CN109791163B - 分注用缸体、使用了分注用缸体的分注装置及分注处理方法 - Google Patents

分注用缸体、使用了分注用缸体的分注装置及分注处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及分注用缸体、使用了分注用缸体的分注装置及分注处理方法，目的在于提供利用1个机构便能够执行微量及大量的任一种液体的分注处理、并且紧凑、容易处理且高精度的分注用缸体、使用了分注用缸体的分注装置及使用了分注用缸体的分注处理方法。分注用缸体具有：缸体，在内部具有空洞；管嘴，设置于缸体的一端，并设置有与空洞连通且沿着空洞的轴线方向延伸的贯通孔，且能够在外部安装有分注管；及柱塞，设置为在空洞内能够沿着轴线方向滑动，空洞具有：大径区域，具有大径的内周面；及小径区域，设置于大径区域的管嘴侧并具有小径的内周面，柱塞具有：粗轴部，设置为能够在大径区域滑动；及细轴部，从粗轴部的前端沿着轴线方向突出，并且设置为能够在小径区域滑动。

Description

分注用缸体、使用了分注用缸体的分注装置及分注处理方法
技术领域
本发明涉及分注装置的分注用缸体、使用了分注用缸体的分注装置及分注处理方法，详细而言，涉及为了使样本及试剂等液体从前端口部流入到以能够装拆的方式安装于管嘴的分注管内并且从前端口部流出而通过管嘴进行气体的吸引排出的分注用缸体、使用了分注用缸体的分注装置及分注处理方法。
背景技术
近年来，作为用于进行样本的分析的前处理，为了样本及试剂的分注或试料的调配等而在液体试料的分注处理中使用分注装置。
分注装置具有：设置于外部并收容样本、各种试剂等的由多个容器构成的容器组；能够插入到该容器内且能够使液体试料流入到内部而进行预定量存积并且流出的一次性的分注管；以能够装拆的方式安装该分注管的管嘴；及与该管嘴连通并进行气体的吸引排出的分注缸体。
上述1个或2个以上的管嘴及分注用缸体排列设置于分注头，该分注头以相对于上述容器组能够移动的方式设置，并能够相对于多个容器一齐进行液体试剂的预定量的吸引排出。
在这样的分注装置中，根据处理对象的不同，根据分注处理的液体试料的种类等而所需要的分注量有较大不同。例如，在使用1个分注装置从样本提取核酸来进行决定核酸的碱基序列的处理的情况下，核酸的提取处理使用大量例如1000μL左右的液量，相对于此，核酸的扩增处理只不过使用微量例如5μL左右的液量。
在这些处理中，例如需要应对0.5μL～1000μL较广的范围的分注量，以往，有时使用大量用的缸体装置以兼顾进行微量的处理，或能够更换分注用缸体，将缸体的内径及活塞部件的外径不同的两种缸体部件、即由内径小径的缸体及小径的活塞部件构成的例如0.5μL～30μL的微小容量的缸体与由内径大径的缸体及大径的活塞部件构成的例如20μL～1000μL的大容量的缸体更换使用。
此外，使用以1个缸体来对应微量和大量双方的机构的缸体进行微量及大量的处理。
然而，在也使用大量用的缸体来兼顾进行微量的处理的情况下，恐怕针对微量无法获得较高的精度。另外，在更换使用分注用缸体的情况下，即使能够获得较高的精度，也对用户施加较大的负担，并且恐怕分注处理中断而无法进行高效且迅速的处理。
另一方面，在使用与微量和大量均对应的机构的缸体进行微量及大量的处理的情况下，柱塞及缸体的全长变大，装置规模变大而用户的操作变难，另外具有机构复杂化、制造需要时间和人力从而恐怕成为高价这样的问题点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-250191号公报
专利文献2：日本特开2011-163771号公报
专利文献3：日本特开平6-94584号公报
专利文献4：日本特开2005-249521号公报
专利文献5：日本特开平9-29111号公报
发明内容
发明所要解决的课题
因此，本发明是为了解决以上的问题点而完成的，其第一目的在于提供能够均使用1个分注用缸体来执行微量及大量的任一个液体的分注处理的紧凑且容易操作的分注用缸体、使用了分注用缸体的分注装置及分注处理方法。第二目的在于提供其缸体机构的动作及构造简单、部件数量少、制造容易且廉价的分注用缸体、使用了分注用缸体的分注装置及分注处理方法。第三目的在于提供分别针对微量及大量均能够进行高精度的分注处理的可靠性高的分注用缸体、使用了分注用缸体的分注装置及分注处理方法。
用于解决课题的技术方案
第一发明是分注用缸体，具有：缸体，在内部具有空洞；管嘴，设置于该缸体的一端，并设置有与上述空洞连通且沿着上述空洞的轴线方向延伸的贯通孔，且能够在外部安装有分注管；及柱塞，设置为在上述空洞内能够沿着上述轴线方向滑动，上述空洞具有：大径区域，具有大径的内周面；及小径区域，设置于该大径区域的上述管嘴侧，并具有小径的内周面，上述柱塞具有：粗轴部，设置为能够在上述大径区域滑动；及细轴部，从该粗轴部的前端沿着上述轴线方向突出，并且设置为能够在上述小径区域滑动，上述细轴部的轴线方向的长度形成得比上述粗轴部的行程短。
此处，“大径”是指比“小径”大的径，贯通孔的内径有时与上述小径区域的内径(小径)相同或比其大。因此，上述细轴部的一部分也能够插入到上述贯通孔。该粗轴部和该细轴部固定设置于1个柱塞。大径区域、小径区域优选为圆筒状，粗轴部及细轴部优选为圆柱状，优选它们同轴形成。
另外，“粗轴”是指比“细轴”粗的轴。此处，“粗轴部的行程”是指该粗轴部进行上下运动时的上止点(粗轴部的上限的位置)与下止点(粗轴部的下限的位置)之间的沿着轴线方向的距离(以下设为“D”)，与上述大径区域的沿着轴线方向的全长(以下设为“D0”)不一定一致。这是因为，粗轴部具有厚度或轴线方向的长度(从该粗轴部的前端至具有密封功能的部分的最大的长度，以下设为“d1”或“d1'”)，另外在粗轴部的下止点至上述小径区域的边界之间的距离(以下称为“r0”)不一定为0。即，D≤D0-r0-d1。“轴线”是贯通上述空洞等而延伸的“中心轴线”或“对称轴线”。
此处，针对相互滑动的粗轴部的外周面及大径区域的内周面的任一方、以及相互滑动的细轴部的外周面及小径区域的内周面的任一方，限定为将具有密封功能(阻止流体的轴向的通过的功能)的部分在轴线方向上的长度缩短的包围上述轴线的环状的部分，这在顺畅的操作方面优选。
例如，如图2所示，在粗轴部的外周面的一部分限定具有密封功能的环状的部分(气密密封部件17b)，在小径区域的内周面的一部分限定具有密封功能的环状的部分(气密密封部件17a)。将上述粗轴部的下端面距下止点的距离设为d(d≤D≤D0-r0-d1)，将上述小径区域及贯通孔的沿着上述轴线的长度之和设为d2，将上述细轴部的沿着轴线方向的长度设为d3(或设为d3'。是指针对在进行微量的液体的吸引排出时具有密封功能并且在小径区域内边滑动边通过的部分从粗轴部的前端面侧测量出的最大的长度，依赖于处于细轴部或小径区域的气密密封部件的位置、小径区域的沿着轴线方向的长度而决定。例如，在细轴部的滑动部分的沿着轴线方向的长度大于小径区域时、且细轴部的滑动部分的整体插入到小径区域时相当于细轴部的滑动部分的长度，在细轴部的滑动部分的长度小于小径区域时，例如针对小径区域的全域使细轴部滑动时相当于小径区域的全长。)。此时，未插入并且未通过小径区域的部分(即使能够滑动)不称为细轴部，但在进行微量的液体的吸引排出时，插入并且通过小径区域的部分即使不滑动也称为细轴部。针对相对于大径区域的粗轴部也具有相同的关系。此外，从上述粗轴部的前端至该细轴部的前端的沿着轴线方向的长度称为r0+d3。于是，上述细轴部的前端不会从管嘴突出，因此d3或d3+r0必须小于d2。另外，在将粗轴部的下端面距下止点的距离设为d时，针对细轴部，细轴部距下止点的距离也是d。于是，优选在粗轴部位于下止点时，细轴部也位于其下止点。因此，细轴部的轴线方向的长度d3与从细轴部的下止点的位置至小径区域的最上端的长度相等。另一方面，与粗轴部相同，细轴部的上止点由预定量来规定，即使液量最大，也为小径区域的上端(大径区域的情况下为D0-d1)，即使细轴部位于上止点，粗轴部也位于粗轴部的上止点的近前。
另外，为了在细轴部从上述小径区域拔出的状态下还能够通过粗轴部的滑动进行吸引，上述行程D必须大于上述d3。因此，要求d2＞d3、D≥d＞d3的关系式的条件。在这种情况下，在大量吸引排出区间，几乎相当于(d-d3)×S1(大径截面积)的气体被大径区域吸引，与其对应的大量的液体被吸引至分注管内(实际上也依赖于粗轴部的前端的形状等)。另一方面，在微量吸引排出区间中，0≤d≤d3，能够吸引几乎相当于d×S2(小径截面积)的气体(实际上也依赖于细轴部的前端的形状等)，据此，微量的液体被吸引至上述分注管内。此外，如图1、图2所示，在将上述粗轴部的下止点作为上述大径区域的最下端时，r0＝0，从上述粗轴部的前端面至上述细轴部的前端的轴线方向上的长度称为d3。
此外，大量吸引排出区间与微量吸引排出区间设为不重复。即，形成为，在大量吸引排出区间，粗轴部与大径区域滑动，细轴部不与小径区域滑动，在微量吸引排出区间，细轴部与小径区域滑动，粗轴部不与大径区域滑动。因此，在大径区域与小径区域侧之间设置后述的浮动区域。
此外，从上述粗轴部的前端突出而达到至上述细轴部的上述r0的长度的柱塞部分(杆部分)与细轴部不同，不一定需要能够插入到上述小径区域内，但具有在上述大径区域内或后述的浮动区域内能够浮动的外径即可。
如果在设定为粗轴部的下止点的位置为r0≠0且r0相当于管嘴的轴线方向的长度时，如后述那样，能够使上述柱塞越过上述行程D的下止点而下降，因此能够利用驱动该柱塞的机构而将利用该动作而拆装分注管的机构设置于该分注用缸体的外部。此时，该柱塞部分需要具有在上述小径区域能够浮动的外径(即比细轴部细的外径)。
在上述大径区域中，成为圆筒状，上述大径例如为6mm～15mm，优选为10mm，大径区域(D0)的长度例如为10mm～50mm，优选为30mm，因此，其容量为约200μL～约8500μL。
在上述小径区域中，成为筒状，上述小径例如为1mm～3mm，优选例如为1.5mm，细轴部的轴线方向的长度(d3)例如为3mm～30mm，优选例如为15.3mm，因此，其容量为约2μL～约200μL。如后述那样，若该量相当于阈值，则作为微量，称为该容量以下。优选例如约26.5μL以下。于是，大量例如约27μL～约2000μL。该分注用缸体的材料为玻璃、金属、树脂等，例如为聚苯乙烯、聚酯、聚丙烯(P.P)等。
作为限定为将具有上述密封功能的部分在轴线方向上的长度缩短的上述环状的部分的例子，如前述那样，优选例如在上述大径区域的内周面或粗轴部的外周面的任一个，以沿着周向包围轴线的方式设置气密密封部件(例如O型圈、D型圈、X型密封圈、Y型密封圈)，保持气密性(因此水密性)，并且在上述小径区域的内周面或细轴部的外周面的任一个，以沿着周向包围轴线的方式设置上述气密密封部件，保持气密性。此处，“O型圈”、“D型圈”、“X型密封圈”、“Y型密封圈”是由弹性体、金属等形成的用于对气体、液体进行密封的截面分别为O字形、D字形、X字形、Y字形的环状部件，在内周面或外周面沿着周向形成的槽内(特别是O型圈、D型圈)设置或无槽而设置，在设置于内周面的情况下，设置为在径向上产生压缩力，在设置于圆柱体的外周面的情况下，设置为在半径方向上产生膨胀力。
在该小径区域的上端，以分隔该空洞的内壁面的方式在内壁面形成有朝向管嘴的前端方向向内侧方向突出设置的至少1个台阶或尖细的倾斜面。在这种情况下，优选上述粗轴部形成为在柱塞的最下端的位置处与在上述小径区域的上端设置的台阶或倾斜面紧密接触，并在该位置处将上述细轴部的整体插入到上述小径区域内。
在本发明中，若上述柱塞的粗轴部从下止点的位置以距离d(0≤d≤d3，d3：细轴部的轴线方向的长度且在小径区域内边滑动边通过的部分的长度)使该柱塞沿着轴线方向上升，则上述粗轴部在上述浮动区域内移动而上升，上述细轴部也在上述小径区域内以相同的距离(d)滑动而上升。至此为止的移动期间，维持上述细轴部将上述小径区域与大径区域之间的连通隔断的状态，因此从管嘴吸引的气体留在上述小径区域内。因此，在安装于上述管嘴的分注管内流入与上述气体相当的微量的液体。若使柱塞从该位置下降上述d(≤d3)而返回下止点，则吸引到的气体从上述管嘴排出，被吸引至安装于管嘴的分注管内的微量的液体流出。这是能够进行微量的液体的吸引排出的理由。
另一方面，若使上述柱塞的粗轴部距下止点的距离d超越上述细轴部的沿着轴线方向的长度(d3)位置而沿着轴线方向上升至d(d3＜d≤D＜D0-d1-r0)，则上述细轴部从上述小径区域拔出，解除由上述细轴部进行的上述大径区域与上述小径区域之间的隔断，上述小径区域与上述大径区域连通，从管嘴被吸引至大径区域内的气体到达大径区域，大量的液体流入到安装于上述管嘴的分注管内。若在到达至该位置d＝D后，使上述柱塞下降至下止点，则相当于(D-d3)×S1的气体在上述小径区域通过而从管嘴排出，能够进行大量的液体的吸引排出(图2的情况)。
因此，从上述柱塞的下止点至上述细轴部的轴线方向的长度(d3)位置是微量吸引排出区间，从上述柱塞的下止点且从上述细轴部的长度(d3)位置至上述行程(D)的位置坐标区间是大量吸引排出区间。
驱动该分注用缸体使用步进马达等作为驱动源。在使用时，例如使用步进马达等使上述柱塞沿着上述轴线方向进行往复运动。分注用缸体的大量的吸引排出区间与微量的吸引排出区间的切换通过切换上述步进马达的行程来进行。此外，在上述粗轴部，比该粗轴部更细地形成的杆沿着轴线方向而向与管嘴相反一侧延伸，并设置为从在缸体的与管嘴相反一侧的端部设置的杆用孔部向外部突出，该杆以在由上述步进马达指定的行程能够往复运动的方式连结于上述粗轴部。为了保持上述空洞的气密，该杆设置为与上述杆用孔部进行滑动。
第二发明是分注用缸体，上述空洞在上述大径区域与上述小径区域之间设置上述粗轴部能够沿着上述轴线方向浮动的浮动区域。
此处，“浮动区域”是与上述粗轴部(因此也与上述细轴部)未产生密封状态的区域，例如是具有遍及整周不滑动的内周面的整周非滑动区域，且是具备具有比上述大径大的极大径的内径的内周面的极大径区域、或局部非滑动区域，例如是沿着轴线方向的槽形成于该区域的内周面的区域。即，在该区域中，上述气密密封部件不发挥功能。此外，在柱塞设置为由缸体容器等维持其轴心的情况下，该浮动区域不需要与大径区域及小径区域同心设置。此外，“能够浮动”是指能够以比在小径区域滑动的细轴部所受到的阻力充分小的阻力移动。
因此，在上述粗轴部在上述大径区域滑动之前(或之后)，上述细轴部在上述小径区域内滑动时，该粗轴部在上述浮动区域内沿着轴线方向移动。由此，避免上述细轴部在上述小径区域滑动期间的上述粗轴部与大径区域的内周面之间的滑动，能够防止因由大径区域、粗轴部及细轴部围起的区域内的真空化而引起的对柱塞的驱动力的增大，从而实现柱塞的顺畅的驱动。另外，能够避免因粗轴部与大径区域的内周面之间的滑动引起的磨损、摩擦而延长部件的寿命。
在这种情况下，在上述大径区域与上述极大径区域的边界，在内壁面形成有以分隔该空洞的内壁面的方式朝向管嘴的前端方向向外侧方向突出设置的至少1个台阶或前端较粗的倾斜面。在这种情况下，上述粗轴部形成为，在柱塞的下止点的位置处与设置于上述极大径区域与小径区域之间的台阶或倾斜面紧密接触，或从与上述小径区域的边界离开上述距离(r0)而形成，在该位置处，如前述那样上述细轴部的整体插入到上述小径区域内。
第三发明是分注用缸体，以沿着上述大径区域的内周面或粗轴部的外周面的周向包围轴线的方式设置有气密密封部件，并且以沿着上述小径区域的内周面或细轴部的外周面的周向包围轴线的方式设置有其他气密密封部件，上述浮动区域的长度至少基于上述气密密封部件的设置位置来决定。
因此，气密密封部件为(1)设置于细轴部及粗轴部的情况、(2)设置于小径区域及粗轴部的情况、(3)设置于细轴部及大径区域的情况、(4)设置于小径区域及大径区域的情况的任一个。
在(1)的情况下，若忽略气密密封部件的宽度，则该浮动区域的沿着轴线方向的长度(d0)具有从粗轴部的前端面至粗轴部的气密密封部件的密封位置的沿着轴线方向的长度(d1)与从粗轴部的前端面至细轴部的上述气密密封部件的密封位置的沿着轴线方向的长度(d3')之和以上的长度。即，d0≥d1+d3'。
在(2)的情况下，若将从上述浮动区域的下端至小径区域的上述气密密封部件的密封位置的距离设为d5，将细轴部的滑动部分的沿着轴线方向的长度设为d3，将从粗轴部的前端面至气密密封部件的密封位置的距离设为d1，则该浮动区域的沿着轴线方向的长度(d0)满足d0+d5≥d1+d3。此外，在图2或图4中，若近似为d5＝0，则几乎成为d0＝d1+d3。
在(3)的情况下，若将从上述浮动区域的上端至大径区域的上述气密密封部件的密封位置的距离设为d6，将粗轴部的滑动部分的沿着轴线方向的长度设为d1'，将从粗轴部的前端面至细轴部的气密密封部件的密封位置的距离设为d3'，则该浮动区域的沿着轴线方向的长度(d0)满足d0+d6≥d1'+d3'。
在(4)的情况下，若将从上述浮动区域的上端至大径区域的上述气密密封部件的密封位置的距离设为d6，将从浮动区域的下端至小径区域的气密密封部件的密封位置的距离设为d5，将粗轴部的滑动部分的沿着轴线方向的长度设为d1'，将细轴部的滑动部分的沿着轴线方向的长度设为d3，则该浮动区域的沿着轴线方向的长度(d0)满足d0+d5+d6≥d1'+d3。此外，在以上的说明中，r0＝0。在r0≠0时，在各不等式的右边加上r0。
第四发明是分注用缸体，还具有引导部，上述引导部以从上述柱塞的上述细轴部的前端沿着轴线方向突出的方式与该细轴部连结，并设置为能够在上述小径区域内滑动，并且形成有通气路径，上述通气路径或其一部分沿着上述引导部的轴线方向配置，上述细轴部与上述通气路径的沿着轴线方向的长度之和形成得比上述粗轴部的行程长。
该“引导部”是将上述细轴部引导为能够向上述小径区域内顺利地插入的部件。特别是用于减少由上述细轴部向小径区域内插入引起的对O型圈等气密密封部件的载荷或向上述细轴部的载荷。因此具有小径区域内的引导部的存在不阻止该小径区域内的通气的构造。即，引导部不具有密封功能。该引导部优选与上述细轴部连续或一体地形成。
此处，作为上述引导部，具有与上述细轴部相同的外径，换言之是设置为能够在小径区域滑动的棒状部件，作为上述通气路径，是以贯通该棒状部件的内部的方式设置的中空部及在上述细轴部的前端附近以与该中空部连通的方式在横向上贯通的横孔。或者，是作为上述引导部的具有与上述细轴部相同的外径的棒状部件，作为通气路径，为在该棒状部件的表面沿着轴线方向遍及该棒状部件的全长而刻出的槽。或者，作为上述引导部，例如为将具有比该小径区域的截面充分小的截面的多根棒空出间隙而以圆柱状排列而成并能够滑动的结构，作为通气路径，成为该多根棒的间隙。而且，作为上述引导部，为具有与上述细轴部相同的外径的中空的管，而且在侧面设置有沿着轴线方向而遍及上述引导部的全长那样的1个或2个以上的狭缝。
此处，若将上述粗轴部的行程设为D，将小径区域及贯通孔的沿着轴线方向的长度之和设为d2，将细轴部的沿着轴线方向的长度设为d3，将引导部的上述通气路径的轴线方向上的长度设为d4，则上述引导部的前端未从管嘴的前端出来，因此上述细轴部与引导部的通气路径的轴线方向上的长度之和(d3+d4)必须小于上述小径区域及贯通孔的沿着轴线方向的长度之和(d2)，因此满足d3+d4＜d2。另一方面，上述细轴部与引导部的通气路径的轴线方向上的长度之和(d3+d4)必须大于上述行程(D)，因此满足d3+d4＞D。另外，细轴部的轴线方向的长度d3当然必须小于该行程(D)。因此，满足d3+d4＞D。此外，从上述粗轴部的前端至上述引导部的前端的沿着轴线方向的长度为r0+d3+d4。
总结以上内容，得到以下的关系式。
即，
在d4≠0时，d2＞r0+d3+d4，d3+d4＞D＞d3，D0-r0-d1≥D＞d3
在d4＝0时，d2＞r0+d3，D0-r0-d1≥D＞d3。
在本发明中，在上述柱塞的粗轴部从下止点的位置以距离d(0≤d≤d3，d3：细轴部的沿着轴线方向的长度)使该柱塞沿着轴线方向上升或下降这点上，即针对微量的液体的流入及流出，与前述的发明在动作上没有特别大的不同。
另一方面，若使上述柱塞的粗轴部的距离d(D0-r0-d1≥D≥d＞d3)超过上述细轴部的沿着轴线方向的长度(d3)位置而沿着轴线方向上升，则上述细轴部从上述小径区域被拔出，但引导部留在小径区域，通过该引导部的通气路径将上述小径区域与上述大径区域连通，从管嘴被吸引至大径区域内的气体到达大径区域，在安装于上述管嘴的分注管内流入大量的液体。
若使上述柱塞从该位置下降上述行程D的量，则吸引到的与上述大径区域及小径区域相当的气体从上述管嘴排出，在距离d为上述细轴部的沿着轴线方向的长度d3的位置，上述细轴部再次插入到上述小径区域，但由于上述引导部留在小径区域，因此可顺利地进行上述细轴部向小径区域的插入滑动。特别是在存在设置于该小径区域的上端的O型圈等气密密封部件的情况下，不会对该气密密封部件施加较大的载荷而顺利地进行。
第五发明是分注用缸体，上述通气路径具有通气孔，上述通气孔以将在上述引导部的前端贯穿设置的纵孔作为一端、且将在与上述细轴部相邻的上述引导部的侧面贯穿设置的横孔作为另一端的方式贯通该引导部的内部。
此处，“纵孔”是在上述一端附近沿着轴线方向形成的开口，“横孔”是在另一端附近沿着与轴线方向垂直的方向形成的开口。因此，上述引导部例如是一端与上述细轴部的前端连结被闭塞且另一端开口的中空的筒状体，并在与上述细轴部相邻的侧面贯穿设置有横孔。
第六发明是分注用缸体，从上述粗轴部的前端至上述细轴部的沿着轴线方向的柱塞部分的长度与从上述粗轴部的下止点至上述小径区域的边界的沿着轴线方向的距离相等。
如前述那样，细轴部的沿着轴线方向的长度d3是在微量的液体的吸引排出时具有密封功能并且在小径区域内能够边滑动边通过的部分且从粗轴部的前端面侧测量的最大的长度。因此，此时未插入到该小径区域内并且未在该小径区域通过的部分不称为细轴部。因此，上述柱塞部分(杆)是此时不与该小径区域滑动的部分，不称为细轴部。该部分的长度如前述那样由“r0”表示，因此，从上述粗轴部的前端至该细轴部的前端的沿着轴线方向的长度满足r0+d3。在这种情况下，如前述那样，优选r0+d3＜d2。
第七发明是使用了分注用缸体的分注装置，具有：容器组，具有能够收容各种试剂、样本的液体收容部及收容分注管的管收容部；第一发明的1个或2个以上的分注用缸体；1个或2个以上的分注管，以能够装拆的方式安装于该分注用缸体的各管嘴；分注头，具有上述1个或2个以上的分注用缸体的管嘴排列而成的管嘴排列部及使该分注用缸体的柱塞沿着上下方向移动并相对于上述分注管进行液体的吸引排出的吸引/排出驱动部；管嘴移动机构，能够使上述管嘴相对于上述容器组相对移动；及微量/大量判别指示单元，在存在相对于上述分注管吸引排出预定量的液体的指示时，对该预定量是微量还是大量进行判别，并对上述吸引/排出驱动部进行指示，以使得在该判别结果为微量时，使上述分注用缸体的柱塞的细轴部位于能够在小径区域内滑动的微量吸引排出区间内并滑动与上述预定量对应的距离，在上述判别结果为大量时，使上述柱塞的粗轴部位于能够在大径区域内滑动的大量吸引排出区间内并滑动与上述预定量对应的距离。
此处，“对预定量是微量还是大量进行判别”例如是指将由上述微量吸引排出区间的上述细轴部的长度d3及其截面积S2规定的最大微量即d3×S2作为阈值，在小于该阈值时，判别为微量，在大于该阈值时，判别为大量。或者，将上述大量吸引排出区间的上述大径区域的截面积S1乘以距其下止点的距离例如容易处理的1mm以上的量即1×S1作为阈值，在小于该阈值时，判别为微量，在大于该阈值时，判别为大量。
该微量/大量判别指示单元通过例如由CPU、ROM、RAM、各种外部存储器、LAN等通信功能及ROM等所储存的程序等构成的CPU+程序+存储器构成。
对于上述分注用管而言，优选在能够安装于上述管嘴的状态下，即，使在分注管的粗管部的上端设置的安装用开口部为上侧且使细管部的口部为下侧而收容于管收容部，通过上述管嘴移动机构使上述管嘴下降来安装。此外，管嘴移动机构优选具有：使分注头例如沿着Y轴相对移动的分注头移动机构和使设置于分注头的上述管嘴沿Z轴方向移动的管嘴移动机构。此处，“相对”表示在与应比较的其他对象的关系中成立。因此，“相对移动”的情况可包括：对象的一方(例如管嘴)移动而对象的另一方(例如容器组)静止的情况、对象的一方静止而对象的另一方移动的情况、或其双方均移动的情况(速度不同的情况)。
第八发明是使用了分注用缸体的分注装置，上述分注用缸体的上述空洞在上述大径区域与上述小径区域之间设置上述粗轴部能够沿着上述轴线方向浮动的浮动区域。
第九发明是使用了分注用缸体的分注装置，以沿着上述大径区域的内周面或粗轴部的外周面的周向包围轴线的方式设置有气密密封部件，并且以沿着上述小径区域的内周面或细轴部的外周面的周向包围轴线的方式设置有其他气密密封部件，上述浮动区域的长度至少基于上述气密密封部件的设置位置而决定。
第十发明是使用了分注用缸体的分注装置，还具有引导部，上述引导部以从上述分注用缸体的上述柱塞的上述细轴部的前端沿着轴线方向突出的方式与该细轴部连结，并设置为能够在上述小径区域内滑动，并且形成有通气路径，上述通气路径或其一部分沿着上述引导部的轴线方向配置，上述细轴部与上述通气路径的沿着轴线方向的长度之和形成得比上述粗轴部的行程长。
第十一发明是使用了分注用缸体的分注装置，上述柱塞的从上述粗轴部的前端至上述细轴部的沿着轴线方向的柱塞部分的长度相当于从上述粗轴部的下止点至上述小径区域的边界的沿着轴线方向的距离，并且上述使用了分注用缸体的分注装置还具有管拆装机构，上述吸引/排出驱动部能够使该分注用缸体的柱塞下降至比上述粗轴部的下止点更靠下侧的位置，由此上述管拆装机构能够对在该分注用缸体的管嘴安装的分注管进行拆装。
此处，如前述那样，从上述粗轴部的前端至上述细轴部的沿着轴线方向的长度成为“r0”。该“r0”如前述那样，在用于管的拆装机构的情况下，优选具有与上述管嘴的轴线方向的长度相当的长度。下止点是用于液体的吸引排出用动作的柱塞的行程的下限位置，柱塞进一步下降是用于管拆装的动作。作为管拆装机构，通过上述吸引排出驱动部而能够下降的管拆装部件设置于分注用缸体外。在该管拆装部件，以供该管嘴贯通的方式设置有例如具有比上述管嘴外径大但比安装于该管嘴的分注管的最大外径小的内径的1个或2个以上的孔，该管拆装部件是板状部件，并设置为，以在比上述柱塞的下止点靠下的高度通过上述吸引排出驱动部能够下降的方式向上方被弹性施力而能够向下方移动并且能够恢复至原来位置。
第十二发明是使用了分注用缸体的分注处理方法，具有：判别工序，在存在相对于上述分注管吸引或排出预定量的液体的指示时，对预定量是微量还是大量进行判别；安装工序，在第一发明的分注用缸体的管嘴安装分注管；微量吸引排出工序，在上述预定量被判别为微量时，使上述分注用缸体的柱塞的细轴部位于能够在小径区域内滑动的微量吸引排出区间内并滑动与上述预定量对应的距离，从而使上述微量的液体相对于上述分注管吸引排出；及大量吸引排出工序，在上述预定量被判别为大量时，使上述柱塞的粗轴部位于能够在大径区域内滑动的大量吸引排出区间内并滑动与上述预定量对应的距离，从而使上述大量的液体相对于上述分注管吸引排出。
此处，在上述分注管存在大量用的分注管和微量用的分注管的情况下，基于上述判别结果安装所属的分注管。
第十三发明是使用了分注用缸体的分注处理方法，上述分注用缸体的上述空洞在上述大径区域与上述小径区域之间设置上述粗轴部能够沿着上述轴线方向浮动的浮动区域，在上述微量吸引排出工序中，上述粗轴部在上述浮动区域内移动。
此外，在这种情况下，如前述那样，以沿着上述大径区域的内周面或粗轴部的外周面的周向包围轴线的方式设置有气密密封部件，并且以沿着上述小径区域的内周面或细轴部的外周面的周向包围轴线的方式设置有气密密封部件，上述浮动区域的长度至少基于上述气密密封部件的设置位置而决定。
第十四发明是使用了分注用缸体的分注处理方法，还具有引导部，上述引导部以从上述分注用缸体的上述柱塞的上述细轴部的前端沿着轴线方向突出的方式与上述细轴部连结，并设置为能够在上述小径区域内滑动，并且形成有通气路径，上述通气路径或其一部分沿着上述引导部的轴线方向配置，上述细轴部与上述通气路径的沿着轴线方向的长度之和形成得比上述粗轴部的行程长，在上述大量吸引排出工序中，上述引导部在上述小径区域内滑动。
第十五发明是使用了分注用缸体的分注处理方法，上述柱塞的从上述粗轴部的前端至上述细轴部的沿着轴线方向的柱塞部分的长度相当于从上述粗轴部的下止点至上述小径区域的边界的沿着轴线方向的距离，并且上述使用了分注用缸体的分注处理方法还具有通过使该分注用缸体的柱塞的粗轴部下降至比下止点靠下的位置而对在该分注用缸体的管嘴安装的分注管进行拆装的管拆装工序。
发明效果
根据第一发明、第七发明或第十二发明，能够通过柱塞的沿着轴线方向的移动来切换微量的气体的吸引排出与大量的气体的吸引排出。由此，能够使用具有分别适于微量及大量的吸引排出的内径及外径的柱塞及缸体区域，分别针对大量及微量，均能够进行精度高的分注处理且可靠性高。
能够使用1个分注用缸体进行微量的液体的吸引排出，并且也能够进行大量的液体的吸引排出。因此，不需要准备多种与液体的量对应的分注用缸体，能够防止装置规模的扩大、制造费用的增加。
能够提供一种分注用缸体，通过将具有两种外径的粗轴部和细轴部固定设置于同一柱塞并且将具有两种内径的大径区域和小径区域设置于同一缸体，无法进行粗轴部与细轴部之间的相对移动，能够使分注用缸体的构造、动作简化，并且廉价且简单地制造。
根据第二发明、第八发明或第十三发明，通过在上述大径区域与上述小径区域之间设置上述粗轴部的浮动区域，并通过在细轴部在小径区域内以气密状态滑动的期间使上述粗轴部在浮动区域内移动，从而减少微量的吸引排出时的上述柱塞的驱动力。特别是，能够防止因由上述粗轴部、上述大径区域及上述细轴部围起的区域的真空化而引起的上述柱塞的驱动所需要的驱动力的增大而进行顺畅的柱塞的驱动。
根据第三发明或第九发明，在大径区域的内周面或粗轴部的外周面设置气密密封部件，并且在小径区域的内周面或细轴部的外周面设置其他气密密封部件，并且基于气密密封部件的设置位置来设定上述浮动区域的长度，由此能够确保大径区域与粗轴部之间及小径区域与细轴部之间的气密性，并且通过设置浮动区域能够顺利且高效率地进行微量的吸引或排出。另外，通过缩短气密密封部件的轴线方向的长度，能够进行更加顺畅的操作。
根据第四发明、第五发明、第十发明或第十四发明，在大量的吸引时，在上述粗轴部在上述大径区域滑动时，尽管上述细轴部从上述小径区域拔出，引导部也在上述小径区域内滑动，由此在大量排出时，能够在上述细轴部再次插入到小径区域内时顺利地进行插入，减少对O型圈等气密密封部件的载荷，延长部件的寿命，从而能够进行可靠性高的吸引排出处理。
根据第六发明、第十一发明或第十五发明，从上述粗轴部的前端至细轴部的沿着轴线方向的柱塞部分的长度设为相当于从上述粗轴部的下止点至上述小径区域的边界的沿着轴线方向的距离，并且上述柱塞部分能够在上述小径区域滑动或浮动，由此能够使上述柱塞的粗轴部下降至下止点以下。于是，能够使用该柱塞的驱动机构，与大量及少量的液体的吸引排出一起进行安装于管嘴的分注管的拆装。由此，能够将一个构造用于多个功能，尽管集中有各种功能，也能够提供防止装置规模的扩大并具有简单的构造的廉价装置。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的分注用缸体的立体图及将内部切断示出的截面立体图。
图2是本发明的第一实施方式的分注用缸体的动作说明图。
图3是表示本发明的第二实施方式的分注用缸体的立体图及将内部切断示出的截面立体图。
图4是本发明的第二实施方式的分注用缸体的动作说明图。
图5是表示本发明的第一或第二实施方式的分注装置的框图。
图6是表示本发明的第一或第二实施方式的分注装置的立体图。
图7是在图6的分注装置的管嘴安装大量用分注管而放大示出的立体图。
图8是在图6的分注装置的管嘴安装微量用分注管而放大示出的立体图。
图9是表示设置于图6～图8所示的分注装置的工作台的容器组的俯视图。
具体实施方式
接着，基于附图对本发明的实施方式进行说明。此外，该实施方式只要不特别指定则不解释为限制本发明。另外，各实施方式或各实施方式例中相同的部件用相同的附图标记表示并省略说明。
基于图1、图2对本发明的第一实施方式的分注用缸体10进行说明。
本实施方式的分注用缸体10具有：管嘴13，设置于在内部具有空洞(18、19、16)的缸体11的一端，在前端具有管嘴吸引排出口13a，并设置有与上述空洞(18、19、16)连通且沿着上述空洞的轴线方向延伸的贯通孔13b，具有能够在外部安装有分注管(211、212)的安装部13c；及柱塞12，设置为在上述空洞(16、18、19)内能够沿着上述轴线方向滑动，并在缸体11的外部侧端部具有用于与步进马达等驱动部连结的凸缘12a。该管嘴13与上述缸体11独立地形成，并经由连结部11b安装于上述一端。
上述空洞(16、18、19)具有：大径区域18，具有大径的内周面；及小径区域16，设置于该大径区域的上述管嘴13侧并具有小径的内周面。此处，在本实施方式中，上述贯通孔13b的内径大于上述小径区域16的内径，但小于上述大径区域18的内径。
上述柱塞12具有：杆12b，贯通在上述缸体11的另一端设置的开口部11a，并沿着上述缸体11的空洞(16、18、19)的轴线方向设置；粗轴部15，与该杆12b同轴设置，形成为具有比该杆12b的外径大的外径的圆柱状，并设置为能够在上述大径区域18滑动；及细轴部14，从该粗轴部15或上述杆12b的前端面沿着上述轴线方向突出并且设置为能够在上述小径区域16滑动。该细轴部14的沿着轴线方向的长度(d3)形成得比上述粗轴部15的行程(D)短。
并且，在本实施方式的分注用缸体10中，在上述小径区域16的上端部(位置几乎为d5＝0)的内周面以沿着周向包围轴线的方式设置有作为气密密封部件的O型圈17a，在上述粗轴部15的外周面以沿着周向包围轴线的方式设置有作为其他气密密封部件的O型圈17b(距该气密密封部件的距离为d1)。
而且在本实施方式的分注用缸体10中，在上述大径区域18与上述小径区域16之间，将上述粗轴部15能够沿着上述轴线方向浮动的浮动区域19与上述大径区域18及上述小径区域16同轴地设置，该浮动区域19的长度(d0)沿着轴线方向具有在上述细轴部14的沿着轴线方向的长度(d3)加上粗轴部的长度(d1)以上的长度。在本实施方式中，该浮动区域19是具有不与上述粗轴部15滑动的内周面的区域，且具有比上述大径大的极大径的内径。因此，在与上述大径区域18的边界形成有朝向管嘴13而前端较粗的倾斜面，在与上述小径区域16之间，以分隔该空洞的内壁面的方式设置有朝向管嘴的前端方向向内侧方向突出设置的至少1个台阶。
图2表示本实施方式的分注用缸体10的动作。图2的(1)及(2)表示微量的液体的吸引动作。在图2的(1)中，将上述柱塞12的下止点作为上述浮动区域19的最下端、即上述小径区域16的上端，上述粗轴部15位于该下止点，因此，上述细轴部14插入到上述小径区域16内。在该状态下，将安装于上述管嘴13的分注管的前端插入到收容有液体的容器内。
此外，将上述粗轴部15的行程设为D，将粗轴部15的前端距最下端的沿着轴线方向的距离设为d，将上述细轴部14的长度设为d3，将从粗轴部15的前端直至气密密封部件17b的距离设为d1。因此，浮动区域19的长度d0为d3+d1以上，若将小径区域与管嘴的贯通孔的长度之和设为d2，则如前述那样，为0≤d≤D，d3＜d2，d3＜D。
在图2的(2)中，若使上述柱塞12从上述下止点以距离d(＜d3)上升，则上述细轴部14在上述小径区域16滑动并以距离d上升，粗轴部15在浮动区域19内移动d，在安装于上述管嘴13的分注管内流入S2×d的液体。
该图2的(1)与图2的(2)的d＜d3相当于微量吸引排出区间。
在图2的(3)中，若使上述柱塞12从上述下止点移动距离d＝d3，则上述细轴部14开始上述小径区域16的拔出，上述粗轴部15向上述大径区域18进入，由此开始在上述管嘴13的开口部13a通过的气体向上述浮动区域19及大径区域18的吸引。
在图2的(4)中，若使上述柱塞12从上述下止点移动距离d(＞d3)，则上述细轴部14在上述浮动区域19内移动后，上述粗轴部15在上述大径区域18内滑动，液体在安装于上述管嘴13的分注管内一般(上述(2)的情况)为S1×{d-(d0-d1)}，图2中，被吸引S1×(d-d3)。此处，S1、S2分别是针对上述大径区域18、上述小径区域16与上述轴线方向垂直地切断的各截面积。
接着，基于图3、图4对本发明的第二实施方式的分注用缸体10进行说明。
本实施方式的分注用缸体30具有：管嘴33，设置于在内部具有空洞(36、38、39)的缸体31的一端，在前端具有管嘴吸引排出口33a，并设置有与上述空洞(36、38、39)连通且沿着上述空洞的轴线方向延伸的贯通孔33b，具有能够在外部安装有分注管(211、212)的安装部33c；及柱塞32，设置为在上述空洞(36、38、39)内能够沿着上述轴线方向滑动，并在缸体31的外部侧端部具有用于与步进马达等驱动部连结的凸缘32a。该管嘴33与上述缸体31独立地形成，并经由连结部31b安装于上述一端。
上述空洞(36、38、39)具有：大径区域38，具有大径的内周面；及小径区域36，设置于该大径区域38的上述管嘴33侧并具有小径的内周面。此处，在本实施方式中，上述贯通孔33b的内径大于上述小径区域36的内径，但小于上述大径区域38的内径。
上述柱塞32具有：杆32b，贯通在上述缸体31的另一端设置的开口部31a，并沿着上述缸体31的空洞(36、38、39)的轴线方向设置；粗轴部35，与该杆32b同轴设置，形成为具有比该杆32b的外径大的外径的圆柱状，并设置为能够在上述大径区域38滑动；细轴部34，从该粗轴部35或上述杆32b的前端面沿着上述轴线方向突出并且设置为能够在上述小径区域36滑动；及引导部40，以从该细轴部34的前端沿着轴线方向突出的方式与该细轴部34连结，并设置为能够在上述小径区域36内滑动并且在内部形成有作为通气路径的通气孔41及横孔42。
上述通气孔41沿着上述引导部40的轴线方向延伸配置，下端为上述引导部40的前端且具有向外侧开口的开口部41a，上端在上述细轴部的前端34a的前端缘被闭塞，上述横孔42具有在上述通气孔41的上端与该通气孔41连通而贯穿设置于该引导部40的侧面的开口。此处，上述细轴部34的长度d3与作为上述通气路径的通气孔41的沿着轴线方向的长度d4之和形成得比上述粗轴部35的行程D长。
即，d3+d4＞D。另一方面，D＞d3。
并且，在本实施方式的分注用缸体30中，在上述小径区域36的上端部的内周面以沿着周向包围轴线的方式设置有作为气密密封部件的O型圈37a，在上述粗轴部35的外周面以沿着周向包围轴线的方式设置有作为气密密封部件的O型圈37b。
而且在本实施方式的分注用缸体30中，在上述大径区域38与上述小径区域36之间，将上述粗轴部35能够沿着上述轴线方向浮动的浮动区域39与上述大径区域38及上述小径区域36同轴地设置，该浮动区域39沿着轴线方向具有比上述细轴部34的沿着轴线方向的长度d3长的长度d0。或者在无法忽略粗轴部35的长度d1的情况下，具有d3+d1以上的长度。在本实施方式中，该浮动区域39是具有不与上述粗轴部35滑动的内周面的区域，且具有比上述大径大的极大径的内径。因此，在与上述大径区域38的边界形成有朝向管嘴33前端较粗的倾斜面，在与上述小径区域36之间，以分隔该空洞的内壁面的方式设置有朝向管嘴的前端方向向内侧方向突出设置的至少1个台阶。
图4表示本实施方式的分注用缸体30的动作。图4的(1)及图4的(2)表示微量的液体的吸引动作。在图4的(1)中，将上述柱塞32的预定行程的下止点作为上述浮动区域39的最下端、即上述小径区域36的上端，上述粗轴部35位于该下止点，因此，上述细轴部34及引导部40插入到上述小径区域36内。在该状态下，将安装于上述管嘴33的分注管的前端插入到收容有液体的容器内。
此外，将上述粗轴部35的行程设为D，将粗轴部35的距最下端的沿着轴线方向的距离设为d，将上述细轴部34的长度设为d3，因此，浮动区域19的长度d0为r0+d3或r0+d3+d1(无法忽略d1的长度时)以上，若将小径区域与管嘴的贯通孔的长度之和设为d2，将上述引导部40的长度设为d4，则如前述那样，0≤d≤D，d3+d4+r0＜d2，d3＜D，d3+d4+r0＞D(其中，与图4相关，r0＝0)。
在图4的(2)中，若使上述柱塞32从上述下止点以距离d(＜d3)上升，则上述细轴部34及上述引导部40在上述小径区域36滑动并以距离d上升，粗轴部35在浮动区域39内移动d，在安装于上述管嘴33的分注管内流入S2×d的液体。
该图4的(1)与图4的(2)的d≤d3相当于微量吸引排出区间。
在图4的(3)中，若使上述柱塞32从上述下止点移动距离d＝d3(＜D)，则上述细轴部34开始上述小径区域36的拔出，上述粗轴部35开始向上述大径区域38插入，但以从上述细轴部34的前端突出的方式连结有上述引导部40，保持该引导部40留在上述小径区域36内的状态使滑动持续进行。由此，设置于上述小径区域36的作为气密密封部件的O型圈37a没有由于细轴部34的拔出而压缩，维持上述引导部40的表面与该O型圈37a之间的气密性，但经由设置于该引导部40的作为通气路径的上述通气孔41及上述横孔42而开始上述小径区域36及上述管嘴33的贯通孔33b与上述浮动区域39之间的连通，开始在上述管嘴33的开口部33a通过的气体向上述浮动区域39及上述大径区域38的吸引。
在图4的(4)中，若使上述柱塞32从上述下止点移动距离d(＝D＞d3)，则上述细轴部34及上述引导部40在上述浮动区域39内移动，上述粗轴部35在上述大径区域38内滑动，在安装于上述管嘴33的分注管内被吸引S1×{d-(d0-d1)}＝S1×(D-d3)的液体。此处，S1、S2分别是针对上述大径区域38、上述小径区域36与上述轴线方向垂直地切断的各截面积(实际上也依赖于粗轴部、细轴部的前端形状等)。
图5表示使用本发明的第一实施方式的上述分注用缸体101～10n的分注装置100的框图。
该分注装置100大致具有：工作台20，排列有多个(该例中n个，n≥1)容器组20i(i＝1,…n)；分注头50，具有设置有多个(该例中n个)以能够装拆的方式安装分注管2111～211n(微量用)或2121～212n(大量用)的管嘴13i的分注用缸体10i排列而成的管嘴排列部70、使该分注用缸体的柱塞沿着上下方向移动而相对于上述分注管进行液体的吸引排出的吸引/排出驱动部53、能够对以能够装拆的方式安装于上述管嘴13i的分注管211i进行拆装的管拆装机构59、能够对安装于在上述管嘴排列部70排列的管嘴13的各分注管211i带来磁场的磁力部57及使上述管嘴排列部70能够相对于上述容器组20i沿Z轴移动的管嘴Z轴移动机构75；分注头移动机构51，使该分注头50相对于上述容器组而相对地例如能够在Y轴方向上移动；温度控制器29，对于上述容器组的反应容器组23i进行预定的温度控制；CPU+程序+存储器60，由CPU、ROM、RAM、各种外部存储器、LAN等的通信功能及ROM等所储存的程序等构成；及操作面板64，具有液晶显示器等显示部、操作键、触摸面板等操作部。
此处，上述分注头移动机构51和上述管嘴Z轴移动机构相当于上述管嘴移动机构。
在上述各容器组20i设置有：可进行温度控制的反应容器及能够收容各种试剂、样本、磁性粒子悬浮液等的液体收容部、及将各分注管211i以能够在形成于上述管嘴13的前端的安装部安装的状态收容的管收容部。
上述CPU+程序+存储器60具有：提取控制部61，控制针对核酸或其片段的提取；核酸扩增控制部62，针对所提取的核酸，进行用于扩增处理的指示；及微量/大量判别指示单元63，基于来自上述提取控制部61、该核酸扩增控制部62或操作面板64的指示，对应该进行吸引排出的液体的预定量为微量还是大量进行判别而对于上述吸引/排出驱动部53进行指示。上述提取控制部61对于上述分注头移动机构51、上述管嘴Z轴移动机构75、上述管拆装机构59、上述温度控制器29、上述磁力部57或微量/大量判别指示单元63进行提取的指示，上述核酸扩增控制部62对于上述分注头移动机构51、管拆装机构59、吸引/排出驱动部53、管嘴Z轴移动机构75、微量/大量判别指示单元63进行控制。
以下，基于图6～图8，对前述的本发明的第一实施方式的分注装置100的更具体的实施方式例进行说明。
图6是本发明的实施方式例的分注装置100的整体立体图。
该分注装置100为例如纵(Y轴方向)、横(X轴方向)、高度(Z轴方向)为600mm左右的大小，且在工作台20上主要设置有上述容器组201～208(n＝8)、相对于该容器组201～208能够在串联状排列方向(Y轴方向)上移动的分注头50、使该分注头50在Y轴方向上移动的分注头移动机构51及温度控制器29。此外，针对操作面板64及CPU+程序+存储器60，安装于收纳有这些容器组201～208和分注头50的壳体(未图示)。
上述分注头50具有：8个分注用缸体10i以预定间距(例如18mm)沿X轴方向排列的管嘴排列部70和设置于该分注用缸体10i(i＝1～8，以下省略)的管嘴13(能够安装8个分注管211i)，上述8个分注用缸体10i相对于Y轴移动框512以能够在上下方向(Z轴方向)上移动的方式设置，其中，上述Y轴移动框512以能够在串联状排列方向(Y轴方向)上移动的方式设置。
上述分注头移动机构51具有：Y轴移动用马达511；结合件513，与通过该Y轴移动用马达511驱动的同步皮带515结合并通过该同步皮带515的移动而能够沿着Y轴方向移动且与上述Y轴移动框512连结；及2个带轮514，与该同步皮带515啮合并能够旋转。
上述分注头50的上述管嘴排列部70具有缸体101～108及将与该缸体连通的管嘴13支承为以上述间距排列的支承板701、702，该支承板701、702被支承为相对于上述Y轴移动框512能够在Z轴方向上移动。用于使该管嘴排列部70沿Z轴方向移动的Z轴移动用马达设置于上述Y轴移动框512。
设置有将在分注用缸体101～108内能够滑动的8个柱塞12沿上下方向驱动的柱塞驱动板532和用于驱动该柱塞驱动板532的吸引排出驱动用的马达531，上述分注用缸体101～108排列于上述管嘴排列部70。此处，柱塞驱动板532及马达531相当于上述吸引/排出驱动部53。
在该管嘴排列部70的下方设置有管拆装部件591。对于该管拆装部件591而言，通过其两端部安装于2个轴体592的下端而被支承为与上述管嘴排列部70水平，上述2个轴体592被上述管嘴排列部70支承并被向上方施力并且能够向下方移动。该轴体592的上端593位于比分注用缸体101～108的上端靠上方但比上述柱塞驱动板532的通常的吸引排出的行程(D)的下止点靠下方的位置。设置有管拆装机构59，该管拆装机构59使其轴体592的长度与前述的“r0(≠0)”相关，通过该柱塞驱动板532超越上述行程(D)而下降至该分注用缸体101～108的上端附近，将上述轴体592的上端593向下方按压，通过轴体592下降至分注用缸体101～108的上端附近而将管拆装部件591向下方按压并使其下降。在该管拆装部件591，8个孔以供该管嘴13贯通的方式以上述间距设置，上述8个孔具有比上述管嘴13的安装部的外径大但比上述分注管211i的最大外径小的内径。
上述磁力部57将10个磁铁571设置于能够沿着Y轴方向移动的可动体572而成，上述10个磁铁571以能够相对于上述分注管211i的细径部211ia接触和分离的方式设置，并能够对上述分注管211i内带来磁场并且除去磁场。此外，两侧的各1个磁铁是为了对上述各分注管211施加均等的磁场而设置的，同以能够与各分注管接触和分离的方式设置的8个磁铁不同。
如图9所示，在工作台20上的各容器组201～208例如能够排列为，分别14个反应容器或各种收容部以串联状排列的盒容器24i、4个各种收容部以串联状排列的盒容器28i、母样本用软管26i沿着上述串联状排列方向相互平行，并且相同种类的收容部及反应容器、母样本用软管处于上述串联状排列方向(Y轴方向)上相同的位置。
此处，上述盒容器24i设置有对容量不同的2个反应容器23i、10个预先填充或空的液体收容部组27i及2个分注管211i、212i进行收容的管收容部组210i。在上述盒容器28i设置有收容2个飞散防止用栓221ia的收容部和收容穿孔用管213i、214i的收容部。此外，飞散防止用栓221i对能够施加超声波的容器(未图示)进行封闭，并用于对内部的样本等施加超声波等而将细胞粉碎从而使核酸的提取变得容易，飞散防止用栓221i安装于上述管嘴13并被设为能够移动。
接着，以下，针对本实施例的分注装置100的动作，对直至进行含有细菌的样本的核酸的实时PCR为止的一系列的处理动作进行说明。
在步骤S1中，预先在上述工作台20上供给检查对象的样本、各种清洗液、各种试剂，另外安装预先填充有试剂等的液体收容部。
通过上述操作面板64的触摸面板等的操作，指示分离提取处理及扩增处理的开始。
这样，在步骤S2中，对于在上述分注装置100的CPU+程序+存储器60设置的提取控制部61而言，对上述分注头移动机构51进行指示，使上述分注头50沿Y轴方向移动而位于上述各容器组20i的盒容器28i所属的管收容部，并通过上述管嘴Z轴移动机构75使管嘴13安装穿孔用管213。而且，使该分注头50沿Y轴方向移动，使上述穿孔用管213i位于上述容器组的液体收容部组27i的最初的液体收容部的上方，利用管嘴Z轴移动机构75使管嘴下降，从而对覆盖上述液体收容部的开口部的膜进行穿孔，同样，使上述分注头50沿Y轴方向移动而针对该液体收容部组27i的其他的液体收容部及反应容器组23i依次穿孔，通过上述管拆装机构59将该穿孔用管213i在管收容部内进行拆装。
在步骤S4中，再次使上述分注头50沿Y轴方向移动，并移动至管等收容部组21i，并且通过上述管嘴Z轴移动机构75使上述各管嘴13i下降而安装分注管211i。接下来，在通过上述管嘴Z轴移动机构75上升后，通过上述分注头移动机构51使该分注管211i沿着Y轴移动，进入到上述液体收容部组27i的第八液体收容部，从该液体收容部吸引预定量的异丙醇(isopropanol)，再次沿着X轴移动而在第三液体收容部和第五液体收容部所收容的溶液成分(NaCl、SDS溶液)、及上述第六液体收容部所收容的蒸馏水各分注预定量，由此在第三、第五、第六各液体收容部内调制为，作为分离提取用溶液而分别结合的缓冲液(NaCl、SDS、异丙醇)为500μL，清洗液1(NaCl、SDS、异丙醇)为700μL，清洗液2(水50％、异丙醇50％)为700μL。
此时，上述微量/大量判别指示单元63判别为上述预定量为大量，粗轴部15位于上述大量吸引排出区间，使上述大径区域18以与预定量对应的距离D滑动。
在步骤S5中，在移动至管等收容部组21i中的收容另外的样本的母样本用软管26i后，使用上述管嘴Z轴移动机构75，使分注管211i的细径部211ia下降插入，使上述吸引/排出驱动部53的驱动板532上升及下降，从而针对该母样本用软管26i所收容的样本的悬浮液，重复吸引排出，而使该样本悬浮于液中后，将该样本悬浮液向分注管211i内吸引。为了使该样本悬浮液通过上述分注头移动机构51而沿着Y轴移动至收容有作为分离提取用溶液的Lysis 1(酵素)的液体收容部组27i的第一液体收容部，在穿孔后膜的孔穿过而插入上述分注管211i的细径部211ia并将上述样本悬浮液与上述Lysis 1进行搅拌，而重复吸引排出。
在步骤S6中，搅拌后的该溶液的全部由上述分注管211i吸引，并收容于上述反应容器232i而进行培养，上述反应容器232i由上述恒温控制部设定为55℃并由被上述收容孔保持的各反应用软管构成。由此，将上述样本所含的蛋白质破坏而低分子化。在经过预定时间后，保持将该反应液留在上述反应用软管的状态，通过上述分注头移动机构51使上述分注管211i移动至上述液体收容部组27i的第二液体收容部，使用管嘴Z轴移动机构75及上述吸引/排出驱动部53来吸引该第二液体收容部内所收容的溶液的全部，通过分注头移动机构51使用并移送上述分注管211i，在上述第三液体收容部内以贯通上述膜的孔的方式插入上述细径部并将上述反应溶液排出。
在步骤S7中，将作为该第三液体收容部内所收容的分离提取溶液的结合缓冲液与上述反应溶液进行搅拌，还使可溶化的蛋白质脱水，使核酸或其片段在溶液中分散。
在步骤S8中，使用上述分注管211i而将其细径部贯通上述膜的孔而插入到该第三液体收容部中，吸引全部液体并通过管嘴Z轴移动机构75使该分注管211i上升，将该反应溶液移送至第四液体收容部，对该第四液体收容部内所收容的磁性粒子悬浮液与上述反应溶液进行搅拌。形成在该磁性粒子悬浮液内所含的磁性粒子的表面形成的羟基结合Na+离子的阳离子构造。因此，在磁性粒子捕获带负电的DNA。
在步骤S9中，通过使上述磁力部57的磁铁571接近上述分注管211i的细径部211ia而使该分注管211i的细径部211ia的内壁吸附上述磁性粒子。在使该磁性粒子吸附于该分注管211i的细径部211ia的内壁的状态下，通过上述管嘴Z轴移动机构75上升，使用上述分注头移动机构51使该分注管211i从该第四液体收容部移动至第五液体收容部，并贯通上述膜的孔而插入上述细径部211ia。
在通过使上述磁力部57的上述磁铁571从该分注管211i的细径部211ia分离而将向上述细径部211ia内的磁力除去的状态下，针对该第五液体收容部所收容的清洗液1(NaCl、SDS、异丙醇)重复吸引排出，由此使上述磁性粒子从上述内壁脱离而在清洗液1中进行搅拌，由此对蛋白质进行清洗。其后，在通过再次使上述磁力部57的磁铁571接近上述分注管211i的细径部211ia而使上述磁性粒子吸附于细径部211ia的内壁的状态下，通过上述分注头移动机构51并通过上述管嘴Z轴移动机构75使上述分注管211i从该第五液体收容部移动至第六液体收容部。
在步骤S10中，使用管嘴Z轴移动机构75将上述分注管211i的细径部211ia贯通地插入上述膜的孔。在通过使上述磁力部57的磁铁571从上述分注管211i的细径部211ia分离而将向上述细径部211ia内的磁力除去的状态下，通过针对该第六液体收容部所收容的清洗液2(异丙醇)重复吸引排出，从而使上述磁性粒子在液中搅拌并将NaCl及SDS除去，进而清洗蛋白质。其后，在通过再次使上述磁力部57的磁铁571接近上述分注管211i的细径部211ia而使上述磁性粒子吸附于细径部211ia的内壁的状态下，通过上述管嘴Z轴移动机构75使上述分注管211i上升后，通过上述分注头移动机构51使上述分注管211i从该第六液体收容部移动至收容有蒸馏水的上述第七液体收容部。
在步骤S11中，在通过上述管嘴Z轴移动机构75使上述分注管211i的细径部211ia穿过上述孔而下降并将上述磁力带给上述分注管211i的细径部211ia内的状态下，重复缓慢流速的上述蒸馏水的吸引排出，由此将清洗液2(异丙醇)置换为水并除去。其后，在使上述磁力部57的磁铁571从上述分注管211i的细径部211ia分离而除去磁力的状态下，对上述磁性粒子在作为上述解离液的蒸馏水中重复吸引排出，从而进行搅拌，在液中从磁性粒子解离(洗提)保持有上述磁性粒子的核酸或其片段。其后，通过使上述磁铁571接近上述分注管211i的细径部211ia而对细径部内带来磁场并使内壁吸附磁性粒子，从而在上述第八液体收容部内残留含有上述提取到的核酸等的溶液。通过分注头移动机构51使上述分注管211i移动至上述管等收容部组21i的收容有该分注管211i的收容部，使用上述管拆装机构59的上述拆装部件591将从该管嘴71i吸附到磁性粒子的该分注管211i与上述磁性粒子一起在该收容部内进行拆装。
接着，步骤S12～步骤S15属于核酸扩增工序。
在步骤S12中，在该管嘴13i安装新的微量用分注管212i，对上述第八液体收容部内所收容的含有核酸等的溶液进行吸引，并将该溶液移送排出至预先收容有扩增用溶液234i的上述PCR用软管231i，导入到该容器内。以下，按预定的顺序，在PCR用软管231i内，根据上述核酸扩增控制部62的指示，上述温度控制器29如下指示：例如重复49次基于实时PCR的温度控制的循环、例如将该PCR用软管231i以96℃加热5秒钟、以60℃加热15秒钟这样的循环。
接下来，为了将本实施方式的分注用缸体的精度与以往的缸体进行比较，使用上述分注装置100，进行吸引排出预定量(例如，5μL及100μL)的液体的操作，对表示从实际上吸引排出的液量为作为目标的预定量开始以怎样的程度变动的变动系数进行了测定。
其结果如以下所示。
Figure BDA0001973412040000333
的本实施方式的分注用缸体的5μL分注
Figure BDA0001973412040000331
Figure BDA0001973412040000334
的本实施方式的分注用缸体的100μL分注
Figure BDA0001973412040000332
另一方面，示出使用由装入以往的缸体的8列容器组构成的装置作为预定量进行5μL的吸引排出时的测定例。
Figure BDA0001973412040000342
的以往例的分注用缸体的5μL分注
Figure BDA0001973412040000341
若对以上的变动系数进行比较，则清楚地示出，本实施方式的分注用缸体为微量的液体的分注，且变动系数小，精度高。
该理由因为，相对于在进行微量的液体的分注时和进行大量的分注时使用1个分注缸体并具备具有相同的截面积的柱塞及空洞的以往例的分注缸体，在本实施方式的分注用缸体中，虽使用1个分注用缸体，但在进行微量的液体的分注时，使比上述截面积充分小的截面积的小细轴部滑动，在进行大量的液体的分注时，使具有比上述截面积充分大的截面积的粗轴部滑动。因此，不仅针对微量的液体，能够确保充分的滑动距离因此能够进行高精度的分注，也能够在进行大量的分注时减少滑动距离，因此能够提供紧凑的分注用缸体。实际上在本实施方式的分注用缸体中，无论是微量(5μL)时还是大量(100μL)时，均为1mm左右的滑动距离，因此能够进行高精度的测定。而且，覆盖1000μL最多13mm的滑动距离即可。另一方面，在以往例的装置中，在小容量的情况下，只不过约0.5mm的滑动距离，但在大容量(100μL)的情况下，成为约9mm的滑动距离，为了覆盖1000μL，需要90mm左右的滑动距离，与本实施方式比较，恐怕导致装置规模的扩大。
以上说明的各实施方式是为了更好地理解本发明而具体说明的，而不限定其他形式。因此，在不改变发明的主旨的范围内能够变更。例如，作为实施方式，仅对将气密密封部件设置于小径区域及粗轴部的情况进行了说明，但不局限于这种情况，针对将气密密封部件设置于细轴部及粗轴部的情况、设置于细轴部及大径区域的情况、及设置于小径区域及大径区域的情况也能够应用是不言而喻的。另外，在以上的说明中，在附图上，描绘r0＝0的情况，但根据这些附图便能够充分推测r0≠0的情况。作为分注装置的例子，仅对第一实施方式的分注用缸体10i进行了说明，但能够使用第二实施方式的分注用缸体30i是不言而喻的。另外，作为通气路径的例子，仅对通气孔和横孔的情况进行了说明，但针对形成有槽、狭缝的情况也能够应用。针对分注装置，对核酸处理的例子进行了说明，但不局限于该例子，针对蛋白质等的处理也能够应用是不言而喻的。
另外，针对以上的说明所使用的数值、次数、形状、个数(例如分注装置所使用的分注用缸体的个数不局限于8的情况)、量等，也不限定于这些情况。
工业实用性
本发明涉及分注用缸体、及使用了分注用缸体的分注装置及分注处理方法，进行从患者等采取的样本的分注、处理、检查、其光学测定及其记录，特别是在要求基因、免疫系统、氨基酸、蛋白质、糖等生物高分子、生物低分子的处理的领域中，例如能够在生物化学领域、工业领域、食品、农产品、水产加工等农业领域、药品领域、卫生、保健、免疫、疾病、遗传等医疗领域等各种领域中应用。
附图标记说明
10、30...分注用缸体
101～10n...分注用缸体
11、31...缸体(主体)
12、32...柱塞
13、33...管嘴
14、34...细轴部
15、35...粗轴部
16、36...小径区域
17、37...气密密封部件
18、38...大径区域
19、39...浮动区域
20...工作台
201～20n...容器组
2111～211n...大量用分注管
2121～212n...微量用分注管
40...引导部
41...通气孔(通气路径)
42...横孔(通气路径)
50...分注头
51...分注头移动机构(管嘴移动机构)
59...管拆装机构
60...CPU+程序+存储器
100...分注装置。

Claims (10)

1.一种分注用缸体，具有：
缸体，在内部具有空洞；
管嘴，设置于该缸体的一端，并设置有与所述空洞连通且沿着所述空洞的轴线方向延伸的贯通孔，且能够在外部安装分注管；及
柱塞，设置为在所述空洞内能够沿着所述轴线方向滑动，
所述空洞具有：
大径区域，具有大径的内周面；及
小径区域，设置于该大径区域的所述管嘴侧，并具有小径的内周面，
所述柱塞具有：
粗轴部，设置为能够在所述大径区域滑动；及
细轴部，从该粗轴部的前端沿着所述轴线方向突出，并且设置为能够在所述小径区域滑动，
所述细轴部的轴线方向的长度形成得比所述粗轴部的行程短，
并且所述空洞在所述大径区域与所述小径区域之间设置有所述粗轴部能够沿着所述轴线方向浮动的浮动区域，
所述分注用缸体还具有引导部，所述引导部以从所述柱塞的所述细轴部的前端沿着轴线方向突出的方式与该细轴部连结，并设置为能够在所述小径区域内滑动，并且形成有在所述粗轴部在所述大径区域内滑动时使所述管嘴的贯通孔与所述浮动区域连通的通气路径，
所述通气路径或其一部分沿着所述引导部的轴线方向配置，所述细轴部与所述通气路径的沿着轴线方向的长度之和形成得比所述粗轴部的行程长。
2.根据权利要求1所述的分注用缸体，其中，
以沿着所述大径区域的内周面或粗轴部的外周面的周向包围轴线的方式设置有气密密封部件，并且以沿着所述小径区域的内周面或细轴部的外周面的周向包围轴线的方式设置有其他气密密封部件，所述浮动区域的长度基于所述气密密封部件的设置位置来决定。
3.根据权利要求1所述的分注用缸体，其中，
所述通气路径具有通气孔，所述通气孔以将在所述引导部的前端贯穿设置的纵孔作为一端且将在与所述细轴部相邻的所述引导部的侧面贯穿设置的横孔作为另一端的方式贯通该引导部的内部。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的分注用缸体，其中，
所述柱塞在所述粗轴部的前端设有杆部分，所述细轴部从该杆部分的前端沿所述轴线方向突出，该杆部分的沿着轴线方向的长度相当于所述缸体中的从所述粗轴部的下止点至所述小径区域的后端一侧的开始位置的沿着轴线方向的距离。
5.一种使用了分注用缸体的分注装置，具有：
容器组，具有能够收容各种试剂、样本的液体收容部及收容分注管的管收容部；
1个或2个以上的权利要求1所述的分注用缸体；
1个或2个以上的分注管，以能够装拆的方式安装于该分注用缸体的各管嘴；
分注头，具有所述1个或2个以上的分注用缸体的管嘴排列而成的管嘴排列部及使该分注用缸体的柱塞沿着上下方向移动并相对于所述分注管进行液体的吸引排出的吸引/排出驱动部；
管嘴移动机构，能够使所述管嘴相对于所述容器组相对移动；及
微量/大量判别指示单元，在存在相对于所述分注管吸引排出预定量的液体的指示时，对该预定量是微量还是大量进行判别，并对所述吸引/排出驱动部进行指示，以使得在该判别结果为微量时，使所述分注用缸体的柱塞的细轴部位于能够在小径区域内滑动的微量吸引排出区间内并滑动与所述预定量对应的距离，在所述判别结果为大量时，使所述柱塞的粗轴部位于能够在大径区域内滑动的大量吸引排出区间内并滑动与所述预定量对应的距离。
6.根据权利要求5所述的使用了分注用缸体的分注装置，其中，
以沿着所述大径区域的内周面或粗轴部的外周面的周向包围轴线的方式设置有气密密封部件，并且以沿着所述小径区域的内周面或细轴部的外周面的周向包围轴线的方式设置有其他气密密封部件，所述浮动区域的长度基于所述气密密封部件的设置位置而决定。
7.根据权利要求5或6所述的使用了分注用缸体的分注装置，其中，
所述使用了分注用缸体的分注装置还具有管拆装机构，所述吸引/排出驱动部能够下降至比液体吸引排出用动作中该分注用缸体的柱塞的所述粗轴部位于下止点时的所述吸引/排出驱动部的高度更靠下侧的位置，由此所述管拆装机构能够将在所述分注用缸体的管嘴安装的分注管拆除。
8.一种使用了分注用缸体的分注处理方法，具有：
判别工序，在存在相对于所述分注管吸引或排出预定量的液体的指示时，对预定量是微量还是大量进行判别；
安装工序，在权利要求1所述的分注用缸体的管嘴安装分注管；
微量吸引排出工序，在所述预定量被判别为微量时，使所述分注用缸体的柱塞的细轴部位于能够在小径区域内滑动的微量吸引排出区间内并滑动与所述预定量对应的距离，从而使所述微量的液体相对于所述分注管吸引排出；及
大量吸引排出工序，在所述预定量被判别为大量时，使所述柱塞的粗轴部位于能够在大径区域内滑动的大量吸引排出区间内并滑动与所述预定量对应的距离，从而使所述大量的液体相对于所述分注管吸引排出，
在所述大量吸引排出工序中，所述引导部在所述小径区域内滑动。
9.根据权利要求8所述的使用了分注用缸体的分注处理方法，其中，
在所述微量吸引排出工序中，所述粗轴部在所述浮动区域内移动。
10.根据权利要求8或9所述的使用了分注用缸体的分注处理方法，其中，
所述使用了分注用缸体的分注处理方法还具有管拆装工序：通过将使所述柱塞沿上下方向移动的吸引/排出驱动部下降至比所述微量吸引排出工序中所述柱塞的粗轴部位于下止点时的所述吸引/排出驱动部的高度靠下的位置而将在该分注用缸体的管嘴安装的分注管拆除。
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