JP2015052529A

JP2015052529A - 電界撹拌装置及び電界撹拌方法

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Publication number: JP2015052529A
Application number: JP2013185565A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　洋一; Yoichi Suzuki; 洋一鈴木; 申吾阿部; Shingo Abe; 耕平下山; Kohei Shimoyama; 太朗青木; Taro Aoki
Original assignee: Akita Epson Corp
Current assignee: Akita Epson Corp
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2015-03-19
Anticipated expiration: 2033-09-06
Also published as: JP6206842B2

Abstract

【課題】免疫染色時間を短縮できる電界撹拌装置及び電界撹拌方法を提供する。【解決手段】上電極２０に対向する下電極１０に基板Ｗを載置し、基板上の液滴Ｓに上電極及び下電極が対向する方向の交流電界を印加して液滴を振動させる電界撹拌装置１において、下電極１０を昇降させる昇降機構１１と、上電極の下部に検出領域Ｒを有する頂点検出手段２４と、液滴の頂点が検出領域に達したか否かを判別する制御手段４０と、を備え、制御手段４０は、液滴Ｓの頂点が検出領域Ｒに達しない場合には、下電極１０を上昇させるよう昇降機構１１を制御し、液滴Ｓの頂点が検出領域Ｒに達した場合には、下電極１０の高さ位置を維持するよう昇降機構１１を制御する、又は、液滴Ｓの頂点が検出領域Ｒに達しない場合には、上電極２０を下降させるよう昇降機構１１を制御し、液滴Ｓの頂点が検出領域Ｒに達した場合には、上電極２０の高さ位置を維持するよう昇降機構１１を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、電界撹拌装置及び電界撹拌方法に関する。

近年、バイオテクノロジーの発展と共に、実験機器の高性能化が進んでいる。病理分野でがんの進行度等を調べるための免疫組織染色においても自動化が進んでいる。染色時間の短縮化を実現できれば、脳腫瘍や乳がん手術中に行われる術中迅速診断に免疫組織染色を導入できる。

現在の術中迅速診断では、比較的短時間で診断結果が得られるＨＥ染色が広く普及している。しかしながら、ＨＥ染色では得られる診断結果が少ないため、誤診の可能性が高くなる問題がある。

これに対し、免疫組織染色は、得られる診断結果が比較的多い。免疫組織染色が術中迅速診断に導入できれば、誤診の可能性を大きく低減できる。染色終了までに数時間ほど要する抗原抗体反応工程に電界撹拌装置を用いることで、免疫染色時間を短縮できることが知られている。電界撹拌装置として、抗体溶液を滴下した組織標本試料を電極間に載置し、交流電界を印加することで作用するクーロン力により試料を撹拌するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１３５９８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電界撹拌装置では、撹拌強度が様々な要因（液滴の粘度、液滴量、表面張力、周囲温度、撥水円の描き方等）で変化することが考慮されておらず、最適な撹拌条件を得ることが難しかった。そして、目視により撹拌強度を調節するほかなく、誤差や手間が生じ、免疫染色時間の短縮が困難であるという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑み、免疫染色時間を短縮できる電界撹拌装置及び電界撹拌方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、上電極に対向する下電極に基板を載置し、前記基板上の液滴に前記上電極及び前記下電極が対向する方向の交流電界を印加して前記液滴を振動させる電界撹拌装置において、前記下電極を昇降させる昇降機構と、前記上電極の下部に検出領域を有する頂点検出手段と、前記液滴の頂点が前記検出領域に達したか否かを判別するする制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記液滴の頂点が前記検出領域に達しない場合には、前記下電極を上昇させるよう前記昇降機構を制御し、前記液滴の頂点が前記検出領域に達した場合には、前記下電極の高さ位置を維持するよう前記昇降機構を制御する、又は、前記液滴の頂点が前記検出領域に達しない場合には、前記上電極を下降させるよう前記昇降機構を制御し、前記液滴の頂点が前記検出領域に達した場合には、前記上電極の高さ位置を維持するよう前記昇降機構を制御することを特徴とする電界撹拌装置にある。
かかる態様では、液滴の頂点が検出領域に達するまで、下電極を上昇させ、又は、前記上電極を下降させることができ、クーロン力の作用によって液滴の振幅を大きくすることができる。そして、液滴の頂点が検出領域に達したとき、下電極の高さ位置、又は前記上電極の高さ位置を維持することができ、これにより、液滴が上電極に接触せず、かつ振幅の大きい最適な撹拌条件を正確かつ容易に得ることができる。よって、撹拌効率を向上させて免疫染色時間を短縮できる。

ここで、前記制御手段は、前記交流電界の周波数と、前記下電極及び前記上電極の電極間距離と、が予め最適化された撹拌条件テーブルを参照した上で、前記液滴の頂点が前記検出領域に達したか否かを判別し、前記昇降機構を制御することが好ましい。これによれば、予め最適化された周波数及び電極間距離に基づいて、電界撹拌を行うことができる。このとき、液滴の頂点が検出領域に達していない場合には、液滴の頂点が検出領域に達するまで、下電極を上昇させ、又は上電極を下降させ、クーロン力の作用によって液滴の振幅を大きくし、撹拌条件をさらに最適化させることができる。よって、より最適な撹拌条件を正確かつ容易に得て、撹拌効率を向上させて免疫染色時間をより短縮できる。

また、前記頂点検出手段は、前記上電極に固定された発光器及び受光器からなるエリアセンサーであることが好ましい。これによれば、下電極や上電極の昇降に伴う振動がエリアセンサーに伝達するのを抑制し、検出安定性を向上させることができる。よって、最適な撹拌条件をさらに正確かつ容易に得て、撹拌効率を向上させて免疫染色時間をさらに短縮できる。

また、前記電界撹拌装置は、前記上電極を水平移動させるスライド部材を備えることが好ましい。これによれば、下電極の対向空間を一部開放させ、基板を正確かつ容易に載置できる。よって、全体として免疫染色時間を短縮できる。

また、本発明の他の態様は、上電極に対向する下電極に基板を載置し、前記基板上の液滴に前記上電極と前記下電極が対向する方向の交流電界を印加して前記液滴を振動させる電界撹拌方法において、前記上電極の下部に検出領域を有する頂点検出手段からの情報に基づいて、前記液滴を振動させながら最適な撹拌条件テーブルを得る最適化工程と、前記最適化工程で得られた前記最適な撹拌条件テーブルに基づいて、振動する前記液滴の頂点が前記検出領域に達したことが検出されるまで前記下電極を上昇又は前記上電極を下降させ、撹拌を行う本撹拌工程と、を有することを特徴とする電界撹拌方法にある。
かかる態様では、予め最適化された周波数及び電極間距離に基づいて電界撹拌を行うことができる。このとき、液滴の頂点が検出領域に達していない場合には、液滴の頂点が検出領域に達するまで、下電極を上昇させ、又は前記上電極を下降させ、クーロン力の作用によって液滴の振幅を大きくし、撹拌条件をさらに最適化させることができる。よって、最適な撹拌条件を正確かつ容易に得て、撹拌効率を向上させて免疫染色時間をより短縮できる。

また、前記最適化工程は、前記液滴の頂点が前記検出領域に達するまで、前記交流電界の周波数を所定範囲で掃引し、前記下電極を上昇させ又は前記上電極を下降させる工程と、前記液滴の頂点が前記検出領域に達したとき、前記交流電界の周波数と、前記下電極及び前記上電極の電極間距離と、を最適な撹拌条件テーブルとして記憶する工程と、を有することが好ましい。これによれば、最適な撹拌条件テーブルを正確かつ容易に得ることができる。よって、撹拌効率を向上させて免疫染色時間をより短縮できる。

本実施形態に係る電界撹拌装置の構成を示す模式図である。本実施形態に係るエリアセンサーの構成例を示す拡大図である。本実施形態に係るエリアセンサーの検出原理を説明する図である。本実施形態に係る制御手段の構成例を示すブロック図である。交流電界の周波数と液滴の振幅との関係を説明する図である。本実施形態に係る本撹拌制御について説明する図である。準備工程について説明する図である。基板の配置例について説明する図である。本実施形態に係る電界撹拌方法を示すフロー図である。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）〜（ｂ）は、本実施形態に係る電界撹拌装置（以下、単に電界撹拌装置とも称する）の構成を示す模式図である。このうち、図１（ａ）は正面図を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＸ方向から見た側面図を示す。

図示するように、電界撹拌装置１は、基板Ｗが載置される下電極１０と、基板Ｗを介して下電極１０に対向する上電極２０と、高圧アンプ等を含んで構成される電源装置３０とを具備している。下電極１０及び上電極２０は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の導電性材料からなり、電源装置３０に電気的に接続されている。

上電極２０はスライド部材２１に接続されている。スライド部材２１は、略Ｌ字状を有しており、一端側が上電極２０の上部中央にネジ固定され、他端側が装置本体に接続されている。スライド部材２１は、例えば装置本体に設けられたガイドレール等に沿って、水平方向にスライド可能に構成されており、これにより、下電極１０の対向空間を一部開放させ、基板Ｗを正確かつ容易に載置できるようになっている。本実施形態では、上電極２０は、下電極１０の短手方向（図１（ａ）での紙面に向かって裏表方向、すなわち図１（ｂ）での左右方向）にスライド可能となっている。

下電極１０は、重力方向（図１（ａ）〜（ｂ）での上下方向）に昇降可能な昇降機構１１に接続されている。これにより、下電極１０及び上電極２０の電極間距離が調節可能となる。昇降機構１１は、例えば下電極１０の下部に突設する昇降ピンである。尚、本明細書において、電極間距離は、基板Ｗを介して対向する下電極１０及び上電極２０の距離である。

下電極１０の下方には、昇降機構１１を介して支持台１２が設けられている。支持台１２には水準器１３が設けられ、下電極１０及び上電極２０の水平状態が確認できるようになっている。水準器１３は、例えば透明容器に気泡を充填した気泡水準器である。

このような下電極１０、上電極２０及び電源装置３０を具備する電界撹拌装置１では、制御手段からの制御信号に基づき、電源装置３０から下電極１０及び上電極２０に所定の交流電圧が印加される。そうすると、交流電界が発生し、クーロン力の作用によって基板Ｗ上の液滴Ｓが上下方向に振動する。

また、電界撹拌装置１では、制御信号に基づき昇降機構１１が制御され、下電極１０及び上電極２０の電極間距離が調整されることとなる。下電極１０が上昇（下降）すると、下電極１０と上電極２０との距離である電極間距離が大きく（小さく）なり、基板Ｗ上の液滴Ｓに作用するクーロン力が大きく（小さく）なる。その結果、液滴Ｓの振幅が大きく（小さく）なる。尚、本明細書において、振幅は、上下振動する液滴頂点の最高点の高さ位置と、液滴頂点の最下点の高さ位置との差である。

一般に、液滴の振幅が大きいほど撹拌効率は向上する。一方、液滴Ｓの頂点が上電極２０に接触すると、上電極２０が濡れて液滴Ｓが振動し難くなる。従って、免疫染色時間を短縮するには、液滴Ｓの頂点が上電極２０に接触しない範囲で、液滴Ｓを大きく振幅させる必要がある。一方、撹拌強度は、液滴の粘度、液滴量、表面張力、周囲温度、撥水円の描き方等の様々な要因で変化する。

そこで、電界撹拌装置１は、上電極２０の下部に検出領域を有し、液滴Ｓの頂点が検出領域に達したことを検出する頂点検出手段を備えている。これにより、液滴Ｓが上電極２０に接触する可能性があるか否かを正確に判断できるようになる。本実施形態において、頂点検出手段は、例えば上電極２０の長手方向の端部一対に設けられた発光器２２及び受光器２３からなるエリアセンサー２４である。

図２は、エリアセンサー２４の構成例を示す拡大図である。図に示すように、エリアセンサー２４の発光器２２及び受光器２３は、それぞれスペーサー２５を介して上電極２０に固定されている。発光器２２は、上電極２０から例えば２．８ｍｍ下方に検出領域Ｒが位置するように調節され、この発光器２２に対向して、光を検出する素子である受光器２３がアレイ状に配列されている。

このようなエリアセンサー２４の検出原理を、図３（ａ）〜（ｂ）を参照しつつ説明する。同図は、基板Ｗ上の液滴Ｓに交流電界が印加された段階を示す。同図中、二点鎖線はエリアセンサーの検出領域を示し、破線は液滴Ｓの外形形状を示す。下電極１０及び上電極２０は、電極間距離ｄを介して対向して配置されている。

図３（ａ）に示すように、液滴Ｓが振動しても、その頂点がエリアセンサー２４の検出領域Ｒに達しない限り受光器２３で検知される受光量は変化しない。すなわち、発光器２２の出力値ａと受光器２３の入力値ｂとの関係はａ＝ｂとなる。

一方、図３（ｂ）に示すように、電極間距離ｄが小さくなり、クーロン力の作用によって液滴Ｓの振幅が大きくなると、液滴Ｓの頂点がエリアセンサー２４の検出領域Ｒに達する。そうすると、発光器２２から出力される光が液滴Ｓに遮られ、受光器２３で検知される受光量が変化する。すなわち、発光器２２の出力値ａと受光器２３の入力値ｂとの関係が、ａ≠ｂとなる。

このような検出情報は制御手段に送られる。かくして、液滴Ｓがエリアセンサー２４の検出領域Ｒに達するまでは電極間距離ｄを小さくし、撹拌効果を向上させる。一方、液滴Ｓの頂点がエリアセンサー２４の検出領域Ｒに達したときは、液滴Ｓが上電極２０に接触する可能性がある。このため、エリアセンサー２４の検出領域Ｒとしては、液滴Ｓが上電極２０に接触しない領域が設定される。

次に、電界撹拌装置１の動作について図４を参照しつつ説明する。電界撹拌装置１は、最適な撹拌条件を検出する制御手段４０を具備している。制御手段４０は、公知の構成からなるマイクロコンピューターを中心に構成されており、各部は具体的にはマイクロコンピューターによるプログラムの実行によって実現される。この制御手段４０は、各部の動作を制御するＣＰＵ４１と、各部での検出結果等が記憶されるＲＡＭ４２とを備えている。

ＲＡＭ４２には、予め、液滴量に応じたベースとなる撹拌条件テーブルが格納されている。一方、撹拌強度は様々な要因（液滴の粘度、液滴量、表面張力、周囲温度、撥水円の描き方等）で変化するため、撹拌条件テーブルを最適化させる必要がある。そこで、本実施形態の制御手段４０では、液滴Ｓを振動させながら撹拌条件テーブルを最適させる最適化制御を行う。

図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、液滴Ｓの振幅は、液滴量や電極間距離によって所定の周波数で最大値をとる。すなわち、液適量や電極間距離によって、液滴Ｓの振幅の最大値を与える最適な周波数がある。このような最適な周波数をはじめとする最適な撹拌条件が、最適化制御によって検出される。

最適化制御では、ＣＰＵ４１は、周波数を所定範囲で掃引するように電源装置３０を制御し、周波数の掃引が終わったとき、下電極１０を上昇させるように昇降機構１１を制御する。この制御を、液滴Ｓの頂点がエリアセンサー２４によって検出されるまで繰り返す。そして、ＣＰＵ４１は、液滴Ｓの頂点がエリアセンサー２４によって検出されたとき、電極間距離や周波数といった撹拌条件をＲＡＭ４２に記憶させる。このとき記憶された撹拌条件は、電極間距離ｄが最も大きい、すなわち振幅が最も大きい最適な撹拌条件である。

最適化制御で得られる撹拌条件により、上記撹拌条件テーブルが最適化される。これにより、次回以降、最適化された撹拌条件に基づいて電界撹拌を開始でき、免疫染色時間を短縮できるようになる。

ここで、ＣＰＵ４１は、上記最適化制御で得られた撹拌条件テーブルを参照し、液滴Ｓを撹拌する本撹拌制御を行う。本撹拌制御について、図６（ａ）〜（ｄ）を参照しつつ説明する。同図は、基板Ｗ上に液滴量（１５０μｍ、２００μｍ、４００μｍ及び６００μｍ）が滴下された状態を示す。図中、各液滴について、下電極１０を基準として、エリアセンサー２４の検出領域Ｒの高さｘと、上下振動する液滴の最高点の頂点高さｙとが示されている。

液滴量が１５０μｍである図６（ａ）を例にとると、電極間距離ｄは６ｍｍである。また、図２に示すように、エリアセンサー２４の検出領域Ｒは、上電極２０から２．８ｍｍ下方であるため、検出領域Ｒの高さｘは、下電極１０を基準として３．２ｍｍである。一方、上下振動する液滴の最高点の頂点高さｙは、下電極１０を基準として３．５ｍｍである。このとき、上下に振動する液滴について、検出領域Ｒの高さｘと液滴の最高点の頂点高さｙとは、ｘ＜ｙの関係となる。これは、最適化制御で得られた撹拌条件で液滴Ｓを振動させたとき、液滴Ｓの頂点が検出領域Ｒに達し、エリアセンサー２４の値が液滴の撹拌と同期して変わることを意味する。この場合、最適な撹拌条件がされていると装置が認識し、撹拌がそのまま進められる。

一方、様々な要因で撹拌強度が変わるため、最適化制御で得られた撹拌条件で撹拌しても、エリアセンサー２４の値が液滴Ｓの撹拌と同期して変わらない場合もある。この場合、ＣＰＵ４１は、下電極１０を例えば０．１ｍｍずつ上昇させるように昇降機構１１を制御する。これにより、液滴Ｓに作用するクーロン力が大きくなり、液滴Ｓの振幅が大きくなる。その後、エリアセンサー２４からの情報を監視しながら下電極１０を上昇させる制御を繰り返し、エリアセンサー２４によって液滴Ｓが検出されたら、そのときの撹拌条件により撹拌条件テーブルを最適化し、かかる撹拌条件で電界撹拌を行う。

尚、図６（ｂ）〜（ｄ）に示す他の液滴量（２００μｍ、４００μｍ及び６００μｍ）についても、図６（ａ）に示す液滴量が１５０μｍである場合と同様に、検出領域Ｒの高さｘと液滴の最高点の頂点高さｙとは、ｘ＜ｙの関係となる。最適化制御で得られた撹拌条件で液滴Ｓを振動させ、エリアセンサー２４の値が液滴の撹拌と同期して変わる場合、最適な撹拌条件がされていると装置が認識し、撹拌がそのまま進められる。

そして、エリアセンサー２４の値が液滴Ｓの撹拌と同期して変わらない場合には、エリアセンサー２４により液滴が検出されるまで、下電極１０を上昇させる。エリアセンサー２４によって液滴Ｓが検出されたら、そのときの撹拌条件を最適な撹拌条件として記憶し、撹拌条件テーブルを最適化する。

以上説明した制御手段４０を備えることにより、昇降機構１１や電源装置３０の自動化が可能になる。よって、最適な撹拌条件をより正確かつ容易に得て、撹拌効率を向上させて免疫染色時間をより短縮できる。

次に、制御手段４０により行われる本実施形態の電界撹拌方法を説明する。まず、電界撹拌方法を実施するに当たり、以下のような準備工程を行う。すなわち、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、基板Ｗ(武藤化学株式会社製「ＮｅｗＳｉｌａｎｅII」厚さ１．０ｍｍ)上に、テンプレートを用い、直径１２ｍｍ又は直径２０ｍｍの撥水円を描く。直径１２ｍｍの場合は１５０μＬ又は２００μＬ、直径２０ｍｍの場合は４００μＬ又は６００μＬの試薬を滴下する。

滴下スポットは、例えば基板Ｗ１枚当たり１又は２箇所である。滴下スポットは、エリアセンサーの検出領域に応じて適宜変更が可能である。試薬を滴下した後、上電極を水平方向に移動させ、下電極に基板Ｗをセットする。

基板Ｗは、単数でも複数でもよく、例えば図８（ａ）に示すように、５枚の基板Ｗを一列に下電極１０に載置することができる。図８（ｂ）に示すように、５枚ずつ二列に基板Ｗを載置してもよい。この場合、複数の基板Ｗ上の液滴のうち、いずれかの基板Ｗ上の液滴Ｓの頂点が検出領域Ｒに達したとき、エリアセンサー２４により検出される。本実施形態の電界撹拌方法では、複数の基板Ｗを下電極１０に裁置する場合においても、最適化撹拌条件において効率よく安定して撹拌が行われる。尚、基板Ｗの数や配置は、エリアセンサーの検出領域や液滴スポット数に応じて適宜変更が可能である。

以上のような準備工程の後、本撹拌工程を行う。図９は、本実施形態の電界撹拌方法を示すフローチャート図である。図に示すように、本実施形態の電界撹拌方法では、ステップＳ１で基板Ｗ上の液滴量を検知して、ステップＳ２で撹拌条件を選択する。かかる撹拌条件は、上記最適化制御によって最適化される撹拌条件テーブルを参照して得ることができる。

ステップＳ３で、下電極１０及び上電極２０に所定の交流電圧を印加する準備が整ったことを検知する。ここでは、スライドする上電極２０が下電極１０の対向位置にあることや、電極間距離ｄが所定距離であること等を検知する。

次いで、ステップＳ４で、ステップＳ２において選択された撹拌条件に基づき、下電極１０及び上電極２０に交流電圧を印加する。これにより、基板Ｗ上の液滴Ｓに交流電界が印加され、クーロン力の作用によって液滴Ｓが上下に振動する。

ステップＳ５で、液滴Ｓの頂点がエリアセンサー２４により検出されたか否かを判別する。ステップＳ５において液滴Ｓの頂点が検知されないと判別されたとき（ステップＳ５；Ｎｏ）は、ステップＳ６に進み、電極間距離ｄが限界値Ｌ未満であるか否かを判別する。

限界値Ｌは、制御上、正常に動作している限りは取り得ない値であって、電界撹拌装置１の故障を推察できる値である。従って、ステップＳ６において電極間距離ｄが限界値Ｌ未満であると判別されたとき（ステップＳ６；Ｙｅｓ）は、ステップＳ７で警告ランプを点灯し、ユーザに故障を知らせた後、フローを終了する。

一方、ステップＳ６において電極間距離ｄが限界値Ｌ以上であると判別されたとき（ステップＳ６；Ｎｏ）は、ステップＳ８に進み下電極１０を上昇させる。これにより、クーロン力の作用によって液滴Ｓの振幅が大きくなる。その後、ステップＳ５に戻る。

以降、ステップＳ５〜ステップＳ８を繰り返す。ステップＳ５において液滴Ｓの頂点が検知されたと判別されたとき（ステップＳ５；Ｙｅｓ）は、ステップＳ９に進み、この時点での電極間距離ｄ及び周波数を最適な撹拌条件として記憶し、ステップＳ２における撹拌条件を最適化させる。次いで、ステップＳ１０に進み、ステップＳ９において得られた最適な撹拌条件を用いて撹拌を継続し、その後にフローを終了する。

（他の実施形態）
以上、本実施形態に係る電界撹拌装置及び電界撹拌方法について説明したが、本発明はかかる実施形態に制限されない。例えば、頂点検出手段はエリアセンサーに限られず、画像処理手段等であってもよい。また、最適化制御は、所定の電極間距離ごとに周波数を掃引する制御に限られず、所定の周波数ごとに電極間距離を掃引する制御としてもよい。

尚、昇降機構として、上電極を昇降させる構成を採用し、又は上記実施形態に組み合わせて構成してもよい。ただし、上記実施形態のように下電極を昇降させる構成によれば、下電極の昇降に伴う振動がエリアセンサーに伝達するのを抑制でき、上電極に固定されたセンサーの検出安定性の点で有利となる。

また、液滴の振幅を調節するためのパラメーターとして、電極間距離の他に、下電極１０及び上電極２０に印加する交流電圧の大きさがある。よって、電圧装置が所定範囲で交流電圧を変化可能に構成される場合には、交流電圧の大きさによっても、液滴Ｓの振幅を調節するように構成してもよい。

本発明は、電界撹拌装置及び電界撹拌方法の産業分野で利用することができる。また、本発明の電界撹拌装置及び電界撹拌方法によれば、一次抗体と二次抗体との滴下量を染色ごとに変える場合であっても、最適な撹拌条件を正確かつ容易に得て、免疫染色時間を短縮できる。

１電界撹拌装置、１０下電極、１１昇降機構、１２支持台、１３水準器、２０上電極、２１スライド部材、２２発光器、２３受光器、２４エリアセンサー、２５スペーサー、３０電源装置、４０制御手段、４１ＣＰＵ、４２ＲＡＭ

Claims

上電極に対向する下電極に基板を載置し、前記基板上の液滴に前記上電極及び前記下電極が対向する方向の交流電界を印加して前記液滴を振動させる電界撹拌装置において、
前記下電極を昇降させる昇降機構と、
前記上電極の下部に検出領域を有する頂点検出手段と、
前記液滴の頂点が前記検出領域に達したか否かを判別する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記液滴の頂点が前記検出領域に達しない場合には、前記下電極を上昇させるよう前記昇降機構を制御し、前記液滴の頂点が前記検出領域に達した場合には、前記下電極の高さ位置を維持するよう前記昇降機構を制御する、
又は、
前記液滴の頂点が前記検出領域に達しない場合には、前記上電極を下降させるよう前記昇降機構を制御し、前記液滴の頂点が前記検出領域に達した場合には、前記上電極の高さ位置を維持するよう前記昇降機構を制御する
ことを特徴とする電界撹拌装置。
前記制御手段は、前記交流電界の周波数と、前記下電極及び前記上電極の電極間距離と、が予め最適化された撹拌条件テーブルを参照した上で、前記液滴の頂点が前記検出領域に達したか否かを判別し、前記昇降機構を制御することを特徴とする請求項１に記載の電界撹拌装置。
前記頂点検出手段は、前記上電極に固定された発光器及び受光器からなるエリアセンサーであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電界撹拌装置。
前記電界撹拌装置は、前記上電極を水平移動させるスライド部材を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電界撹拌装置。
上電極に対向する下電極に基板を載置し、前記基板上の液滴に前記上電極と前記下電極が対向する方向の交流電界を印加して前記液滴を振動させる電界撹拌方法において、
前記上電極の下部に検出領域を有する頂点検出手段からの情報に基づいて、前記液滴を振動させながら最適な撹拌条件テーブルを得る最適化工程と、
前記最適化工程で得られた前記最適な撹拌条件テーブルに基づいて、振動する前記液滴の頂点が前記検出領域に達したことが検出されるまで前記下電極を上昇又は前記上電極を下降させ、撹拌を行う本撹拌工程と、
を有することを特徴とする電界撹拌方法。
前記最適化工程は、
前記液滴の頂点が前記検出領域に達するまで、前記交流電界の周波数を所定範囲で掃引し、前記下電極を上昇又は前記上電極を下降させる工程と、
前記液滴の頂点が前記検出領域に達したとき、前記交流電界の周波数と、前記下電極及び前記上電極の電極間距離と、を最適な撹拌条件テーブルとして記憶する工程と、
を有することを特徴とする請求項５に記載の電界撹拌方法。