JP2009210354A - Liquid sample dispensing device and driving method - Google Patents

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Ryokichi Hirata
亮吉 平田
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Yaskawa Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid sample dispensing device can dispense accurately a required amount of liquid sample into each reaction container. <P>SOLUTION: In this liquid sample dispensing device for dispensing the liquid sample held by a dispensing nozzle as much as each prescribed amount into a plurality of reaction containers, a control part of an actuator for dispensation is equipped with a discharge condition storage part, and the discharge condition storage part stores a discharge amount to a stroke of a plunger in a syringe connected to the actuator for dispensation, and the control part of the actuator for dispensation gives an operation instruction to a driving part of the actuator for dispensation based on the stroke of the plunger in the syringe connected to the actuator for dispensation which is stored beforehand, a liquid sample suction amount, a discharge amount to an air suction amount, the number of discharge times after liquid sample suction, and a suction-discharge operation pattern during a discharge time. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、必要量の液体試料を反応容器に精度良く分注する液体試料分注装置および駆動方法に関する。   The present invention relates to, for example, a liquid sample dispensing apparatus and a driving method for accurately dispensing a necessary amount of a liquid sample into a reaction container.

従来例1のリニアモータ駆動型分注機構は、リニアモータの可動子にシリンダのピストンを接続し、従来のカップリング、ボールねじ、リニアガイド等をなくし、小型化及び簡素化されると共にボールねじのリード誤差を無視できることにより、ピストンをより正確に位置決めできる構成である(例えば、特許文献1参照)。   The linear motor drive type dispensing mechanism of the conventional example 1 has a cylinder motor piston connected to the linear motor mover, eliminates the conventional coupling, ball screw, linear guide, etc. Since the lead error can be ignored, the piston can be positioned more accurately (see, for example, Patent Document 1).

図8において符号101で示されるものは全体形状がほぼ箱形をなすケーシングであり、このケーシング101の端部には、ノズル102を有するシリンダ103が取付けられている。   In FIG. 8, reference numeral 101 denotes a casing whose overall shape is substantially box-shaped, and a cylinder 103 having a nozzle 102 is attached to an end of the casing 101.

前記シリンダ103に設けられた長手棒上状のピストン104は、このシリンダ103から外部へ突出しており、このピストン104はシリンダ103に設けられたガイド120の貫通孔121を貫通して摺動自在に設けられている。前記ケーシング101の内側には、周知の長手形状をなすアクチュエータとしてのリニアモータ122が設けられており、このアクチュエータ122の可動子123は矢印Aの方向に沿って往復移動自在に設けられている。また、このリニアモータ122とピストン104とは互いに平行に配置されている。   The piston 104 on the longitudinal bar provided in the cylinder 103 protrudes from the cylinder 103 to the outside, and the piston 104 can slide through the through hole 121 of the guide 120 provided in the cylinder 103. Is provided. Inside the casing 101 is provided a linear motor 122 as an actuator having a known longitudinal shape, and a mover 123 of the actuator 122 is provided so as to be reciprocally movable along the direction of arrow A. The linear motor 122 and the piston 104 are arranged in parallel to each other.

前記可動子123には、前記ピストン104が接続され、ねじ124によって所定長さとなるように固定されている。従って、前述の構成において、アクチュエータ122を作動させて可動子123を矢印Aの方向に沿って選択的に往復動させることにより、ピストン104はシリンダ103内で往復動し、ノズル102及びシリンダ103内への薬液等の吸入、あるいは、ノズル102及びシリンダ103からの薬液等の外部への注入を行うことができる。   The piston 104 is connected to the mover 123 and is fixed to a predetermined length by a screw 124. Therefore, in the above-described configuration, by operating the actuator 122 and selectively reciprocating the mover 123 along the direction of the arrow A, the piston 104 reciprocates in the cylinder 103, and the nozzle 102 and the cylinder 103 Inhalation of the chemical liquid or the like into the liquid or injection of the chemical liquid from the nozzle 102 and the cylinder 103 to the outside can be performed.

このように、従来例1のリニアモータ駆動型分注機構は、ケースに設けられたリニアモータ等のアクチュエータの可動子にシリンダ内のピストンが直接接続されているため、従来のカップリング、ボールねじ、リニアガイド及び移動体等を用いる必要がなく、構成全体の形状を小型化し、構成を簡略化することができ高精度化ができる。また、多数の分注機構を使用する大形の分析装置等を大幅に小型化することができる。   Thus, since the piston in the cylinder is directly connected to the mover of the actuator such as the linear motor provided in the case, the linear motor drive type dispensing mechanism of the prior art example 1 has a conventional coupling and ball screw. In addition, it is not necessary to use a linear guide, a moving body, or the like, the shape of the entire configuration can be reduced, the configuration can be simplified, and high accuracy can be achieved. In addition, a large analyzer that uses a large number of dispensing mechanisms can be greatly reduced in size.

従来例2の電動流体吐出装置は、ケーシング201内に、薬液202aを吐出させる駆動手段としてのリニアモータ205と、このリニアモータ205に電力を供給する電池208と、リニアモータ205の駆動動作を制御する制御部209を備えており、リニアモータ205の可動部である内ヨーク205aの一端によりプランジャーロッド207を介してピストン202bを押圧することで、注射針210から薬液202aを吐出させる(例えば、特許文献2参照)。   The electric fluid discharge device of Conventional Example 2 controls a linear motor 205 as a drive means for discharging a chemical liquid 202a into a casing 201, a battery 208 for supplying electric power to the linear motor 205, and a drive operation of the linear motor 205. The control part 209 is provided, and the drug 202a is discharged from the injection needle 210 by pressing the piston 202b through the plunger rod 207 by one end of the inner yoke 205a which is a movable part of the linear motor 205 (for example, Patent Document 2).

図9において、201は電動注射装置本体のケーシング、202は薬液カートリッジ、203は薬液カートリッジを保持するカートリッジホルダー、204は薬液カートリッジを着脱自在に連結する固定部、205は駆動手段のリニアモータ、206はリニアモータ可動部の支持部材、207はプランジャーロッド、208は電源としての電池、209はリニアモータの駆動を制御して吐出量を設定する制御部である。   In FIG. 9, 201 is a casing of the electric injection device main body, 202 is a chemical cartridge, 203 is a cartridge holder for holding the chemical cartridge, 204 is a fixing part for detachably connecting the chemical cartridge, 205 is a linear motor for driving means, 206 Is a support member for the linear motor movable part, 207 is a plunger rod, 208 is a battery as a power source, and 209 is a control part for controlling the drive of the linear motor to set the discharge amount.

ケーシング201と薬液カートリッジ202とは着脱自在に嵌合でき、カートリッジホルダー203は基端側にケーシング201と着脱自在に連結する固定部204を有しており、カートリッジホルダー203で薬液カートリッジ202をケーシング201に固定する。また、薬液カートリッジ202内には薬液202aが封入されており、基端側にピストン202b、先端側にはゴム材の隔壁が装着され、その隔壁に注射針210を取り付けて使用する。   The casing 201 and the chemical cartridge 202 can be detachably fitted, and the cartridge holder 203 has a fixing portion 204 that is detachably connected to the casing 201 on the proximal end side. The cartridge holder 203 allows the chemical cartridge 202 to be attached to the casing 201. Secure to. Further, a chemical liquid 202a is sealed in the chemical liquid cartridge 202, a piston 202b is attached to the proximal end side, and a partition wall made of rubber is attached to the distal end side, and an injection needle 210 is attached to the partition wall for use.

このケーシング201内には、薬液202aを吐出させる駆動手段としてのリニアモータ205と、このリニアモータ205に電力を供給する電池208と、リニアモータ205の駆動動作を制御する制御部209を備えている。   The casing 201 includes a linear motor 205 as a driving unit that discharges the chemical liquid 202a, a battery 208 that supplies power to the linear motor 205, and a control unit 209 that controls the driving operation of the linear motor 205. .

ここで、リニアモータ205とその周辺機構について説明する。リニアモータ205は、円柱状の内ヨーク205aに外周面が単一極で互いに隣り合う極性が反対のマグネット205b、205cを備えた可動部と、円筒状の外ヨーク205dの内周面に巻回固着した巻線205e、205fとを備えた固定部とに大別され、一定のギャップを有して周面で対向させ、内ヨーク205aの両端を支持部材206a、206bで摺動自在に支持している。   Here, the linear motor 205 and its peripheral mechanism will be described. The linear motor 205 is wound around a cylindrical inner yoke 205a with a movable part including magnets 205b and 205c having a single outer peripheral surface and opposite polarities, and an inner peripheral surface of a cylindrical outer yoke 205d. It is roughly divided into a fixed part having fixed windings 205e and 205f, and is opposed to the peripheral surface with a certain gap, and both ends of the inner yoke 205a are slidably supported by support members 206a and 206b. ing.

そして、マグネット205bの外周面N極から出る放射状の主磁束は、ギャップを介して対向した外ヨーク205dに入り、さらに外ヨーク205dの中を通り隣のマグネット205cの外周面S極に至る。一方、マグネット205cの内周面N極から出る放射状の主磁束は内ヨーク205a内を通り隣のマグネット205bの内周面S極に還流する閉磁路となる。   And the radial main magnetic flux which comes out from the outer peripheral surface N pole of the magnet 205b enters the outer yoke 205d opposed via the gap, and further passes through the outer yoke 205d to the outer peripheral surface S pole of the adjacent magnet 205c. On the other hand, the radial main magnetic flux emanating from the N-pole on the inner peripheral surface of the magnet 205c forms a closed magnetic circuit that passes through the inner yoke 205a and returns to the S-pole on the inner peripheral surface of the adjacent magnet 205b.

ここで、マグネット205b、205cの主磁束と鎖交状態の巻線205e、205fに互いに反対方向の電流を流すと、巻線205e、205fは互いに同方向に推力を発生する。   Here, when currents in opposite directions are passed through the windings 205e and 205f in linkage with the main magnetic flux of the magnets 205b and 205c, the windings 205e and 205f generate thrust in the same direction.

なお、駆動ストロークは巻線とマグネットの移動方向の寸法差で決まり、マグネットの方を長く設定するが、マグネット205bとマグネット205cは近接させ、巻線205eと巻線205fとは概ねストローク長だけ間隔をあけて配置する。   The drive stroke is determined by the dimensional difference in the moving direction of the winding and magnet, and the magnet is set longer, but the magnet 205b and the magnet 205c are placed close to each other, and the winding 205e and the winding 205f are approximately spaced by the stroke length. Place with a gap.

そして、可動部である内ヨーク205aの一端によりプランジャーロッド207を介してピストン202bを押圧することで、注射針210から薬液202aを吐出させる。また、内ヨーク205aの他端にはリニアセンサ213が取り付けられ、内ヨーク205aの動作速度および動作位置を制御する。さらに、可動部の内ヨーク205aの移動限界を検知するためのリミットスイッチ211、212を設けており、ピストン202bが薬液カートリッジ202の先端位置のときにリミットスイッチ211が、また、プランジャーロッド207が薬液カートリッジ202の基端位置まで戻ったときにリミットスイッチ212が作動してリニアモータ205への給電を停止する。   Then, the drug 202a is discharged from the injection needle 210 by pressing the piston 202b through the plunger rod 207 with one end of the inner yoke 205a which is a movable part. Further, a linear sensor 213 is attached to the other end of the inner yoke 205a to control the operation speed and the operation position of the inner yoke 205a. Further, limit switches 211 and 212 are provided for detecting the movement limit of the inner yoke 205a of the movable part. When the piston 202b is at the tip position of the chemical cartridge 202, the limit switch 211 and the plunger rod 207 When the chemical cartridge 202 returns to the base end position, the limit switch 212 is activated to stop the power supply to the linear motor 205.

また、ケーシング201の外面には、この電動注射装置の吐出量を設定する操作パネル部209a、前進駆動スイッチSW1、後退駆動スイッチSW2を備え、操作部を構成している(図10)。この操作パネル部209aは制御部209に接続されており、リニアモータ205のストロークや移動速度を任意に設定でき、吐出量を設定することができる。   Further, the outer surface of the casing 201 is provided with an operation panel unit 209a for setting the discharge amount of the electric injection device, a forward drive switch SW1, and a backward drive switch SW2 to constitute an operation unit (FIG. 10). The operation panel unit 209a is connected to the control unit 209, and can arbitrarily set the stroke and moving speed of the linear motor 205, and can set the discharge amount.

ここで、一般の患者自身がインスリンを注射するときの電動注射装置の操作について説明する。まず、患者は薬液カートリッジ202の先端に注射針210を装着、インスリン製剤が充填された薬液カートリッジ202をケーシング201に装着、注射針210を上向きにして前進駆動スイッチSW1をオンにすると、リニアモータ205の可動部によりプランジャーロッド207に連動してピストン202bが押し込まれ、余分な空気および薬液202aが注射針210から吐出する。   Here, the operation of the electric injection device when a general patient himself injects insulin will be described. First, when the patient attaches the injection needle 210 to the tip of the chemical cartridge 202, attaches the chemical cartridge 202 filled with the insulin preparation to the casing 201, turns on the forward drive switch SW1 with the injection needle 210 facing upward, the linear motor 205 The piston 202b is pushed by the movable part in conjunction with the plunger rod 207, and excess air and the drug solution 202a are discharged from the injection needle 210.

ここで、少し薬液202aが吐出したら前進駆動スイッチSW1をオフにして操作パネル部209aで1回分のストロークおよび駆動速度を初期設定する。次から、前進駆動スイッチSW1をオンすると1回分のストロークだけ駆動する。以降、ストロークによりリミットスイッチ211が作動するまで複数回(あるいは1回)使用できる。   Here, when a little chemical solution 202a is discharged, the forward drive switch SW1 is turned off, and the stroke and drive speed for one time are initialized by the operation panel unit 209a. Next, when the forward drive switch SW1 is turned on, it is driven for one stroke. Thereafter, it can be used multiple times (or once) until the limit switch 211 is activated by a stroke.

一方、前進駆動スイッチSW1がオフのときに、後退駆動スイッチSW2をオンにすると、リニアモータ205の可動子は逆方向に移動する。この時プランジャーロッド207とピストン202bとが連接された状態であれば吸引動作となるが、通常、薬液カートリッジ202は使い捨ての場合が多く、プランジャーロッド207とピストン202bは連結されない。また、吸引動作となる場合には、吐出時と同様に操作パネル部209aで設定した移動速度で制御でき、リミットスイッチ212が作動するまで移動する。   On the other hand, if the reverse drive switch SW2 is turned on while the forward drive switch SW1 is off, the mover of the linear motor 205 moves in the reverse direction. At this time, if the plunger rod 207 and the piston 202b are connected, the suction operation is performed. However, the chemical cartridge 202 is usually disposable, and the plunger rod 207 and the piston 202b are not connected. Further, in the case of a suction operation, it can be controlled at the moving speed set by the operation panel unit 209a as in the case of discharging, and moves until the limit switch 212 is activated.

このように、従来例2の電動流体吐出装置は、リニアモータの推力により直接ピストンを駆動するため、回転動作から直線動作への変換機構を必要とせず、機構が簡単で装置の小型化ができる。また、操作部により任意の吐出量を設定できる。   As described above, since the electric fluid discharge device of Conventional Example 2 directly drives the piston by the thrust of the linear motor, it does not require a conversion mechanism from the rotation operation to the linear operation, and the mechanism is simple and the device can be miniaturized. . In addition, an arbitrary discharge amount can be set by the operation unit.

従来例3の微量液体吐出装置は、一端側にシリンジが設けられ、他方側にピストン押し台が設けられた移動装置とから構成された微量液体吐出装置の微量液体吐出方法であって、前記ピストン押し台をピストンから少し離反して設け、ピストン押し台の移動量を助走距離+ピストン押し量となるように移動装置を制御して微量液体吐出するものである(例えば、特許文献3参照)。   The trace liquid ejection apparatus of Conventional Example 3 is a trace liquid ejection method for a trace liquid ejection apparatus comprising a moving device provided with a syringe on one end side and a piston pusher on the other side. A pedestal is provided slightly away from the piston, and a small amount of liquid is discharged by controlling the moving device so that the amount of movement of the piston pedestal is the run-up distance + piston pushing amount (for example, see Patent Document 3).

図11は、従来例3の微量液体吐出装置の一実施例を示す概略説明図であり、図12は、ピストン押し台の移動量を説明する概略説明図であり、図13はノズルよりの液の飛翔、飛び出しを示す概略説明図である。   FIG. 11 is a schematic explanatory view showing an embodiment of a trace amount liquid ejection device of Conventional Example 3, FIG. 12 is a schematic explanatory view explaining the moving amount of a piston push stand, and FIG. 13 is a liquid from a nozzle. It is a schematic explanatory drawing which shows the flight and jumping out.

従来例3の微量液体吐出装置301は、一端側(下端側)にシリンジ302がノズル303を外方向にして設け、他方側(上端側)に前記シリンジ302のピストン304の端部304Aを押すピストン押し台305を設けた移動機構306とから構成されている。   In the trace amount liquid ejection device 301 of Conventional Example 3, a syringe 302 is provided on one end side (lower end side) with the nozzle 303 facing outward, and a piston that pushes the end 304A of the piston 304 of the syringe 302 on the other side (upper end side). And a moving mechanism 306 provided with a push stand 305.

前記シリンジ302は、円筒状で先端にノズル303の設けられたシリンジ303の設けられたシリンジ本体307と、該シリンジ本体307を移動するピストン304と、該ピストン304の移動を補助すべくシリンジ本体307の開口部側に設けられたピストン受け308とから構成されている。   The syringe 302 has a cylindrical shape, a syringe main body 307 provided with a syringe 303 provided with a nozzle 303 at the tip, a piston 304 that moves the syringe main body 307, and a syringe main body 307 to assist the movement of the piston 304. And a piston receiver 308 provided on the opening side.

前記ピストン押し台305は、ピストン304の端部304Aより所定の助走距離(A)を設けて位置され、該助走距離(A)を利用して速度を高速にした後に、ピストン304の端部304Aを押す。即ち、ピストン押し台305の移動量Cは、助走距離(A)+ピストン押し量(B)で表せることとなる。   The piston pedestal 305 is positioned with a predetermined run-up distance (A) from the end 304A of the piston 304, and after increasing the speed using the run-up distance (A), the end 304A of the piston 304 is moved. Press. That is, the movement amount C of the piston push table 305 can be expressed by the approaching distance (A) + the piston pushing amount (B).

前記助走距離(A)は、各部材の弾性、シリンジ本体307内に充填されている液の弾性を考慮し、且つ移動立ち上がりの制御の特性による遅速度等を解消して、ピストン押し台305を高速にしてからピストン304を押すのに適する距離に設定する。   The run-up distance (A) takes into account the elasticity of each member, the elasticity of the liquid filled in the syringe body 307, and eliminates the slow speed due to the characteristics of the movement start-up control. It is set to a distance suitable for pushing the piston 304 after high speed.

前記ノズル303よりの液の吐出は、ピストン304の押し速度を制御することで飛滴(ここで飛滴とは、液が球体状となりノズル303より離反して吐出される状態をいう)と飛び出し(ここで飛び出しとは、液がノズル303から離れない状態で、塗付対象材がないときは、液はノズル303先に残る状態をいう)とを使い分けることが可能となる。   The liquid ejected from the nozzle 303 is ejected by controlling the pushing speed of the piston 304 (herein, the flying liquid is a state in which the liquid is spherical and is ejected away from the nozzle 303). (Here, jumping out means that the liquid does not leave the nozzle 303, and when there is no material to be coated, the liquid remains at the tip of the nozzle 303).

また、ノズル303の形状、寸法、表面処理、材質等も本発明においては重要な要素であり、液の量や、粘度に合わして最適なものを選択することが欠かせない。   In addition, the shape, dimensions, surface treatment, material, and the like of the nozzle 303 are also important factors in the present invention, and it is essential to select an optimal one in accordance with the amount of liquid and the viscosity.

前記ピストン受け308は、ピストン304の位置を正確に保持(ピストン304がシリンジ本体307内で一定に移動するように)し、且つピストン押し台305がピストン304の端部304Aに当接した際、その衝撃でピストン304がピストン304押し量(B)以上移動しないように、ゴム材で構成してピストン304を若干の摺動抵抗をもって支持している。尚、ピストン受け308の嵌合隙間を小さくする、またはブレーキ機構を設けることで上記と同様の効果を得るように構成することも可能である。   The piston receiver 308 accurately holds the position of the piston 304 (so that the piston 304 moves constantly in the syringe body 307), and when the piston push plate 305 contacts the end 304A of the piston 304, The piston 304 is made of a rubber material and supported with a slight sliding resistance so that the piston 304 does not move more than the pushing amount (B) of the piston 304 due to the impact. It should be noted that the same effect as described above can be obtained by reducing the fitting clearance of the piston receiver 308 or providing a brake mechanism.

次に、上記実施例の微量液体吐出装置301を使用して塗付対象材への液体の塗付について説明する。   Next, the application of liquid to the material to be applied using the trace liquid ejection device 301 of the above embodiment will be described.

先ず、充填する液の量や粘度に対応して適切に選択されたシリンジ本体307に塗布すべく液体を充填した後、塗付対象材に対してノズル303の先端を所定の距離を維持して微量液体吐出装置301を設置する。所定の距離については、従来のようにノズル303と塗付対象材との精度を要しないで大きく取れるので、その設置作業は作業者の熟練度を必要としない。   First, after filling the liquid to be applied to the syringe body 307 appropriately selected according to the amount and viscosity of the liquid to be filled, the tip of the nozzle 303 is maintained at a predetermined distance from the material to be coated. A micro liquid discharge device 301 is installed. Since the predetermined distance can be increased without requiring accuracy between the nozzle 303 and the material to be coated as in the prior art, the installation work does not require the skill level of the operator.

次に、ピストン押し台305の移動量(C)である助走距離(A)+ピストン押し量(B)を制御した後、ピストン押し台305の押し速度を制御することでノズル303よりの液体の吐出状態(飛滴又は飛び出し)を制御する。   Next, after controlling the running distance (A) + piston pushing amount (B), which is the moving amount (C) of the piston pushing table 305, the pushing speed of the piston pushing table 305 is controlled to control the liquid from the nozzle 303. Controls the discharge state (flying droplets or popping out).

この状態で、制御に沿って移動装置306を介してピストン押し台305を高速で助走距離(A)移動してピストン304の端部304Aに当接した後、ピストン押し量(B)ほどピストン304を押して、ノズル303より液を吐出する。この際、シリンジ本体307の開口部側にはピストン受け308が設けられているために、ピストン押し台305の衝撃でピストン304が押し量(B)以上移動しないため、高精度の量を確実にノズル303より吐出することができる。またノズル303より吐出した液は、その目的に応じて自在に飛滴又は飛び出しを選択することが可能である。   In this state, the piston push table 305 is moved at high speed through the moving device 306 in accordance with the control and moved to the end portion 304A of the piston 304 at high speed, and then the piston 304 is moved by the piston push amount (B). The liquid is discharged from the nozzle 303 by pressing. At this time, since the piston receiver 308 is provided on the opening side of the syringe body 307, the piston 304 does not move more than the pushing amount (B) due to the impact of the piston pushing table 305, so that a highly accurate amount can be ensured. It can be discharged from the nozzle 303. In addition, the liquid discharged from the nozzle 303 can be freely selected as flying droplets or ejection depending on the purpose.

そして、ピストン押し台305はピストン304を押した後、移動装置306を介して元の位置に戻す際、ピストン押し量(B)だけ進んだ位置(最初の位置よりピストン押し量(B)分前方の位置)に戻すことで、次のピストン押し台305の移動時に、最初のピストン押し台305の移動量(C)だけ移動すると助走距離(A)は一定となり、同じ速度でピストン304の端部304Aを押すことができ、同じ液の吐出を行うことができる。この工程を繰り返すことでシリンジ本体307内の液の全量を間欠的に吐出することができる。尚、シリンジ本体307内の液の残量によりノズル303よりの吐出量が増減した場合には、移動装置306に補正した動きを付加して対応する。   Then, when the piston push stand 305 pushes the piston 304 and then returns to the original position via the moving device 306, the position advanced by the piston push amount (B) (the piston push amount (B) forward from the initial position). When the next piston pedestal 305 moves, if the first piston pedestal 305 moves by the amount of movement (C), the running distance (A) becomes constant, and the end of the piston 304 is moved at the same speed. 304A can be pressed and the same liquid can be discharged. By repeating this step, the entire amount of the liquid in the syringe body 307 can be discharged intermittently. When the discharge amount from the nozzle 303 increases or decreases due to the remaining amount of liquid in the syringe body 307, a corrected movement is added to the moving device 306 to cope with it.

このように、従来例3の微量液体吐出装置は、ノズル303より液の吐出状態(飛敵又は飛び出し)を選択できるので、従来の装置に必要であったノズル303の上下動が不要であり装置に上下動するための構成が不必要で簡易に構成することができ、またノズル303と塗付対象材との間隔の精度を要することなく、大きくとることができるために、作業効率を格段に向上することができる。また塗り重ね等が必要な場合であっても、液の吐出状態が飛滴又は飛び出しであるために、先に塗付した液が再付着することがないので、微量液体吐出装置301の用途が格段に広がることになる。
特開2002−364526公報(第3頁、図1) 特開2003−180828公報(第5頁、図1,2) 特開2006−312159公報(第6頁、図1,2,3)
Thus, since the trace amount liquid ejection device of Conventional Example 3 can select the liquid ejection state (flying enemy or ejection) from the nozzle 303, the vertical movement of the nozzle 303 required for the conventional device is unnecessary, and the device The structure for moving up and down is unnecessary and can be configured easily, and it can be made large without requiring the accuracy of the gap between the nozzle 303 and the material to be coated. Can be improved. Even when recoating or the like is necessary, since the liquid discharge state is flying droplets or popping out, the previously applied liquid does not re-adhere, so the application of the trace liquid discharge device 301 is It will spread dramatically.
JP 2002-364526 A (page 3, FIG. 1) JP 2003-180828 A (5th page, FIGS. 1 and 2) JP 2006-312159 (page 6, FIGS. 1, 2 and 3)

ところが従来例においては、シリンジとノズルが直結する構造になっており、ノズル、チューブを介して液体試料を吸引、吐出する分注のアプリケーションには適用できなかった。また、ノズル先端に形成される初期メニスカスの影響を考慮しておらず、液体試料吐出時におけるプランジャのストロークと液体試料吸入量と空気吸入量との関係に基づいて前記分注用アクチュエータ駆動部への動作指令を指令していないため、吐出精度(CV値、正確度)が向上しないという問題点があった。さらに、サブμL近傍の超微量の吐出ができない、もしくは超微量の吐出ができたとしても吐出精度が向上しないという問題点があった。   However, the conventional example has a structure in which a syringe and a nozzle are directly connected, and cannot be applied to a dispensing application in which a liquid sample is sucked and discharged through a nozzle and a tube. Further, the influence of the initial meniscus formed at the nozzle tip is not taken into consideration, and the dispensing actuator drive unit is controlled based on the relationship between the plunger stroke, the liquid sample suction amount, and the air suction amount when the liquid sample is discharged. Since the operation command is not commanded, there is a problem that the discharge accuracy (CV value, accuracy) is not improved. Furthermore, there is a problem that the discharge accuracy cannot be improved even if an extremely small amount of discharge in the vicinity of the sub-μL cannot be performed or an extremely small amount of discharge can be performed.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、液体試料吐出時におけるプランジャのストロークと液体試料吸入量と空気吸入量と吐出量と吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間との関係に基づいて前記分注用アクチュエータ駆動部への動作指令を指令とすることで、ノズル先端における液体試料の粘度による表面張力の違いや液体試料吸引後の初期メニスカスの違いによらず超微量の液体試料を精度良く吐出する液体試料分注装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and is a maximum stroke speed in a plunger stroke, a liquid sample suction amount, an air suction amount, a discharge amount, and a suction-discharge operation pattern during discharge when the liquid sample is discharged. The difference in surface tension due to the viscosity of the liquid sample at the tip of the nozzle by commanding the operation command to the dispensing actuator drive unit based on the relationship between the suction acceleration / deceleration time, the maximum discharge speed, and the discharge acceleration / deceleration time Another object of the present invention is to provide a liquid sample dispensing apparatus that accurately discharges a very small amount of liquid sample regardless of the difference in initial meniscus after the liquid sample is sucked.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、液体試料を吸引保持する分注用ノズルと、液体試料の吸引・吐出圧力を発生させるシリンダとプランジャより構成されるシリンジと、液体試料を流すフレキシブルチューブと、前記液体試料の吸引・吐出を前記シリンジと前記フレキシブルチューブを介して前記分注用ノズルから実施させる分注用アクチュエータと、前記分注用アクチュエータを駆動する分注用アクチュエータ駆動部と、前記分注用アクチュエータ駆動部を制御する分注用アクチュエータ制御部を備え、前記分注用ノズルによって保持された前記液体試料を複数の反応容器に所定量ずつ分注する液体試料分注装置において、前記分注用アクチュエータ制御部に吐出条件記憶部を備えたものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 is a dispensing nozzle for sucking and holding a liquid sample, a syringe composed of a cylinder and a plunger for generating suction / discharge pressure of the liquid sample, a flexible tube for flowing the liquid sample, A dispensing actuator that performs suction and discharge of a liquid sample from the dispensing nozzle via the syringe and the flexible tube, a dispensing actuator driving unit that drives the dispensing actuator, and the dispensing In the liquid sample dispensing apparatus, comprising a dispensing actuator control unit for controlling the actuator driving unit, and dispensing a predetermined amount of the liquid sample held by the dispensing nozzle into a plurality of reaction containers. The actuator control unit includes a discharge condition storage unit.

請求項2に記載の発明は、液体試料を吸引保持する分注用ノズルと、液体試料の吸引・吐出圧力を発生させるシリンダとプランジャより構成されるシリンジと、液体試料を流すフレキシブルチューブと、前記液体試料の吸引・吐出を前記シリンジと前記フレキシブルチューブを介して前記分注用ノズルから実施させる分注用アクチュエータと、前記分注用アクチュエータを駆動する分注用アクチュエータ駆動部と、前記分注用アクチュエータ駆動部を制御する分注用アクチュエータ制御部を備え、前記分注用ノズルによって保持された前記液体試料を複数の反応容器に所定量ずつ分注する液体試料分注装置の駆動方法において、前記分注用アクチュエータ制御部は、吐出条件記憶部に記憶した前記プランジャの駆動パラメータと前記吐出量と液体試料吸引後の吐出回数と吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間との関係に基づいて前記分注用アクチュエータ駆動部への動作指令を指令するものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a dispensing nozzle for sucking and holding a liquid sample, a syringe composed of a cylinder and a plunger for generating a suction / discharge pressure of the liquid sample, a flexible tube for flowing the liquid sample, A dispensing actuator that performs suction and discharge of a liquid sample from the dispensing nozzle via the syringe and the flexible tube, a dispensing actuator driving unit that drives the dispensing actuator, and the dispensing In a method for driving a liquid sample dispensing apparatus, comprising a dispensing actuator control unit for controlling an actuator driving unit, and dispensing a predetermined amount of the liquid sample held by the dispensing nozzle into a plurality of reaction vessels, The dispensing actuator control unit includes the plunger drive parameter and the discharge amount stored in the discharge condition storage unit. Operation to the dispensing actuator drive unit based on the relationship between the number of discharges after body sample suction and the maximum suction speed, suction acceleration / deceleration time, maximum discharge speed, and discharge acceleration / deceleration time in the suction-discharge operation pattern during discharge Commands are issued.

請求項3に記載の発明は、前記吐出条件記憶部に記憶する前記吐出パラメータが前記プランジャのストロークと前記液体試料吸入量と前記吐出量と液体試料吸引後の吐出回数と吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間との関係のものである。   According to a third aspect of the present invention, the discharge parameters stored in the discharge condition storage unit include the stroke of the plunger, the liquid sample suction amount, the discharge amount, the number of discharges after the liquid sample is sucked, and the suction-discharge at the time of discharge. This is related to the maximum suction speed, suction acceleration / deceleration time, maximum discharge speed, and discharge acceleration / deceleration time in the operation pattern.

請求項4に記載の発明は、前記吐出条件記憶部に記憶する前記吐出パラメータが前記プランジャのストロークと前記空気吸入量と前記吐出量と液体試料吸引後の吐出回数と吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間との関係のものである。   According to a fourth aspect of the present invention, the discharge parameters stored in the discharge condition storage unit are the stroke of the plunger, the air intake amount, the discharge amount, the number of discharges after the liquid sample is sucked, and the suction-discharge operation at the time of discharge. This is related to the maximum suction speed, suction acceleration / deceleration time, maximum discharge speed, and discharge acceleration / deceleration time in the pattern.

請求項5に記載の発明は、前記吐出条件記憶部に記憶する前記吐出パラメータが前記プランジャのストロークと前記液体試料吸入量と前記空気吸入量と前記吐出量と液体試料吸引後の吐出回数と吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間との関係のものである。   According to a fifth aspect of the present invention, the discharge parameter stored in the discharge condition storage unit includes the plunger stroke, the liquid sample suction amount, the air suction amount, the discharge amount, the number of discharges after the liquid sample suction, and the discharge. The relationship between the maximum suction speed, the suction acceleration / deceleration time, the maximum discharge speed, and the discharge acceleration / deceleration time in the suction-discharge operation pattern at this time.

請求項1および2に記載の発明によると、前記分注用アクチュエータ制御部に吐出条件記憶部を備え、プランジャの駆動パラメータと吐出量を記憶し、分注用アクチュエータ制御部から分注用アクチュエータ駆動部への駆動指令を与えることにより、ノズル先端における液体試料の粘度による表面張力の違いや液体試料吸引後の初期メニスカスの違いによらず液体試料を精度よく吐出できる。   According to the first and second aspects of the present invention, the dispensing actuator control unit includes a discharge condition storage unit, stores the plunger drive parameters and the discharge amount, and the dispensing actuator control unit drives the dispensing actuator. By giving a drive command to the unit, the liquid sample can be accurately discharged regardless of the difference in surface tension due to the viscosity of the liquid sample at the nozzle tip or the difference in initial meniscus after the liquid sample is sucked.

請求項3に記載の発明によると、前記吐出条件記憶部に液体試料吸入量に対する吐出量を記憶し、前記分注用アクチュエータ制御部が、前記分注用アクチュエータの吐出動作パターンを基にした動作指令に予め記憶された前記プランジャのストロークと液体試料吸引量に対する吐出量と液体試料吸引後の吐出回数と吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間を前記分注用アクチュエータ駆動部への動作指令とすることができるため、ノズル先端における液体試料の粘度による表面張力の違いや液体試料吸引後の初期メニスカスの違いによらず液体試料を精度良く吐出できる。   According to a third aspect of the present invention, the discharge condition storage unit stores a discharge amount with respect to the liquid sample inhalation amount, and the dispensing actuator control unit operates based on the discharge operation pattern of the dispensing actuator. The plunger stroke and the discharge amount with respect to the liquid sample suction amount stored in advance in the command, the number of discharges after the liquid sample suction, the maximum suction speed, the suction acceleration / deceleration time, the maximum discharge speed and the discharge in the suction-discharge operation pattern at the time of discharge Since the acceleration / deceleration time can be used as an operation command to the dispensing actuator drive unit, the liquid sample can be used regardless of the difference in surface tension due to the viscosity of the liquid sample at the nozzle tip or the difference in initial meniscus after the liquid sample is sucked. Can discharge accurately.

請求項4に記載の発明によると、前記吐出条件記憶部に空気吸入量に対する吐出量を記憶し、前記分注用アクチュエータ制御部が、前記分注用アクチュエータの吐出動作パターンを基にした動作指令に予め記憶された前記プランジャのストロークと空気吸入量と液体試料吸引後の吐出回数に対する吐出量と液体試料吸引後の吐出回数と吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間を前記分注用アクチュエータ駆動部への動作指令とすることができるため、ノズル先端における液体試料の粘度による表面張力の違いや液体試料吸引後の初期メニスカスの違いによらず液体試料を精度良く吐出できる。   According to a fourth aspect of the present invention, the discharge condition storage unit stores a discharge amount with respect to an air intake amount, and the dispensing actuator control unit performs an operation command based on a discharge operation pattern of the dispensing actuator. The plunger stroke, air suction amount, discharge amount with respect to the number of discharges after the liquid sample suction, the number of discharges after the liquid sample suction, the maximum suction speed and the suction acceleration / deceleration time in the suction-discharge operation pattern at the time of discharge The maximum discharge speed and discharge acceleration / deceleration time can be used as the operation command to the dispensing actuator drive unit, so the difference in surface tension due to the viscosity of the liquid sample at the nozzle tip and the difference in the initial meniscus after the liquid sample is sucked Regardless of this, the liquid sample can be accurately discharged.

請求項5に記載の発明によると、前記吐出条件記憶部に液体試料吸入量、空気吸入量に対する吐出量を記憶し、前記分注用アクチュエータ制御部が、前記分注用アクチュエータの吐出動作パターンを基にした動作指令に予め記憶された前記プランジャのストロークと液体試料吸入量と空気吸入量と液体試料吸引後の吐出回数に対する吐出量と液体試料吸引後の吐出回数と吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間を前記分注用アクチュエータ駆動部への動作指令とすることができるため、ノズル先端における液体試料の粘度による表面張力の違いや液体試料吸引後の初期メニスカスの違いによらず液体試料を精度良く吐出できる。   According to the invention described in claim 5, the discharge condition storage unit stores the liquid sample inhalation amount and the discharge amount with respect to the air inhalation amount, and the dispensing actuator control unit displays the discharge operation pattern of the dispensing actuator. The plunger stroke, the liquid sample suction amount, the air suction amount, the discharge amount relative to the number of discharges after the liquid sample suction, the number of discharges after the liquid sample suction, and the suction-discharge operation at the time of discharge stored in advance in the operation command based on Since the maximum suction speed, suction acceleration / deceleration time, maximum discharge speed, and discharge acceleration / deceleration time in the pattern can be used as operation commands to the dispensing actuator drive unit, the difference in surface tension due to the viscosity of the liquid sample at the nozzle tip The liquid sample can be discharged with high accuracy regardless of the difference in the initial meniscus after the liquid sample is sucked.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施の形態の液体試料分注装置の構成を示す図である。1は液体試料分注装置、2は液体試料を吸引保持する分注用ノズル、3は液体試料を流すウレタンまたはフッ化樹脂等の材料からなるフレキシブルチューブ、4はシリンダとプランジャから構成されるシリンジ、5はシリンダ、6はシリンジ内にて液体試料を吐出・吸引するプランジャ、7は分注用アクチュエータ(例えばリニアモータ)、8は分注用アクチュエータを駆動する分注用アクチュエータ駆動部、9は分注用アクチュエータ駆動部を制御する分注用アクチュエータ制御部、10は分注用アクチュエータ制御部にあるCPU、11は分注用アクチュエータ制御部にある、シリンジ4内におけるプランジャ6のストロークに対する吐出量と液体試料吸引後の吐出回数を記憶する吐出条件記憶部、12は液体試料を供給する液体試料容器、13は液体試料を吐出する反応容器、14は液体試料である。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a liquid sample dispensing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 1 is a liquid sample dispensing device, 2 is a dispensing nozzle for sucking and holding a liquid sample, 3 is a flexible tube made of a material such as urethane or fluorocarbon resin, and 4 is a syringe composed of a cylinder and a plunger. , 5 is a cylinder, 6 is a plunger that discharges and sucks a liquid sample in the syringe, 7 is a dispensing actuator (for example, a linear motor), 8 is a dispensing actuator drive unit that drives the dispensing actuator, and 9 is Dispensing actuator control unit for controlling the dispensing actuator drive unit, 10 is a CPU in the dispensing actuator control unit, 11 is a discharge amount for the stroke of the plunger 6 in the syringe 4 in the dispensing actuator control unit And a discharge condition storage unit for storing the number of discharges after the liquid sample is sucked, 12 is a liquid sample container for supplying the liquid sample, and 13 is for discharging the liquid sample. The reaction container 14 is a liquid sample.

分注用ノズル2は中空であり、先端に行くほど内径が小さくなるように成形されている。分注用ノズル2は液体試料14に対して垂直な姿勢に保持されており、液体試料容器12に内包された液体試料14を吸引し、反応容器13に液体試料14を吐出する。また、図示しないが、分注用ノズル2は洗浄水容器の洗浄水を吸引・吐出する。洗浄水の供給法や吸引・吐出法として、一般的な種々の方法を採用できる。   The dispensing nozzle 2 is hollow and is shaped so that the inner diameter becomes smaller toward the tip. The dispensing nozzle 2 is held in a posture perpendicular to the liquid sample 14, sucks the liquid sample 14 contained in the liquid sample container 12, and discharges the liquid sample 14 to the reaction container 13. Although not shown, the dispensing nozzle 2 sucks and discharges the cleaning water in the cleaning water container. Various general methods can be employed as a cleaning water supply method and a suction / discharge method.

シリンダ5は、プランジャ6の移動に伴ってシリンジ4内の容積が変化する。シリンダ4はフレキシブルチューブ3を介して分注用ノズル2に接続されている。液体試料14を吸引しシリンジ4内の容積が増加するようにプランジャ6はシリンジ4の紙面上方に移動し、液体試料14を吐出しシリンジ4内の容積が減少するようにプランジャ6はシリンジ4の紙面下方に移動する。プランジャ6は分注用アクチュエータ7により駆動され、分注用アクチュエータ駆動部8によって制御される。分注用アクチュエータ駆動部8は、分注用アクチュエータ制御部9に接続され、動作指令に基づいて分注用アクチュエータ7を駆動する。分注用アクチュエータ制御部9は、CPU10と吐出条件記憶部11からなり、所定の液体試料14を吐出するよう分注用アクチュエータ駆動部8に動作指令を指令している。CPU10は、予めオペレータにより入力されるか、或るいは、液体試料容器12等に表示された識別マークから読み取られた試料数と所望の分析項目に基づいて、所要の分注量及び分注順序に対応するように分注用アクチュエータ駆動部8に指令している。また、吐出条件記憶部11は吐出時におけるストローク、圧力、ノズル径、吐出速度、液体試料吸入量、空気吸入量、吐出量、液体試料吸引後の吐出回数、および吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間の関係を記憶している。   The cylinder 5 changes its volume in the syringe 4 as the plunger 6 moves. The cylinder 4 is connected to the dispensing nozzle 2 via the flexible tube 3. The plunger 6 moves upward on the surface of the syringe 4 so that the liquid sample 14 is sucked and the volume in the syringe 4 is increased, and the plunger 6 is discharged from the syringe 4 so that the volume in the syringe 4 is reduced by discharging the liquid sample 14. Move down the page. The plunger 6 is driven by a dispensing actuator 7 and is controlled by a dispensing actuator drive unit 8. The dispensing actuator drive unit 8 is connected to the dispensing actuator control unit 9 and drives the dispensing actuator 7 based on the operation command. The dispensing actuator control unit 9 includes a CPU 10 and a discharge condition storage unit 11, and commands an operation command to the dispensing actuator drive unit 8 to discharge a predetermined liquid sample 14. The CPU 10 inputs the required dispensing amount and dispensing order based on the number of samples read from the identification mark displayed on the liquid sample container 12 or the like and the desired analysis item, which is input by an operator in advance. The dispensing actuator drive unit 8 is commanded to correspond to the above. In addition, the discharge condition storage unit 11 includes a stroke, pressure, nozzle diameter, discharge speed, liquid sample inhalation amount, air inhalation amount, discharge amount, the number of discharges after the liquid sample is sucked, and a suction-discharge operation pattern at the time of discharge. The relationship between the maximum suction speed, the suction acceleration / deceleration time, the maximum discharge speed, and the discharge acceleration / deceleration time is stored.

つぎに、本実施例の動作について図2、図3を用いて説明する。図2はアクチュエータ制御部のフローを示す図、図3はノズルの吸引状態を示す図である。   Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram illustrating a flow of the actuator control unit, and FIG. 3 is a diagram illustrating a suction state of the nozzle.

以下に示す手順により、予め実験により吐出精度の良い、吐出量に対する液体試料吸入量を確認しておく。内部圧力が気泡などで低下していない正常状態のとき、流体の質量保存則(流入する質量流量(密度×流速×断面積)と流出する流量(密度×流速×断面積)は等しい。)が成立し、ノズル先端における流速が液切れ速度以上になれば液だまりが生じることがなく吐出できる。そこで、内部圧力を正常状態に保ち、空気吸入量を一定値とした場合、シリンジ内におけるプランジャのストローク、液体試料吸入量、吐出量、液体試料吸引後の吐出回数、吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間の関係を確認し、図4に示す表のようにまとめておく。図5は吐出時の吸引−吐出動作パターンの一例である。
(1) 先ず、液体試料吸入量を記憶する(F0)。
予め計測した吐出量に対する液体試料吸入量を吐出条件記憶部に記憶する。
(2) 洗浄水を吸引する(F1)。
アクチュエータ7によりシリンジ4内のプランジャ6が吸引駆動されると、ノズル2から図示しない洗浄水容器の洗浄水15を吸引する。または、図示しない弁と図示しない別のフレキシブルチューブを介して図示しないポンプからフレキシブルチューブとノズル2に洗浄水を供給してもよい。
(3) 空気を吸引する(F2)。
アクチュエータ7によりシリンジ4内のプランジャ6が吸引駆動され、ノズル2からシリンジ4内に一定量の空気を吸引する。
(4) 液体試料を吸引する(F3)。
アクチュエータ7によりシリンジ4内のプランジャ6が吸引駆動され、予め記憶した液体試料吸入量に基づき、ノズル2から液体試料容器12の液体試料14を吸引する。
(5)液体試料を排出する(F4)
ノズル先端の初期メニスカスの影響を排除するため、予め記憶した排出動作パターンを基にしたアクチュエータ7への位置指令により、アクチュエータ7によりシリンジ4内のプランジャ6から吐出駆動され、ノズル2から図示しない排出容器もしくは液体試料容器12へ液体試料14を予め記憶した回数だけ排出する。
(6) 液体試料を吐出する(F5)。
超微量(例えば0.1μL)の吐出をさせる場合、高速度・高加減速度の吐出動作パターンをアクチュエータに動作指令を与えただけでは、ノズル先端の表面張力の影響により液体試料がノズル先端から吐出されない。そこで、図5に示すように例えば吸引時は低速度・低加速度、吐出時は高速度・高加減速度の吐出動作パターンを基にしたアクチュエータ7への位置指令により、アクチュエータ7によりシリンジ4内のプランジャ6から吐出駆動され、ノズル2から反応容器13へ液体試料14を吐出する。例えば、0.3μL分のストローク、最大速度20mm/s、最大加速度20m/s2の条件で吸引した後、連続して0.4μL分のストローク、最大速度50mm/s、最大加速度50m/s2の条件で吐出する動作パターンにてプランジャを駆動することで、0.1μLの超微量の吐出が可能となる。
(7) 吐出ごとに(2)〜(6)を繰り返す。
According to the procedure shown below, the liquid sample inhalation amount with respect to the discharge amount with good discharge accuracy is confirmed in advance by experiments. When the internal pressure is in a normal state where it does not decrease due to bubbles or the like, the fluid mass conservation law (inflow mass flow rate (density x flow velocity x cross-sectional area) and outflow flow rate (density x flow velocity x cross-sectional area) are equal) If it is established and the flow velocity at the tip of the nozzle is equal to or higher than the liquid running speed, the liquid can be discharged without causing a liquid pool. Therefore, when the internal pressure is kept in a normal state and the air suction amount is set to a constant value, the plunger stroke in the syringe, the liquid sample suction amount, the discharge amount, the number of discharges after sucking the liquid sample, and the suction-discharge operation during discharge The relationship between the maximum suction speed, the suction acceleration / deceleration time, the maximum discharge speed, and the discharge acceleration / deceleration time in the pattern is confirmed and summarized as shown in the table of FIG. FIG. 5 is an example of a suction-discharge operation pattern during discharge.
(1) First, the liquid sample inhalation amount is stored (F0).
The liquid sample suction amount with respect to the discharge amount measured in advance is stored in the discharge condition storage unit.
(2) Aspirate the washing water (F1).
When the plunger 6 in the syringe 4 is driven to be sucked by the actuator 7, the cleaning water 15 in a cleaning water container (not shown) is sucked from the nozzle 2. Alternatively, cleaning water may be supplied to the flexible tube and the nozzle 2 from a pump (not shown) via a valve (not shown) and another flexible tube (not shown).
(3) Suction air (F2).
The actuator 6 sucks and drives the plunger 6 in the syringe 4 and sucks a certain amount of air from the nozzle 2 into the syringe 4.
(4) Aspirate the liquid sample (F3).
The plunger 6 in the syringe 4 is sucked and driven by the actuator 7, and the liquid sample 14 in the liquid sample container 12 is sucked from the nozzle 2 based on the liquid sample suction amount stored in advance.
(5) Discharge the liquid sample (F4)
In order to eliminate the influence of the initial meniscus at the tip of the nozzle, the actuator 7 is driven to discharge from the plunger 6 in the syringe 4 by a position command to the actuator 7 based on the discharge operation pattern stored in advance, and the discharge not shown from the nozzle 2 is performed. The liquid sample 14 is discharged to the container or the liquid sample container 12 as many times as previously stored.
(6) Discharge the liquid sample (F5).
When a very small amount (for example, 0.1μL) is discharged, the liquid sample is not discharged from the nozzle tip simply by giving an operation command to the actuator with a high-speed / high acceleration / deceleration discharge operation pattern. . Therefore, as shown in FIG. 5, for example, a position command to the actuator 7 based on a discharge operation pattern of low speed / low acceleration at the time of suction and high speed / high acceleration / deceleration at the time of discharge, The liquid sample 14 is discharged from the nozzle 6 to the reaction vessel 13 by being driven to discharge from the plunger 6. For example, after aspiration of 0.3 μL stroke, maximum speed 20 mm / s, maximum acceleration 20 m / s 2 , continuous 0.4 μL stroke, maximum speed 50 mm / s, maximum acceleration 50 m / s 2 conditions By driving the plunger with the operation pattern of discharging, an extremely small amount of 0.1 μL can be discharged.
(7) Repeat (2) to (6) for each discharge.

このように、本実施例では吐出量に対する液体試料吸入量、液体試料吸引後の吐出回数、吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間を予め記憶し液体試料を吐出するため、超微量の吐出が可能となり、CV値と正確度ともに精度良く吐出できる。   As described above, in this embodiment, the liquid sample inhalation amount relative to the discharge amount, the number of discharges after the liquid sample is sucked, the maximum suction speed, the suction acceleration / deceleration time, the maximum discharge speed, and the discharge acceleration / deceleration time in the suction-discharge operation pattern during discharge Is stored in advance and a liquid sample is discharged, so that a very small amount of discharge is possible, and both the CV value and accuracy can be discharged with high accuracy.

また、オペレータがノズル2の下に液体試料容器12、反応容器13を準備することを想定しているが、制御部9がアクチュエータ7と同期してノズル2もしくは図示しない液体試料容器12、反応容器13を搭載したテーブル等を制御し、自動的に液体試料を吸引・吐出してもよい。   In addition, it is assumed that the operator prepares the liquid sample container 12 and the reaction container 13 under the nozzle 2, but the control unit 9 synchronizes with the actuator 7 to the nozzle 2 or the liquid sample container 12 and the reaction container (not shown). A liquid sample may be automatically sucked and discharged by controlling a table or the like on which 13 is mounted.

本発明が特許文献1、特許文献2、特許文献3と異なる部分は、吐出時における液体試料吸入量と、空気吸入量と、吐出量と、液体試料吸引後の吐出回数、吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間の関係を考慮して、分注用アクチュエータ駆動部への動作指令とすることで、ノズル先端における液体試料の粘度による表面張力の違いや初期メニスカスの違いによらず超微量の液体試料を精度良く吐出する液体試料分注装置を提供することである。   The present invention is different from Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 in that the liquid sample inhalation amount, the air inhalation amount, the discharge amount, the number of ejections after the liquid sample is aspirated, and the aspiration during ejection- Considering the relationship between the maximum suction speed, suction acceleration / deceleration time, maximum discharge speed, and discharge acceleration / deceleration time in the discharge operation pattern, the viscosity of the liquid sample at the tip of the nozzle is set as an operation command to the dispensing actuator drive unit. It is an object to provide a liquid sample dispensing apparatus that accurately discharges a very small amount of a liquid sample regardless of the difference in surface tension or initial meniscus.

本実施例の構成は、実施例1と同様なので説明は省略する。
以下に示す手順により、予め実験により吐出精度の良い、吐出量に対する空気吸入量を確認しておく。内部圧力を正常状態に保ち、液体試料吸入量を一定値とした場合、シリンジ内におけるプランジャのストローク、空気吸入量、吐出量、液体試料吸引後の吐出回数、吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間の関係を確認し、図6に示す表のようにまとめておく。
Since the configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
In accordance with the procedure shown below, the air intake amount with respect to the discharge amount with good discharge accuracy is confirmed in advance by experiments. When the internal pressure is maintained in a normal state and the liquid sample inhalation amount is set to a constant value, the plunger stroke in the syringe, the air inhalation amount, the discharge amount, the number of discharges after the liquid sample is aspirated, and the suction-discharge operation pattern during discharge The relationship between the maximum suction speed, the suction acceleration / deceleration time, the maximum discharge speed, and the discharge acceleration / deceleration time is confirmed and summarized as shown in the table of FIG.

つぎに、本実施例の動作について説明する。
(1) 先ず、空気吸入量を記憶する(F0)。
予め計測した吐出量に対する空気吸入量を吐出条件記憶部に記憶する。
(2) 洗浄水の吸引(F1)は実施例1に同じである。
(3) 空気を吸引する(F2)。
アクチュエータ7によりシリンジ4内のプランジャ6が吸引駆動され、予め記憶した空気吸入量に基づき、ノズル2からシリンジ4内に空気を吸引する。
(4) 液体試料の吸引(F3)、(5)液体試料の排出(F4)、(6) 液体試料の吐出(F5)は、実施例1に同じである。
(7) 吐出ごとに(2)〜(6)を繰り返す。
Next, the operation of this embodiment will be described.
(1) First, the air intake amount is stored (F0).
The air intake amount with respect to the discharge amount measured in advance is stored in the discharge condition storage unit.
(2) The washing water suction (F1) is the same as in Example 1.
(3) Suction air (F2).
The actuator 6 sucks and drives the plunger 6 in the syringe 4 and sucks air from the nozzle 2 into the syringe 4 based on the air intake amount stored in advance.
(4) Liquid sample suction (F3), (5) Liquid sample discharge (F4), and (6) Liquid sample discharge (F5) are the same as in the first embodiment.
(7) Repeat (2) to (6) for each discharge.

このように、本実施例では吐出量に対する空気吸入量、液体試料吸引後の吐出回数、吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間を予め記憶し液体試料を吐出するため、超微量の吐出が可能となり、CV値と正確度ともに精度良く吐出できる。   As described above, in this embodiment, the air suction amount with respect to the discharge amount, the number of discharges after sucking the liquid sample, the maximum suction speed, the suction acceleration / deceleration time, the maximum discharge speed, and the discharge acceleration / deceleration time in the suction-discharge operation pattern during discharge are set. Since the liquid sample is stored in advance and discharged, an extremely small amount can be discharged, and both the CV value and accuracy can be discharged with high accuracy.

本実施例の構成は、実施例1と同様なので説明は省略する。
以下に示す手順により、予め実験により吐出精度の良い、吐出量に対する液体試料吸入量、空気吸入量を確認しておく。内部圧力を正常状態に保ち、シリンジ内におけるプランジャのストローク、液体試料吸入量、空気吸入量、吐出量、液体試料吸引後の吐出回数、吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間の関係を確認し、図7に示す表のようにまとめておく。
(1) 先ず、液体試料吸入量、空気吸入量を記憶する(F0)。
予め計測した吐出量に対する液体試料吸入量、空気吸入量を吐出条件記憶部に記憶する。
(2) 洗浄水の吸引(F1)は実施例1に同じである。
(3) 空気を吸引する(F2)。
アクチュエータ7によりシリンジ4内のプランジャ6が吸引駆動され、予め記憶した空気吸入量に基づき、ノズル2からシリンジ4内に空気を吸引する。
(4) 液体試料の吸引(F3)、(5)液体試料の排出(F4)、(6) 液体試料の吐出(F5)は、実施例1に同じである。
(7) 吐出ごとに(2)〜(6)を繰り返す。
Since the configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
According to the procedure shown below, the liquid sample inhalation amount and the air inhalation amount with respect to the ejection amount, which have good ejection accuracy, are confirmed in advance by experiments. Keep the internal pressure in a normal state, the stroke of the plunger in the syringe, the amount of liquid sample inhalation, the amount of air inhalation, the amount of discharge, the number of discharges after suction of the liquid sample, the maximum suction speed in the suction-discharge operation pattern, and suction The relationship between the deceleration time, the maximum discharge speed, and the discharge acceleration / deceleration time is confirmed and summarized as shown in the table of FIG.
(1) First, the liquid sample inhalation amount and air inhalation amount are stored (F0).
The liquid sample inhalation amount and the air inhalation amount with respect to the discharge amount measured in advance are stored in the discharge condition storage unit.
(2) The washing water suction (F1) is the same as in Example 1.
(3) Suction air (F2).
The actuator 6 sucks and drives the plunger 6 in the syringe 4 and sucks air from the nozzle 2 into the syringe 4 based on the air intake amount stored in advance.
(4) Liquid sample suction (F3), (5) Liquid sample discharge (F4), and (6) Liquid sample discharge (F5) are the same as in the first embodiment.
(7) Repeat (2) to (6) for each discharge.

このように、本実施例では吐出量に対する液体試料吸入量、空気吸入量、液体試料吸引後の吐出回数、吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間を予め記憶し液体試料を吐出するため、超微量の吐出が可能となり、CV値と正確度ともに精度良く吐出できる。   As described above, in this embodiment, the liquid sample inhalation amount with respect to the discharge amount, the air inhalation amount, the number of discharges after the liquid sample is sucked, the maximum suction speed in the suction-discharge operation pattern at the time of discharge, the suction acceleration / deceleration time, the maximum discharge speed, and Since the discharge acceleration / deceleration time is stored in advance and the liquid sample is discharged, an extremely small amount of discharge can be performed, and both the CV value and the accuracy can be discharged accurately.

なお、ノズル先端における液体試料の粘度による表面張力の違いや液体試料吸引後の初期メニスカスの違いによらず液体試料を精度良く吐出できるので、吸引・吐出が必要なバイオ関連および医療関連の装置等に適用できる。   In addition, because the liquid sample can be discharged accurately regardless of the difference in surface tension due to the viscosity of the liquid sample at the tip of the nozzle or the difference in the initial meniscus after suctioning the liquid sample, bio-related and medical-related devices that require suction and discharge Applicable to.

本発明の第1の実施の形態の液体試料分注装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the liquid sample dispensing apparatus of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における制御部の動作を示すフロー図The flowchart which shows operation | movement of the control part in the 1st Embodiment of this invention. 図1のノズルの吸引状態を示す断面図Sectional drawing which shows the suction state of the nozzle of FIG. 本発明の第1の実施の形態のシリンジ内におけるプランジャのストローク、液体試料吸入量、吐出量、液体試料吸引後の吐出回数、吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間の関係を示す表The plunger stroke, the liquid sample suction amount, the discharge amount, the number of discharges after the liquid sample suction, the maximum suction speed in the suction-discharge operation pattern at the time of discharge, and the suction acceleration / deceleration time in the syringe of the first embodiment of the present invention , Table showing the relationship between maximum discharge speed and discharge acceleration / deceleration time 吐出時の吸引−吐出動作パターンの一例を示す図The figure which shows an example of the suction-discharge operation pattern at the time of discharge 本発明の第2の実施の形態のシリンジ内におけるプランジャのストローク、空気吸入量、吐出量、液体試料吸引後の吐出回数、吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間の関係を示す表The plunger stroke in the syringe of the second embodiment of the present invention, the air suction amount, the discharge amount, the number of discharges after sucking the liquid sample, the maximum suction speed in the suction-discharge operation pattern during discharge, the suction acceleration / deceleration time, Table showing the relationship between maximum discharge speed and discharge acceleration / deceleration time 本発明の第3の実施の形態のシリンジ内におけるプランジャのストローク、液体試料吸入量、空気吸入量、吐出量、液体試料吸引後の吐出回数、吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間の関係を示す表The stroke of the plunger in the syringe of the third embodiment of the present invention, the liquid sample inhalation amount, the air inhalation amount, the discharge amount, the number of discharges after the liquid sample is sucked, the maximum suction speed in the suction-discharge operation pattern at the time of discharge, Table showing the relationship between suction acceleration / deceleration time, maximum discharge speed, and discharge acceleration / deceleration time 従来例1の実施の形態のリニアモータ駆動型分注機構を示す断面構成図Sectional block diagram which shows the linear motor drive type dispensing mechanism of Embodiment of the prior art example 1 従来例2の実施の形態の電動注射装置の断面図Sectional drawing of the electric injection apparatus of Embodiment of the prior art example 2 従来例2の実施の形態の電動注射装置の外観斜視図External appearance perspective view of electric injection device of embodiment of conventional example 2 従来例3の実施の形態の微量液体吐出装置の一実施例を示す概略説明図Schematic explanatory drawing which shows one Example of the trace amount liquid discharge apparatus of Embodiment of the prior art example 3 従来例3の実施の形態のピストン押し台の移動量を説明する概略説明図Schematic explanatory drawing explaining the moving amount | distance of the piston pushing stand of embodiment of the prior art example 3 従来例3の実施の形態のノズルよりの液の飛滴、飛び出しを示す概略説明図Schematic explanatory diagram showing the droplets of liquid ejected from the nozzle of the embodiment of Conventional Example 3

符号の説明Explanation of symbols

1 液体試料分注装置
2 分注用ノズル
3 フレキシブルチューブ
4 シリンジ
5 シリンダ
6 プランジャ
7 分注用アクチュエータ
8 分注用アクチュエータ駆動部
9 分注用アクチュエータ制御部
10 CPU
11 吐出条件記憶部
12 液体試料容器
13 反応容器
14 液体試料
15 洗浄水
16 空気
101 ケーシング
102 ノズル
103 シリンダ
104 ピストン
120 ガイド
121 貫通孔
122 アクチュエータ(リニアモータ)
123 可動子
124 ねじ
201 電動注射装置本体のケーシング
202 薬液カートリッジ
202a 薬液
202b ピストン
203 カートリッジホルダー
204 固定部
205 リニアモータ
205a 内ヨーク
205b,205c マグネット
205d 外ヨーク
205e,205f 巻線
206,206a,206b 支持部材
207 プランジャーロッド
208 電池
209 制御部
209a 操作パネル部
210 注射針
211,212 リミットスイッチ
213 リニアセンサ
301 微量液体吐出装置
302 シリンジ
303 ノズル
304 ピストン
304A 端部
305 ピストン押し台
306 移動機構
307 シリンジ本体
308 ピストン受け
1 Liquid sample dispenser
2 Dispensing nozzle
3 Flexible tube
4 syringe
5 cylinders
6 Plunger
7 Dispensing actuator
8 Actuator actuator for dispensing
9 Dispensing actuator controller
10 CPU
11 Discharge condition storage
12 Liquid sample container
13 Reaction vessel
14 Liquid sample
15 Wash water
16 air
101 casing
102 nozzles
103 cylinders
104 piston
120 Guide
121 Through hole
122 Actuator (Linear motor)
123 Mover
124 screw
201 Casing of the electric injection device body
202 chemical cartridge
202a Chemical
202b piston
203 Cartridge holder
204 Fixed part
205 linear motor
205a Inner yoke
205b, 205c Magnet
205d outer yoke
205e, 205f winding
206, 206a, 206b Support member
207 Plunger rod
208 batteries
209 Control unit
209a Operation panel
210 Injection needle
211, 212 Limit switch
213 Linear sensor
301 Trace liquid dispenser
302 syringe
303 nozzles
304 piston
304A end
305 Piston stand
306 Movement mechanism
307 Syringe body
308 Piston holder

Claims (5)

液体試料を吸引保持する分注用ノズルと、液体試料の吸引・吐出圧力を発生させるシリンダとプランジャより構成されるシリンジと、液体試料を流すフレキシブルチューブと、前記液体試料の吸引・吐出を前記シリンジと前記フレキシブルチューブを介して前記分注用ノズルから実施させる分注用アクチュエータと、前記分注用アクチュエータを駆動する分注用アクチュエータ駆動部と、前記分注用アクチュエータ駆動部を制御する分注用アクチュエータ制御部を備え、前記分注用ノズルによって保持された前記液体試料を複数の反応容器に所定量ずつ分注する液体試料分注装置において、
前記分注用アクチュエータ制御部に吐出条件記憶部を備えたことを特徴とする液体試料分注装置。
A dispensing nozzle for sucking and holding a liquid sample, a syringe composed of a cylinder and a plunger for generating a suction and discharge pressure for the liquid sample, a flexible tube for flowing the liquid sample, and the syringe for sucking and discharging the liquid sample And a dispensing actuator to be implemented from the dispensing nozzle through the flexible tube, a dispensing actuator driving unit for driving the dispensing actuator, and a dispensing actuator for controlling the dispensing actuator driving unit In a liquid sample dispensing apparatus that includes an actuator control unit, and dispenses the liquid sample held by the dispensing nozzle into a plurality of reaction containers by a predetermined amount,
A liquid sample dispensing apparatus, wherein the dispensing actuator control section includes a discharge condition storage section.
液体試料を吸引保持する分注用ノズルと、液体試料の吸引・吐出圧力を発生させるシリンダとプランジャより構成されるシリンジと、液体試料を流すフレキシブルチューブと、前記液体試料の吸引・吐出を前記シリンジと前記フレキシブルチューブを介して前記分注用ノズルから実施させる分注用アクチュエータと、前記分注用アクチュエータを駆動する分注用アクチュエータ駆動部と、前記分注用アクチュエータ駆動部を制御する分注用アクチュエータ制御部を備え、前記分注用ノズルによって保持された前記液体試料を複数の反応容器に所定量ずつ分注する液体試料分注装置の駆動方法において、
前記分注用アクチュエータ制御部は、吐出条件記憶部に記憶した前記プランジャの駆動パラメータと前記吐出量と液体試料吸引後の吐出回数と吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間との関係に基づいて前記分注用アクチュエータ駆動部への動作指令を指令することを特徴とする液体試料分注装置の駆動方法。
A dispensing nozzle for sucking and holding a liquid sample, a syringe composed of a cylinder and a plunger for generating a suction and discharge pressure for the liquid sample, a flexible tube for flowing the liquid sample, and the syringe for sucking and discharging the liquid sample And a dispensing actuator to be implemented from the dispensing nozzle through the flexible tube, a dispensing actuator driving unit for driving the dispensing actuator, and a dispensing actuator for controlling the dispensing actuator driving unit In a driving method of a liquid sample dispensing apparatus that includes an actuator control unit and dispenses the liquid sample held by the dispensing nozzle into a plurality of reaction containers by a predetermined amount,
The dispensing actuator control unit includes the plunger drive parameters stored in the discharge condition storage unit, the discharge amount, the number of discharges after suction of the liquid sample, the maximum suction speed in the suction-discharge operation pattern during discharge, and the suction acceleration / deceleration An operation command to the dispensing actuator driving unit is commanded based on the relationship between time, maximum discharge speed, and discharge acceleration / deceleration time.
前記吐出条件記憶部に記憶する前記吐出パラメータが前記プランジャのストロークと前記液体試料吸入量と前記吐出量と液体試料吸引後の吐出回数と吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間との関係であることを特徴とする請求項2記載の液体試料分注装置の駆動方法。   The discharge parameters stored in the discharge condition storage unit include the plunger stroke, the liquid sample suction amount, the discharge amount, the number of discharges after suction of the liquid sample, the maximum suction speed in the suction-discharge operation pattern during discharge, The driving method of the liquid sample dispensing apparatus according to claim 2, wherein the relationship is a deceleration time, a maximum discharge speed, and a discharge acceleration / deceleration time. 前記吐出条件記憶部に記憶する前記吐出パラメータが前記プランジャのストロークと前記空気吸入量と前記吐出量と液体試料吸引後の吐出回数と吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間との関係であることを特徴とする請求項2記載の液体試料分注装置の駆動方法。   The discharge parameters stored in the discharge condition storage unit are the stroke of the plunger, the air suction amount, the discharge amount, the number of discharges after sucking the liquid sample, the maximum suction speed in the suction-discharge operation pattern during discharge, and the suction acceleration / deceleration 3. The method of driving a liquid sample dispensing apparatus according to claim 2, wherein the relationship is a relationship between time, maximum discharge speed, and discharge acceleration / deceleration time. 前記吐出条件記憶部に記憶する前記吐出パラメータが前記プランジャのストロークと前記液体試料吸入量と前記空気吸入量と前記吐出量と液体試料吸引後の吐出回数と吐出時の吸引−吐出動作パターンにおける吸引最大速度、吸引加減速時間、吐出最大速度および吐出加減速時間との関係であることを特徴とする請求項2記載の液体試料分注装置の駆動方法。   The discharge parameters stored in the discharge condition storage unit are the plunger stroke, the liquid sample intake amount, the air intake amount, the discharge amount, the number of discharges after the liquid sample is sucked, and the suction in the suction-discharge operation pattern at the time of discharge. 3. The method of driving a liquid sample dispensing apparatus according to claim 2, wherein the relationship is a maximum speed, a suction acceleration / deceleration time, a maximum discharge speed, and a discharge acceleration / deceleration time.
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