JP2005172764A

JP2005172764A - 分注装置

Info

Publication number: JP2005172764A
Application number: JP2003416750A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Yokoyama; 大輔横山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】微量分注を行う場合でも、正確な分注を行うことが可能な分注装置を提供すること。
【解決手段】流体を吸入・吐出するための少なくとも1本のシリンジと、前記シリンジ先端に設けられたニードルと、前記ニードルの平面方向の位置を規制し、かつ前記シリンジに対する相対高さが所定量変位可能であるニードルガイドと、前記ニードルガイドを下方に付勢する付勢手段と、を具えた分注装置において、前記ニードルガイドの前記シリンジに対する相対高さが変位した状態を保持するためのニードルガイド保持手段を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、分注装置に関するものである。

化学分析の分野では、試料の分注を行うことがあり、一般に吸引ポンプとして機能するシリンジに連接されたニードルを試料中に挿入して所定量の試料を吸引・吐出する分注装置が広く使用されている（例えば、特許文献１など）。

従来例の分注装置について図１０〜１５を用いて以下に説明する。

図１０は従来の分注装置の全体斜視図である。

２０は洗浄液槽２４あるいは液槽２５から洗浄液や液体を吸入し、他の液槽２５あるいは洗浄液槽２４に供給または排出するための少なくとも１本のシリンジであり、シリンジ２０内にあるピストン２０ｄ（図１１参照）が上下駆動することにより、液体または気体の吸入・吐出が可能な構成となっている。２０ａ（図１１参照）は吸入した液体または気体を一時貯蔵しておくためのシリンジタンク、２０ｂは可撓性を持つ材質、例えばピアノ線・バネ用ステンレス鋼からなるニードルであり、中空となっている。ニードル２０ｂに可撓性を持たせているのは分注装置の暴走、プログラミングミス、誤操作等によるニードル２０ｂの破損を防止するためである。２１はシリンジ２０を支持するシリンジボックスであり、前記ピストン２０ｄ（図１１参照）のシリンジタンク２０ａ（図１１参照）に対する高さ方向に関する相対位置を変位させるためのピストン駆動手段を具えている。シリンジボックス２１全体は支柱２６に対してA方向に駆動可能な構成となっている。２２は洗浄液槽２４や液槽２５を載置するためのXYステージであり、不図示の駆動手段により、シリンジボックス２１に対する洗浄液槽２４、液槽２５のB、C方向に関する相対位置を変化させることができる。

図１１はシリンジ２０周辺の詳細図である。
４１はシリンジボックス２１内にある先述のピストン駆動手段に連結される部材であり、ピストン２０ｄ上部を２つの部材４１ａ、４１ｂによって挟持する構成となっている。４２はシリンジタンク２０ａを挟持し、かつシリンジボックス２１の前記ピストン駆動手段以外の部位に固定されているフレームである。フレーム４２ｃには軸４３が貫通するための穴が設けてある。その穴には軸４３をフレーム４２ｃに対して上下方向に滑らかにスライドさせるための軸受が設けてある。軸４３には不図示のキー溝が設けられており、そのキー溝にｅリング４５が嵌っていることによって、フレーム４２に対する軸４３の相対高さ位置を規制している。軸４３の前記キー溝側でない一端はニードルガイド４０に固定されている。また軸４３の周囲には圧縮バネ４４が設けられており、ニードルガイド４０をフレーム４２に対して下方向に付勢している。ニードルガイド４０にはニードル２０ｂのＸＹ方向の位置を規制するための穴４０ａが設けられている。この穴４０ａによって、ニードル２０ｂが可撓性を持ち、かつ液槽２５が非常に小さなウェルを持つものであっても液槽２５に対するニードル２０ｂの平面方向の位置が正確に決まる。一般にこのような分注装置において用いられるニードル材質が可撓性を持つピアノ線又はバネ用ステンレス鋼である場合、その真直度が1ｍｍ以内に収まるためにはニードルガイド４０からのニードル２０ｂの突出量は１０ｍｍ〜１５ｍｍ以下にする必要があるため、ここではそのような突出量となっている。なお、１ｍｍ四方のウェルを持つ液槽は一般的に広く用いられている。

図１２はこの装置のシリンジ洗浄システムの流路を表した図である。３０は供給ポンプ３１の動力によって洗浄液タンク３２に貯蔵されている洗浄液を洗浄液槽２４に供給するための流路であり、３３は排出ポンプ３４の動力によって洗浄液槽２４内の洗浄後の液体を廃液タンク３５内に排出するための流路である。洗浄液槽２４はニードル２０ｂを上方から挿入できるように大気開放となっており、ピストン２０ｄを上下動させることによってニードル２０ｂから洗浄液を吸入・吐出させ、シリンジタンク２０ａ内およびニードル２０ｂ内壁を洗浄できるようになっている（図１１参照）。また、洗浄液槽２４内に所定量の洗浄液を供給した状態で供給ポンプ３１および排出ポンプ３４を同時駆動させることによって洗浄液槽２４内に水流を発生させ、洗浄液槽２４内に挿入されたニードル２０ｂの外壁に付着した汚染物も洗浄できるようになっている。その際供給ポンプ３１と排出ポンプ３３の流量は同一となっている。

以上図１０〜１２によって説明した構成により、所望の液槽または洗浄液槽から所望量の液体を自在に受け渡しすることができる。

なお、この装置は不図示のコンピューター、キーボード、ＣＲＴを付帯しており、キーボードによって入力された事項に基づく上記コンピューターの命令によって作動するようになっている。

次にこの装置において１つのシリンジに対して複数種の液をハンドリングする場合を例にとって、動作の説明をする（参照図面は図１０，１３，１４，１５）。ここではＡ液の入った液槽２５aから空の液槽２５ｃへＡ液を移送後、シリンジ２０の洗浄工程を経て、B液の入った液槽２５ｂから空の液槽２５ｄへＢ液を移送するという動作を例にとって説明する。

まず、液槽２５ａ〜ｄおよび洗浄液槽２４をＸＹステージ２２上に設置する。シリンジ２０が液槽２５ａからＡ液を吸入できるようにするために、ＸＹステージ２２は液槽２５ａがシリンジボックス２１の直下に来るように移動する。ＸＹステージ２２の平面方向の位置が決まった後、シリンジボックス２１はシリンジボックス駆動手段により下方に移動し始め（図１３（ａ））、ニードル２０ｂの先端が液槽２５ａ内の所定の高さに達するまで降下する（図１３（ｂ））。その状態からピストン２０ｄが上昇し始め、Ａ液をシリンジタンク２０ａ内に所望量吸入する（図１３（ｃ））。その後シリンジボックス２１は上昇し、液槽２５ａの最高点よりも高い位置まで退避する（図１３（ｄ））。次に液槽２５ｃがシリンジボックス２１の直下に来るようにＸＹステージ２２が移動する。ＸＹステージ２２の平面方向の位置が決まった後、シリンジボックス２１はシリンジボックス駆動手段により下方に移動し始め（図１４（ａ））、ニードル２１ｂの先端が液槽２５ｃ内の所定の高さに達するまで降下する（図１４（ｂ））。その状態からピストン２０ｄが下降を始め、吸入したＡ液を液槽２５ｃ内に所望量吐出する（図１４（ｃ））。その後シリンジボックス２１は上昇し、液槽２５ｃの最高点よりも高い位置まで退避する（図１４（ｄ））。

（以上第１分注工程）
次にシリンジ２０に付着したＡ液を洗浄するための洗浄工程に入る。

まず、供給ポンプ３１を駆動させることによって洗浄液槽２４内に所定量の洗浄液を貯める。次にＸＹステージ２２は洗浄液槽２４がシリンジボックス２１の直下に来るように駆動される。ＸＹステージ２２の平面方向の位置が決まった後、シリンジボックス２１はシリンジボックス駆動手段により下方に移動し始め（図１５（ａ））、ニードル２０ｂが洗浄液槽２４内の洗浄液に浸るような高さで停止する。ここではニードル２０ｂ外壁のＡ液が付着している領域が全て洗浄液に浸るようにするため、シリンジボックス２１はニードルガイド４０の下面が洗浄液槽２４の上面に当接した状態から更に下方向に押し込まれている（図１５（ｂ））。その時圧縮バネ４３はニードルガイド４０によってチャージされた状態に変形している。その状態からピストン２０ｄが上下動を始め、シリンジタンク２０ａ内およびニードル２０ｂ内壁を洗浄する。また、ニードル２０ｂが洗浄液槽２４内に挿入されている間、供給ポンプ３１および排出ポンプ３４は同時駆動されており、洗浄液槽２４内には水流が発生している。その水流によってニードル２０ｂ外壁の洗浄が促進される（図１５（ｃ））。次にシリンジボックス２１はニードル２０ｂが洗浄液槽２４の最高点よりも高い位置まで退避する。チャージされていた圧縮バネ４３は解放され、ニードルガイド４０を下方向に押すことによってデフォルト状態に戻る。その後排出ポンプ３４を駆動させることによって洗浄液槽２４内の洗浄後の液体を排出し、洗浄工程を終了する（図１５（ｄ））。

（以上洗浄工程）
次に液槽２５ｂ内のＢ液を液槽２５ｄへ分注する工程へと続くが、液槽２５ａ内のＡ液を液槽２５ｃへ分注する工程と全く同様であるため説明は省略する。
（以上第２分注工程）
特開平05-329384号公報

上記従来例で述べたように、可撓性を持つニードルを採用した分注装置においてはニードルガイドのような平面方向の位置規制手段が必須となる。ところが、このような分注装置によって液体を吸入・吐出する際、次のような問題点が生じていた。

すなわち、ニードルを液槽内に挿入したときのニードルの液体接触領域長がニードルのニードルガイド下面からのデフォルト突出長よりも大きい場合、ニードルガイドは下方向に付勢されているため、吸入・吐出後にはニードルガイドはデフォルト位置に戻り、ニードル外壁に付着した液体がニードルガイド穴に入り込んでしまうことになる。液体はシリンジが液体の吸入・吐出を繰返すうちに前記穴部に蓄積され、吸入・吐出を行っている際中に突発的にニードル先端に垂れてしまうことがあった。例えば３μｌのような微量分注を行う場合には、分注量・分注試薬濃度に大きな影響を及ぼすことなり、正確な分注が不可能となってしまっていた。

本発明は、上記課題を解決するために、下記のように構成した分注装置を提供するものである。すなわち、
（１）流体を吸入・吐出するための少なくとも1本のシリンジと、前記シリンジ先端に設けられた可撓性を持つニードルと、前記ニードルの平面方向の位置を規制し、かつ前記シリンジに対する相対高さが所定量変位可能であるニードルガイドと、前記ニードルガイドを下方に付勢する付勢手段と、を具えた分注装置において、前記ニードルガイドの前記シリンジに対する相対高さが変位した状態を保持するためのニードルガイド保持手段を設けたことを特徴とする分注装置。

（２）液槽内の液面高さを測定するための液面高さ測定手段と、液体吸入動作においては、測定された液面高さおよび吸入時に予定されている前記ニードル先端の高さから前記ニードルの液体に浸る予定領域長を算出し、液体吐出動作においては、測定された液面高さ、吐出時に予定されている前記ニードル先端の高さ、液槽形状データおよび予定されている吐出量から前記ニードルの液体に浸る予定領域長を算出する液体接触領域算出手段と、前記液体接触領域算出手段による算出結果と前記ニードルガイドの前記シリンジに対する相対位置が変位していない状態における前記ニードルの前記ニードルガイド下面からの突出量を比較して、前者が大きい場合には前記ニードルガイド保持手段を作動させるための信号を発するブレーキ制御手段と、を有することを特徴とする請求項１記載の分注装置。

（３）前記シリンジを洗浄するための洗浄液槽と、前記ニードル外壁に付着した液体を払拭するためのニードル外壁払拭手段と、を具えたことを特徴とする請求項１記載の分注装置。

（４）前記液面高さ測定手段によって液槽内の液面高さを測定する工程と、液体を前記液槽から吸入する工程と、前記ブレーキ制御手段からの信号を受け、前記ニードルガイド保持手段を作動する工程と、前記ニードル外壁を洗浄する工程と、前記ニードル外壁に付着した液体を払拭する工程と、前記ニードルガイド保持手段の作動を解除する工程と、を有することを特徴とする請求項１、２、３記載の分注装置の分注方法。

（５）前記液面高さ測定手段によって液槽内の液面高さを測定する工程と、液体を前記液槽から吸入する工程と、前記ニードル外壁を洗浄する工程と、前記ニードル外壁に付着した洗浄液を払拭する工程と、を有することを特徴とする請求項１、２、３記載の分注装置の分注方法。

（６）前記液面高さ測定手段によって液槽内の液面高さを測定する工程と、液体を前記液槽に吐出する工程と、前記ブレーキ制御手段からの信号を受け、前記ニードルガイド保持手段を作動する工程と、前記ニードル内壁、外壁およびシリンジ内壁を洗浄する工程と、前記ニードル外壁に付着した洗浄液を払拭する工程と、前記ニードルガイド保持手段の作動を解除する工程と、を有することを特徴とする請求項１、２、３記載の分注装置の分注方法。

（７）前記液面高さ測定手段によって液槽内の液面高さを測定する工程と、液体を前記液槽に吐出する工程と、前記ニードル内壁、外壁およびシリンジ内壁を洗浄する工程と、前記ニードル外壁に付着した洗浄液を払拭する工程と、を有することを特徴とする請求項１、２、３記載の分注装置の分注方法。

（８）前記液体接触領域算出手段の算出結果と洗浄時に予定されている前記ニードルの先端の高さをもとにして、前記洗浄液槽内に供給される洗浄液の液面高さが、前記ニードルの液体接触領域最高部と略同一になるように、前記洗浄液量が最適化されることを特徴とする請求項１、２、３記載の分注装置の洗浄液供給方法。

（９）前記ニードルの前記ニードル外壁払拭手段への挿入量が前記液体接触領域算出手段の算出結果と略同一であることを特徴とする請求項１、２、３記載の分注装置のニードル外壁払拭方法。

以上説明したように、流体を吸入・吐出するための少なくとも1本のシリンジと、前記シリンジ先端に設けられた可撓性を持つニードルと、前記ニードルの平面方向の位置を規制し、かつ前記シリンジに対する相対高さが所定量変位可能であるニードルガイドと、前記ニードルガイドを下方に付勢する付勢手段と、を具えた分注装置において、どのような液面高さの液体の吸入・吐出においても、ニードルへの付着液体がニードルガイド穴に入り込んでしまうことがなくなった。その結果、吸入・吐出を行っている際中に液体が突発的にニードル先端に垂れてしまうことがなくなり、３μｌのような微量分注を行う場合でも、分注量・分注試薬濃度の面で、正確な分注を行うことが可能となった。

本発明の分注装置について図１〜９を用いて以下に説明する。

図１は本発明の分注装置の全体斜視図である。

２０は洗浄液槽２４あるいは液槽２５から洗浄液や液体を吸入し、他の液槽２５あるいは洗浄液槽２４に供給または排出するための少なくとも１本のシリンジであり、シリンジ２０内にあるピストン２０ｄ（図２参照）が上下駆動することにより、液体または気体の吸入・吐出が可能な構成となっている。２０ａ（図２参照）は吸入した液体または気体を一時貯蔵しておくためのシリンジタンク、２０ｂは可撓性を持つ材質、例えばピアノ線・バネ用ステンレス鋼からなるニードルであり、中空となっている。ニードル２０ｂに可撓性を持たせているのは分注装置の暴走、プログラミングミス、誤操作等によるニードル２０ｂの破損を防止するためである。２１はシリンジ２０を支持するシリンジボックスであり、前記ピストン２０ｄ（図２参照）のシリンジタンク２０ａ（図２参照）に対する高さ方向に関する相対位置を変位させるためのピストン駆動手段を具えている。シリンジボックス２１全体は支柱２６に対してA方向に駆動可能な構成となっている。２２は洗浄液槽２４や液槽２５を載置するためのXYステージであり、不図示の駆動手段により、シリンジボックス２１に対する洗浄液槽２４、液槽２５のB、C方向に関する相対位置を変化させることができる。５５はニードル２０ｂ外壁に付着した液体を払拭するための吸収体であり、ルビーセル等の材質からなる。また、ニードル２０ｂの配列と同等の配列で所定の深さを持った穴がその上面に設けてあり、ニードル２０ｂを挿入できるようになっている。

図２はシリンジ２０周辺の詳細図である。

４１はシリンジボックス２１内にある先述のピストン駆動手段に連結される部材であり、ピストン２０ｄ上部を２つの部材４１ａ、４１ｂによって挟持する構成となっている。４２はシリンジタンク２０ａを挟持し、かつシリンジボックス２１の前記ピストン駆動手段以外の部位に固定されているフレームである。フレーム４２ｃには軸４３が貫通するための穴が設けてある。その穴には軸４３をフレーム４２ｃに対して上下方向に滑らかにスライドさせるための軸受が設けてある。軸４３には不図示のキー溝が設けられており、そのキー溝にｅリング４５が嵌っていることによって、フレーム４２に対する軸４３の相対Z位置を規制している。軸４３の前記キー溝側でない一端はニードルガイド４０に固定されている。また軸４３の周囲には圧縮バネ４４が設けられており、ニードルガイド４０をフレーム４２に対して下方向に付勢している。ニードルガイド４０にはニードル２０ｂの平面方向の位置を規制するための穴４０ａが設けられている。この穴４０ａによって、ニードル２０ｂが可撓性を持ち、かつ液槽２５が非常に小さなウェルを持つものであっても液槽２５に対するニードル２０ｂの平面方向の位置が正確に決まる。一般にこのような分注装置において用いられるニードル材質が可撓性を持つピアノ線又はバネ用ステンレス鋼である場合、その真直度が1ｍｍ以内に収まるためにはニードルガイド４０からのニードル２０ｂの突出量は１０ｍｍ〜１５ｍｍ以下にする必要があるため、ここではそのような突出量となっている。なお、１ｍｍ四方のウェルを持つ液槽は一般的に広く用いられている。

５０は軸４３の周囲に設けられ、かつフレーム４２ｃに固定されたブレーキであり、軸４３を励磁固定させるためものである。

図３は前記ブレーキの構成を表わしたものである。
５０ａはブレーキパッドであり、軸４３との接触摩擦力によって軸４３の紙面垂直方向の動きを固定するためのものである。更にブレーキパッド５０ａはブレーキ５０本体の求心方向について異なる磁性を帯びており、不図示のソレノイドに通電することによって図中矢印方向（求心方向）に移動し、軸４３を固定する。また、５０ｂはブレーキパッド５０ａとブレーキ５０のフレームに固定された引張りバネであり、ブレーキパッド５０ａを図中矢印と逆方向に付勢するものである。このような構成により、ソレノイド通電時には軸４３の紙面垂直方向の動きが固定される。

図２に戻り、５１はニードル２０ｂ近傍かつニードルガイド４０下面に取り付けられた液面センサーであり、赤外光を液面に照射し、その反射光を読み取ることによって液面までの距離を測定する。なお、他の方式としては液面接触式の液面センサーでも構わない。測定距離と測定時におけるシリンジボックス２１の上下方向の位置から、液面高さを算出することができる。

図４はこの装置のシリンジ洗浄システムの流路を表した図である。３０は供給ポンプ３１の動力によって洗浄液タンク３２に貯蔵されている洗浄液を洗浄液槽２４に供給するための流路であり、３３は排出ポンプ３４の動力によって洗浄液槽２４内の洗浄後の液体を廃液タンク３５内に排出するための流路である。洗浄液槽２４はニードル２０ｂを上方から挿入できるように大気開放となっており、ピストン２０ｄを上下動させることによってニードル２０ｂから洗浄液を吸入・吐出させ、シリンジタンク２０ａ内およびニードル２０ｂ内壁を洗浄できるようになっている（図２参照）。また、洗浄液槽２４内に所定量の洗浄液を供給した状態で供給ポンプ３１および排出ポンプ３４を同時駆動させることによって洗浄液槽２４内に水流を発生させ、洗浄液槽２４内に挿入されたニードル２０ｂの外壁に付着した汚染物も洗浄できるようになっている。その際供給ポンプ３１と排出ポンプ３３の流量は同一になっている。また、供給ポンプ３１は後述のポンプ制御手段５４（後述する）によって洗浄液供給量を制御できるようになっている。
図５はブレーキ５０の作動および洗浄液供給に関するブロック図を表わしたものである。

まずシリンジ２０の液体吸入時には、液面センサー５１によって測定された液面高さと、吸入時に予定されているニードル２０ｂの先端高さ（予め設定されている）をもとに液体接触領域算出手段５２によってニードル２０ｂが液体に浸る領域長が算出される。その算出結果を受けたブレーキ制御手段５３は前記算出結果とニードル２０ｂのニードルガイド４０下面からのデフォルト突出長を比較し、前者の方が大きい場合にはブレーキ５０を作動させる。なお、ブレーキ５０の作動タイミングはシリンジボックス２１の移動が完全に停止した後となっている。

シリンジ２０の液体吐出時には、液面センサー５１からの液面高さと、吐出時に予定されているニードル２０ｂの先端高さ（予め設定されている）と、液槽形状データ（予め設定されている）と、予定されている吐出量（予め設定されている）をもとに液体接触領域算出手段５２によってニードル２０ｂが液体に浸る領域長が算出される。その算出結果を受けたブレーキ制御手段５３は前記算出結果とニードル２０ｂのニードルガイド４０下面からのデフォルト突出長を比較し、前者の方が大きい場合にはブレーキ５０を作動させる。なお、ブレーキ５０の作動タイミングはシリンジボックス２１の移動が完全に停止した後となっている。

洗浄液供給については、直近の吸入または吐出時のニードル２０ｂ外壁の液体接触領域の最高点と、洗浄時に予定されているニードル２０ｂの先端の高さを受けたポンプ制御手段５４が、洗浄液槽２４内の液面高さが先述の液体接触領域の最高部と略同一になるような液量を算出し、例えば洗浄液供給時間を最適化することによって、洗浄液槽２４内に洗浄液が供給される。

なおこの装置は不図示のコンピューター、キーボード、ＣＲＴを付帯しており、キーボードによって入力された事項に基づく上記コンピューターの命令によって作動するようになっている。

次にこの装置の動作を説明する。

液槽２５ａから液体Ａを吸入し、液槽２５ｃでその一部を吐出する場合を例にとって説明する。なお、Ａ液吸入時におけるニードル２０ｂの液体接触領域はニードル２０ｂのニードルガイド４０下面からのデフォルト突出部よりも上側までであり、Ａ液吐出時おけるニードル２０ｂの液体接触領域はニードル２０ｂのニードルガイド４０下面からのデフォルト突出部より下側までとする。

まず、液槽２５ａ、ｃおよび洗浄液槽２４をＸＹステージ２２上に設置する（図１参照）。シリンジ２０が液槽２５ａからＡ液を吸入できるようにするために、ＸＹステージ２２は液槽２５ａがシリンジボックス２１の直下に来るように移動する。ＸＹステージ２２の平面方向の位置が決まった後、シリンジボックス２１はシリンジボックス駆動手段により下方に移動し始め（図６（ａ））、ニードル２０ｂおよび液面センサー５１の先端が液槽２５ａ内の所定の高さに達するまで降下する（図６（ｂ））。ここで、ニードル２０ｂの液体接触領域はニードル２０ｂのニードルガイド４０下面からのデフォルト突出部よりも上側までであるから、ニードルガイド４０下面が液槽２５ａ上面に接触した後も、必然的にシリンジボックス２１が下方に移動してバネ４３がチャージされた状態になる。次に、シリンジボックス２１の下方への移動が終了した後、液面センサー５１によって液面高さが測定される。次にブレーキ５０が作動し、軸４３を固定する。その状態からピストン２０ｄが上昇し始め、Ａ液をシリンジタンク２０ａ内に所望量吸入する（図６（ｃ））。その後シリンジボックス２１は上昇し、液槽２５ａの最高点よりも高い位置まで退避する（図６（ｄ））。

（以上吸入工程）
次にニードル２０ｂ外壁に付着したＡ液を洗浄するための外壁洗浄工程に入る。

まず、供給ポンプ３１を駆動させることによって洗浄液槽２４内に所定量の洗浄液を貯める（図７参照）。このとき供給ポンプ３１の駆動時間は、先程の吸入工程におけるニードル２０ｂの液体接触領域長と洗浄時に予定されているニードル２０ｂの先端の高さからポンプ制御手段５４によって最適化されている。すなわち洗浄液槽２４にニードル２０ｂを挿入した時に、ニードル２０ｂがＡ液に接触した領域の最高部と洗浄液面高さが略同一となるようなポンプ駆動時間となっている。次にＸＹステージ２２は洗浄液槽２４がシリンジボックス２１の直下に来るように駆動される（図１参照）。ＸＹステージ２２の平面方向の位置が決まった後、シリンジボックス２１はシリンジボックス駆動手段により下方に移動し始め（図７（ａ））、予定されている高さで停止する。ニードル２０ｂが洗浄液槽２４内に挿入されている間、供給ポンプ３１および排出ポンプ３４は同時駆動されており、洗浄液槽２４内には水流が発生している。その水流によってニードル２０ｂ外壁の洗浄が促進される（図７（ｂ））。次にシリンジボックス２１はニードル２０ｂが洗浄液槽２４の最高点よりも高い位置まで退避する。その後排出ポンプ３４を駆動させることによって洗浄液槽２４内の洗浄後の液体を排出し、洗浄工程を終了する（図７（ｃ））。なお、この工程は分注量に関してシビアである場合にのみ存在すればよく、場合によっては省略しても構わない。

次に、ニードル外壁払拭工程に入る。

まず、吸収体５５がシリンジボックス２１の直下に来るようにＸＹステージ２２が移動する（図１参照）。ＸＹステージ２２の平面方向の位置が決まった後、シリンジボックス２１はシリンジボックス駆動手段により下方に移動し始め、ニードル２１ｂの先端が吸収体５５に設けられた穴に挿入され、所定の高さに達するまで降下する（図７（ｄ））。このときの挿入量は先程のＡ液吸入工程におけるニードル２０ｂがＡ液に接触した領域長と略同一になっている。ニードル２０ｂの吸収体５５に挿入された後、ＸＹステージ２２は微動し、吸収体５５の穴の内壁がニードル２０ｂに接触することによって、ニードル２０ｂ外壁に付着した液体を払拭する。その後シリンジボックス２１は上昇し、吸収体５５の最高点よりも高い位置まで退避する。

なお、この工程は分注量・分注液体濃度に関してシビアである場合にのみ存在すればよく、場合によっては省略しても構わない。

（以上ニードル外壁払拭工程）
その後、ブレーキ５０が解除されると同時にチャージされていた圧縮バネ４３は解放され、ニードルガイド４０を下方向に押すことによってニードルガイド４０のシリンジ２０に対する相対位置はデフォルト状態に戻る（図７（ｅ））。これによって、Ａ液吐出時におけるニードル２０ｂの平面方向の位置を正確にすることができる。

次にＡ液の吐出工程に入る。

まず、シリンジ２０が液槽２５ｃにＡ液の一部を吐出できるようにするために、ＸＹステージ２２は液槽２５ｃがシリンジボックス２１の直下に来るように移動する。ＸＹステージ２２の平面方向の位置が決まった後、シリンジボックス２１はシリンジボックス駆動手段により下方に移動し始め（図８（ａ））、ニードル２０ｂおよび液面センサー５１の先端が液槽２５ａ内の所定の高さに達するまで降下する（図８（ｂ））。ここで、ニードル２０ｂの液体接触領域はニードル２０ｂのニードルガイド４０下面からのデフォルト突出部よりも下側までであるが、ニードルガイド４０下面が液槽２５ｃ上面に接触する場合と接触しない場合の両方が想定される。図８(ｂ)は接触しない場合を表している。次に、シリンジボックス２１の下方への移動が終了した後、液面センサー５１によって液面高さが測定される。その状態からピストン２０ｄが下降し始め、Ａ液を液槽２５(ｃ)内に所望量吐出する（図８（ｃ））。その後シリンジボックス２１は上昇し、液槽２５ａの最高点よりも高い位置まで退避する（図８（ｄ））。なお、ここではＡ液吐出時におけるニードル２０ｂの液体接触領域はニードル２０ｂのニードルガイド４０下面からのデフォルト突出部よりも下側までであったため、ブレーキ５０は作動していない。

（以上吐出工程）
次にシリンジ２０内壁、ニードル２０ｂ内壁およびニードル２０ｂ外壁に付着したＡ液を洗浄するための洗浄工程に入る。

まず、供給ポンプ３１を駆動させることによって洗浄液槽２４内に所定量の洗浄液を貯める（図９参照）。このとき供給ポンプ３１の駆動時間は、先程の吐出工程におけるニードル２０ｂの液体接触領域長と洗浄時に予定されているニードル２０ｂの先端の高さからポンプ制御手段５４によって最適化されている。すなわち洗浄液槽２４にニードル２０ｂを挿入した時に、ニードル２０ｂがＡ液に接触した領域の最高部と洗浄液面高さが略同一となるようなポンプ駆動時間となっている。次にＸＹステージ２２は洗浄液槽２４がシリンジボックス２１の直下に来るように駆動される（図１参照）。ＸＹステージ２２の平面方向の位置が決まった後、シリンジボックス２１はシリンジボックス駆動手段により下方に移動し始め（図９（ａ））、予定されている高さで停止する（図９（ｂ））。

その状態からピストン２０ｄが上下動を始め、シリンジ２０内壁およびニードル２０ｂ内壁を洗浄する。また、ニードル２０ｂが洗浄液槽２４内に挿入されている間、供給ポンプ３１および排出ポンプ３４は同時駆動されており、洗浄液槽２４内には水流が発生している。その水流によってニードル２０ｂ外壁の洗浄が促進される（図９（ｂ）、（ｃ））。次にシリンジボックス２１はニードル２０ｂが洗浄液槽２４の最高点よりも高い位置まで退避する。それと同時にチャージされていた圧縮バネ４３は解放され、ニードルガイド４０を下方向に押すことによってデフォルト状態に戻る。その後排出ポンプ３４を駆動させることによって洗浄液槽２４内の洗浄後の液体を排出し、洗浄工程を終了する（図９（ｄ））。

なお、この工程は次回同一シリンジにて他液を分注する場合や、同一液体でも分注量に関してシビアである場合にのみ存在すればよく、場合によっては省略しても構わない。

（以上洗浄工程）
次に、ニードル外壁払拭工程に入る。

まず、吸収体５５がシリンジボックス２１の直下に来るようにＸＹステージ２２が移動する（図１参照）。ＸＹステージ２２の平面方向の位置が決まった後、シリンジボックス２１はシリンジボックス駆動手段により下方に移動し始め、ニードル２１ｂの先端が吸収体５５に設けられた穴に挿入され、所定の高さに達するまで降下する（図９（ｅ））。このときの挿入量は先程のＡ液吐出工程におけるニードル２０ｂのＡ液に接触した領域長と略同一になっている。ニードル２０ｂが吸収体５５に挿入された後、ＸＹステージ２２は微動し、吸収体５５の穴の内壁がニードル２０ｂに接触することによって、ニードル２０ｂ外壁に付着した液体を払拭する。その後シリンジボックス２１は上昇し、吸収体５５の最高点よりも高い位置まで退避する（図９(ｆ)）。

なお、この工程は次回同一シリンジにて他液を分注する場合や、同一液体でも分注量・分注液濃度に関してシビアである場合にのみ存在すればよく、場合によっては省略しても構わない。（以上ニードル外壁払拭工程）

分注装置全体斜視図シリンジ周辺詳細図ブレーキ５０詳細図シリンジ洗浄システムの流路構成を表した図本発明のブロック図シリンジの液体吸入動作を表わした図ニードルの外壁洗浄動作および払拭動作を表した図シリンジの液体吐出動作を表わした図ニードルの内外壁およびシリンジ内の洗浄動作およびニードル外壁の払拭動作を表した図従来の分注装置全体斜視図従来のシリンジ周辺詳細図シリンジ洗浄システムの流路構成を表した図シリンジの液体吸入動作を表わした図シリンジの液体吐出動作を表わした図シリンジの洗浄動作を表わした図

符号の説明

２０シリンジ
２１シリンジボックス
２２ＸＹステージ
２４洗浄液槽
２５液槽
２６支柱
３０流路
３１供給ポンプ
３２洗浄液タンク
３３流路
３４排出ポンプ
３５廃液タンク
４０ニードルガイド
４０ａニードルガイド穴
４２フレーム
４３軸
４４圧縮バネ
４５ｅリング
５０ブレーキ
５１液面センサー
５２液体接触領域算出手段
５３ブレーキ制御手段
５４ポンプ制御手段
５５吸収体

Claims

流体を吸入・吐出するための少なくとも1本のシリンジと、前記シリンジ先端に設けられたニードルと、前記ニードルの平面方向の位置を規制し、かつ前記シリンジに対する相対高さが所定量変位可能であるニードルガイドと、前記ニードルガイドを下方に付勢する付勢手段と、を具えた分注装置において、前記ニードルガイドの前記シリンジに対する相対高さが変位した状態を保持するためのニードルガイド保持手段を設けたことを特徴とする分注装置。
液槽内の液面高さを測定するための液面高さ測定手段と、液体吸入動作においては、測定された液面高さおよび吸入時に予定されている前記ニードル先端の高さから前記ニードルの液体に浸る予定領域長を算出し、液体吐出動作においては、測定された液面高さ、吐出時に予定されている前記ニードル先端の高さ、液槽形状データおよび予定されている吐出量から前記ニードルの液体に浸る予定領域長を算出する液体接触領域算出手段と、前記液体接触領域算出手段による算出結果と前記ニードルガイドの前記シリンジに対する相対位置が変位していない状態における前記ニードルの前記ニードルガイド下面からの突出量を比較して、前者が大きい場合には前記ニードルガイド保持手段を作動させるための信号を発するブレーキ制御手段と、を有することを特徴とする請求項１記載の分注装置。
前記シリンジを洗浄するための洗浄液槽と、前記ニードル外壁に付着した液体を払拭するためのニードル外壁払拭手段と、を具えたことを特徴とする請求項１記載の分注装置。
前記液面高さ測定手段によって液槽内の液面高さを測定する工程と、液体を前記液槽から吸入する工程と、前記ブレーキ制御手段からの信号を受け、前記ニードルガイド保持手段を作動する工程と、前記ニードル外壁を洗浄する工程と、前記ニードル外壁に付着した液体を払拭する工程と、前記ニードルガイド保持手段の作動を解除する工程と、を有することを特徴とする請求項１、２、３記載の分注装置の分注方法。
前記液面高さ測定手段によって液槽内の液面高さを測定する工程と、液体を前記液槽から吸入する工程と、前記ニードル外壁を洗浄する工程と、前記ニードル外壁に付着した洗浄液を払拭する工程と、を有することを特徴とする請求項１、２、３記載の分注装置の分注方法。
前記液面高さ測定手段によって液槽内の液面高さを測定する工程と、液体を前記液槽に吐出する工程と、前記ブレーキ制御手段からの信号を受け、前記ニードルガイド保持手段を作動する工程と、前記ニードル内壁、外壁およびシリンジ内壁を洗浄する工程と、前記ニードル外壁に付着した洗浄液を払拭する工程と、前記ニードルガイド保持手段の作動を解除する工程と、を有することを特徴とする請求項１、２、３記載の分注装置の分注方法。
前記液面高さ測定手段によって液槽内の液面高さを測定する工程と、液体を前記液槽に吐出する工程と、前記ニードル内壁、外壁およびシリンジ内壁を洗浄する工程と、前記ニードル外壁に付着した洗浄液を払拭する工程と、を有することを特徴とする請求項１、２、３記載の分注装置の分注方法。
前記液体接触領域算出手段の算出結果と洗浄時に予定されている前記ニードルの先端の高さをもとにして、前記洗浄液槽内に供給される洗浄液の液面高さが、前記ニードルの液体接触領域最高部と略同一になるように、前記洗浄液量が最適化されることを特徴とする請求項１、２、３記載の分注装置の洗浄液供給方法。
前記ニードルの前記ニードル外壁払拭手段への挿入量が前記液体接触領域算出手段の算出結果と略同一であることを特徴とする請求項１、２、３記載の分注装置のニードル外壁払拭方法。