CN101180544B - 可更换分液头的高速自动分液装置和分液工作站 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够制造不同条件的试样，使废弃的液体达到最小限度，而且具有高生产率的高速自动分液装置和分液工作站。这种可更换分液头的高速自动分液装置以及使用该装置的分液工作站，包括由多根移液管、与各移液管同轴的柱塞一端被固定的移液管头、与移液管头对接的、各移液管贯通的移液管头本体部分构成的分液头；使移液管头垂直移动的移液管头移动机构；以及使分液头水平或垂直自由移动的驱动机构。

Description

可更换分液头的高速自动分液装置和分液工作站

技术领域

本发明涉及能够在不同条件下制作试样，使废弃液达到最小限度的可更换分液头的高速自动分液装置和分液工作站。

背景技术

过去从药品开始的化学物质的混合或者在生物技术中将生物体和化学物质的混合等实验，都是用移液管吸取并注入到试管或试剂瓶中制成试样来进行的。随着药品或生物技术的进步，制作的试样数目迅速增加，在一根移液管上已无法对应。为了提高生产率而增加了作为分液对象的分液板(微型板)上注入孔的数量，使用的一个培养板中的孔数，由96个增加到4倍的384个。过去和现在要求试样的分量是不同的，还要求制造多成分的试样，提出一种装置，能够决定是否可对每一个分液部分独立地分别注入(专利文献1)。

专利文献1：特开平7-20010号公报。

发明内容

若用移液管吸取的液体变少，则在末端残留的液体被废弃，伴随着多根移液管的联合安装，被废弃的液体成倍增加。在液体十分昂贵的情况下，随着被废弃液体量的增加，成本就大大增加。

在分液头上安装的移液管数与作为分液对象分液板上的孔数为1∶1的情况下，在一个分液板上不能制作不同条件的试样。移液管多支联合安装，是在只制造多个同一条件试样时的有效手段，但不能得到不同条件的试样，产生缺乏通用性的问题。另外，当移液管的数目太少时，不能图谋使操作更加有效，产生了成本增加的矛盾。

鉴于如上的课题，本发明的目的是提供能够在不同条件下制作试样，使废弃的液体达到最少，而且具有高生产率的高速自动分液装置和分液工作站。

解决问题的手段

在本发明中，将分液头分成本体部分和移液管头两部分，其结构使得只有移液管头能够在上下方向上移动，而且可以更换分液头。

即，本发明的第一方面是提供一种能够更换分液头的高速自动分液装置，该装置包括：由多根移液管、固定了与各移液管同轴的柱塞的一端的移液管头、与移液管头对接的、各移液管贯通的分液头本体部分构成的分液头；使移液管头垂直移动的移液管头移动机构以及使分液头支架水平及垂直自由移动的驱动机构，分液头能够固定于上述分液头支架，在上述分液头本体部分的上端形成向前伸出的把手，通过上述把手，能够将上述移液管头和上述分液头本体部分整体拉出并取下。

本发明的第二方面，其特征在于，在本发明的第一方面中，在上述移液管的注嘴安装部分的附近，具有与上述分液头本体部分对接、且上述各移液管贯通的注嘴脱离板，当该注嘴脱离板向下移动时，使注嘴与上述各移液管脱离。

本发明的第三方面，其特征在于，在本发明的第二方面中，通过设置在上述移液管头上的推出部件，使上述注嘴脱离板向下移动。

本发明的第四方面，其特征在于，在本发明的第二或第三方面中，上述注嘴脱离板形成从较长方向左右端部向中间部分厚度递增的台阶。

本发明的第五方面，是一种分液工作站，该分液工作站包括第一至第四任何一个方面的能够更换分液头的高速自动分液装置、以一定间隔装有多个注嘴的注嘴盒、装有多个该注嘴盒的注嘴盒架、以一定间隔设置有容纳被分配液体的多个凹部的母板、设有多个该母板的母板架、以一定间隔设有作为液体分液对象的多个凹部的分配板以及放置多个该分配板的分配板架和保持上述分液头的移液管排列精度的注嘴排列夹具，其特征在于，作为分液对象分配板上纵排和横排的凹部数，分别是上述分液头纵排和横排移液管数的整数倍，上述分液头纵排和横排移液管的间隔，分别是分配板纵排和横排凹部间隔的整数倍，而且上述注嘴排列夹具具有与该移液管的间隔相同的、上述分液头的移液管数目以上的凹部。

发明的效果

根据本发明，通过更换分液头，能够用一台装置制作出一个分配站中不同条件的试样，能够使废弃的液体达到最小限度。此时，通过改变分液器的排出量就能够制造出多种组成比的试样。

另外，通过准备多个配有相同根数移液管的分液头，在需要维修移液管头的情况下，通过更换分液头就能够无须长时间中断分液操作，从而使装置连续工作。

附图说明

图1是本发明所述装置的分液头(纵8列×横12列)的正面图。

图2是处于从本体支架上取下状态的分液头的正面图。

图3是处于已取下分液头状态的本体支架的正面图。

图4是本发明所述的分液头(纵1列×横12列)的正面图。

图5是说明本发明所述的分液头中吸取时的斜视图。

图6是说明本发明所述的分液头中排出时的斜视图。

图7是说明本发明所述的分液头在注嘴脱离时的斜视图。

图8是说明本发明所述的分液头在取下时的斜视图。

图9是说明注嘴脱离机构的图。

图10是图9的注嘴脱离机构的A-A剖面图。

图11是涉及实施例1的分液工作站的结构图。

图12是说明在实施例1中所使用的各种板类型的平面图。

图13是说明注嘴间距和试管间距的平面图。

符号说明

1分液头

2本体支架

3本体连接器具

4本体部分把手

5移液管

6注嘴脱离板

7支柱

8注嘴

10分液头本体部分

11分液板

12分液板支架

15垂直方向驱动机构

16水平方向驱动机构

17装置载置台

18水平方向驱动台

19驱动机构支持柱

20试管

21注嘴排列夹具

22母板台

23分液板台

24废弃物盒子

26注嘴盒

27注嘴盒架

28母板

29母板架

31移液管头

32移液管头连接器具

33移液管头支架

44分液头支架

45圆头螺栓

51移液管本体

52柱塞

53脱离板推出部件

54弹簧

具体实施方式

本发明是通过在装备有向能够在水平方向和垂直方向上移动的自动装置中注液的分液头，由在分液头的移液管中固定的多个注嘴吸取试管的液体，将其注入在垂直方向、水平方向上移动的分液板中的基本结构中装上特征性的分液头来实现的。这就是说，本发明所述的分液头被分成本体部分和移液管头两部分，形成仅使移液管头在上下方向上移动的结构，还能够进一步更换分液头。下面详细说明本发明的分液头结构。

(分液头的结构)

如在图5至图8中所示，分液头1包括具备移液管5的本体部分10、设置在本体部分10上方的移液管头31和接在本体部分10下方的注嘴脱离板6。在本体部分10的上端，形成向前伸出的本体把手(把手)4。

如在图9中所示，移液管5包括移液管本体51和在移液管本体内所形成的孔里进退移动的柱塞52。整个柱塞52与移液管头31相连接，与移液管头31连动上下运动。

分液头1具有本体连接器具3(参照图1)和移液管头连接器具32，通过本体连接器具3连接着本体支架2，通过移液管头连接器具32连接并固定着分液头支架44。如果将本体连接器具3和移液管头连接器具32松开，形成如图8中所示的使分液头1被本体部分把手4拉出到前面的状态。如此就能够将移液管头31和本体部分10整体拉出并取下。

分液头支架44连接着分液装置垂直方向移动机构(Z轴移动装置)，垂直方向移动机构连接着分液装置水平方向移动机构(XY移动装置)。通过这样的结构，使得固定在分液头支架44上的分液头1，能够在分液装置内X方向、Y方向和Z方向上移动。

垂直方向移动机构和水平方向移动机构是公知的移动装置，经由圆头螺栓配有步进电机、伺服电机等中任何一种的旋转电机，以及使分液头支架在水平方向上移动，并且进一步使分液头本体部分在水平方向上移动的滑块，通过在水平方向驱动机构的滑块上配置垂直驱动机构，使得上述分液头本体部分能够在水平面内移动。在此，垂直方向驱动机构和水平方向驱动机构也可以使用在任何一个平面上直线运动的线性电机。

移液管头支架33连接着圆头螺栓45，能够在Z轴方向即上下方向移动。从而被固定在移液管头支架33上的移液管头31也能够与移液管头支架33一体在上下方向移动。这就是说，移液管头移动机构，是经由圆头螺栓配置步进电机、伺服电机等旋转电机和使移液管头上下运动的滑块的公知移动装置，与旋转电机的旋转连动使移液管头31在垂直方向移动。在此，移液管头移动机构也可以使用在平面上直线移动的线性电机，使移液管头设置的滑块在滑块底座上平滑地移动。

能够安装的移液管的数目，可根据分液板的不同而变化，代表性的可以举出比如双连(纵1列，横2列)、6连(纵1列，横6列)、24连(纵2列，横12列)、36连(纵3列，横12列)、48连(纵4列，横12列)、96连(纵8列，横12列)等分液头。

一般说来，移液管的前端都是变细的，利用该特点使被注入试管排列的间距是移液管间距的两倍(即试管排列的间隔形成为移液管注嘴排列间隔的二分之一)，这样就能够注入4倍的试样数。在此，可以将试管排列的间距和移液管间距形成为整数倍(3倍以上)。

此时，为了求得移液管排列间距的精度，希望设置间距排列夹具。

(运行)

(1)基本动作

分液头1由XY移动装置决定位置，被放置在所需的分液板上，然后由Z轴移动装置使安装在移液管5前端的注嘴8插入并浸渍到放置在母板上的液体中。然后由移液管头移动机构使移液管头31上升，将液体吸入注嘴内(参照图5)。

接着，由Z轴移动装置使分液头1上升，使注嘴8的前端位于分液板11的上方，由XY移动装置将其移动到其他所需分液板11的位置。

此后，由Z轴移动装置将注嘴8插入到分液板11的凹部内，由移液管头移动机构使移液管头31下降，排出注嘴8内的液体(参照图6)。如在图9中所示，由于移液管头31与整个柱塞52相连接，所以与移液管头31连动的整个柱塞52下降时，就将注嘴8内的液体排出。

(2)注嘴脱离/废弃

在将注嘴8内的液体排出之后，由Z轴移动装置使分液头1上升，使注嘴8的前端位于分液板11的上方，然后通过XY装置向注嘴废弃位置移动。

移向注嘴废弃位置的分液头1，再通过使移液管头31下降而使注嘴脱离板6下降，使注嘴8与分液头5脱离，并使注嘴落入到废弃物盒子24中。下面根据图9和图10更详细说明注嘴脱离机构。

(注嘴脱离机构)

如图9中所示，在脱离注嘴之前的柱塞52的位置，是在液体吸取动作和排出动作中比最进入稍微前一些的位置。在此位置上，注嘴脱离板6与脱离板推出部件53的一端相接触。脱离板推出部件53的另一端固定在移液管头31上，由移液管头移动机构使移液管头31移动进入，则脱离板推出部件53移动进入。此时脱离板推出部件53推压注嘴脱离板6，使注嘴脱离板6与本体部分10脱离。这样，使与本体部分10脱离的注嘴脱离板6进一步下降，通过与注嘴上部接触的注嘴脱离板6下降，使注嘴与移液管本体51相脱离。移液管5和注嘴8，由于移液管本体51的前端插入到注嘴内部的孔中被固定，所以通过注嘴脱离板6下降就能够很容易使注嘴与移液管本体51相脱离。

在此，如在图9中所示，注嘴脱离板6的注嘴侧面，最好形成向着中间加厚的台阶，使得注嘴容易脱离。这就是说，当形成上述台阶时，通过注嘴脱离板6下降，首先使安装在位于中间的移液管本体51前端的注嘴脱离，然后使相邻的注嘴脱离，使得从中间向外依次脱离。当注嘴脱离板6没有形成台阶而是平面状时，由于一次涉及到所有注嘴就一次需要很大的力来克服使注嘴脱离时的静摩擦力，所以须要对移液管移动装置15施加很大的驱动力。这样，若使注嘴的脱离能够依次进行，就能够减轻在移液管移动装置15上作用的负担。

在使注嘴脱离之后，当通过移液管头移动机构使移液管头31后退移动时，使固定在移液管头31上的脱离板推出部件53连动并后退移动。此时通过连接注嘴脱离板6和本体部分10的弹簧54的作用，使注嘴脱离板6一边与脱离板推出部件53的前端常接触一边与本体部分10接触而移动。当脱离板推出部件53的前端没入到本体部分10以内时，在脱离板推出部件53和注嘴脱离板6脱离的同时，注嘴脱离板6与本体部分10接触使注嘴脱离板6的移动停止(参照图10)。此时通过弹簧54的作用，使注嘴脱离板6被固定在本体部分10上。

下面通过实施例详细说明本发明，但本发明并不限于任何一个实施例。

实施例1

本实施例装置的分液头1如在图1中所示，由本体支架2、本体连接器具3、本体把手4、装有注嘴的移液管5、用来从移液管上取下注嘴的注嘴脱离板6和支柱7构成。并作为具有96连(纵8列、横12列)的移液管的分液头安装在本体支架2上。图2是松开本体连接器具3并将分液头1从本体支架2取出的状态，图3是已取出分液头1的本体支架2。图4是12连(纵1列，横12列)分液头的正面图，此分液头也安装在本体支架2上。在图1～4中省略了移液管头31。

图11表示在分液头支架44中装有分液头1的状态，分液头支架44连接着垂直方向(Z轴方向)的驱动机构15和在水平方向(X轴方向和Y轴方向)上移动的驱动机构16。在图11中，符号11是并排放置有注入用试管的分液板，17是本装置的载置台，18是使支架44在水平方向(X轴方向和Y轴方向)上移动的台子，19是支持移动机构的支柱，21是用来排列注嘴前端的注嘴排列夹具，22是在前后方向拉出注嘴盒架或母板架结构的台子，23是在前后方向拉出分液板支架结构的台子，24是在注嘴8的注入操作结束之后使其与分液头1脱离而使注嘴8废弃的废弃物盒子，26是接收注嘴8的注嘴盒，27是载有并固定注嘴盒的注嘴盒架，28是排列装有被注入液体试管的母板，29是载有并固定母板的母板架。

如图12中所示，在注嘴盒架27上设有4个注嘴盒26，分别可排列装入4种型号的注嘴。排列在注嘴盒26中的注嘴总共可以是96个，也可以是与不同连数的分液头相对应的个数(比如12个)。在母板架上配置4个装有试管的母板28，可分注入与母板数相同数量(4种)的不同液体。

液体向分液板11中的的排出量，由于每一次都是可变的，通过设定排出量可改变4种液体的混合比。

(运行)

下面说明在使用4组的96个注嘴8的结构时分液操作的运行过程。

由在X、Y轴上的水平驱动机构16使分液头1移动到注嘴盒26上，由垂直驱动机构15将分液头1向下移动，从4个注嘴盒26中的一个当中机械式地夹住注嘴，再由垂直驱动机构15将其移向上方。

在母板28上以同样的间隔排列着与注嘴8的个数相对应的试管。将分液头1向下方移动，使全部注嘴没入母板28上的试管内，并将液体吸入到注嘴内。接着，通过垂直驱动机构15使分液头1向上移动，同时还水平移动到位于分液板11上方的位置。然后，由垂直驱动机构15使分液头向下移动，排出预定量的液体，将液体注入到分液板11上的试管中。当预定的注入动作结束时，分液头1移动到废弃物盒子24的上方，注嘴脱离板6降下取下注嘴8，使使用过的注嘴8落入到废弃物盒子24中。这一连串的动作都是在自动装置控制部分和分液控制部分中设定而进行的。

在本装置中，是由4个装有96个注嘴的注嘴盒26、4个装有96个试管的母板28、以及16个装有96个试管的分液板11构成的。分液板11上试管的总数为1536个(96×16)。

使用本实施例的装置，在一次运行当中就能够制成1536个试样。

实施例2

在实施例1中，分液板11上的试管20，因为如果注嘴8的前端放入也是可以的，因此可以进一步缩小间隔。在本实施例中，通过以配置注嘴8间隔的一半来配置试管20，在分液板上配置的试管数增多，即在与实施例1同样面积的分液板上，使每一个分液板的试管数成为384根(96×4；纵16列，横24列)。通过上述的结构，使得要符合间隔就会使移液管数量增加到比需要还多、使用小的移液管或注嘴分液的精度下降以及各个注嘴的位置难以对准等现象都不会发生。在此，由于试管的间隔变成1/2，而必须提高注嘴8的排列精度。因此以提高排列精度为目标，如在图12中所示设置注嘴排列夹具21，以解决此问题。

在本实施例中，在注嘴排列夹具21的上面设有与各个移液管相对应的多个孔，通过在这些孔中插入安装在移液管5上的注嘴8，即可提高注嘴的排列精度。

在本实施例中，与在分液板11上排列的试管20的根数96不同，在分液头1上安装的注嘴数是24个，所以为了完成一个分液板11的分液，需要排出4次(此时，也可改变每一次排出的量)。

如上所述，在一个分液板11中，如果以96个为一个标准的话，用最多能够得到4个标准的试样，在本实施例的设有16个分液板11的结构中，一次动作能够得到64个标准的试样。

每一个分液板11的试管个数是384个，而分液板11的个数是16个，所以一次动作能够得到总共6144个数据。

Claims (12)

1.一种能够更换分液头的高速自动分液装置，其特征在于，包括：由多根移液管、固定了与各移液管同轴的柱塞的一端的移液管头、与移液管头对接的、各移液管贯通的分液头本体部分构成的分液头；

使移液管头垂直移动的移液管头移动机构；以及

使分液头支架水平及垂直自由移动的驱动机构，

分液头能够固定于上述分液头支架，在上述分液头本体部分的上端形成向前伸出的把手，

通过上述把手，能够将上述移液管头和上述分液头本体部分整体拉出并取下。

2.根据权利要求1所述的可更换分液头的高速自动分液装置，其特征在于，上述移液管头移动机构，通过使移液管头支架垂直移动而使得移液管头垂直移动。

3.根据权利要求1或2所述的可更换分液头的高速自动分液装置，其特征在于，上述分液头具有与上述分液头本体部分的下面对接配置的、且上述各移液管贯通的注嘴脱离板，当该注嘴脱离板向下移动时，使注嘴与上述各移液管脱离。

4.根据权利要求3所述的可更换分液头的高速自动分液装置，其特征在于，上述移液管头具有使上述注嘴脱离板向下移动的推出部件。

5.根据权利要求4所述的高速自动分液装置，其特征在于，脱离注嘴之前的柱塞的位置，是在液体吸取动作和排出动作中比最进入前一些的位置，在此位置上，注嘴脱离板与推出部件的一端相接触。

6.根据权利要求3所述的可更换分液头的高速自动分液装置，其特征在于，上述注嘴脱离板形成从较长方向左右端部向中间部分厚度递增的台阶。

7.一种分液工作站，该分液工作站包括：

能够更换分液头的高速自动分液装置，包括：由多根移液管、固定了与各移液管同轴的柱塞的一端的移液管头、与移液管头对接的、各移液管贯通的分液头本体部分构成的分液头；使移液管头垂直移动的移液管头移动机构；以及使分液头支架水平及垂直自由移动的驱动机构，分液头能够固定于上述分液头支架，在上述分液头本体部分的上端形成向前伸出的把手，通过上述把手，能够将上述移液管头和上述分液头本体部分整体拉出并取下；

以一定间隔装有多个注嘴的注嘴盒；

装有多个该注嘴盒的注嘴盒架；

以一定间隔设置有容纳被分配液体的多个凹部的母板；

设有多个该母板的母板架；

以一定间隔设有作为液体分液对象的多个凹部的分配板；

放置多个该分配板的分配板架；以及

保持上述分液头的移液管排列精度的注嘴排列夹具；

其特征在于，作为分液对象分配板上纵排和横排的凹部数，分别是上述分液头纵排和横排移液管数的整数倍；

上述分液头纵排和横排移液管的间隔，分别是分配板纵排和横排凹部间隔的整数倍；

而且上述注嘴排列夹具具有与该移液管的间隔相同的、数目在上述分液头的移液管数以上的凹部。

8.根据权利要求7所述的分液工作站，其特征在于，上述移液管头移动机构，通过使移液管头支架垂直移动而使得移液管头垂直移动。

9.根据权利要求8所述的分液工作站，其特征在于，上述分液头具有与上述分液头本体部分的下面对接配置的、且上述各移液管贯通的注嘴脱离板，当该注嘴脱离板向下移动时，使注嘴与上述各移液管脱离。

10.根据权利要求9所述的分液工作站，其特征在于，上述移液管头具有使上述注嘴脱离板向下移动的推出部件。

11.根据权利要求10所述的分液工作站，其特征在于，脱离注嘴之前的柱塞的位置，是在液体吸取动作和排出动作中比最进入前一些的位置，在此位置上，注嘴脱离板与推出部件的一端相接触。

12.根据权利要求9、10或11所述的分液工作站，其特征在于，上述高速自动分液装置的注嘴脱离板形成从较长方向左右端部向中间部分厚度递增的台阶。

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