自動分注装置とは

分注装置の構成

分注装置は、試料・試薬を高速に高精度で一定量各ウェルに送るリキッドハンドリング系、ノズルのついたヘッドやプレートの移動を行う搬送系とこれらを制御するコントローラーで構成されています。

リキッドハンドリング

ポンプ、チューブ(配管)、ノズル(チップ)までの液体を操作する部分で分注装置の性能を左右する部分です。
ポンプは少量を高速に高精度で処理できるプランジャーポンプがよく使われています。分注精度を表すには、AC(正確度)とCV(変動係数:標準偏差を平均で割ったもの)が用いられます。ACは絶対精度を見る指標で、CVは繰り返しの精度を判定する指標です。CVだけがよくても、定量分析には向かないこともあります。
1ch、8ch、12ch、24ch、96ch、384chの装置があります。

搬送

プレートの搬送は通常、供給と排出だけの1方向です。プレートの搬送装置のない、手動の分注機もあります。
ヘッドはチャンネル数と対応するウェルプレートの穴の数によって、XYの制御が必要になります。さらに、分注機の機能によって、Z軸の制御も行われます。

コントローラー

リキッドハンドリングや搬送はコントローラーで制御されています。ノズルの制御は、分注だけでなく、希釈・撹拌・ノズル洗浄などの分注装置の機能によって、複雑さがまします。より複雑な分注装置では、ノズルの移動と組み合わせて行う機能やスタッカーを備えたシステムもあります。

その他

エリアと呼ばれるステージがいくつもある分注装置では、各エリアで、チップの自動交換、洗浄ができる。また、穴数の違うプレートへのトランスファー、試薬槽の設置や固相抽出の行える分注装置もあります。

分注装置の用途

分注装置は生物学、化学、医療の分野で、非常に多く使用されています。特に、ゲノム、創薬、DNA、臨床試験の分野では多くの分注装置が稼働しています。近年、ハイスループットスクリーニングによる処理のスピードアップが注目をあび、ますます、需要が高まっています。

ゲノム

マウス、ショウジョウバエ、酵母、線虫などのモデル生物のDNA配列解析/ゲノムの研究、ゲノミクスからさらに、遺伝子の転写物を研究するトランスクリプトーム、タンパク質を研究するプロテオームへ/ショットガンシークエンシング法/PCR法

創薬

ハイスループットスクリーニング/有用細菌のスクリーニング/コンビナトリアル化学/毒性試験

DNA

DNA鑑定/法医学的DNA鑑定/動物の血統/生物進化の過程/微生物の同定/遺伝子組換え農産物/遺伝子発現解析

臨床試験

検体検査(血液、糞便、免疫分析、抗体反応)/ウィルス検査/食中毒時の食品検査/遺伝子多型(SNP)タイピング研究

分注装置の特長

分注装置は、人間がピペットで行っていた作業を自動化することができます。なんと言っても、分注装置の第一の特徴は、人間が行うことのできない程の多量の作業を高速に行うことができることです。また、同時に、正確性もまし、作業ミスによる間違いも押さえることができます。

分注精度

分注精度を表すには、正確度と変動係数(標準偏差を平均で割ったもの)がよく用いられます。精度は、分注量によっても変わります。

分注速度

分注速度を表すには、処理能力として1分注にかかる時間で表記されます。処理能力は分注量や分注動作(例えばチップの交換)によっても変わります。

分注装置の構成例

ゲノム、創薬、臨床試験の分野では、分注装置は単体で使われるより、各種装置との組み合わせで、全体の操作を自動化し、効率を上げることに 重要な役割を果たしています。分析評価方法(アッセイ)と自動分注装置が組み合わされた高速スクリーニング(HTS:High Throughput Screening)は、 研究開発が盛んな領域です。
このような有る単一の目的の為にだけ構成されるシステムの他、試薬の調整や試料の前処理など1台で多種の操作を効率化するために、スタッカーなどと組み合わされることも多くなっています。

マイクロプレートリーダーとの連動

マイクロプレートリーダーはウェルプレート内で試薬と反応した試料を光学的に検査して、定量的にその反応を測定できる装置です。
臨床検査、創薬の分野では自動化を計るために欠かせない装置です。 検査だけが自動化されても、サンプル調製の前処理が自動化されなければ、全体の 効率は上がりません。そこで、前処理を自動分注装置で自動化することが求められています。

スタッカーとの連動

大量の試料を処理する場合、1536ウェルなどの大きなウェルプレートを使用しても、1枚では不足する場合、 ウェルプレートを重ねて格納できるスタッカーが使用されます。スタッカーから分注機に、また、分注機からスタッカーにプレートを搬送することができます。分注機とスタッカーは通信で同期がとられます。