液体吸引装置
【課題】液体吸引装置において、ウェルの底面端縁部に残溜する液体を効率的に吸引する。
【解決手段】液体吸引装置は、液体を収容するウェル８を有し、ウェル８と連通するマイクロ流路８２ａが形成されたマイクロチップ８’の、ウェル８に貯溜された液体を吸引するものであって、先端に開口２ａを有し、後端に配管が接続されて、先端開口２ａから液体を吸引する吸引ノズル２と、配管と接続し、吸引ノズル２へ吸引圧を供給するポンプと、吸引ノズル２を、ウェル８と相対移動させる駆動部とを備えてなる。吸引ノズル２が、ポンプから供給される吸引圧によって吸引力を発生させながら、駆動部により先端開口２ａがウェル８の底面に接触するまで相対移動することによって、ウェル８及び／又はマイクロ流路８２ａから前記液体の吸引を可能とする。
【解決手段】液体吸引装置は、液体を収容するウェル８を有し、ウェル８と連通するマイクロ流路８２ａが形成されたマイクロチップ８’の、ウェル８に貯溜された液体を吸引するものであって、先端に開口２ａを有し、後端に配管が接続されて、先端開口２ａから液体を吸引する吸引ノズル２と、配管と接続し、吸引ノズル２へ吸引圧を供給するポンプと、吸引ノズル２を、ウェル８と相対移動させる駆動部とを備えてなる。吸引ノズル２が、ポンプから供給される吸引圧によって吸引力を発生させながら、駆動部により先端開口２ａがウェル８の底面に接触するまで相対移動することによって、ウェル８及び／又はマイクロ流路８２ａから前記液体の吸引を可能とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は吸引ノズルにより液体を吸引する液体吸引装置に関し、特にマイクロチップのウェルに貯溜された液体を吸引する液体吸引装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、検体及び／又は試薬を反応させる反応用凹部としての複数の液体収容部を有するマイクロプレートを使用する酵素免疫反応測定装置が知られている。該装置は、検体及び試薬を分注する分注装置、反応促進のための加振装置及び温調装置、液体収容部を洗浄するための洗浄装置等から構成され、これら装置は作業員により別々に操作されている。しかしながらこれら装置のうち特に洗浄装置においては、吸引ノズルにより液体収容部内部に残存する洗浄液の吸引を行うと、液体収容部の底面端縁部に洗浄液が残溜し、該残溜した洗浄液が酵素免疫反応の測定結果に変動を与えるという虞があった。
【０００３】
そこで吸引ノズルを液体収容部の中央部に配し、吸引ノズルを下降させながら洗浄液の吸引を行い、さらに吸引ノズルを液体収容部の端縁部に移動して洗浄液の吸引を行うことによって、底面端縁部に残溜する液体を吸引する方法が開示されている（特許文献１）
一方、近年、化学、光学、臨床、バイオ技術等の分野において、半導体等の微細加工技術を応用して基板上にマイクロサイズの回路（いわゆるマイクロ流路）が形成されたマイクロチップを使用する臨床分析装置が開発されている。マイクロチップはマイクロ流路と連通する液体収容部としてのウェルを有するものであって、例えばＤＮＡ等の生体試料の微量分析を電気泳動解析システムと連動して効率的に行うバイオチップとして利用されている。マイクロチップ上には、前記生体試料からの分析対象成分の抽出（抽出工程）、化学・生化学反応を用いる分析対象成分の分析（分析工程）、分離（分離工程）及び検出（検出工程）等の一連の分析工程が集積化され、該集積化システムは、μ−ＴＡＳ（マイクロタス）、Ｌａｂ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐ（ラボオンチップ）等とも呼ばれている。
【特許文献１】特開平８−２９７１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記の液体吸引方法は、液体収容部の底面端縁部に残溜する液体を確実に吸引するために、吸引ノズルを液体収容部の中央に降下移動させ液体を吸引した後でさらに端縁部に移動させて液体を吸引するので、少なくとも吸引ノズルを２方向に移動させる必要があり、液体の吸引が僅かながらも効率的ではない。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、液体収容部、特にマイクロチップのウェルの底面端縁部に残溜する液体を効率的に吸引する液体吸引装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液体吸引装置は、液体を収容するウェルを有し、該ウェルと連通するマイクロ流路が形成されたマイクロチップの、前記ウェルに貯溜された液体を吸引する液体吸引装置であって、
先端に開口を有し、後端に配管が接続されて、前記先端開口から前記液体を吸引する吸引ノズルと、
前記配管と接続し、前記吸引ノズルへ吸引圧を供給するポンプ手段と、
前記吸引ノズルを、前記ウェルと相対移動させる移動手段とを備えてなり、
前記吸引ノズルが、前記吸引圧により吸引力を発生させながら、前記移動手段により前記先端開口が前記ウェルの底面に接触するまで前記相対移動することによって、
前記ウェル及び／又は前記マイクロ流路から前記液体の吸引を可能とすることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の液体吸引装置は、前記吸引ノズルが、前記底面に接触した後で、前記吸引力を発生させながら、前記移動手段により前記底面から離れる方向に相対移動することが好ましい。
【０００８】
本発明の液体吸引装置は、前記先端開口が、前記底面と並行に形成されていることが好ましい。
【０００９】
また本発明の液体吸引装置は、前記吸引ノズルの前記下降移動によって前記先端開口と前記底面とが接触する際に、該接触を緩衝する緩衝機構が備えられてもよい。
【００１０】
本発明の液体吸引装置は、前記緩衝機構が弾性部材により構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の液体吸引装置によれば、吸引ノズルが、ポンプ手段から供給される吸引圧により吸引力を発生させながら、移動手段により先端開口がウェルの底面に接触するまで前記相対移動するので、先端開口がウェルの底面に近づくにつれて、液体を吸引する先端開口とウェルに残溜する液体との距離が小さくなり、ウェルに残溜する液体内部の流速が高まる。これにより、例えば粘性率の高い液体がウェル内部に収容された際等に、該液体Ｆの表面張力等によってウェルの周面、特に端縁部に液体Ｆが付着し、残溜してしまっても、該残溜した液体Ｆ内部の流速が高まることによって、前記付着が離れ易くなるので、残溜した液体を吸引し易くなる。従ってウェルにおける液体の残存を低減することができる。
【００１２】
また本発明の液体吸引装置において、吸引ノズルが、底面に接触した後で、吸引力を発生させながら、移動手段により前記底面から離れる方向に相対移動する場合には、先端開口とウェルの底面とが接触し、先端開口が底面によって略密閉された状態になることによって吸引ノズル内部に負圧が発生した後で、先端開口とウェルの底面とが離れるので、負圧による吸引力が発生する。このとき吸引ノズルは吸引力を発生させたままの状態なので、吸引ノズルにはポンプ手段による吸引力と前記負圧による吸引力とが発生し、これにより吸引力が向上する。従ってウェルの端縁部に残存する液体Ｆを強い吸引力で吸引することができる。
【００１３】
このように吸引力を発生させた吸引ノズルを１方向すなわち昇降方向に移動させるだけで、ウェルの底面端縁部に残溜する液体を効率的に吸引することができる。これにより、マイクロチップにおいて底面端縁部に液体が残存して、微量分析時に該残液が先にマイクロ流路に導入されてしまうのを防ぐことができるので、コンタミネーションが防げて微量分析の精度が向上する。
【００１４】
また本発明の液体吸引装置において、吸引ノズルの先端開口が、ウェルの底面と並行に形成されている場合には、該底面と先端開口とが接触した際に、接触面積が広くなるのでより密閉性が向上する。また先端開口がウェルの底面に近づく際に、先端開口のどの端部においてもウェル底面までの距離が同じ値になるので、残溜した液体Ｆ内部の流速を均等にすることができて、偏った箇所での液体Ｆの吸引を防ぐことができる。
【００１５】
また、本発明の液体吸引装置において、吸引ノズルの下降移動によって吸引ノズルの先端開口とウェルの底面とが接触する際に、該接触を緩衝する緩衝機構が備えられる場合には、前記接触後に吸引ノズルが移動手段によってさらに下降移動されても、吸引ノズルの先端がウェルの底面に圧接されるのを緩衝機構によって防止できるので、吸引ノズルが破損等するのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明にかかる実施形態の液体吸引装置１について図面を参照して詳細に説明する。図１に本実施形態の液体吸引装置１の構成図を示す。なお本実施形態の液体吸引装置１は便宜上、吸引ノズル２の先端開口２ａが向く方向を下方（図中下方）とする。
【００１７】
本実施形態の液体吸引装置１は、例えば医療機関、研究所等で使用される生化学分析装置等の臨床分析装置に組み込まれ、試験管やマイクロチップに形成された液体収容部である複数のウェル等の容器に収容される検体や試薬、洗浄液等の液体を吸引するものであって、主に液体を吸引する際に吸引量の精度を要さない、例えば容器の洗浄工程等で容器内部に残存した水等の洗浄液を吸引する際に使用するものである。
【００１８】
液体吸引装置１は、図１に示す如く、吸引ノズル２と、吸引ノズル２を上下方向（容器８の深さ方向）に移動させる昇降機構部３１及び吸引ノズル２を水平方向に移動させる水平機構部３２を備える移動手段３としてのノズル駆動部３３と、吸引ノズル２へ吸引圧を供給するポンプ手段４としての吸引ポンプ４１及びポンプ駆動部４２と、ノズル駆動部３３及びポンプ駆動部４２を制御する制御部５と、吸引ノズル２が吸引した液体Ｆを内部に収容する廃液タンク６と、吸引ノズル２から廃液タンク６までを接続する配管７とから概略構成されている。
【００１９】
吸引ノズル２は略筒状で、液体Ｆを吸引する先端開口２ａを有するものであって、該先端開口２ａを下向きにして設置され、昇降機構部３１及び水平機構部３２によって上下左右に移動可能に取り付けられている。昇降機構部３１及び水平機構部３２は例えばプーリーを用いた動力伝達機構やボールねじ機構等の送り機構により構成され、これらの機構はノズル駆動部３３が備えるモータ等によって駆動制御されている。そして吸引ノズル２は、該吸引ノズル２の先端開口２ａの下方に、内部に液体Ｆが貯溜した容器８が位置するように後述する制御部５によって移動される。
【００２０】
なお吸引ノズル２の先端開口２ａには、例えば液体Ｆの種類毎に着脱交換可能なピペット状のチップを装着してもよい。また本実施形態の液体吸引装置１は、吸引ノズル２がノズル駆動部３３によって容器８の上方に移動可能であるが、本発明の液体吸引装置はこれに限られるものではなく、ノズル駆動部３３が水平機構部３２を備えていなくても、例えば容器８が吸引ノズル２の下方に移動可能な移動手段を備えていてもよい。すなわち吸引ノズル２が容器８と相対的に移動可能であればよい。
【００２１】
吸引ノズル２の上部には配管７の一端が接続され、該配管７の他端は吸引ポンプ４１を介して上端が開放した略円筒状の廃液タンク６に接続されている。なお本実施形態の廃液タンク６は、上端が開放した略円筒状の容器とするが、本発明はこれに限られるものではなく、内部に液体Ｆを収容できる容器であれば、例えば四角柱状であっても球状であってもよく、適宜変更可能である。
【００２２】
吸引ポンプ４１は、吸引ノズル２へ吸引圧を供給するものであって、モータ等を備えるポンプ駆動部４２によって駆動制御されている。吸引ポンプ４１は圧力媒体として液体Ｆを使用するものであって、渦巻ポンプ、軸流ポンプ、往復ポンプ及び回転ポンプ等、様々な種類のものを使用でき、適宜変更可能である。
【００２３】
制御部５は、容器８の設置位置及び形状に関するデータ、吸引ポンプ４１の吸引圧に関するデータ及び配管７の径のデータを有し、これらのデータに基づいてノズル駆動部３３及びポンプ駆動部４２を制御している。なお前記データはユーザが必要に応じて適宜変更可能であっても良い。また容器８の形状に関するデータは、容器８内部に貯溜された液体Ｆの液面と並行な、すなわち水平方向の容器８内部の最大断面積Ｓのデータを含む。なお本発明において容器内部とは液体が収容できる空間のことをいう。
【００２４】
ここで図２（ａ）に本実施形態の容器としてのウェル８を備えたマイクロチップ８’の斜視図、図２（ｂ）に図２（ａ）を下側からみた斜視図、図２（ｃ）に図２（ａ）のウェル８の断面図、図３に本実施形態の液体吸引装置１によるウェル８内部の液体Ｆの吸引を説明する図を示す。なお本実施形態のマイクロチップ８’は、便宜上ウェル８の開口８ａを有する側（各図中、上側）を上端として説明する。
【００２５】
本実施形態の容器８は、マイクロチップ８’に複数形成された液体収容部であり、ウェルと総称されるものである。マイクロチップ８’は、図２（ａ）に示す如く、合成樹脂から成形された略矩形乃至矢形形状で、上面８Ａに複数のウェル８を有し、図２（ｂ）に示す如く、下面８Ｂにガラス板（透明な板状部材）８１が取付けられている。該ガラス板８１は、図３（ｃ）に示す如く、上面にマイクロ流路８２ａが形成された第一の基板８２と、該第一の基板８２の上面に貼合わされ、マイクロ流路８２ａと連通し、ウェル８の底部となる貫通孔８３ａ（ウェル底部８３ａ）が形成された第二の基板８３とから構成されている。
【００２６】
ウェル８は上端に開口８ａを有し、該開口８ａから下方に向かってウェル底部８３ａと連通するウェルテーパ部８ｂが形成されている。ウェルテーパ部８ｂは上端から下端に向かうに連れて径がより小さくなり、ウェル底部８３ａはさらに径が小さいものであるため、ウェル８における最大断面積Ｓは上端開口８ａの面積となり、ウェルテーパ部８ｂとウェル底部８３ａとの境界には環状段部８ｃが形成される。第一の基板８１と第二の基板８２は、ガラス製の他、合成樹脂であってもよく、両方とも透明であってもよいし、光学測定をする側となる片方だけ透明であってもよい。なお本実施形態ではマイクロ流路８２ａは第一の基板８２に形成されているが、本発明の液体吸引装置で使用されるマイクロチップはこれに限られるものではなく、第一の基板８２と第二の基板８３との間にマイクロ流路８２ａが形成されていれば、第二の基板８３に形成されていてもよい。
【００２７】
そして上記のように構成されたマイクロチップ８’のウェル８に貯溜された液体Ｆを、上述した液体吸引装置１によって吸引する。吸引工程は、前工程として吸引ノズル２を該ノズル２の外面に液体Ｆが付着しないように吸引かつ下降させ、これに続いて後工程として、吸引ノズル２を該ノズル２の先端開口２ａがウェル底部８３ａの底面に接触するまで下降移動させるようにする。まずは前工程について詳細に説明する。
【００２８】
液体吸引装置１の吸引ノズル２は、ノズル駆動部３３により深さ方向（下方向）に一定の移動速度Ｖで移動しながら、吸引ポンプ４１から供給される吸引圧により吸引ノズル２に発生する吸引力によって、Ｑ＞Ｓ×Ｖを満たす単位時間当たりの吸引量Ｑで液体Ｆに接する前に液体Ｆを吸引する。すなわち吸引ノズル２は、先端開口２ａがウェル８の上方に配置される位置から、ノズル駆動部３３により一定の移動速度Ｖで下方向に移動される（図３中矢印参照）。そして吸引ノズル２は、液体Ｆに接する前にすでに吸引ポンプ４１から吸引圧を供給され、該吸引圧により吸引ノズル２に発生する吸引力による単位時間当たりの吸引量は、Ｑ＞Ｓ×Ｖを満たす吸引量Ｑとなっている。ここで単位時間当たりの吸引量Ｑとは単位時間当たりに吸引ノズル２が吸引可能な液体Ｆの体積のことをいう。そしてこのとき吸引ポンプ４１による吸引圧の供給は、吸引ノズル２が下方に移動を開始する前に行われる。こうすることにより、吸引ノズル２が、配管７の形状やポンプ手段４の立ち上がり時間の特性等による吸引量Ｑの低下に影響されることなく、安定した吸引量Ｑを確保した上で液体Ｆの吸引を開始することができる。
【００２９】
なお本実施形態の液体吸引装置１では、吸引ノズル２が液体Ｆに接する前に液体Ｆの吸引を行うものとしたが、本発明の液体吸引装置はこれに限られるものではなく、吸引ノズル２の外面に液体Ｆが付着しなければ、吸引ノズル２が液体Ｆに接すると同時に液体Ｆの吸引を行っても良い。また本実施形態の液体吸引装置１では、ポンプ駆動部４２は制御部５によって制御されるものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、吸引ノズル２が液体Ｆに接する前又は液体Ｆに接すると同時に、吸引ノズル２に吸引圧を供給できれば、手動であってもよい。
【００３０】
このように吸引ノズル２は、単位時間当たりの吸引量Ｑを確保した状態で下降するので、下降移動しながら空気Ａを吸引することになる。そして吸引ノズル２は空気Ａを吸引しながら液体Ｆの液面に向かって下降を続け、図３（ａ）の如く、吸引ノズル２が液面から上方の所定位置まで接近するとウェル８内部の液体Ｆを吸引する。このとき本実施形態の液体吸引装置１は液体Ｆを吸引する際に吸引量の精度を要さない、ウェル８の洗浄工程等で使用されるので、空気Ａが吸引されてもよい。そして吸引ノズル２は単位時間当たりの吸引量Ｑで液体Ｆ及び／又は空気Ａを吸引しながら、さらに一定の移動速度Ｖで下降する。
【００３１】
このとき単位時間当たりに吸引ノズル２の先端開口２ａが横切ったウェル８内部の体積は、ウェルテーパ部８ｂの内周面がテーパを有しているので、吸引ノズル２の先端開口２ａの深さ方向の位置によって常に値が異なるものとなる。ここで液体吸引装置１は、単位時間当たりの吸引量Ｑが、単位時間当たりに吸引ノズル２の先端開口２ａが横切ったウェル８内部の体積よりも大きければ良いので、上述したウェル８の最大断面積Ｓと吸引ノズル２の移動速度Ｖとから、実際に吸引ノズル２の先端開口２ａが横切ったウェル８内部の体積よりも大きい仮想の体積Ｓ×Ｖを計算してこの仮想の体積Ｓ×Ｖよりも吸引量Ｑを大きくする（図３（ｂ）参照）。
【００３２】
こうすることにより、吸引量Ｑすなわち吸引ノズル２が単位時間当たりに吸引した液体Ｆ及び空気Ａの体積が、仮想の体積Ｓ×Ｖよりも大きくなるので、吸引ノズル２の先端開口２ａの位置は常に液面より上方となり、吸引ノズル２は液体Ｆに接触しない。したがって吸引ノズル２の外面に液体Ｆが付着しないので、本実施形態の液体吸引装置１は吸引ノズル２の外面が汚れるのを防止することができる。これにより例えば液面検知機構等からなる複雑な制御機構を備えなくても、吸引ノズル２外面への液体の付着を防止することができて、前記機構を設置する空間を省くことができると共に前記機構にかかるコストを低減することができる。なお本実施形態の液体吸引装置１は、Ｑ＞Ｓ×Ｖを満たすために、移動速度Ｖの値を変更しても良いし、吸引量Ｑの値を変更しても良い。これらは適宜変更可能である。
【００３３】
次に後工程について詳細に説明する。吸引ノズル２は液体Ｆを吸引しながらノズル駆動部３３によりウェル底部８３ａに向かって図３（ｂ）の位置よりもさらに下降移動する。なおこのとき吸引ノズル２によって既にウェル底部８３ａを含むウェル８内部の液体Ｆが全て吸引されていてもよいし、ウェル底部８３ａに液体Ｆが残溜していてもよい（図４（ａ）参照）。すなわち吸引ノズル２はポンプ４１から供給される吸引圧によって吸引力を発生させていればよく、例えば液体Ｆを吸引せずに空気Ａのみを吸引していてもよい。本発明において特徴的なのは、吸引ノズル２が吸引力を発生させながら、該吸引ノズル２の先端開口２ａがウェル底部８３ａの底面に接触するまで下降移動することである。ここで図４に本実施形態の液体吸引装置１によるウェル底部８３ａに残溜する液体Ｆの吸引を説明する図を示す。
【００３４】
吸引ノズル２が上記のように吸引力を発生させながら下降移動すると、先端開口２ａは、図４（ａ）に示す如く、ウェル底部８３ａの内部に位置する。このとき吸引ノズル２は、ウェル底部８３ａに液体Ｆが残溜していれば該液体Ｆを吸引しながら下降移動する。そして吸引ノズルは同様にして、図４（ｂ）に示す如く、さらに下降移動する。このように吸引ノズル２の先端開口２ａがウェル底部８３ａの底面に近づくにつれて、吸引力を発生する先端開口２ａとウェル底部８３ａに残溜する液体Ｆとの距離が小さくなるので、ウェル底部８３ａに残溜する液体Ｆ内部の流速（図中、ウェル底部の液体内矢印）が高まる。
【００３５】
これにより、例えば粘性率の高い液体Ｆがウェル８内部に収容された際等に、該液体Ｆの表面張力等によってウェル底部８３ａの周面、特に端縁部に液体Ｆが付着し、残溜してしまっても、該残溜した液体Ｆ内部の流速が高まることによって、前記付着が離れ易くなるので、残溜した液体Ｆを吸引し易くなる。従ってウェル底部８３ａにおける液体Ｆの残存を低減することができる。なお先端開口２ａはウェル底部８３ａの略中央に向かって下降してもよいし、端縁部に向かって下降してもよいし、適宜変更可能である。また図５に示す如く、先端開口２ａはウェル底部８３ａの底面端縁部に沿って下降移動してもよい。こうすることにより底面端縁部に残溜する液体Ｆを確実に吸引することができる。
【００３６】
そして吸引ノズル２は、図４（ｃ）に示す如く、吸引力を発生させながら、先端開口２ａがウェル８の底面すなわちウェル底部８３ａの底面に接触するまでさらに下降移動する。すると吸引ノズル２の先端開口２ａとウェル底部８３ａの底面とが当接し、先端開口２ａがウェル底部８３ａの底面によって略密閉された状態になり、吸引ノズル２内部に負圧が発生する。本実施形態の吸引ノズル２の先端開口２ａは、ウェル底部８３ａの底面と並行に形成されているのでより密閉性が向上する。また上述のように先端開口２ａがウェル底部８３ａの底面に近づく際に、先端開口２ａのどの端部においてもウェル底部８３ａの底面までの距離が同じ値になるので、前記流速を均等にすることができて、偏った箇所での液体Ｆの吸引を防ぐことができる。なお先端開口２ａの形状は密閉性を過度に妨げない程度であれば凹凸状又は鋸状を有していても良い。
【００３７】
ここで本発明の液体吸引装置は、ウェル８と連通するマイクロ流路８２ａが形成されたマイクロチップ８’の、ウェル８に貯溜された液体Ｆを吸引するものであるため、図４（ｃ）に示す如く、先端開口２ａとウェル底部８３ａの底面との間にはマイクロ流路８２ａから空気及び／又は液体が出入り可能な隙間が生じる。これにより吸引ノズル２内部で過度な負圧が発生するのを防ぐことができ、吸引ノズル２、ノズル駆動部３３のモータ等の破損を防止することができる。またマイクロ流路８２ａから空気及び／又は液体が容易に吸引される。
【００３８】
そして次に、吸引ノズル２は上記の略密閉状態から、図４（ｄ）に示す如く、吸引力を発生させながら、先端開口２ａがウェル底部８３ａの底面から離れる方向に上昇移動する。すると吸引ノズル２の内部には負圧が発生しているので、先端開口２ａとウェル底部８３ａの底面との間から、液体及び／又は空気が流入する。このとき吸引ノズル２は吸引力を発生させたままの状態なので、吸引ノズル２にはポンプ４１による吸引力と前記負圧による吸引力とが発生し、これにより吸引力を向上させることができる。従ってウェル底部８３ａの端縁部にまだ液体Ｆが残存していた場合に、該液体Ｆを強い吸引力で吸引することができる。
【００３９】
このように本実施形態の液体吸引装置１によれば、吸引力を発生させた吸引ノズル２をノズル駆動部３３によって１方向すなわち上下方向に移動させるだけで、ウェル８すなわちウェル底部８３ａの底面端縁部に残溜する液体Ｆを効率的に吸引することができる。これにより、マイクロチップ８’においてウェル底部８３ａの底面端縁部に液体Ｆが残存して、微量分析時に該残液が先にマイクロ流路８２ａに導入されてしまうのを防ぐことができるので、コンタミネーションが防げて微量分析の精度が向上する。さらにマイクロ流路８２ａより残液を吸引することが可能なためコンタミネーションを防ぐことができる。
【００４０】
なお本実施形態の液体Ｆとしては、例えば分析試薬、検体試料、洗浄液、洗浄水等が挙げられる。
【００４１】
また本実施形態の液体分析装置１において、吸引ノズルの外径Ｄ１は０．５〜１．２ｍｍが好ましい。またウェル底部の直径Ｄ２は１．２ｍｍ〜２．２ｍｍの範囲が好ましい。さらに吸引ノズルの外径Ｄ１とウェル底部の直径Ｄ２との関係が（Ｄ２−Ｄ１）／２＜０．６ｍｍであることが好ましい。（符号は図４（ａ）参照）
次に本発明にかかる別の実施形態２の液体吸引装置を説明する。なお本実施形態の液体吸引装置は上記実施形態の液体吸引装置１に緩衝機構２０を追加したものであるため、該緩衝機構２０についてのみ説明する。ここで図６に緩衝機構２０の構成図を示す。
【００４２】
本実施形態の緩衝機構２０は、図６に示す如く、吸引ノズル２の後端を固定支持する支持部材２１と、昇降機構部３１及び水平機構部３２に固定され（図示せず）、これら機構部３１、３２と連動して移動制御される固定部材２２と、上端が支持部材２１と、下端が固定部材２２とそれぞれ係合する弾性部材としてのばね部材２３とを備えている。
【００４３】
緩衝機構２０は、上述した吸引ノズル２の下降移動によって、該ノズル２の先端開口２ａとウェル底部８３ａの底面とが接触する際に、例えば吸引ノズル２がノズル駆動部３３によって過度に下降移動された場合に、ばね部材２３の反発力によって支持部材２１を介して吸引ノズル２を相対的に上方に移動させる。これにより吸引ノズル２の先端開口２ａはウェル底部８３ａの底面との接触を緩衝することができるので、吸引ノズル２の破損、ノズル駆動部３３の精度の低下等が防止できる。なお緩衝機構２０はウェル８側に備えても良い。
【００４４】
また、上記２つの実施形態の液体吸引装置１では、液体Ｆの吸引を行う際の圧力媒体として液体Ｆを用いたが、本発明はこれに限られず、空気Ａを圧力媒体として用いてもよい。図７に別の実施形態３の液体吸引装置１’の構成図を示す。なお液体吸引装置１’は、上述の液体吸引装置１と同一構成部材には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００４５】
本実施形態の液体吸引装置１’は、図７に示す如く、吸引ノズル２と、吸引ノズル２を上下方向（容器８の深さ方向）に移動させる昇降機構部３１及び吸引ノズル２を水平方向に移動させる水平機構部３２を備える移動手段としてのノズル駆動部３３と、吸引ノズル２へ吸引圧を供給するポンプ手段９としての負圧ポンプ９１、負圧室９２、ポンプ駆動部９３及びこれらを接続する第二の配管７１と、ノズル駆動部３３及びポンプ駆動部９３を制御する制御部５と、吸引ノズル２が吸引した液体Ｆを内部に収容する廃液タンク６と、吸引ノズル２から負圧室９２までを接続する配管７及び負圧室９２から廃液タンク６までを接続する第三の配管７２と、配管７に配設される開閉弁９４と第三の配管７２に接続されるポンプ９５とから概略構成されている。
【００４６】
一端に吸引ノズル２が接続された配管７の他端は、開閉弁９４を介して負圧室９２に挿入される。負圧室９２は内部に気体Ａ（空気Ａ）を収容して密封された空間Ｒを有し、該空間Ｒと連通して第二の配管７１の一端が接続されている。第二の配管７１は、他端に外気と連通する開口部７１ａを有するものであり、第二の配管７１の途中に負圧ポンプ９１が接続されている。負圧ポンプ９１はモータ等を備えるポンプ駆動部９３によって駆動制御され、負圧ポンプ９１によって空間Ｒ内部の空気Ａを吸引し、該空気Ａを開口部７１ａから排出することによって、空間Ｒ内部に負圧を発生させる。そして空間Ｒ内部に発生した負圧が吸引ノズル２への吸引圧となり、該吸引圧により吸引ノズル２に吸引力が発生する。このとき吸引ノズル２は、上述の実施形態と同様に単位時間当たりの吸引量がＱ＞Ｓ×Ｖを満たしている。そして吸引ノズル２は、上述の実施形態と同様に、吸引力を発生させながらウェル底部８３ａの底面に接触するまで下降移動され、該吸引ノズル２により吸引された液体Ｆは配管７を通って負圧室９２内に排出される。なお、負圧室内に排出された液体Ｆが気化及び／又は飛散した飛沫が外部に流出するのを防ぐために負圧ポンプ９１と開口部７１ａとの間にフィルタ９６が配設されている。そして負圧室９２内の液体Ｆは、負圧室９２に接続された第三の配管７２を介し、該第三の配管７２に接続されたポンプ９５によって廃液タンク６に排出される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施形態の液体吸引装置の構成図。
【図２】本実施形態の液体吸引装置によるウェル内部に貯溜された液体の吸引を説明する図。
【図３】マイクロチップの斜視図及び断面図。
【図４】本実施形態の液体吸引装置によるウェル底部に残溜する液体の吸引を説明する図。
【図５】緩衝機構の構成図。
【図６】吸引ノズルの動作を示す図。
【図７】別の実施形態の液体吸引装置の構成図。
【符号の説明】
【００４８】
１、１’ 液体吸引装置
２ 吸引ノズル
２ａ 先端開口
２０ 緩衝機構
３ 移動手段
３１ 昇降機構部
３２ 水平機構部
３３ ノズル駆動部
４ ポンプ手段
４１ 吸引ポンプ
４２ ポンプ駆動部
５ 制御部
６ 廃液タンク
７ 配管
７１ 第二の配管
７２ 第三の配管
８ 容器、ウェル（液体収容部）
８’ マイクロチップ
８ａ 上端開口
８ｂ ウェルテーパ部
８ｃ 環状段部
８１ ガラス板（透明な板状部材）
８２ 第一の基板
８２ａ マイクロ流路
８３ 第二の基板
８３ａ ウェル底部（貫通孔）
９ ポンプ手段（別の実施形態）
９１ 負圧ポンプ
９２ 負圧部
９３ ポンプ駆動部（別の実施形態）
９４ フィルタ
９５ 開閉弁
９６ ポンプ
Ｆ 液体
Ｑ 単位時間当たりの吸引量
Ｓ 容器の最大断面積
Ｖ 移動速度
【技術分野】
【０００１】
本発明は吸引ノズルにより液体を吸引する液体吸引装置に関し、特にマイクロチップのウェルに貯溜された液体を吸引する液体吸引装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、検体及び／又は試薬を反応させる反応用凹部としての複数の液体収容部を有するマイクロプレートを使用する酵素免疫反応測定装置が知られている。該装置は、検体及び試薬を分注する分注装置、反応促進のための加振装置及び温調装置、液体収容部を洗浄するための洗浄装置等から構成され、これら装置は作業員により別々に操作されている。しかしながらこれら装置のうち特に洗浄装置においては、吸引ノズルにより液体収容部内部に残存する洗浄液の吸引を行うと、液体収容部の底面端縁部に洗浄液が残溜し、該残溜した洗浄液が酵素免疫反応の測定結果に変動を与えるという虞があった。
【０００３】
そこで吸引ノズルを液体収容部の中央部に配し、吸引ノズルを下降させながら洗浄液の吸引を行い、さらに吸引ノズルを液体収容部の端縁部に移動して洗浄液の吸引を行うことによって、底面端縁部に残溜する液体を吸引する方法が開示されている（特許文献１）
一方、近年、化学、光学、臨床、バイオ技術等の分野において、半導体等の微細加工技術を応用して基板上にマイクロサイズの回路（いわゆるマイクロ流路）が形成されたマイクロチップを使用する臨床分析装置が開発されている。マイクロチップはマイクロ流路と連通する液体収容部としてのウェルを有するものであって、例えばＤＮＡ等の生体試料の微量分析を電気泳動解析システムと連動して効率的に行うバイオチップとして利用されている。マイクロチップ上には、前記生体試料からの分析対象成分の抽出（抽出工程）、化学・生化学反応を用いる分析対象成分の分析（分析工程）、分離（分離工程）及び検出（検出工程）等の一連の分析工程が集積化され、該集積化システムは、μ−ＴＡＳ（マイクロタス）、Ｌａｂ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐ（ラボオンチップ）等とも呼ばれている。
【特許文献１】特開平８−２９７１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記の液体吸引方法は、液体収容部の底面端縁部に残溜する液体を確実に吸引するために、吸引ノズルを液体収容部の中央に降下移動させ液体を吸引した後でさらに端縁部に移動させて液体を吸引するので、少なくとも吸引ノズルを２方向に移動させる必要があり、液体の吸引が僅かながらも効率的ではない。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、液体収容部、特にマイクロチップのウェルの底面端縁部に残溜する液体を効率的に吸引する液体吸引装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液体吸引装置は、液体を収容するウェルを有し、該ウェルと連通するマイクロ流路が形成されたマイクロチップの、前記ウェルに貯溜された液体を吸引する液体吸引装置であって、
先端に開口を有し、後端に配管が接続されて、前記先端開口から前記液体を吸引する吸引ノズルと、
前記配管と接続し、前記吸引ノズルへ吸引圧を供給するポンプ手段と、
前記吸引ノズルを、前記ウェルと相対移動させる移動手段とを備えてなり、
前記吸引ノズルが、前記吸引圧により吸引力を発生させながら、前記移動手段により前記先端開口が前記ウェルの底面に接触するまで前記相対移動することによって、
前記ウェル及び／又は前記マイクロ流路から前記液体の吸引を可能とすることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の液体吸引装置は、前記吸引ノズルが、前記底面に接触した後で、前記吸引力を発生させながら、前記移動手段により前記底面から離れる方向に相対移動することが好ましい。
【０００８】
本発明の液体吸引装置は、前記先端開口が、前記底面と並行に形成されていることが好ましい。
【０００９】
また本発明の液体吸引装置は、前記吸引ノズルの前記下降移動によって前記先端開口と前記底面とが接触する際に、該接触を緩衝する緩衝機構が備えられてもよい。
【００１０】
本発明の液体吸引装置は、前記緩衝機構が弾性部材により構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の液体吸引装置によれば、吸引ノズルが、ポンプ手段から供給される吸引圧により吸引力を発生させながら、移動手段により先端開口がウェルの底面に接触するまで前記相対移動するので、先端開口がウェルの底面に近づくにつれて、液体を吸引する先端開口とウェルに残溜する液体との距離が小さくなり、ウェルに残溜する液体内部の流速が高まる。これにより、例えば粘性率の高い液体がウェル内部に収容された際等に、該液体Ｆの表面張力等によってウェルの周面、特に端縁部に液体Ｆが付着し、残溜してしまっても、該残溜した液体Ｆ内部の流速が高まることによって、前記付着が離れ易くなるので、残溜した液体を吸引し易くなる。従ってウェルにおける液体の残存を低減することができる。
【００１２】
また本発明の液体吸引装置において、吸引ノズルが、底面に接触した後で、吸引力を発生させながら、移動手段により前記底面から離れる方向に相対移動する場合には、先端開口とウェルの底面とが接触し、先端開口が底面によって略密閉された状態になることによって吸引ノズル内部に負圧が発生した後で、先端開口とウェルの底面とが離れるので、負圧による吸引力が発生する。このとき吸引ノズルは吸引力を発生させたままの状態なので、吸引ノズルにはポンプ手段による吸引力と前記負圧による吸引力とが発生し、これにより吸引力が向上する。従ってウェルの端縁部に残存する液体Ｆを強い吸引力で吸引することができる。
【００１３】
このように吸引力を発生させた吸引ノズルを１方向すなわち昇降方向に移動させるだけで、ウェルの底面端縁部に残溜する液体を効率的に吸引することができる。これにより、マイクロチップにおいて底面端縁部に液体が残存して、微量分析時に該残液が先にマイクロ流路に導入されてしまうのを防ぐことができるので、コンタミネーションが防げて微量分析の精度が向上する。
【００１４】
また本発明の液体吸引装置において、吸引ノズルの先端開口が、ウェルの底面と並行に形成されている場合には、該底面と先端開口とが接触した際に、接触面積が広くなるのでより密閉性が向上する。また先端開口がウェルの底面に近づく際に、先端開口のどの端部においてもウェル底面までの距離が同じ値になるので、残溜した液体Ｆ内部の流速を均等にすることができて、偏った箇所での液体Ｆの吸引を防ぐことができる。
【００１５】
また、本発明の液体吸引装置において、吸引ノズルの下降移動によって吸引ノズルの先端開口とウェルの底面とが接触する際に、該接触を緩衝する緩衝機構が備えられる場合には、前記接触後に吸引ノズルが移動手段によってさらに下降移動されても、吸引ノズルの先端がウェルの底面に圧接されるのを緩衝機構によって防止できるので、吸引ノズルが破損等するのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明にかかる実施形態の液体吸引装置１について図面を参照して詳細に説明する。図１に本実施形態の液体吸引装置１の構成図を示す。なお本実施形態の液体吸引装置１は便宜上、吸引ノズル２の先端開口２ａが向く方向を下方（図中下方）とする。
【００１７】
本実施形態の液体吸引装置１は、例えば医療機関、研究所等で使用される生化学分析装置等の臨床分析装置に組み込まれ、試験管やマイクロチップに形成された液体収容部である複数のウェル等の容器に収容される検体や試薬、洗浄液等の液体を吸引するものであって、主に液体を吸引する際に吸引量の精度を要さない、例えば容器の洗浄工程等で容器内部に残存した水等の洗浄液を吸引する際に使用するものである。
【００１８】
液体吸引装置１は、図１に示す如く、吸引ノズル２と、吸引ノズル２を上下方向（容器８の深さ方向）に移動させる昇降機構部３１及び吸引ノズル２を水平方向に移動させる水平機構部３２を備える移動手段３としてのノズル駆動部３３と、吸引ノズル２へ吸引圧を供給するポンプ手段４としての吸引ポンプ４１及びポンプ駆動部４２と、ノズル駆動部３３及びポンプ駆動部４２を制御する制御部５と、吸引ノズル２が吸引した液体Ｆを内部に収容する廃液タンク６と、吸引ノズル２から廃液タンク６までを接続する配管７とから概略構成されている。
【００１９】
吸引ノズル２は略筒状で、液体Ｆを吸引する先端開口２ａを有するものであって、該先端開口２ａを下向きにして設置され、昇降機構部３１及び水平機構部３２によって上下左右に移動可能に取り付けられている。昇降機構部３１及び水平機構部３２は例えばプーリーを用いた動力伝達機構やボールねじ機構等の送り機構により構成され、これらの機構はノズル駆動部３３が備えるモータ等によって駆動制御されている。そして吸引ノズル２は、該吸引ノズル２の先端開口２ａの下方に、内部に液体Ｆが貯溜した容器８が位置するように後述する制御部５によって移動される。
【００２０】
なお吸引ノズル２の先端開口２ａには、例えば液体Ｆの種類毎に着脱交換可能なピペット状のチップを装着してもよい。また本実施形態の液体吸引装置１は、吸引ノズル２がノズル駆動部３３によって容器８の上方に移動可能であるが、本発明の液体吸引装置はこれに限られるものではなく、ノズル駆動部３３が水平機構部３２を備えていなくても、例えば容器８が吸引ノズル２の下方に移動可能な移動手段を備えていてもよい。すなわち吸引ノズル２が容器８と相対的に移動可能であればよい。
【００２１】
吸引ノズル２の上部には配管７の一端が接続され、該配管７の他端は吸引ポンプ４１を介して上端が開放した略円筒状の廃液タンク６に接続されている。なお本実施形態の廃液タンク６は、上端が開放した略円筒状の容器とするが、本発明はこれに限られるものではなく、内部に液体Ｆを収容できる容器であれば、例えば四角柱状であっても球状であってもよく、適宜変更可能である。
【００２２】
吸引ポンプ４１は、吸引ノズル２へ吸引圧を供給するものであって、モータ等を備えるポンプ駆動部４２によって駆動制御されている。吸引ポンプ４１は圧力媒体として液体Ｆを使用するものであって、渦巻ポンプ、軸流ポンプ、往復ポンプ及び回転ポンプ等、様々な種類のものを使用でき、適宜変更可能である。
【００２３】
制御部５は、容器８の設置位置及び形状に関するデータ、吸引ポンプ４１の吸引圧に関するデータ及び配管７の径のデータを有し、これらのデータに基づいてノズル駆動部３３及びポンプ駆動部４２を制御している。なお前記データはユーザが必要に応じて適宜変更可能であっても良い。また容器８の形状に関するデータは、容器８内部に貯溜された液体Ｆの液面と並行な、すなわち水平方向の容器８内部の最大断面積Ｓのデータを含む。なお本発明において容器内部とは液体が収容できる空間のことをいう。
【００２４】
ここで図２（ａ）に本実施形態の容器としてのウェル８を備えたマイクロチップ８’の斜視図、図２（ｂ）に図２（ａ）を下側からみた斜視図、図２（ｃ）に図２（ａ）のウェル８の断面図、図３に本実施形態の液体吸引装置１によるウェル８内部の液体Ｆの吸引を説明する図を示す。なお本実施形態のマイクロチップ８’は、便宜上ウェル８の開口８ａを有する側（各図中、上側）を上端として説明する。
【００２５】
本実施形態の容器８は、マイクロチップ８’に複数形成された液体収容部であり、ウェルと総称されるものである。マイクロチップ８’は、図２（ａ）に示す如く、合成樹脂から成形された略矩形乃至矢形形状で、上面８Ａに複数のウェル８を有し、図２（ｂ）に示す如く、下面８Ｂにガラス板（透明な板状部材）８１が取付けられている。該ガラス板８１は、図３（ｃ）に示す如く、上面にマイクロ流路８２ａが形成された第一の基板８２と、該第一の基板８２の上面に貼合わされ、マイクロ流路８２ａと連通し、ウェル８の底部となる貫通孔８３ａ（ウェル底部８３ａ）が形成された第二の基板８３とから構成されている。
【００２６】
ウェル８は上端に開口８ａを有し、該開口８ａから下方に向かってウェル底部８３ａと連通するウェルテーパ部８ｂが形成されている。ウェルテーパ部８ｂは上端から下端に向かうに連れて径がより小さくなり、ウェル底部８３ａはさらに径が小さいものであるため、ウェル８における最大断面積Ｓは上端開口８ａの面積となり、ウェルテーパ部８ｂとウェル底部８３ａとの境界には環状段部８ｃが形成される。第一の基板８１と第二の基板８２は、ガラス製の他、合成樹脂であってもよく、両方とも透明であってもよいし、光学測定をする側となる片方だけ透明であってもよい。なお本実施形態ではマイクロ流路８２ａは第一の基板８２に形成されているが、本発明の液体吸引装置で使用されるマイクロチップはこれに限られるものではなく、第一の基板８２と第二の基板８３との間にマイクロ流路８２ａが形成されていれば、第二の基板８３に形成されていてもよい。
【００２７】
そして上記のように構成されたマイクロチップ８’のウェル８に貯溜された液体Ｆを、上述した液体吸引装置１によって吸引する。吸引工程は、前工程として吸引ノズル２を該ノズル２の外面に液体Ｆが付着しないように吸引かつ下降させ、これに続いて後工程として、吸引ノズル２を該ノズル２の先端開口２ａがウェル底部８３ａの底面に接触するまで下降移動させるようにする。まずは前工程について詳細に説明する。
【００２８】
液体吸引装置１の吸引ノズル２は、ノズル駆動部３３により深さ方向（下方向）に一定の移動速度Ｖで移動しながら、吸引ポンプ４１から供給される吸引圧により吸引ノズル２に発生する吸引力によって、Ｑ＞Ｓ×Ｖを満たす単位時間当たりの吸引量Ｑで液体Ｆに接する前に液体Ｆを吸引する。すなわち吸引ノズル２は、先端開口２ａがウェル８の上方に配置される位置から、ノズル駆動部３３により一定の移動速度Ｖで下方向に移動される（図３中矢印参照）。そして吸引ノズル２は、液体Ｆに接する前にすでに吸引ポンプ４１から吸引圧を供給され、該吸引圧により吸引ノズル２に発生する吸引力による単位時間当たりの吸引量は、Ｑ＞Ｓ×Ｖを満たす吸引量Ｑとなっている。ここで単位時間当たりの吸引量Ｑとは単位時間当たりに吸引ノズル２が吸引可能な液体Ｆの体積のことをいう。そしてこのとき吸引ポンプ４１による吸引圧の供給は、吸引ノズル２が下方に移動を開始する前に行われる。こうすることにより、吸引ノズル２が、配管７の形状やポンプ手段４の立ち上がり時間の特性等による吸引量Ｑの低下に影響されることなく、安定した吸引量Ｑを確保した上で液体Ｆの吸引を開始することができる。
【００２９】
なお本実施形態の液体吸引装置１では、吸引ノズル２が液体Ｆに接する前に液体Ｆの吸引を行うものとしたが、本発明の液体吸引装置はこれに限られるものではなく、吸引ノズル２の外面に液体Ｆが付着しなければ、吸引ノズル２が液体Ｆに接すると同時に液体Ｆの吸引を行っても良い。また本実施形態の液体吸引装置１では、ポンプ駆動部４２は制御部５によって制御されるものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、吸引ノズル２が液体Ｆに接する前又は液体Ｆに接すると同時に、吸引ノズル２に吸引圧を供給できれば、手動であってもよい。
【００３０】
このように吸引ノズル２は、単位時間当たりの吸引量Ｑを確保した状態で下降するので、下降移動しながら空気Ａを吸引することになる。そして吸引ノズル２は空気Ａを吸引しながら液体Ｆの液面に向かって下降を続け、図３（ａ）の如く、吸引ノズル２が液面から上方の所定位置まで接近するとウェル８内部の液体Ｆを吸引する。このとき本実施形態の液体吸引装置１は液体Ｆを吸引する際に吸引量の精度を要さない、ウェル８の洗浄工程等で使用されるので、空気Ａが吸引されてもよい。そして吸引ノズル２は単位時間当たりの吸引量Ｑで液体Ｆ及び／又は空気Ａを吸引しながら、さらに一定の移動速度Ｖで下降する。
【００３１】
このとき単位時間当たりに吸引ノズル２の先端開口２ａが横切ったウェル８内部の体積は、ウェルテーパ部８ｂの内周面がテーパを有しているので、吸引ノズル２の先端開口２ａの深さ方向の位置によって常に値が異なるものとなる。ここで液体吸引装置１は、単位時間当たりの吸引量Ｑが、単位時間当たりに吸引ノズル２の先端開口２ａが横切ったウェル８内部の体積よりも大きければ良いので、上述したウェル８の最大断面積Ｓと吸引ノズル２の移動速度Ｖとから、実際に吸引ノズル２の先端開口２ａが横切ったウェル８内部の体積よりも大きい仮想の体積Ｓ×Ｖを計算してこの仮想の体積Ｓ×Ｖよりも吸引量Ｑを大きくする（図３（ｂ）参照）。
【００３２】
こうすることにより、吸引量Ｑすなわち吸引ノズル２が単位時間当たりに吸引した液体Ｆ及び空気Ａの体積が、仮想の体積Ｓ×Ｖよりも大きくなるので、吸引ノズル２の先端開口２ａの位置は常に液面より上方となり、吸引ノズル２は液体Ｆに接触しない。したがって吸引ノズル２の外面に液体Ｆが付着しないので、本実施形態の液体吸引装置１は吸引ノズル２の外面が汚れるのを防止することができる。これにより例えば液面検知機構等からなる複雑な制御機構を備えなくても、吸引ノズル２外面への液体の付着を防止することができて、前記機構を設置する空間を省くことができると共に前記機構にかかるコストを低減することができる。なお本実施形態の液体吸引装置１は、Ｑ＞Ｓ×Ｖを満たすために、移動速度Ｖの値を変更しても良いし、吸引量Ｑの値を変更しても良い。これらは適宜変更可能である。
【００３３】
次に後工程について詳細に説明する。吸引ノズル２は液体Ｆを吸引しながらノズル駆動部３３によりウェル底部８３ａに向かって図３（ｂ）の位置よりもさらに下降移動する。なおこのとき吸引ノズル２によって既にウェル底部８３ａを含むウェル８内部の液体Ｆが全て吸引されていてもよいし、ウェル底部８３ａに液体Ｆが残溜していてもよい（図４（ａ）参照）。すなわち吸引ノズル２はポンプ４１から供給される吸引圧によって吸引力を発生させていればよく、例えば液体Ｆを吸引せずに空気Ａのみを吸引していてもよい。本発明において特徴的なのは、吸引ノズル２が吸引力を発生させながら、該吸引ノズル２の先端開口２ａがウェル底部８３ａの底面に接触するまで下降移動することである。ここで図４に本実施形態の液体吸引装置１によるウェル底部８３ａに残溜する液体Ｆの吸引を説明する図を示す。
【００３４】
吸引ノズル２が上記のように吸引力を発生させながら下降移動すると、先端開口２ａは、図４（ａ）に示す如く、ウェル底部８３ａの内部に位置する。このとき吸引ノズル２は、ウェル底部８３ａに液体Ｆが残溜していれば該液体Ｆを吸引しながら下降移動する。そして吸引ノズルは同様にして、図４（ｂ）に示す如く、さらに下降移動する。このように吸引ノズル２の先端開口２ａがウェル底部８３ａの底面に近づくにつれて、吸引力を発生する先端開口２ａとウェル底部８３ａに残溜する液体Ｆとの距離が小さくなるので、ウェル底部８３ａに残溜する液体Ｆ内部の流速（図中、ウェル底部の液体内矢印）が高まる。
【００３５】
これにより、例えば粘性率の高い液体Ｆがウェル８内部に収容された際等に、該液体Ｆの表面張力等によってウェル底部８３ａの周面、特に端縁部に液体Ｆが付着し、残溜してしまっても、該残溜した液体Ｆ内部の流速が高まることによって、前記付着が離れ易くなるので、残溜した液体Ｆを吸引し易くなる。従ってウェル底部８３ａにおける液体Ｆの残存を低減することができる。なお先端開口２ａはウェル底部８３ａの略中央に向かって下降してもよいし、端縁部に向かって下降してもよいし、適宜変更可能である。また図５に示す如く、先端開口２ａはウェル底部８３ａの底面端縁部に沿って下降移動してもよい。こうすることにより底面端縁部に残溜する液体Ｆを確実に吸引することができる。
【００３６】
そして吸引ノズル２は、図４（ｃ）に示す如く、吸引力を発生させながら、先端開口２ａがウェル８の底面すなわちウェル底部８３ａの底面に接触するまでさらに下降移動する。すると吸引ノズル２の先端開口２ａとウェル底部８３ａの底面とが当接し、先端開口２ａがウェル底部８３ａの底面によって略密閉された状態になり、吸引ノズル２内部に負圧が発生する。本実施形態の吸引ノズル２の先端開口２ａは、ウェル底部８３ａの底面と並行に形成されているのでより密閉性が向上する。また上述のように先端開口２ａがウェル底部８３ａの底面に近づく際に、先端開口２ａのどの端部においてもウェル底部８３ａの底面までの距離が同じ値になるので、前記流速を均等にすることができて、偏った箇所での液体Ｆの吸引を防ぐことができる。なお先端開口２ａの形状は密閉性を過度に妨げない程度であれば凹凸状又は鋸状を有していても良い。
【００３７】
ここで本発明の液体吸引装置は、ウェル８と連通するマイクロ流路８２ａが形成されたマイクロチップ８’の、ウェル８に貯溜された液体Ｆを吸引するものであるため、図４（ｃ）に示す如く、先端開口２ａとウェル底部８３ａの底面との間にはマイクロ流路８２ａから空気及び／又は液体が出入り可能な隙間が生じる。これにより吸引ノズル２内部で過度な負圧が発生するのを防ぐことができ、吸引ノズル２、ノズル駆動部３３のモータ等の破損を防止することができる。またマイクロ流路８２ａから空気及び／又は液体が容易に吸引される。
【００３８】
そして次に、吸引ノズル２は上記の略密閉状態から、図４（ｄ）に示す如く、吸引力を発生させながら、先端開口２ａがウェル底部８３ａの底面から離れる方向に上昇移動する。すると吸引ノズル２の内部には負圧が発生しているので、先端開口２ａとウェル底部８３ａの底面との間から、液体及び／又は空気が流入する。このとき吸引ノズル２は吸引力を発生させたままの状態なので、吸引ノズル２にはポンプ４１による吸引力と前記負圧による吸引力とが発生し、これにより吸引力を向上させることができる。従ってウェル底部８３ａの端縁部にまだ液体Ｆが残存していた場合に、該液体Ｆを強い吸引力で吸引することができる。
【００３９】
このように本実施形態の液体吸引装置１によれば、吸引力を発生させた吸引ノズル２をノズル駆動部３３によって１方向すなわち上下方向に移動させるだけで、ウェル８すなわちウェル底部８３ａの底面端縁部に残溜する液体Ｆを効率的に吸引することができる。これにより、マイクロチップ８’においてウェル底部８３ａの底面端縁部に液体Ｆが残存して、微量分析時に該残液が先にマイクロ流路８２ａに導入されてしまうのを防ぐことができるので、コンタミネーションが防げて微量分析の精度が向上する。さらにマイクロ流路８２ａより残液を吸引することが可能なためコンタミネーションを防ぐことができる。
【００４０】
なお本実施形態の液体Ｆとしては、例えば分析試薬、検体試料、洗浄液、洗浄水等が挙げられる。
【００４１】
また本実施形態の液体分析装置１において、吸引ノズルの外径Ｄ１は０．５〜１．２ｍｍが好ましい。またウェル底部の直径Ｄ２は１．２ｍｍ〜２．２ｍｍの範囲が好ましい。さらに吸引ノズルの外径Ｄ１とウェル底部の直径Ｄ２との関係が（Ｄ２−Ｄ１）／２＜０．６ｍｍであることが好ましい。（符号は図４（ａ）参照）
次に本発明にかかる別の実施形態２の液体吸引装置を説明する。なお本実施形態の液体吸引装置は上記実施形態の液体吸引装置１に緩衝機構２０を追加したものであるため、該緩衝機構２０についてのみ説明する。ここで図６に緩衝機構２０の構成図を示す。
【００４２】
本実施形態の緩衝機構２０は、図６に示す如く、吸引ノズル２の後端を固定支持する支持部材２１と、昇降機構部３１及び水平機構部３２に固定され（図示せず）、これら機構部３１、３２と連動して移動制御される固定部材２２と、上端が支持部材２１と、下端が固定部材２２とそれぞれ係合する弾性部材としてのばね部材２３とを備えている。
【００４３】
緩衝機構２０は、上述した吸引ノズル２の下降移動によって、該ノズル２の先端開口２ａとウェル底部８３ａの底面とが接触する際に、例えば吸引ノズル２がノズル駆動部３３によって過度に下降移動された場合に、ばね部材２３の反発力によって支持部材２１を介して吸引ノズル２を相対的に上方に移動させる。これにより吸引ノズル２の先端開口２ａはウェル底部８３ａの底面との接触を緩衝することができるので、吸引ノズル２の破損、ノズル駆動部３３の精度の低下等が防止できる。なお緩衝機構２０はウェル８側に備えても良い。
【００４４】
また、上記２つの実施形態の液体吸引装置１では、液体Ｆの吸引を行う際の圧力媒体として液体Ｆを用いたが、本発明はこれに限られず、空気Ａを圧力媒体として用いてもよい。図７に別の実施形態３の液体吸引装置１’の構成図を示す。なお液体吸引装置１’は、上述の液体吸引装置１と同一構成部材には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００４５】
本実施形態の液体吸引装置１’は、図７に示す如く、吸引ノズル２と、吸引ノズル２を上下方向（容器８の深さ方向）に移動させる昇降機構部３１及び吸引ノズル２を水平方向に移動させる水平機構部３２を備える移動手段としてのノズル駆動部３３と、吸引ノズル２へ吸引圧を供給するポンプ手段９としての負圧ポンプ９１、負圧室９２、ポンプ駆動部９３及びこれらを接続する第二の配管７１と、ノズル駆動部３３及びポンプ駆動部９３を制御する制御部５と、吸引ノズル２が吸引した液体Ｆを内部に収容する廃液タンク６と、吸引ノズル２から負圧室９２までを接続する配管７及び負圧室９２から廃液タンク６までを接続する第三の配管７２と、配管７に配設される開閉弁９４と第三の配管７２に接続されるポンプ９５とから概略構成されている。
【００４６】
一端に吸引ノズル２が接続された配管７の他端は、開閉弁９４を介して負圧室９２に挿入される。負圧室９２は内部に気体Ａ（空気Ａ）を収容して密封された空間Ｒを有し、該空間Ｒと連通して第二の配管７１の一端が接続されている。第二の配管７１は、他端に外気と連通する開口部７１ａを有するものであり、第二の配管７１の途中に負圧ポンプ９１が接続されている。負圧ポンプ９１はモータ等を備えるポンプ駆動部９３によって駆動制御され、負圧ポンプ９１によって空間Ｒ内部の空気Ａを吸引し、該空気Ａを開口部７１ａから排出することによって、空間Ｒ内部に負圧を発生させる。そして空間Ｒ内部に発生した負圧が吸引ノズル２への吸引圧となり、該吸引圧により吸引ノズル２に吸引力が発生する。このとき吸引ノズル２は、上述の実施形態と同様に単位時間当たりの吸引量がＱ＞Ｓ×Ｖを満たしている。そして吸引ノズル２は、上述の実施形態と同様に、吸引力を発生させながらウェル底部８３ａの底面に接触するまで下降移動され、該吸引ノズル２により吸引された液体Ｆは配管７を通って負圧室９２内に排出される。なお、負圧室内に排出された液体Ｆが気化及び／又は飛散した飛沫が外部に流出するのを防ぐために負圧ポンプ９１と開口部７１ａとの間にフィルタ９６が配設されている。そして負圧室９２内の液体Ｆは、負圧室９２に接続された第三の配管７２を介し、該第三の配管７２に接続されたポンプ９５によって廃液タンク６に排出される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施形態の液体吸引装置の構成図。
【図２】本実施形態の液体吸引装置によるウェル内部に貯溜された液体の吸引を説明する図。
【図３】マイクロチップの斜視図及び断面図。
【図４】本実施形態の液体吸引装置によるウェル底部に残溜する液体の吸引を説明する図。
【図５】緩衝機構の構成図。
【図６】吸引ノズルの動作を示す図。
【図７】別の実施形態の液体吸引装置の構成図。
【符号の説明】
【００４８】
１、１’ 液体吸引装置
２ 吸引ノズル
２ａ 先端開口
２０ 緩衝機構
３ 移動手段
３１ 昇降機構部
３２ 水平機構部
３３ ノズル駆動部
４ ポンプ手段
４１ 吸引ポンプ
４２ ポンプ駆動部
５ 制御部
６ 廃液タンク
７ 配管
７１ 第二の配管
７２ 第三の配管
８ 容器、ウェル（液体収容部）
８’ マイクロチップ
８ａ 上端開口
８ｂ ウェルテーパ部
８ｃ 環状段部
８１ ガラス板（透明な板状部材）
８２ 第一の基板
８２ａ マイクロ流路
８３ 第二の基板
８３ａ ウェル底部（貫通孔）
９ ポンプ手段（別の実施形態）
９１ 負圧ポンプ
９２ 負圧部
９３ ポンプ駆動部（別の実施形態）
９４ フィルタ
９５ 開閉弁
９６ ポンプ
Ｆ 液体
Ｑ 単位時間当たりの吸引量
Ｓ 容器の最大断面積
Ｖ 移動速度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容するウェルを有し、該ウェルと連通するマイクロ流路が形成されたマイクロチップの、前記ウェルに貯溜された液体を吸引する液体吸引装置であって、
先端に開口を有し、後端に配管が接続されて、前記先端開口から前記液体を吸引する吸引ノズルと、
前記配管と接続し、前記吸引ノズルへ吸引圧を供給するポンプ手段と、
前記吸引ノズルを、前記ウェルと相対移動させる移動手段とを備えてなり、
前記吸引ノズルが、前記吸引圧により吸引力を発生させながら、前記移動手段により前記先端開口が前記ウェルの底面に接触するまで前記相対移動することによって、
前記ウェル及び／又は前記マイクロ流路から前記液体の吸引を可能とすることを特徴とする液体吸引装置。
【請求項２】
前記吸引ノズルが、前記底面に接触した後で、前記吸引力を発生させながら、前記移動手段により前記底面から離れる方向に相対移動することを特徴とする請求項１に記載の液体吸引装置。
【請求項３】
前記先端開口が、前記底面と並行に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吸引装置。
【請求項４】
前記吸引ノズルの前記下降移動によって前記先端開口と前記底面とが接触する際に、該接触を緩衝する緩衝機構が備えられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吸引装置。
【請求項５】
前記緩衝機構が弾性部材により構成されていることを特徴とする請求項４に記載の液体吸引装置。
【請求項１】
液体を収容するウェルを有し、該ウェルと連通するマイクロ流路が形成されたマイクロチップの、前記ウェルに貯溜された液体を吸引する液体吸引装置であって、
先端に開口を有し、後端に配管が接続されて、前記先端開口から前記液体を吸引する吸引ノズルと、
前記配管と接続し、前記吸引ノズルへ吸引圧を供給するポンプ手段と、
前記吸引ノズルを、前記ウェルと相対移動させる移動手段とを備えてなり、
前記吸引ノズルが、前記吸引圧により吸引力を発生させながら、前記移動手段により前記先端開口が前記ウェルの底面に接触するまで前記相対移動することによって、
前記ウェル及び／又は前記マイクロ流路から前記液体の吸引を可能とすることを特徴とする液体吸引装置。
【請求項２】
前記吸引ノズルが、前記底面に接触した後で、前記吸引力を発生させながら、前記移動手段により前記底面から離れる方向に相対移動することを特徴とする請求項１に記載の液体吸引装置。
【請求項３】
前記先端開口が、前記底面と並行に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吸引装置。
【請求項４】
前記吸引ノズルの前記下降移動によって前記先端開口と前記底面とが接触する際に、該接触を緩衝する緩衝機構が備えられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吸引装置。
【請求項５】
前記緩衝機構が弾性部材により構成されていることを特徴とする請求項４に記載の液体吸引装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−７６２７４（Ｐ２００８−７６２７４Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５６７７５（Ｐ２００６−２５６７７５）
【出願日】平成１８年９月２２日（２００６．９．２２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【出願人】（０００２５２３００）和光純薬工業株式会社 (105)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２２日（２００６．９．２２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【出願人】（０００２５２３００）和光純薬工業株式会社 (105)
【Ｆターム（参考）】
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