を回転させるための回転軸６２が設けられている。
【００３４】
駆動部９は、回転体２４を駆動させるためのステップモータ２７を備え、回転軸６２に連結されている。ステップモータ２７は、制御部１０から送信された駆動パルス数により決定される回転角度だけ回転することができるように構成されており、単位パルス数あたりの吐出量の情報があらかじめ決定される。
【００３５】
チューブカセット装着部は、後述するチューブカセット（図５参照）を懸濁液分注装置に搭載するための部材であり、導入側装着部２６，排出側装着部２５とから構成される。排出側装着部２５は、固定プレート２３の前方にＹ軸に平行になるように並べて配置され、それぞれ回転体２４の回転軸を保持するとともに後述するチューブカセットの排出側保持部４２を保持する。導入側装着部２６は、２カ所にＹ軸に平行になるように固定されており、後述するチューブカセットの導入側保持部４３を保持する。
【００３６】
チューブカセット４０は、液体輸送管２としてのチューブを複数並列に並べて構成された部材であり、懸濁液貯留部４に貯留された懸濁液４ａに浸漬するように配置された供給管４８から懸濁液を導入し、当該懸濁液を液体輸送管２としての導入チューブ４６，中継管４７，搬送チューブ４５，ノズル７を通して搬送する。
【００３７】
それぞれの液体輸送管２は、当該ノズル７を固定する排出側保持部４２、中継管４７を固定する導入側保持部４３、供給管を固定する第３保持部４４により等ピッチになるように互いに連結されて設けられている。隣り合う液体輸送管２のピッチはマイクロタイタープレート１００のウェル列のピッチと等しく又はそのピッチの整数倍に設定されている。
【００３８】
ノズル７に挿入される搬送チューブ４５は、可撓性及び伸縮性を有する可撓チューブであり、本実施形態では、外径寸法が略２．７φ、内径寸法が略１．３〜１．７φ程度のものである。搬送チューブに求められる性能としては、可撓性、伸縮性のみならず、耐久性（ローラによるしごきに対する耐久性及び耐薬品性）が要求される。また、用途によっては、オートクレーブ処理（滅菌処理）が可能であることも要求される。上記の観点から本実施形態では、シリコン樹脂を用いているが、これに限定されるものではない。
【００３９】
中継管４７により搬送チューブ４５と連通する導入チューブ４６は、本実施形態では搬送チューブ４５と同じものが用いられている。ただし、後述するように導入チューブ４６は、張力がかからない状態で懸濁液分注装置２０に装着されるため、必ずしも可撓性を有する必要はなく、任意の性質のチューブを使用することができる。
【００４０】
排出側保持部４２は、ノズル７を貫通して固定する。排出側保持部４２は、排出側装着部２５に係合することによって保持される。また、導入側保持部４３は、中継管４７を貫通して固定する。導入側保持部４３は、導入側装着部２６に係合することによって保持される。第３保持部４４は、供給管４８を貫通して固定する。第３保持部４４は、懸濁液貯留装置の上蓋として機能する。
【００４１】
次に、本実施形態にかかる懸濁液分注装置の動作について説明する。図６は、本実施形態にかかる懸濁液分注装置の動作フローである。懸濁液分注装置２０は、操作・入力部１４から操作信号を受け取るまで、ループ処理を行い（＃１）、開始指令が出される（＃２）ことにより、開始指令時に設定されている条件に基づいて以下の各種処理を開始する。
【００４２】
開始指令が出されたのち、制御部１０は位置決め部１３を駆動させて液体排出位置への位置決め動作を行う（＃３）。液体排出位置への位置決め動作においては、Ｘ方向移動テーブル１３Ｘ上に設けられている廃液容器１０１がノズル７の下方位置に配置されるように位置あわせを行う。
【００４３】
次いで、制御部１０は、液導入動作を行う（＃４）。図７は、液導入動作時における液体輸送管と加圧部材の動作状態を示す概略図である。液導入動作においては、図７に示すように回転体２４が加圧部材３であるローラ６１がノズル側へ向かうように矢印７１に示す方向に回転（以下、ローラ６１がノズル側に向かうように回転体が回転する向きを正回転方向という。）する。これにより液体輸送管２を構成する搬送チューブ４５に形成された閉塞空間がノズル方向へ移動し、液体輸送管２内に懸濁液貯留部４内の懸濁液４ａを吸引・搬送して、懸濁液４ａをノズル７先端にまで到達させる。このときの回転体２４の回転量は、制御部１０により制御され、記憶部１２に格納されている液導入時間Ｔ１に基づいて当該液導入時間Ｔ１が経過するまでステップモータ２７を連続的に回転させる。なお、液導入動作においては、廃液容器１０１がノズル７の下方位置に存在しているので、ノズル７の先端から懸濁液４ｂが吐出されてもよい。
【００４４】
次に制御部１０は、液排出動作を行う（＃５）。図８は、液排出動作時における液体輸送管と加圧部材の動作状態を示す概略図である。液排出動作においては、図８に示すように回転体２４が矢印７２に示す方向に連続的に正回転する。これによりノズル７内まで充填された懸濁液４ａがノズルから吐出され、廃液容器１０１内に吐出される。このときの回転体２４の回転量は、制御部１０により制御され、記憶部１２に格納されている排出量Ｖ２に基づいて当該排出量分の懸濁液を吐出可能なパルス数がステップモータ２７に送信される。
【００４５】
次に制御部１０は、マイクロタイタープレートを移動させ、分注先のウェル列がノズルの下方位置に配置されるように位置決め動作を行い（＃６）、引き続き分注動作を実行する（＃７）。
【００４６】
図９は、分注動作時における液体輸送管と加圧部材の動作状態を示す概略図である。分注操作においては、図９に示すように回転体２４が矢印７３に示す方向に正回転する。これによりノズル７内まで充填された懸濁液４ａがノズルから吐出され、マイクロタイタープレート１００のウェル内に吐出される。このときの回転体２４の回転量は、記憶部１２に格納されている分注量Ｖ１に基づいて制御部１０により制御され、操作・入力部１４により入力設定された分注量分の懸濁液を吐出可能なパルス数がステップモータ２７に送信される。
【００４７】
次いで、分注されるマイクロタイタープレート１００に次のウェル列が存在するか否かを確認し（＃８）、存在する場合は、次のウェル列への位置決めを実行し（＃６）、当該ウェル列に分注動作を行う（＃９）。
【００４８】
図１０Ａから図１０Ｄは、分注操作時におけるマイクロタイタープレートの動作を示す図である。分注動作においては、まず、図１０Ａに示すように、懸濁液を吐出するノズル７の下方位置にマイクロタイタープレート１００のＹ軸方向に配列されたウェル列１００ａが位置するように位置決め部１３を移動させる。
【００４９】
次いで、マイクロタイタープレート１００を矢印７４に示すように上昇させ、ノズル７をマイクロタイタープレート１００の最初のウェル列１００ａに近づけるとともに、上記のように回転体２４を所定角度分回転駆動させてノズル７から所定量の懸濁液４ｃを吐出させる（図１０Ｂ）。所定量の懸濁液がウェル列１００ａに吐出されると（図１０Ｃ）、マイクロタイタープレート１００をＺ軸方向下側に降下させるとともに、Ｘ方向移動テーブル１３Ｘを移動させて、次のウェル列１００ｂがノズル７の下に位置するように移動させる（図１０Ｄ）。このような作業を繰り返し行うことにより、マイクロタイタープレート１００のすべてのウェルに所定量の懸濁液を吐出する。
【００５０】
全てのウェル列に分注動作が終了すると、マイクロタイタープレートのためにマイクロタイタープレートを交換位置へ移動させる。マイクロタイタープレートの交換は、手動で行ってもよいし、図示しないアンローダーに分注動作が終了したマイクロタイタープレートを搭載して取り除き、図示しないローダーから新たなマイクロタイタープレートを供給するようにしてもよい。マイクロタイタープレートの交換が終了すると、新たに分注動作が行われることになるが、マイクロタイタープレートの交換の間、液体輸送管２中に残存している懸濁液は溶媒と懸濁物との分離により濃度に分布が生じるため、液戻し動作を行う。
【００５１】
図１１は、液戻し動作時における液体輸送管と加圧部材の動作状態を示す概略図である。液戻し動作としては、まず、液戻し動作においては、図１１に示すように加圧部３であるローラ６１が懸濁液貯留部側へ向かうように矢印７７に示す方向（以下、ローラ６１が懸濁液貯留部側に向かうように回転体が回転する向きを逆回転方向という。）に回転体２４が回転する。これによりノズル７内まで充填された懸濁液４ａが液体輸送管２から懸濁液貯留部４に戻される。このときの回転体２４の回転量は、制御部１０により制御され、記憶部１２に格納されている液戻し時間Ｔ２に基づいて懸濁液の全量が懸濁液貯留部４に戻らないように決定されたパルス数がステップモータ２７に送信される。懸濁液全量が懸濁液貯留部４に戻らないように制御されることにより懸濁液貯留部内の懸濁液に気泡が吹き込まれることがなく、懸濁液に含まれる細胞に影響を及ぼさないようにすることが好ましい。
【００５２】
液戻し動作においては、回転体の回転速度は、正回転より逆回転の方が遅くなるように設定されており、懸濁液に含まれる細胞に極力ダメージを与えないようにしている。
【００５３】
また、液戻し動作においては、懸濁液貯留部４内の懸濁液を攪拌するために、攪拌動作を行うこともできる。攪拌動作は、回転体の正回転と逆回転を交互に行い、懸濁液貯留部内の懸濁液を液体輸送管２中に吸い込む一方、当該液体輸送管２内の懸濁液を懸濁液貯留部に戻す動作を繰り返すことによって、懸濁液を攪拌する動作である。攪拌動作においては、回転体は正回転と逆回転とが交互に行われる。正回転時の回転数は液導入部における動作時間よりも短くノズル７の近傍まで懸濁液が搬送される程度であり、逆回転時の回転数は液体搬送装置内にわずかに懸濁液が残存する程度とすることが好ましい。これらの回転数は、攪拌用データとして記憶部１２の攪拌用データ記憶部１２ｅに記憶されている。
【００５４】
マイクロタイタープレート交換作業中には、交換完了の開始指令がなされるまで上記液戻し動作を繰り返し行う。開始指令は、例えば、操作・入力部１４の開始操作の入力であってもよいし、マイクロタイタープレートの自動交換作業が行われる場合であれば、交換終了の信号であってもよい。入力操作開始指令を制御部１０が受け取ると、当該交換されたマイクロタイタープレートに上記と同様に分注動作を行う。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態にかかる懸濁液分注装置においては、マイクロタイタープレートの交換時において、液体輸送管２内の懸濁液を懸濁液貯留部４に戻す動作を行うため、液体輸送管内において懸濁液の濃度分布が生じることを防止することができる。また、懸濁液貯留部に貯留されている懸濁液についても、攪拌動作を行うことで懸濁液に液流を与えることによって攪拌を可能とし、濃度分布が生じることを防止することができる。
【００５６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。上記実施形態においては、回転体の速度パターンを正回転時と逆回転時に異ならせる一定としているが、各動作における回転速度や速度パターンに緩急をつけ、送液量や攪拌時間の効率化を図ることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の懸濁液分注装置は、例えば、生化学実験などにおいて実験サンプルとして用いられる細胞懸濁液を極少量ずつ均等分量に分注することができることから、生化学研究の分野などにおいて用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る懸濁液分注装置の原理を説明するための概略構成図である。
【図２】制御部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる懸濁液分注装置の外観構成斜視図である。
【図４】図３の懸濁液分注装置に搭載された回転体の構成を示す図である。
【図５】図３の懸濁液分注装置に用いられるチューブカセットの構成を示す図である。
【図６】本実施形態にかかる懸濁液分注装置の動作フローである。
【図７】液導入動作時における液体輸送管と加圧部材の動作状態を示す概略図である。
【図８】液排出動作時における液体輸送管と加圧部材の動作状態を示す概略図である。
【図９】分注動作時における液体輸送管と加圧部材の動作状態を示す概略図である。
【図１０Ａ】分注操作時におけるマイクロタイタープレートの動作を示す図である。
【図１０Ｂ】分注操作時におけるマイクロタイタープレートの動作を示す図である。
【図１０Ｃ】分注操作時におけるマイクロタイタープレートの動作を示す図である。
【図１０Ｄ】分注操作時におけるマイクロタイタープレートの動作を示す図である。
【図１１】液戻し動作時における液体輸送管と加圧部材の動作状態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５９】
２ 液体輸送管
３ 加圧部材
４ 懸濁液貯留部
５ 吐出容器
７ ノズル
８ 閉塞部
９ 駆動部
１０ 制御部
１１ 処理部
１１ａ 液導入処理部
１１ｂ 液排出処理部
１１ｃ 分注処理部
１１ｄ 液戻し処理部
１１ｅ 攪拌処理部
１２ 記憶部
１２ａ 分注量記憶部
１２ｂ 排出量記憶部
１２ｃ 液導入時間記憶部
１２ｄ 戻し時間記憶部
１２ｅ 攪拌用データ記憶部
１３ 位置決め部
１４ 操作・入力部
１５ 表示部
２０ 懸濁液分注装置
２１ 固定台
２２ 液搬送機構
２３ 固定プレート
２４ 回転体
４０ チューブカセット
６１ ローラ
１００ マイクロタイタープレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分注対象である懸濁液を貯留する懸濁液貯留部と、
可撓チューブを備え、前記懸濁液貯留部に貯留された懸濁液を一端側から吸引して他端に設けられたノズルから吐出する液体輸送管と、
前記液体輸送管の可撓チューブを押圧することにより変形させて、前記液体輸送管に閉塞部を形成する加圧部材を複数備えると共に、液体輸送管に沿って前記加圧部材を移動させて前記閉塞部の位置を変更可能に構成されている駆動部と、
前記駆動部の駆動制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記加圧部材を前記ノズルに近づくように前記駆動部を駆動させて、前記閉塞部を前記液体輸送管の一端側からノズル側へ移動させ前記細胞懸濁液を前記ノズルから吐出させる分注動作を前記駆動部に行わせる分注処理部と、
前記加圧部材を前記ノズルから遠ざかるように前記駆動部を駆動させて、前記閉塞部を前記ノズル側から前記液体輸送管の一端側へ移動させて、前記液体輸送管中に残存する前記懸濁液を前記懸濁液貯留部側に移動させる液戻し動作を前記駆動部に行わせる液戻し処理部と、を備えることを特徴とする、懸濁液分注装置。
【請求項２】
前記制御部は、さらに、前記加圧部材が進退移動するように前記駆動部を駆動させることによって、前記液体輸送管の一端から前記懸濁液を吸引、放出を繰り返して前記懸濁液貯留部内の懸濁液を攪拌する各般動作を前記駆動部に行わせる攪拌処理部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の懸濁液分注装置。
【請求項３】
前記制御部は、さらに、
前記懸濁液貯留部に戻された前記懸濁液を前記ノズルまで導入する液導入動作を前記駆動部に行わせる液導入処理部と、
前記分注処理部による分注動作を行わせる前に前記ノズルに導入された前記懸濁液を排出する液排出動作を前記駆動部に行わせる液排出処理部と、を備えていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の懸濁液分注装置。
【請求項４】
前記液戻し処理部は、前記分注処理部による前記駆動部の駆動速度よりも低速で前記駆動部を駆動させることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の懸濁液分注装置。
【請求項５】
前記駆動部材は、横軸を回転軸として前記回転軸を中心に回転可能に構成され、当該回転軸を中心として円周状に等間隔に加圧部材を少なくとも３つ配置した回転体と、
前記液体輸送管は、中間部分に設けられた前記可撓チューブが引き伸ばされた状態で２つの前記加圧部材に巻き掛けられ、前記可撓チューブ内に当該加圧部材により形成された閉塞部により画定された閉塞空間が形成されるように配置されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１つに記載の懸濁液分注装置。
【請求項６】
前記液体輸送管が前記加圧部材に巻き掛けられている位置の前記加圧部材と接触している側の反対側は、液体輸送管脱着用空間として開放されていることを特徴とする請求項５に記載の懸濁液分注装置。
【請求項７】
分注対象である懸濁液を貯留する懸濁液貯留部と、可撓チューブを備え前記懸濁液貯留部に貯留された懸濁液を一端側から吸引して他端に設けられたノズルから吐出する液体輸送管と、前記液体輸送管の可撓チューブを押圧することにより変形させて前記液体輸送管に閉塞部を形成する加圧部材を複数備えると共に液体輸送管に沿って前記加圧部材を移動させて前記閉塞部の位置を変更可能に構成されている駆動部とを備える懸濁液分注装置を用いて、前記ノズルの下側に位置する分注位置に連続的に供給される分注容器に連続的に前記懸濁液を分注する懸濁液分注方法であって、
前記加圧部材を前記液体輸送管の一端側からノズル側へ移動させるように前記駆動部を駆動させて前記細胞懸濁液を前記ノズルから分注位置に存在する１の分注容器へ分注させ、
前記１の分注容器への前記懸濁液の分注が終了した後前記１の分注容器を分注位置から取り出し、
前記他の分注容器が前記分注位置に配置されるまでの間に、前記加圧部材を前記ノズル側から前記液体輸送管の一端側へ移動させるように前記駆動部を駆動させて、前記液体輸送管中に残存する前記懸濁液を前記懸濁液貯留部側に移動させ、
前記他の分注容器が前記分注位置に配置された後、前記加圧部材を前記液体輸送管の一端側からノズル側へ移動させるように前記駆動部を駆動させて前記細胞懸濁液を前記ノズルから分注位置に存在する前記他の分注容器へ分注させることを特徴とする、懸濁液分注方法。
【請求項１】
分注対象である懸濁液を貯留する懸濁液貯留部と、
可撓チューブを備え、前記懸濁液貯留部に貯留された懸濁液を一端側から吸引して他端に設けられたノズルから吐出する液体輸送管と、
前記液体輸送管の可撓チューブを押圧することにより変形させて、前記液体輸送管に閉塞部を形成する加圧部材を複数備えると共に、液体輸送管に沿って前記加圧部材を移動させて前記閉塞部の位置を変更可能に構成されている駆動部と、
前記駆動部の駆動制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記加圧部材を前記ノズルに近づくように前記駆動部を駆動させて、前記閉塞部を前記液体輸送管の一端側からノズル側へ移動させ前記細胞懸濁液を前記ノズルから吐出させる分注動作を前記駆動部に行わせる分注処理部と、
前記加圧部材を前記ノズルから遠ざかるように前記駆動部を駆動させて、前記閉塞部を前記ノズル側から前記液体輸送管の一端側へ移動させて、前記液体輸送管中に残存する前記懸濁液を前記懸濁液貯留部側に移動させる液戻し動作を前記駆動部に行わせる液戻し処理部と、を備えることを特徴とする、懸濁液分注装置。
【請求項２】
前記制御部は、さらに、前記加圧部材が進退移動するように前記駆動部を駆動させることによって、前記液体輸送管の一端から前記懸濁液を吸引、放出を繰り返して前記懸濁液貯留部内の懸濁液を攪拌する各般動作を前記駆動部に行わせる攪拌処理部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の懸濁液分注装置。
【請求項３】
前記制御部は、さらに、
前記懸濁液貯留部に戻された前記懸濁液を前記ノズルまで導入する液導入動作を前記駆動部に行わせる液導入処理部と、
前記分注処理部による分注動作を行わせる前に前記ノズルに導入された前記懸濁液を排出する液排出動作を前記駆動部に行わせる液排出処理部と、を備えていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の懸濁液分注装置。
【請求項４】
前記液戻し処理部は、前記分注処理部による前記駆動部の駆動速度よりも低速で前記駆動部を駆動させることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の懸濁液分注装置。
【請求項５】
前記駆動部材は、横軸を回転軸として前記回転軸を中心に回転可能に構成され、当該回転軸を中心として円周状に等間隔に加圧部材を少なくとも３つ配置した回転体と、
前記液体輸送管は、中間部分に設けられた前記可撓チューブが引き伸ばされた状態で２つの前記加圧部材に巻き掛けられ、前記可撓チューブ内に当該加圧部材により形成された閉塞部により画定された閉塞空間が形成されるように配置されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１つに記載の懸濁液分注装置。
【請求項６】
前記液体輸送管が前記加圧部材に巻き掛けられている位置の前記加圧部材と接触している側の反対側は、液体輸送管脱着用空間として開放されていることを特徴とする請求項５に記載の懸濁液分注装置。
【請求項７】
分注対象である懸濁液を貯留する懸濁液貯留部と、可撓チューブを備え前記懸濁液貯留部に貯留された懸濁液を一端側から吸引して他端に設けられたノズルから吐出する液体輸送管と、前記液体輸送管の可撓チューブを押圧することにより変形させて前記液体輸送管に閉塞部を形成する加圧部材を複数備えると共に液体輸送管に沿って前記加圧部材を移動させて前記閉塞部の位置を変更可能に構成されている駆動部とを備える懸濁液分注装置を用いて、前記ノズルの下側に位置する分注位置に連続的に供給される分注容器に連続的に前記懸濁液を分注する懸濁液分注方法であって、
前記加圧部材を前記液体輸送管の一端側からノズル側へ移動させるように前記駆動部を駆動させて前記細胞懸濁液を前記ノズルから分注位置に存在する１の分注容器へ分注させ、
前記１の分注容器への前記懸濁液の分注が終了した後前記１の分注容器を分注位置から取り出し、
前記他の分注容器が前記分注位置に配置されるまでの間に、前記加圧部材を前記ノズル側から前記液体輸送管の一端側へ移動させるように前記駆動部を駆動させて、前記液体輸送管中に残存する前記懸濁液を前記懸濁液貯留部側に移動させ、
前記他の分注容器が前記分注位置に配置された後、前記加圧部材を前記液体輸送管の一端側からノズル側へ移動させるように前記駆動部を駆動させて前記細胞懸濁液を前記ノズルから分注位置に存在する前記他の分注容器へ分注させることを特徴とする、懸濁液分注方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−１８３１７４（Ｐ２００７−１８３１７４Ａ）
【公開日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５８５（Ｐ２００６−１５８５）
【出願日】平成１８年１月６日（２００６．１．６）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月６日（２００６．１．６）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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