JP2004020320A - 分注装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】液体を吸引し吐出する分注装置において、分注処理の時間的効率を向上する。分注処理を精度良く実行する分注装置を提供する。
【解決手段】分注器ユニット２２は、分注ノズル部２４と分注ポンプ部２８を有する。分注器ユニット２２の内部には空気室２０が形成される。吸引動作量算出部４２は、液体１２の吸引に先立って、体積検出部５２と圧力センサ３８とで検出される吸引開始時の空気室２０の体積と圧力とに基づいて、必要吸引量の液体１２を吸引するための分注ポンプ部２８の吸引動作量を算出する。また、押し込み動作量算出部４４は、液体１２の吐出に先立って、体積検出部５２と圧力センサ３８とで検出される吐出開始時の空気室２０の体積と圧力とに基づいて分注ポンプ部２８の押し込み動作量を算出する。その結果、ポンプ駆動部４８が実際に分注ポンプ部２８を駆動した際に、精度良く分注処理がなされ、分注処理の時間的効率も向上させることができる。
【選択図】 図３
【解決手段】分注器ユニット２２は、分注ノズル部２４と分注ポンプ部２８を有する。分注器ユニット２２の内部には空気室２０が形成される。吸引動作量算出部４２は、液体１２の吸引に先立って、体積検出部５２と圧力センサ３８とで検出される吸引開始時の空気室２０の体積と圧力とに基づいて、必要吸引量の液体１２を吸引するための分注ポンプ部２８の吸引動作量を算出する。また、押し込み動作量算出部４４は、液体１２の吐出に先立って、体積検出部５２と圧力センサ３８とで検出される吐出開始時の空気室２０の体積と圧力とに基づいて分注ポンプ部２８の押し込み動作量を算出する。その結果、ポンプ駆動部４８が実際に分注ポンプ部２８を駆動した際に、精度良く分注処理がなされ、分注処理の時間的効率も向上させることができる。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分注装置に関し、特に精度よく分注を行う分注装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
生化学や化学などの分野では、検体の検査のために分注装置が利用されている。この分注装置によって検体や試薬などの液体を分注する際には、高精度な検査結果を得るために、これらの液体を精度良く分注する必要がある。以下、図５を参照しながら従来の分注装置について説明する。図５は、従来における分注装置において、その主要部である分注器ユニット１００によって液体を吸引する工程を説明するための概略図である。この分注器ユニット１００は、液体を吸引し、吐出する分注ノズル部１０２に、シリンダ１０４とプランジャ１０６とからなる分注ポンプ１０８が直接接続された構成を有している。分注器ユニット１００は、液体の吸引に先立って、液面１１０を検出する必要がある。この液面検出工程では、図５（Ａ）において、プランジャ１０６を所定速度で押し込みながら分注ノズル部１０２の先端から空気を吐出させつつ、同時に分注ノズル部１０２をノズル搬送部（図示せず）により液面１１０に向かって下降させる。図５（Ｂ）に示すように、分注ノズル部１０２の先端が接液すると、分注ノズル部の先端が塞がれ、空気室１０５内の圧力が上昇する。この圧力の上昇を所定の閾値と比較して液面１１０として検出する。
【０００３】
しかし、液面の高低によって、分注ノズル部１０２の降下距離が異なるため、プランジャ１０６と液面との間の空気室１０５の体積が異なってしまう。
【０００４】
液面検出に引き続いてプランジャ１０６を必要吸引量に相当する体積分の吸引動作量だけ吸引動作させるが、液体が分注ノズル部１０２内に吸引されることにより空気室１０５が膨張するため、実際に吸引される液体の量は必要吸引量に達しない。また、この実吸引量は、吸引開始時の空気室体積Ｖの値によって変動する。したがって、従来の分注装置では、先ず、図５（Ｃ）に示されるように、液面検出後、分注ノズル部１０２の先端を離液させた状態でプランジャ１０６を所定の吸引原点Ｐに移動させ、この状態において再度分注ノズル部１０２を接液させて、空気室体積Ｖを常に所定の値Ｖｐに揃える。このとき、空気室体積Ｖｐでの各必要吸引量に対応する吸引動作量を予め計算又は経験的に算出しておき、この吸引動作量だけプランジャ１０６を吸引動作させることで、必要吸引量の液体を吸引していた（図５（Ｅ））。
【０００５】
通常、分注装置による分注処理では、この吸引動作が繰り返し行われる。したがって、従来においては、その吸引動作ごとに、上述のように分注ノズル部１０２を上昇させ、プランジャ１０６を吸引原点に移動させる動作が必要であり、分注処理効率が悪かった。
【０００６】
一方、分注ノズル部１０２内に吸入された液体を吐出する際にも空気室の中の体積と圧力による影響を受けるため、高精度に吐出量を制御することが困難である。特に、１回の吸引に対して複数回の吐出を行う際には、吐出の度に空気室の圧力や空気室体積が変動し、高精度な分注を行うことができなかった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、分注処理の時間的効率を向上することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、分注処理を精度良く実行する分注装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、シリンダとプランジャとを含む分注ポンプ部と、前記分注ポンプ部に接続された分注ノズル部と、を有し、前記プランジャの押し込み動作によって、前記分注ノズル部から液体を吐出する分注器ユニットと、前記液体の吐出開始時の、分注器ユニット内の空気室の体積を検出する体積検出部と、前記吐出開始時の空気室の体積に基づいて、前記分注ノズル部から必要吐出量の液体を吐出するのに必要な前記プランジャの押し込み動作量を算出する押し込み動作量算出部と、前記プランジャを駆動して、前記算出された押し込み動作量だけ前記プランジャを押し込み動作させるポンプ駆動部と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
分注器ユニットは、プランジャとシリンダとからなる分注ポンプ部と、分注ノズル部とが接続された構成を有する。この分注器ユニットの内部に、吐出される液体を含んでいる状態では、その液体で満たされている部分とプランジャとの間には、空気室が形成されている。また、体積検出器は吐出開始時の空気室の体積を検出する。押し込み動作量算出部は、この検出された空気室の体積に基づいて、必要吐出量の液体を吐出するのに必要なプランジャの押し込み動作量（以下、単に押し込み動作量という）を算出する。ポンプ駆動部が押し込み動作量だけプランジャを駆動することによって、必要吐出量の液体が吐出される。つまり、押し込み動作量はその吐出開始時の空気室の体積に基づいて決定されるので、吐出ごとに吐出開始時の空気室の体積に応じて、精度良く液体吐出を行うことができる。
【００１１】
ここで、押し込み動作量は、吐出開始時の空気室の体積に加え、さらに吐出開始時の空気室の圧力に基づいて算出されることが望ましい。しかし、これに限らず、例えば、空気室の圧力に関しては予め設定された値を利用し、押し込み動作量を算出してもよい。
【００１２】
なお、分注器ユニットを構成する分注ポンプ部と分注ノズル部とは、直接的に接続されていてもよく、また例えば配管系を介して接続される場合等、間接的に接続されていてもよい。
【００１３】
本発明の好適な態様では、前記吐出開始時の空気室の圧力を検出する圧力検出器を含み、前記押し込み動作量算出部は、前記吐出開始時の空気室の体積と前記吐出開始時の空気室の圧力に基づいて、前記押し込み動作量を算出することを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、プランジャの押し込み動作量は、吐出開始時の空気室の圧力と体積とから決定される。したがって、吐出開始時の空気室における体積や圧力に応じて押し込み動作量を算出することができ、より高精度な液体吐出を行うことができる。
【００１５】
上記課題を解決するために、更に、本発明は、シリンダとプランジャとを含む分注ポンプ部と、前記分注ポンプ部に接続された分注ノズル部と、を有し、前記プランジャの吸引動作によって、前記分注ノズル部に液体を吸引する分注器ユニットと、前記液体の吸引開始時の、分注ユニット内の空気室の体積を検出する体積検出部と、前記吸引開始時の空気室の体積に基づいて、前記分注ノズル部に必要吸引量の液体を吸引するのに必要な前記プランジャの吸引動作量を算出する吸引動作量算出部と、前記プランジャを駆動して、前記算出された吸引動作量だけ前記プランジャを吸引動作させるポンプ駆動部と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
分注器ユニットが液体を吸引する際においては、例えば、分注ノズル部を液体に接液させることなどにより、分注器ユニットの内部に空気室が形成される。また、体積検出器は吸引開始時の空気室の体積を検出する。吸引動作量算出部は、この検出された空気室の体積に基づいて、必要吸引量の液体を吸引するのに必要なプランジャの吸引動作量（以下、単に吸引動作量という）を算出する。ポンプ駆動部が吸引動作量だけプランジャを駆動することによって、必要吸引量の液体が吐出される。つまり、吸引動作量は吸引開始時の液体の体積に基づいて決定されるので、吸引ごとに吸引開始時の空気室の体積に応じて、精度の良い液体吸引を行うことができる。
【００１７】
ここで、吸引動作量は、吸引開始時の空気室の体積に加え、さらに吸引開始時の空気室の圧力に基づいて算出されることが望ましい。しかし、これに限らず、例えば、空気室の圧力に関しては予め設定された値を利用し、吸引動作量を算出してもよい。
【００１８】
本発明の好適な態様では、前記吸引開始時の空気室の圧力を検出する圧力検出器を含み、前記吸引動作量算出部は、前記吸引開始時の空気室の体積と前記吸引開始時の空気室の圧力に基づいて、前記吸引動作量を算出することを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、吸引動作量は、吸引開始時の空気室の圧力と体積とから決定される。これにより、吸引ごとに吸引開始時の空気室における体積や圧力に応じて吸引動作量を算出することができ、より高精度な液体吸引を行うことができる。
【００２０】
また、本発明の好適な態様では、前記分注器ユニットは、前記プランジャの吸引動作によって、前記分注ノズル部に前記液体を吸引し、前記体積検出部は、前記液体の吸引開始時の、前記分注器ユニット内の空気室の体積を検出し、前記吸引開始時の空気室の体積に基づいて、前記分注ノズル部に必要吸引量の液体を吸引するのに必要な前記プランジャの吸引動作量を算出する吸引動作量算出部を含み、前記ポンプ駆動部は、前記プランジャを駆動して、前記算出された吸引動作量だけ前記プランジャを吸引動作させることを特徴とする。さらに、本発明の好適な態様では、前記吐出開始時の空気室の圧力と前記吸引開始時の空気室の圧力を検出する圧力検出器を含み、前記吸引動作量算出部は、前記吸引開始時の空気室の体積と前記吸引開始時の空気室の圧力に基づいて、前記吸引動作量を算出し、前記押し込み動作量算出部は、前記吐出開始時の空気室の体積と前記吐出開始時の空気室の圧力に基づいて、前記押し込み動作量を算出することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
最初に、本発明の原理を図１を参照しながら説明する。
【００２２】
先ず、図１（Ａ）に示されるように、従来と同様に液面検出が行われる。次に、プランジャ１６を動作量Ａだけ吸引動作させ、図１（Ｂ）に示される状態にする。ここで、吸引動作量Ａとは、シリンダ１８内の体積が、必要吸引量と等しくなるときのプランジャ１６のストローク量である。この吸引動作により、分注ノズル部１４内に液体１２が吸引される。液体１２を吸引することにより分注ノズル部１４の空気室２０が膨張し、吸引前における空気室体積Ｖ１に比べて、吸引後の空気室体積Ｖ２の方が大きくなる。したがって、実際の液面高さｈは、分注ノズル部１４内における必要吸引量に相当する液面高さａに達しない。このとき、空気室２０の体積は膨張しているので、吸引後の空気室圧力Ｐ２は、吸引前の空気室圧力Ｐ１に比べて小さくなる。
【００２３】
以上の現象について、理論的に説明する。液体１２の吸引前後では、次の式が近似的に成り立つ。
【００２４】
【数１】
Ｐ１・Ｖ１＝Ｐ２・Ｖ２ （１）
ここで、液体１２の吸引によって分注ノズル部１４内の液面高さがｈとなった状態において、空気室圧力に関して以下の近似式が成り立つ。
【００２５】
【数２】
Ｐ２＝Ｐ１−ρｇｈ （２）
ただし、ρは吸入する液体の密度であり、ｇは重力加速度である。したがって、上記の（１）式及び（２）式より、吸引後の空気室体積Ｖ１に対する吸引開始時の空気室体積Ｖ２の差ΔＶαは、
【数３】
ΔＶα＝Ｖ２−Ｖ１＝ρｇｈ・Ｖ１／（Ｐ１−ρｇｈ） （３）
このΔＶαが上述した空気室２０の膨張した体積（膨張量）、すなわち実吸引量と必要吸引量との差である。
【００２６】
ここで、空気室圧力Ｐ１は、液面検出直後における空気室２０の圧力であり、液面検出における所定の閾値である。したがって、（３）式は、分注ノズル部１４内に吸引された液体１２の液面高さがｈである場合、このときの空気室２０の膨張量ΔＶαが、吸引開始時における空気室体積Ｖ１に応じて変化することを表わしている。
【００２７】
そこで、今度は、液面高さがｈとなる液体１２を分注ノズル部１４内に吸引する場合について考える。上記（３）式によれば、吸引開始時の空気室体積Ｖ１を検出することによって、実際に吸引した場合の空気室２０の膨張量ΔＶαを前もって算出することができる。したがって、上記膨張量ΔＶαを用いて吸引時の吸引動作量を補正することができる。なお、吸引開始時において、空気室２０の圧力Ｐ１をあらためて検出し、上記空気室体積Ｖ１と共に、吸引動作量の算出に利用してもよい。これにより、より高精度な吸引動作量を算出することができる。
【００２８】
次に、分注ノズル部１４内の液体１２を吐出する場合について、本発明の原理を図２を参照しながら説明する。先ず、分注ノズル部１４内の液体１２のうち必要吐出量だけ吐出するために、図２（Ａ）に示されるように、プランジャ１６を動作量Ｂだけ押し込み動作させる。ここで、この押し込み動作量Ｂは、シリンダ１８内に形成される体積が、必要吐出量と等しくなるときのプランジャ１６のストローク量である。プランジャ１６が押し込まれることにより、分注ノズル部１４内の液面高さが降下するが、分注ノズル部１４内の液体１２の量が減るに従って、その圧力は増大する。これにより空気室２０が圧縮され、吐出開始時の空気室体積Ｖ３に比べて、吐出後の空気室体積Ｖ４の方が小さくなる。したがって、図２（Ｂ）に示されるように、実際の液面高さの変化分ｈ’は、必要吐出量に相当する液面高さの変化量ｂよりも小さくなり、実際に吐出される液体１２の量（実吐出量）は、必要吐出量よりも少なくなる。このとき、吐出開始時の空気室圧力Ｐ３に比べて、吐出後の空気室圧力Ｐ４は大きくなる。以上の現象は、吸引時と同様であり、吸引時の（３）式と対比して、吐出後の空気室体積Ｖ４に対する吐出開始時の空気室体積Ｖ３の差ΔＶβは、
【数４】
ΔＶβ＝Ｖ３−Ｖ４＝ρｇｈ’・Ｖ３／（Ｐ３＋ρｇｈ’） （６）
として表せる。ここで、ｈ’は、液面高さの変化分である。従って、上記差ΔＶβを用いて吐出時の押し込み動作量を補正することができる。
【００２９】
以上、本発明の原理について説明した。なお、上記（１）式において、等温変化における理想気体の状態方程式を利用したが、例えば、断熱変化における理想気体の状態方程式を利用してもよい。また、これらの式以外の式、或いは経験的なデータを用いて、吸引や吐出の開始時における空気室体積や空気室圧力に基づいて、プランジャ１６の動作量を算出してもよい。
【００３０】
次に、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）について、図３及び図４を参照しながら説明する。
【００３１】
図３は、本発明に係る分注装置の概略的な全体構成を示す機能ブロック図である。分注装置における分注器ユニット２２は、分注ノズル部２４、配管部２６、及び分注ポンプ部２８から構成されている。
【００３２】
分注ノズル部２４は、液体１２を吸引吐出するノズルチップ３４を含んでいる。本実施形態において、ノズルチップ３４は、必要に応じて交換可能なディスポーザブルチップである。分注ノズル部２４の頭部は配管部２６の一端と連結されている。配管部２６は、分注ノズル部２４と分注ポンプ部２８とを接続する部材である。分注ポンプ部２８は、シリンダ３０とプランジャ３２とから構成されており、配管部２６の他端は、このシリンダ３０の先端に連結されている。
【００３３】
分注装置には入力設定部５４が設けられている。ユーザーは、この入力設定部５４によって、液体１２の必要吸引量、必要吐出量、或いは吐出回数などの分注処理条件に関する指示を入力設定することができる。入力設定された分注処理条件は、制御部５０を介して後述する体積検出部５２、吸引動作量算出部４２、及び押し込み動作量検出部４４に伝達される。なお、制御部５０は、この他に、分注装置全体の制御を行う。
【００３４】
ノズル搬送部５６は、制御部５０による制御に基づいて分注ノズル２４を搬送する。これにより、分注ノズル２４は３次元的に移動することができる。
【００３５】
ポンプ駆動部４８は、制御部５０の制御に基づいてプランジャ３２を駆動する。これにより、プランジャ３２は、後述する液面検出動作、吸引動作、或いは押し込み動作を行う。
【００３６】
次に、体積検出部５２について説明する。ノズルチップ３４の先端を液面１３に接液した状態、又はノズルチップ３４内にすでに液体１２が吸引されている状態において、分注器ユニット２２の内部には、空気室２０が形成される。ここで、ポンプ駆動部４８が駆動すると、プランジャ３２の位置が変動し、空気室２０の体積が変化する。体積検出部５２は、必要に応じてこの空気室体積を検出する。本実施形態の体積検出部５２は、プランジャ３２の位置を検出する位置センサを含む構成を有しており、また分注器ユニット２２の内部形状に関する形状テーブルを有している。位置センサによって検出されたプランジャ位置は、形状テーブルによって空気室２０の体積に変換される。これにより空気室体積が検出される。
【００３７】
一方、配管部２６には、圧力センサ３８が設けられている。圧力センサ３８は、空洞部内における空気の圧力を検出し、圧力データを圧力データ切替出力部４０に出力する。
【００３８】
圧力データ切替出力部４０は、後述の吸引動作量算出部４２、押し込み動作量算出部４４又は圧力コンパレータ４６に、圧力センサ３８からの圧力データを出力する。
【００３９】
圧力コンパレータ４６は、液面検出工程において分注器ユニット２２内の圧力をモニタする。なお、本実施形態の液面検出方法は、従来の液面検出方法と同じ方法であり、圧力コンパレータ４６は、圧力センサ３８で検出された圧力と液面検出のための所定の閾値とを比較する。なお、この比較結果は液面検出工程におけるポンプ駆動部４８やノズル搬送部５６の制御に用いられる。
【００４０】
吸引動作量算出部４２は、制御部５０から伝達された分注処理条件に基づいて、プランジャ３２の吸引動作量を算出する。吸引動作量算出部４２は形状テーブルを有しており、分注処理条件に基づく必要吸引量の液体１２を吸引時の液面高さｈに変換する。また、吸引動作量算出部４２には、吸引開始時において、体積検出部５２及び圧力センサ３８から空気室体積Ｖ１及び空気室圧力Ｐ１が入力され、これらと吸引時の液面高さｈとから膨張量ΔＶαを算出し、プランジャ３２の吸引動作量を算出する。なお、ここで算出された吸引動作量だけプランジャ３２が吸引動作することで、必要吸引量の液体１２が吸引される。
【００４１】
押し込み動作量算出部４４は、制御部５０から伝達された分注処理条件に基づいて、プランジャ３２の押し込み動作量を算出する。押し込み動作量算出部４４は形状テーブルを有しており、分注処理条件に基づく必要吐出量の液体１２を吐出時の液面高さの変化分ｈ’に変換する。また、押し込み動作量算出部４４には、吐出開始時において、体積検出部５２及び圧力センサ３８から空気室体積Ｖ３及び空気室圧力Ｐ３が入力され、これらと液面高さの変化分ｈ’とから体積差ΔＶβを算出し、プランジャ３２の押し込み動作量を算出する。なお、ここで算出された押し込み動作量だけプランジャ３２が押し込み動作することで、必要吐出量の液体１２が吐出される。
【００４２】
図４は、本発明に係る分注装置の分注処理を示すフローチャートである。なお、以下の分注動作の説明では、本実施形態の分注装置が、吸引した液体１２を連続してＮ回吐出するＮ分注を実行する場合を例にとって説明している。
【００４３】
先ず、Ｓ２００において、上述した液面検出工程を行う。このとき、分注ノズル部２４の先端は液面１３に接液した状態となり、分注器ユニット２２の内部には空気室が形成される。
【００４４】
Ｓ２０２では、図３の体積検出部５２において、プランジャ３２の停止位置に基づいて空気室体積Ｖ１が検出される。なお、本実施形態では、液面検出時のプランジャ３２の停止位置から吸引動作を開始する。したがって、この空気室体積Ｖ１が吸引開始時の空気室体積となる。
【００４５】
Ｓ２０４では、形状テーブルによって、必要吸引量からノズルチップ３４内での必要吸引量の液面高さｈが算出される。
【００４６】
Ｓ２０６では、図３の圧力センサ３８によって空気室の圧力Ｐ１を検出する。なお、吸引動作は、Ｓ２００の液面検出によるプランジャ３２の停止位置から開始される。したがって、このときの空気室圧力Ｐ１は吸引開始時の空気室圧力である。なお、Ｓ２００において、液面検出のために分注器ユニット２２の内部の圧力をモニタしている。したがって、この液面検出時の分注器ユニット２２の内部圧力をＰ１として利用してもかまわない。また、液面検出のための所定の閾値をＰ１として利用してもよい。
【００４７】
Ｓ２０８では、上述の原理により、吸引動作量Ｈ＋αを算出する（図１（Ｃ）参照）。このときの吸引動作量の算出においては、Ｓ２０２及び２０６で算出された吸引動作時の空気室体積Ｖ１及び空気室圧力Ｐ１が利用される。
【００４８】
Ｓ２１０では、プランジャ３２を吸引動作量Ｈ＋α（αは吸引補正量）だけ吸引動作させる。これにより、必要吸引量の液体１２が吸引される。
【００４９】
Ｓ２１２では、ノズル搬送部５６を駆動させ、最初に液体１２が吐出される容器の位置に分注ノズル部２４を移動させる。
【００５０】
Ｓ２１４では、吸引動作終了後のプランジャ位置が検出され、空気室体積Ｖ２が算出される。この空気室体積Ｖ２の算出では、ノズルチップ３４内には必要吸引量の液体１２が吸引されているものとして空気室体積Ｖ２が算出される。
【００５１】
ここで、本実施形態では、吸引動作に引き続いて押し込み動作が行われる。したがって、この算出された空気室体積Ｖ２は１回目の吐出開始時の空気室体積Ｖ３となる（図１及び図２参照）。なお、説明のため、一回目の吐出開始時の空気室体積Ｖ３をＶ３（１）とする。
【００５２】
Ｓ２１６では、形状テーブルによって、１回目の必要吐出量から、１回目の吐出による液面高さの変化分ｈ’を算出する。ここで、説明のために、この算出された一回目の吐出が行われた場合の液面の変化分ｈ’をｈ１’と表わす。
【００５３】
Ｓ２１８では、１回目の吐出開始時の空気室圧力Ｐ３を検出する。なお、説明のため、一回目の吐出開始時の空気室圧力Ｐ３をＰ（１）とする。
【００５４】
Ｓ２２０では、上述の原理により、１回目の吐出開始時の空気室体積Ｖ３（１）と空気室圧力Ｐ３（１）を利用して、１回目における押し込み動作量Ｈ’＋β（βは押し込み補正量）を算出する（図２（Ｃ）参照）。なお、説明のために、このときに算出された押し込み動作量Ｈ’＋βをＨ１’＋β１と表わす。
【００５５】
Ｓ２２２では、プランジャ３２を押し込み動作量Ｈ１’＋β１だけ押し込み動作させる。これにより、１回目の必要吐出量の液体１２が吐出される。
【００５６】
Ｓ２２４では、ノズルチップ３４内の液体１２を引き続き別の容器に吐出するか否かが判定される。引き続き吐出を行う場合にはＳ２１２に進む。一方、ノズルチップ３４内の液体１２の吐出を引き続いて行わない場合にはＳ２２６に進む。ここでは前者の場合、すなわち２回目以降の吐出を行う場合について説明する。この場合にはＳ２１２に戻り、分注ノズル部２４は２回目に吐出を行う容器に移動される。
【００５７】
Ｓ２１４において、一回目の押し込み動作後のプランジャ位置が検出され、１回目の吐出後の空気室体積Ｖ３が検出される。なお、このときの空気室体積Ｖ３が、２回目の吐出開始時の空気室体積Ｖ３（２）となる。
【００５８】
Ｓ２１６において、形状テーブルによって、２回目の必要吐出量から、２回目の吐出による液面高さの変化分ｈ（２）’が算出される。なお、この変化分ｈ（２）’の算出においては、上記１回目の吐出で必要吐出量の液体１２が吐出されたものとして計算される。
【００５９】
Ｓ２１８において、２回目の吐出開始時の空気室圧力Ｐ３（２）を検出する。
【００６０】
Ｓ２２０において、上述の原理により、Ｖ３（２）とＰ３（２）とから２回目の押し込み動作量Ｈ２’＋β２が算出される（図２（Ｃ）参照）。
【００６１】
Ｓ２２２において、プランジャ３２を押し込み動作量Ｈ２’＋β２だけ押し込み動作させる。これにより、２回目の必要吐出量の液体１２が吐出される。
【００６２】
Ｎ回分注では、上述の２回目の吐出と同様の演算処理が行われ、Ｎ回の吐出が行われる。Ｎ回の吐出が終了したら、Ｓ２２６に進む。
【００６３】
Ｓ２２６では、同一の液体１２をあらためて吸引して分注動作を行うか否かが判定される。同一の液体１２を吸引する場合には、あらためて液面検出を行うことなくＳ２０２に進む。これは、本実施形態の分注装置では、すでに前回の液面検出工程において得られた液体１２の水位の情報に基づいてノズルチップ３４の先端を液面に接液させるためである。一方、同一の液体１２を吸引しない場合にはＳ２２８に進む。
【００６４】
Ｓ２２８では、引き続き別の液体を分注するか否かが判定される。別の液体を分注する場合には、Ｓ２３２に進み、ノズルチップ３４（ディスポーザブルチップ）が交換され、あらためてＳ２００から上述と同様の手順が実行される。一方、Ｓ２２８において、分注動作が終了される場合には、Ｓ２３０に進み、ノズルチップ３４（ディスポーザブルチップ）が廃棄される。なお、分注ノズル部２４がディスポーザブルチップを有しない構成の場合には、Ｓ２３２において、分注ノズル部２４が洗浄された後にＳ２００からあらためて実行され、また、Ｓ２３０においては、分注ノズル部２４が洗浄されて終了する。
【００６５】
本実施形態の分注装置によれば、精度のよい吸引動作量を算出することができ、これによって、必要吸引量の液体１２を吸引することができる。また、必要吸引量の液体１２が吸引されることによって、精度の良い押し込み動作量を算出し、必要吐出量の液体１２を吐出することができる。したがって、高精度な分注処理を連続的に実行することができる。
【００６６】
次に、吸引開始時、前回の分注処理における残留液体がノズルチップ３４内に存在する場合について説明する。この場合においても、前回の分注処理において液面検出が行われている。したがって、Ｓ２００において、このときの水位情報に基づいて再度ノズルチップ３４を液面１２に接液させる。Ｓ２０２では、
前回の分注処理における必要吸引量と必要吐出量とから残留液体の量が算出され、空気室体積Ｖ１が算出される。Ｓ２０８では、残留液体の液面高さを考慮に入れずに、あらためて必要吸引量の液面高さｈに対応する吸引動作量Ｈ＋αを算出する。以下、上述のシーケンスに従って分注処理を行うことにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、分注処理の効率を上げることができる。また、本発明によれば、精度のよい分注を実現可能な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】本発明に係る分注装置の原理説明図であって、液体を吸引する前後における分注器ユニットの状態を示した図である。
【図２】本発明に係る分注装置の原理説明図であって、液体を吐出する前後における分注器ユニットの状態を示した図である
【図３】本発明に係る分注装置の概略的な全体構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明に係る分注装置の分注処理を示すフローチャートである。
【図５】従来における分注装置において、その主要部である分注器ユニットによって液体を吸引する工程を説明するための図である。
【符号の説明】
１２ 液体、２２ 分注器ユニット、２４ 分注ノズル部、２８ 分注ポンプ部、３８ 圧力センサ、４２ 吸引動作量算出部、４４ 押し込み動作量算出部、４８ ポンプ駆動部、５２ 体積検出部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、分注装置に関し、特に精度よく分注を行う分注装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
生化学や化学などの分野では、検体の検査のために分注装置が利用されている。この分注装置によって検体や試薬などの液体を分注する際には、高精度な検査結果を得るために、これらの液体を精度良く分注する必要がある。以下、図５を参照しながら従来の分注装置について説明する。図５は、従来における分注装置において、その主要部である分注器ユニット１００によって液体を吸引する工程を説明するための概略図である。この分注器ユニット１００は、液体を吸引し、吐出する分注ノズル部１０２に、シリンダ１０４とプランジャ１０６とからなる分注ポンプ１０８が直接接続された構成を有している。分注器ユニット１００は、液体の吸引に先立って、液面１１０を検出する必要がある。この液面検出工程では、図５（Ａ）において、プランジャ１０６を所定速度で押し込みながら分注ノズル部１０２の先端から空気を吐出させつつ、同時に分注ノズル部１０２をノズル搬送部（図示せず）により液面１１０に向かって下降させる。図５（Ｂ）に示すように、分注ノズル部１０２の先端が接液すると、分注ノズル部の先端が塞がれ、空気室１０５内の圧力が上昇する。この圧力の上昇を所定の閾値と比較して液面１１０として検出する。
【０００３】
しかし、液面の高低によって、分注ノズル部１０２の降下距離が異なるため、プランジャ１０６と液面との間の空気室１０５の体積が異なってしまう。
【０００４】
液面検出に引き続いてプランジャ１０６を必要吸引量に相当する体積分の吸引動作量だけ吸引動作させるが、液体が分注ノズル部１０２内に吸引されることにより空気室１０５が膨張するため、実際に吸引される液体の量は必要吸引量に達しない。また、この実吸引量は、吸引開始時の空気室体積Ｖの値によって変動する。したがって、従来の分注装置では、先ず、図５（Ｃ）に示されるように、液面検出後、分注ノズル部１０２の先端を離液させた状態でプランジャ１０６を所定の吸引原点Ｐに移動させ、この状態において再度分注ノズル部１０２を接液させて、空気室体積Ｖを常に所定の値Ｖｐに揃える。このとき、空気室体積Ｖｐでの各必要吸引量に対応する吸引動作量を予め計算又は経験的に算出しておき、この吸引動作量だけプランジャ１０６を吸引動作させることで、必要吸引量の液体を吸引していた（図５（Ｅ））。
【０００５】
通常、分注装置による分注処理では、この吸引動作が繰り返し行われる。したがって、従来においては、その吸引動作ごとに、上述のように分注ノズル部１０２を上昇させ、プランジャ１０６を吸引原点に移動させる動作が必要であり、分注処理効率が悪かった。
【０００６】
一方、分注ノズル部１０２内に吸入された液体を吐出する際にも空気室の中の体積と圧力による影響を受けるため、高精度に吐出量を制御することが困難である。特に、１回の吸引に対して複数回の吐出を行う際には、吐出の度に空気室の圧力や空気室体積が変動し、高精度な分注を行うことができなかった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、分注処理の時間的効率を向上することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、分注処理を精度良く実行する分注装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、シリンダとプランジャとを含む分注ポンプ部と、前記分注ポンプ部に接続された分注ノズル部と、を有し、前記プランジャの押し込み動作によって、前記分注ノズル部から液体を吐出する分注器ユニットと、前記液体の吐出開始時の、分注器ユニット内の空気室の体積を検出する体積検出部と、前記吐出開始時の空気室の体積に基づいて、前記分注ノズル部から必要吐出量の液体を吐出するのに必要な前記プランジャの押し込み動作量を算出する押し込み動作量算出部と、前記プランジャを駆動して、前記算出された押し込み動作量だけ前記プランジャを押し込み動作させるポンプ駆動部と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
分注器ユニットは、プランジャとシリンダとからなる分注ポンプ部と、分注ノズル部とが接続された構成を有する。この分注器ユニットの内部に、吐出される液体を含んでいる状態では、その液体で満たされている部分とプランジャとの間には、空気室が形成されている。また、体積検出器は吐出開始時の空気室の体積を検出する。押し込み動作量算出部は、この検出された空気室の体積に基づいて、必要吐出量の液体を吐出するのに必要なプランジャの押し込み動作量（以下、単に押し込み動作量という）を算出する。ポンプ駆動部が押し込み動作量だけプランジャを駆動することによって、必要吐出量の液体が吐出される。つまり、押し込み動作量はその吐出開始時の空気室の体積に基づいて決定されるので、吐出ごとに吐出開始時の空気室の体積に応じて、精度良く液体吐出を行うことができる。
【００１１】
ここで、押し込み動作量は、吐出開始時の空気室の体積に加え、さらに吐出開始時の空気室の圧力に基づいて算出されることが望ましい。しかし、これに限らず、例えば、空気室の圧力に関しては予め設定された値を利用し、押し込み動作量を算出してもよい。
【００１２】
なお、分注器ユニットを構成する分注ポンプ部と分注ノズル部とは、直接的に接続されていてもよく、また例えば配管系を介して接続される場合等、間接的に接続されていてもよい。
【００１３】
本発明の好適な態様では、前記吐出開始時の空気室の圧力を検出する圧力検出器を含み、前記押し込み動作量算出部は、前記吐出開始時の空気室の体積と前記吐出開始時の空気室の圧力に基づいて、前記押し込み動作量を算出することを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、プランジャの押し込み動作量は、吐出開始時の空気室の圧力と体積とから決定される。したがって、吐出開始時の空気室における体積や圧力に応じて押し込み動作量を算出することができ、より高精度な液体吐出を行うことができる。
【００１５】
上記課題を解決するために、更に、本発明は、シリンダとプランジャとを含む分注ポンプ部と、前記分注ポンプ部に接続された分注ノズル部と、を有し、前記プランジャの吸引動作によって、前記分注ノズル部に液体を吸引する分注器ユニットと、前記液体の吸引開始時の、分注ユニット内の空気室の体積を検出する体積検出部と、前記吸引開始時の空気室の体積に基づいて、前記分注ノズル部に必要吸引量の液体を吸引するのに必要な前記プランジャの吸引動作量を算出する吸引動作量算出部と、前記プランジャを駆動して、前記算出された吸引動作量だけ前記プランジャを吸引動作させるポンプ駆動部と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
分注器ユニットが液体を吸引する際においては、例えば、分注ノズル部を液体に接液させることなどにより、分注器ユニットの内部に空気室が形成される。また、体積検出器は吸引開始時の空気室の体積を検出する。吸引動作量算出部は、この検出された空気室の体積に基づいて、必要吸引量の液体を吸引するのに必要なプランジャの吸引動作量（以下、単に吸引動作量という）を算出する。ポンプ駆動部が吸引動作量だけプランジャを駆動することによって、必要吸引量の液体が吐出される。つまり、吸引動作量は吸引開始時の液体の体積に基づいて決定されるので、吸引ごとに吸引開始時の空気室の体積に応じて、精度の良い液体吸引を行うことができる。
【００１７】
ここで、吸引動作量は、吸引開始時の空気室の体積に加え、さらに吸引開始時の空気室の圧力に基づいて算出されることが望ましい。しかし、これに限らず、例えば、空気室の圧力に関しては予め設定された値を利用し、吸引動作量を算出してもよい。
【００１８】
本発明の好適な態様では、前記吸引開始時の空気室の圧力を検出する圧力検出器を含み、前記吸引動作量算出部は、前記吸引開始時の空気室の体積と前記吸引開始時の空気室の圧力に基づいて、前記吸引動作量を算出することを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、吸引動作量は、吸引開始時の空気室の圧力と体積とから決定される。これにより、吸引ごとに吸引開始時の空気室における体積や圧力に応じて吸引動作量を算出することができ、より高精度な液体吸引を行うことができる。
【００２０】
また、本発明の好適な態様では、前記分注器ユニットは、前記プランジャの吸引動作によって、前記分注ノズル部に前記液体を吸引し、前記体積検出部は、前記液体の吸引開始時の、前記分注器ユニット内の空気室の体積を検出し、前記吸引開始時の空気室の体積に基づいて、前記分注ノズル部に必要吸引量の液体を吸引するのに必要な前記プランジャの吸引動作量を算出する吸引動作量算出部を含み、前記ポンプ駆動部は、前記プランジャを駆動して、前記算出された吸引動作量だけ前記プランジャを吸引動作させることを特徴とする。さらに、本発明の好適な態様では、前記吐出開始時の空気室の圧力と前記吸引開始時の空気室の圧力を検出する圧力検出器を含み、前記吸引動作量算出部は、前記吸引開始時の空気室の体積と前記吸引開始時の空気室の圧力に基づいて、前記吸引動作量を算出し、前記押し込み動作量算出部は、前記吐出開始時の空気室の体積と前記吐出開始時の空気室の圧力に基づいて、前記押し込み動作量を算出することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
最初に、本発明の原理を図１を参照しながら説明する。
【００２２】
先ず、図１（Ａ）に示されるように、従来と同様に液面検出が行われる。次に、プランジャ１６を動作量Ａだけ吸引動作させ、図１（Ｂ）に示される状態にする。ここで、吸引動作量Ａとは、シリンダ１８内の体積が、必要吸引量と等しくなるときのプランジャ１６のストローク量である。この吸引動作により、分注ノズル部１４内に液体１２が吸引される。液体１２を吸引することにより分注ノズル部１４の空気室２０が膨張し、吸引前における空気室体積Ｖ１に比べて、吸引後の空気室体積Ｖ２の方が大きくなる。したがって、実際の液面高さｈは、分注ノズル部１４内における必要吸引量に相当する液面高さａに達しない。このとき、空気室２０の体積は膨張しているので、吸引後の空気室圧力Ｐ２は、吸引前の空気室圧力Ｐ１に比べて小さくなる。
【００２３】
以上の現象について、理論的に説明する。液体１２の吸引前後では、次の式が近似的に成り立つ。
【００２４】
【数１】
Ｐ１・Ｖ１＝Ｐ２・Ｖ２ （１）
ここで、液体１２の吸引によって分注ノズル部１４内の液面高さがｈとなった状態において、空気室圧力に関して以下の近似式が成り立つ。
【００２５】
【数２】
Ｐ２＝Ｐ１−ρｇｈ （２）
ただし、ρは吸入する液体の密度であり、ｇは重力加速度である。したがって、上記の（１）式及び（２）式より、吸引後の空気室体積Ｖ１に対する吸引開始時の空気室体積Ｖ２の差ΔＶαは、
【数３】
ΔＶα＝Ｖ２−Ｖ１＝ρｇｈ・Ｖ１／（Ｐ１−ρｇｈ） （３）
このΔＶαが上述した空気室２０の膨張した体積（膨張量）、すなわち実吸引量と必要吸引量との差である。
【００２６】
ここで、空気室圧力Ｐ１は、液面検出直後における空気室２０の圧力であり、液面検出における所定の閾値である。したがって、（３）式は、分注ノズル部１４内に吸引された液体１２の液面高さがｈである場合、このときの空気室２０の膨張量ΔＶαが、吸引開始時における空気室体積Ｖ１に応じて変化することを表わしている。
【００２７】
そこで、今度は、液面高さがｈとなる液体１２を分注ノズル部１４内に吸引する場合について考える。上記（３）式によれば、吸引開始時の空気室体積Ｖ１を検出することによって、実際に吸引した場合の空気室２０の膨張量ΔＶαを前もって算出することができる。したがって、上記膨張量ΔＶαを用いて吸引時の吸引動作量を補正することができる。なお、吸引開始時において、空気室２０の圧力Ｐ１をあらためて検出し、上記空気室体積Ｖ１と共に、吸引動作量の算出に利用してもよい。これにより、より高精度な吸引動作量を算出することができる。
【００２８】
次に、分注ノズル部１４内の液体１２を吐出する場合について、本発明の原理を図２を参照しながら説明する。先ず、分注ノズル部１４内の液体１２のうち必要吐出量だけ吐出するために、図２（Ａ）に示されるように、プランジャ１６を動作量Ｂだけ押し込み動作させる。ここで、この押し込み動作量Ｂは、シリンダ１８内に形成される体積が、必要吐出量と等しくなるときのプランジャ１６のストローク量である。プランジャ１６が押し込まれることにより、分注ノズル部１４内の液面高さが降下するが、分注ノズル部１４内の液体１２の量が減るに従って、その圧力は増大する。これにより空気室２０が圧縮され、吐出開始時の空気室体積Ｖ３に比べて、吐出後の空気室体積Ｖ４の方が小さくなる。したがって、図２（Ｂ）に示されるように、実際の液面高さの変化分ｈ’は、必要吐出量に相当する液面高さの変化量ｂよりも小さくなり、実際に吐出される液体１２の量（実吐出量）は、必要吐出量よりも少なくなる。このとき、吐出開始時の空気室圧力Ｐ３に比べて、吐出後の空気室圧力Ｐ４は大きくなる。以上の現象は、吸引時と同様であり、吸引時の（３）式と対比して、吐出後の空気室体積Ｖ４に対する吐出開始時の空気室体積Ｖ３の差ΔＶβは、
【数４】
ΔＶβ＝Ｖ３−Ｖ４＝ρｇｈ’・Ｖ３／（Ｐ３＋ρｇｈ’） （６）
として表せる。ここで、ｈ’は、液面高さの変化分である。従って、上記差ΔＶβを用いて吐出時の押し込み動作量を補正することができる。
【００２９】
以上、本発明の原理について説明した。なお、上記（１）式において、等温変化における理想気体の状態方程式を利用したが、例えば、断熱変化における理想気体の状態方程式を利用してもよい。また、これらの式以外の式、或いは経験的なデータを用いて、吸引や吐出の開始時における空気室体積や空気室圧力に基づいて、プランジャ１６の動作量を算出してもよい。
【００３０】
次に、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）について、図３及び図４を参照しながら説明する。
【００３１】
図３は、本発明に係る分注装置の概略的な全体構成を示す機能ブロック図である。分注装置における分注器ユニット２２は、分注ノズル部２４、配管部２６、及び分注ポンプ部２８から構成されている。
【００３２】
分注ノズル部２４は、液体１２を吸引吐出するノズルチップ３４を含んでいる。本実施形態において、ノズルチップ３４は、必要に応じて交換可能なディスポーザブルチップである。分注ノズル部２４の頭部は配管部２６の一端と連結されている。配管部２６は、分注ノズル部２４と分注ポンプ部２８とを接続する部材である。分注ポンプ部２８は、シリンダ３０とプランジャ３２とから構成されており、配管部２６の他端は、このシリンダ３０の先端に連結されている。
【００３３】
分注装置には入力設定部５４が設けられている。ユーザーは、この入力設定部５４によって、液体１２の必要吸引量、必要吐出量、或いは吐出回数などの分注処理条件に関する指示を入力設定することができる。入力設定された分注処理条件は、制御部５０を介して後述する体積検出部５２、吸引動作量算出部４２、及び押し込み動作量検出部４４に伝達される。なお、制御部５０は、この他に、分注装置全体の制御を行う。
【００３４】
ノズル搬送部５６は、制御部５０による制御に基づいて分注ノズル２４を搬送する。これにより、分注ノズル２４は３次元的に移動することができる。
【００３５】
ポンプ駆動部４８は、制御部５０の制御に基づいてプランジャ３２を駆動する。これにより、プランジャ３２は、後述する液面検出動作、吸引動作、或いは押し込み動作を行う。
【００３６】
次に、体積検出部５２について説明する。ノズルチップ３４の先端を液面１３に接液した状態、又はノズルチップ３４内にすでに液体１２が吸引されている状態において、分注器ユニット２２の内部には、空気室２０が形成される。ここで、ポンプ駆動部４８が駆動すると、プランジャ３２の位置が変動し、空気室２０の体積が変化する。体積検出部５２は、必要に応じてこの空気室体積を検出する。本実施形態の体積検出部５２は、プランジャ３２の位置を検出する位置センサを含む構成を有しており、また分注器ユニット２２の内部形状に関する形状テーブルを有している。位置センサによって検出されたプランジャ位置は、形状テーブルによって空気室２０の体積に変換される。これにより空気室体積が検出される。
【００３７】
一方、配管部２６には、圧力センサ３８が設けられている。圧力センサ３８は、空洞部内における空気の圧力を検出し、圧力データを圧力データ切替出力部４０に出力する。
【００３８】
圧力データ切替出力部４０は、後述の吸引動作量算出部４２、押し込み動作量算出部４４又は圧力コンパレータ４６に、圧力センサ３８からの圧力データを出力する。
【００３９】
圧力コンパレータ４６は、液面検出工程において分注器ユニット２２内の圧力をモニタする。なお、本実施形態の液面検出方法は、従来の液面検出方法と同じ方法であり、圧力コンパレータ４６は、圧力センサ３８で検出された圧力と液面検出のための所定の閾値とを比較する。なお、この比較結果は液面検出工程におけるポンプ駆動部４８やノズル搬送部５６の制御に用いられる。
【００４０】
吸引動作量算出部４２は、制御部５０から伝達された分注処理条件に基づいて、プランジャ３２の吸引動作量を算出する。吸引動作量算出部４２は形状テーブルを有しており、分注処理条件に基づく必要吸引量の液体１２を吸引時の液面高さｈに変換する。また、吸引動作量算出部４２には、吸引開始時において、体積検出部５２及び圧力センサ３８から空気室体積Ｖ１及び空気室圧力Ｐ１が入力され、これらと吸引時の液面高さｈとから膨張量ΔＶαを算出し、プランジャ３２の吸引動作量を算出する。なお、ここで算出された吸引動作量だけプランジャ３２が吸引動作することで、必要吸引量の液体１２が吸引される。
【００４１】
押し込み動作量算出部４４は、制御部５０から伝達された分注処理条件に基づいて、プランジャ３２の押し込み動作量を算出する。押し込み動作量算出部４４は形状テーブルを有しており、分注処理条件に基づく必要吐出量の液体１２を吐出時の液面高さの変化分ｈ’に変換する。また、押し込み動作量算出部４４には、吐出開始時において、体積検出部５２及び圧力センサ３８から空気室体積Ｖ３及び空気室圧力Ｐ３が入力され、これらと液面高さの変化分ｈ’とから体積差ΔＶβを算出し、プランジャ３２の押し込み動作量を算出する。なお、ここで算出された押し込み動作量だけプランジャ３２が押し込み動作することで、必要吐出量の液体１２が吐出される。
【００４２】
図４は、本発明に係る分注装置の分注処理を示すフローチャートである。なお、以下の分注動作の説明では、本実施形態の分注装置が、吸引した液体１２を連続してＮ回吐出するＮ分注を実行する場合を例にとって説明している。
【００４３】
先ず、Ｓ２００において、上述した液面検出工程を行う。このとき、分注ノズル部２４の先端は液面１３に接液した状態となり、分注器ユニット２２の内部には空気室が形成される。
【００４４】
Ｓ２０２では、図３の体積検出部５２において、プランジャ３２の停止位置に基づいて空気室体積Ｖ１が検出される。なお、本実施形態では、液面検出時のプランジャ３２の停止位置から吸引動作を開始する。したがって、この空気室体積Ｖ１が吸引開始時の空気室体積となる。
【００４５】
Ｓ２０４では、形状テーブルによって、必要吸引量からノズルチップ３４内での必要吸引量の液面高さｈが算出される。
【００４６】
Ｓ２０６では、図３の圧力センサ３８によって空気室の圧力Ｐ１を検出する。なお、吸引動作は、Ｓ２００の液面検出によるプランジャ３２の停止位置から開始される。したがって、このときの空気室圧力Ｐ１は吸引開始時の空気室圧力である。なお、Ｓ２００において、液面検出のために分注器ユニット２２の内部の圧力をモニタしている。したがって、この液面検出時の分注器ユニット２２の内部圧力をＰ１として利用してもかまわない。また、液面検出のための所定の閾値をＰ１として利用してもよい。
【００４７】
Ｓ２０８では、上述の原理により、吸引動作量Ｈ＋αを算出する（図１（Ｃ）参照）。このときの吸引動作量の算出においては、Ｓ２０２及び２０６で算出された吸引動作時の空気室体積Ｖ１及び空気室圧力Ｐ１が利用される。
【００４８】
Ｓ２１０では、プランジャ３２を吸引動作量Ｈ＋α（αは吸引補正量）だけ吸引動作させる。これにより、必要吸引量の液体１２が吸引される。
【００４９】
Ｓ２１２では、ノズル搬送部５６を駆動させ、最初に液体１２が吐出される容器の位置に分注ノズル部２４を移動させる。
【００５０】
Ｓ２１４では、吸引動作終了後のプランジャ位置が検出され、空気室体積Ｖ２が算出される。この空気室体積Ｖ２の算出では、ノズルチップ３４内には必要吸引量の液体１２が吸引されているものとして空気室体積Ｖ２が算出される。
【００５１】
ここで、本実施形態では、吸引動作に引き続いて押し込み動作が行われる。したがって、この算出された空気室体積Ｖ２は１回目の吐出開始時の空気室体積Ｖ３となる（図１及び図２参照）。なお、説明のため、一回目の吐出開始時の空気室体積Ｖ３をＶ３（１）とする。
【００５２】
Ｓ２１６では、形状テーブルによって、１回目の必要吐出量から、１回目の吐出による液面高さの変化分ｈ’を算出する。ここで、説明のために、この算出された一回目の吐出が行われた場合の液面の変化分ｈ’をｈ１’と表わす。
【００５３】
Ｓ２１８では、１回目の吐出開始時の空気室圧力Ｐ３を検出する。なお、説明のため、一回目の吐出開始時の空気室圧力Ｐ３をＰ（１）とする。
【００５４】
Ｓ２２０では、上述の原理により、１回目の吐出開始時の空気室体積Ｖ３（１）と空気室圧力Ｐ３（１）を利用して、１回目における押し込み動作量Ｈ’＋β（βは押し込み補正量）を算出する（図２（Ｃ）参照）。なお、説明のために、このときに算出された押し込み動作量Ｈ’＋βをＨ１’＋β１と表わす。
【００５５】
Ｓ２２２では、プランジャ３２を押し込み動作量Ｈ１’＋β１だけ押し込み動作させる。これにより、１回目の必要吐出量の液体１２が吐出される。
【００５６】
Ｓ２２４では、ノズルチップ３４内の液体１２を引き続き別の容器に吐出するか否かが判定される。引き続き吐出を行う場合にはＳ２１２に進む。一方、ノズルチップ３４内の液体１２の吐出を引き続いて行わない場合にはＳ２２６に進む。ここでは前者の場合、すなわち２回目以降の吐出を行う場合について説明する。この場合にはＳ２１２に戻り、分注ノズル部２４は２回目に吐出を行う容器に移動される。
【００５７】
Ｓ２１４において、一回目の押し込み動作後のプランジャ位置が検出され、１回目の吐出後の空気室体積Ｖ３が検出される。なお、このときの空気室体積Ｖ３が、２回目の吐出開始時の空気室体積Ｖ３（２）となる。
【００５８】
Ｓ２１６において、形状テーブルによって、２回目の必要吐出量から、２回目の吐出による液面高さの変化分ｈ（２）’が算出される。なお、この変化分ｈ（２）’の算出においては、上記１回目の吐出で必要吐出量の液体１２が吐出されたものとして計算される。
【００５９】
Ｓ２１８において、２回目の吐出開始時の空気室圧力Ｐ３（２）を検出する。
【００６０】
Ｓ２２０において、上述の原理により、Ｖ３（２）とＰ３（２）とから２回目の押し込み動作量Ｈ２’＋β２が算出される（図２（Ｃ）参照）。
【００６１】
Ｓ２２２において、プランジャ３２を押し込み動作量Ｈ２’＋β２だけ押し込み動作させる。これにより、２回目の必要吐出量の液体１２が吐出される。
【００６２】
Ｎ回分注では、上述の２回目の吐出と同様の演算処理が行われ、Ｎ回の吐出が行われる。Ｎ回の吐出が終了したら、Ｓ２２６に進む。
【００６３】
Ｓ２２６では、同一の液体１２をあらためて吸引して分注動作を行うか否かが判定される。同一の液体１２を吸引する場合には、あらためて液面検出を行うことなくＳ２０２に進む。これは、本実施形態の分注装置では、すでに前回の液面検出工程において得られた液体１２の水位の情報に基づいてノズルチップ３４の先端を液面に接液させるためである。一方、同一の液体１２を吸引しない場合にはＳ２２８に進む。
【００６４】
Ｓ２２８では、引き続き別の液体を分注するか否かが判定される。別の液体を分注する場合には、Ｓ２３２に進み、ノズルチップ３４（ディスポーザブルチップ）が交換され、あらためてＳ２００から上述と同様の手順が実行される。一方、Ｓ２２８において、分注動作が終了される場合には、Ｓ２３０に進み、ノズルチップ３４（ディスポーザブルチップ）が廃棄される。なお、分注ノズル部２４がディスポーザブルチップを有しない構成の場合には、Ｓ２３２において、分注ノズル部２４が洗浄された後にＳ２００からあらためて実行され、また、Ｓ２３０においては、分注ノズル部２４が洗浄されて終了する。
【００６５】
本実施形態の分注装置によれば、精度のよい吸引動作量を算出することができ、これによって、必要吸引量の液体１２を吸引することができる。また、必要吸引量の液体１２が吸引されることによって、精度の良い押し込み動作量を算出し、必要吐出量の液体１２を吐出することができる。したがって、高精度な分注処理を連続的に実行することができる。
【００６６】
次に、吸引開始時、前回の分注処理における残留液体がノズルチップ３４内に存在する場合について説明する。この場合においても、前回の分注処理において液面検出が行われている。したがって、Ｓ２００において、このときの水位情報に基づいて再度ノズルチップ３４を液面１２に接液させる。Ｓ２０２では、
前回の分注処理における必要吸引量と必要吐出量とから残留液体の量が算出され、空気室体積Ｖ１が算出される。Ｓ２０８では、残留液体の液面高さを考慮に入れずに、あらためて必要吸引量の液面高さｈに対応する吸引動作量Ｈ＋αを算出する。以下、上述のシーケンスに従って分注処理を行うことにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、分注処理の効率を上げることができる。また、本発明によれば、精度のよい分注を実現可能な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】本発明に係る分注装置の原理説明図であって、液体を吸引する前後における分注器ユニットの状態を示した図である。
【図２】本発明に係る分注装置の原理説明図であって、液体を吐出する前後における分注器ユニットの状態を示した図である
【図３】本発明に係る分注装置の概略的な全体構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明に係る分注装置の分注処理を示すフローチャートである。
【図５】従来における分注装置において、その主要部である分注器ユニットによって液体を吸引する工程を説明するための図である。
【符号の説明】
１２ 液体、２２ 分注器ユニット、２４ 分注ノズル部、２８ 分注ポンプ部、３８ 圧力センサ、４２ 吸引動作量算出部、４４ 押し込み動作量算出部、４８ ポンプ駆動部、５２ 体積検出部。
Claims (6)
- シリンダとプランジャとを含む分注ポンプ部と、前記分注ポンプ部に接続された分注ノズル部と、を有し、前記プランジャの押し込み動作によって、前記分注ノズル部から液体を吐出する分注器ユニットと、
前記液体の吐出開始時の、分注器ユニット内の空気室の体積を検出する体積検出部と、
前記吐出開始時の空気室の体積に基づいて、前記分注ノズル部から必要吐出量の液体を吐出するのに必要な前記プランジャの押し込み動作量を算出する押し込み動作量算出部と、
前記プランジャを駆動して、前記算出された押し込み動作量だけ前記プランジャを押し込み動作させるポンプ駆動部と、
を含むことを特徴とする分注装置。 - 請求項１記載の分注装置において、
前記吐出開始時の空気室の圧力を検出する圧力検出器を含み、
前記押し込み動作量算出部は、前記吐出開始時の空気室の体積と前記吐出開始時の空気室の圧力に基づいて、前記押し込み動作量を算出することを特徴とする分注装置。 - シリンダとプランジャとを含む分注ポンプ部と、前記分注ポンプ部に接続された分注ノズル部と、を有し、前記プランジャの吸引動作によって、前記分注ノズル部に液体を吸引する分注器ユニットと、
前記液体の吸引開始時の、分注器ユニット内の空気室の体積を検出する体積検出部と、
前記吸引開始時の空気室の体積に基づいて、前記分注ノズル部に必要吸引量の液体を吸引するのに必要な前記プランジャの吸引動作量を算出する吸引動作量算出部と、
前記プランジャを駆動して、前記算出された吸引動作量だけ前記プランジャを吸引動作させるポンプ駆動部と、
を含むことを特徴とする分注装置。 - 請求項３記載の分注装置において、
前記吸引開始時の空気室の圧力を検出する圧力検出器を含み、
前記吸引動作量算出部は、前記吸引開始時の空気室の体積と前記吸引開始時の空気室の圧力に基づいて、前記吸引動作量を算出することを特徴とする分注装置。 - 請求項１記載の分注装置において、
前記分注器ユニットは、前記プランジャの吸引動作によって、前記分注ノズル部に前記液体を吸引し、
前記体積検出部は、前記液体の吸引開始時の、前記分注器ユニット内の空気室の体積を検出し、
前記吸引開始時の空気室の体積に基づいて、前記分注ノズル部に必要吸引量の液体を吸引するのに必要な前記プランジャの吸引動作量を算出する吸引動作量算出部を含み、
前記ポンプ駆動部は、前記プランジャを駆動して、前記算出された吸引動作量だけ前記プランジャを吸引動作させることを特徴とする分注装置。 - 請求項５記載の分注装置において、
前記吐出開始時の空気室の圧力と前記吸引開始時の空気室の圧力を検出する圧力検出器を含み、
前記吸引動作量算出部は、前記吸引開始時の空気室の体積と前記吸引開始時の空気室の圧力に基づいて、前記吸引動作量を算出し、前記押し込み動作量算出部は、前記吐出開始時の空気室の体積と前記吐出開始時の空気室の圧力に基づいて、前記押し込み動作量を算出することを特徴とする分注装置。
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