JP2008246363A - 多連分注装置 - Google Patents

Abstract

【課題】極めて少量の液体を扱うことができ、複数のノズルチップにそれぞれ適量の液体を正確に吸引、吐出できる多連分注装置を提供する。
【解決手段】シリンジ、ピストン、電磁弁、パイプ、および、前記ピストンを駆動するピストン駆動部を具備する複数の分注加圧部と、複数のノズルチップを一端に装着できる複数のノズルを備えた多連ノズル部と、前記ピストン駆動部を駆動し、前記電磁弁を駆動する制御器と、を具備し、前記シリンジと前記パイプの間に前記電磁弁を設け、前記パイプと前記ノズルの他端を結合した多連分注装置により、極めて少量の液体を扱うことができ、複数のノズルチップにそれぞれ適量の液体を正確に吸引、吐出できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のノズルチップ毎に微量の液体を所望の量だけ分注することができる多連分注装置等に関する。

従来、分注装置としては薬液を容器に収納しておき、容器を指で圧縮して所望の量の薬液を眼球に滴下するものが知られている。一例として、一滴分の点眼液定量部が点眼液吐出口に連接され、点眼液定量部の一滴分の点眼液を点眼液吐出口より直線的に液滴状態で吐出させる圧力を前記点眼液に付加する圧力付加機能及び前記点眼液の吐出作動初期圧を制御する吐出作動初期圧制御機能が具備された点眼器が知られている（特許文献１参照）。また、分与しようとする物質の容器と関連させたポンプを設けておき、小量の液滴を分与する装置がある（特許文献２参照）。

また、任意の少量の液を任意の圧力で吐出させることができる分注器が知られている（特許文献３参照）。
特開２００３−３１９９９９号公報（第１頁、１図） 特開平０６-１３４０２１号公報（第１頁、１図） 特開２００６−２５０８３２（第１頁、１図）

近年、高価な薬液剤を極めて少量、特定の容器や位置に分注することにより、薬品の実験、生化学的実験、医薬品の製品の製造などが行われるようになってきているが、従来の分注装置では、一滴分の液体を扱うことが出来ても、極めて少量の液体を扱うことができず、また、ある程度の量の液体を分注装置の容器内に用意しておく必要があり、過大な量の液体を分注する欠点、分注装置に残留する液体が無駄になる欠点を解決することが望まれている。

また、例えば、濃度や量がそれぞれ異なる複数（例えば、８つ）の薬液剤を生成し、当該生成した複数種類の薬液剤を用いた実験を行う場合があり、かかる複雑な条件での実験を効率的に行うためには、多数のノズルチップで効率よく分注することが望まれ、更に、それらの条件に合致した液量や吐出圧を多数のノズルチップの個々において実現できる多連の分注装置が望まれている。

上記の課題を解決するために、本発明の多連分注装置は、以下のような手段を採用する。

（１）容積が可変できる複数の容器と、液体または粉体を吸引および吐出する複数のノズルチップを一端に装着できる複数のノズルを備えた多連ノズル部と、前記容器の出入口と前記ノズルの他端の間に設けられた開閉可能な複数の弁と、前記容器の容積および前記弁の開閉を制御する制御器と、を具備する多連分注装置であって、前記制御器は、前記弁を開放状態として、前記容器の容積を増大させ、前記弁を閉鎖状態として、前記容器の容積を所定量に減少させて容器の内圧を高め、前記弁を開放状態にして、前記ノズルチップ内の媒体である液体または粉体を前記ノズルチップから吐出することを特徴とする多連分注装置。

このようにすると、複数のノズルチップにより効率的に分注作業が行え、かつ、ノズルチップ毎に任意量の薬液の分注が行える。

（２）シリンジ、ピストン、電磁弁、パイプ、および、前記ピストンを駆動するピストン駆動部を具備する複数の分注加圧部と、液体または粉体を吸引および吐出する複数のノズルチップを一端に装着できる複数のノズルを備えた多連ノズル部と、前記ピストン駆動部を駆動し、前記電磁弁を駆動する制御器と、を具備し、前記シリンジと前記パイプの間に前記電磁弁を設け、前記パイプと前記ノズルの他端を結合した多連分注装置。

このようにすると、複数のノズルチップにより効率的に分注作業が行え、かつ、ノズルチップ毎に任意量の薬液の分注が行える。

（３）前記多連ノズル部は、前記ノズルのピッチを変更することが可能とする。

このようにすると、複数のノズルチップにより効率的に分注作業が行え、かつ、ノズルチップ毎に任意量の分注が行え、更に、ピッチの異なるノズルチップに対応可能になる。

（４）前記複数の弁の各々と前記多連ノズル部の各ノズルの他端は、チューブにより結合する。

このようにすると、ピッチの大幅に異なる複数種類のノズルチップに対応可能になる。

（５）前記電磁弁が開放状態において、前記ピストン駆動部は、前記ピストンを引き出してシリンジ内に空気を満たし、次に、前記ピストン駆動部は、前記ピストンを所定の距離引き出して、前記ノズルチップ先端に液体または粉体を吸引し、次に、前記電磁弁が閉鎖状態において、前記ピストン駆動部は、前記ピストンを押し込んで、前記シリンジ内の空気を圧縮し、次に、前記電磁弁が開放状態において、前記液体または粉体を前記ノズルチップから吐出する動作を行う。また、前記多連ノズル部に着脱可能なノズルチップを結合し、前記液体または粉体を吸引する。また、前記制御器は、液体または粉体の吐出に関わるパラメータの設定を行う操作部と、前記パラメータを表示する表示部をさらに具備し、前記パラメータ値に基づき前記ピストン駆動部を駆動する。前記液体または粉体の吐出に関わるパラメータは、液体または粉体の吸引量、液体または粉体の吐出圧力、液体または粉体の吐出距離の何れかとする。

（６）前記制御器は、前記パラメータを前記容器または分注加圧器毎に設定可能とする。

このようにすると、複雑な実験条件の場合も、ノズルチップ毎に異なる薬液量を同時に分注でき、効率的に分注作業を行える。

（７）前記制御器は、前記複数のノズルの２つ以上を選択する手順と、上記２つ以上のノズルについて、前記パラメータを同時に設定する手順を実行可能であって、前記容器または分注加圧器の任意の複数個について前記パラメータを同時に設定可能とする。

このようにすると、複雑な実験条件の設定を、短時間に効率的に行える。

本発明によれば、極めて少量の液体を多数のノズルに同時に分注できる。

以下、本発明の多連分注装置の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。
（実施の形態１）

図１は、本発明の多連分注装置の要部の構成図である。図１において、多連分注加圧部１００は、パルスモータ１１ａ、シリンジ１２、電磁弁１４、パイプ１５などより構成される８個の分注加圧器１である。分注加圧器１の詳細構成および動作については後述する。多連ノズル部３００は、先端がやや細いノズルの形状で多端がパイプ３ｆの形状になった８本のノズル３ｇを有しており、８本のノズル３ｇそれぞれの間隔すなわちピッチは可変ピッチとなっている。分注加圧器１のパイプ１５と多連ノズル部３００のノズル３ｇのパイプ３ｆ部分とはチューブ２００により８個それぞれについて別々に結合されている。多連ノズル部３００の各ノズル３ｇの先端部は、多連ディスポーザブルノズル部４００に差し込まれる。

各分注加圧器１の各シリンジ１２は、後述するように、電磁弁１４が開放の状態において、シリンジ１２の内部のピストンにより、独立に所定の容積の空気を吸引でき、電磁弁１４が閉鎖の状態において、ピストンにより、所望の圧力をシリンジ１２の内部にかけることができ、電磁弁１４を開放状態にすることにより、上記の圧力により、シリンジ１２内の空気を吐出できる。これらの吸引、吐出などの動作は、図４に示す制御器２が各パルスモータ１１ａと各電磁弁１４を制御して行うが、その詳細の動作については後述する。

図２は、多連ノズル部３００の構造の一例を示す平面図および正面図より成る図面である。図２（Ａ）は多連ノズル部３００の平面図、図２（Ｂ）は多連ノズル部３００の正面である。

ガイド枠３ａは、金属、プラスチック材料などの板または棒に、パイプガイド溝３ｃで示される長円形の穴を開けた部材である。パイプガイド溝３ｃの幅は、パイプ３ｆの外径より少し大きめとする。２枚のガイド枠３ａは、スペーサ３ｂを介して張り合わされ、スペーサ３ｂの厚さに相当するフランジ溝３ｋが形成される。パイプ３ｆは、その先端部がノズル３ｇのように尖がった形状で、内部には空気が通る穴が設けられている。また、パイプ３ｆの中央付近には、フランジ３ｈが設けられている。フランジ３ｈの厚さは、フランジ溝３ｋの幅よりやや小さ目とする。フランジ３ｈは、フランジ溝３ｋの差し込まれており、パイプ３ｆは、フランジ溝３ｋに沿って、図面の上下方向に移動可能となっている。

リンクレバー３ｄには、両端部に支点３ｅで示されるような穴があり、中央部には、パイプ３ｆを通す穴が設けられた板部材である。隣接するリンクレバー３ｄは、支点３ｅの穴において、ビスや軸などにより結合されており、互いの角度は、可変になっている。中央部のパイプ３ｆを通す穴の直径は、パイプ３ｆの外径よりやや大き目とする。８本のパイプ３ｆ用に設けられた８枚のリンクレバー３ｄは、Ａ点とＢ点の距離を変化させると、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように伸縮できる。従って、８本のパイプ３ｆの配列は、Ａ点とＢ点の距離により、互いのピッチが可変できることになる。リンクレバー３ｄは、ガイド枠３ａの上下の両方に設けられており、パイプ３ｆが傾くのを防止する。

Ａ点、Ｂ点の位置は、手動で動かして変更してもよいが、Ａ点、Ｂ点の一方、または両方をモータなどで動かすようにしてもよい。Ａ点、Ｂ点の他方は、移動伸縮可能の方向には、固定してもよい。多連ノズル部３００の各パイプ３ｆは、移動可能であるので、チューブ２００は、柔軟性のあるチューブであることが好ましい。柔軟性のあるチューブとしては、金属製、プラスチック製、ゴム製などのチューブを適用できる。また、ノズル３ｇは、多連ディスポーザブルノズル部４００の各ノズルにしっかりと嵌合させて機密性が保たれることが望ましいので、多連ディスポーザブルノズル部４００の各ノズルの位置誤差を吸収できるように、リンクレバー３ｄの中央部の穴の内径は、パイプ３ｆの外径に対して十分な余裕を持たせてもよい。

次に、本発明に用いる分注加圧器１の基本的な構成について説明する。本発明の多連分注装置は、分注加圧器１と制御器２を具備する。分注加圧器１は、液体を出し入れする出入口を有し、容積が可変できる容器と、容器と出入口の間に設けられた弁を備える。容器の容積および弁は、制御器２により制御される。制御器２は、弁を開放状態として、前記容器の容積を微少量だけ増大させることができる。前記弁を閉鎖状態として、前記容器の容積を所定量に減少させて容器の内圧を高めることができる。前記弁を開放状態にして、前記容器内の媒体を前記出入口から放出することができる。具体的な例について次に説明する。

図４は、本発明の多連分注装置の具体的な構成を示す図である。本発明の多連分注装置は、分注加圧器１、チューブ２００、多連ノズル部３００のパイプ３ｆ、ノズル３ｇ、ノズルチップ１６、および、制御器２を具備する。なお、分注加圧器１、チューブ２００、多連ノズル部３００のパイプ３ｆ、ノズル３ｇ、ノズルチップ１６、については、８個の内の１個について図示している。ノズルチップ１６は、図１の多連ディスポーザブルノズル部４００の１本を示している。なお、多連ノズル部３００の可変ピッチの機構については、図示を省略しているが、パイプ３ｆは、図２により説明したフランジ溝３ｋに挿入されている。

分注加圧器１は、基板１０、ピストン駆動部１１、シリンジ１２、ピストン１３、電磁弁１４、パイプ１５を有する。ピストン駆動部１１は、パルスモータ１１ａ、駆動軸１１ｂ、ばね１１ｃを具備する。制御器２は、操作部２１、表示部２２、ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）２３、記憶部２４、電磁弁駆動部２５、および、モータ駆動部２６を具備する。電磁弁駆動部２５、および、モータ駆動部２６は、８個の分注加圧器１、それぞれに対して設けられる。

まず、分注加圧器１について詳述する。

シリンジ１２は、コ型の基板１０の第１の垂直部に固定されている。シリンジ内には、ピストン１３が挿入されており、シリンジ１２の軸方向に移動可能である。シリンジ１２とピストン１３は、小型の注射器や注入機のような構造で、空気を吸引したり排出したりできる出入口を有する容量可変の容器である。ピストン１３の軸には、ばね固定軸１１ｄが設けられており、ばね固定軸１１ｄには、ばね１１ｃの一端が装着されており、ばね１１ｃは、ピストン１３をシリンジ１２の外部に引き出すように引っ張っている。パルスモータ１１ａは、基板１０の第２の垂直部（シリンジ１２が固定されている方とは逆の方）に固定されている。ばね１１ｃの他端も第２の垂直部上に固定されている。パルスモータ１１ａの回転によって、駆動軸１１ｂであるモータシャフトは、図面上で左右方向に移動可能になっている。駆動軸１１ｂの一端は、ピストン１３の軸に当接している。駆動軸１１ｂが図の右方向に移動すると、ピストン１３は、ばね１１ｃの引っ張り力に抗して空気排出方向に移動する。駆動軸１１ｂが左方向に移動すると、ピストン１３は、ばね１１ｃに引っ張られて空気吸引方向に移動する。

シリンジ１２の右先端部は細いチューブ状であり、電磁弁１４の一方の口が接続される。電磁弁１４の他方の口には、パイプ１５が接続される。パイプ１５の先端にはチューブ２００が結合されている。チューブ２００の他端は、パイプ３ｆに結合されている。パイプ３ｆの先端のノズル３ｇは、多連ディスポーザブルノズル部４００の１本のノズルチップ１６にしっかり差し込まれている。パイプ１５とチューブ２００との結合部、チューブ２００とパイプ３ｆの結合部、ノズル３ｇとノズルチップ１６との結合部は、空気漏れがない構造とする。

ノズルチップ１６には、微細な直径の穴が設けられている。電磁弁１４には、シリンジ１２側とパイプ１５側の空気の流通を遮断する弁が設けられており、この弁の開閉は、制御器２から供給される電気信号により行われる。電磁弁１４が開放状態では、シリンジ１２内部、電磁弁１４内部、パイプ１５内部、チューブ２００内部、パイプ３ｆ内部、ノズル３ｇ内部、ノズルチップ１６内部は、外部とつながっており、空気の流通が生じ得る。ピストン１３をシリンジ１２から引き出す方向に引っ張ることにより外部の空気をシリンジ１２内に吸引することができる。電磁弁１４が閉鎖状態では、シリンジ１２内部の空気は外部から遮断される。電磁弁１４が閉鎖状態の際に、ピストン１３をシリンジ１２内に挿入すると、シリンジ１２内の空気は圧縮される。

パルスモータ１１ａの構造の一例を図６（Ａ）の断面図に示す。図６（Ａ）において、パルスモータ１１ａは、モータシャフト３０、回転子３１、固定子３２、筐体３３から成る。回転子３１、固定子３２は、周知のパルスモータやステッピングモータと同様の構造である。筐体３３には、２つの軸受けが設けられる。一方の軸受けは、スラスト軸受けであり、シャフトは軸方向に自由に移動可能とする。他方の軸受けは、ねじ軸受け３４であって、拡大図に示すように、モータシャフト３０には雄ねじが切られており、筐体３３の軸受け部に設けられた雌ねじ状の穴に挿入されている。回転子３１が、ねじ軸受け３４から見て時計方向に回転すると、モータシャフト３０は、スラスト軸受け３０の方向に移動する。回転子３１が、ねじ軸受け３４から見て反時計方向に回転すると、モータシャフト３０は、ねじ軸受け３４の方向に移動する。すなわち、回転子３１の回転運動をモータシャフト３０の直線運動に変換できる。モータシャフト３０の移動に伴って回転子３１も移動するので、回転子３１のモータシャフト方向の厚さは、固定子３２のモータシャフト方向の長さより小さくして、固定子３２の磁界内に出ないように、かつ筐体に当たらないようにする。モータシャフト３０に切る雄ねじ部分の長さは、ピストン１３が必要な移動最大距離に若干の余裕を加えた長さでよい。

ばね１１ｃの引っ張り力により、ピストン１３の軸の端部は、駆動軸１１ｂであるモータシャフト３０に当接しているので、パルスモータ１１ａを、ピストン１３の方向に向かって反時計方向に回転させると、ピストン１３はシリンジ１２から引き出される方向へ移動する。パルスモータ１１ａをピストン１３の方向に向かって時計方向に回転させると、ピストン１３は、シリンジ１２内部に押し込まれる。

本発明では、ピストン１３の位置、移動方向と電磁弁１４の開閉とを制御することにより、薬液１８の入った容器から薬液の微量サンプル１７をノズルチップ１６内に吸引し、サンプル１７をノズルチップ１６から実験用のシャーレなどに向けて吐出させる。本発明の多連分注装置の動作について、図５（Ａ）〜（Ｄ）により説明する。なお、図５においては、チューブ２００を省いて、パイプ１５にノズルチップ１６をはめ込むように図示しているが、実際は、パイプ１５とノズルチップ１６の間には、チューブ２００、多連ノズル部３００が介在する。

まず、新しいノズルチップ１６をパイプ１５の先端に嵌め込む。図５（Ａ）に示すように、パルスモータ１１ａを反時計方向に回転させて、シリンジ１２からピストン１３を引き出し、ピストン１３を所定位置Ｐ１まで移動させる。なお、位置Ｐ１は、シリンジ１２の開口端（図４では左端）を基準としてピストン１３の挿入方向に向けて計った距離とする。このときには、電磁弁１４は、開放状態にしておく。シリンジ１２内部には常圧空気が満たされる。

次に、図５（Ｂ）において、ノズルチップ１６の先端を薬液１８容器内の薬液に浸けて、パルスモータ１１ａを反時計方向に少しだけ回転させ、ピストン１３を所定位置Ｐ２に少しだけ引き出す。電磁弁１４は開放状態のままとする。シリンジ１２の断面内法の円形面積Ｓｓとピストン１３の移動距離（Ｐ１〜Ｐ２）の積に相当する容量の薬液がサンプル１７としてノズルチップ１６の先端部に吸引される。

次に、図５（Ｃ）に示すように、電磁弁１４を閉鎖状態とし、パルスモータ１１ａを時計方向に回転させて、ピストン１３を、所定位置Ｐ３になるまでシリンジ１２内部方向に押し込む。電磁弁１４が閉鎖状態であるので、シリンジ１２内の空気は圧縮され高圧になる。

次に、分注加圧器１を移動させて、ノズルチップ１６の先端が実験用のシャーレなどの容器や実験器具の上に位置するようにして、図５（Ｄ）に示すように、電磁弁１４を開放状態にする。シリンジ１２内の圧縮空気は電磁弁１４、パイプ１５、ノズルチップ１６を経て放出され、ノズルチップ１６先端のサンプル１７を吐出させる。極めて微量のサンプル１７を正確に吐出できる。

次に、制御器２について説明する。図４に示した制御器２は、分注加圧器１の薬液の吸引量や、吐出の強さなどの使用条件のような吐出に関わるパラメータの設定や、吸引、吐出におけるピストン１３や電磁弁１４の制御を行う。制御器２において、操作部２１は、８本のノズルを識別するノズル番号の設定、設定されたノズルについての薬液の吸引量、薬液の吐出の強さの設定、８本のノズル全部についての薬液の吸引操作、薬液の吐出操作などを操作指示する部分であって、典型的にはスイッチにより構成される。表示部２２は、ノズル番号、薬液の吸引量、薬液の吐出の強さなどの設定値を表示するディスプレイ装置であって、液晶パネルを用いた表示装置が適用できる。ＭＰＵ２３は、マイクロプロセッサであって、後述する各種処理を行う。記憶部２４は、各種パラメータ項目名、単位名、８本のノズル番号それぞれについての薬液の吸引量、薬液の吐出の強さなどのパラメータ設定値、各種パラメータの算出式などの算出手順、および、ＭＰＵ２３が行う処理の手順のプログラムなどを記憶するメモリであって、不揮発性記憶装置が適している。電磁弁駆動部２５は、前記電磁弁１４の開閉駆動を行うドライバ回路であって、８個が設けられる。モータ駆動部２６は、前記パルスモータ１１ａ用に駆動パルス信号を生成し供給するドライバ回路であって、８個が設けられる。特に図示しないが、制御器２には電源が設けられる。電源は、電池であってもよいし、交流電源を整流したものでもよい。記憶部２４に揮発性メモリを使用する場合は、電池電源によって記憶保持を行うようにすればよい。

図７（Ａ）に、操作部２１と表示部２２の一例を示す。図７（Ａ）において、操作部２１には、押ボタン状のパラメータ選択スイッチ４１、数値を増減設定するために上下に傾けられるレバー状の数値選択スイッチ４２、ノズル番号を指定するノズル番号スイッチ４３、薬液の吸引を指示する押ボタン状のスイッチである吸引ボタン４４、および、薬液の吐出を指示する押ボタン状のスイッチである吐出ボタン４５が設けられている。これらのスイッチは、それぞれ、ＭＰＵ２３の割込み端子に接続され、ＭＰＵ２３は各スイッチやボタンの操作を検知したときに、ＭＰＵ２３において割り込みが発生するように構成される。表示部２２には、吸引量（μＬ）、吐出距離（ｃｍ）、薬液の粘度（ｃＰ）の表示エリアが設けられ、吸引量：０．ＸＸ（μＬ）、吐出距離：ＹＹ（ｃｍ）、薬液の粘度：ＺＺ（ｃＰ）のように３つのパラメータ項目名、単位とパラメータ設定値の表示、および、ノズル番号の表示が可能である。ノズル番号に対応したノズルに関して、３つのパラメータ項目名の内の１つのパラメータ項目が選択され、その表示の回りには、選択されていることを示す枠が表示される。図７（Ａ）の例では、「吐出距離」の欄に枠が表示されている。枠を表示する代りに数値を点滅させてもよい。

図７（Ａ）の例では、操作部２１を操作することにより３つのパラメータを設定することが可能である。その操作手順および制御器２の動作について、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示したフローチャートを用いて説明する。記憶部２４には、あらかじめ、パラメータ項目名、単位名、および、８個のノズルについて、それぞれデフォルト値をテーブルとして記憶しておき、このテーブルから読み出して表示に使用するものとする。一例としては、吸引量：１．００（μＬ）、吐出距離：５．０（ｃｍ）、薬液の粘度：１．０（ｃＰ）（＝センチ・ポアズ）などである。また、各パラメータ項目に対応して、それらの設定値の記憶エリアを８個のノズルそれぞれについて記憶部２４に設けておく。

制御器２の電源がＯＮになると、ＭＰＵ２３において、メインルーチンが起動され、ＭＰＵ２３は、パラメータ項目名、単位名、デフォルト値を記憶部２４から読み出し、表示部２２に表示させる。ノズル番号は、デフォルト値として第１番目の「１」が表示される。各パラメータ項目の値は、記憶部２４に格納されているノズル番号１の各パラメータ項目の値となる。枠表示は、最上段の「吸引量」の位置とする。この処理後に、ＭＰＵ２３は、割り込み待ちの状態になる。ノズル番号スイッチ４３を押すと、ノズル番号スイッチ割り込みが発生して、ＭＰＵ２３は、ノズル番号を１つ増やし、「２」を表示する。また、ＭＰＵ２３は、ノズル番号２の各パラメータ項目の値を記憶部２４から読み出し、表示部２２に表示する。ノズル番号「８」の場合は、ノズル番号スイッチ４３を押すと、ノズル番号スイッチ割り込みが発生して、ＭＰＵ２３は、「１」を表示し、ノズル番号１の各パラメータ項目の値を記憶部２４から読み出し、表示部２２に表示する。この操作により、所望のノズル番号を選択できる。

ノズル番号「ｎ」（ｎ＝１〜８）の選択が終わると、パラメータ値の設定操作に移る。パラメータ選択スイッチ４１がＯＮになると、図８（Ａ）の手順において、（Ｓ１０）においてパラメータ選択スイッチ割込みが発生し、（Ｓ１１）に進み、入力パラメータ項目を選択する。すなわち、表示部２２において枠に囲まれて選択されているパラメータ項目を１つ下の項目に切り換える。図７（Ａ）では、「吸引量」から「吐出距離」に切り替わった状態を示す。この後、ＭＰＵ２３は、（Ｓ１０）の割り込み待ち状態に戻る。パラメータ選択スイッチ４１をＯＮにするたびに、選択されるパラメータ項目が「吸引量」、「吐出距離」、「粘度」の順に１つずつ循環的に切り替わる。ＭＰＵ２３は、選択されたパラメータ項目が何であるかを記憶部２４に記憶しておく。使用者は、所望のパラメータ項目を選択の後、数値選択スイッチ４２を操作してパラメータ値を入力する。数値選択スイッチ４２のレバーを上に倒すと表示部２２に表示されているＹＹの値をデフォルト値から増加させることができる。数値選択スイッチ４２のレバーを下に倒すと表示部２２に表示されているＹＹの値を減少させることができる。この動作は、図８（Ｂ）のフローチャートの手順により行える。ＭＰＵ２３は、（Ｓ２０）において、数値選択スイッチ４２からの割り込みを待っており、数値選択スイッチ４２が操作されると割り込みが発生し、（Ｓ２１）に進む。（Ｓ２１）において、数値選択スイッチ４２の操作に応じて、入力パラメータ項目にパラメータ値を入力する。すなわち、ＭＰＵ２３は、数値選択スイッチ４２のレバーの操作が上方向か下方向かを検知し、上方向の場合、記憶部２４内のパラメータ値欄の内、選択されているノズル番号「ｎ」であって、かつ、選択されているパラメータ項目に対応したメモリ内の数値を所定変化分だけ増加させ、その数値を設定値として表示部２２に表示させる。下方向の場合、選択されているパラメータ項目に対応したパラメータ値欄の数値を所定値だけ減少させ、その数値を設定値として表示部２２に表示させる。
次に、（Ｓ２２）に進み、ＭＰＵ２３は、選択されているノズル番号「ｎ」について、入力されているパラメータ値、すなわち前記設定値に従い、ピストン位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を算出し、その値を記憶部２４のＰ１、Ｐ２、Ｐ３の欄に格納し、（Ｓ２０）に戻る。算出方法については後述する。（Ｓ２０）に戻ったときに、まだ、数値選択スイッチ４２が操作されていると、その操作に従って、再び割り込みが発生し、（Ｓ２１）、（Ｓ２２）が実行される。

使用者は、表示される数値を見て、希望の数値になったところで、レバーを離すと、そのときの記憶部２４内の数値が、当該パラメータ項目での設定数値となる。ＭＰＵ２３は、そのときの設定値に従い（Ｓ２２）を実行した後、（Ｓ２０）の割り込み待ちに戻る。以上により１つのパラメータ項目のパラメータ値が設定される。使用者が、「吸引量」、「吐出距離」、「粘度」について、上記操作を行い、ＭＰＵ２３が、（Ｓ１０）〜（Ｓ１１）、（Ｓ２０）〜（Ｓ２２）を実行すれば、「吸引量」、「吐出距離」、「粘度」のそれぞれのパラメータ値の設定が済む。ＭＰＵ２３は、（Ｓ２２）において、「吸引量」、「吐出距離」、「粘度」の最新の設定値に基づきピストン位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を算出することになる。

ノズル番号スイッチ４３を押して、所望のノズル番号を表示すると、設定されている吸引量、吐出距離、粘土の３つのパラメータ値が表示されるから、８個のノズルについて所望の設定値かどうか確認ができる。所望のノズル番号を選択して、そのノズルだけについて、設定パラメータ値を変更することもできる。

薬液のノズルチップ１６からの吐出距離ＹＹは、薬液の吸引量ＸＸ、薬液の粘度ＺＺ、シリンジ内の圧縮空気の圧力Ｐｓによりおおむね決まる。これらの関係を表す近似式は、一般的な力学または流体力学の原理により求めることが可能である。近似式とその解法のプログラムを記憶部２４に記憶しておき、ＭＰＵ２３が、プログラムを使用して、設定された吐出距離ＹＹ、薬液の吸引量ＸＸ、薬液の粘度ＺＺから、シリンジ内に必要な圧縮空気の圧力Ｐｓを求めればよい。

また、実験により、吐出距離ＹＹ、薬液の吸引量ＸＸ、薬液の粘度ＺＺ、シリンジ内の圧縮空気の圧力Ｐｓの関係を求め、この実験結果を利用して圧力Ｐｓを算出することも可能である。たとえば、薬液の吸引量ＸＸ、薬液の粘度ＺＺ、シリンジ内の圧縮空気の圧力Ｐｓについて、それぞれ、例えば５通りの条件を選んで吐出実験を行い、吐出距離ＹＹを求める。このようにして得られた５×５×５＝１２５通りの（ＸＸ、ＹＹ、ＺＺ、Ｐｓ）のテーブルを記憶部２４に記憶しておく。操作部２１と表示部２２を使用して設定された吐出距離ＹＹ、薬液の吸引量ＸＸ、薬液の粘度ＺＺを元に、１２５通りのテーブルの数値を使用した補間演算により、シリンジ内の圧縮空気の圧力Ｐｓを近似的に求めることができる。吐出距離ＹＹ、薬液の吸引量ＸＸ、薬液の粘度ＺＺによる３次元空間において、１２５点により形成される６４個の立方体または直方体のエリアの内、設定値（ＸＸ、ＹＹ、ＺＺ）が属する直方体の頂点８点に対応する圧力Ｐｓの値の平均値を算出して使用してもよい。更に正確を期す場合は、（ＸＸ、ＹＹ、ＺＺ）と上記８点との距離に従って圧力Ｐｓの値の補間値を求める演算を３つの軸方向で順次行い、圧力Ｐｓを求めればよい。このような補間演算の演算過程をプログラム化して記憶部２４に格納しておき、ＭＰＵ２３がプログラムを読み出しながら補間演算を行い、圧力Ｐｓを近似的に求めればよい。

次に、薬液の吸引量ＸＸ、圧力Ｐｓよりピストンの位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を計算する。シリンジ１２の内部の断面積をＳｓとすると、吸引量ＸＸ＝Ｓｓ×（Ｐ１−Ｐ２）である。ピストン１３がＰ１の位置にあるときのシリンジ内のピストン１３から電磁弁１４の弁までの容積をＶ１とすると、ピストン１３がＰ２の位置にあるときのシリンジ内のピストン１３から電磁弁１４の弁までの容積Ｖ２は、Ｖ１＋Ｓｓ×（Ｐ１−Ｐ２）である。Ｐ２からＰ３まで圧縮したとき、圧力Ｐｓ＝Ｖ２／｛Ｖ２−Ｓｓ×（Ｐ３−Ｐ２）｝である。Ｐ１をピストンの基準位置としてあらかじめ決めておけば、Ｐ２とＰ３を計算で求めることができる。このための計算の手順をプログラムとして記憶部２４に記憶しておき、ＭＰＵ２３がプログラムを読み出して計算を行い、Ｐ２とＰ３を求める。

図４に示した制御器２は、上記Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の値を使用して、図５で説明したピストン１３と電磁弁１４の一連の制御を行う。図８（Ｃ）、図８（Ｄ）は、制御器２が行うパルスモータ１１ａと電磁弁１４の制御の手順を示すフローチャートである。吸引ボタン４４がＯＮになると、ＭＰＵ２３は、（Ｓ３０）において割込み発生を検知し（Ｓ３１）に進み、ピストンを位置Ｐ２に薬液容量分だけ引き出す。この処理は８個のピストンのそれぞれについて行われる。すなわち、Ｐ２の値は、８個の分注加圧器１毎に異なる値をとることができる。次に、（Ｓ３２）に進み、電磁弁１４を閉鎖し、ピストンを位置Ｐ３に押し込む。Ｐ３の値についても、８個の分注加圧器１毎に異なる値をとることができる。以上で吐出の準備ができ、（Ｓ３０）に戻る。（Ｓ３１）は、図５（Ｂ）で説明した制御であり、（Ｓ３２）は、図５（Ｃ）で説明した電磁弁１４の制御と圧縮の制御である。吐出ボタン４５がＯＮになると、ＭＰＵ２３は、（Ｓ４０）において割込み発生を検知し（Ｓ４１）に進み、８個の電磁弁１４を開放状態にする。次に、（Ｓ４２）に進み、ピストンを位置Ｐ１に引き出す。Ｐ１の値についても、８個の分注加圧器１毎に異なる値をとることができる。以上で次の吸引の準備ができ、（Ｓ４０）に戻る。（Ｓ４１）は、図５（Ｄ）で説明した電磁弁１４の開放の制御である。（Ｓ４２）は、図５（Ａ）で説明した制御である。なお、図８のフローチャートにおいて、電源オフや処理終了の割り込みにより処理は終了する。図８に示したフローチャートによるプログラムは、記憶部２４に格納される。

パルスモータ１１ａは、供給する複数のパルス信号の位相やパルス数により、回転角度を決めることができ、１パルスで０．５度程度回転させることも可能である。従って、ピストン１３の位置を正確に設定するのが容易である。図６（Ａ）の構造のパルスモータ１１ａでは、ねじ軸受け３４により、回転子３１の回転運動をモータシャフト３０の微小移動に変換できるので、ピストン１３の位置の分解能を細かく設定できる。制御器２は、位置（Ｐ３−Ｐ１）、（Ｐ１−Ｐ２）、（Ｐ２−Ｐ３）に応じた極性とパルス数の制御信号をパルスモータ１１ａに供給する。このために、ピストン１３をＰ１、Ｐ２、Ｐ３の位置に移動させるに必要なパルス数を計算するための係数値を記憶部２４に格納しておき、ＭＰＵ２３はそれらの係数値とＰ１、Ｐ２、Ｐ３から必要なパルス数を計算するようにする。

薬液により、吸引量、吐出圧力を変更する場合もあるから、制御器２では、各手順におけるパルス数を変更設定できるようにするのが好ましい。このためには、吸引量や吐出圧力を設定するためのつまみやテンキーによる入力操作部を制御器２に設けて、パルス数を変更できるようにすればよい。ノズルチップ１６の内径も、薬液１８の粘度、混合物質、吸引量などにより変更できるように、複数種類のノズルチップ１６を用意して、選択して使用するようにすればよい。

シリンジ１２と電磁弁１４の結合は、直接的でも間接的でもよい。間接的な場合とは、直線状、あるいは湾曲状のパイプを介して結合することになるが、シリンジ１２と電磁弁１４が結合されていることに変わりはない。電磁弁１４とパイプ１５の結合も、直接的でも間接的でもよい。間接的の場合、直線状、あるいは湾曲状のパイプを介して結合してもよい。図１５（Ａ）に湾曲したパイプ１９により、シリンジ１２と電磁弁１４、電磁弁１４とパイプ１５が間接的に結合された例を示す。パイプ１５自身が湾曲していてもよい。パイプ１５は、チューブ２００を嵌め込む取り付け部の機能を果たす。電磁弁１４の一方の口がチューブ２００の取り付け部になる場合は、パイプ１５は省略できる。

なお、図４において、シリンジ１２とピストン１３が内容積可変の容器を形成し、パイプ１５とノズルチップ１６が容器の出入口を形成し、出入口の途中に電磁弁１４が設けられていると見てもよい。図１５（Ａ）においても、シリンジ１２が容器を形成し、パイプ１９、パイプ１５およびノズルチップ１６が容器の出入口を形成し、出入口の途中に電磁弁１４が設けられていると見てもよい。また、ノズルチップ１６は、出入口の一部と見てもよいし、別部分と見てもよい。

表示部２２の数値選択スイッチ４２のレバーを上下に加えて左右にも倒すことができるようにし、左右に倒すことにより、表示部２２のパラメータ値表示の数値の桁を１桁だけ左右に移動選択できるようにし、１桁ずつレバーの上下操作により数値入力するようにしてもよい。２桁以上の数値を入力する場合、各桁毎に数値を入力でき、入力操作時間を少なくできる。

図７（Ｂ）に示した表示部２２ａでは、吸引量：ＸＸ（μＬ）と吐出圧力：Ｐｓ（気圧）の２つのパラメータ値を入力、表示するようにした例である。この場合は、「吸引量」、「吐出距離」、「粘度」に対する吐出圧力値Ｐｓの数表を紙などに数表として印刷、作成しておき、使用者は、その数表を見て必要な吐出圧力値Ｐｓを探し、パラメータ選択スイッチ４１と数値選択スイッチ４２により、入力するようにする。

操作部２１を、スイッチに代えてマウスとし、表示部２２をパソコンで使用するような液晶表示装置とし、マウスにより、ポインタのアイコンを移動させて、所望のパラメータ項目を選択し、数値を入力するようにしてもよい。数値はキーボードなどに設けられているようなテンキーを使用して入力するようにしてもよい。

制御器２にメモリカードの読み取り器を設けておき、メモリカードにパラメータ設定値を記憶しておき、このメモリカードを読み取り器に挿入し、読み取り器がパラメータ設定値を読み出して記憶部２４に格納し、ＭＰＵ２３がパラメータ設定値を使用するようにしてもよい。ＭＰＵ２３は記憶部２４からパラメータ設定値を読み出して表示部２２に表示させてもよい。

上記、本実施の形態におけるパラメータ項目は一例であり、他の項目を追加してもよいし、別のパラメータ項目を使用してもよい。たとえば、ノズルチップ１６の内径が異なるものを複数種類用意する場合、内径によって、粘度が及ぼす影響が異なるので、内径値をパラメータ項目に加えるとより正確な吐出距離の設定が可能になる。

上記図６（Ａ）では、ねじ軸受け３４を有するパルスモータ１１ａを使用したが、モータは、他の一般的なモータを使用してもよい。図６（Ｂ）では、普通のパルスモータ１１ａのモータシャフトにピニオン３６を設け、回転動作をラック３７により直線動作に変換して、ラック３７がピストン１３の軸を兼ねる構造としている。他の部分の構造は、図４と同様でよい。この場合は、ピストン１３の軸を引っ張るばね１１ｃはなくともよい。

回転するモータ以外に、リニアモータや、超音波モータなど種々のモータを使用してもよい。
（実施の形態２）

図９は、本発明の多連分注装置の外観の一例である。制御器・電源回路２ａには、図４の制御器２と電源回路が格納される。その前面には、表示部２２が設けられる。８連・ビューレット電磁弁加圧メカユニット１００ａには、図１において説明した多連分注加圧部１００が格納される。図７の操作部２１は、８連・ビューレット電磁弁加圧メカユニット１００ａの外面に設置される。可変ピッチメカユニット３００ａには、図１の多連ノズル部３００が格納される。８本のチューブ２００が、８連・ビューレット電磁弁加圧メカユニット１００ａと可変ピッチメカユニット３００ａの内部に設置され、多連分注加圧部１００と多連ノズル部３００を結合する。可変ピッチメカユニット３００ａの下部には、８連ディスポーザブルノズル４００ａが装着される。各ディスポーザブルノズルの間隔は、９ｍｍ〜１５ｍｍの間でピッチが可変できる。

制御器・電源回路２ａには充電回路と電池が内蔵されており、電池を充電すると、コードレスでの使用ができる。図１０は、８連・ビューレット電磁弁加圧メカユニット１００ａの内部での８個の分注加圧器１の取り付け構造の例である。図１０（Ａ）は、取り付け基板１００ｂに分注加圧器１を４個ずつ対向させて配置した例である。図１０（Ｂ）は、８角形の取り付け基体１００ｃを取り巻くように分注加圧器１を配置した例である。取り付け基体１００ｃは円柱状でもよい。取り付け構造は、これらの例に限らず、他の構造でもよい。

本発明の多連分注装置は、８連ディスポーザブルノズル４００ａの８個の各ノズルについて、吸引量、吐出圧力をそれぞれ別々に、任意の値に設定できる。従って、図１１（Ａ）のように、８本のノズルに同じ薬液を充填する場合にも、ノズル毎に異なる量の薬液を吸引でき、かつ、吐出圧力を互いに異なる値に設定できる。従って、１つのシャーレ上に８本のノズルから薬液を吐出する場合にも、シャーレ上の位置によって薬液の密度を制御することが可能になる。また、８個のノズルから別々の試験管に薬液を注入する場合、それぞれの薬液量を自由に選べるので、薬液濃度による反応の違いを調べる試験などで、効率的な薬液分注の作業が可能になる。

また、図１１（Ｂ）のように、８個のノズル毎に別々の薬液を使用する場合、薬液容器の寸法に合わせたピッチの８連ディスポーザブルノズル４００ａを選び、そのピッチに合わせて、多連ノズル部３００のノズル３ｇのピッチが選択できるので、実験の自由度が確保できる。また、異なる薬液を使用する場合、それぞれの吸引量は異なるのが普通であり、粘度などの違いに合わせて吐出圧力も変える必要があるが、本発明の多連分注装置なら、このようなニーズに対応可能となる。

なお、マイクロプレートは、８行×１２列の９６Ｗｅｌｌタイプのものが主流である。また、今後、３８４Ｗｅｌｌに移行しつつある。従って、多連分注機を８連に構成することは極めて好適である。
（実施の形態３）

図１２は、本発明の多連分注装置の別の実施の形態の外観の一例である。双方向通信回路・制御器・電源回路２ｂには、図４の制御器２の回路と電源回路に加えて、双方向通信回路が格納される。８連・ビューレット電磁弁加圧メカユニット１００ａには、図１において説明した多連分注加圧部１００が格納される。８連・ビューレット電磁弁加圧メカユニット１００ａの外面には、操作ＳＷ・表示ランプ２１ａとして、吸引ボタン４４、吐出ボタン４５、表示ランプなどが設置される。操作ＳＷ・表示ランプ２１ａが図４の制御器２の操作部２１と表示部２２を構成する。可変ピッチメカユニット３００ａには、多連ノズル部３００が格納される。チューブ２００が、８連・ビューレット電磁弁加圧メカユニット１００ａと可変ピッチメカユニット３００ａの内部に設置され、多連分注加圧部１００と多連ノズル部３００を結合する。可変ピッチメカユニット３００ａの下部には、８連ディスポーザブルノズル４００ａが装着される。各ディスポーザブルノズルの間隔は、９ｍｍ〜１５ｍｍの間でピッチが可変である。

図４で説明した制御器２の操作部２１、表示部２２、ＭＰＵ２３、記憶部２４の各機能の内、図８（Ａ）、（Ｂ）のフローチャートなどにより説明した、ノズル番号の選択、パラメータ項目の選択、パラメータ値の設定、ピストンの位置情報Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の計算などの機能は、パソコン５００によって実現される。従って、パソコン５００は、図４で説明した制御器２の操作部２１、表示部２２、ＭＰＵ２３、記憶部２４などと同様の回路などの構成により実現される。操作部としては、キーボードやマウスが用いられる。表示部として時は、液晶ディスプレイが用いられる。パソコン５００において計算されたピストンの位置情報Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、双方向通信ユニット５００ａを介して無線通信により双方向通信回路・制御器・電源回路２ｂの双方向通信回路に送信され、制御器２の内部の記憶部２４に格納される。８連ディスポーザブルノズル４００ａの先端を薬液に挿入して、吸引ボタン４４を押すと、位置情報Ｐ１、Ｐ２に従って、８個のノズルにそれぞれの量の薬液が吸引される。次に、位置情報Ｐ２、Ｐ３に従って、シリンジ１２内の空気が加圧される。実験対象の物質が入った実験容器に８連ディスポーザブルノズル４００ａの先端をそれぞれ差し込んで、吐出ボタン４５を押すと、吸引した薬液が、試験管などの実験容器に吐出される。

吸引ボタン４４、吐出ボタン４５の操作時刻などの操作結果情報を双方向通信回路・制御回路・電源回路２ｂから双方向通信ユニット５００ａを介してパソコン５００の送信し、パソコン５００が操作結果情報を記憶格納するようにすれば、実験過程のデータが蓄積できる。

図１３は、パソコン５００の表示装置上でノズル番号の選択、パラメータ項目の選択やパラメータ値の設定などを行うようにした実施の形態である。パソコン５００の表示装置は、タッチパネル機能を有する液晶ディスプレイとする。液晶ディスプレイの上部に図１３に示すような画面を表示する。図１３(Ａ)に示した表示部２２ｂの画像において、最上段の欄は、吸引量（μＬ）の欄であり、吸引量Ｌｉ（ｉ＝１〜８）が表示される。ｉは、ノズル番号である。中段の欄は、吐出圧力（気圧）の欄であり、吸引量Ｐｒｉ（ｉ＝１〜８）が表示される。最下段の欄は、ノズル番号ｉ（ｉ＝１〜８）である。図１３（Ｂ）は、操作部２１ｂの画像の例であって、液晶ディスプレイの下部に表示される。操作部２１ｂの画像として、押ボタン状のパラメータ選択スイッチ４１の画像、数値を増減設定するために左右に矢印が付加された数値選択スイッチ４２の画像、薬液の吸引を指示する吸引ボタン４４の画像、および、薬液の吐出を指示する吐出ボタン４５の画像、ノズル番号を指定する８個のノズル番号スイッチ４３ｂの画像が表示されている。ノズル番号３を押さえると、タッチパネルの働きによりその操作が検知され、図１３（Ａ）のノズル番号３が選択されたことを示す囲み表示が、図１３（Ａ）に示すように強調表示として行われる。もう一度、図１３（Ｂ）のノズル番号３の画像を押さえると、ノズル番号３の選択が解除され、図１３（Ａ）の囲み表示が消える。図１３（Ｂ）のノズル番号３、５、８のノズル番号スイッチの画像を押さえると、図１３（Ａ）において、ノズル番号３、５、８に囲み表示がなされる。すなわち、本実施の形態では、１つのノズルでも複数のノズルでも自由に選択ができる。

次に、パラメータ選択スイッチ４１の画像を押さえて、吸引量または吐出圧力の何れかのパラメータ項目を選択する。吸引量を選択すると、吸引量の文字と、ノズル番号３、５、８の吸引量Ｌ３、Ｌ５、Ｌ８の値に囲み表示がなされる。この状態で、数値選択スイッチ４２の画像の左矢印を押さえるとＬ３、Ｌ５、Ｌ８は減少し、数値選択スイッチ４２の画像の右矢印を押さえるとＬ３、Ｌ５、Ｌ８は増加する。Ｌ３、Ｌ５、Ｌ８が、適当な値になった時点で、数値選択スイッチ４２の画像の左端を押さえるとＬ３、Ｌ５、Ｌ８は減少し、数値選択スイッチ４２の画像から手を離すと、所望の値が設定される。数値選択スイッチ４２の画像の丸いボタン部分を２度押さえると、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ８の値はリセットされゼロにできる。

次に、パラメータ選択スイッチ４１の画像を押さえると、吐出圧力が選択される。吐出圧力の文字と、ノズル番号３、５、８の吐出圧力Ｐｒ３、Ｐｒ５、Ｐｒ８の値に囲み表示がなされる。数値選択スイッチ４２の画像の矢印をタッチすることにより、吐出圧力Ｐｒ３、Ｐｒ５、Ｐｒ８の値を設定することができる。

吸引ボタン４４の画像をタッチすると、８本のノズルに所望の薬液量を吸引できる。吐出ボタン４５の画像をタッチすると、８本のノズルに吸引した薬液量を所望の吐出圧力により吐出できる。吸引操作と吐出操作を図１２の操作スイッチ２１ａの吸引ボタン４４と吐出ボタン４５の方で行う場合は、図１３（Ｂ）の吸引ボタン４４の画像と吐出ボタン４５の画像の操作は行わなくともよい。

図１４は、上記の動作を実現するためのパソコン５００におけるプログラムの流れを示したフローチャートである。パソコン５００の電源をＯＮにすると、図１３（Ａ）に示す表示部２２ｂの画面と図１３（Ｂ）の操作部２１ｂの画面を表示する。ただし、強調表示は行わない。パソコン５００は、各ノズル番号ｉに設定されている吸引量Ｌｉと吐出圧力Ｐｒｉの値をパソコン５００内部の記憶部から読み出して表示する。図１４（Ａ）の（ステップＳ５０）の割り込み待ちにおいて、パソコン５００は、タッチパネル上のノズル番号スイッチ４３ｂの画像に対するタッチの有無を検知しており、タッチが検知されると、割り込みが発生する。(ステップＳ５１)に進み、タッチされたノズル番号スイッチ４３ｂの番号ｉをタッチパネルにより識別し、番号ｉが非選択の場合、図１３（Ａ）の表示画面のノズル番号ｉを強調表示して選択済みとする。次に(ステップＳ５２)に進み、タッチされたノズル番号スイッチ４３ｂの番号ｉを識別し、番号ｉが既に選択されている場合、図１３（Ａ）の表示画面のノズル番号ｉの強調表示を解除し非選択とする。その後、パソコン５００は、割り込み待ち（ステップＳ５０）に戻る。この処理により、８個のノズルから任意のノズルを任意の数だけ選択できる。

また、パソコン５００は、図１４（Ｂ）の（ステップＳ６０）において、タッチパネル上のパラメータ選択スイッチ４１の画像に対するタッチの有無を検知しており、タッチを検知すると、割り込みが発生し（ステップＳ６１）に進む。（ステップＳ６１）において、パソコン５００は、入力パラメータ項目を選択し、選択されたノズル番号のパラメータ値を強調表示する。パラメータ項目として吸引量が選択された場合、選択されているノズルｉ＝３、５、８について、吸引量Ｌ３、Ｌ５、Ｌ８の値が強調表示される。この後、パソコン５００は、割り込み待ち（ステップＳ６０）に戻る。

また、パソコン５００は、図１４（Ｃ）の（ステップＳ７０）において、タッチパネル上の数値選択スイッチ４２の画像に対するタッチの有無を検知しており、タッチを検知すると、割り込みが発生し（ステップＳ７１）に進む。（ステップＳ７１）において、パソコン５００は、数値選択スイッチ４２の操作に応じて、入力パラメータ項目にパラメータ値を入力する。すなわち、図１３(Ａ)のように、ノズルｉ＝３、５、８について吸引量Ｌ３、Ｌ５、Ｌ８が選択されている場合、これらの３つの値を増減できる。図１３（Ｂ）の数値選択スイッチ４２の画像の左矢印がタッチされると、パソコン５００は、このタッチを検知して、強調表示されている吸引量Ｌ３、Ｌ５、Ｌ８の値を１ステップ小さくする。一方、数値選択スイッチ４２の画像の右矢印がタッチされると、パソコン５００は、このタッチを検知して、吸引量Ｌ３、Ｌ５、Ｌ８の値を１ステップ大きくする。次に、パソコン５００は、（ステップＳ７２）に進み、入力されているパラメータ値に従い、ノズルｉ＝３、５、８についてピストンの位置情報Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を算出してパソコン５００の内部の記憶部に格納し、かつ、双方向通信ユニット５００ａを介して、双方向通信回路・制御器・電源回路２ｂ宛に送信する。双方向通信回路・制御器・電源回路２ｂでは、ピストンの位置情報Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を記憶部２４に格納する。パソコン５００は、次に（ステップＳ７０）に戻る。

以上説明したように、本実施の形態では、パラメータ値を設定するための制御器であるパソコン５００は、８個ある複数のノズルの任意の２つ以上を選択する手順と、上記選択した２つ以上のノズルについて、パラメータの値を同時に設定する手順を実行可能であって、分注加圧器１の任意の複数個についてパラメータの値を同時に設定可能になっている。

表示部２２ｂの画面において、８個のノズルのパラメータ値を所望の値に設定すると、吸引操作の準備が終わる。図１２の操作スイッチ・表示ランプ２１ａの吸引ボタン４４を押さえると、図８（Ｃ）のフローチャートの処理手順に従い、モータ駆動部２６が、８個のパルスモータ１１ａを駆動して、各ピストン１３に吸引動作を行わせる。８連ディスポーザブルノズル４００ａの先端部を薬液に浸しておけば、所望の薬液が８個の各ノズル内にそれぞれ所望の量だけ吸引される。つぎに８連ディスポーザブルノズル４００ａの先端部を試験管などに挿入して、図１２の操作スイッチ・表示ランプ２１ａの吐出ボタンを押さえると、図８(Ｄ)のフローチャートの処理手順により、８個のノズルから、それぞれ設定した吐出圧力で、薬液が試験管などに吐出される。

パソコン５００の方で、図１３（Ｂ）の吸引ボタン４４の画像を押さえた場合は、パソコン５００は、吸引指示情報を生成して双方向通信ユニット５００ａを介して、双方向通信回路・制御器・電源回路２ｂに送信する。双方向通信回路・制御器・電源回路２ｂは、吸引指示情報に従って、図８（Ｃ）と同様の吸引動作を行う。すなわち、ＭＰＵ２３は、記憶部２４に格納された位置情報Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を８個のノズルについてそれぞれ読み出し、各位置情報Ｐ１、Ｐ２に従って、モータ駆動部２６に、各パルスモータ１１ａ用の駆動パルスを発生させて、パルスモータ１１ａを駆動して、各ピストン１３を引き出し、各電磁弁駆動部２５により各電磁弁１４の閉鎖を行い、次に、各位置情報Ｐ２、Ｐ３に従って、各モータ駆動部２６に、各パルスモータ１１ａ用の駆動パルスを発生させて、各パルスモータ１１ａを駆動して、各ピストン１３を各Ｐ３の位置まで押し込む。

図１３（Ｂ）の吐出ボタン４５の画像を押さえた場合は、パソコン５００は、吐出指示情報を生成して双方向通信ユニット５００ａを介して、双方向通信回路・制御器・電源回路２ｂに送信する。双方向通信回路・制御器・電源回路２ｂは、吐出指示情報に従って、図８（Ｄ）と同様の吐出動作を行う。すなわち、ＭＰＵ２３は、各電磁弁駆動部２５により各電磁弁１４を開放状態にして、各ノズルの薬液を吐出させ、記憶部２４に格納された位置情報Ｐ１、Ｐ３を８個のノズルについてそれぞれ読み出し、各位置情報Ｐ１、Ｐ３に従って、モータ駆動部２６に、各パルスモータ１１ａ用の駆動パルスを発生させて、パルスモータ１１ａを駆動して、各ピストン１３をＰ１の位置まで戻す。

なお、上記タッチパネルを使用せず、図１３（Ｂ）の各画像をマウス操作により選択して、上記の操作を行うようにしてもよい。また、図１３（Ｂ）の各スイッチやボタンをパソコン５００のキーボードのファンクションスイッチや他のスイッチに割り振って、キーボードにより操作するようにしてもよい。パラメータ値をキーボード上のテンキーなどにより直接的に入力するようにしてもよい。

パソコン５００が、制御器として、８個ある複数のノズルの任意の２つ以上を選択する手順と、上記選択した２つ以上のノズルについて、パラメータの値を同時に設定する手順としては、上記方法以外でもよい。例えば、使用者が、マウスやキーボードを操作して、ノズル番号ｉを２つ以上選択すると、それらのノズル番号を、パソコン５００がその表示部に表示し、次に、使用者が、マウスやキーボードを操作して、パラメータ項目を選択すると、そのパラメータ項目を、パソコン５００がその表示部に表示し、次に、使用者が、キーボードのテンキーを操作して、選択したパラメータ項目についてパラメータの値を入力すると、そのパラメータ値を、パソコン５００がその表示部に表示し、かつ、そのパラメータ値を、上記２つ以上のノズル番号用として、パソコン５００の記憶部に格納する手順でもよい。

（その他の実施の形態および補足）

図４において説明した、シリンジ１２とピストン１３を左右逆方向にしてもよい。ピストン１３の軸をパイプ状にして、シリンジ１２の代りに基盤０の垂直部に固定する。ピストン１３の軸のパイプは電磁弁１４に接続される。シリンジ１２をピストン１３にかぶせてパルスモータ１１ａのモータシャフトにより、押さえるようにする。シリンジ１２は、ばね１１ｃと同様の構造により、ピストン１３と反対側に引っ張るようにしておく。

図１５（Ｂ）に、ノズルチップ１６の一変形例であるノズルチップ１６ａを示す。ノズルチップ１６ａにおいて、ノズル部を透明の部材、透明プラスチックなどで作る。薬液の吸引状態が眼で確認できるので、誤操作が防止できる。ノズルチップ１６ａの根元部分にフィルタ６０を設ける。フィルタ６０の材質としては、空気を透過し、液体の通過を遮断する性質の膜、または、栓になるものである。ウレタン樹脂や不織布などが使用できる。薬液の吸引がフィルタ６０の位置で止まり、パイプ１５まで吸引されないので、細菌や微生物が混じった液体などによる分注器の本体部分の汚染を防止できる。また、意図しない異なる薬液の混合が起きにくい。

本発明の多連分注装置によれば、微量の液体の吸引、吐出が可能になる。例えば、１００ｎＬから２０μＬのような微量の液を扱うことも可能である。また、吐出距離としては、５ｍｍから５０ｍｍ程度が実現可能である。吸引量と吐出量がほぼ同じになるので、薬液の無駄がない。分注精度は、１μＬでＣＶ値を５％以内とすることが可能である。

上記説明では、薬剤として液体について説明したが、本発明の多連分注装置は、粉体の吸引、吐出に使用してもよい。

シリンジは、上記説明したように注射器とよく似た構造でもよい。シリンジ１２の材料には金属、プラスチックなどが適用できる。シリンジ１２は、内径１．５ｍｍ、ピストン１３の最大移動距離２ｍｍ程度が一例として挙げられるが、これには限らない。空気を圧縮するので、ピストン１３とシリンジ１２は機密性がよい構造が好ましいことは言うまでも無い。

ノズルチップ１６、多連ディスポーザブルノズル４００、８連ディスポーザブルノズル４００ａは、衛生面、薬液混合を避ける安全面から、容易に交換可能なディスポーザブルタイプのチップとする。ノズルチップ１６などの穴の内径は０．４ｍｍ、長さ３５ｍｍ程度の円錐状の外形のものが扱いやすいが、この寸法には限らない。滅菌されたチップを使用することが好ましいことは言うまでも無いので、交換用のノズルチップ１６、多連ディスポーザブルノズル４００、８連ディスポーザブルノズル４００ａを１セットずつ密閉した袋に収納しておき、使用後は使い捨てにすることもできる。

既に説明したように、シリンジ１２内の圧縮空気の圧力は、ノズルの内径、液の量、液の粘度、混合物質などによって変更できることが好ましい。一例として、１μリットルの薬液を４気圧で吐出する多連分注装置を実現できる。

上記説明では、８個の多連分注加圧部１００、チューブ２００、８連のノズル部３００、８連ディスポーザブルノズル４００ａのように、８個を１セットとした。８連のノズル部３００と８連ディスポーザブルノズル４００ａを各２セット、２列に並べた形態とし、２×８個＝１６個単位で分注できるようにしてもよい。この場合、多連分注加圧部１００は、図１０（Ｂ）に示した円形配置よりも、図１０(Ａ)に示した取り付け基板１００ｂ上の対向配置が好ましい。

なお、本実施の形態における多連分注装置が吐出する液体は、何でも良い。液体は、例えば、生物の血液や体液などである。本実施の形態における多連分注装置を使用すれば、例えば、貴重な生物体内の液体を有効に利用して、バイオテクノロジーの研究が促進できる。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

本発明にかかる多連分注装置は、種々の溶液を微量に分けて供給する分注の作業に活用可能であり、遺伝子工学をはじめとして、微少液量を処理する分野に、分注装置などとして適用できる。

本発明の一実施形態による多連分注装置の要部の構成図 本発明の一実施形態による多連分注装置の多連ノズル部の構造図 本発明の一実施形態による多連分注装置の多連ノズル部の状態の一例の図 本発明の一実施形態による多連分注装置の構成図 本発明の一実施形態による多連分注装置の動作と分注手順を示す図 本発明で使用するパルスモータの実施形態の図 本発明で使用する制御器の操作部と表示部の実施形態の図 本発明の分注方法の制御手順のフローチャート 本発明の一実施形態による多連分注装置の外観構成図 本発明の一実施形態による多連分注装置の多連分注加圧部の構造図 本発明の一実施形態による多連分注装置の使用方法の一例の図 本発明の一実施形態による多連分注装置の外観構成図 本発明の一実施形態による多連分注装置の操作部と表示部の実施形態の図 本発明の一実施形態による多連分注装置の制御手順のフローチャート 本発明の他の一実施形態による多連分注装置の要部の構成例の図

符号の説明

１００ 多連分注加圧部
２００ チューブ
３００ 多連ノズル部
４００ 多連ディスポーザブルノズル部
３ａ ガイド枠
３ｂ スペーサ
３ｃ パイプガイド溝
３ｄ リンクレバー
３ｅ 支点
３ｆ パイプ
３ｇ ノズル
３ｈ フランジ
３ｋ フランジ溝
１ 分注加圧器
２ 制御器
１０ 基板
１１ ピストン駆動部
１１ａ パルスモータ
１１ｂ 駆動軸
１１ｃ ばね
１２ シリンジ
１３ ピストン
１４ 電磁弁
１５ パイプ
１６ ノズルチップ
１７ サンプル
１８ 薬液
２１ 操作部
２２ 表示部
２３ ＭＰＵ
２４ 記憶部
２５ 電磁弁駆動部
２６ モータ駆動部

Claims (17)

1. 容積が可変できる複数の容器と、
   液体または粉体を吸引および吐出する複数のノズルチップを一端に装着できる複数のノズルを備えた多連ノズル部と、
   前記容器の出入口と前記ノズルの他端の間に設けられた開閉可能な複数の弁と、
   前記容器の各容積および前記弁の開閉を制御する制御器と、を具備する多連分注装置であって、
   前記制御器は、
   前記弁を開放状態として、前記容器の各容積を増大させ、
   前記弁を閉鎖状態として、前記容器の各容積を所定量に減少させて容器の内圧を高め、
   前記弁を開放状態にして、前記ノズルチップ内の媒体である液体または粉体を前記ノズルチップから吐出することを特徴とする多連分注装置。
2. シリンジ、ピストン、電磁弁、パイプ、および、前記ピストンを駆動するピストン駆動部を具備する複数の分注加圧部と、
   液体または粉体を吸引および吐出する複数のノズルチップを一端に装着できる複数のノズルを備えた多連ノズル部と、
   前記ピストン駆動部を駆動し、前記電磁弁を駆動する制御器と、を具備し、
   前記シリンジと前記パイプの間に前記電磁弁を設け、前記パイプと前記ノズルの他端を結合した多連分注装置。
3. 前記多連ノズル部は、
   前記ノズルのピッチを変更することが可能な請求項１または請求項２記載の多連分注装置。
4. 前記複数の弁の各々と前記多連ノズル部の各ノズルの他端は、チューブにより結合された請求項３記載の多連分注装置。
5. 前記電磁弁が開放状態において、前記ピストン駆動部は、前記ピストンを引き出してシリンジ内に空気を満たし、次に、前記ピストン駆動部は、前記ピストンを所定の距離引き出して、前記ノズルチップ先端に液体または粉体を吸引し、次に、前記電磁弁が閉鎖状態において、前記ピストン駆動部は、前記ピストンを押し込んで、前記シリンジ内の空気を圧縮し、次に、前記電磁弁が開放状態において、前記液体または粉体を前記ノズルチップから吐出する動作を行うことを特徴とする請求項２記載の多連分注装置。
6. 前記多連ノズル部に着脱可能なノズルチップを結合し、前記液体または粉体を吸引する請求項１または請求項２記載の多連分注装置。
7. 前記制御器は、液体または粉体の吐出に関わるパラメータの設定を行う操作部と、前記パラメータを表示する表示部をさらに具備し、前記パラメータ値に基づき前記ピストン駆動部を駆動する請求項１または請求項２記載の多連分注装置。
8. 前記液体または粉体の吐出に関わるパラメータは、液体または粉体の吸引量、液体または粉体の吐出圧力、液体または粉体の吐出距離の何れかである請求項７記載の多連分注装置。
9. 前記制御器は、前記パラメータを前記容器または分注加圧器毎に設定可能な請求項７記載の多連分注装置。
10. 前記制御器は、前記複数のノズルの２つ以上を選択する手順と、上記２つ以上のノズルについて、前記パラメータを同時に設定する手順を実行可能であって、前記容器または分注加圧器の任意の複数個について前記パラメータを同時に設定可能な請求項７記載の多連分注装置。
11. 前記出入口から吐出される液体は、約１００ｎＬから約２０μＬの微量の液体である請求項１から請求項１０いずれか記載の多連分注装置。
12. 前記ノズルチップは、少なくとも先端部が透明または半透明の部材よりなる請求項１から請求項１１いずれか記載の多連分注装置。
13. 前記ノズルチップは、内部にフィルタを備えた請求項１から請求項１３いずれか記載の多連分注装置。
14. 請求項２から請求項１３いずれか記載の多連分注装置を構成する分注加圧部。
15. 請求項１から請求項１３いずれか記載の多連分注装置を構成する多連ノズル部。
16. 請求項１から請求項１３いずれか記載の多連分注装置を構成する制御器。
17. 請求項３から請求項１３いずれか記載の多連分注装置を構成するノズルチップ。

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