液体タンク、及び、液循環装置
【課題】循環される液体がアクセス口から溢れることを抑制することの可能な液体タンク、及び、この液体タンクを備えた液循環装置を提供する。
【解決手段】バッファータンク74は、図8及び図9に示すように、下側から順に、タンク本体90、蓋板92、及び、閉鎖シート94が積層されて構成されている。タンク本体90は、複数筋に区画され、各々の区画でバッファー液を貯留する液体流路90Aが構成されている。タンク本体90に構成される液体流路90Aの断面は、使用するバッファー液の種類や濃度と、タンク本体90の材質に応じて設定する。すなわち、断面積は、バッファー液とタンク本体90の間の接触角が大きいほど大きく設定され、送液されるバッファー液が蓋板92と非接触になるように設定されている。
【解決手段】バッファータンク74は、図8及び図9に示すように、下側から順に、タンク本体90、蓋板92、及び、閉鎖シート94が積層されて構成されている。タンク本体90は、複数筋に区画され、各々の区画でバッファー液を貯留する液体流路90Aが構成されている。タンク本体90に構成される液体流路90Aの断面は、使用するバッファー液の種類や濃度と、タンク本体90の材質に応じて設定する。すなわち、断面積は、バッファー液とタンク本体90の間の接触角が大きいほど大きく設定され、送液されるバッファー液が蓋板92と非接触になるように設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体を貯留可能な液体タンク、及び、この液体タンクを備えた液循環装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、固定されたリガンドを流路中に露出させ、流路にアナライトを供給してリガンドとアナライトとの相互作用を測定する測定装置が知られている(特許文献1参照)。このような測定装置で測定を行う場合、所定の濃度に調整された緩衝液を大量に必要とする。
【0003】
緩衝液をピペットなどのアクセス部材を用いて自動的に供給する場合、ピペットなどのアクセスが可能とされた液体タンクに緩衝液を貯留しておく必要がある。また、液体タンク内の緩衝液の濃度を一定に保つ必要もある。
【特許文献1】特許3294605号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
そこで、液体タンクにアクセス口を構成すると共に、緩衝液を循環させておくことが考えられる。しかしながら、液体タンクにはアクセス口が構成されているため、緩衝液を液体タンク内で流動させると、このアクセス口から液体が溢れることがある。
【0005】
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、循環される液体がアクセス口から溢れることを抑制することの可能な液体タンク、及び、この液体タンクを備えた液循環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】
上記課題を解決するために、本発明の請求項1の液体タンクは、内部に液体が流通される液体流路の構成されたタンク本体と、前記液体流路の上面壁を構成すると共に、前記液体流路の上部と連通され前記液体流路にアクセスするアクセス器具を挿入可能なアクセス口の構成された、上蓋部材と、前記液体流路の一端と連通され、前記液体を前記液体流路へ供給する供給口と、前記液体流路の他端と連通され、前記液体を前記液体流路から排出させる排出口と、を備え、液体流通方向から見た前記液体流路の断面積が、前記液体と前記タンク本体との間の接触角が大きいほど大きく、流通中の前記液体が前記上蓋部材と非接触となるように設定されていること、を特徴とする。
【0007】
上記構成の液体タンクでは、供給口から液体流路へ液体が供給される。供給された液体は、液体流路内を流通し排出口から排出される。このように、液体タンク内に液体を滞留させず流通させることにより、液体の蒸発や濃度変化を抑制することができる。
【0008】
なお、液体タンクへ供給される液体は循環させることにより、液体の消費量を少なくすることができる。
【0009】
そして、液体の流通する液体流路の断面積は、前記液体と前記タンク本体との間の接触角が大きいほど大きく、流通中の前記液体が前記上蓋部材と非接触となるように設定されている。このように液体流路の断面積を設定することにより、循環される液体がアクセス口から溢れるのを抑制することができる。
【0010】
本発明の請求項2の液体タンクは、前記上蓋部材と前記液体の液面との距離が1mm以上であることを特徴とする。
【0011】
液体が液体流路から溢れることを防止するためには、上蓋部材と液面との距離を、少なくとも1mm以上として非接触とすることが好ましい。
【0012】
本発明の請求項3の液体タンクは、前記タンク本体がポリプロピレン、または、ステンレス製であること、を特徴とする
ポリプロピレン製であれば、耐薬品性にすぐれているため、バッファー液中にタンク本体を構成する物質が溶出することを防止することができる。また、ステンレス製であれば、液体との接触角を小さくすることができ、液体タンクの断面を小さくすることができる。
【0013】
本発明の請求項4に記載の液循環装置は、液体が貯留された液体ボトルと、請求項1乃至請求項2のいずれか1項に記載の液体タンクと、前記液体ボトル及び前記液体タンクと連結され、前記液体ボトルと前記液体タンクとの間で前記液体を循環させる循環路と、前記循環路に接続され前記液体を送液する送液ポンプと、を備えている。
【0014】
上記構成の液循環装置によれば、循環される液体がアクセス口から溢れることが抑制された液体タンクが用いられているので、安定して液循環経路内で液体を循環させることができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明は上記構成としたので、循環される液体がアクセス口から溢れることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【0017】
本発明に係るバッファー液循環装置71は、測定装置としてのバイオセンサー10に用いられるものである。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。
【0018】
図1及び図2に示すように、バイオセンサー10は、アクセス部材としての分注ヘッド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、バッファー液循環部70、冷蔵部46、及び、測定スティックストック部48を備えている。
【0019】
測定部30には測定スティック50がセットされる。測定スティック50上に固定されたタンパクTaへ試料を供給して信号変化を検出することにより、バイオセンサー10での測定が行われる。
【0020】
測定スティック50は、図3及び図4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。
【0021】
誘電体ブロック52は、長尺とされ、上面に平坦な測定面が形成されている。測定面には、金属膜57が形成され、金属膜57上にリンカー層57Aが形成されている。このリンカー層57A上にタンパクTaが固定される。
【0022】
流路部材54は、6個のベース部材54Aを備えている。ベース部材54Aには、底面側に略S字状の2本の流路溝が形成されている。流路溝の端部の各々は1の円筒部材54Bの中空部と連通されている。ベース部材54Aの底面が誘電体ブロック52の測定面と密着されて、流路溝と測定面との間に液体流路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。
【0023】
保持部材56は、断面コ字状の長尺とされ、流路部材54をコ字の間に挟んで一体成形されている。保持部材56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。保持部材56により流路部材54が誘電体ブロック52上に密着されて取り付けられる。
【0024】
図1に示すように、分注ヘッド20は、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、ボールねじ22Aの回転により、ガイドレール22Cに沿ってX方向に移動される。
【0025】
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、図5に示すように、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、分注ヘッド20をZ方向に移動させる。
【0026】
分注ヘッド20は、12本の分注管20Aを備えている。分注管20Aは、X方向と直交する矢印Y方向に沿って1列に配置されている。測定時には、分注管20Aにより、測定スティック50へ試料やバッファー液が供給される。分注管20Aは、隣り合う2本で一対とされ、1の液体流路55の出入り口に1本ずつ対応させて使用される。分注管20Aの先端には、ピペットチップCPが取り付けられている。
【0027】
分注管20Aに取り付けられたピペットチップCPは、後述する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。
【0028】
図6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。図6では、測定スティック50の誘電体ブロック52と流路部材54以外の部材は省略されている。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定盤レール部32L、定盤レール部32Lから離れる方向に向かって低くなる出射傾斜部32B、定盤レール部32L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。定盤レール部32Lには、Y方向沿って測定スティック50がセットされる。光学定盤32の出射傾斜部32Bには、測定スティック50へ向かって光ビーム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。
【0029】
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。光源34Aは制御部60と接続され、CCD36Bは信号処理部38及び制御部60と接続されている。
【0030】
光源34Aから測定スティック50へ向かって光ビームが出射され、金属膜57と誘電体ブロック52との界面で反射された反射光をCCD36Bで受光し、光電変換された光検出信号が信号処理部38へ出力される。信号処理部38では、入力された光検出信号に基づいて所定の処理が行なわれ、測定データが求められる。
【0031】
図2に示すように、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。
【0032】
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(鉛直方向)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。
【0033】
バッファー液循環部70は、ボトル収容部70A及びバッファー供給部70Bで構成されている。ボトル収容部70Aには、バッファー液が貯留された複数本のボトル72が収容されている。バッファー供給部70Bには、バッファータンク74がセットされている。バッファー液循環部70には、ボトル72に貯留されたバッファー液をバッファータンク74との間で循環させるバッファー液循環装置71が構成されている。バッファー液循環装置71の詳細については後述する。
【0034】
バッファー供給部70Bの隣には、補正用プレート45が配置され、その隣に冷蔵部46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。冷蔵部46には、冷蔵の必要な試料が配置される。冷蔵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。
【0035】
測定スティックストック部48には、測定スティック収容プレート48Pがセットされている。測定スティック収容プレート48Pには、測定チップとしての測定スティック50が複数本収納されている。測定スティック50は、測定スティック搬送機構49により測定部30に搬送されセットされる。
【0036】
次に、バッファー液循環装置71の詳細について説明する。
【0037】
図7に示すように、バッファー液循環装置71は、ボトル72、バッファータンク74、ポンプ75、循環路76を備えている。ボトル72とバッファータンク74は、循環路76と各々連結され、循環路76にポンプ75が接続されている。循環路76は、バッファー液の流路となるチューブで構成されている。
【0038】
ボトル72のボトル口72Aには、ボトルキャップ80が取り付けられている。ボトルキャップ80により、ボトル72の内部が密閉されている。
【0039】
バッファータンク74は、図8及び図9に示すように、下側から順に、タンク本体90、閉鎖シート94、及び、蓋板92が積層されて構成されている。タンク本体90は、複数筋に区画され、各々の区画でバッファー液を貯留する液体流路90Aが構成されている。バッファー液としては、リン酸緩衝食塩水(PBS)などの、PHバッファー能を有するものが、解析分子に応じて適宜選択され使用される。
【0040】
液体流路90Aの底部には、図9(B)に示すように、流路幅W方向の中央部分が端部よりも低くなるような傾斜が構成されている。各々の液体流路90Aには、各々異なるボトル72からのバッファー液が供給される。タンク本体90には、各々の液体流路90A毎に液体流路90Aの一端と連通する供給口91A、及び、液体流路90Aの他端と連通する排出口91Bが構成されている。タンク本体90の排出口91B側には、堰90Bが構成されている。堰90Bは、図9(B)に示すように、中央部に切欠Mが構成されている。堰90Bの高さまで、液体流路90A内にバッファー液を貯留することができる。
【0041】
タンク本体90及び蓋板92は、ステンレス(SUS)やポリプロピレン(PP)で構成することができる。特に、ポリプロピレン(PP)は、耐薬品性にすぐれているため、バッファー液中にタンク本体90を構成する物質が溶出することを防止することができる。
【0042】
蓋板92は、タンク本体90の上面を覆う板状とされ、ピペットチップCPを挿入可能なアクセス口92Hが形成されている。アクセス口92Hは、各々の液体流路90Aに沿って6個ずつ並べて形成されている。
【0043】
閉鎖シート94は、タンク本体90と蓋板92との間に挟み込まれ、ピペットチップCPを挿入可能な十字状に切り込まれたスリット94Sが形成されている。スリット94Sはアクセス口92Hに対応する位置に形成されている。閉鎖シート94は、弾性変形可能な樹脂などで構成され、ピペットチップCPの差し込み時には下側へ屈曲するように変形し、引き抜かれた後はアクセス口92Hを塞ぐように復元する。
【0044】
ピペットチップCPは、上側からバッファータンク74へアクセスし、スリット94S及びアクセス口92Hを通って液体流路90Aへ挿入される。挿入されたピペットチップCPで所定量のバッファー液が吸引され、測定部30にセットされた測定スティック50へバッファー液が供給される。ピペットチップCPがバッファータンク74から離間すると、スリット94Sが復元してアクセス口92Hが閉鎖される。
【0045】
バッファータンク74とボトル72との間のバッファー液の循環は、ポンプ75により行われている。バッファー液は、液体流路90A内を供給口91A側から排出口91B側へと流される。液体流路90Aの容量は、6本のピペットチップCPでの吸引に対して十分な量とされているが、バッファー液とタンク本体90との接触角が大きいと、アクセス口92Hからバッファー液が溢れてしまうことがある。タンク本体90とバッファー液との間の界面張力が大きいと接触角が大きくなるため、タンク本体90を構成する材質、バッファー液の種類や濃度などにより、バッファー液の液面が大きく変化することが出願人による実験により明らかになっている。一方、バッファー液の変質を抑制するため、液体流路90Aの上部に形成される空気層は、なるべく小さい方が好ましい。
【0046】
そこで、タンク本体90に構成される液体流路90Aの断面は、使用するバッファー液の種類や濃度と、タンク本体90の材質に応じて設定する。すなわち、断面積は、バッファー液とタンク本体90の間の接触角が大きいほど大きく設定され、送液されるバッファー液が蓋板92と非接触になるように設定されている。このように、断面積を設定することにより、液体流路90A内をバッファー液が流れても、アクセス口92Hからバッファー液が溢れることを抑制することができる。
【0047】
また、上蓋部材とバッファー液の液面との距離は、バッファー液の溢れを抑制する観点から、1mm以下であることが好ましい。
【0048】
なお、断面積を小さくするためには、タンク本体90とバッファー液との接触角を小さくすればよいことから、液体流路90Aの表面(壁面)に親水性材料をコーティングしたり、タンク本体90の材料へ親水剤添加を行ったりして、ぬれを促進して接触角を小さくしてもよい。
【0049】
また、本実施形態では、測定装置として、バイオセンサーを一例として説明したが、本発明の液循環装置は、液循環の必要な他の装置に用いることもできる。
【実施例】
【0050】
前述のバッファータンク74について、ポリプロピレン(PP)製のもの、ステンレス製のもの、を用意した。ポリプロピレン製については、図10に示すように、液体流路の断面が幅W=8mm、高さH=16mm、堰の高さRH=6mmで、断面積A=128mm3のもの(タンク1)、幅W=20mm、高さH=16mm、堰の高さRH=6mmで、断面積A=320mm3のもの(タンク2)の2種類を用意した。各々の液体流路は、PPを切削加工することにより形成した。また、ステンレス製については、SUS316を用い、液体流路の断面が幅W=8mm、高さH=16mm、堰の高さRH=6mmで、断面積A=128mm3(タンク3)とした。
【0051】
これらのタンク1〜3に、液体1(超純水)、液体2(エタノール(純度99.75))、液体3(ジメチル・スルホキシド(DMSO)濃度が0.1%の調整液、を、各々送液した。液体3については、10×リン酸緩衝食塩水(PBS):10ml、DMSO:0.1ml、超純水:89.9mlで調整し、液体4については、10×リン酸緩衝食塩水(PBS):10ml、DMSO:10ml、超純水:80mlで調整した。送液速度は、10.5ml(速度1)、31.5ml(速度2)の2種で各々3回ずつ送液した。
【0052】
液体1〜4と、PP、SUS316との間の接触角の相対関係は、表1に示すとおりである。数値が大きいほど接触角が大きいことを示している。また、各々の送液についての液面高さは、表2に示すとおりである。
【0053】
【表1】
【0054】
【表2】
表2の◎は液面の高さが低かったこと、○は液面の高さが中程度であったことを示し、いずれも液が溢れることはない液面高さである。一方、△は液面の高さが高く、液面がバッファータンク74の上面から1mm程度低い位置でギリギリ液溢れがなかったことを示し、×はアクセス口からバッファー液が溢れたことを示す。
【0055】
表2より、液体流路の断面積が同じで材質のみ異なる、タンク1とタンク3とを比較すると、液体1について、接触角の数値が5のタンク1で溢れが発生し、接触角の数値が4のタンク3では液面が高いものの溢れは発生しないという結果が得られた。
【0056】
また、タンク本体の材質がPPで共通であり、断面積のみ異なるタンク1とタンク2で比較すると、堰の高さは同じであっても、断面積の大きいタンク2で、液体1、液体2について液面が下がるという結果が得られた。
【0057】
以上より、液体と液体流路を構成するタンク本体との間の接触角が大きいと、堰の高さが同じでも液面が高くなることが明らかである。また、断面積を大きくすれば液面を低くすることができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【図1】本実施形態のバイオセンサーの内部の斜視図である。
【図2】本実施形態のバイオセンサーの内部の上面図である。
【図3】本実施形態の測定スティックの斜視図である。
【図4】本実施形態の測定スティックの分解斜視図である。
【図5】本実施形態の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6】本実施形態のバイオセンサーの測定部付近の概略図である。
【図7】本実施形態の液循環装置の概略構成を示す図である。
【図8】本実施形態のバイオセンサーのバッファータンクの分解斜視図である。
【図9】本実施形態のバイオセンサーのバッファータンクの側断面図である。
【図10】実施例に係るバッファータンクの液体流路の断面図である。
【符号の説明】
【0059】
10 バイオセンサー
20 分注ヘッド
71 バッファー液循環装置
72 ボトル
74 バッファータンク
90 タンク本体
90A 液体流路
91A 供給口
91B 排出口
92H アクセス口
92 蓋板
94S スリット
94 閉鎖シート
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体を貯留可能な液体タンク、及び、この液体タンクを備えた液循環装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、固定されたリガンドを流路中に露出させ、流路にアナライトを供給してリガンドとアナライトとの相互作用を測定する測定装置が知られている(特許文献1参照)。このような測定装置で測定を行う場合、所定の濃度に調整された緩衝液を大量に必要とする。
【0003】
緩衝液をピペットなどのアクセス部材を用いて自動的に供給する場合、ピペットなどのアクセスが可能とされた液体タンクに緩衝液を貯留しておく必要がある。また、液体タンク内の緩衝液の濃度を一定に保つ必要もある。
【特許文献1】特許3294605号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
そこで、液体タンクにアクセス口を構成すると共に、緩衝液を循環させておくことが考えられる。しかしながら、液体タンクにはアクセス口が構成されているため、緩衝液を液体タンク内で流動させると、このアクセス口から液体が溢れることがある。
【0005】
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、循環される液体がアクセス口から溢れることを抑制することの可能な液体タンク、及び、この液体タンクを備えた液循環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】
上記課題を解決するために、本発明の請求項1の液体タンクは、内部に液体が流通される液体流路の構成されたタンク本体と、前記液体流路の上面壁を構成すると共に、前記液体流路の上部と連通され前記液体流路にアクセスするアクセス器具を挿入可能なアクセス口の構成された、上蓋部材と、前記液体流路の一端と連通され、前記液体を前記液体流路へ供給する供給口と、前記液体流路の他端と連通され、前記液体を前記液体流路から排出させる排出口と、を備え、液体流通方向から見た前記液体流路の断面積が、前記液体と前記タンク本体との間の接触角が大きいほど大きく、流通中の前記液体が前記上蓋部材と非接触となるように設定されていること、を特徴とする。
【0007】
上記構成の液体タンクでは、供給口から液体流路へ液体が供給される。供給された液体は、液体流路内を流通し排出口から排出される。このように、液体タンク内に液体を滞留させず流通させることにより、液体の蒸発や濃度変化を抑制することができる。
【0008】
なお、液体タンクへ供給される液体は循環させることにより、液体の消費量を少なくすることができる。
【0009】
そして、液体の流通する液体流路の断面積は、前記液体と前記タンク本体との間の接触角が大きいほど大きく、流通中の前記液体が前記上蓋部材と非接触となるように設定されている。このように液体流路の断面積を設定することにより、循環される液体がアクセス口から溢れるのを抑制することができる。
【0010】
本発明の請求項2の液体タンクは、前記上蓋部材と前記液体の液面との距離が1mm以上であることを特徴とする。
【0011】
液体が液体流路から溢れることを防止するためには、上蓋部材と液面との距離を、少なくとも1mm以上として非接触とすることが好ましい。
【0012】
本発明の請求項3の液体タンクは、前記タンク本体がポリプロピレン、または、ステンレス製であること、を特徴とする
ポリプロピレン製であれば、耐薬品性にすぐれているため、バッファー液中にタンク本体を構成する物質が溶出することを防止することができる。また、ステンレス製であれば、液体との接触角を小さくすることができ、液体タンクの断面を小さくすることができる。
【0013】
本発明の請求項4に記載の液循環装置は、液体が貯留された液体ボトルと、請求項1乃至請求項2のいずれか1項に記載の液体タンクと、前記液体ボトル及び前記液体タンクと連結され、前記液体ボトルと前記液体タンクとの間で前記液体を循環させる循環路と、前記循環路に接続され前記液体を送液する送液ポンプと、を備えている。
【0014】
上記構成の液循環装置によれば、循環される液体がアクセス口から溢れることが抑制された液体タンクが用いられているので、安定して液循環経路内で液体を循環させることができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明は上記構成としたので、循環される液体がアクセス口から溢れることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【0017】
本発明に係るバッファー液循環装置71は、測定装置としてのバイオセンサー10に用いられるものである。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。
【0018】
図1及び図2に示すように、バイオセンサー10は、アクセス部材としての分注ヘッド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、バッファー液循環部70、冷蔵部46、及び、測定スティックストック部48を備えている。
【0019】
測定部30には測定スティック50がセットされる。測定スティック50上に固定されたタンパクTaへ試料を供給して信号変化を検出することにより、バイオセンサー10での測定が行われる。
【0020】
測定スティック50は、図3及び図4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。
【0021】
誘電体ブロック52は、長尺とされ、上面に平坦な測定面が形成されている。測定面には、金属膜57が形成され、金属膜57上にリンカー層57Aが形成されている。このリンカー層57A上にタンパクTaが固定される。
【0022】
流路部材54は、6個のベース部材54Aを備えている。ベース部材54Aには、底面側に略S字状の2本の流路溝が形成されている。流路溝の端部の各々は1の円筒部材54Bの中空部と連通されている。ベース部材54Aの底面が誘電体ブロック52の測定面と密着されて、流路溝と測定面との間に液体流路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。
【0023】
保持部材56は、断面コ字状の長尺とされ、流路部材54をコ字の間に挟んで一体成形されている。保持部材56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。保持部材56により流路部材54が誘電体ブロック52上に密着されて取り付けられる。
【0024】
図1に示すように、分注ヘッド20は、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、ボールねじ22Aの回転により、ガイドレール22Cに沿ってX方向に移動される。
【0025】
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、図5に示すように、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、分注ヘッド20をZ方向に移動させる。
【0026】
分注ヘッド20は、12本の分注管20Aを備えている。分注管20Aは、X方向と直交する矢印Y方向に沿って1列に配置されている。測定時には、分注管20Aにより、測定スティック50へ試料やバッファー液が供給される。分注管20Aは、隣り合う2本で一対とされ、1の液体流路55の出入り口に1本ずつ対応させて使用される。分注管20Aの先端には、ピペットチップCPが取り付けられている。
【0027】
分注管20Aに取り付けられたピペットチップCPは、後述する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。
【0028】
図6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。図6では、測定スティック50の誘電体ブロック52と流路部材54以外の部材は省略されている。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定盤レール部32L、定盤レール部32Lから離れる方向に向かって低くなる出射傾斜部32B、定盤レール部32L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。定盤レール部32Lには、Y方向沿って測定スティック50がセットされる。光学定盤32の出射傾斜部32Bには、測定スティック50へ向かって光ビーム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。
【0029】
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。光源34Aは制御部60と接続され、CCD36Bは信号処理部38及び制御部60と接続されている。
【0030】
光源34Aから測定スティック50へ向かって光ビームが出射され、金属膜57と誘電体ブロック52との界面で反射された反射光をCCD36Bで受光し、光電変換された光検出信号が信号処理部38へ出力される。信号処理部38では、入力された光検出信号に基づいて所定の処理が行なわれ、測定データが求められる。
【0031】
図2に示すように、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。
【0032】
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(鉛直方向)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。
【0033】
バッファー液循環部70は、ボトル収容部70A及びバッファー供給部70Bで構成されている。ボトル収容部70Aには、バッファー液が貯留された複数本のボトル72が収容されている。バッファー供給部70Bには、バッファータンク74がセットされている。バッファー液循環部70には、ボトル72に貯留されたバッファー液をバッファータンク74との間で循環させるバッファー液循環装置71が構成されている。バッファー液循環装置71の詳細については後述する。
【0034】
バッファー供給部70Bの隣には、補正用プレート45が配置され、その隣に冷蔵部46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。冷蔵部46には、冷蔵の必要な試料が配置される。冷蔵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。
【0035】
測定スティックストック部48には、測定スティック収容プレート48Pがセットされている。測定スティック収容プレート48Pには、測定チップとしての測定スティック50が複数本収納されている。測定スティック50は、測定スティック搬送機構49により測定部30に搬送されセットされる。
【0036】
次に、バッファー液循環装置71の詳細について説明する。
【0037】
図7に示すように、バッファー液循環装置71は、ボトル72、バッファータンク74、ポンプ75、循環路76を備えている。ボトル72とバッファータンク74は、循環路76と各々連結され、循環路76にポンプ75が接続されている。循環路76は、バッファー液の流路となるチューブで構成されている。
【0038】
ボトル72のボトル口72Aには、ボトルキャップ80が取り付けられている。ボトルキャップ80により、ボトル72の内部が密閉されている。
【0039】
バッファータンク74は、図8及び図9に示すように、下側から順に、タンク本体90、閉鎖シート94、及び、蓋板92が積層されて構成されている。タンク本体90は、複数筋に区画され、各々の区画でバッファー液を貯留する液体流路90Aが構成されている。バッファー液としては、リン酸緩衝食塩水(PBS)などの、PHバッファー能を有するものが、解析分子に応じて適宜選択され使用される。
【0040】
液体流路90Aの底部には、図9(B)に示すように、流路幅W方向の中央部分が端部よりも低くなるような傾斜が構成されている。各々の液体流路90Aには、各々異なるボトル72からのバッファー液が供給される。タンク本体90には、各々の液体流路90A毎に液体流路90Aの一端と連通する供給口91A、及び、液体流路90Aの他端と連通する排出口91Bが構成されている。タンク本体90の排出口91B側には、堰90Bが構成されている。堰90Bは、図9(B)に示すように、中央部に切欠Mが構成されている。堰90Bの高さまで、液体流路90A内にバッファー液を貯留することができる。
【0041】
タンク本体90及び蓋板92は、ステンレス(SUS)やポリプロピレン(PP)で構成することができる。特に、ポリプロピレン(PP)は、耐薬品性にすぐれているため、バッファー液中にタンク本体90を構成する物質が溶出することを防止することができる。
【0042】
蓋板92は、タンク本体90の上面を覆う板状とされ、ピペットチップCPを挿入可能なアクセス口92Hが形成されている。アクセス口92Hは、各々の液体流路90Aに沿って6個ずつ並べて形成されている。
【0043】
閉鎖シート94は、タンク本体90と蓋板92との間に挟み込まれ、ピペットチップCPを挿入可能な十字状に切り込まれたスリット94Sが形成されている。スリット94Sはアクセス口92Hに対応する位置に形成されている。閉鎖シート94は、弾性変形可能な樹脂などで構成され、ピペットチップCPの差し込み時には下側へ屈曲するように変形し、引き抜かれた後はアクセス口92Hを塞ぐように復元する。
【0044】
ピペットチップCPは、上側からバッファータンク74へアクセスし、スリット94S及びアクセス口92Hを通って液体流路90Aへ挿入される。挿入されたピペットチップCPで所定量のバッファー液が吸引され、測定部30にセットされた測定スティック50へバッファー液が供給される。ピペットチップCPがバッファータンク74から離間すると、スリット94Sが復元してアクセス口92Hが閉鎖される。
【0045】
バッファータンク74とボトル72との間のバッファー液の循環は、ポンプ75により行われている。バッファー液は、液体流路90A内を供給口91A側から排出口91B側へと流される。液体流路90Aの容量は、6本のピペットチップCPでの吸引に対して十分な量とされているが、バッファー液とタンク本体90との接触角が大きいと、アクセス口92Hからバッファー液が溢れてしまうことがある。タンク本体90とバッファー液との間の界面張力が大きいと接触角が大きくなるため、タンク本体90を構成する材質、バッファー液の種類や濃度などにより、バッファー液の液面が大きく変化することが出願人による実験により明らかになっている。一方、バッファー液の変質を抑制するため、液体流路90Aの上部に形成される空気層は、なるべく小さい方が好ましい。
【0046】
そこで、タンク本体90に構成される液体流路90Aの断面は、使用するバッファー液の種類や濃度と、タンク本体90の材質に応じて設定する。すなわち、断面積は、バッファー液とタンク本体90の間の接触角が大きいほど大きく設定され、送液されるバッファー液が蓋板92と非接触になるように設定されている。このように、断面積を設定することにより、液体流路90A内をバッファー液が流れても、アクセス口92Hからバッファー液が溢れることを抑制することができる。
【0047】
また、上蓋部材とバッファー液の液面との距離は、バッファー液の溢れを抑制する観点から、1mm以下であることが好ましい。
【0048】
なお、断面積を小さくするためには、タンク本体90とバッファー液との接触角を小さくすればよいことから、液体流路90Aの表面(壁面)に親水性材料をコーティングしたり、タンク本体90の材料へ親水剤添加を行ったりして、ぬれを促進して接触角を小さくしてもよい。
【0049】
また、本実施形態では、測定装置として、バイオセンサーを一例として説明したが、本発明の液循環装置は、液循環の必要な他の装置に用いることもできる。
【実施例】
【0050】
前述のバッファータンク74について、ポリプロピレン(PP)製のもの、ステンレス製のもの、を用意した。ポリプロピレン製については、図10に示すように、液体流路の断面が幅W=8mm、高さH=16mm、堰の高さRH=6mmで、断面積A=128mm3のもの(タンク1)、幅W=20mm、高さH=16mm、堰の高さRH=6mmで、断面積A=320mm3のもの(タンク2)の2種類を用意した。各々の液体流路は、PPを切削加工することにより形成した。また、ステンレス製については、SUS316を用い、液体流路の断面が幅W=8mm、高さH=16mm、堰の高さRH=6mmで、断面積A=128mm3(タンク3)とした。
【0051】
これらのタンク1〜3に、液体1(超純水)、液体2(エタノール(純度99.75))、液体3(ジメチル・スルホキシド(DMSO)濃度が0.1%の調整液、を、各々送液した。液体3については、10×リン酸緩衝食塩水(PBS):10ml、DMSO:0.1ml、超純水:89.9mlで調整し、液体4については、10×リン酸緩衝食塩水(PBS):10ml、DMSO:10ml、超純水:80mlで調整した。送液速度は、10.5ml(速度1)、31.5ml(速度2)の2種で各々3回ずつ送液した。
【0052】
液体1〜4と、PP、SUS316との間の接触角の相対関係は、表1に示すとおりである。数値が大きいほど接触角が大きいことを示している。また、各々の送液についての液面高さは、表2に示すとおりである。
【0053】
【表1】
【0054】
【表2】
表2の◎は液面の高さが低かったこと、○は液面の高さが中程度であったことを示し、いずれも液が溢れることはない液面高さである。一方、△は液面の高さが高く、液面がバッファータンク74の上面から1mm程度低い位置でギリギリ液溢れがなかったことを示し、×はアクセス口からバッファー液が溢れたことを示す。
【0055】
表2より、液体流路の断面積が同じで材質のみ異なる、タンク1とタンク3とを比較すると、液体1について、接触角の数値が5のタンク1で溢れが発生し、接触角の数値が4のタンク3では液面が高いものの溢れは発生しないという結果が得られた。
【0056】
また、タンク本体の材質がPPで共通であり、断面積のみ異なるタンク1とタンク2で比較すると、堰の高さは同じであっても、断面積の大きいタンク2で、液体1、液体2について液面が下がるという結果が得られた。
【0057】
以上より、液体と液体流路を構成するタンク本体との間の接触角が大きいと、堰の高さが同じでも液面が高くなることが明らかである。また、断面積を大きくすれば液面を低くすることができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【図1】本実施形態のバイオセンサーの内部の斜視図である。
【図2】本実施形態のバイオセンサーの内部の上面図である。
【図3】本実施形態の測定スティックの斜視図である。
【図4】本実施形態の測定スティックの分解斜視図である。
【図5】本実施形態の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6】本実施形態のバイオセンサーの測定部付近の概略図である。
【図7】本実施形態の液循環装置の概略構成を示す図である。
【図8】本実施形態のバイオセンサーのバッファータンクの分解斜視図である。
【図9】本実施形態のバイオセンサーのバッファータンクの側断面図である。
【図10】実施例に係るバッファータンクの液体流路の断面図である。
【符号の説明】
【0059】
10 バイオセンサー
20 分注ヘッド
71 バッファー液循環装置
72 ボトル
74 バッファータンク
90 タンク本体
90A 液体流路
91A 供給口
91B 排出口
92H アクセス口
92 蓋板
94S スリット
94 閉鎖シート
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部に液体が流通される液体流路の構成されたタンク本体と、
前記液体流路の上面壁を構成すると共に、前記液体流路の上部と連通され前記液体流路にアクセスするアクセス器具を挿入可能なアクセス口の構成された、上蓋部材と、
前記液体流路の一端と連通され、前記液体を前記液体流路へ供給する供給口と、
前記液体流路の他端と連通され、前記液体を前記液体流路から排出させる排出口と、
を備え、
液体流通方向から見た前記液体流路の断面積が、前記液体と前記タンク本体との間の接触角が大きいほど大きく、流通中の前記液体が前記上蓋部材と非接触となるように設定されていること、を特徴とする液体タンク。
【請求項2】
前記上蓋部材と前記液体の液面との距離が1mm以上であることを特徴とする請求項1に記載の液体タンク。
【請求項3】
前記タンク本体がポリプロピレン、または、ステンレス製であること、を特徴とする請求項1または請求項2に記載の液体タンク。
【請求項4】
液体が貯留された液体ボトルと、
請求項1乃至請求項2のいずれか1項に記載の液体タンクと、
前記液体ボトル及び前記液体タンクと連結され、前記液体ボトルと前記液体タンクとの間で前記液体を循環させる循環路と、
前記循環路に接続され前記液体を送液する送液ポンプと、
を備えた液循環装置。
【請求項1】
内部に液体が流通される液体流路の構成されたタンク本体と、
前記液体流路の上面壁を構成すると共に、前記液体流路の上部と連通され前記液体流路にアクセスするアクセス器具を挿入可能なアクセス口の構成された、上蓋部材と、
前記液体流路の一端と連通され、前記液体を前記液体流路へ供給する供給口と、
前記液体流路の他端と連通され、前記液体を前記液体流路から排出させる排出口と、
を備え、
液体流通方向から見た前記液体流路の断面積が、前記液体と前記タンク本体との間の接触角が大きいほど大きく、流通中の前記液体が前記上蓋部材と非接触となるように設定されていること、を特徴とする液体タンク。
【請求項2】
前記上蓋部材と前記液体の液面との距離が1mm以上であることを特徴とする請求項1に記載の液体タンク。
【請求項3】
前記タンク本体がポリプロピレン、または、ステンレス製であること、を特徴とする請求項1または請求項2に記載の液体タンク。
【請求項4】
液体が貯留された液体ボトルと、
請求項1乃至請求項2のいずれか1項に記載の液体タンクと、
前記液体ボトル及び前記液体タンクと連結され、前記液体ボトルと前記液体タンクとの間で前記液体を循環させる循環路と、
前記循環路に接続され前記液体を送液する送液ポンプと、
を備えた液循環装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【公開番号】特開2008−233027(P2008−233027A)
【公開日】平成20年10月2日(2008.10.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−76854(P2007−76854)
【出願日】平成19年3月23日(2007.3.23)
【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20年10月2日(2008.10.2)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年3月23日(2007.3.23)
【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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