精製条件のHTPD
RoboColumnなどを使い、樹脂や緩衝液条件を並列でスクリーニングする。
- 樹脂・条件スクリーニング
- RoboColumn連携
- プロセス開発
自動液体ハンドリング(分注ロボット)は、マイクロプレートやチューブへの分注、希釈、移し替え、試薬添加といったピペッティング操作を自動化する装置です。デッキ上に配置したプレートやチップ、各種モジュールを組み合わせ、HTPD(ハイスループットプロセス開発)やHTS、アッセイ自動化、サンプル前処理などのワークフローを、人手より高い再現性とスループットで実行するために使われます。
自動液体ハンドリングは、手作業のピペッティングをロボットアームとピペッティングチャネルに置き換える装置です。デッキと呼ばれる作業面にプレート、チップラック、試薬リザーバー、チューブラックなどを配置し、設定したプロトコルに従って吸引・吐出を繰り返します。8チャネルや96/384チャネルのヘッド、可動アームによるラブウェア搬送、温調・撹拌・マグネット分離などのモジュールを組み合わせることで、希釈系列の作成、プレートのリフォーマット、試薬添加、ビーズ精製、アッセイ調製といった一連の操作をまとめて自動化できます。
手作業では、ピペット操作の量や時間、作業者の癖によってばらつきが生じます。自動分注では、同じ動作を一定の条件で繰り返せるため、ウェル間・プレート間・日間の再現性を高めやすく、夜間や長時間の無人運転にも向きます。多条件を並列で振るHTPDやHTS、ELISAなどのアッセイ自動化、NGSやqPCRのサンプル前処理など、検体数や条件数が多いワークフローで効果が出ます。
基本的には、デッキ上にラブウェアを配置し、分注プロトコルを組んで実行します。検体数や工程数に応じてモジュールや搬送を組み合わせます。
自動分注と手動ピペッティングは、同じ「液を移す」操作ですが、再現性・スループット・運用設計が変わります。
検体数や条件数が多く、再現性とトレーサビリティが求められるワークフローほど、自動液体ハンドリングの効果が出やすくなります。
作業者の操作差が出やすい
同条件で繰り返しやすい
検体数が増えると負荷が高い
並列処理で大量処理に向く
難しい
夜間・長時間の自動運転ができる
条件数が増えると作業が膨らむ
希釈系列やマトリクスを組みやすい
すぐ始められる
プロトコル開発・検証が必要
小ロット・変更に強い
定型・反復ワークフローに強い
手記録に依存
実行ログ・電子記録を残しやすい
初期コストは低い
装置・チップ・保守コストがかかる
| 構成要素 | 内容 | 役割 |
|---|---|---|
| デッキ | プレートやラックを配置する作業面 | ラブウェアの位置を定義し、動作の基準にする |
| ピペッティングチャネル | 1/8チャネル、96/384チャネルヘッド、可変スパン | 吸引・吐出の本数とスループットを決める |
| ロボットアーム/グリッパー | プレートやラブウェアを搬送する機構 | 工程間のプレート移動・スタッキングを担う |
| チップ | ディスポーザブルチップ、固定ニードル | 分注量レンジとキャリーオーバー対策を左右する |
| 液面検知(LLD) | 容量式・圧力式などの検知機構 | 残量管理、吸込み防止、分注精度に関わる |
| モジュール | 温調、撹拌、マグネット、シェーカー、リーダー | ワークフローを装置上で完結させる |
| ソフトウェア | プロトコル作成、シミュレーション、ログ | 動作定義、検証、トレーサビリティを担う |
| 外部連携 | リーダー、PCR、遠心、保管、LIMS | 前後工程やデータ管理とつなぐ |
| 注意点 | 内容 |
|---|---|
| 少量分注 | サブµL〜数µL域で精度・正確さを確保できるか |
| 粘性液 | グリセロール、界面活性剤、樹脂スラリーなどの吸引・吐出条件 |
| 揮発性液 | 蒸発や液滴付着による量変動の管理 |
| キャリーオーバー | チップ交換や洗浄で前検体の持ち込みを防げるか |
| デッドボリューム | リザーバーやチューブに残る液量と検体使用効率 |
| 液体クラス調整 | 液種ごとの吸引速度・待ち時間・エアギャップの最適化 |
| 液面検知 | 泡・少量・色付き液での検知安定性 |
| 温度・気泡 | 冷却試薬や気泡混入による分注量への影響 |
| ラブウェア精度 | プレートやチップの寸法ばらつきと位置合わせ |
| 定期校正 | 重量法などによる分注量の検証・トレンド管理 |
自動液体ハンドリングは、検体数や条件数が多く、再現性とスループットが求められる工程で広く使われます。
RoboColumnなどを使い、樹脂や緩衝液条件を並列でスクリーニングする。
成分マトリクスやスケールダウン培養の調製を自動化し、条件検討の母数を増やす。
標準品の希釈、試薬添加、洗浄、プレート調製を自動化し、ばらつきを抑える。
NGSライブラリ調製や核酸抽出、qPCRセットアップなどの前処理を自動化する。
上清回収、希釈、アッセイ調製を自動化し、多数クローンの評価を支援する。
プレートのリフォーマット、チェリーピッキング、希釈プレート作成に使われる。
HPLCやLC-MS、各種分析の前処理・サンプル調製を標準化する。
自動液体ハンドリングは、条件検討・スクリーニング・前処理が関わる多くのモダリティーで使われます。