JP2017187332A - サンプリングチップ、および、それを備えた分注装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１本のチップから複数の分注対象に同時に分注しても、規定量の液を高い信頼性でかつ短時間で分注することができるサンプリングチップ、および、それを備えた分注装置を提供することを課題とする。【解決手段】サンプリングチップ１２は、分注装置に着脱自在に装着され、載置されたマイクロプレートに液状の試料を分注するサンプリングチップである。サンプリングチップ１２は、マイクロプレートのホールの格子間隔に合った間隔で配置された複数の試料分注口２０ａ〜ｄを備える。またサンプリングチップ１２は、各試料分注口２０ａ〜ｄにそれぞれ連通し、互いに独立した空間を形成するようにチップ基端側へ延び、チップ基端側で開口して吸引圧・吐出圧を受け得る接続口２４ａ〜ｄを形成している、試料分注口２０ａ〜ｄと同数の試料収容部２２ａ〜ｄを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、載置されたマイクロプレートに液状の試料を分注するサンプリングチップ、および、それを備えた分注装置に関する。

被検者から得られた検査液（便を薄めた液、血液、尿、など）を分析するための分注装置が知られている。

この分注装置では、多数の注入用のホールが形成されたマイクロプレートなどを用い、この多数のホールに同じ検査液を分注し、各ホール毎に試薬との反応結果を調べることが頻繁に行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開2015-111150

ところで、ホール数が多いプレートへ分注する場合では、マルチチャンネル（96chや384chなど）のヘッドで一度に分注することが多いが、この場合、分注する液を収容している吸引元（液槽）にマルチチャンネル（96chや384ch）のヘッドがアクセス出来る面積が必要になる。

従って、吸引元（液槽）が試験管であるときには、ヘッドが試験管の開口にアクセスできる範囲が限られているので、１本のチップで吸引吐出を繰り返して分注することになり、多大な時間が掛かっていた。

そこで、本発明は、１本のチップから複数の分注対象に同時に分注しても、規定量の液を高い信頼性でかつ短時間で分注することができるサンプリングチップ、および、それを備えた分注装置を提供することを課題とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るサンプリングチップは、分注装置に着脱自在に装着され、載置されたマイクロプレートに液状の試料を分注するサンプリングチップであって、前記マイクロプレートのホールの格子間隔に合った間隔で配置された複数の試料分注口と、各試料分注口にそれぞれ連通し、互いに独立した空間を形成するようにチップ基端側へ延び、該チップ基端側で開口して吸引圧・吐出圧を受け得る接続口を形成している、前記試料分注口と同数の試料収容部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る分注装置は、請求項１に記載されたサンプリングチップと、前記サンプリングチップを着脱自在に装着して水平面内で互いに直交する縦方向および横方向に移動可能なチップ装着部と、前記サンプリングチップに吸引圧・吐出圧を供給する圧力供給手段と、を備え、前記圧力供給手段は、前記サンプリングチップの各接続口にそれぞれ連通する、前記試料収容部と同数の接続パイプと、各接続パイプにそれぞれ接続される、前記接続パイプと同数の圧力供給部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、１本のチップから複数の分注対象に同時に分注しても、規定量の液を高い信頼性でかつ短時間で分注することができるサンプリングチップ、および、それを備えた分注装置を実現させることができる。

本発明の一実施形態に係る分注装置の構成概念を説明する斜視図である。 本発明の一実施形態に係る分注装置のサンプリングチップを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る分注装置のサンプリングチップを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｇ−Ｇの側面断面図である。 本発明の一実施形態で、ラックからサンプリングチップを取り出すことを説明する斜視図である。 本発明の一実施形態に係る分注装置で、圧力供給機構から分注ヘッドに吐出圧を供給することを説明する斜視図である。 本発明の一実施形態に係る分注装置を構成する圧力供給機構の側面図である。 本発明の一実施形態に係る分注装置を構成する圧力供給機構の側面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための例示であって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の実施の形態は、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

図１〜図７に示すように、本発明の一実施形態（以下、本実施形態という）に係る分注装置１０は、本実施形態に係るサンプリングチップ１２と、サンプリングチップ１２を着脱自在に装着・保持して水平面内で互いに直交する縦方向および横方向に移動可能なチップ装着部１４と、サンプリングチップ１２に空気による吸引圧・吐出圧を供給する圧力供給機構１６と、を備える。

サンプリングチップ１２は、チップ装着部１４に着脱自在に装着され、載置されたマイクロプレートＭ（試薬が底部に入れられているホールを多数にわたって表面側に有するプレート）に液状の試料を分注するように構成されている。このサンプリングチップ１２は、マイクロプレートＭのホールＨの格子間隔に合った間隔で配置された複数の試料分注口２０を備える。

また、サンプリングチップ１２は、各試料分注口２０に連通し、互いに独立した空間を形成するようにチップ基端側へ延びている、試料分注口２０と同数の試料収容部２２を備える。各試料収容部２２は、チップ基端側で開口して空気による吸引圧・吐出圧を受け得る接続口２４を形成している。

本実施形態のサンプリングチップ１２では、試料分注口２０、接続口２４、試料収容部２２、および、圧力供給機構１６の数が何れも４つである。以下、これらを適宜、試料分注口２０ａ〜ｄ、接続口２４ａ〜ｄ、試料収容部２２ａ〜ｄ、および、圧力供給機構１６ａ〜ｄとして説明する。ここで、４つの試料分注口２０ａ〜ｄ、接続口２４ａ〜ｄ、試料収容部２２ａ〜ｄは、サンプリングチップ１２の中心軸まわりに同形状に配置されている。

試料分注口２０ａ〜ｄは、互いに直交する２方向（分注装置１０に装着された状態では、横方向（図１のＸ方向）および縦方向（図１のＹ方向））にそれぞれ２つ並べられており、チップ先端側から見て矩形角部に相当する位置に配置されている。接続口２４ａ〜ｄ、試料収容部２２ａ〜ｄも同様に位置している。

また、本実施形態では、試料収容部２２ａは、チップ先端側の胴部１２ｐに形成され先端側収容部２２ａ１と、チップ基端側の胴部１２ｑに形成され、先端側収容部２２ａ１に連通し先端側収容部２２ａ１に比べて横断面寸法が大きい基端側収容部２２ａ２と、で構成されている。試料収容部２２ｂ〜ｄも同様である。

そして、チップ基端側の胴部１２ｑの基端部には、リング状に張り出している位置決め部２８が設けられている。位置決め部２８は、チップ装着部１４でサンプリングチップ１２を保持するに際しチップ装着部１４に対する角度方向位置を位置決めするリブ状の突起部２６を外周側に有する。

圧力供給機構１６ａ〜ｄは、チップ装着部１４を介して接続口２４ａ〜ｄにそれぞれ連通する、試料収容部２２と同数の接続パイプ３０ａ〜ｄと、各接続パイプ３０ａ〜ｄにそれぞれ接続される、接続パイプ３０と同数の圧力供給部３２ａ〜ｄと、を備える。なお、チップ装着部１４を介さずに、接続口２４ａ〜ｄと接続パイプ３０ａ〜ｄとがそれぞれ直接に連通するようなチップ装着部１４の構造にすることも可能である。

圧力供給部３２ａ〜ｄは、何れも、図６、図７に示すように、シリンダ３４と、シリンダ３４内を往復動可能なピストン３６とを備えており、シリンダ３４からピストン３６を引き出す方向に移動させることで試料収容部２２ａ〜ｄに吸引圧（負圧）を供給し、シリンダ３４からピストン３６を押し込む方向に移動させることで試料収容部２２ａ〜ｄに吐出力（正圧）を供給するとともに定容量の空気を送給できる構成にされている。

更に分注装置１０は、複数のサンプリングチップ１２が配列されるチップ用ラック４０と、サンプリングチップ１２で吸い上げられる液状の試料を収容している複数のサンプル溶液収容部材４２と、複数のサンプル溶液収容部材４２が配列されるサンプル溶液収容部材用ラック４４とを備える。

（作用、効果）
以下、本実施形態の作用、効果を説明する。本実施形態では、まず、チップ装着部１４でサンプリングチップ１２を保持する。

そして、サンプル溶液収容部材４２の上方にまでサンプリングチップ１２を移動させ、更に、下降させて少なくとも試料分注口２０ａ〜ｄをサンプル溶液収容部材４２内の液状の試料内に位置させる。そして、各圧力供給部３２ａ〜ｄで各試料収容部２２ａ〜ｄ内を空気吸引することで、各試料収容部２２ａ〜ｄ内に試料を吸引させる。

試料の吸引量が規定量に到達したら、圧力供給機構１６ａ〜ｄによる空気吸引を停止し、サンプリングチップ１２を上方へ移動させてサンプル溶液収容部材４２から出す。

そして、分注装置１０に予め載置しておいたマイクロプレートＭにまでサンプリングチップ１２を移動させる。ここで、サンプリングチップ１２の４つの試料分注口２０ａ〜ｄは、マイクロプレートＭのホールＨの横方向の格子間隔および縦方向の格子間隔に合った間隔でそれぞれ配置されているので、４つの各試料分注口２０ａ〜ｄを分注対象の４つのホールＨに分注できる位置にまでチップ先端部（サンプリングチップ１２の先端部）を移動させることができる。

そして、各圧力供給部３２ａ〜ｄでピストン３６を設定長さ、設定速度でシリンダ３４内へ押し込むことで各試料収容部２２ａ〜ｄ内に定容量の空気を送給する。この結果、試料収容部２２ａ〜ｄに吸引されている試料を空気加圧でき、この試料を試料分注口２０ａ〜ｄから吐出させることで、各ホール（４つのホール）Ｈに規定量の試料が分注される。

この４つのホールＨへの分注が終了後、次の４つのホールＨに４つの各試料分注口２０ａ〜ｄからそれぞれ分注できるように、チップ先端部を移動させる。そして、同様に、各圧力供給部３２ａ〜ｄで各試料収容部２２ａ〜ｄ内に空気を送給することで、各ホール（４つのホール）Ｈに規定量の試料が分注される。

このような分注を繰り返す際、サンプリングチップ１２の各試料収容部２２ａ〜ｄ内の試料が不足したときには、サンプリングチップ１２をサンプル溶液収容部材４２にまで移動させて試料を吸引することで補充する。

以上説明したように、本実施形態では、試料分注口２０ａ〜ｄ、接続口２４ａ〜ｄ、試料収容部２２ａ〜ｄは、サンプリングチップ１２の中心軸まわりに同形状に配置されている。そして、各試料分注口２０ａ〜ｄ、各試料収容部２２ａ〜ｄ、各圧力供給機構１６ａ〜ｄが互いに独立して接続されている。

詳細に説明すると、試料分注口２０ａが試料収容部２２ａに連通し、試料収容部２２ａが接続口２４ａを形成し、チップ装着部１４を介してこの接続口２４ａに連通するようにチップ装着部に接続パイプ３０ａが接続され、接続パイプ３０ａには圧力供給部３２ａからの吸引圧・吐出圧が伝達される構成になっている。そして、試料分注口２０ｂが試料収容部２２ｂに連通し、試料収容部２２ｂが接続口２４ｂを形成し、チップ装着部１４を介してこの接続口２４ｂに連通するようにチップ装着部１４に接続パイプ３０ｂが接続され、接続パイプ３０ｂには圧力供給部３２ｂからの吸引圧・吐出圧が伝達される構成になっている。更に、試料分注口２０ｃが試料収容部２２ｃに連通し、試料収容部２２ｃが接続口２４ｃを形成し、チップ装着部１４を介してこの接続口２４ｃに連通するようにチップ装着部１４に接続パイプ３０ｃが接続され、接続パイプ３０ｃには圧力供給部３２ｃからの吸引圧・吐出圧が伝達される構成になっている。そして、試料分注口２０ｄが試料収容部２２に連通し、試料収容部２２ｄが接続口２４ｄを形成し、チップ装着部１４を介してこの接続口２４ｄに連通するようにチップ装着部１４に接続パイプ３０ｄが接続され、接続パイプ３０ｄには圧力供給部３２ｄからの吸引圧・吐出圧が伝達される構成になっている。

従って、試料分注口２０ａに加えられる吐出圧は、圧力供給機構１６ａから試料収容部２２ａに加えられた圧力によって生じる吐出圧のみであり、圧力供給機構１６ｂ〜ｄからの吐出圧の影響は受けない。しかも、圧力供給機構１６ａからの吐出圧は試料収容部２２ａにのみ加えられ、試料収容部２２ｂ〜ｄに加えられることはない。その上、圧力供給機構１６ａから送給される空気は、試料収容部２２ａにのみに送給され、試料収容部２２ｂ〜ｄに送給されることはない。

よって、圧力供給機構１６ａが試料収容部２２ａに加える圧力を正確に設定することにより、試料収容部２２ａ内の試料に加えられる吐出圧を意図した正確な値にすることができる。同様の理由により、圧力供給機構１６ｂ〜ｄが加える圧力をそれぞれ正確に設定することにより、試料収容部２２ｂ〜ｄ内の試料に加えられる吐出圧をそれぞれ意図した正確な値にすることができる。従って、各圧力供給機構１６ａ〜ｄから各試料収容部２２ａ〜ｄに加える圧力、時間を同一にすることで、各試料分注口２０ａ〜ｄからの試料の吐出量（分注量）を、高い信頼性で意図した同一の規定量にすることができ、しかも効率良く短時間で分注することができる。

よって、圧力供給機構が１つ設けられ、圧力供給機構から加えられる圧力が１本のサンプリングチップ内で複数（例えば４つ）の試料分注口に分散して加えられる場合のように、各試料分注口で吐出圧がばらつくことで吐出量がばらつく、といった懸念が生じることは全くなく、１つの試料分注口が詰まって他の試料分注口からの分注量がその分だけ増える、といった懸念が生じることも全くない。

また、本実施形態のサンプリングチップ１２では、試料分注口２０ａ〜ｄは、互いに直交する２方向にそれぞれ２つ並べられており、チップ先端側から見て矩形角部に相当する位置に配置されている。従って、縦横に整列されたホールＨを有するマイクロプレートＭに、４つのホール毎に順次分注していくことがでる。よって、試料分注口、接続口および試料収容部が１つであるサンプリングチップに比べ、チップ太さをさほど大きくしなくても分注にかかる時間を大幅に短縮することができる、という効果も奏される。

更に、本実施形態では、各シリンダ３４内にピストン３６を押し込む長さを予め設定しておくことで意図した定容量の空気がそれぞれ試料収容部２２ａ〜ｄに送給される。このことは、簡素な構造の圧力供給機構１６ａ〜ｄで試料分注口２０ａ〜ｄからの試料の吐出量（分注量）をより高い信頼性で意図した同一の規定量にする上で、大きな効果を奏する。

また、試料収容部２２は、チップ先端側の胴部１２ｐに形成された先端側収容部２２ａ１と、チップ基端側の胴部１２ｑに形成され先端側収容部２２ａ１に比べて横断面寸法が大きい基端側収容部２２ａ２と、で構成されている。従って、チップ先端側の寸法増大を抑えつつ、試料収容部２２の容積を十分に大きくすることが可能であり、試料収容部２２内の試料が不足してサンプル溶液収容部材４２の試料を再吸引する回数を大きく減らすことができる。

また、分注装置１０は、複数のサンプリングチップ１２が配列されるチップ用ラック４０と、各サンプリングチップ１２でそれぞれ吸い上げられる液状の試料を収容している複数のサンプル溶液収容部材４２と、この複数のサンプル溶液収容部材４２が配列されるサンプル溶液収容部材用ラック４４とを備えている。従って、複数のマイクロプレートＭを用いて各サンプリングチップの試料を順次に効率良く分注していくことができる。

具体的には、マイクロプレートＭのホールへの分注が完了後、マイクロプレートＭを回収するとともに未使用のマイクロプレートに交換するとともに、サンプリングチップ１２と、そのサンプリングチップ１２に吸引した試料を収容しているサンプル溶液収容部材４２とを廃棄する。そして、次の分注を行うマイクロプレートに対しては、未使用のサンプリングチップを用い、次のサンプル溶液収容部材に収容されている試料を分注する。この作業を順次行っていくことで、各サンプリングチップの試料を短時間で効率的に分注することができる。

なお、図１では、マイクロプレートＭが２枚配置されている例で描いており、この場合、１つのサンプリングチップ１２で２枚のマイクロプレートＭに分注してもよいし、１つのサンプリングチップ１２で１枚のマイクロプレートＭに分注し、次のサンプリングチップでもう１枚のマイクロプレートＭに分注してもよい。

１０ 分注装置
１２ サンプリングチップ
１２ｐ チップ先端側の胴部
１２ｑ チップ基端側の胴部
１４ チップ装着部
１６ａ〜ｄ（１６） 圧力供給機構（圧力供給手段）
２０ａ〜ｄ（２０） 試料分注口
２２ａ〜ｄ（２２） 試料収容部
２２ａ１ 先端側収容部
２２ａ２ 基端側収容部
２４ａ〜ｄ（２４） 接続口
３０ａ〜ｄ（３０） 接続パイプ
３２ａ〜ｄ（３２） 圧力供給部
３４ シリンダ
３６ ピストン
４０ チップ用ラック
４２ サンプル溶液収容部材
４４ サンプル溶液収容部材用ラック
Ｈ ホール
Ｍ マイクロプレート

Claims (6)

1. 分注装置に着脱自在に装着され、載置されたマイクロプレートに液状の試料を分注するサンプリングチップであって、
   前記マイクロプレートのホールの格子間隔に合った間隔で配置された複数の試料分注口と、
   各試料分注口にそれぞれ連通し、互いに独立した空間を形成するようにチップ基端側へ延び、該チップ基端側で開口して吸引圧・吐出圧を受け得る接続口を形成している、前記試料分注口と同数の試料収容部と、
   を備えることを特徴とするサンプリングチップ。
2. 前記試料分注口、前記接続口、前記試料収容部の数が何れも４つであり、
   前記試料分注口は、互いに直交する２方向にそれぞれ２つ並べられるように配置され、チップ先端側から見て矩形角部に位置していることを特徴とする請求項１に記載のサンプリングチップ。
3. 前記試料収容部は、チップ先端側の胴部に形成された先端側収容部と、
   チップ基端側の胴部に形成され、前記先端側収容部に連通し前記先端側収容部に比べて横断面寸法が大きい基端側収容部と、で構成されている請求項１または２に記載のサンプリングチップ。
4. 請求項１に記載されたサンプリングチップと、
   前記サンプリングチップを着脱自在に装着して水平面内で互いに直交する縦方向および横方向に移動可能なチップ装着部と、
   前記サンプリングチップに吸引圧・吐出圧を供給する圧力供給手段と、
   を備え、
   前記圧力供給手段は、
   前記サンプリングチップの各接続口にそれぞれ連通する、前記試料収容部と同数の接続パイプと、
   各接続パイプにそれぞれ接続される、前記接続パイプと同数の圧力供給部と、
   を備えることを特徴とする分注装置。
5. 前記圧力供給部は、シリンダと、前記シリンダ内を往復動可能なピストンと、を備えていることを特徴とする請求項４に記載の分注装置。
6. 複数の前記サンプリングチップが配列されるチップ用ラックと、
   各サンプリングチップで吸い上げられる液状の試料を収容している複数のサンプル溶液収容部材と、
   前記複数のサンプル溶液収容部材が配列されるサンプル溶液収容部材用ラックと、
   を備えることを特徴とする請求項４または５に記載の分注装置。

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