JP2000074929A - Head device of dispenser - Google Patents

Head device of dispenser

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JP2000074929A
JP2000074929A JP24530398A JP24530398A JP2000074929A JP 2000074929 A JP2000074929 A JP 2000074929A JP 24530398 A JP24530398 A JP 24530398A JP 24530398 A JP24530398 A JP 24530398A JP 2000074929 A JP2000074929 A JP 2000074929A
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head device
liquid
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gap
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a head device by which a reagent, a specimen or the like in an ultrasmall amount can be dropped with good accuracy as a liquid drop. SOLUTION: The head device is constituted in such a way that a chip 6 is constituted of an inside chip part 61 and an outside chip part 62 and that air is supplied from an air pump 12 to a gap between both chip parts 61, 62. As a result, a liquid, in a trace amount, which is discharged from the tip of the inside chip part 61 and which is stuck as a liquid drop is dropped by the air which is spouted from the gap.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、分注機のヘッド装
置に関し、特に、超微量の試薬、検体等の液体を精度よ
く吐出することが可能な分注機のヘッド装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head device of a dispenser, and more particularly to a head device of a dispenser capable of accurately discharging a very small amount of liquid such as a reagent or a specimen.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の分注機は、図7に示すように、コ
ントローラ107によって制御される3軸駆動機構10
2の出力部に、試薬等の液体を吸引、吐出するヘッド装
置103が下向きに取り付けて構成されている。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 7, a conventional dispenser has a three-axis driving mechanism 10 controlled by a controller 107.
A head device 103 for sucking and discharging a liquid such as a reagent is attached to the output section 2 downward.

【0003】一方、分注テーブル101上に設置された
プレート9の各凹部91へ試薬を分注する際には、3軸
駆動機構102を駆動することによりヘッド装置103
を水平面と垂直面において適宜移動させる。そして、ヘ
ッド装置103の先端部をプレート9の凹部91へ接近
させ、ヘッド装置103内の試薬をこの凹部91へ吐出
する。また、試薬の希釈や混合を行う場合には、凹部9
1内に他の試薬が予め注入されており、ヘッド装置10
3の先端から吐出され、液滴として付着している試薬を
凹部91内の試薬の液面に接触させて、表面張力を開放
することにより注入を行っている。
On the other hand, when dispensing a reagent into each recess 91 of the plate 9 set on the dispensing table 101, the head device 103 is driven by driving the three-axis driving mechanism 102.
Is appropriately moved in the horizontal plane and the vertical plane. Then, the tip of the head device 103 approaches the concave portion 91 of the plate 9, and the reagent in the head device 103 is discharged into the concave portion 91. When diluting or mixing the reagent, the recess 9
1 is filled with another reagent in advance, and the head device 10
Injection is performed by bringing the reagent discharged from the tip of No. 3 and adhering as a droplet into contact with the liquid surface of the reagent in the concave portion 91 to release the surface tension.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の分注機においては、ヘッド装置013自体が
凹部91内の試薬と接触すると、ヘッド装置103の先
端にその試薬が付着して、その付着した試薬が次の分注
工程において他の試薬に混入するため、精度よく分注を
行なうことが困難である。
However, in such a conventional dispenser, when the head device 013 itself comes into contact with the reagent in the concave portion 91, the reagent adheres to the tip of the head device 103, and Since the attached reagent is mixed with other reagents in the next dispensing step, it is difficult to perform accurate dispensing.

【0005】また、上述の如く試薬の分注や希釈あるい
は混合を行う場合には、コントローラ107による制御
の下、ヘッド装置103を下降させて、その先端をプレ
ート9の凹部91内の試薬液面に対してできるだけ接近
させるのであるが、試薬の液面位は凹部91毎にまちま
ちであるため、その都度、試薬の液面位を測定して、ヘ
ッド装置103の高さ位置を調整する必要がある。この
際、試薬の液面位の測定には、0.1mm程度の高い精
度が要求される。
When dispensing, diluting or mixing a reagent as described above, the head device 103 is lowered under the control of the controller 107 so that the tip of the head device 103 is positioned at the reagent liquid level in the concave portion 91 of the plate 9. However, since the liquid level of the reagent varies for each of the recesses 91, it is necessary to measure the liquid level of the reagent and adjust the height position of the head device 103 each time. is there. At this time, a high precision of about 0.1 mm is required for measuring the liquid level of the reagent.

【0006】距離測定の精度の点では、一般にレーザ測
定器を用いると有利であることが知られているが、この
場合、レーザ光が試薬に照射されることになるため、透
明の試薬や、光化学反応を起こす試薬については適用で
きない。更に、液面には表面張力による凹凸があり、反
射方向は一様でないので、反射波の受光感度の点におい
ても問題がある。
[0006] In terms of the accuracy of distance measurement, it is generally known that it is advantageous to use a laser measuring instrument. In this case, however, a laser beam is applied to the reagent, so that a transparent reagent, Not applicable for reagents that cause photochemical reactions. Further, since the liquid surface has irregularities due to surface tension and the reflection direction is not uniform, there is a problem in the light receiving sensitivity of the reflected wave.

【0007】そこで、本発明は、このような問題点に鑑
みてなされたものであって、超微量の試薬や検体等を液
滴として精度よく滴下することが可能な分注器のヘッド
装置を提供することにある。
Accordingly, the present invention has been made in view of such problems, and a head device of a dispenser capable of precisely dropping a very small amount of a reagent or a specimen as a droplet is provided. To provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の分注機のヘッド
装置は、中空のノズルと、そのノズル内に挿入されたニ
ードルと、そのニードルをノズル内で移動させる駆動手
段と、ノズルの先端に配置されたチップとを備え、その
駆動手段を駆動してチップ内を減圧、加圧することによ
り液体を吸引、吐出する分注機のヘッド装置において、
チップが、ノズルに連通する内側チップ部と、その内側
チップ部の外側に配置された外側チップ部とを備えると
もに、両チップ部の間隙に気体を供給する気体供給手段
を設けたことを特徴とする。
A head device of a dispenser according to the present invention comprises a hollow nozzle, a needle inserted into the nozzle, a driving means for moving the needle in the nozzle, and a tip of the nozzle. In the head device of a dispensing machine that sucks and discharges liquid by driving the driving means and depressurizing and pressurizing the inside of the chip,
The tip includes an inner tip portion communicating with the nozzle, and an outer tip portion disposed outside the inner tip portion, and gas supply means for supplying gas to a gap between the two tip portions is provided. I do.

【0009】このような構成において、内側チップ部先
端を吸引すべき液体に接触させた後、駆動手段を駆動し
て内側チップ内を減圧すると、外気圧との圧力差により
内側チップ内に液体が吸引される。また、内側チップ部
内に液体を吸引した状態で、駆動手段を駆動して内側チ
ップ内を加圧すると、外気圧との圧力差により内側チッ
プ内から液体が吐出され、液滴となって内側チップ部先
端に付着するか、もしくは滴下される。このとき、内側
チップ部先端に液滴が付着している場合には、気体供給
手段からの気体を内側チップ部と外側チップ部の間隙か
ら供給することにより液滴が滴下される。
In such a configuration, when the inside tip is depressurized by driving the driving means after the tip of the inside tip is brought into contact with the liquid to be aspirated, the liquid is filled in the inside tip due to a pressure difference from the outside air pressure. It is sucked. In addition, when the driving means is driven to pressurize the inner chip in a state where the liquid is sucked into the inner chip portion, the liquid is discharged from the inner chip due to a pressure difference from the external air pressure, and becomes a droplet as the inner chip. It adheres to the tip of the part or is dropped. At this time, when the droplet is attached to the tip of the inner chip portion, the droplet is dropped by supplying the gas from the gas supply means from the gap between the inner chip portion and the outer chip portion.

【0010】また、内側チップ部の先端は、外側チップ
部の先端に揃っているかもしくはそれより突出している
ことを特徴とする。
Further, the tip of the inner tip portion is aligned with or protrudes from the tip of the outer tip portion.

【0011】このような構成とすることにより、気体供
給手段から内側チップ部と外側チップ部の間隙を介して
供給される気体が、液滴を滴下する方向に噴出される。
そして、内側チップ部先端の液滴は、気体の噴出された
方向に滴下される。
With this configuration, the gas supplied from the gas supply means through the gap between the inner tip portion and the outer tip portion is jetted in the direction in which the droplets are dropped.
Then, the droplet at the tip of the inner tip portion is dropped in the direction in which the gas is ejected.

【0012】また、間隙と気体供給手段との間に弁手段
を設け、駆動手段を駆動して内側チップ部内を加圧する
ことにより内側チップ部の先端に液滴を形成した後、弁
機構を開放して間隙から気体を噴出させることにより液
滴を飛ばすことを特徴とする。
[0012] Further, a valve means is provided between the gap and the gas supply means, and a driving means is driven to pressurize the inside tip portion to form a droplet at the tip of the inside tip portion, and then the valve mechanism is opened. By ejecting gas from the gap, the droplets are ejected.

【0013】また、間隙内の圧力を検出する圧力センサ
を設けたことを特徴とする。
[0013] A pressure sensor for detecting a pressure in the gap is provided.

【0014】このような構成において、内側チップ部と
外側チップ部の間隙が吸引、吐出の対象となる容器の液
面に近づけると気体供給手段から供給される気体が流れ
にくくなり、間隙内の圧力が上昇する。そして、この間
隙内の圧力の上昇を検出することにより、液面が検出さ
れる。
In such a configuration, when the gap between the inner tip portion and the outer tip portion approaches the liquid surface of the container to be suctioned and discharged, the gas supplied from the gas supply means becomes difficult to flow, and the pressure in the gap is reduced. Rises. Then, the liquid level is detected by detecting an increase in the pressure in the gap.

【0015】また、内側チップ部と外側チップ部とが導
電性部材を含むとともに、両チップ部間の通電状態を検
出する通電センサを設け、その通電センサの出力に基づ
いて液体の吸引、吐出の対象となる容器の液面を検出す
ることを特徴とする。
The inner tip portion and the outer tip portion include a conductive member, and an energization sensor for detecting an energization state between the two tip portions is provided. It is characterized in that the liquid level of a target container is detected.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
につき、図面に沿って詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0017】図1は本実施の形態における分注機の全体
構成を表す概略構成図、図2は図1の分注機のヘッド装
置の構成を表す概略構成図、図3は図2のヘッド装置の
チップの構成を表す概略構成図、図4は図1の分注機の
制御系を表す制御ブロック図、図5及び図6は図1の分
注機の動作を説明するフローチャートである。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the entire configuration of the dispenser according to the present embodiment, FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the configuration of a head device of the dispenser of FIG. 1, and FIG. 3 is a head of FIG. FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a chip of the apparatus, FIG. 4 is a control block diagram showing a control system of the dispenser of FIG. 1, and FIGS. 5 and 6 are flowcharts for explaining operations of the dispenser of FIG.

【0018】本実施の形態における分注機は、図1に示
すように、分注テーブル1上に、X軸駆動部21、Y軸
駆動部22、Z軸駆動部23からなる3軸駆動機構2が
配置され、Z軸駆動機構23の出力端にヘッド装置3が
取り付けられている。3軸駆動機構2は、各軸駆動部2
1、22、23毎にそれぞれ軸駆動モータ(図示省略)
を備えており、この軸駆動モータにより各軸駆動部がそ
れぞれ独立して移動できるように構成されている。そし
て、各軸駆動部21、22、23の制御は、分注テーブ
ル1上に配置されたコントローラ7によって行われる。
As shown in FIG. 1, the dispenser according to the present embodiment has a three-axis driving mechanism comprising an X-axis driving unit 21, a Y-axis driving unit 22, and a Z-axis driving unit 23 on a dispensing table 1. 2, the head device 3 is attached to the output end of the Z-axis drive mechanism 23. The three-axis driving mechanism 2 includes:
A shaft drive motor (not shown) for each of 1, 22, and 23
And each of the axis driving units can be independently moved by the axis driving motor. The control of each of the axis driving units 21, 22 and 23 is performed by the controller 7 arranged on the dispensing table 1.

【0019】また、分注テーブル1上には、気体供給手
段としてのエアポンプ12が配置されており、エアチュ
ーブ13を介してヘッド装置3に連繋されている。この
エアチューブ13は、電磁弁14を備えており、エアポ
ンプ13から供給される気体の量を調節している。
An air pump 12 as a gas supply means is arranged on the dispensing table 1, and is connected to the head device 3 via an air tube 13. The air tube 13 includes an electromagnetic valve 14 and controls the amount of gas supplied from the air pump 13.

【0020】ヘッド装置3は、図2に示すように、有底
円筒形のフレーム31と、そのフレーム31の底面にス
プリング32を介して弾性支持されたプランジャ33と
を備えている。
As shown in FIG. 2, the head device 3 includes a bottomed cylindrical frame 31 and a plunger 33 elastically supported on the bottom surface of the frame 31 via a spring 32.

【0021】プランジャ33の下面には針状のニードル
34が突設されており、このニードル34は、フレーム
31底面の中心に設けられた開口31aを通ってノズル
4側に突出している。また、開口31aとニードル34
との間には、封止部材としてのOリング37が介挿され
ており、両部材31a、34間の隙間を塞いでいる。
A needle-like needle 34 projects from the lower surface of the plunger 33. The needle 34 projects toward the nozzle 4 through an opening 31a provided at the center of the bottom surface of the frame 31. The opening 31a and the needle 34
An O-ring 37 as a sealing member is interposed between the two members 31a and 34 to close a gap between the two members 31a and 34.

【0022】プランジャ33の上面にはスクリュー軸3
6の一端が固定されており、このスクリュー軸36はギ
ア機構52を介して駆動手段としてのモータ51に連繋
されている。スクリュー軸36は、側面にネジが切られ
ており、回転させることにより先端に取り付けたプラン
ジャ33を上方向または下方向に移動させる。スクリュ
ー軸36の側方にはプランジャの位置を検出するための
位置センサが配置されており、この位置センサ38の出
力に基づいて液体の吸引、吐出量が制御される。
The screw shaft 3 is provided on the upper surface of the plunger 33.
One end of the screw shaft 6 is fixed, and the screw shaft 36 is connected to a motor 51 as driving means via a gear mechanism 52. The screw shaft 36 is threaded on its side surface, and moves the plunger 33 attached to the distal end upward or downward by rotating. A position sensor for detecting the position of the plunger is disposed on the side of the screw shaft 36, and the suction and discharge amount of the liquid is controlled based on the output of the position sensor 38.

【0023】また、ヘッド装置3は、フレーム31の下
方にノズル4を備えている。このノズル4は、内側ノズ
ル41と、その外側に所定の間隔を隔てて配置された外
側ノズル部42とから構成され、外側ノズル部42の側
面にはエアチューブ13を接続する接続口43が設けら
れている。これにより、両ノズル部41、42の間隙4
4とエアチューブ13とが連通することになる。
The head device 3 has a nozzle 4 below the frame 31. The nozzle 4 includes an inner nozzle 41 and an outer nozzle portion 42 disposed outside the inner nozzle 41 at a predetermined interval. A connection port 43 for connecting the air tube 13 is provided on a side surface of the outer nozzle portion 42. Have been. Thereby, the gap 4 between the nozzle portions 41 and 42 is
4 and the air tube 13 communicate with each other.

【0024】更に、ヘッド装置3は、ノズル4の下方に
チップ6を備えている。このチップ6は、図3に示すよ
うに、内側チップ部61と、その外側に所定の間隔を隔
てて配置された外側チップ部62とから構成され、外側
チップ部62の先端は内側チップ部61の先端より僅か
に短くなっている。そして、内側チップ部61が内側ノ
ズル部41の先端を覆うように取り付けられるととも
に、外側チップ部62が外側ノズル部42の先端を覆う
ように取り付けられている。また、内側チップ部61と
内側ノズル部41との間、外側チップ部62と外側ノズ
ル部42との間には、それぞれ封止部材としてOリング
63、64が介挿されており、取付部分における隙間を
塞いでいる。これにより、両チップ部61、62の間隙
65が、両ノズル部の間隙44及びエアチューブ13を
介してエアポンプ12に連通することになる。
Further, the head device 3 has a chip 6 below the nozzle 4. As shown in FIG. 3, the chip 6 includes an inner chip portion 61 and an outer chip portion 62 arranged outside the inner chip portion 61 at a predetermined interval. Is slightly shorter than the tip. The inner tip portion 61 is attached so as to cover the tip of the inner nozzle portion 41, and the outer tip portion 62 is attached so as to cover the tip of the outer nozzle portion 42. In addition, O-rings 63 and 64 are inserted as sealing members between the inner tip portion 61 and the inner nozzle portion 41 and between the outer tip portion 62 and the outer nozzle portion 42, respectively. It is closing the gap. Thus, the gap 65 between the two tip portions 61 and 62 communicates with the air pump 12 via the gap 44 between the two nozzle portions and the air tube 13.

【0025】次に本実施の形態における分注機の制御系
について説明する。
Next, a control system of the dispenser according to the present embodiment will be described.

【0026】本実施の形態における分注機の制御系は、
図4に示すように、コントローラ7を中心に構成されて
いる。
The control system of the dispenser according to this embodiment is as follows.
As shown in FIG. 4, the controller 7 is mainly configured.

【0027】コントローラ7は、全体を制御するメイン
コントローラ70と、3軸駆動機構2を制御する3軸コ
ントローラ71と、ヘッド装置3内のモータ39を制御
するヘッドコントローラ72と、電磁弁14の開閉を制
御する弁開閉コントローラ73とを備えている。
The controller 7 includes a main controller 70 for controlling the whole, a three-axis controller 71 for controlling the three-axis driving mechanism 2, a head controller 72 for controlling the motor 39 in the head device 3, and opening and closing of the solenoid valve 14. And a valve opening / closing controller 73 for controlling

【0028】メインコントローラ70は、通信インター
フェース74を介してパソコン75から分注に必要な情
報が入出力されるとともに、通信インターフェイス76
を介して圧力センサ15及び位置センサ38からの情報
が入力される。
The main controller 70 inputs and outputs information necessary for dispensing from a personal computer 75 via a communication interface 74, and a communication interface 76.
, Information from the pressure sensor 15 and the position sensor 38 is input.

【0029】3軸コントローラ71は、メインコントロ
ーラ70からの制御信号に基づいて、3軸ドライバ77
を介してX軸駆動モータ21M、Y軸駆動モータ22M
及びZ軸駆動モータ23Mの駆動を制御する。この制御
信号は、パソコン75から入力された目標位置に関する
情報と、ヘッド装置3の現在位置に関する情報とに基づ
いてメインコントローラ70が生成したものである。
The three-axis controller 71 receives a three-axis driver 77 based on a control signal from the main controller 70.
X-axis drive motor 21M, Y-axis drive motor 22M
And the drive of the Z-axis drive motor 23M. The control signal is generated by the main controller 70 based on the information on the target position input from the personal computer 75 and the information on the current position of the head device 3.

【0030】ヘッドコントローラ72は、メインコント
ローラ70からの制御信号に基づいて、モータドライバ
78を介してモータ51の駆動を制御する。この制御信
号は、パソコン75から入力される吸引量、吐出量と、
位置センサ38の出力と、圧力センサ15との出力に基
づいてメインコントローラ70が生成したものである。
The head controller 72 controls the driving of the motor 51 via a motor driver 78 based on a control signal from the main controller 70. The control signal includes a suction amount and a discharge amount input from the personal computer 75,
This is generated by the main controller 70 based on the output of the position sensor 38 and the output of the pressure sensor 15.

【0031】弁開閉コントローラ73は、メインコント
ローラ70からの制御信号に基づいて、弁開閉ドライバ
79を介して電磁弁14の開閉を制御する。この制御信
号は、位置センサ38と、圧力センサ15との出力に基
づいてメインコントローラ70が生成したものである。
The valve opening / closing controller 73 controls opening / closing of the electromagnetic valve 14 via a valve opening / closing driver 79 based on a control signal from the main controller 70. This control signal is generated by the main controller 70 based on the outputs of the position sensor 38 and the pressure sensor 15.

【0032】次に、上述した構成の分注機の吸引、吐出
動作について、図5及び図6を用いて説明する。
Next, the suction and discharge operations of the dispenser having the above-described configuration will be described with reference to FIGS.

【0033】容器92内に収容された液体を分注機のチ
ップ6内に吸引する場合、まず、図5に示すように、エ
アポンプ12を駆動させるとともに電磁弁14を開放す
る。(ステップS01) その後、メインコントローラ70から3軸コントローラ
71を介して3軸ドライバ77に供給される制御信号に
基づいて、X軸駆動モータ21M及びY軸駆動モータ2
2Mを駆動して、容器92上方にヘッド装置3を移動さ
せる。(ステップS02) 次に、Z軸駆動モータ23Mを駆動してヘッド装置3を
下降させ、チップ6の先端を容器92内に収容された液
体に浸す。このとき、電磁弁14は開放状態にあり、エ
アポンプ12からエアチューブ13を介してチップ6の
間隙65に空気が供給されているため、内側チップ部6
1の先端が液面に到達した後、更にヘッド装置3を下降
させて外側チップ部62の先端が液面に到達すると、両
チップ部61、62の間隙65が塞がれて、間隙65内
の圧力が上昇する。この間隙65内の圧力は圧力センサ
15により測定されており、メインコントローラ70に
て所定の閾値と比較される。その結果、圧力センサ15
の出力が閾値を超えたとき、メインコントローラ70
は、チップ6の先端が液面に到達したと判断して、Z軸
駆動モータ23Mを停止するとともに電磁弁14を閉塞
するように、3軸コントローラ71及び弁開閉コントロ
ーラ73に対して制御信号を出力する。(ステップS0
3〜S05) また、メインコントローラ70は、容器92に収容され
た液体を吸引するように、ヘッドコントローラ72を介
してモータドライバ78に対して制御信号を出力する。
これを受けて、モータ51が駆動すると、その回転がギ
ア機構52を介してスクリュー軸36に伝達され、プラ
ンジャ33が上方へ移動する。このプランジャ33の上
昇に伴って、ニードル34が上昇すると、このニードル
34と液面により密閉された内側チップ部61内の圧力
が低下し、外気圧との圧力差により液体が内側チップ部
61内に吸引される。このとき、移動するプランジャ3
3の位置は位置センサ38により検出されており、この
位置センサ38の出力と吸引すべき液体の量に応じて、
モータ51の回転が制御される。(ステップS06) 次に、容器92から所定量の液体の吸引が終了すると、
ヘッド装置3を液面から十分に離れた位置まで上昇させ
た後、数秒間だけ電磁弁14を開放すると、吸引時にお
いて毛細管現象によりチップ6の間隙65に入り込んだ
不所望な液体がエアポンプ12から供給される空気によ
り容器92内に戻される。これにより、液体の吸引動作
が終了する。(ステップS07、S08) 次に、液体を吸引した状態で、更に別の容器に収容され
た液体を吸引する場合、吸引すべき容器上方にヘッド装
置3を移動させ、上述したステップS01〜S08の動
作を行なうことにより、同様の吸引動作が可能となる。
このとき、ヘッド装置3が液体を吸引した状態にあって
も、間隙65内の圧力を圧力センサ15により検出する
ように構成しているため、その出力に基づいて液面検出
を行なうことが可能となっている。(ステップS09) また、液体を吸引した状態で、その液体を別の液体が収
容された容器に対して吐出する場合、図6に示すよう
に、メインコントローラ70から3軸コントローラ71
を介して3軸ドライバ77に供給される制御信号に基づ
いて、X軸駆動モータ21M及びY軸駆動モータ22M
を駆動して、容器上方にヘッド装置3を移動させる。
(ステップS10、S11) 次に、Z軸駆動モータ23Mを駆動してヘッド装置3を
所定の高さまで下降させる。この高さは、チップ6の先
端が容器92内に収容された液体の液面に接触しない程
度の高さに設定されている。(ステップS12) そして、Z軸駆動モータ23Mを停止した後、メインコ
ントローラ70は、容器92に収容された液体を吐出す
るように、ヘッドコントローラ72を介してモータドラ
イバ78に対して制御信号を出力する。これを受けて、
モータ51が駆動すると、その回転がギア機構52を介
してスクリュー軸36に伝達され、プランジャ33が下
方へ移動する。このプランジャ33の下降に伴って、ニ
ードル34が下降すると、このニードル34と吸引され
た液体により密閉された内側チップ部61内の圧力が上
昇し、外気圧との圧力差により液体が内側チップ部61
先端から吐出される。このとき、吐出される液体が微量
であるため、その液体は液滴として内側チップ部61の
先端に付着する。ここで、閉塞されている電磁弁14を
開放状態にすると、内側チップ部61の先端に付着して
いる液滴が、間隙65から吹き出される空気により下方
へ滴下される。
When sucking the liquid contained in the container 92 into the tip 6 of the dispenser, first, as shown in FIG. 5, the air pump 12 is driven and the electromagnetic valve 14 is opened. (Step S01) Thereafter, based on a control signal supplied from the main controller 70 to the three-axis driver 77 via the three-axis controller 71, the X-axis drive motor 21M and the Y-axis drive motor 2
2M is driven to move the head device 3 above the container 92. (Step S02) Next, the Z-axis drive motor 23M is driven to lower the head device 3, and the tip of the chip 6 is immersed in the liquid stored in the container 92. At this time, since the solenoid valve 14 is in the open state and air is supplied from the air pump 12 to the gap 65 of the chip 6 via the air tube 13,
When the head device 3 is further lowered after the front end of the first chip portion reaches the liquid surface, and the front end of the outer chip portion 62 reaches the liquid surface, the gap 65 between the two chip portions 61 and 62 is closed. Pressure rises. The pressure in the gap 65 is measured by the pressure sensor 15 and is compared with a predetermined threshold by the main controller 70. As a result, the pressure sensor 15
The output of the main controller 70
Determines that the tip of the chip 6 has reached the liquid level, and sends a control signal to the three-axis controller 71 and the valve opening / closing controller 73 so as to stop the Z-axis drive motor 23M and close the solenoid valve 14. Output. (Step S0
3 to S05) The main controller 70 outputs a control signal to the motor driver 78 via the head controller 72 so as to suck the liquid stored in the container 92.
In response to this, when the motor 51 is driven, the rotation is transmitted to the screw shaft 36 via the gear mechanism 52, and the plunger 33 moves upward. When the needle 34 rises with the rise of the plunger 33, the pressure in the inner tip portion 61 sealed by the needle 34 and the liquid level decreases, and the liquid in the inner tip portion 61 due to a pressure difference from the outside air pressure. Is sucked. At this time, the moving plunger 3
The position 3 is detected by the position sensor 38, and according to the output of the position sensor 38 and the amount of liquid to be sucked,
The rotation of the motor 51 is controlled. (Step S06) Next, when the suction of a predetermined amount of liquid from the container 92 is completed,
When the solenoid valve 14 is opened for a few seconds after the head device 3 is raised to a position sufficiently distant from the liquid surface, undesired liquid that has entered the gap 65 of the chip 6 due to capillary action during suction is discharged from the air pump 12. It is returned into the container 92 by the supplied air. Thus, the liquid suction operation ends. (Steps S07 and S08) Next, in a case where the liquid contained in another container is sucked while the liquid is being sucked, the head device 3 is moved above the container to be sucked, and the steps S01 to S08 described above are performed. By performing the operation, a similar suction operation can be performed.
At this time, even if the head device 3 is in a state of sucking the liquid, the pressure in the gap 65 is detected by the pressure sensor 15, so that the liquid level can be detected based on the output. It has become. (Step S09) In addition, when the liquid is discharged to a container containing another liquid while the liquid is being sucked, as shown in FIG.
X-axis drive motor 21M and Y-axis drive motor 22M based on a control signal supplied to 3-axis driver 77 through
Is driven to move the head device 3 above the container.
(Steps S10, S11) Next, the Z-axis drive motor 23M is driven to lower the head device 3 to a predetermined height. This height is set to such a height that the tip of the chip 6 does not contact the liquid surface of the liquid stored in the container 92. (Step S12) After stopping the Z-axis driving motor 23M, the main controller 70 outputs a control signal to the motor driver 78 via the head controller 72 so as to discharge the liquid stored in the container 92. I do. In response,
When the motor 51 is driven, its rotation is transmitted to the screw shaft 36 via the gear mechanism 52, and the plunger 33 moves downward. When the needle 34 descends with the plunger 33 descending, the pressure in the inner tip portion 61 sealed by the needle 34 and the suctioned liquid increases, and the liquid is displaced by the pressure difference from the outside air pressure. 61
Discharged from the tip. At this time, since a small amount of liquid is ejected, the liquid adheres to the tip of the inner chip portion 61 as a droplet. Here, when the closed electromagnetic valve 14 is opened, the liquid droplets adhering to the tip of the inner tip portion 61 are dropped downward by the air blown out from the gap 65.

【0034】尚、内側チップ部61から吐出される液体
の量は、吸引時と同様に、吐出すべき液体の量と位置セ
ンサ38の出力とに応じて制御される。(ステップS1
3、S14) 最後に、ヘッド装置3を上昇させるとともに、エアポン
プ11を停止して、吐出動作を終了する。(ステップS
15、S16) 上述したように、本実施の形態によれば、チップ6を内
側チップ部61と外側チップ部62とから構成するとと
もに、両チップ部61、62の間隙65にエアポンプ1
2からの空気を供給するように構成しているため、内側
チップ部61の先端から吐出され、液滴として付着した
微量の液体が、間隙65から吹き出される空気により滴
下される。これにより、超微量の試薬や検体等を液滴と
して精度よく滴下することが可能となる。
The amount of liquid discharged from the inner tip portion 61 is controlled in accordance with the amount of liquid to be discharged and the output of the position sensor 38 as in the case of suction. (Step S1
3, S14) Finally, the head device 3 is raised, the air pump 11 is stopped, and the ejection operation ends. (Step S
15, S16) As described above, according to the present embodiment, the tip 6 is formed of the inner tip portion 61 and the outer tip portion 62, and the air pump 1 is provided in the gap 65 between the tip portions 61 and 62.
2 is supplied, a small amount of liquid discharged from the tip of the inner tip portion 61 and attached as a droplet is dropped by the air blown out from the gap 65. This makes it possible to precisely drop a very small amount of a reagent or a specimen as a droplet.

【0035】また、外側チップ部62の先端を、内側チ
ップ部61の先端と同じかもしくはそれより短くしてい
るため、内側チップ部61の先端に付着した液滴に対し
て、間隙65からの空気を効果的に吹き付けることが可
能となる。
Further, since the tip of the outer tip portion 62 is the same as or shorter than the tip of the inner tip portion 61, droplets adhering to the tip of the inner tip portion 61 are prevented from flowing from the gap 65. Air can be blown effectively.

【0036】また、電磁弁14を開放した状態で内側チ
ップ部61から液体を吐出するのではなく、内側チップ
部61から液体を吐出した後、電磁弁14を開放して液
滴を滴下させるように制御しているため、できるだけお
おきな液滴として液体を滴下することが可能となり、よ
り精度よく滴下することが可能となる。
Instead of discharging the liquid from the inner chip portion 61 with the electromagnetic valve 14 opened, the liquid is discharged from the inner chip portion 61, and then the electromagnetic valve 14 is opened to drop liquid droplets. , It is possible to drop the liquid as large droplets as possible, and it is possible to drop the liquid with higher precision.

【0037】また、間隙65内の圧力を検出する圧力セ
ンサ15を備えているため、吸引、吐出の対象となる容
器92に収容された液体の液面を、内側チップ部61内
に液体が吸引されている状態かどうかによらず、検出す
ることが可能となる。
Further, since the pressure sensor 15 for detecting the pressure in the gap 65 is provided, the liquid surface of the liquid contained in the container 92 to be suctioned and discharged is sucked into the inner tip portion 61. It is possible to detect whether or not the state is set.

【0038】尚、本実施の形態においては、分注機とし
て、3軸駆動機構2をコントローラ7により制御する自
動分注機を用いたが、ヘッド装置3を手に持って操作す
る携帯用の分注機に用いることができる。
In the present embodiment, an automatic dispenser that controls the three-axis drive mechanism 2 by the controller 7 is used as a dispenser, but a portable dispenser that operates the head device 3 by hand. Can be used for dispensers.

【0039】また、本実施の形態においては、圧力セン
サ15により容器92に収容された液体の液面を検出す
るように構成したが、内側チップ部61と外側チップ部
62とがともに導電性部材を含むように構成して、液面
検出を行なうことができる。この場合、両チップ部6
1、62の一端を電気的に接続するともに、その通電状
態を検出する電流センサ、電圧センサ等の通電センサを
設ける。そして、両チップ部61、62の先端が液面に
到達すると、電流もしくは電圧の変化が生じるため、こ
れを通電センサにより検出して、液面検出が行われる。
In this embodiment, the pressure sensor 15 detects the level of the liquid contained in the container 92. However, both the inner tip portion 61 and the outer tip portion 62 are made of a conductive material. And liquid level detection can be performed. In this case, both tip portions 6
One end of each of the first and second terminals 62 is electrically connected, and an energization sensor such as a current sensor or a voltage sensor for detecting the energization state is provided. When the tips of both tip portions 61 and 62 reach the liquid surface, a change in current or voltage occurs. This is detected by an energization sensor and liquid level detection is performed.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明によれば、チップを内側チップ部
と外側チップ部とから構成するとともに、両チップ部の
間隙に気体供給手段からの気体を供給するように構成し
ているため、内側チップ部の先端から吐出され、液滴と
して付着した微量の液体が、間隙から噴出される気体に
より滴下される。これにより、超微量の試薬や検体等を
液滴として精度よく滴下することが可能となる。
According to the present invention, the chip is constituted by the inner chip portion and the outer chip portion, and the gas is supplied from the gas supply means to the gap between the two chip portions. A small amount of liquid ejected from the tip of the tip portion and attached as droplets is dropped by gas ejected from the gap. This makes it possible to precisely drop a very small amount of a reagent or a specimen as a droplet.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態における分注機全体の構
成を表す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of an entire dispenser according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の分注機におけるヘッド装置の構成を表
す概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a head device in the dispenser of FIG.

【図3】 図2のヘッド装置におけるチップの構成を表
す概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a chip in the head device of FIG. 2;

【図4】 図1の分注機の制御系を表すブロック図であ
る。
FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the dispenser of FIG.

【図5】 図1の分注機の吸引動作を表すフローチャー
トである。
FIG. 5 is a flowchart showing a suction operation of the dispenser of FIG. 1;

【図6】 図1の分注機の吐出動作を表すフローチャー
トである。
FIG. 6 is a flowchart showing a discharge operation of the dispenser of FIG. 1;

【図7】 従来の分注機の構成を表す概略構成図であ
る。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a conventional dispenser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 :分注テーブル 12:エアポンプ 2 :3軸駆動機構 3:ヘッド装置 34:ニードル 36:スクリュー軸 4 :ノズル 41:内側ノズル部 42:外側ノズル部 51:モータ 6 :チップ 61:内側チップ部 62:外側チップ部 65:間隙 7 :コントローラ 1: dispensing table 12: air pump 2: three-axis drive mechanism 3: head device 34: needle 36: screw shaft 4: nozzle 41: inner nozzle portion 42: outer nozzle portion 51: motor 6: chip 61: inner chip portion 62 : Outer tip 65: Gap 7: Controller

フロントページの続き Fターム(参考) 2G058 CA01 EA02 EA04 EA11 EB05 EB08 EB15 ED02 ED07 ED12 ED13 GB03 GB04 GB10 4F033 QA05 QB02Y QB12Y QB17 QC04 QD11 QE09 QF21X QF21Y QK02X QK08X QK12Y QK18X QK23X QK27X QK30XContinued on the front page F-term (reference) 2G058 CA01 EA02 EA04 EA11 EB05 EB08 EB15 ED02 ED07 ED12 ED13 GB03 GB04 GB10 4F033 QA05 QB02Y QB12Y QB17 QC04 QD11 QE09 QF21X QF21Y QK02Q QKXQ QQXQ

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 中空のノズルと、該ノズル内に挿入され
たニードルと、該ニードルを前記ノズル内で移動させる
駆動手段と、前記ノズルの先端に配置されたチップとを
備え、該駆動手段を駆動して前記チップ内を減圧、加圧
することにより液体を吸引、吐出する分注機のヘッド装
置において、 前記チップが、前記ノズルに連通する内側チップ部と、
該内側チップ部の外側に配置された外側チップ部とを備
えるともに、前記両チップ部の間隙に気体を供給する気
体供給手段を設けたことを特徴とする分注機のヘッド装
置。
1. A nozzle comprising: a hollow nozzle; a needle inserted into the nozzle; driving means for moving the needle within the nozzle; and a tip disposed at the tip of the nozzle. A head device of a dispenser that drives and depressurizes and pressurizes the inside of the chip to suck and discharge a liquid, wherein the chip has an inner chip portion communicating with the nozzle,
A head device for a dispenser, comprising: an outer tip portion disposed outside the inner tip portion; and gas supply means for supplying gas to a gap between the two tip portions.
【請求項2】 前記内側チップ部の先端は、前記外側チ
ップ部の先端に揃っているかもしくはそれより突出して
いることを特徴とする請求項1記載の分注機のヘッド装
置。
2. The head device of a dispenser according to claim 1, wherein the tip of the inner tip portion is aligned with or protrudes from the tip of the outer tip portion.
【請求項3】 前記間隙と前記気体供給手段との間に弁
手段を設けるとともに、前記駆動手段を駆動して前記内
側チップ部内を加圧することにより前記内側チップ部の
先端に液滴を形成した後、前記弁機構を開放して前記間
隙から気体を噴出させることにより前記液滴を滴下する
ことを特徴とする請求項1または2記載の分注機のヘッ
ド装置。
3. A valve is provided between the gap and the gas supply means, and the driving means is driven to pressurize the inside tip, thereby forming a droplet at the tip of the inside tip. The head device for a dispenser according to claim 1 or 2, wherein the droplet is dropped by opening the valve mechanism and ejecting gas from the gap.
【請求項4】 前記間隙内の圧力を検出する圧力センサ
を設け、該圧力センサの出力に基づいて液体の吸引、吐
出の対象となる容器の液面を検出することを特徴とする
請求項1または2記載の分注機のヘッド装置。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising a pressure sensor for detecting a pressure in the gap, and detecting a liquid level of a container to be sucked and discharged based on an output of the pressure sensor. Or the head device of the dispenser according to 2.
【請求項5】 前記内側チップ部と前記外側チップ部と
が導電性部材を含むとともに、前記両チップ部間の通電
状態を検出する通電センサを設け、該通電センサの出力
に基づいて液体の吸引、吐出の対象となる容器の液面を
検出することを特徴とする請求項1または2記載の分注
機のヘッド装置。
5. An inner chip portion and an outer chip portion each including a conductive member, and an energization sensor for detecting an energization state between the two chip portions is provided, and a liquid is sucked based on an output of the energization sensor. 3. The dispenser head device according to claim 1, wherein the liquid level of a container to be discharged is detected.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018522220A (en) * 2015-05-20 2018-08-09 ユニバーシティー オブ メリーランド,カレッジ パーク Water droplet generation and trapping in a microfluidic chip with a continuous gas phase

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