JP2000329771A

JP2000329771A - 分注装置

Info

Publication number: JP2000329771A
Application number: JP11137210A
Authority: JP
Inventors: Seiya Takahashi; 誠也高橋; Hiroyuki Imabayashi; 浩之今林
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】吸引・吐出方式分注が可能で、且つノズルに於
ける液面位置の変動に伴う分注量の変動がなく、多種少
量分注が可能で、安定した微小量液体分注が可能な分注
装置を提供することである。【解決手段】配管１４、１６、シリンジピストンポンプ
１５、電磁弁１７、送水ポンプ１８、液体供給タンク１
９により液体吐出装置１０の吐出口から液体を吸引し、
円筒形状圧電素子２２により液体を急激に押圧し、吐出
口より極微少量の液体を吐出する。液体を吐出後、吐出
口の液面位置は後方に移動するが、配管１４、１６、シ
リンジピストンポンプ１５、電磁弁１７、送水ポンプ１
８、液体供給タンク１９により吐出された量と同量の液
体をノズル部材２３に供給することにより、吐出口の液
面位置は初期の位置に戻る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、微小量の液体を
分注する液体分注装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の臨床検査機器の発達はめざまし
く、自動化、多項目化が進んでいる。これらの装置は、
測定項目に対応した試薬や検査試料を分注装置で測定セ
ルに精密に分注した後、更に攪拌装置で試薬と検査試料
を攪拌、均質化した後に、吸光度などを測定するもので
ある。

【０００３】このうち、分注装置に関しては、近年、小
児検体の分析要求や廃液量の低減といった観点から、分
注量の微量化が望まれている。また、攪拌装置について
は、検査処理の高速化のため、攪拌時間の短縮が望まれ
ている。

【０００４】従来の一般的な分注装置は、シリンジピス
トンポンプをモータ駆動する方式が主流である。この方
式では、最小分注量は約２μｌ程度で、これ以上の微小
量を分注すると、分注精度が極端に悪化するという課題
があった。このような課題に対し、最小分注量を従来の
方式に比べ２桁以上小さくする技術としては、例えば特
開平８−２３３７１０号公報に、インクジェット方式を
適用したナノピペッタが開示されている。

【０００５】図７は、上述したインクジェット式ナノピ
ペッタの主要部を断面で示した概略構成図である。

【０００６】図７に於いて、ピペッタフレーム１内に
は、ピぺッタチャンバ２と、大気に連通し液滴３が生成
され打ち出されるノズル４と、リザーバ５と、該ピペッ
タチャンバ２に対してダイヤフラム６を介して駆動力を
印加する圧電素子７とが形成されている。また、このピ
ペッタフレーム１の外部には、上記圧電素子７を制御す
る制御装置８と、上記リザーバ５に試薬若しくは試料を
導入する導入口９が設けられている。

【０００７】この従来例では、検体試料と必要な試薬と
を混合して液滴状の反応試料を調製する装置に於いて、
０．１ｎｌを越えない量を単位とする液滴生成が可能な
分注要素を具備し、上記液滴状の反応試料を構築するた
めに必要な試薬及び試料の分注を、最少量１ｎｌを越え
ない量で、且つ、分解能０．１ｎｌを越えない単位で行
うインクジェット方式を適用した提案がなされている。

【０００８】このピペッタは、加速力を駆動する高周波
の周波数に応じて分注速度も高くでき、例えば１０ｋＨ
ｚで駆動した場合には、１反応試料の構築（最大１μ
ｌ）当たり１秒程度で実現可能となっている。これによ
り、１００サンプル／１分〜２分という高速度で反応試
料の構築が可能である。

【０００９】更に、該インクジェット方式を採用するこ
とにより、ピペッタの複数配列（アレイ）化が可能とな
った。すなわち、該方式のピペッタに於いては、チャン
バ、リザーバ、駆動要素が小型であり、駆動機構も駆動
要素である圧電素子に電圧を印加するだけであるので、
制御機構も単純で、独立に複数の駆動要素を容易に駆動
可能である。

【００１０】アレイ化したピペッタを適当な移動要素に
装着し、複数の反応孔を平面上に配置した反応容器との
相対位置を適宜変化させながら、必要なタイミングで必
要なピペッタ部の駆動要素（圧電素子）を駆動すること
により、ちょうどインクジェット式プリンタが描画する
ように、目的位置の反応孔に対して目的試薬の分注が高
スループットに実現可能となっている。

【００１１】また、攪拌装置については、攪拌時間を短
縮する方法としては、例えば特開平６−２５８３２８号
公報に開示されているように、容器に入れられた攪拌対
象液を攪拌子で攪拌する装置に於いて、攪拌子の先端を
攪拌対象液の水位の略中心に設定し、攪拌効率を向上す
ることにより、攪拌時間の短縮を行う技術が提案されて
いる。上記特開平６−２５８３２８号公報には、検体や
試薬を順に分注されながら搬送されてきた反応管にアー
ムを下降して攪拌子を挿入することができる、と記述さ
れており、検体と試薬は別々に反応管に分注されること
を前提としている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７に示さ
れた従来技術では、リザーバ５への液体の供給は、導入
口９より行うとされており、ノズル４から液体を吐出す
る場合のみについて記述されて、該ノズル４から液体を
吸引する場合について記載がなされていない。しかしな
がら、血液自動分析機のように、多種少量の検査試料を
分析する場合には、検査処理能力の観点から吸引・吐出
分注の方式が望ましい。

【００１３】また、小児検体のように検査試料が少量し
か採取できない場合、上述した図７の従来技術のよう
に、リザーバ５とピペッタチャンバ２内全てを検査試料
で満たすことは困難である。

【００１４】更に、上記特開平８−２３３７１０号公報
には記載されていないが、多種の液体を連続して分注す
る場合には、洗浄するか、或いは交換するしかないが、
上述した従来技術では全てを洗浄するのは難しく、また
交換はコストアップとなるので多種少量分注は困難であ
る。

【００１５】また、図７に示される従来技術には、ノズ
ル４に於ける液面位置制御に関する記述がないが、実際
には液面位置によって吐出量が変化するため、微小量液
体を精度よく吐出するためには、ノズル４に於ける液面
位置を精密に制御する必要がある。

【００１６】液面位置は、ノズル４の毛細管力と、リザ
ーバ５内の液面高さとノズル４の高低差によって決定さ
れる。この従来技術には、リザーバ５内の液面高さに関
する記述がないので、リザーバ５内の液体が外部大気に
連通しているのか、またはリザーバ５内を全て液体が満
たしているのかは不明である。しかしながら、仮にリザ
ーバ５内の液体が外部大気に連通している状態で、上述
したような吐出を行うと、吐出された液体の量に応じ
て、リザーバ５内の液面高さが低くなり、ノズル４に於
ける液面位置が変動し、吐出量が変動するという課題が
発生する。

【００１７】また、リザーバ５内を全て液体が満たして
いる状態では、吐出された液体の量に応じてノズル４の
液面位置が後退し、吐出量が徐々に減少して、ついには
吐出ができなくなるという課題が発生する。

【００１８】更に、血液自動分析機に用いる分注装置に
於いては、多数の検査試料を同一のピペッタを用いて分
注作業を行う場合が多い。この場合、ピペッタ内壁等の
流路表面に付着した検査試料が次の検査試料に混入しな
いように、分注作業後に流路を洗浄する必要がある。

【００１９】一般的な洗浄は、流路内にイオン交換水等
の洗浄水を流すことによって行われるが、流路形状に凹
状部が多いほど、洗浄性が悪くなる。上述した特開平８
−２３３７１０号公報による従来技術では、洗浄性に関
する記述がないが、図７に示されているピペッタチャン
バ２の形状には凹部が多く洗浄性が悪いことが予想され
る。

【００２０】また、検体と試薬の混合液を短時間で均質
化するには、攪拌を開始する前になるべく均質な状態に
近づけておくことが望ましい。これに対し、上述した特
開平６−２５８３２８号公報では、攪拌を開始する前の
混合液は、反応管に検体と試薬を順に分注しただけであ
り、ほとんど均質化していないという課題を有してい
る。

【００２１】したがって、この発明は上記課題に鑑みて
なされたものであり、その第１の目的は、吸引・吐出方
式分注が可能で、且つノズルに於ける液面位置の変動に
伴う分注量の変動がなく、多種少量分注が可能で、安定
した微小量液体分注が可能な分注装置を提供することを
目的とする。

【００２２】またこの発明の第２の目的は、洗浄性の良
い分注装置を提供することを目的とする。

【００２３】更に、この発明の第３の目的は、検体と試
薬を分注後、攪拌を開始する間に混合液を均質な状態に
近づけることにより、短時間でその後の攪拌が完了する
分注装置を提供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】すなわち請求項１に記載
の発明は、微小量の液体を分注する分注装置に於いて、
内部に流路を有し、一端に微小断面積の吐出口を有する
ノズル部材と、このノズル部材の他端に連結され、内部
に流路を有し、液体に圧電素子による微小変位を作用さ
せて上記ノズル部材の吐出口から極微量の液滴を吐出す
る微小変位発生部材と、を有する液滴吐出手段と、吐出
された液体と同量の液体を上記微小変位発生部材を経由
して上記ノズル部材に供給し、且つ該ノズル部材の吐出
口から液体を吸引するものであって、上記微小変位発生
部材に連結された送吸液手段と、を具備したことを特徴
とする。

【００２５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明に於いて、上記送吸液手段が、上記微小変位発生
部材及びノズル部材に洗浄水を流しながら、上記微小変
位発生部材により上記微小変位発生部材及びノズル部材
を振動させ、上記微小変位発生部材及びノズル部材表面
に付着した液体を剥離洗浄することを特徴とする。

【００２６】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明に於いて、上記液滴吐出手段が、上記微小変位発
生部材の流路表面及びノズル部材先端表面を低表面エネ
ルギー樹脂で被覆したことを特徴とする。

【００２７】請求項４に記載の発明によれば、微小量の
液体を分注する分注装置に於いて、内部に流路を有し、
一端に微小断面積の吐出口を有するノズル部材と、この
ノズル部材の他端に連結され、内部に流路を有し、液体
に圧電素子による微小変位を作用させて上記ノズル部材
の吐出口から極微量の液滴を吐出する微小変位発生部材
と、を有する液滴吐出手段と、吐出された液体と同量の
液体を上記微小変位発生部材を経由して上記ノズル部材
に供給し、且つ該ノズル部材の吐出口から液体を吸引す
るものであって、上記微小変位発生部材に連結された送
吸液手段と、を備える少なくとも１つの第１の液体分注
手段と、内部に流路が形成されて、一端に吐出口を有す
るプローブ部材と、このプローブ部材の他端に流路を介
して連結され、この流路より該プローブ部材に液体を供
給するか若しくはプローブ部材の吐出口より液体を吸引
する送吸液手段と、を備える第２の液体分注手段と、上
記第１、第２の液体分注手段から吐出される液体を収容
する容器と、を具備し、上記第１及び第２の液体分注手
段は、上記第２の液体分注手段から吐出された液体の流
れの中に上記第１の液体分注手段の微小変位発生部材を
変位させることにより吐出された液体が吸収される位置
に配置されることを特徴とする。

【００２８】請求項１に記載の発明にあっては、送吸液
手段により吐出口から液体を吸引し、微小変位発生部材
により液体を急激に押圧し、吐出口より極微少量の液体
を吐出する。液体を吐出後、吐出口の液面位置は上方に
移動するが、送吸液手段により吐出された量と同量の液
体を微小変位発生部材を経由してノズル部材に供給する
ことにより、吐出口の液面位置は初期の位置に戻る。

【００２９】送吸液手段を配設することより吸引・吐出
分注が可能となり、且つ吐出量に応じてノズル部材に液
体を送液することができるため、吐出口に於ける液面位
置を常に一定にすることができ、液面位置の変動に伴う
吐出量の変動がなく、吐出量の安定した分注が可能とな
る。

【００３０】請求項２に記載の発明にあっては、微小変
位発生部材及びノズル部材に送液される流水による洗浄
効果に加え、振動による剥離効果が作用し、洗浄効果が
向上し、洗浄時間の短縮が可能となる。

【００３１】また、請求項３に記載の発明にあっては、
微小変位発生部材の流路表面及びノズル部材先端表面を
低表面エネルギー樹脂で被覆することにより、該当表面
への液体の付着力が小さくなり、流路の洗浄性が向上
し、且つ、微細円筒管の内面にのみ液体が保持され、メ
ニスカス形状を一定にすることができる。

【００３２】更に、請求項４に記載の発明にあっては、
第２の分注手段の送吸液手段によりプローブ部材から液
体の吐出を開始する。吐出された液体は連続的な流れと
して液柱を形成しながら吐出される。僅かな時間の後、
第１の分注手段の圧電素子に所定の正弦波形電圧を印加
し、液体を指向性のある微細な液滴として吐出する。こ
の吐出された液滴はプローブ部材から吐出された液体の
液柱に吸収され、容器へ収容される。容器中の混合液体
では、吐出された液滴がプローブ部材から吐出された液
体中に微細な粒子として均等に分布しているため、その
後の攪拌効率が向上する。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態を説明する。

【００３４】図１乃至図３はこの発明の第１の実施の形
態を示したもので、図１は第１の実施の形態の分注装置
の構成を示した概略図、図２（ａ）は液体吐出装置の斜
視図、図２（ｂ）は液体吐出装置の断面図、図３は液体
吐出装置の先端部を示した断面図である。

【００３５】図１に於いて、液体吐出手段である液体吐
出装置１０は、図示されない可動搬送部材に支持されて
おり、検査試料容器１１、洗浄槽１２、反応容器１３の
各上方に図示矢印Ｂ方向に移動可能に配置される。液体
吐出装置１０の一端は、テフロン（商標名）製の配管１
４に接続されており、この配管１４を介して液体吐出装
置１０はシリンジピストンポンプ１５に接続されてい
る。このシリンジピストンポンプ１５の送液分解能は、
０．０１μｌ〜０．０２４μｌである。

【００３６】また、シリンジピストンポンプ１５は、上
記接続配管１４と共に別の配管１６に接続されている。
この配管１６により、電磁弁１７、送水ポンプ１８を介
して液体供給タンク１９が、シリンジピストンポンプ１
５に順次接続されている。尚、シリンジピストンポンプ
１５のピストンは、図示されないステップピングモータ
やギヤラックピニオン等の直線往復アクチュエータによ
り、図示矢印Ａ方向に往復運動する。

【００３７】そして、上記液体吐出装置１０と、シリン
ジピストンポンプ１５と、液体供給タンク１９は、概略
同一高低位置に設置されている。

【００３８】上記液体供給タンク１９内には、洗浄水と
なる水または脱気されたイオン交換水が入っており、送
水ポンプ１８により、各配管１４、シリンジピストンポ
ンプ１５、液体吐出装置１０に洗浄水が充填供給される
ように構成されている。

【００３９】上記液体吐出装置１０には、図２（ａ）に
示されるように、微小変位発生部材２１として肉厚方向
に分極された円筒形状圧電素子２２が用いられる。この
円筒形状圧電素子２２の一方の端面にはノズル部材２３
が連結されており、もう一方の端面は配管１４に連結さ
れている。更に、この円筒形状圧電素子２２は、内部に
流路を有している。

【００４０】ノズル部材２３は、金属製（ステンレス、
チタン等の耐腐食性が高い金属製）、またはガラス製の
材料で形成されるもので、微細円筒管２４と微細円筒管
支持部材２５とにより構成されている。微細円筒管２４
は、内径約１０〜数百μｍ、長さが数ｍｍの円筒管によ
り構成される。

【００４１】この微細円筒管２４の一方の端面は吐出口
２６となり、その端面及び外周側面には低表面エネルギ
ー樹脂であるフッ素系材料（テフロン（商標名）樹脂材
料）による撥水処理層が形成されている。微細円筒管２
４のもう一方の端面は、微細円筒管支持部材２５に接続
されている。そして、微細円筒管支持部材２５の内部
は、図２（ｂ）に示されるように、円筒形状圧電素子２
２の円筒内周面２８に向かってテーパ形状が形成されて
いる。

【００４２】上記微小変位発生部材２１に用いられる円
筒形状圧電素子２２は、圧電定数が大きく、変位量が大
きいソフト系圧電材料（例えば（株）富士セラミックス
製Ｃ−６材料、Ｃ−８２材料等）で構成されるもので、
概略寸法は外形φ０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、内径φ０．１
ｍｍ〜９ｍｍ、長さ数ｍｍ〜１００ｍｍである。

【００４３】円筒内周面２８と円筒外周面２９には、ニ
ッケルまたは銀の電極が形成されている。これらの電極
は、円筒内周面２８をマイナス電極（ＧＮＤ電極）、円
筒外周面２９をプラス電極として使用される。各電極に
は、図示されない駆動回路からリード線３２またはフレ
キシブル基板により、所定電圧値及び所定波形の電圧が
印加されるようになっている。

【００４４】このように構成された分注装置に於いて、
液体の吸引・吐出動作について説明する。

【００４５】先ず、液体吐出装置１０が洗浄槽１２上方
に移動されて、ノズル部材２３の微細円筒管２４が１ｍ
ｍ〜２ｍｍ程度洗浄槽中１２に浸積される。そして、電
磁弁１７が開放されて、送水ポンプ１８により液体供給
タンク１９内の水が微細円筒管内２４に送液される。こ
れにより、微細円筒管２４の内周面、外周面、及び端面
が洗浄水にて洗浄される。

【００４６】洗浄水が送液されている間に、シリンジピ
ストンポンプ１５が中点まで移動され、該シリンジピス
トンポンプ１５内に洗浄水が充填される。その後、電磁
弁１７が閉じられ、ノズル部材２４は洗浄槽１２の上方
で再び上昇される。

【００４７】この後、シリンジピストンポンプ１５のピ
ストンが所定量、上方に移動され、洗浄水が吐出口２６
より吐出される。その後、再び、シリンジピストンポン
プ１５のピストンが中点まで移動されて、所定量の空気
が微細円筒管内２４に引き込まれて、空気層３１が形成
される。

【００４８】次に、液体吐出装置１０が検査試料容器１
１の上方に移動され、該検査試料容器１１内の検査試料
に微細円筒管２４が浸積される。この後、シリンジピス
トンポンプ１５のピストンが下方に所定量移動され、微
小変位発生部材２１の上方まで検査試料が吸引される。

【００４９】したがって、図１に示されるように、液体
吐出装置１０に接続された配管１４に、上述した空気層
３１が形成され、これにより、洗浄水と検査試料が空気
の層にて分離される。この空気層３１は、微小変位発生
部材２１よりも必ず上方に配置され、微小変位発生部材
２１から発生される微小変位を空気層３１が吸収しない
配置となっている。

【００５０】続いて、液体吐出装置１０は、検査試料容
器１１の上方に再び上昇される。このとき、吐出口２６
の端面及び外周側面には、フッ素系材料による撥水処理
層が形成されているので、吐出口２６端面及び外周側面
へ検査試料が付着することはない。特に、端面では、吐
出口の内部の流路にのみ液体が保持され、一定形状のメ
ニスカスを形成することができる。

【００５１】その後、液体吐出装置１０は、反応容器１
３の上方に移動される。ここで、パルス電圧が微小変位
発生部材２１の円筒形状圧電素子２２に印加される。す
ると、円筒形状圧電素子２２の内径が収縮され、吐出口
２６より検査試料が０．０１ｎｌ〜数十ｎｌの液滴とし
て所定速度で吐出される。吐出口２６より液滴が吐出さ
れると、吐出口２６の液面位置３０は、吐出された量だ
け上方に移動する。

【００５２】次に、吐出された量と同量の液体がシリン
ジピストンポンプ１５により液体吐出装置１０に送液さ
れる。これにより、吐出口２６の液面位置３０は、初期
の位置に戻る。その後、再度、円筒形状圧電素子２２に
パルス電圧が印加されて、吐出口２６より検査試料が吐
出される。

【００５３】尚、吐出される一滴の量が、例えば１ｎｌ
と極めて微量であり、一滴の吐出に伴う液面位置３０の
移動距離が許容範囲内であれば、複数の液滴を吐出した
後は、シリンジピストンポンプ１５により液体吐出装置
１０に送液してもよい。

【００５４】以降、上述した動作が繰り返されて、所望
量の検査試料が反応容器１３内に吐出される。

【００５５】このように、第１の実施の形態によれば、
シリンジピストポンプ１５と液体吐出装置１０を組み合
わせて用いることにより、吸引動作が可能で、且つ吐出
量に応じて液体吐出装置１０に検査試料を送液すること
ができるため、液面位置３０の変動に伴う吐出量の変動
がない吸引・吐出方式の分注が可能となる。加えて、リ
ザーバ（タンク）を不要とするので、検査試料の少量化
が可能となる。

【００５６】また、液滴吐出装置１０は洗浄可能である
ため、多種少量の分注を容易に実現することができる。

【００５７】次に、この発明の第２の実施の形態につい
て説明する。

【００５８】尚、以下に述べる実施の形態に於いて、上
述した第１の実施の形態と同一の部分には同一の参照番
号を付して、その詳細な説明は省略するものとする。

【００５９】図４は、この発明の第２の実施の形態によ
る液体吐出装置の構成を示す断面図である。

【００６０】上述した第１の実施の形態と同様に、液体
吐出装置１０′は、微小変位発生部材２１として肉厚方
向に分極された円筒形状圧電素子２２が用いられてい
る。そして、円筒形状圧電素子２２の一方の端面にはノ
ズル部材２３が連結され、もう一方の端面は配管１４に
連結されている。

【００６１】微小変位発生部材２１に用いられる円筒形
状圧電素子２２は、圧電定数が大きく、変位量が大きい
ソフト系圧電材料（例えば（株）富士セラミックス製
Ｃ−６材料、Ｃ−８２材料等）で構成され、概略寸法は
外形φ０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、内径φ０．１ｍｍ〜９ｍ
ｍ、長さ数ｍｍ〜１００ｍｍ程度である。

【００６２】円筒内周面２８と円筒外周面２９には、ニ
ッケルまたは銀の電極が形成されている。これらの電極
は、円筒内周面２８がマイナス電極（ＧＮＤ電極）、円
筒外周面２９がプラス電極として使用される。また、円
筒内周面２８には、テフロン（商標名）樹脂またはシリ
コン樹脂等の低表面エネルギー樹脂３３により、マイナ
ス電極面の上に被覆層が形成されている。各電極には、
図示されない駆動回路からリード線またはフレキシブル
基板により、所定電圧値及び所定波形の電圧が印加され
るようになっている。

【００６３】その他の構成要素については、上述した第
１の実施の形態と同じである。

【００６４】次に、このように構成された分注装置の動
作について、図１及び図４を参照して説明する。

【００６５】第１の実施の形態と同様な動作によって、
検査試料が吸引され、反応容器１３へ吐出が行われる。
そして、反応容器１３への吐出が完了した後、液体吐出
装置１０は洗浄槽１２の上方へ移動され、ノズル部材３
の微細円筒管２４が１ｍｍ〜２ｍｍ程度洗浄槽１２の洗
浄水中に浸積される。

【００６６】次いで、電磁弁１７が開放されて、送水ポ
ンプ１８より液体供給タンク１９内の水が液体吐出装置
１０′に送液されると同時に、円筒形環状圧電素子２２
に所定の正弦波形電圧が連続して印加されて微小な振動
が発生される。振動は円筒形状圧電素子２２からノズル
部材２３へ伝播される。

【００６７】すると、円筒形状圧電素子２２の円筒内周
面２８及びノズル部材２３の内、外面に付着していた検
査試料は、この振動により強制的に剥離される。特に円
筒形状圧電素子２２の円筒内周面２８は、テフロン（商
品名）樹脂またはシリコン樹脂等の低表面エネルギー樹
脂３３により被覆層が形成されているため付着力が低
く、圧電素子若しくは圧電素子の電極表面が直接検査試
料に接触している場合と比較して容易に剥離される。剥
離された検査試料は送水ポンプ１８から送液される流水
によって吐出口より洗浄槽１２へ運び出される。

【００６８】このように、第２の実施の形態によれば、
送水ポンプ１８から送液される流水による洗浄効果に加
え、振動による剥離効果が作用し、且つ円筒内周面２８
への検査試料の付着力も低いため、洗浄効果が高く、洗
浄時間の短縮が可能となる。

【００６９】次に、この発明の第３の実施の形態につい
て説明する。

【００７０】図５はこの発明の第３の実施の形態に於け
る分注装置の構成を示す概略図、図６は反応容器１３へ
の液体の吐出状態を示した図である。

【００７１】この第３の実施の形態に於ける分注装置
は、検査試料分注装置３５と試薬分注装置３６とから構
成される。

【００７２】検査試料分注装置３５の液体吐出装置１０
は、図示されない可動回転部材を介して図示されない可
動搬送部材に支持されており、検査試料容器１１、洗浄
槽１２、反応容器１３の各上方に所定の角度で図示矢印
Ｂ₁方向に移動可能に配置される。配管１４ａが接続さ
れてピストンが図示矢印Ａ₁方向に往復運動するシリン
ジピストンポンプ１５、及び図示されない電磁弁、液体
供給タンク、送水ポンプについては、上述した第１の実
施の形態と同じ構成であり、これらは配管１６ａにより
接続されている。

【００７３】試薬分注装置３６の試薬プローブ３９は、
図示されない可動搬送部材に支持されており、試薬試料
容器４１、試薬プローブ洗浄槽４２、反応容器１３の各
上方に、図示矢印Ｂ₂方向に移動可能に配置される。試
薬プローブ３９は、内部に流路が形成されており、この
流路の一端はテーパ部を形成しつつ試薬吐出口４０に連
通している。また、試薬プローブ３９の他端は、配管１
４ｂを介して、図示矢印Ａ₂方向にピストンが往復運動
する試薬用シリンジピストンポンプ４３に接続されてい
る。試薬用シリンジピストンポンプ４３には、上記接続
配管以外に液体供給タンク１９に至る別の配管１６ｂが
接続されており、電磁弁１７、送水ポンプ１８を介して
液体供給タンク１９に順次接続されている。

【００７４】このような構成に於いて、検査試料分注装
置３５では、上述した第１の実施の形態と同様な動作で
洗浄及び検査試料の吸引が行われ、液体吐出装置１０は
反応容器１３の上方に移送されて、回転機構によって所
定角度傾いた状態で配置される。

【００７５】次いで、試薬分注装置３６では、試薬プロ
ーブ３９が試薬プローブ洗浄槽４２の上方に移動され、
試薬プローブ３９の先端が１ｍｍ〜２ｍｍ程度試薬プロ
ーブ洗浄槽４２中に浸積され、電磁弁１７が開放され
て、送水ポンプ１８により液体供給タンク１９内の水が
試薬プローブ３９内の流路に送液される。これにより、
試薬プローブ３９の内周面、外周面、及び端面が洗浄水
にて洗浄される。

【００７６】洗浄水が送液されている間に、試薬用シリ
ンジピストンポンプ４３が中点まで移動され、試薬用シ
リンジピストンポンプ４３内に洗浄水が充填される。そ
の後、電磁弁１７が閉じられ、試薬プローブ３９が試薬
プローブ洗浄層４２の上方に再び上昇される。

【００７７】この後、試薬用シリンジピストンポンプ４
３のピストンが所定量、上方に移動され、洗浄水が試薬
吐出口４０より吐出される。その後、再び、試薬用シリ
ンジピストンポンプ４３のピストンが中点まで移動さ
れ、所定量の空気が試薬プローブ３９に引き込み空気層
が形成される。

【００７８】次に、試薬プローブ３９が試薬容器４１の
上方に移動され、試薬容器４１内の試薬に試薬プローブ
３９の先端１ｍｍ〜２ｍｍ程度が浸積される。この後、
試薬用シリンジピストンポンプ４３のピストンが下方に
所定量移動され、試薬が所定量吸引される。続いて、試
薬プローブ３９は試薬容器４１上方に再び上昇され、試
薬プローブ３９は反応容器１３の上方に移動される。

【００７９】反応容器１３の上方に於ける試薬プローブ
３９と検査試料分注装置３５の液体吐出装置１０の位置
は、液体吐出装置１０から吐出される液体が、試薬プロ
ーブ３９から吐出される液体の流れに吸収される位置関
係に配置される。

【００８０】試薬と検査試料の吐出は、次のように行わ
れる。

【００８１】先ず、試薬分注装置３６の試薬用シリンジ
ピストンポンプ４３が上方に移動され、試薬プローブ３
９から反応容器１３に試薬の吐出が開始される。この
際、吐出される試薬は、試薬プローブ３９から反応容器
１３の間を連続した流れとして、図６に示されるよう
に、液柱４５を形成しつつ吐出される。

【００８２】一方、検査試料分注装置３５の円筒形状圧
電素子２２に所定の正弦波形電圧が連続的に印加される
と、円筒形状圧電素子２２では振動が発生され、この振
動が検査試薬中を伝播し、検査試料は指向性を持った極
めて微細な右記滴状態（噴霧状態）で吐出口４０から吐
出される。

【００８３】試薬分注装置３６による試薬の吐出を開始
した後、僅かな時間を於いて検査試料分注装置３５によ
り検査試薬が吐出されると、吐出された検査試料は、試
薬の液柱に吸収されて試薬と混合されながら、反応容器
１３に吐出される。反応容器１３に吐出された試薬と検
査試料の混合液は、検査試料と試薬を順に分注した場合
に比べ、試薬中に検査試料の微細な粒子が均等に分布す
ることになり、その後の攪拌工程に於ける攪拌効率が良
くなる。その結果、攪拌時間の短縮が可能となり、検査
処理の高速化が可能となる。

【００８４】この第３の実施の形態に於いて、上述した
第１の実施の形態と同様に、円筒形状圧電素子２２に所
定のパルス電圧を所定間隔で連続的に印加すると、検査
試料は小滴として吐出される。検査試料を試薬の液柱に
向かって小滴として連続的に吐出することによっても、
噴霧状態で吐出した場合とほぼ同様な作用、効果を得る
ことができる。

【００８５】このように、第３の実施の形態によれば、
反応容器１３中の試薬に検査試料が細かな粒子として均
等に分布するため、その後の攪拌作業が短時間で済み、
検査処理能力の向上が可能となる。

【００８６】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、吸
引・吐出方式分注が可能で、且つノズルに於ける液面位
置の変動に伴う分注量の変動がなく、多種少量分注が可
能で、安定した微小量液体分注が可能な分注装置を提供
することができる。

【００８７】また、第２の発明によれば、洗浄性の良い
分注装置を提供することができる。

【００８８】更に、第３の発明によれば、検体と試薬を
分注後、攪拌を開始する間に混合液を均質な状態に近づ
けることにより、短時間でその後の攪拌が完了する分注
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態の分注装置の構成
を示した概略図である。

【図２】この発明の第１の実施の形態を示したもので、
（ａ）は液体吐出装置の斜視図、（ｂ）は液体吐出装置
の断面図である。

【図３】この発明の第１の実施の形態を示したもので、
液体吐出装置の先端部を示した断面図である。

【図４】この発明の第２の実施の形態による液体吐出装
置の構成を示す断面図である。

【図５】この発明の第３の実施の形態に於ける分注装置
の構成を示す概略図である。

【図６】第３の実施の形態による反応容器１３への液体
の吐出状態を示した図である。

【図７】従来のインクジェット式ナノピペッタの主要部
を断面で示した概略構成図である。

【符号の説明】

１０液体吐出装置、１１検査試料容器、１２洗浄槽、１３反応容器、１４、１６配管、１５シリンジピストンポンプ、１７電磁弁、１８送水ポンプ、１９液体供給タンク、２１微小変位発生部材、２２円筒形状圧電素子、２３ノズル部材、２４微細円筒管、２５微細円筒管支持部材、２６吐出口、２８円筒内周面、２９円筒外周面、３１空気層、３２リード線。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微小量の液体を分注する分注装置に於い
て、内部に流路を有し、一端に微小断面積の吐出口を有する
ノズル部材と、このノズル部材の他端に連結され、内部
に流路を有し、液体に圧電素子による微小変位を作用さ
せて上記ノズル部材の吐出口から極微量の液滴を吐出す
る微小変位発生部材と、を有する液滴吐出手段と、吐出された液体と同量の液体を上記微小変位発生部材を
経由して上記ノズル部材に供給し、且つ該ノズル部材の
吐出口から液体を吸引するものであって、上記微小変位
発生部材に連結された送吸液手段と、を具備したことを特徴とする分注装置。
【請求項２】上記送吸液手段は、上記微小変位発生部
材及びノズル部材に洗浄水を流しながら、上記微小変位
発生部材により上記微小変位発生部材及びノズル部材を
振動させ、上記微小変位発生部材及びノズル部材表面に
付着した液体を剥離洗浄することを特徴とする請求項１
に記載の分注装置。
【請求項３】上記液滴吐出手段は、上記微小変位発生
部材の流路表面及びノズル部材先端表面を低表面エネル
ギー樹脂で被覆したことを特徴とする請求項１に記載の
分注装置。
【請求項４】微小量の液体を分注する分注装置に於い
て、内部に流路を有し、一端に微小断面積の吐出口を有する
ノズル部材と、このノズル部材の他端に連結され、内部
に流路を有し、液体に圧電素子による微小変位を作用さ
せて上記ノズル部材の吐出口から極微量の液滴を吐出す
る微小変位発生部材と、を有する液滴吐出手段と、吐出
された液体と同量の液体を上記微小変位発生部材を経由
して上記ノズル部材に供給し、且つ該ノズル部材の吐出
口から液体を吸引するものであって、上記微小変位発生
部材に連結された送吸液手段と、を備える少なくとも１
つの第１の液体分注手段と、内部に流路が形成されて、一端に吐出口を有するプロー
ブ部材と、このプローブ部材の他端に流路を介して連結
され、この流路より該プローブ部材に液体を供給するか
若しくはプローブ部材の吐出口より液体を吸引する送吸
液手段と、を備える第２の液体分注手段と、上記第１、第２の分注手段から吐出される液体を収容す
る容器と、を具備し、上記第１及び第２の液体分注手段は、上記第２の液体分
注手段から吐出された液体の流れの中に上記第１の液体
分注手段の微小変位発生部材を変位させることにより吐
出された液体が吸収される位置に配置されることを特徴
とする分注装置。