自動分注装置
【課題】 試薬容器内の液量（液面高さ）の把握にセンサなどの部品を用いず、安価で誤動作しない信頼性の高い自動分注装置を提供すること。また試薬容器内の液を確実に分注チップに吸引することは勿論、分注チップの外側を極力濡らさないことによって精度の良い自動分注装置を提供すること。さらに、試薬容器内に分注チップを挿入することによって試薬容器から試薬が溢れることを避ける扱いやすい自動分注装置を提供することである。
【解決手段】 上記課題は、分注チップ内に吸引する液量と試薬容器に入っている液量の関係から、分注ヘッドの高さ方向の最適な移動量を計算して移動することによって達成することができる。
【解決手段】 上記課題は、分注チップ内に吸引する液量と試薬容器に入っている液量の関係から、分注ヘッドの高さ方向の最適な移動量を計算して移動することによって達成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬物代謝試験などで検体や試薬、酵素などの分注に用いられる自動分注装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薬物代謝試験に限らず、検体や試薬を分注する作業は頻繁に実施されており、その作業は膨大傾向にあって、手作業による人的ミスを排除したいという要望もあり、人手に依る作業から自動化へと移行しつつある。
【０００３】
自動化に当たっては、予め必要な試薬液を入れた試薬容器を装置内に配置しておき、分注ヘッドに装着された分注チップが試薬液を吸引できる位置にロボットを移動させ、分注チップ内に所定の量の試薬液を吸引させ、決められた容器に吐出させるという制御を行なうのが一般的である。
【０００４】
ここで、試薬液を吸引する際、分注チップの下側先端の開口部が液面に漬かった状態になるようにロボットを移動させる必要があるが、必要以上に分注チップを試薬液の中に漬けてしまうと分注チップの外側に液が付着し、吐出時に分注チップの外側に付着した液まで、吐出容器に落としてしまう可能性がある。この場合設定した量よりも多く吐出されてしまい、分注の精度を悪化させる要因となる。また、試薬液に分注チップを漬けるとその体積分だけ液面が上昇することになり、試薬容器から液が溢れてしまうことも考えなければならない。つまり試薬容器内の液量（液面高さ）を把握することは自動化する上で重要な技術である。
【０００５】
従来技術として、分注ヘッドに距離センサを備え、液面を検出する方法が考案されている。（特許文献１）
また、導電性の分注チップを使用してノズルと液体との浮遊容量の変化を測定して液面を検出する方法が考案されている。（特許文献２）
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２３２２３８号公報
【特許文献２】特開２０００−３４６８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した特許文献１の技術は、距離センサ（超音波センサ）及び演算処理回路部やメモリなどを必要とするため、分注ヘッド部が高額になってしまう。また、特許文献２の技術においても、ノズルと液体との浮遊容量の変化を測定するための回路と特殊な部品が必要になるため、特許文献１と同様に分注ヘッド部が高額な装置になってしまうのと同時に、導電性の特殊な分注チップを使用するためランニングコストが膨大になることが懸念される。また、上記特許文献１及び特許文献２の技術は、試薬内にできた気泡によって誤検出してしまったり、センサの微小な汚れによっても誤検出する可能性は否めない。
【０００８】
さらに、上記特許文献１及び特許文献２の技術は、１本の分注チップで分注を行なう構成にしているが、液体が吐出される容器は、試験管のように一本一本が独立している容器から複数個のウェルが縦ｎ個×横ｍ個あって格子状に配置されるよう形成されているマイクロプレートと呼ばれる容器を使用するようになってきており、このマイクロプレートは例えば縦１２個×横８個の９６ウェルを有しているため、当然ながら複数（例えば８本や１２本）の分注チップを一度に装着して分注できないと処理できないことが多い。複数本数の分注チップを装着して分注する装置に上記特許文献１及び特許文献２の手法を用いた場合、複数の分注チップを独立に駆動できるように構成し、それぞれに距離センサや回路部などを備えなければならないため、さらに大型で高額な装置になってしまうことが考えられる。
【０００９】
また、特許文献２の技術では、分注チップが試薬に漬かることで液面を検出するため、試薬容器内に試薬が一杯に入れられていた場合は分注チップを試薬容器に挿入することで試薬が溢れてしまう可能性がある。
【００１０】
本発明の課題は、試薬容器内の液量（液面高さ）の把握にセンサなどの部品を用いず、安価で誤動作しない信頼性の高い自動分注装置を提供することである。
【００１１】
また本発明の他の課題は、試薬容器内の液を確実に分注チップに吸引することは勿論、分注チップの外側を極力濡らさないことによって精度の良い自動分注装置を提供することである。
【００１２】
さらに、試薬容器内に分注チップを挿入することによって試薬容器から試薬が溢れることを避ける扱いやすい自動分注装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題は、分注チップを装着し液体の吸引及び吐出が可能な分注ヘッドと、分注ヘッドを移動させるための移送手段と、分注ヘッドの吸引及び吐出動作、並びに移送手段による分注ヘッドの移動を制御するための制御装置と、分注ヘッドに装着された分注チップに液体を吸引させるための試薬を入れておく試薬容器を備え、制御装置から運転工程を入力可能な自動分注装置において、分注チップ内に吸引する液量と試薬容器に入っている液量の関係から、分注ヘッドの高さ方向の最適な位置を計算して移動することによって達成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の自動分注装置は、試薬容器内の液量（液面高さ）を、センサなどを用いずに分注チップ内に吸引する液量と試薬容器に入っている液量の関係から分注ヘッドの高さ方向の最適な位置を計算して移動することによって、安価で、信頼性及び精度が高く、扱い易い自動分注装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。例として医薬品、農薬、水等に含まれる有機化学成分の分析を行なう際に前処理として行なわれる固相抽出工程を実現させる自動分注装置（以下、自動固相抽出装置と称す）について説明する。
【００１６】
図１は本発明の自動固相抽出装置１の斜視図であり、自動固相抽出装置本体２と、真空ポンプが内蔵された真空コントローラ１５、これらを制御する制御装置３は例えば汎用のパーソナル・コンピュータから構成され、制御装置３はＬＡＮ（Local Area Network）などの通信ケーブル４で自動固相抽出装置本体２および真空コントローラ１５と接続されている。自動固相抽出装置本体２は、３次元空間を移動して位置決めが可能な移送手段であるロボット５と、ロボット５の先端に設けた分注ヘッド６と、制御装置３に入力された条件をもとに、自動固相抽出装置本体２を駆動させる回路部（図示せず）が設けられている。ロボット５は、各軸互いに直交に構成されたＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸を有し、図示していないステッピングモータによって駆動され位置決めされるようになっている。ロボット５の駆動モータはサーボモータなどであっても良い。
【００１７】
図２は自動固相抽出装置本体２内部の構造を示す図である。分注ヘッド６は、一列に並んで配置された複数の分注チップ８が着脱可能であって、該分注チップ８を装着することにより液体の吸引及び吐出を可能としている。例えば前記分注ヘッドは１２連のシリンジ（図示せず）が１つのステッピングモータで駆動されるように構成され、そのシリンジ個々の間隔はフィルタ付き容器１１のウェル１１ａの間隔と同じ９ｍｍピッチで配置されており、分注チップ８を装着してシリンジを駆動することにより液体の吸引及び吐出動作を実行する。
【００１８】
ロボット５に取り付けられた分注ヘッド６の可動範囲の下方には、分注チップ８が分注ヘッド６に装着でき、且つフィルタ付き容器１１のウェル１１ａの間隔と同じ９ｍｍピッチで配置できる分注チップ容器９を配置している。また、試薬が入った試薬容器１０ａ、１０ｂ、標準溶液と呼ばれる溶液が入った標準溶液容器１０ｃ、固相抽出を行なう前処理として予めサンプルを調製するために使用するサンプル容器１０ｄの４つのプレート容器群１０を配置している。
【００１９】
さらに、フィルタ付き容器１１は真空容器１３上部に配置されたキャリア１２内に載置される。キャリア１２の上部左右には、上向きに凸部１２ａ、１２ｂが取り付けられている。また、分注ヘッド６の左右には凸部１２ａ、１２ｂに当接可能に下向きにフック６ａ、６ｂが取り付けられており、ロボット５を移動させてフック６ａ、６ｂを凸部１２ａ、１２ｂに引っ掛けることによって、キャリア１２を真空容器１３の手前側１３ａと奥側１３ｂに移動させることを可能にしている。
【００２０】
ここで、キャリア１２を前後方向に移動させているが、固相抽出においては、フィルタ付き容器１１から真空吸引される液が必要な場合と、不要な場合とがある。そのため、本実施例では真空容器１３の手前側１３ａを不要な液を受ける（Ｌｏａｄ側と称す）容器、奥側１３ｂを必要な液を受ける（Ｃｏｌｌｅｃｔ側と称す）容器としている。さらに、ロボット５を移動させてフック６ａ、６ｂで凸部１２ａ、１２ｂを押し付けることによって、キャリア１２内に載置されたフィルタ付き容器１１の下面と、真空容器のＬｏａｄ側１３ａまたはＣｏｌｌｅｃｔ側１３ｂで形成される空間を密閉させ、真空コントローラ１５を制御して上記空間内を真空状態にさせることによって、フィルタ付き容器１１内の液体を真空容器１３に真空吸引させる。
【００２１】
また、自動固相抽出装置本体２の内部には、試薬の分注に使用し不要となった分注チップ８を廃棄する廃棄容器１４を配置している。
【００２２】
フィルタ付き容器１１は複数個のウェルが縦ｎ個×横ｍ個あって格子状に配置されるよう形成されており、例えば縦１２個×横８個の９６ウェルを有する。
【００２３】
また、自動固相抽出装置１が運転中に自動固相抽出装置本体２の内部に手などが入れられないように安全カバー１６で覆われている。自動固相抽出装置１が運転中に安全カバー１６を開けた場合にはロボット５に供給する電源を遮断する構造としている。
【００２４】
図３は、本発明の自動固相抽出装置１を用いた具体的な運転工程例３０を示した図である。自動固相抽出装置１を使用する実験者は、運転を開始する前に制御装置３を用いて予め運転工程を決定し、決定した運転工程から必要とする分注チップ８や試薬類を制御装置３の画面に表示される配置画面４０に従って配置しておく。この配置画面４０については後述することとする。
【００２５】
運転工程例３０に示すＳｔｅｐ１は、標準溶液容器１０ｃに予め入れられたＭｅＯＨ溶媒を５０μｌ吸引し、サンプル容器１０ｄの１列目２列目に吐出することを意味している。
【００２６】
Ｓｔｅｐ１を用いて自動固相抽出装置１の具体的な動作について説明する。まず、分注チップ容器９に入れられた分注チップ８の上側開口部に、分注ヘッド６の下側先端のノズル部６ｃを圧入するようにロボット５を移動させ、分注ヘッド６に分注チップ８を装着する。その後分注ヘッド６を上空に移動させて分注チップ８の装着を完了する。
【００２７】
次に、ＭｅＯＨ溶媒が入れられている標準溶液１０ｃの列に移動し、分注チップ８の先端がＭｅＯＨ溶媒に漬かる位置まで下降させる。そして図示していないシリンジを吸引方向にコントロールして分注ヘッド６に装着された分注チップ８内部にＭｅＯＨ溶媒を５０μｌ吸引し、分注ヘッド６を上空に移動させてＭｅＯＨ溶媒の吸引を完了する。
【００２８】
次に、サンプル容器１０ｄの１列目に分注ヘッド６を移動させ、シリンジを吐出方向にコントロールして分注チップ８内のＭｅＯＨ溶媒をサンプル容器１０ｄに吐出する。
【００２９】
上記と同様にＭｅＯＨ（メタノール）溶媒を吸引し、サンプル容器１０ｄの２列目に吐出作業を行なう。終了後は分注ヘッド６を廃棄容器１４上空に移動させ、分注チップ取り外し機構（図示せず）を用いて不要となった分注チップ８を分注ヘッド６から取り外すことでＳｔｅｐ１の工程を終了する。
【００３０】
Ｓｔｅｐ２からＳｔｅｐ６までの工程は、試薬が異なることによる吸引する位置の違いや、分注する量、吐出する位置や列数に違いがあるものの、分注チップ８の装着から試薬の吸引、試薬の吐出、分注チップ８の廃棄に至るまでの流れは上記したＳｔｅｐ１の場合と同様である。
【００３１】
次にＳｔｅｐ７「試薬→Ｌｏａｄに分注→真空吸引」の自動固相抽出装置１の動作について説明する。
【００３２】
まず、キャリア１２が真空容器のＬｏａｄ側１３ａに移動していなければならない。キャリア１２がＬｏａｄ側１３ａにない場合、分注ヘッド６のフック６ａ、６ｂをキャリア１２の凸部１２ａ、１２ｂに引っ掛けてＬｏａｄ側１３ａに移動する。ここで分注チップ８を装着した状態ではフック６ａ、６ｂが凸部１２ａ、１２ｂに接触する前に分注チップ８がフィルタ付き容器１１に衝突してしまうため、分注チップ８を装着する前にキャリア１２の移動を行なうようにしている。
【００３３】
Ｓｔｅｐ１の場合と同様に、分注チップ容器９に入れられた分注チップ８の上側開口部に、分注ヘッド６の下側先端のノズル部を圧入するようにロボット５を移動させ、分注ヘッド６に分注チップ８を装着する。その後分注ヘッド６を上空に移動させて分注チップ８の装着を完了する。
【００３４】
次に、分注する試薬ＭｅＯＨが入れられている試薬容器１０ａまたは１０ｂの列に移動し、分注チップ８の先端がＭｅＯＨに漬かる位置まで下降させる。そして図示していないシリンジを吸引方向にコントロールして分注ヘッド６に装着された分注チップ８内部にＭｅＯＨを５００μｌ吸引し、分注ヘッド６を上空に移動させてＭｅＯＨの吸引を完了する。
【００３５】
次に、Ｌｏａｄ側１３ａに移動してあるキャリア１２に載置されたフィルタ付き容器１１の１列目に分注ヘッド６を移動させ、シリンジを吐出方向にコントロールして分注チップ８内のＭｅＯＨをフィルタ付き容器１１に吐出する。
【００３６】
上記と同様にＭｅＯＨを吸引し、フィルタ付き容器１１の２列目に吐出作業を行なう。以下同様にＭｅＯＨをフィルタ付き容器１１の３列目から１２列目まで分注し、終了後は分注ヘッド６を廃棄容器１４上空に移動させ、分注チップ取り外し機構（図示せず）を用いて不要となった分注チップ８を分注チップ６から取り外す。
【００３７】
次に、ロボット５を移動させてフック６ａ、６ｂで凸部１２ａ、１２ｂを押し付けることによって、Ｌｏａｄ側１３ａにあるキャリア１２内に載置されたフィルタ付き容器１１の下面と、真空容器のＬｏａｄ側１３ａで形成される空間を密閉させる。この状態から、真空コントローラ１５内の真空ポンプを動作させ、上記空間内を真空状態にしてフィルタ付き容器１１内の液体を真空容器のＬｏａｄ側１３ａに真空吸引する。この状態を１分間保持した後、真空コントローラ１５は真空ポンプの運転を停止し、分注ヘッド６を上空に移動させてＳｔｅｐ７の工程を終了する。
【００３８】
Ｓｔｅｐ８からＳｔｅｐ１２までの工程は、分注する試薬等の吸引する位置が異なる（試薬薬容器１０ａまたは１０ｂ、サンプル容器１０ｄ）、分注量が異なる、フィルタ付き容器１１の位置（即ちキャリア１２の位置）が異なるものの、キャリア１２の移動、分注チップ８の装着、試薬の吸引、試薬の吐出、分注チップ８の廃棄、キャリア凸部１２ａ、１２ｂの押し付け、真空コントローラ１５の制御に至るまでの流れは上記したＳｔｅｐ７の場合と同様である。
【００３９】
最終的に、Ｓｔｅｐ１２でフィルタ付容器１１が載っているキャリア１２をＣｏｌｌｅｃｔ側１３ｂに移動させ、真空容器１３のＣｏｌｌｅｃｔ側１３ｂで真空吸引し吸引された液が固相抽出した結果として回収容器１３ｃに回収され、この液を検出器（例えば示差屈折検出器，紫外吸収検出器，紫外分光光度計，蛍光光度計）にかけて、成分を分析する。以上が自動固相抽出装置１の運転の流れである。
【００４０】
次に図４に示すように、制御装置３は、実験者が設定した運転工程（Ｓｔｅｐ Ｎｏ）から必要な分注チップ配置４１、試薬配置４２、配置する試薬量４３を制御装置３の分注チップ配置算出手段、試薬配置算出手段、試薬量算出手段によって算出し、さらに画面に表示する配置表示機能４０を持っている。以下にその計算方法について運転工程例３０を例に説明する。
【００４１】
運転工程例３０のＳｔｅｐ１は、標準溶液容器１０ｃからＭｅＯＨ溶媒を５０μｌ吸引し、サンプル容器１０ｄの１列目と２列目に吐出することを意味する。ここで、サンプルプレート１０ｄの横列は８個のウェルで構成されており、８個のウェルに一度に分注させるためには分注チップ８を８本使用することになる。また、使用するＭｅＯＨ溶媒の量は、５０μｌ×分注チップ８本×２列であることから、８００μｌ（０．８ｍｌ）である。ところで、標準溶液容器１０ｃの横列は８個のウェルで構成されているので、各ウェル当たりの量は１００μｌ／ウェルとなる。
【００４２】
次にＳｔｅｐ２は、標準溶液容器１０ｃからＭｅＣＮ溶媒を５０μｌ吸引し、サンプル容器１０ｄの３列目と４列目に吐出することを意味するので、分注チップ８を８本使用し、使用するＭｅＣＮ溶媒の量は、５０μｌ×分注チップ８本×２列であることから、８００μｌ（０．８ｍｌ）である。Ｓｔｅｐ１と同様に標準溶液容器１０ｃの横列は８個のウェルで構成されているので、各ウェル当たりの量は１００μｌ／ウェルとなる。
【００４３】
次にＳｔｅｐ３は、試薬容器１０ａ（または１０ｂ）からＭｅＯＨを５０μｌ吸引し、サンプル容器１０ｄの５列目から８列目に吐出することを意味するので、分注チップ８を８本使用し、使用するＭｅＯＨの量は、５０μｌ×分注チップ８本×４列であることから、１６００μｌ（１．６ｍｌ）である。ところで、試薬容器１０ａ及び１０ｂの各列は１２列の槽で構成されており、分注チップ８本分の試薬をまとめて入れられるような形状をしている。つまり、上記試薬量算出手段の計算で得られた１．６ｍｌを一列の槽に入れることが可能である。
【００４４】
上記のような計算をＳｔｅｐ１からＳｔｅｐ１２まで行ない、運転工程例３０を運転するために必要な配置画面４０が制御装置３に作成・表示される。ここで、ＭｅＯＨ（メタノール）やＨ２Ｏ（水）のように、複数のＳｔｅｐで使用される試薬は、すべての量を加算して表示している。また、試薬容器１０ａ，１０ｂの一列あたりの容量は決まっている（例えば２１ｍｌ）ので、その量を超える場合には複数の列に自動的に配置するようにもしている。
【００４５】
さらに、試薬容器から吸引する際には必ず吸いきれない量（デッドボリューム）が存在するので、その量を加味した値を表示するようにしており、試薬容器１０ａ及び１０ｂのデッドボリュームを２ｍｌ、標準溶液容器１０ｄのデッドボリュームを０．２ｍｌ／ウェルとしている。上記のＳｔｅｐ１の計算で、ＭｅＯＨ溶媒の各ウェル当たりの量が０．１ｍｌ／ウェルであるので、デッドボリューム０．２ｍｌ／ウェルを加算した０．３ｍｌ／ウェルを試薬量４３に表示している。
【００４６】
以上のように計算され、表示された配置画面４０に従って、実験者は分注チップ８と各種試薬をセットして運転を開始すれば良い。本実施例では上記の通り各試薬の配置４２と試薬量４３を自動的に計算して表示しているが、当然ながら、試薬の配置と試薬量を実験者が計算して入力する方法であっても良い。
【００４７】
図５は試薬容器１０ａ及び１０ｂの一列分を示すモデル図５０（試薬槽と称す）である。以下にこの試薬槽５０を用いて液面高さを計算する方法について説明する。図に示すように試薬槽５０は一列の槽で構成されている。その底部は、デッドボリュームを極力少なくするために逆台形の形状をしているが、底部の逆台形部分は全体の量に対する割合が小さいためここでは省略して計算することとする。当然ながら逆台形部分を考慮したほうがより正確に液面高さを算出できることは明白である。試薬槽５０の寸法は既知であり、ここでは以下の値を用いることとする。
【００４８】
Ｗ（幅）＝８ｍｍ、Ｄ（長さ）＝７１ｍｍ、Ｈ（高さ）＝３７ｍｍ
試薬槽５０に、ある液体を１μｌ（１ｍｍ３）入れたときの高さをｈ’とすると、
ｈ’＝１ｍｍ３／８ｍｍ／７１ｍｍ＝１．７６×１０−３ｍｍ
となる。なお、この算出を予め制御装置３の記憶部に記憶しておき、この１μｌ当たりの高さｈ’を利用することによって液面高さを計算することができる。
【００４９】
例として１８ｍｌ（１８０００μｌ）の液を入れたときの液面高さｈ１を制御装置３の液面算出手段によって計算すると、
ｈ１＝１８０００×ｈ’＝３１．６９ｍｍ
となる。この液面高さｈ１を制御装置３の記憶部に記憶する。
【００５０】
以上のようにして液量から液面高さを検出することができる。上記の説明では試薬容器１０ａ、１０ｂの形状を例として説明したが、標準溶液容器１０ｃの場合は横列が８個のウェルで構成されているのであって計算式が若干異なることになるものの、液量から液面高さを算出する方法は試薬容器１０ａ、１０ｂの場合と同様である。
【００５１】
次に、試薬液を吸引するときのロボット５の高さを決定する方法について説明する。
ここで試薬槽５０に入っている吸引前の試薬量をｑ１、試薬量ｑ１から計算で求められる液面高さをｈ１とし、吸引後に試薬槽５０に残った試薬量をｑ２、液面高さをｈ２として表す。試薬槽５０と分注チップ８の位置関係を示す図６に示す。吸引前を６１、吸引開始を６２、吸引後を６３としている。
【００５２】
例として、試薬槽５０に試薬量ｑ１＝１８ｍｌ（初期値）の試薬が入っている状態から、８本の分注チップ８で各々５００μｌの液を吸引する場合について説明する。（運転工程例３０のＳｔｅｐ６で１列目を吸引する場合に相当）
まず、試薬槽５０に試薬量ｑ１＝１８ｍｌの液体が入れられたときの液面の高さｈ１は、すでに説明したように３１．６９ｍｍである。
【００５３】
一方、８本の分注チップ８に各々５００μｌ吸引した場合、試薬槽５０内の試薬の減少量は、５００μｌ×８＝４ｍｌである。
よって、吸引後の試薬量ｑ２は１４０００μｌであり、液面高さｈ２は、
ｈ２＝（１８０００−４０００）×ｈ’＝２４．６４ｍｍ
と、液面高さ算出手段が算出する。
【００５４】
つまり、試薬槽５０に試薬量ｑ１＝１８ｍｌの試薬が入っている状態から、８本の分注チップ８で５００μｌの液を吸引するためには、分注チップ８の下側先端開口部が、上記試薬吸引後の液面高さｈ２よりも下にくるようにロボット５を移動させればよい。ここで必要以上にロボット５を下降させることは、分注チップ８外側の液の付着による分注精度の悪化や、試薬の溢れなどの不具合を及ぼすことが考えられるため、分注チップ８の先端が１ｍｍ程度上記液面高さｈ２よりも下になるようにロボット５を制御装置３によって制御し、移動させるのが妥当である。図６においてはこの１ｍｍをｈ３として表している。
【００５５】
次に、上記のように４ｍｌの液体が減少した状態からさらに８本の分注チップ８で５００μｌの液を吸引する場合について説明する。（運転工程例３０のＳｔｅｐ６で２列目を吸引する場合に相当）
まず、試薬槽５０に入っている試薬量ｑ１は上述のとおり１４ｍｌに減っており、このときの液面の高さｈ１は、２４．６４ｍｍである。８本の分注チップ８に各々５００μｌ吸引した場合、試薬槽５０内の試薬の減少量は、５００μｌ×８＝４ｍｌであるので、試薬を吸引した後の試薬量ｑ２は１００００μｌであり、この時減少する液面高さｈ２は、
ｈ２＝（１４０００−４０００）×ｈ’＝１７．６０ｍｍ
と、液面高さ算出手段が算出する。
【００５６】
前回の吸引と同様に分注チップ８の下側先端開口部が、上記試薬吸引後の液面高さｈ２よりも下にくるようにロボット５を移動させればよい。
以上のように、試薬槽５０内の試薬量を変数として扱い、常に試薬量を管理することによって、試薬量から液面高さを計算で求められるので、最適な吸引高さを求めることができる。
【００５７】
ここでは試薬容器１０ａ及び１０ｂの一列分に相当する試薬槽５０を例にとって説明したが、試薬容器１０ａ及び１０ｂは１２列の槽で構成されており、また標準溶液容器１０ｃは９６個のウェルに分かれているものの、列単位で扱うため１２列の槽と等価にみなすことができるので、計３６箇所の液量を変数として管理すればよい。
【００５８】
ところで、上記説明においては分注チップ８の下側先端の位置を、吸引後の試薬量ｈ２より下側に１ｍｍの位置ｈ３としているが、蒸発しやすい試薬（例えばメタノールなどのアルコール系）の場合運転中に所定の量より少なくなってしまい１ｍｍでは足りないことも考えられるので、１ｍｍよりも大きな値にしたほうが望ましい。また、分注チップ８の外側に液が付着しやすい試薬（ミクロゾームなどのサンプル）の場合、１ｍｍよりもさらに少ない値にしたほうが望ましい場合もある。そこで、試薬の性質によって上記吸引高さｈ３を補正することも可能である。この補正値は制御装置３から実験者が入力する方法であっても良いし、また、制御装置３から使用する試薬を登録する際、試薬の種類を予め登録できるようにしておき、試薬の種類によって自動的に吸引高さを補正する方法であっても良い。
【００５９】
また、本発明によれば、吸引前の試薬量ｈ１と吸引後の試薬量ｈ２だけではなく、分注チップ８内に試薬を吸引中の試薬槽５０内の試薬量を求めることも容易である。例えば、試薬槽５０から分注チップ８に５００μｌの試薬を吸引するとき、分注チップ８内に１００μｌ、２００μｌ、３００μｌ、４００μｌが吸引されている状態のときの試薬量を制御装置３の試薬量算出手段によって計算可能である。そこで、上記の説明においては吸引後の試薬量ｈ２から分注チップ８の下側先端をｈ３だけ下にした位置を固定値として吸引することとしているが、吸引途中の試薬槽５０内の液量に応じて分注チップ８の高さを連続的（試薬の吸引速度に応じて）、または断続的に下降させながら分注チップ８内に試薬を吸引させることによって、分注チップ８の吸引高さをより最適な位置に制御することが可能である。
【００６０】
さらに、本発明によれば、吸引開始６２のときの液面高さｈ４を液面高さ算出手段によって、計算で求めることができる。吸引前６１の吸引高さｈ１から分注チップ８が液に漬かることによってその体積分だけ上昇するが、分注チップ８の寸法は既知なので液面高さｈ４の計算は容易である。ここで、分注チップ８を試薬槽５０に挿入（吸引開始６２の状態）した際、液面高さｈ４が試薬槽５０の高さ方向の寸法Ｈを越えてしまう場合、試薬槽５０から試薬が溢れてしまうことを意味する。
【００６１】
このような場合は、液面高さｈ４が試薬槽５０の高さ方向の寸法Ｈを超えない位置に分注チップ８を移動させ、その位置で吸引可能な量を１回目の吸引として行なう。当然ながらこの１回目の吸引量は設定された所定の量に比べて少ないので、１回目に吸引した試薬を所定の容器に吐出した後、２回目の吸引として残りの量を吸引する。２回目の吸引でも液面高さｈ４が試薬槽５０の高さ方向の寸法Ｈを超える場合は、同様に３回目の吸引を行なえばよい。このように、複数回に分けて吸引することによって試薬槽５０から試薬が溢れないようにすることができる。さらに、分注チップ８の高さを連続的に変化させることで、分注チップ８の先端を試薬の液面高さより１ｍｍ程度下方に常に位置させ、試薬を吸引する速度に合わせて分注ヘッドをほぼ等速度に移動させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態である自動固相抽出装置の斜視図
【図２】本発明の一実施形態である自動固相抽出装置本体内部の斜視図
【図３】固相抽出運転例
【図４】配置画面
【図５】試薬槽
【図６】分注チップと液面の位置関係
【符号の説明】
【００６３】
１は自動固相抽出装置、２は自動固相抽出装置本体、３は制御装置、４は通信ケーブル、５はロボット、６は分注ヘッド、８は分注チップ、９は分注チップ容器、１０は容器群、１１はフィルタ付き容器、１２はキャリア、１３は真空容器、１４は廃棄容器、１５は真空コントローラ、１６は安全カバー、３０は固相抽出運転例、４０は配置画面、４１は分注チップ配置、４２は試薬配置、４３は試薬量、５０は試薬槽、６１は吸引前、６２は吸引開始、６３は吸引後。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬物代謝試験などで検体や試薬、酵素などの分注に用いられる自動分注装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薬物代謝試験に限らず、検体や試薬を分注する作業は頻繁に実施されており、その作業は膨大傾向にあって、手作業による人的ミスを排除したいという要望もあり、人手に依る作業から自動化へと移行しつつある。
【０００３】
自動化に当たっては、予め必要な試薬液を入れた試薬容器を装置内に配置しておき、分注ヘッドに装着された分注チップが試薬液を吸引できる位置にロボットを移動させ、分注チップ内に所定の量の試薬液を吸引させ、決められた容器に吐出させるという制御を行なうのが一般的である。
【０００４】
ここで、試薬液を吸引する際、分注チップの下側先端の開口部が液面に漬かった状態になるようにロボットを移動させる必要があるが、必要以上に分注チップを試薬液の中に漬けてしまうと分注チップの外側に液が付着し、吐出時に分注チップの外側に付着した液まで、吐出容器に落としてしまう可能性がある。この場合設定した量よりも多く吐出されてしまい、分注の精度を悪化させる要因となる。また、試薬液に分注チップを漬けるとその体積分だけ液面が上昇することになり、試薬容器から液が溢れてしまうことも考えなければならない。つまり試薬容器内の液量（液面高さ）を把握することは自動化する上で重要な技術である。
【０００５】
従来技術として、分注ヘッドに距離センサを備え、液面を検出する方法が考案されている。（特許文献１）
また、導電性の分注チップを使用してノズルと液体との浮遊容量の変化を測定して液面を検出する方法が考案されている。（特許文献２）
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２３２２３８号公報
【特許文献２】特開２０００−３４６８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した特許文献１の技術は、距離センサ（超音波センサ）及び演算処理回路部やメモリなどを必要とするため、分注ヘッド部が高額になってしまう。また、特許文献２の技術においても、ノズルと液体との浮遊容量の変化を測定するための回路と特殊な部品が必要になるため、特許文献１と同様に分注ヘッド部が高額な装置になってしまうのと同時に、導電性の特殊な分注チップを使用するためランニングコストが膨大になることが懸念される。また、上記特許文献１及び特許文献２の技術は、試薬内にできた気泡によって誤検出してしまったり、センサの微小な汚れによっても誤検出する可能性は否めない。
【０００８】
さらに、上記特許文献１及び特許文献２の技術は、１本の分注チップで分注を行なう構成にしているが、液体が吐出される容器は、試験管のように一本一本が独立している容器から複数個のウェルが縦ｎ個×横ｍ個あって格子状に配置されるよう形成されているマイクロプレートと呼ばれる容器を使用するようになってきており、このマイクロプレートは例えば縦１２個×横８個の９６ウェルを有しているため、当然ながら複数（例えば８本や１２本）の分注チップを一度に装着して分注できないと処理できないことが多い。複数本数の分注チップを装着して分注する装置に上記特許文献１及び特許文献２の手法を用いた場合、複数の分注チップを独立に駆動できるように構成し、それぞれに距離センサや回路部などを備えなければならないため、さらに大型で高額な装置になってしまうことが考えられる。
【０００９】
また、特許文献２の技術では、分注チップが試薬に漬かることで液面を検出するため、試薬容器内に試薬が一杯に入れられていた場合は分注チップを試薬容器に挿入することで試薬が溢れてしまう可能性がある。
【００１０】
本発明の課題は、試薬容器内の液量（液面高さ）の把握にセンサなどの部品を用いず、安価で誤動作しない信頼性の高い自動分注装置を提供することである。
【００１１】
また本発明の他の課題は、試薬容器内の液を確実に分注チップに吸引することは勿論、分注チップの外側を極力濡らさないことによって精度の良い自動分注装置を提供することである。
【００１２】
さらに、試薬容器内に分注チップを挿入することによって試薬容器から試薬が溢れることを避ける扱いやすい自動分注装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題は、分注チップを装着し液体の吸引及び吐出が可能な分注ヘッドと、分注ヘッドを移動させるための移送手段と、分注ヘッドの吸引及び吐出動作、並びに移送手段による分注ヘッドの移動を制御するための制御装置と、分注ヘッドに装着された分注チップに液体を吸引させるための試薬を入れておく試薬容器を備え、制御装置から運転工程を入力可能な自動分注装置において、分注チップ内に吸引する液量と試薬容器に入っている液量の関係から、分注ヘッドの高さ方向の最適な位置を計算して移動することによって達成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の自動分注装置は、試薬容器内の液量（液面高さ）を、センサなどを用いずに分注チップ内に吸引する液量と試薬容器に入っている液量の関係から分注ヘッドの高さ方向の最適な位置を計算して移動することによって、安価で、信頼性及び精度が高く、扱い易い自動分注装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。例として医薬品、農薬、水等に含まれる有機化学成分の分析を行なう際に前処理として行なわれる固相抽出工程を実現させる自動分注装置（以下、自動固相抽出装置と称す）について説明する。
【００１６】
図１は本発明の自動固相抽出装置１の斜視図であり、自動固相抽出装置本体２と、真空ポンプが内蔵された真空コントローラ１５、これらを制御する制御装置３は例えば汎用のパーソナル・コンピュータから構成され、制御装置３はＬＡＮ（Local Area Network）などの通信ケーブル４で自動固相抽出装置本体２および真空コントローラ１５と接続されている。自動固相抽出装置本体２は、３次元空間を移動して位置決めが可能な移送手段であるロボット５と、ロボット５の先端に設けた分注ヘッド６と、制御装置３に入力された条件をもとに、自動固相抽出装置本体２を駆動させる回路部（図示せず）が設けられている。ロボット５は、各軸互いに直交に構成されたＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸を有し、図示していないステッピングモータによって駆動され位置決めされるようになっている。ロボット５の駆動モータはサーボモータなどであっても良い。
【００１７】
図２は自動固相抽出装置本体２内部の構造を示す図である。分注ヘッド６は、一列に並んで配置された複数の分注チップ８が着脱可能であって、該分注チップ８を装着することにより液体の吸引及び吐出を可能としている。例えば前記分注ヘッドは１２連のシリンジ（図示せず）が１つのステッピングモータで駆動されるように構成され、そのシリンジ個々の間隔はフィルタ付き容器１１のウェル１１ａの間隔と同じ９ｍｍピッチで配置されており、分注チップ８を装着してシリンジを駆動することにより液体の吸引及び吐出動作を実行する。
【００１８】
ロボット５に取り付けられた分注ヘッド６の可動範囲の下方には、分注チップ８が分注ヘッド６に装着でき、且つフィルタ付き容器１１のウェル１１ａの間隔と同じ９ｍｍピッチで配置できる分注チップ容器９を配置している。また、試薬が入った試薬容器１０ａ、１０ｂ、標準溶液と呼ばれる溶液が入った標準溶液容器１０ｃ、固相抽出を行なう前処理として予めサンプルを調製するために使用するサンプル容器１０ｄの４つのプレート容器群１０を配置している。
【００１９】
さらに、フィルタ付き容器１１は真空容器１３上部に配置されたキャリア１２内に載置される。キャリア１２の上部左右には、上向きに凸部１２ａ、１２ｂが取り付けられている。また、分注ヘッド６の左右には凸部１２ａ、１２ｂに当接可能に下向きにフック６ａ、６ｂが取り付けられており、ロボット５を移動させてフック６ａ、６ｂを凸部１２ａ、１２ｂに引っ掛けることによって、キャリア１２を真空容器１３の手前側１３ａと奥側１３ｂに移動させることを可能にしている。
【００２０】
ここで、キャリア１２を前後方向に移動させているが、固相抽出においては、フィルタ付き容器１１から真空吸引される液が必要な場合と、不要な場合とがある。そのため、本実施例では真空容器１３の手前側１３ａを不要な液を受ける（Ｌｏａｄ側と称す）容器、奥側１３ｂを必要な液を受ける（Ｃｏｌｌｅｃｔ側と称す）容器としている。さらに、ロボット５を移動させてフック６ａ、６ｂで凸部１２ａ、１２ｂを押し付けることによって、キャリア１２内に載置されたフィルタ付き容器１１の下面と、真空容器のＬｏａｄ側１３ａまたはＣｏｌｌｅｃｔ側１３ｂで形成される空間を密閉させ、真空コントローラ１５を制御して上記空間内を真空状態にさせることによって、フィルタ付き容器１１内の液体を真空容器１３に真空吸引させる。
【００２１】
また、自動固相抽出装置本体２の内部には、試薬の分注に使用し不要となった分注チップ８を廃棄する廃棄容器１４を配置している。
【００２２】
フィルタ付き容器１１は複数個のウェルが縦ｎ個×横ｍ個あって格子状に配置されるよう形成されており、例えば縦１２個×横８個の９６ウェルを有する。
【００２３】
また、自動固相抽出装置１が運転中に自動固相抽出装置本体２の内部に手などが入れられないように安全カバー１６で覆われている。自動固相抽出装置１が運転中に安全カバー１６を開けた場合にはロボット５に供給する電源を遮断する構造としている。
【００２４】
図３は、本発明の自動固相抽出装置１を用いた具体的な運転工程例３０を示した図である。自動固相抽出装置１を使用する実験者は、運転を開始する前に制御装置３を用いて予め運転工程を決定し、決定した運転工程から必要とする分注チップ８や試薬類を制御装置３の画面に表示される配置画面４０に従って配置しておく。この配置画面４０については後述することとする。
【００２５】
運転工程例３０に示すＳｔｅｐ１は、標準溶液容器１０ｃに予め入れられたＭｅＯＨ溶媒を５０μｌ吸引し、サンプル容器１０ｄの１列目２列目に吐出することを意味している。
【００２６】
Ｓｔｅｐ１を用いて自動固相抽出装置１の具体的な動作について説明する。まず、分注チップ容器９に入れられた分注チップ８の上側開口部に、分注ヘッド６の下側先端のノズル部６ｃを圧入するようにロボット５を移動させ、分注ヘッド６に分注チップ８を装着する。その後分注ヘッド６を上空に移動させて分注チップ８の装着を完了する。
【００２７】
次に、ＭｅＯＨ溶媒が入れられている標準溶液１０ｃの列に移動し、分注チップ８の先端がＭｅＯＨ溶媒に漬かる位置まで下降させる。そして図示していないシリンジを吸引方向にコントロールして分注ヘッド６に装着された分注チップ８内部にＭｅＯＨ溶媒を５０μｌ吸引し、分注ヘッド６を上空に移動させてＭｅＯＨ溶媒の吸引を完了する。
【００２８】
次に、サンプル容器１０ｄの１列目に分注ヘッド６を移動させ、シリンジを吐出方向にコントロールして分注チップ８内のＭｅＯＨ溶媒をサンプル容器１０ｄに吐出する。
【００２９】
上記と同様にＭｅＯＨ（メタノール）溶媒を吸引し、サンプル容器１０ｄの２列目に吐出作業を行なう。終了後は分注ヘッド６を廃棄容器１４上空に移動させ、分注チップ取り外し機構（図示せず）を用いて不要となった分注チップ８を分注ヘッド６から取り外すことでＳｔｅｐ１の工程を終了する。
【００３０】
Ｓｔｅｐ２からＳｔｅｐ６までの工程は、試薬が異なることによる吸引する位置の違いや、分注する量、吐出する位置や列数に違いがあるものの、分注チップ８の装着から試薬の吸引、試薬の吐出、分注チップ８の廃棄に至るまでの流れは上記したＳｔｅｐ１の場合と同様である。
【００３１】
次にＳｔｅｐ７「試薬→Ｌｏａｄに分注→真空吸引」の自動固相抽出装置１の動作について説明する。
【００３２】
まず、キャリア１２が真空容器のＬｏａｄ側１３ａに移動していなければならない。キャリア１２がＬｏａｄ側１３ａにない場合、分注ヘッド６のフック６ａ、６ｂをキャリア１２の凸部１２ａ、１２ｂに引っ掛けてＬｏａｄ側１３ａに移動する。ここで分注チップ８を装着した状態ではフック６ａ、６ｂが凸部１２ａ、１２ｂに接触する前に分注チップ８がフィルタ付き容器１１に衝突してしまうため、分注チップ８を装着する前にキャリア１２の移動を行なうようにしている。
【００３３】
Ｓｔｅｐ１の場合と同様に、分注チップ容器９に入れられた分注チップ８の上側開口部に、分注ヘッド６の下側先端のノズル部を圧入するようにロボット５を移動させ、分注ヘッド６に分注チップ８を装着する。その後分注ヘッド６を上空に移動させて分注チップ８の装着を完了する。
【００３４】
次に、分注する試薬ＭｅＯＨが入れられている試薬容器１０ａまたは１０ｂの列に移動し、分注チップ８の先端がＭｅＯＨに漬かる位置まで下降させる。そして図示していないシリンジを吸引方向にコントロールして分注ヘッド６に装着された分注チップ８内部にＭｅＯＨを５００μｌ吸引し、分注ヘッド６を上空に移動させてＭｅＯＨの吸引を完了する。
【００３５】
次に、Ｌｏａｄ側１３ａに移動してあるキャリア１２に載置されたフィルタ付き容器１１の１列目に分注ヘッド６を移動させ、シリンジを吐出方向にコントロールして分注チップ８内のＭｅＯＨをフィルタ付き容器１１に吐出する。
【００３６】
上記と同様にＭｅＯＨを吸引し、フィルタ付き容器１１の２列目に吐出作業を行なう。以下同様にＭｅＯＨをフィルタ付き容器１１の３列目から１２列目まで分注し、終了後は分注ヘッド６を廃棄容器１４上空に移動させ、分注チップ取り外し機構（図示せず）を用いて不要となった分注チップ８を分注チップ６から取り外す。
【００３７】
次に、ロボット５を移動させてフック６ａ、６ｂで凸部１２ａ、１２ｂを押し付けることによって、Ｌｏａｄ側１３ａにあるキャリア１２内に載置されたフィルタ付き容器１１の下面と、真空容器のＬｏａｄ側１３ａで形成される空間を密閉させる。この状態から、真空コントローラ１５内の真空ポンプを動作させ、上記空間内を真空状態にしてフィルタ付き容器１１内の液体を真空容器のＬｏａｄ側１３ａに真空吸引する。この状態を１分間保持した後、真空コントローラ１５は真空ポンプの運転を停止し、分注ヘッド６を上空に移動させてＳｔｅｐ７の工程を終了する。
【００３８】
Ｓｔｅｐ８からＳｔｅｐ１２までの工程は、分注する試薬等の吸引する位置が異なる（試薬薬容器１０ａまたは１０ｂ、サンプル容器１０ｄ）、分注量が異なる、フィルタ付き容器１１の位置（即ちキャリア１２の位置）が異なるものの、キャリア１２の移動、分注チップ８の装着、試薬の吸引、試薬の吐出、分注チップ８の廃棄、キャリア凸部１２ａ、１２ｂの押し付け、真空コントローラ１５の制御に至るまでの流れは上記したＳｔｅｐ７の場合と同様である。
【００３９】
最終的に、Ｓｔｅｐ１２でフィルタ付容器１１が載っているキャリア１２をＣｏｌｌｅｃｔ側１３ｂに移動させ、真空容器１３のＣｏｌｌｅｃｔ側１３ｂで真空吸引し吸引された液が固相抽出した結果として回収容器１３ｃに回収され、この液を検出器（例えば示差屈折検出器，紫外吸収検出器，紫外分光光度計，蛍光光度計）にかけて、成分を分析する。以上が自動固相抽出装置１の運転の流れである。
【００４０】
次に図４に示すように、制御装置３は、実験者が設定した運転工程（Ｓｔｅｐ Ｎｏ）から必要な分注チップ配置４１、試薬配置４２、配置する試薬量４３を制御装置３の分注チップ配置算出手段、試薬配置算出手段、試薬量算出手段によって算出し、さらに画面に表示する配置表示機能４０を持っている。以下にその計算方法について運転工程例３０を例に説明する。
【００４１】
運転工程例３０のＳｔｅｐ１は、標準溶液容器１０ｃからＭｅＯＨ溶媒を５０μｌ吸引し、サンプル容器１０ｄの１列目と２列目に吐出することを意味する。ここで、サンプルプレート１０ｄの横列は８個のウェルで構成されており、８個のウェルに一度に分注させるためには分注チップ８を８本使用することになる。また、使用するＭｅＯＨ溶媒の量は、５０μｌ×分注チップ８本×２列であることから、８００μｌ（０．８ｍｌ）である。ところで、標準溶液容器１０ｃの横列は８個のウェルで構成されているので、各ウェル当たりの量は１００μｌ／ウェルとなる。
【００４２】
次にＳｔｅｐ２は、標準溶液容器１０ｃからＭｅＣＮ溶媒を５０μｌ吸引し、サンプル容器１０ｄの３列目と４列目に吐出することを意味するので、分注チップ８を８本使用し、使用するＭｅＣＮ溶媒の量は、５０μｌ×分注チップ８本×２列であることから、８００μｌ（０．８ｍｌ）である。Ｓｔｅｐ１と同様に標準溶液容器１０ｃの横列は８個のウェルで構成されているので、各ウェル当たりの量は１００μｌ／ウェルとなる。
【００４３】
次にＳｔｅｐ３は、試薬容器１０ａ（または１０ｂ）からＭｅＯＨを５０μｌ吸引し、サンプル容器１０ｄの５列目から８列目に吐出することを意味するので、分注チップ８を８本使用し、使用するＭｅＯＨの量は、５０μｌ×分注チップ８本×４列であることから、１６００μｌ（１．６ｍｌ）である。ところで、試薬容器１０ａ及び１０ｂの各列は１２列の槽で構成されており、分注チップ８本分の試薬をまとめて入れられるような形状をしている。つまり、上記試薬量算出手段の計算で得られた１．６ｍｌを一列の槽に入れることが可能である。
【００４４】
上記のような計算をＳｔｅｐ１からＳｔｅｐ１２まで行ない、運転工程例３０を運転するために必要な配置画面４０が制御装置３に作成・表示される。ここで、ＭｅＯＨ（メタノール）やＨ２Ｏ（水）のように、複数のＳｔｅｐで使用される試薬は、すべての量を加算して表示している。また、試薬容器１０ａ，１０ｂの一列あたりの容量は決まっている（例えば２１ｍｌ）ので、その量を超える場合には複数の列に自動的に配置するようにもしている。
【００４５】
さらに、試薬容器から吸引する際には必ず吸いきれない量（デッドボリューム）が存在するので、その量を加味した値を表示するようにしており、試薬容器１０ａ及び１０ｂのデッドボリュームを２ｍｌ、標準溶液容器１０ｄのデッドボリュームを０．２ｍｌ／ウェルとしている。上記のＳｔｅｐ１の計算で、ＭｅＯＨ溶媒の各ウェル当たりの量が０．１ｍｌ／ウェルであるので、デッドボリューム０．２ｍｌ／ウェルを加算した０．３ｍｌ／ウェルを試薬量４３に表示している。
【００４６】
以上のように計算され、表示された配置画面４０に従って、実験者は分注チップ８と各種試薬をセットして運転を開始すれば良い。本実施例では上記の通り各試薬の配置４２と試薬量４３を自動的に計算して表示しているが、当然ながら、試薬の配置と試薬量を実験者が計算して入力する方法であっても良い。
【００４７】
図５は試薬容器１０ａ及び１０ｂの一列分を示すモデル図５０（試薬槽と称す）である。以下にこの試薬槽５０を用いて液面高さを計算する方法について説明する。図に示すように試薬槽５０は一列の槽で構成されている。その底部は、デッドボリュームを極力少なくするために逆台形の形状をしているが、底部の逆台形部分は全体の量に対する割合が小さいためここでは省略して計算することとする。当然ながら逆台形部分を考慮したほうがより正確に液面高さを算出できることは明白である。試薬槽５０の寸法は既知であり、ここでは以下の値を用いることとする。
【００４８】
Ｗ（幅）＝８ｍｍ、Ｄ（長さ）＝７１ｍｍ、Ｈ（高さ）＝３７ｍｍ
試薬槽５０に、ある液体を１μｌ（１ｍｍ３）入れたときの高さをｈ’とすると、
ｈ’＝１ｍｍ３／８ｍｍ／７１ｍｍ＝１．７６×１０−３ｍｍ
となる。なお、この算出を予め制御装置３の記憶部に記憶しておき、この１μｌ当たりの高さｈ’を利用することによって液面高さを計算することができる。
【００４９】
例として１８ｍｌ（１８０００μｌ）の液を入れたときの液面高さｈ１を制御装置３の液面算出手段によって計算すると、
ｈ１＝１８０００×ｈ’＝３１．６９ｍｍ
となる。この液面高さｈ１を制御装置３の記憶部に記憶する。
【００５０】
以上のようにして液量から液面高さを検出することができる。上記の説明では試薬容器１０ａ、１０ｂの形状を例として説明したが、標準溶液容器１０ｃの場合は横列が８個のウェルで構成されているのであって計算式が若干異なることになるものの、液量から液面高さを算出する方法は試薬容器１０ａ、１０ｂの場合と同様である。
【００５１】
次に、試薬液を吸引するときのロボット５の高さを決定する方法について説明する。
ここで試薬槽５０に入っている吸引前の試薬量をｑ１、試薬量ｑ１から計算で求められる液面高さをｈ１とし、吸引後に試薬槽５０に残った試薬量をｑ２、液面高さをｈ２として表す。試薬槽５０と分注チップ８の位置関係を示す図６に示す。吸引前を６１、吸引開始を６２、吸引後を６３としている。
【００５２】
例として、試薬槽５０に試薬量ｑ１＝１８ｍｌ（初期値）の試薬が入っている状態から、８本の分注チップ８で各々５００μｌの液を吸引する場合について説明する。（運転工程例３０のＳｔｅｐ６で１列目を吸引する場合に相当）
まず、試薬槽５０に試薬量ｑ１＝１８ｍｌの液体が入れられたときの液面の高さｈ１は、すでに説明したように３１．６９ｍｍである。
【００５３】
一方、８本の分注チップ８に各々５００μｌ吸引した場合、試薬槽５０内の試薬の減少量は、５００μｌ×８＝４ｍｌである。
よって、吸引後の試薬量ｑ２は１４０００μｌであり、液面高さｈ２は、
ｈ２＝（１８０００−４０００）×ｈ’＝２４．６４ｍｍ
と、液面高さ算出手段が算出する。
【００５４】
つまり、試薬槽５０に試薬量ｑ１＝１８ｍｌの試薬が入っている状態から、８本の分注チップ８で５００μｌの液を吸引するためには、分注チップ８の下側先端開口部が、上記試薬吸引後の液面高さｈ２よりも下にくるようにロボット５を移動させればよい。ここで必要以上にロボット５を下降させることは、分注チップ８外側の液の付着による分注精度の悪化や、試薬の溢れなどの不具合を及ぼすことが考えられるため、分注チップ８の先端が１ｍｍ程度上記液面高さｈ２よりも下になるようにロボット５を制御装置３によって制御し、移動させるのが妥当である。図６においてはこの１ｍｍをｈ３として表している。
【００５５】
次に、上記のように４ｍｌの液体が減少した状態からさらに８本の分注チップ８で５００μｌの液を吸引する場合について説明する。（運転工程例３０のＳｔｅｐ６で２列目を吸引する場合に相当）
まず、試薬槽５０に入っている試薬量ｑ１は上述のとおり１４ｍｌに減っており、このときの液面の高さｈ１は、２４．６４ｍｍである。８本の分注チップ８に各々５００μｌ吸引した場合、試薬槽５０内の試薬の減少量は、５００μｌ×８＝４ｍｌであるので、試薬を吸引した後の試薬量ｑ２は１００００μｌであり、この時減少する液面高さｈ２は、
ｈ２＝（１４０００−４０００）×ｈ’＝１７．６０ｍｍ
と、液面高さ算出手段が算出する。
【００５６】
前回の吸引と同様に分注チップ８の下側先端開口部が、上記試薬吸引後の液面高さｈ２よりも下にくるようにロボット５を移動させればよい。
以上のように、試薬槽５０内の試薬量を変数として扱い、常に試薬量を管理することによって、試薬量から液面高さを計算で求められるので、最適な吸引高さを求めることができる。
【００５７】
ここでは試薬容器１０ａ及び１０ｂの一列分に相当する試薬槽５０を例にとって説明したが、試薬容器１０ａ及び１０ｂは１２列の槽で構成されており、また標準溶液容器１０ｃは９６個のウェルに分かれているものの、列単位で扱うため１２列の槽と等価にみなすことができるので、計３６箇所の液量を変数として管理すればよい。
【００５８】
ところで、上記説明においては分注チップ８の下側先端の位置を、吸引後の試薬量ｈ２より下側に１ｍｍの位置ｈ３としているが、蒸発しやすい試薬（例えばメタノールなどのアルコール系）の場合運転中に所定の量より少なくなってしまい１ｍｍでは足りないことも考えられるので、１ｍｍよりも大きな値にしたほうが望ましい。また、分注チップ８の外側に液が付着しやすい試薬（ミクロゾームなどのサンプル）の場合、１ｍｍよりもさらに少ない値にしたほうが望ましい場合もある。そこで、試薬の性質によって上記吸引高さｈ３を補正することも可能である。この補正値は制御装置３から実験者が入力する方法であっても良いし、また、制御装置３から使用する試薬を登録する際、試薬の種類を予め登録できるようにしておき、試薬の種類によって自動的に吸引高さを補正する方法であっても良い。
【００５９】
また、本発明によれば、吸引前の試薬量ｈ１と吸引後の試薬量ｈ２だけではなく、分注チップ８内に試薬を吸引中の試薬槽５０内の試薬量を求めることも容易である。例えば、試薬槽５０から分注チップ８に５００μｌの試薬を吸引するとき、分注チップ８内に１００μｌ、２００μｌ、３００μｌ、４００μｌが吸引されている状態のときの試薬量を制御装置３の試薬量算出手段によって計算可能である。そこで、上記の説明においては吸引後の試薬量ｈ２から分注チップ８の下側先端をｈ３だけ下にした位置を固定値として吸引することとしているが、吸引途中の試薬槽５０内の液量に応じて分注チップ８の高さを連続的（試薬の吸引速度に応じて）、または断続的に下降させながら分注チップ８内に試薬を吸引させることによって、分注チップ８の吸引高さをより最適な位置に制御することが可能である。
【００６０】
さらに、本発明によれば、吸引開始６２のときの液面高さｈ４を液面高さ算出手段によって、計算で求めることができる。吸引前６１の吸引高さｈ１から分注チップ８が液に漬かることによってその体積分だけ上昇するが、分注チップ８の寸法は既知なので液面高さｈ４の計算は容易である。ここで、分注チップ８を試薬槽５０に挿入（吸引開始６２の状態）した際、液面高さｈ４が試薬槽５０の高さ方向の寸法Ｈを越えてしまう場合、試薬槽５０から試薬が溢れてしまうことを意味する。
【００６１】
このような場合は、液面高さｈ４が試薬槽５０の高さ方向の寸法Ｈを超えない位置に分注チップ８を移動させ、その位置で吸引可能な量を１回目の吸引として行なう。当然ながらこの１回目の吸引量は設定された所定の量に比べて少ないので、１回目に吸引した試薬を所定の容器に吐出した後、２回目の吸引として残りの量を吸引する。２回目の吸引でも液面高さｈ４が試薬槽５０の高さ方向の寸法Ｈを超える場合は、同様に３回目の吸引を行なえばよい。このように、複数回に分けて吸引することによって試薬槽５０から試薬が溢れないようにすることができる。さらに、分注チップ８の高さを連続的に変化させることで、分注チップ８の先端を試薬の液面高さより１ｍｍ程度下方に常に位置させ、試薬を吸引する速度に合わせて分注ヘッドをほぼ等速度に移動させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態である自動固相抽出装置の斜視図
【図２】本発明の一実施形態である自動固相抽出装置本体内部の斜視図
【図３】固相抽出運転例
【図４】配置画面
【図５】試薬槽
【図６】分注チップと液面の位置関係
【符号の説明】
【００６３】
１は自動固相抽出装置、２は自動固相抽出装置本体、３は制御装置、４は通信ケーブル、５はロボット、６は分注ヘッド、８は分注チップ、９は分注チップ容器、１０は容器群、１１はフィルタ付き容器、１２はキャリア、１３は真空容器、１４は廃棄容器、１５は真空コントローラ、１６は安全カバー、３０は固相抽出運転例、４０は配置画面、４１は分注チップ配置、４２は試薬配置、４３は試薬量、５０は試薬槽、６１は吸引前、６２は吸引開始、６３は吸引後。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分注チップを装着し液体の吸引及び吐出が可能な分注ヘッドと、該分注ヘッドを移動させるための移送手段と、前記分注ヘッドの吸引及び吐出動作、並びに前記移送手段による分注ヘッドの移動を制御するための制御装置と、前記分注ヘッドに装着された分注チップに液体を吸引させるための試薬を入れておく試薬容器を備え、前記制御装置から運転工程を入力可能な自動分注装置において、
前記分注チップ内に吸引する液量と前記試薬容器に入っている液量の関係から、前記分注ヘッドの高さ方向の最適な位置を計算して移動することを特徴とする自動分注装置。
【請求項２】
吸引後の試薬容器内の液量から液面の高さを計算し、分注チップの下側先端の吸引口が該液面高さよりも下側になるように前記分注ヘッドを移動させ、分注チップに吸引させることを特徴とする請求項１記載の自動分注装置。
【請求項３】
吸引中の試薬容器内の液量から液面の高さを計算し、分注チップの下側先端の吸引口が該液面高さよりも下側になるように前記分注ヘッドを移動させながら、分注チップに吸引させることを特徴とする請求項１記載の自動分注装置。
【請求項４】
前記分注チップを試薬容器に挿入後の液面高さを計算し、該液面高さが前記試薬容器の高さ方向の寸法を越える場合、液面高さが試薬容器の高さ方向の寸法を越えないように吸引量を減らして複数回に分けて吸引することを特徴とする請求項１記載の自動分注装置。
【請求項５】
前記制御装置から使用する試薬の配置と試薬量を予め登録できることを特徴とする請求項１記載の自動分注装置。
【請求項６】
前記制御装置に入力された運転工程から、使用する試薬の配置と試薬量を計算することを特徴とする請求項１記載の自動分注装置。
【請求項７】
前記制御装置から使用する試薬の種類を予め登録できることを特徴とする請求項１記載の自動分注装置。
【請求項８】
吸引する液体の種類に応じて前記分注ヘッドの高さ方向の位置を補正することを特徴とする請求項７記載の自動分注装置。
【請求項１】
分注チップを装着し液体の吸引及び吐出が可能な分注ヘッドと、該分注ヘッドを移動させるための移送手段と、前記分注ヘッドの吸引及び吐出動作、並びに前記移送手段による分注ヘッドの移動を制御するための制御装置と、前記分注ヘッドに装着された分注チップに液体を吸引させるための試薬を入れておく試薬容器を備え、前記制御装置から運転工程を入力可能な自動分注装置において、
前記分注チップ内に吸引する液量と前記試薬容器に入っている液量の関係から、前記分注ヘッドの高さ方向の最適な位置を計算して移動することを特徴とする自動分注装置。
【請求項２】
吸引後の試薬容器内の液量から液面の高さを計算し、分注チップの下側先端の吸引口が該液面高さよりも下側になるように前記分注ヘッドを移動させ、分注チップに吸引させることを特徴とする請求項１記載の自動分注装置。
【請求項３】
吸引中の試薬容器内の液量から液面の高さを計算し、分注チップの下側先端の吸引口が該液面高さよりも下側になるように前記分注ヘッドを移動させながら、分注チップに吸引させることを特徴とする請求項１記載の自動分注装置。
【請求項４】
前記分注チップを試薬容器に挿入後の液面高さを計算し、該液面高さが前記試薬容器の高さ方向の寸法を越える場合、液面高さが試薬容器の高さ方向の寸法を越えないように吸引量を減らして複数回に分けて吸引することを特徴とする請求項１記載の自動分注装置。
【請求項５】
前記制御装置から使用する試薬の配置と試薬量を予め登録できることを特徴とする請求項１記載の自動分注装置。
【請求項６】
前記制御装置に入力された運転工程から、使用する試薬の配置と試薬量を計算することを特徴とする請求項１記載の自動分注装置。
【請求項７】
前記制御装置から使用する試薬の種類を予め登録できることを特徴とする請求項１記載の自動分注装置。
【請求項８】
吸引する液体の種類に応じて前記分注ヘッドの高さ方向の位置を補正することを特徴とする請求項７記載の自動分注装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１０４８４（Ｐ２００６−１０４８４Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８７６２０（Ｐ２００４−１８７６２０）
【出願日】平成１６年６月２５日（２００４．６．２５）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２５日（２００４．６．２５）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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