JP2011059008A - 分注装置及び分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンジと吸引用のチップとの距離を短くできることで分注精度を向上できるとともに、ジャミングの検出精度を向上できる分注装置及び分析装置を提供することにある。
【解決手段】分注装置１０は、上部固定部１０Ａと、上部固定部１０Ａと連結されると共に、上部固定部１０Ａに対して相対的に移動可能な下部可動部１０Ｂと、上部固定部を往復動するＺ軸移動機構５５Ｚとからなる。上部固定部１０Ａには、シリンジ４及びプランジャ１３が保持される。下部可動部１０Ｂには、チップノズル８が取り付けられる。シリンジ４の内部空間とチップノズル８の内部空間は、可撓性を有する連結チューブ１により連通している。
【選択図】図２

Description

本発明は、シリンジを動作させて液体の吸引・吐出をおこなう分注装置及び分析装置に係り、特に、液体の吸引・吐出時に用いるシリンジ内の圧力伝達流体として空気を用いるものに好適な分注装置及び分析装置に関する。

従来、血液等の分析を行う自動分析装置に用いられる分注装置においては、液体の吸引・吐出時に用いるシリンジ内の圧力伝達流体として、滅菌水等の液体を用いていた。液体は、圧力や温度が変化しても体積変化が小さいという特性を有しているため、シリンジと液体を吸引・吐出するノズルとの距離が長くても、分注精度への影響は少ないものである。そのため、一般に、血液等の分析を行う自動分析装置に用いられる分注装置においては、シリンジは分注装置のノズルから離れた位置に設置し、シリンジとノズルを長いチューブで連結する構成が取られている。しかしながら、装置への液体の供給や廃液の設備が必要となっていた。

それに対して、本願発明者らは、近年、遺伝子の検査を行う分析装置を開発しつつあり、液体の吸引・吐出時に用いるシリンジ内の圧力伝達流体として空気を用いることを検討している。遺伝子検査装置において、圧力伝達流体として液体を用いた場合、分注に用いるノズルの内部を液体を移動するため、コンタミネーションの問題が発生する。特に遺伝子検査装置では、血液等の自動分析装置に比べてコンタミの影響を低減することが求められる。

しかしながら、圧力伝達流体として空気を用いる場合、圧力や温度が変化による体積変化が液体の場合に比べて大きく、分注精度を向上するには、シリンジと吸引用のチップとの距離を短くする必要がある。

ここで、分注装置内部に、シリンジを配置し、シリンジと吸引用のチップとの距離を短くした検査装置が知られている（例えば、特許文献１の図４参照）。

特開２００５−２０７８５０号公報

ここで、一般に分析装置においては、吸引用のチップが液体を収納した容器等に接触したことを検出するジャミング機能が備えられている。

しかしながら、シリンジと吸引用のチップとの距離を短くした場合、特許文献１の図５に記載のように、ジャミング機能のための機構（バネ２２，２３、レール１５ａ）は、シリンジ部１２を支持するシリンジ支持部２１と、分注装置のベースとなる基部１４との間に設ける必要がある。

この場合、シリンジ部１２には、特許文献１の図４に示されるように、モータ１２ｃやシリンジポンプ１２ｂを含むため、重量が増大する。吸引用のチップが液体を収納した容器等に接触したことを検出するジャミング機能においては、接触により発生する微少な変位や力を検出できる必要があるが、特許文献１のようにシリンジ部１２の重量が大きい場合には、微少な変位や力を検出しにくく、ジャミングの検出精度が低下するという問題があった。

本発明の目的は、シリンジと吸引用のチップとの距離を短くできることで分注精度を向上できるとともに、ジャミングの検出精度を向上できる分注装置及び分析装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、シリンジ内に挿入されたプランジャの移動により発生する圧力を用いて、チップノズルの先端に交換可能に取り付けられたチップ若しくはノズルの先端から容器内の液体を吸引し、他の容器に吸引した液体を吐出する分注装置であって、固定部と、該固定部と連結されると共に、前記固定部に対して相対的に移動可能な可動部と、前記固定部を往復動する移動機構とからなり、前記固定部には、前記シリンジ及び前記プランジャが保持され、前記可動部には、前記チップノズル若しくは前記ノズルが取り付けられ、前記シリンジの内部空間と前記チップノズル若しくは前記ノズルの内部空間を連通するとともに、可撓性を有する連結チューブを備えるようにしたものである。
かかる構成により、シリンジと吸引用のチップとの距離を短くできることで分注精度を向上できるとともに、ジャミングの検出精度を向上できるものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記固定部と前記可動部との間の相対的移動を検知する検知手段を備えるようにしたものである。

（３）上記（２）において、好ましくは、前記検知手段は、前記固定部と前記可動部との間の相対的移動により、前記チップノズルに装着されたチップ若しくは前記ノズルが他の物体に接触したことを検知するものである。

（４）上記（２）において、好ましくは、前記検知手段は、前記固定部と前記可動部との間の相対的移動により、前記チップノズルにチップが装着されたことを検知するものである。

（５）上記（１）において、好ましくは、前記固定部に対して、前記可動部を摺動可能に連結する連結ロッドと、前記固定部と前記可動部との間に配置されたバネとを備え、前記可動部が上記固定部に懸垂されている状態では、前記バネは、その下端が前記可動部の上端に接触し、その上端が前記固定部との下端と非接触のバネ長を有するようにしたものである。

（６）上記（５）において、好ましくは、前記固定部と前記可動部との間の相対的移動を検知する検知手段を備え、前記バネの上端が前記固定部の下端と接触する状態において、前記検知手段は、前記チップノズルに装着されたチップが他の物体に接触したことを検知し、前記バネが圧縮された状態において、前記検知手段は、前記チップノズルにチップが装着されたことを検知するようにしたものである。

（７）上記（１）において、好ましくは、前記固定部に対して、前記可動部を連結する弾性部材を備え、該弾性部材は、前記固定部に対して前記可動部を互いに直交する少なくとも２方向において移動可能に連結するようにしたものである。

（８）上記（１）において、好ましくは、前記シリンジにより発生する圧力を伝達する圧力伝達流体は空気であり、前記チップノズルの先端に交換可能に取り付けられたチップを備えるようにしたものである。

（９）上記（１）において、好ましくは、前記シリンジにより発生する圧力を伝達する圧力伝達流体は液体である。

（１０）上記（１）において、好ましくは、前記可動部は、前記固定部に対して、相対的な角付けが可能に連結されるものである。

（１１）上記目的を達成するために、本発明は、検体溶液を収納した検体容器を保持する検体容器保持部と、複数の試薬をそれぞれ収納した複数の試薬容器を保持する試薬容器保持部と、反応容器を保持する反応容器保持部と、前記検体容器内の検体溶液および前記試薬容器内の所定の検体溶液を吸引して前記反応容器に分注する分注装置と、反応容器内で起こる反応の結果を検出する検出器とを有する分析装置であって、前記分注装置は、固定部と、該固定部と連結されると共に、前記固定部に対して相対的に移動可能な可動部と、前記固定部を往復動する移動機構とからなり、前記固定部には、前記シリンジ及び前記プランジャが保持され、前記可動部には、前記チップノズル若しくは前記ノズルが取り付けられ、前記シリンジの内部空間と前記チップノズル若しくは前記ノズルの内部空間を連通するとともに、可撓性を有する連結チューブを備えるようにしたものである。
かかる構成により、シリンジと吸引用のチップとの距離を短くできることで分注精度を向上できるとともに、ジャミングの検出精度を向上できるものとなる。

本発明によれば、シリンジと吸引用のチップとの距離を短くできることで分注精度を向上できるとともに、ジャミングの検出精度を向上できるものとなる。

本発明の第１の実施形態による分注装置を備える自動分析装置の構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態による分注装置の構成を示す正面図である。 本発明の第１の実施形態による分注装置の内部構成を示す正面図である。 本発明の第１の実施形態による分注装置の構成を示す側面図である。 本発明の第１の実施形態による分注装置におけるチップの装着時の動作説明図である。 本発明の第１の実施形態による分注装置におけるチップの装着時の動作説明図である。 本発明の第１の実施形態による分注装置におけるチップの装着時の動作説明図である。 本発明の第１の実施形態による分注装置における液の吸引・吐出動作の説明図である。 本発明の第１の実施形態による分注装置における液の吸引・吐出動作の説明図である。 本発明の第２の実施形態による分注装置の構成を示す正面図である。 本発明の第２の実施形態による分注装置の構成を示す正面図である。 本発明の第３の実施形態による分注装置の構成を示す正面図である。 図１２の右側面図である。 本発明の第４の実施形態による分注装置の構成を示す正面図である。 図１に示した自動分析装置の変形例の斜視図である。 図１に示した自動分析装置の変形例の斜視図である。 図１に示した自動分析装置の変形例の斜視図である。 本発明の第５の実施形態による分注装置を備える自動分析装置の構成を示す平面図である。 本発明の第５の実施形態による分注装置を備える自動分析装置の構成を示す平面図である。 本発明の第６の実施形態による分注装置を備える自動分析装置の構成を示す平面図である。

以下、図１〜図９を用いて、本発明の第１の実施形態による分注装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による分注装置を備える自動分析装置の構成及び動作について説明する。ここでは、自動分析装置として、遺伝子検査装置を例にして説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による分注装置を備える自動分析装置の構成を示す平面図である。

チップ保持部３１Ａには、複数のチップ３１が保持されている。チップ３１は、樹脂製であり、後述する分注装置１０の先端のチップノズルに取り付けられる。なお、分注装置１０の詳細構成については、図２〜図４を用いて後述する。チップ３１は、使い捨てタイプであり、各検体毎に交換された使用される。使用済みのチップ３１は、廃棄容器３２に廃棄される。

試薬容器保持部３３Ａには、複数の試薬容器３３が保持されている。試薬容器３３には、それぞれ異なる試薬液が内包されている。試薬容器３３に保持された試薬は、分注装置１０によって所定量が吸引される。検体容器保持部３４Ａには、複数の検体容器３４が保持されている。検体容器３４には、それぞれ検査対象の検体溶液が内包されている。検体容器３４に保持された検体溶液は、分注装置１０によって所定量が吸引される。反応容器保持部３５Ａには、複数の反応容器３５が保持されている。反応容器３５には、分注装置１０によって吸引された試薬液や検体溶液が吐出される。

Ｘアーム５０Ｘは、Ｙレール５０Ｙに対して、Ｙ方向に移動可能に取り付けられている。Ｙ軸移動機構５５Ｙは、駆動源であるステッピングモータを含み、Ｘアーム５０ＸをＹレール５０Ｙに沿って、Ｙ方向に移動する。分注装置１０及びグリッパー３８は、Ｘアーム５０Ｘに取り付けられている。Ｘ軸移動機構５５Ｘは、駆動源であるステッピングモータを含み、分注装置１０及びグリッパー３８をＸアーム５０Ｘに沿って、Ｘ方向に移動する。分注装置１０及びグリッパー３８は、それぞれ、Ｚ方向に移動可能である。

次に、本実施形態の分析装置の全体の分析処理の流れについて説明する。

最初に、試薬溶液の分注を実施する。

Ｙ軸移動機構５５Ｙ及びＸ軸移動機構５５Ｘを動作させて、Ｘアーム５０Ｘ及び分注装置１０を移動して、分注装置１０は、チップ保持部３１Ａの中の所定のチップ３１の上部に位置づけられる。そして、分注装置１０は、Ｚ方向に下降し、分注装置１０の先端のチップノズルにチップ３１を圧入して取り付ける。

次に、Ｙ軸移動機構５５Ｙ及びＸ軸移動機構５５Ｘを動作させて、Ｘアーム５０Ｘ及び分注装置１０を移動して、分注装置１０は、試薬容器保持部３３Ａの中の所定の試薬容器３３の上部に位置づけられる。そして、分注装置１０は、Ｚ方向に下降し、分注装置１０の先端のチップ３１を試薬容器３３の内部に挿入し、所定量の試薬溶液を吸引する。

次に、Ｙ軸移動機構５５Ｙ及びＸ軸移動機構５５Ｘを動作させて、Ｘアーム５０Ｘ及び分注装置１０を移動して、分注装置１０は、反応容器保持部３５Ａの中の所定の反応容器３５の上部に位置づけられる。そして、分注装置１０は、Ｚ方向に下降し、分注装置１０の先端のチップ３１を反応容器３５の内部に挿入し、予め吸引した試薬溶液を反応容器３５の内部に吐出する。

次に、Ｙ軸移動機構５５Ｙ及びＸ軸移動機構５５Ｘを動作させて、Ｘアーム５０Ｘ及び分注装置１０を移動して、分注装置１０は、使用済みのチップ３１を廃棄容器３２に廃棄する。

以上で、試薬溶液の分注が終了する。

次に、検体溶液の分注を実施する。

Ｙ軸移動機構５５Ｙ及びＸ軸移動機構５５Ｘを動作させて、Ｘアーム５０Ｘ及び分注装置１０を移動して、分注装置１０は、チップ保持部３１Ａの中の所定のチップ３１の上部に位置づけられる。そして、分注装置１０は、Ｚ方向に下降し、分注装置１０の先端のチップノズルにチップ３１を圧入して取り付ける。

次に、Ｙ軸移動機構５５Ｙ及びＸ軸移動機構５５Ｘを動作させて、Ｘアーム５０Ｘ及び分注装置１０を移動して、分注装置１０は、検体容器保持部３４Ａの中の所定の検体容器３４の上部に位置づけられる。そして、分注装置１０は、Ｚ方向に下降し、分注装置１０の先端のチップ３１を検体容器３４の内部に挿入し、所定量の検体溶液を吸引する。

次に、Ｙ軸移動機構５５Ｙ及びＸ軸移動機構５５Ｘを動作させて、Ｘアーム５０Ｘ及び分注装置１０を移動して、分注装置１０は、反応容器保持部３５Ａの中の、先ほど試薬溶液を吐出した反応容器３５の上部に位置づけられる。そして、分注装置１０は、Ｚ方向に下降し、分注装置１０の先端のチップ３１を反応容器３５の内部に挿入し、予め吸引した検体溶液を反応容器３５の内部に吐出する。

次に、Ｙ軸移動機構５５Ｙ及びＸ軸移動機構５５Ｘを動作させて、Ｘアーム５０Ｘ及び分注装置１０を移動して、分注装置１０は、使用済みのチップ３１を廃棄容器３２に廃棄する。

以上で、検体溶液の分注が終了する。

次に、Ｙ軸移動機構５５Ｙ及びＸ軸移動機構５５Ｘを動作させて、Ｘアーム５０Ｘ及びグリッパー３８を移動して、グリッパー３８は、反応容器保持部３５Ａの中の、先ほど試薬溶液及び検体溶液が吐出された反応容器３５の上部に位置づけられる。そして、グリッパー３８が下降して、反応容器３５を保持する。反応容器３５を保持した上で、グリッパー３８が上昇し、さらに、Ｙ軸移動機構５５Ｙ及びＸ軸移動機構５５Ｘを動作させて、グリッパー３８をインキュベータ３７の上部に移動させる。そして、グリッパー３８を下降させて、保持した反応容器３５をインキュベータ３７に載置する。

所定の時間が経過し、検体溶液と試薬溶液の反応が進んだ後、グリッパー３８により反応容器３５を保持し、Ｙ軸移動機構５５Ｙ及びＸ軸移動機構５５Ｘを動作させて、反応容器３５を検出部３６に移送する。

検出部３６では、反応液の成分を定量する。例えば、遺伝子検査装置であれば、定量したい遺伝子配列を蛍光色素で標識し、蛍光強度を検出器３６で測定する。

次に、図２〜図４を用いて、本実施形態による分注装置の構成について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態による分注装置の構成を示す正面図である。図３は、本発明の第１の実施形態による分注装置の内部構成を示す正面図である。図４は、本発明の第１の実施形態による分注装置の構成を示す側面図であり、図２の右側面図である。なお、各図において、同一符号は同一部分を示している。

図２に示すように、Ｘアーム５０Ｘには、Ｚ軸移動機構５５Ｚが取り付けられている。Ｚ軸移動機構５５Ｚは、駆動源であるステッピングモータと、送りネジが備えられている。送りネジのナット部に、分注装置１０のシリンジベース１２が固定されている。従って、ステッピングモータにより送りネジを回転すると、送りネジが直線移動し、シリンジベース１２をＺ軸方向に移動する。

分注装置１０は、大きく、上部固定部１０Ａと、下部可動部１０Ｂとから構成されている。上部固定部１０Ａと下部可動部１０Ｂとは、Ｚ軸移動機構５５Ｚにより連動して、Ｚ軸方向に移動する。また、下部可動部１０Ｂの先端部（図示の例では、チップ２の下端部）が容器等に接触すると、下部可動部１０Ｂは、上部固定部１０Ａに対して独立して移動可能である。

最初に、上部固定部１０Ａの構成について説明する。上部固定部１０Ａは、主として、中空のシリンジ４と、駆動源６と、動力変換器７と、シリンジベース１２と、プランジャ１３と、シリンジ固定部材１４とを備えている。駆動源６は、ステッピングモータ等を備えており、シリンジベース１２に固定されている。変換器７は、ボールネジ７ａと、このボールネジ７ａに係合した移動部材７ｂとから構成される。駆動源６によって、ボールネジ７ａが回転駆動されると、その動きは直線運動に変換され、移動部材７ｂはＺ軸方向に移動する。なお、ボールネジ７ａにスライダを係合させ、このスライダに移動部材７ｂを固定するようにしてもよいものである。また、このスライダが上下動する際の位置精度を向上するために、シリンジベース１２に、リニアガイドを取り付けるようにしてもよいものである。

移動部材７ｂには、プランジャ１３が固定されている。プランジャ１３はシリンジ４の内部に挿入されており、駆動源６の正転・逆転に応じて、シリンジ４の内部で往復動する。シリンジ４の上方，すなわち、シリンジ４とプランジャ１３の摺動面は、シールピース等の部材を介して密着するため、空気が漏れることはない。

シリンジ４の下端は、シリンジ固定部材１４に密着して固定されている。図３に示すように、シリンジ４の内部の中空部４Ａと、シリンジ固定部材１４の内部に設けられた通路１４Ａとは、連通している。図２に戻り、シリンジ固定部材１４は、シリンジベース１２に固定されている。また、シリンジベース１２には、チップ装着検知用の上部フォトインタラプタ９Ｕと、ジャミング検知用の下部フォトインタラプタ９Ｌが固定されている。

次に、下部可動部１０Ｂの構成について説明する。下部可動部１０Ｂは、主として、チップ保持部５と、連結ロッド３と、バネ１５とを備えている。チップ保持部５には、交換可能なチップ３１を圧入し、固定保持するためのチップノズル８が一体的に取り付けられている。

連結ロッド３は、図４に示すように、２本のロッド３Ａ，３Ｂから構成されている。連結ロッド３の下部は、チップ保持部５に固定されている。連結ロッド３の上部は、シリンジ固定部材１４に設けられた貫通孔に挿入されており、上下動可能である。ここで、連結ロッド３とシリンジ固定部材１４との摺動面には、リニアベアリングを設け、潤滑をよくしている。また、リニアベアリングのかわりに、フッ素系樹脂などの潤滑にすぐれた部材を配してもよいものである。

チップ保持部５の内部には、図３に示すように、通路５Ａが設けられている。チップ保持部５の通路５Ａと、シリンジ固定部１４の通路１４Ａとは、中空の連結チューブ１により、気密を保ち連結されている。チップ３１の内部には、上端から下端まで貫通孔が形成されている。チップ保持部５の通路５Ａは、チップノズル８の内部の孔を介して、チップ３１の内部の貫通孔に連通している。従って、シリンジ４の中空部４Ａは、シリンジ固定部１４の通路１４Ａ，連結チューブ１の中空部，チップ保持部５の通路５Ａ，チップ３１の内部の貫通孔を介して、チップ３１の先端の開口部まで連通している。シリンジ４の中空部４Ａからチップ３１の先端の開口部までの連通した空間には、圧力伝達流体として、空気が満たされる。従って、例えば、チップ３１の先端を試薬容器内部の試薬液体に挿入した状態で、プランジャ１３が上方に移動すれば、連通した空間の圧力が減少し、チップ３１の先端から試薬液体を吸引することができる。また、チップ３１に試薬を吸引した状態で、プランジャ１３が下方に移動すれば、連通した空間の圧力が上昇し、チップ３１に吸引された試薬液体は、チップ３１の先端開口部から吐出される。

なお、チップ３１の内部の貫通孔の容積に比べて、チップ３１の先端から吸引される検体溶液や試薬液体の量は少なく設定されており、検体溶液等がチップ保持部材５の通路５Ａまで吸引されることはないものである。従って、各検体毎に、使用済みのチップ３１を廃棄することで、コンタミの影響はないものである。

連結チューブ１は、例えば、フッ素系樹脂などの屈曲性が可能である材質を用いている。従って、チップ保持部５の上下動時にも、上述した連通した空間を途中で遮断することがないものである。チューブ１の形状は、平常時と屈曲時の内部体積が大きく変化しないものであれば、形状を限定するものではない。例えば、表面が滑らかな筒状のチューブでもよく、蛇腹のチューブでもよい。また、液体を吸引し、液体がチップ保持部５にある状態から、分注ノズル先端を空気中に移動した状態で、さらにシリンジを駆動させることで空気を吸引しておけば、当該空気の体積よりも小さな体積変化であれば、連結チューブの屈曲による変形も許容される。

連結ロッド３の上端には、ストッパ部３Ｕが取り付けられている。図２に示す状態では、ストッパ部３Ｕがシリンジ固定部材１４の上端にて係合しており、チップ保持部５がそれ以上下降しないように、チップ保持部５を保持している。すなわち、図示の状態では、チップ保持部５は自重で下降し、ストッパ部３Ｕにより下方への移動を制限され、チップ保持部５の可動範囲の最下点に位置している。

シリンジ固定部材１４とチップ保持部５との間であって、連結ロッド３の外周には、バネ１５が配置されている。図２に示す状態では、ストッパ３Ｕがシリンジ固定部材１４に接触しており、ストッパ３Ｕによってチップ保持部５が懸垂されている。この状態では、バネ１５の下端は、チップ保持部５の上面に接触し、バネ１５の上端は、シリンジ固定部材１４との間に隙間が形成されている。すなわち、バネ１５は、下部可動部１０Ｂが上部固定部１０Ａに懸垂されている状態では、その下端が下部可動部１０Ｂの上端に接触し、その上端が上部固定部１０Ａとの下端と非接触のバネ長を有する。

分注装置１０の上部固定部１０Ａ及び下部可動部１０Ｂが連動して下方に移動している状態において、チップ３１が装着されている状態ではチップ３１の下端、若しくはチップ３１が装着されてない状態ではチップノズル８の下端が、容器や障害物に接触すると、下部可動部１０Ｂは移動を停止する。その状態で、上部固定部１０Ａが下方への移動を継続すると、上部固定部１０Ａが下端と下部可動部１０Ｂの上端の間の隙間が小さくなる。バネ１５の上端がシリンジ固定部材１４に接触すると、上部固定部１０Ａを下方向に移動する駆動力により、バネ１５が縮められながら、上部固定部１０Ａが下方の下端と下部可動部１０Ｂの上端の間の隙間がさらに小さくなる。

以上のようにして、本実施形態では、下部可動部１０Ｂは、上部固定部１０Ａに連結されると共に、上部固定部１０Ａに対して相対的に移動可能となっている。そして、上部固定部１０Ａに取り付けられたシリンジ４の内部空間と下部可動部１０Ｂに取り付けられたチップノズルの内部空間は、可撓性を有する連結チューブ１によって連結されている。

ここで、上部固定部１０Ａの各構成部品の内、駆動源６と変換器７とシリンジベース１２とプランジャ１３とシリンジ固定部材１４は金属製であり、シリンジ４は樹脂製である。また、下部可動部１０Ｂの各構成部品であるチップ保持部５と連結ロッド３とバネ１５とは、金属製である。チップ保持部５は、上部固定部１０Ａの各構成部品に比べて小型であるため、下部可動部１０Ｂの重量は、上部固定部１０Ａの重量の約１／２０と軽量である。

従って、チップ３１の下端が、容器や障害物に軽く接触した状態でも、下部可動部１０Ｂは、その移動を停止できる。しかも、バネ１５の上端は、シリンジ固定部材１４との間に隙間が形成されているため、上部固定部１０Ａの下方向への軽い駆動力でも、バネ１５の上端がシリンジ固定部材１４に接触するまでの間は、上部固定部１０Ａは速やかに移動する。さらに、チップノズル８にチップ３１を圧入する場合には、バネ１５がシリンジ固定部材１４とチップ保持部５との間で圧縮され、このときのバネ１５の付勢力が、チップ３１の圧入荷重となる。バネ１５の付勢力は一定とできるため、圧入荷重を所定の値（例えば、３ｋｇｆ）に容易に調整することができる。

なお、連結ロッド３は、シリンジ固定部材１４に対して固定し、チップ保持部５に対して摺動可能に取り付けてもよいものである。

シリンジ固定部材１４とチップ保持部５との間の隙間の状態を検出するために、検知板１１と、フォトインタラプタ９Ｕ，９Ｌとが備えられている。フォトインタラプタ９Ｕ，９Ｌは、シリンジベース１２に、Ｚ軸方向の異なる位置に取り付けられている。図４に示すように、フォトインタラプタ９Ｕは、発光ダイオードのような発光部９ａと、フォトダイオードのような受光部９ｂとが隙間を介して配置されている。なお、フォトインタラプタ９Ｌの構成も同様である。

検知板１１は、チップ保持部５に取り付けられており、チップ保持部５と共に、Ｚ方向に上下動する。検知板１１は、前述のフォトインタラプタ９Ｕ，９Ｌの発光部と受光部との間の隙間の間を移動する。検知板１１は、切り欠き部１１ａと、非切り欠き部１１ｂとを備えている。非切り欠き部１１ｂがフォトインタラプタ９Ｕの隙間に存在しない場合や、切り欠き部１１ａがフォトインタラプタ９Ｌの隙間に存在しない場合には、フォトインタラプタ９Ｕ，９Ｌはオン状態となる。また、非切り欠き部１１ｂがフォトインタラプタ９Ｕの隙間に存在する場合や、非切り欠き部１１ｂがフォトインタラプタ９Ｌの隙間に存在する場合には、フォトインタラプタ９Ｕ，９Ｌはオフ状態となる。

図２に示す状態では、チップ保持部５は自重で最下点の位置にある。このときは、フォトインタラプタ９Ｕ，９Ｌはいずれもオンとなっている。チップ保持部５とシリンジ固定部材１４との間の距離が縮まり、バネ１５の上端とシリンジ固定部材１４の下端との距離が０となると、フォトインタラプタ９Ｌがオフとなる。また、バネ１５が最短長まで縮められ、チップ保持部５とシリンジ固定部材１４との間の距離が最小となった状態では、フォトインタラプタ９Ｕがオフとなる。従って、フォトインタラプタ９Ｕ，９Ｌのオンオフの状態により、シリンジ固定部材１４とチップ保持部５との間の隙間の状態が検出できる。

すなわち、フォトインタラプタ９Ｕ，９Ｌと検知板１１からなる検知手段は、上部固定部１０Ａと下部可動部１０Ｂとの間の相対的移動を検知するものであり、バネ１５の上端が上部固定部１０Ａの下端と接触する状態において、検知手段は、チップノズル８に装着されたチップ３１が他の物体に接触したことを検知し、バネ１５が圧縮された状態において、検知手段は、チップノズル８にチップ３１が装着されたことを検知する。

制御装置（ＣＵ）１００は、Ｚ軸移動機構５５Ｚに対して、駆動・停止の制御信号を出力し、Ｚ軸移動機構５５Ｚに含まれるステッピングモータの駆動・停止を制御する。また、制御装置１００には、フォトインタラプタ９Ｕ，９Ｌのオンオフの状態に応じて、Ｚ軸移動機構５５Ｚの駆動・停止を制御する。

次に、図５〜図７を用いて、本実施形態による分注装置におけるチップの装着時の動作について説明する。
図５〜図７は、本発明の第１の実施形態による分注装置におけるチップの装着時の動作説明図である。なお、図５〜図７において、図２〜図４と同一符号は同一部分を示している。

図５に示すように、チップ３１は、チップ保持部３１Ａに保持されている。なお、図示の例では、１個のチップ３１を図示しているが、実際には、チップ保持部３１Ａには、複数のチップ３１が保持されている。

図１に示したＹ軸移動機構５５Ｙ及びＸ軸移動機構５５Ｘが動作して、分注装置１０は、複数のチップの内の１個のチップ３１の上部に位置づけられる。この状態で、Ｚ軸移動機構５５Ｚを動作させ、分注装置１０をＺ軸方向に下降させる。

図６は、シリンジベース１２が下方に移動し、チップノズル８がチップ３１の上部の開口に挿入された状態を示している。チップノズル８の先端がチップ３１の上部の開口の一部に接触すると、チップノズル８が取り付けられたチップ保持部５の下降は停止するが、シリンジ固定部１４を含む上部固定部の下降は継続する。その結果、バネ３の上端とシリンジ固定部材１４との間が隙間が減少し、図６は、隙間が０となった状態を示している。このとき、下部フォトインタラプタ９Ｌの間には、検知板１１の非切り欠き部１１ｂが位置しており、フォトインタラプタ９Ｌの出力信号は、オフ状態となる。これによって、図２に示した制御装置１００は、チップノズル８の先端がチップ３１に接触したことを検知（ジャミング検知）できる。

図６に示した状態では、チップ３１はチップノズル８に保持されてないため、Ｚ軸移動機構５５Ｚが動作して、シリンジ固定部材１４が下降を継続する。

その結果、図７に示すように、バネ１５は、チップ保持部５とシリンジ固定部材１４との間で圧縮される。このバネ１５の圧縮により発生する所定の強さの付勢力（適正な挿入力）により、チップノズル８の先端は、チップ３１の上部の開口の内壁面に圧入される。

図７は、バネ１５が最短長まで圧縮された状態を示しており、このとき、上部フォトインタラプタ９Ｕの間には、検知板１１の非切り欠き部１１ｂが位置しており、フォトインタラプタ９Ｕの出力信号は、オフ状態となる。これによって、図２に示した制御装置１００は、チップノズル８の先端にチップ３１が圧入され、チップが装着されたことを検知できる。

以上のようにして、検知板１１とフォトインタラプタ９からなる検知手段は、上部固定部１０Ａと下部可動部１０Ｂとの間の相対的移動を検知できる。このとき、フォトインタラプタ９Ｌは、チップノズル８に装着されたチップ３１が容器や障害物等の他の物体に接触したことを検知する。フォトインタラプタ９Ｕは、チップノズル８にチップ３１が装着されたことを検知する。

次に、図２及び図８と図９を用いて、本実施形態による分注装置における液の吸引・吐出動作について説明する。
図８及び図９は、本発明の第１の実施形態による分注装置における液の吸引・吐出動作の説明図である。

図２において、制御装置１００は、駆動源６に回転制御信号を出力し、駆動源６のステッピングモータ等を回転駆動する。一定方向に駆動すると、プランジャ７がＺ軸方向の上方向に移動し、シリンジ４の内部に設けられた空隙に圧力を発生させる。発生した圧力は、シリンジ４からシリンジ固定部材１４と、連結チューブ１と、チップ保持部５と、チップノズル８とを連通する空間を介して伝達され、チップ３１の先端に液を吸引する。また、駆動源６が反対方向に回転すると、プランジャ７がＺ軸方向の下方向に移動し、チップ３１に吸引された液を吐出する。

ここで、連結チューブ１は屈曲可能であるため、チップ保持部５が他の異物と接触した状態であっても、プランジャの上下動による圧力を確実にチップまで伝達することができる。

図８は、試薬容器３３，検体容器３４に、分注装置１０のノズル３１が挿入された状態を示している。容器３３，３４は、容器に残される吸引できない液量をより少なくするために、図８（Ａ）に示すように、Ｖ字型の容器の底形状となっている。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の右側面図である。

図２のＺ軸移動機構５５Ｚを制御して、分注装置１０をＺ軸方向に下降させると、ノズル３１の先端部が、容器３３，３４の底部に接触する。ノズル３１の先端部が容器３３，３４の底部に接触すると、ノズル３１が取り付けられたチップ保持部５の下降は停止するが、シリンジ固定部１４を含む上部固定部の下降は継続する。その結果、バネ３の上端とシリンジ固定部材１４との間が隙間が減少する。隙間が０となると、フォトインタラプタ９Ｌの出力信号は、オフ状態となる。これによって、制御装置１００は、チップ３１が容器３３，３４の底部に接触したことを検知（ジャミング検知）できる。

チップ３１が容器３３，３４の底部に接触したのを検知すると、制御装置１００は、駆動源６に回転制御信号を出力し、駆動源６のステッピングモータ等を回転駆動する。プランジャ７がＺ軸方向の上方向に移動し、シリンジ４の内部に設けられた空隙に圧力を発生させる。発生した圧力により、チップ３１の先端に容器３３，３４の内部の液（試薬液３３Ｂ，検体溶液３４Ｂ）を吸引する。

このジャミング検知機能により、試薬や検体を内包した容器の底に、チップを装着した分注装置のチップ先端を押し当てながら液体を吸引することができる。そのため、容器内に少量の液体しか存在しない場合であっても、効率よく吸引することができる。

分注装置１０を下方に移動し、容器３３，３４の底とチップ３１の先端とを接触させた場合に、たとえば耐薬品性の高いプラスチックであるポリプロピレンで成形されたチップ３１や容器３３，３４は比較的やわらかく、負荷に対して変形量が大きいものである。その点、本実施形態では、チップ保持部５を軽量に設計でき、接触時のチップと容器の変形を小さくすることができるため、チップと容器の変形によりチップ先端の開口部付近の流路を確保し、所望の液量を正確に吸引することが可能である。

図９は、別の容器３３’，３４’の形状を示している。容器３３’３４’は、すり鉢状の底形状を有している。ここで、図９（Ａ）に示すように、チップ３１と容器３３’、３４’の中心軸間距離をずらし、吸引動作を行うことで、流路を確保することができる。すり鉢状の底形状に限らずともよく、例えば、丸底型の底形状をもつ容器であってもよい。なお、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の右側面図である。

ここで、空気を圧力媒体とするシリンジ方式で正確な液量を吸引・吐出するための観点からは、シリンジ内部からチップにいたる連通した空間の体積が、吸引もしくは吐出する所望の液量に比して小さいほど好ましい。

その点、本実施形態では、シリンジ４はシリンジ固定部材１４に固定し、チップ３１はチップ保持部５に取り付ける構成とし、シリンジ固定部材１４とチップ保持部５との距離は、バネ１５の全長程度とできるため、シリンジ４とチップ３１が近接した構造とできる。そのため、シリンジ固定部材１４とチップ保持部５を連結する連結チューブ１の流路体積を、小さくすることができ、高い分注精度を実現できる。

なお、チップ保持部５の材料としては、アルミ等の金属部品を用いることができるが、金属部品に替えて、プラスチック等の軽量部材を用いることができる。軽量部材を用いることで、下部可動部１０Ａをさらに軽量することができる。

また、前述の例では、圧力伝達流体として、空気を用いているが、本実施形態の分注装置は、圧力伝達流体として、液体を用いるものにも適用できるものである。

以上のように、可動部であるチップ保持部５を軽量にすることで、ジャミング検知の検出感度を上げることができる。また、衝突により発生する衝撃を小さくすることができる。

また、図２に示したように、バネ１５の下端がチップ保持部５に接触し、バネ１５の上端がシリンジ固定部材１４に接触しない、自然長の状態のバネを設置することで、バネ上端がシリンジ固定部材部に接触するまでの変位距離をジャミング検知のための変位量とすることができる。上述の変位区間では、チップ保持部５の自重による押下げ力のみがかかるので、異物との接触時に、異物と分注装置の双方にかかる衝撃を小さくすることができ、同時に微小な負荷の発生を検知するため、ジャミング機能の検出精度を向上できる。

また、チップ保持部５をシリンジベース１２に対して移動させるための機構として、連結ロッドとバネを用いているが、たとえば、リニアスライダなどのスライド機構を用いることもできる。

また、チップ保持部５とシリンジベース１２との近接を妨げる方向に働く付勢力を発生させるためにバネを用いたが、ゴム等の弾性部材も用いることができる。

また、シリンジ４の直下に、シリンジ４の長軸方向とチップ３１の長軸方向が合致するようにチップ保持部５を配したが、シリンジ４を配するシリンジベース１２とチップ保持部５の相対的な位置関係はこれに限定するものではない。たとえば、シリンジ４の長軸方向が水平になるようシリンジベース１２を配置し、チップ３１の長軸方向が垂直であるように配したチップ保持部５と直角をなしてもよい。

また、チップを着脱可能な分注装置としたが、チップとチップ保持部５とが固定された、もしくは一体化された構成であってもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、シリンジ４の内部とチップ保持部５の中空部位とが弾性の中空部材（連結チューブ１）で連結されていることで、シリンジ４のプランジャ１３の上下動による圧力を、チップ３１の先端に伝達することができ、分注機能を実現することができる。

また、シリンジ４を備えたシリンジベース１２に、ステッピングモータなどの駆動源とボールネジなどの駆動力の変換機構を固定するため、可動部であるチップ保持部５を軽量化でき、より微小な負荷に対してチップ保持部５の上方へのより大きな変位量を実現することができる。微小な負荷を検知できることで、チップ保持部５の接触に対する検出精度をあげることができる。また、同時にチップや機構への変形負荷に対する逃げを大きくすることができるため、変形による分注性能の低下や本機構の故障を防止することができる。

次に、図１０及び図１１を用いて、本発明の第２の実施形態による分注装置の構成及び動作について説明する。なお、本実施形態による分注装置を備える自動分析装置の全体構成は、図１に示したものと同様である。
図１０及び図１１は、本発明の第２の実施形態による分注装置の構成を示す正面図である。なお、図１０及び図１１において、図２と同一符号は同一部分を示している。

図１０の分注装置１０ａにおいて、上部固定部１０Ａと下部可動部１０Ｂとの基本的な構成は、図２に示したものと同様である。すなわち、下部可動部１０Ｂは、上部固定部１０Ａに連結されると共に、上部固定部１０Ａに対して相対的に移動可能となっている。そして、上部固定部１０Ａに取り付けられたシリンジ４の内部空間と下部可動部１０Ｂに取り付けられたチップノズルの内部空間は、可撓性を有する連結チューブ１によって連結されている。

本実施形態では、上部固定部１０Ａと下部可動部１０Ｂとの連結部の構成が異なっている。

上部固定部１０Ａのシリンジ固定部材１４と、下部可動部１０Ｂのチップ保持部５とは、弾性部材２９によって連結されている。弾性部材２９としては、例えば、シリコンゴムのような比較的柔らかめのゴム材を用いている。弾性部材２９は、シリンジ固定部材１４に対して、チップ保持部５をＺ軸方向に変位できるとともに、Ｙ軸方向に変位できる。なお、Ｘ軸方向にも変位できるが、ここでは、Ｚ軸方向とＹ軸方向の変位を検出するための、検出板１１Ａ及びフォトインタラプタ９Ｕ’，９Ｌ’によりジャミング検知を行うものとして説明する。

図１０に示すように、試薬容器３３は、試薬容器保持部３３Ａに保持されている。なお、図示の例では、１個の試薬容器３３を図示しているが、実際には、試薬容器保持部３３Ａには、複数の試薬容器３３が保持されている。なお、試薬容器の代わりに、検体容器でもよいものである。

図１０（Ａ）は、分注動作時、分注装置１０ａを下方に移動した状態を示している。なお、図示の状態では、試薬容器３３の中心軸に対して、チップ３１の中心軸が、図示に右方向にずれている。

図１０（Ａ）に示す状態から、Ｚ軸移動機構５５Ｚにより分注装置１０を下降させる。なお、図１０（Ａ）に示す状態では、フォトインタラプタ９Ｌの間には、検知板１１Ａの開口部１１ｃが存在するために、フォトインタラプタ９Ｌの出力はオン状態である。また、フォトインタラプタ９Ｕの間には、検知板１１Ａは存在しないため、フォトインタラプタ９Ｕの出力もオン状態である。

分注装置１０ａを下方に移動させると、チップ３１の先端が試薬容器３３の内部の傾斜面に接触する。この接触により、下部可動部１０Ｂは図示の左方向への力を受けるため、弾性部材２９が変形して、左方向に移動する。また、上部固定部１０Ａは下方への移動を継続する。その結果、フォトインタラプタ９Ｌの間には、検知板１１Ａの非開口部１１ｂが存在するために、フォトインタラプタ９Ｌの出力はオフ状態に変わり、ジャミング検知ができる。なお、この時期点は、フォトインタラプタ９Ｕは、オン状態のままである。また、チップ３１の先端は、試薬容器３３の最低部に位置して、底部に残存する試薬の吸引も可能となる。

また、チップ装着時には、チップ３１に対して大きな力を加えることから、フォトインタラプタ９Ｌ，９Ｕが共にオフ状態になるまで弾性部材２９が変形することにより、チップ装着を検出できる。

図１１は、分注装置１０ａを下方に移動した後、Ｘレール５０Ｘを、図１に示したＹ軸移動機構５５ＹによりＹ軸方向に駆動している状態を示している。

図１１（Ａ）に示す状態から、Ｚ軸移動機構５５Ｚにより分注装置１０を下降させたとき、その下方に、障害物４２が存在するものとする。なお、図１１（Ａ）に示す状態では、フォトインタラプタ９Ｌの間には、検知板１１Ａの開口部１１ｃが存在するために、フォトインタラプタ９Ｌの出力はオン状態である。また、フォトインタラプタ９Ｕの間には、検知板１１Ａは存在しないため、フォトインタラプタ９Ｕの出力もオン状態である。

分注装置１０ａを下方に移動させた後、図１１（Ｂ）に示すように、Ｙ軸方向（図示の右方向）に分注装置１０を移動させると、チップ３１の先端が障害物４２に接触する。この接触により、下部可動部１０Ｂは移動を停止し、上部固定部１０ＡはＹ軸方向への移動を継続するため、下部可動部１０Ｂは上方に移動する。その結果、フォトインタラプタ９Ｌの間には、検知板１１Ａの非開口部１１ｂが存在するために、フォトインタラプタ９Ｌの出力はオフ状態に変わり、ジャミング検知ができる。

これにより異物との衝突に対して、高さ方向と水平方向について、異物との衝突に対するに対して衝撃を低減し、軽量なチップ保持部５のためにジャミング検知の感度を向上させることができる。また、液体容器と積極的に接触させながら、分注精度を確保する、また、液の飛散を防止することができる。

以上のようにして、検知板１１Ａとフォトインタラプタ９からなる検知手段は、上部固定部１０Ａと下部可動部１０Ｂとの間の相対的移動を検知できる。このとき、フォトインタラプタ９Ｌは、チップノズル８に装着されたチップ３１が容器や障害物等の他の物体に接触したことを検知する。フォトインタラプタ９Ｕは、チップノズル８にチップ３１が装着されたことを検知する。

以上説明したように、本実施形態によれば、シリンジ４の内部とチップ保持部５の中空部位とが弾性の中空部材（連結チューブ１）で連結されていることで、シリンジ４のプランジャ１３の上下動による圧力を、チップ３１の先端に伝達することができ、分注機能を実現することができる。

また、シリンジ４を備えたシリンジベース１２に、ステッピングモータなどの駆動源とボールネジなどの駆動力の変換機構を固定するため、可動部であるチップ保持部５を軽量化でき、より微小な負荷に対してチップ保持部５の上方へのより大きな変位量を実現することができる。微小な負荷を検知できることで、チップ保持部５の接触に対する検出精度をあげることができる。また、同時にチップや機構への変形負荷に対する逃げを大きくすることができるため、変形による分注性能の低下や本機構の故障を防止することができる。

次に、図１２及び図１３を用いて、本発明の第３の実施形態による分注装置の構成及び動作について説明する。なお、本実施形態による分注装置を備える自動分析装置の全体構成は、図１に示したものと同様である。
図１２は、本発明の第３の実施形態による分注装置の構成を示す正面図である。なお、図１２において、図２と同一符号は同一部分を示している。図１３は、図１２の右側面図である。

図１２の分注装置１０ｂにおいて、上部固定部１０Ａと下部可動部１０Ｂとの基本的な構成は、図２に示したものと同様である。すなわち、下部可動部１０Ｂは、上部固定部１０Ａに連結されると共に、上部固定部１０Ａに対して相対的に移動可能となっている。そして、上部固定部１０Ａに取り付けられたシリンジ４の内部空間と下部可動部１０Ｂに取り付けられたチップノズルの内部空間は、可撓性を有する連結チューブ１によって連結されている。

本実施形態では、上部固定部１０Ａと下部可動部１０Ｂとの連結部の構成が異なっている。

上部固定部１０Ａのシリンジ固定部材１４と、下部可動部１０Ｂのチップ保持部５とは、ヒンジ２３及び２個のバネ２８によって連結されている。ヒンジ２３は、その回転中心に対して回転し、下部可動部１０Ｂの傾きを変えることができる。

例えば、図１２（Ａ）に示す状態で、分注装置１０ｂが下降し、チップ３１が斜めに配置された液体容器３３の内壁に接触すると、図１２（Ｂ）に示すように、下部可動部１０Ｂが容器３３の内壁に沿って、ヒンジ２３において傾き、チップ保持部５が角付けされる。このようにして、チップ３１が液体容器等との接触時に角付けの角度を制御させるすることができる。

例えば、遠心器のように、斜めに設置された容器３３の内部へチップを挿入し内容物を吸引し、もしくはまた、容器内に液を容器外への飛散なく吐出することができる。これにより、遠心器からの液体分注を自動化するにあたり、容易かつ確実に行うことができる。

なお、図１２の例では、弾性部材２８を備え、非接触時のチップ保持部５の静止位置を定めるが、弾性部材２８をなくし、たとえばチップ保持部５の自重にまかせる方法をとってもよいものである。

また、図１３に示した検出板１１Ｂとフォトインタラプタ９によりジャミング検知を行う。検出番１１Ｂは、下部可動部１０Ｂに取り付けられている。一方、フォトインタラプタ９は、上部固定部１０Ａに取り付けられている。図１２（Ａ）に示す状態では、検出板１１Ｂは、フォトインタラプタ９の間には挿入されており、フォトインタラプタ９は、オフ状態である。下部可動部１０Ｂが傾いて、図１２（Ｂ）に示す傾きとなると、検出板１１Ｂはフォトインタラプタ９の間から外れ、フォトインタラプタ９は、オン状態となる。これにより、ジャミング検出が可能となる。

以上のようにして、検知板１１Ｂとフォトインタラプタ９からなる検知手段は、上部固定部１０Ａと下部可動部１０Ｂとの間の相対的移動を検知できる。このとき、フォトインタラプタ９は、チップノズル８に装着されたチップ３１が容器や障害物等の他の物体に接触し、所定の角度付けがされたことを検知する。

以上説明したように、本実施形態によれば、シリンジ４の内部とチップ保持部５の中空部位とが弾性の中空部材（連結チューブ１）で連結されていることで、シリンジ４のプランジャ１３の上下動による圧力を、チップ３１の先端に伝達することができ、分注機能を実現することができる。

また、シリンジ４を備えたシリンジベース１２に、ステッピングモータなどの駆動源とボールネジなどの駆動力の変換機構を固定するため、可動部であるチップ保持部５を軽量化でき、より微小な負荷に対してチップ保持部５の上方へのより大きな変位量を実現することができる。微小な負荷を検知できることで、チップ保持部５の接触に対する検出精度をあげることができる。また、同時にチップや機構への変形負荷に対する逃げを大きくすることができるため、変形による分注性能の低下や本機構の故障を防止することができる。

また、遠心分離機と組み合わせることで、チップに角度をつけられるので、斜めの容器にチップを進入させることが容易であり、容器の内壁にチップ先端を接触させながら、また、接触を避けながら、液の吸引・吐出を行うことができる。

チップ先端を容器内壁に接触させることで、チップ内から吐出した液体の一部がチップ先端に付着し分注されずに残るのをさけることができる。また、チップを積極的に角付けすることで、チップと液体、容器間でのコンタミをさけることができる。

チップ先端を容器内部へ侵入させることで、液体の吐出速度が早い場合には、チップ先端から広範囲に液が噴射される。これらは分注精度の低下や、液の飛散を招いてしまうという問題を回避することができる。

次に、図１４を用いて、本発明の第４の実施形態による分注装置の構成及び動作について説明する。なお、本実施形態による分注装置を備える自動分析装置の全体構成は、図１に示したものと同様である。
図１４は、本発明の第４の実施形態による分注装置の構成を示す正面図である。なお、図１４において、図２と同一符号は同一部分を示している。

図１４の分注装置１０ｃにおいて、上部固定部１０Ａと下部可動部１０Ｂとの基本的な構成は、図２に示したものと同様である。本実施形態では、上部固定部１０Ａと下部可動部１０Ｂとの連結部の構成が異なっている。

上部固定部１０Ａのシリンジ固定部材１４と、下部可動部１０Ｂのチップ保持部５とは、ヒンジ２３連結されている。ヒンジ２３は、その回転中心に対して回転し、下部可動部１０Ｂの傾きを変えることができる。また、モータ２１によって回転されるカム２２を備えている。カム２２の回転に伴い、カム面と接触した押し出し棒２４によりチップ保持部５を押し出すことにより、ヒンジ２３において傾き、チップ保持部５が角付けされる。このようにして、チップ３１が液体容器等との接触時に角付けの角度を制御させることができる。

なお、本実施形態では、図１３に示した検出板１１Ｂとフォトインタラプタ９は、図示していないが、同様に備えられて、ジャミング検出可能である。なお、モータ２１によるカム２２の回転角によりジャミング検出するようにすることも可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、シリンジ４の内部とチップ保持部５の中空部位とが弾性の中空部材（連結チューブ１）で連結されていることで、シリンジ４のプランジャ１３の上下動による圧力を、チップ３１の先端に伝達することができ、分注機能を実現することができる。

また、シリンジ４を備えたシリンジベース１２に、ステッピングモータなどの駆動源とボールネジなどの駆動力の変換機構を固定するため、可動部であるチップ保持部５を軽量化でき、より微小な負荷に対してチップ保持部５の上方へのより大きな変位量を実現することができる。微小な負荷を検知できることで、チップ保持部５の接触に対する検出精度をあげることができる。また、同時にチップや機構への変形負荷に対する逃げを大きくすることができるため、変形による分注性能の低下や本機構の故障を防止することができる。

また、遠心分離機と組み合わせることで、チップに角度をつけられるので、斜めの容器にチップを進入させることが容易であり、容器の内壁にチップ先端を接触させながら、また、接触を避けながら、液の吸引・吐出を行うことができる。

チップ先端を容器内壁に接触させることで、チップ内から吐出した液体の一部がチップ先端に付着し分注されずに残るのをさけることができる。また、チップを積極的に角付けすることで、チップと液体、容器間でのコンタミをさけることができる。

チップ先端を容器内部へ侵入させることで、液体の吐出速度が早い場合には、チップ先端から広範囲に液が噴射される。これらは分注精度の低下や、液の飛散を招いてしまうという問題を回避することができる。

次に、図１５〜図１７を用いて、図１に示した自動分析装置の変形例について説明する。
図１５〜図１７は、図１に示した自動分析装置の変形例の斜視図である。

図１７に示す例では、シリンジを含む上部固定部１０ＡはＸアーム５０Ｘに取り付けられており、図示したＸ方向に駆動可能である。下部可動部１０Ｂは、チップ保持部を含むともに、チップ保持部は、連結チューブ１により上部固定部１０Ａのシリンジの内部と連通している。上部固定部１０Ａは、その内部に、下部可動部１０ＢをＺ方向に駆動する機構を備える。上部固定部１０Ａと下部可動部１０Ｂとからなる分注装置１０ｄは、Ｘアーム５０Ｘに沿って、Ｘ方向に配列した液体容器（試薬容器３３，検体容器３４）の上を移動可能である。

図１６は、図１５に示した分注装置１０ｄを、θアーム５０θにより支持している。θアーム５０θは、図示のθ方向に回動できる。上部固定部１０Ａは、その内部に、下部可動部１０ＢをＺ方向に駆動する機構を備える。

図１７において、分注装置１０ｅは、Ｘアーム５０Ｘに対してＸ方向に駆動可能である。また、Ｘアーム５０Ｘは、Ｚアーム５０Ｚに対してＺ方向に駆動可能である。分注装置１０ｅは、上部固定部１０Ａと、下部可動部１０Ｂとから構成される。下部可動部１０Ｂは、上部固定部１０Ａに対してＹ方向に駆動可能である。Ｙ方向の駆動は、上部固定部１０Ａの内部に設けられたリニアモータ等により行われる。

液体容器（試薬容器３３，検体容器３４）がＸ方向には遠く、Ｙ方向には近く配列される場合に、Ｘ方向の移動は高速駆動が可能なＸアームが行い、Ｙ方向の移動は上部固定部１０Ａに設けた移動機構が行う。

Ｙ方向の動作はＸ方向に比して負荷が軽量であり、移動距離も短いことから、相対的に小規模な移動機構で実現することができるので、分注装置の全体として軽量化することができる。また、Ｙ方向の駆動分解能をより精密にすることができるので、Ｙ方向の液体容器の設置密度を上げ、分注装置を小型化することができる。

以上のようにして、図１５〜図１７に示す実施形態でも、下部可動部１０Ｂは、上部固定部１０Ａに連結されると共に、上部固定部１０Ａに対して相対的に移動可能となっている。そして、上部固定部１０Ａに取り付けられたシリンジ４の内部空間と下部可動部１０Ｂに取り付けられたチップノズルの内部空間は、可撓性を有する連結チューブ１によって連結されている。

以上の各構成によれば、分注装置全体をＺ軸方向に駆動するのではなく、軽量なチップ保持部を含む下部可動部１０Ｂだけを駆動する機構を備えればよく、機構を軽量化できる。軽量化により動作時間を短縮できるため、分注装置においては分注にかかる時間を、また、分析装置においては分析にかかる時間を短縮することができる。

次に、図１８及び図１９を用いて、本発明の第５の実施形態による分注装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１８を用いて、本実施形態による分注装置を備える自動分析装置の構成及び動作について説明する。ここでは、自動分析装置として、血液等の自動分析装置を例にして説明する。
図１８は、本発明の第５の実施形態による分注装置を備える自動分析装置の構成を示す平面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

図１にて説明した自動分析装置では、シリンジ内に発生する圧力を伝達する流体として空気を用いている。しかしながら、図２等に示した分注装置は、上部固定部と下部可動部とを有し、両者の間を連結チューブで連結し、連結チューブを流体圧力の伝達流路として用いると共に、連結チューブとして可撓性のチューブを用いた点に特徴を有している。従って、図２等に示した分注装置の考え方は、圧力伝達流体として液体を用いる、血液等の自動分析装置にも適用できるものである。

図１８に示す例では、試薬容器３３は試薬ディスク３３Ａ’に搭載され，反応容器３５は反応ディスク３５Ａ’に搭載されている。検出部３６’は、反応ディスク３５Ａ’の円周上に設置されている。また、洗浄液ポンプ６３が設置され，分注装置１０ｆと洗浄液チューブ６１で接続されている。分注装置１０ｆの移動範囲に、洗浄ポート６４が設置されている。

分注装置１０ｆは、Ｘアーム５０Ｘに取り付けられており、Ｘ軸移動機構５５Ｘにより、Ｘ方向に移動可能である。Ｘアーム５０Ｘは、Ｙレール５０Ｙに取り付けられており、Ｙ軸移動機構５５Ｚにより、Ｙ方向に移動可能である。分注装置１０ｆは、Ｚ軸移動機構５５Ｚにより、Ｚ方向に移動可能である。

また、図１９にて後述するように、血液等の自動分析装置では、液体を分注するために、ノズルをしようとしており、交換可能なチップは用いていないものである。従って、チップやチップ保持部等は備えていないものである。なお、他の構成の基本的な動作は、図１にて説明したものと同様である。

次に、図１９を用いて、本実施形態による分注装置の構成及び動作について説明する。
図１９は、本発明の第５の実施形態による分注装置を備える自動分析装置の構成を示す平面図である。なお、図１８と同一符号は、同一部分を示している。

分注装置１０ｆは、固定部１０Ａ’と、可動部１０Ｂ’とから構成されている。固定部１０Ａ’の部品であるシリンジ４と、可動部１０Ｂ’の部品であるノズル２とは、可撓性を有する連結チューブ１により連結されている。以上のようにして、本実施形態でも、可動部１０Ｂ’は、固定部１０Ａ’に連結されると共に、固定部１０Ａ’に対して相対的に移動可能となっている。そして、固定部１０Ａ’に取り付けられたシリンジ４の内部空間と可動部１０Ｂ’に取り付けられたノズル２の内部空間は、可撓性を有する連結チューブ１によって連結されている。

左固定部１０Ａ’は、シリンジベース１２’に固定された駆動源６と、シリンジ４と、バルブ１９とを含んでいる。駆動源６は、プランジャ１３を往復動させ、シリンジ４の内部に圧力を発生させる。シリンジ４の内部には、洗浄液チューブ６１及びバルブ１９を介して、洗浄液が圧力伝達流体として導入される。また、シリンジベース１２’には、ノズルガイド１６と、ストッパ１７と、ジャミング検知用のフォトインタラプタ９が固定されている。

右可動部１０Ｂ’は、ノズル２と、バネ１５と、バネ保持部１８と、検知板１１とを備えている。ノズル２は、ノズルガイド１６によって往復動可能に保持されている。ノズル２の上端には、連結チューブ１が接続されている。ノズル２には、バネ保持部１８が取り付けられている。ストッパ１７とバネ保持部１８との間であって、ノズル２の外周にはバネ１５が装着されている。また、ノズル２の上部には、検知板１１が取り付けられている。バネ１５はジャミング検知用に用いられるため、バネ定数の小さいものが用いられている。ノズル２が上方に移動すると、バネ保持部１８も上方に移動し、バネ１５を圧縮する。このとき、検知板１１も上方に移動して、フォトインタラプタ９の間に挿入されると、フォトインタラプタ９の出力がオフ状態に変化する。

以上のようにして、検知板１１とフォトインタラプタ９からなる検知手段は、固定部１０Ａ’に対する可動部１０Ｂ’の相対的移動を検知できる。このとき、フォトインタラプタ９は、ノズル２が容器や障害物等の他の物体に接触したことを検知する。

次に、図１８及び図１９を用いて、本実施形態の分析装置及び分注装置に動作について説明する。

分注装置１０ｆは、洗浄ポート６４に移動され、バルブ１９を開放して洗浄液ポンプ６３から供給される洗浄液をノズル２から流出させることで、ノズル２を洗浄する。洗浄終了後、バルブ１９は閉じられる。

次に、分注装置１０ｆは、選択した検体容器３４の上方の位置に移動され、駆動源６によりプランジャ１３を下方に移動することで、定められた量の検体を吸引する。次に、分注装置１０ｆは、反応ディスク３５Ａ’上の１つの反応容器３５の位置に移動され、フォトインタラプタ９が反応するまで下降すし、所定量の検体溶液を吐出する。次に、分注装置１０ｆは、洗浄ポート６４の位置に移動され、バルブ１９を開放して洗浄液ポンプ６３から供給される洗浄液をノズル２から流出させることで、ノズル２を洗浄する。

次に、分注装置１０ｆは、試薬ディスク３３Ａ’の上方の位置に移動され、選択された試薬容器３３の中の試薬溶液を吸引して、先ほどの反応ディスク３５Ａ’の位置に移動して反応容器３５に、所定量の試薬溶液を吐出する。なお、複数種類の試薬を用いる場合には、試薬の分注は複数回行なわれる。

反応ディスク３５Ａ’は周期的に回転と停止を繰り返しており、検体と試薬を分注した反応容器３５が検出部３６’を通過する際に光学的検出が行なわれる。光学的検出結果から、検体液中の特定成分の濃度が計算され、出力される。

本実施例では、分注の度にノズル２を洗浄するので、チップを使わなくとも他の検体や試薬による汚染がない高精度の分析が行え、低コストの分析が可能である。

また、フォトインタラプタ９が反応するまでノズル２を下降して吐出するので、ノズル２の先端が反応容器３５の底に確実に接触した状態での吐出が可能であり、高い精度の分注が可能である。

また、軽量のノズル２が分注装置１０ｆに対して移動可能なため、ノズル２の先端が反応容器３５の底に接したときの衝撃が小さく、反応容器に与えるダメージが小さいとともに、反応ディスク３５Ａ’の変形や振動により他の反応容器の反応や検出に与える影響を小さくでき、高精度の分析が可能になる。

また、シリンジ４と連結チューブ１が気体より膨張率の小さい液体で満たされており、シリンジ４の吐出量を正確にノズル２に伝えられるため、分注の精度が高く、高精度の分析が可能である。

また、シリンジ４とノズル２が可撓性のある連結チューブ１で接続されているため、ノズル２の位置変化による連結チューブ１の容積変化は小さく、高い分注精度で高精度の分析が可能である。

また、シリンジ４とノズル２が屈曲した連結チューブ１で接続されているため、シリンジ４とノズル２が直線的な配置の必要が無く、コンパクトな装置が実現可能である。

また、シリンジ４とノズル２が屈曲した連結チューブで接続されているため、シリンジの出口を上にすることが可能で、シリンジの中に気泡が残ることを防ぎ、高い分注精度で高精度の分析が可能である。

また、シリンジ４をノズル２と同じ移動機構に搭載しているため、連結チューブの長さが短くてすみ、流体の遅れや圧力変化に起因する分注のばらつきを小さくし、高精度の分析が可能である。

また、バルブ１９も移動機構に搭載しているため、バルブ１９からノズル２までの流路を短くできる。洗浄液が流路内で移動すると、温度分布により膨張や収縮が起こるが、洗浄時以外はバルブ１９を閉じているため、バルブ１９より上流で発生する洗浄液の膨張収縮は分注には影響しないものである。バルブ１９より下流の容積が小さいので、温度分布による分注量の変化が小さく、高精度の分析が可能である。

また、シリンジ４とノズル２の位置が近いため温度差を小さくすることができ、温度分布の影響の小さい分注が可能で、高精度の分析が可能である。

また、バルブ１９が移動機構に搭載され、それより上流の流路の影響が小さいため、洗浄チューブ６１の取り回しや周囲温度分布の制限が少なく、装置構成が楽になり、低コストで小型の装置が実現可能である。

なお、ノズル２の先端に交換可能な使い捨ての分注チップを接続してもよい。流路を水で満たすことで、高い精度で分注することができ、液の吸引や液に浸すことによる汚染を防ぐことができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、シリンジ４とノズル２とが弾性の中空部材（連結チューブ１）で連結されていることで、シリンジ４のプランジャ１３の上下動による圧力を、ノズル２の先端に伝達することができ、分注機能を実現することができる。

また、シリンジ４を備えたシリンジベース１２に、駆動源６を固定するため、可動部であるノズル２を軽量化でき、より微小な負荷に対してノズル２の上方へのより大きな変位量を実現することができる。微小な負荷を検知できることで、ノズル２の接触に対する検出精度をあげることができる。また、同時にノズルや機構への変形負荷に対する逃げを大きくすることができるため、変形による分注性能の低下や本機構の故障を防止することができる。

次に、図２０を用いて、本発明の第６の実施形態による分注装置の構成及び動作について説明する。ここでは、自動分析装置として、血液等の自動分析装置を例にして説明する。
図２０は、本発明の第６の実施形態による分注装置を備える自動分析装置の構成を示す平面図である。なお、図１及び図１８と同一符号は、同一部分を示している。

図２０に示した自動分析装置では、圧力伝達流体として液体を用いている。

図１８に示した装置との違いは、シリンジ４がＸ軸移動機構５５Ｘに取り付けられ、Ｘ軸移動機構５５ＸによりＸアーム５０Ｘに保持されたＺ軸移動機構５５ＺがＸ方向に移動されている。師臨時４とＺ軸移動機構５５Ｚに取り付けられたノズル２とは、連結チューブ１で結ばれている。この場合でも、可動部に相当するノズル２は、固定部に相当するＸ軸移動機構５５Ｘと、Ｘアーム５０ＸやＺ軸移動機構５５Ｘを介して連結されると共に、固定部に対して相対的に移動可能となっている。そして、固定部に取り付けられたシリンジ４の内部空間と可動部に取り付けられたノズル２の内部空間は、可撓性を有する連結チューブ１によって連結されている。

この例では、Ｙ方向およびＺ方向の移動機構にはシリンジが搭載されないので軽量であり、移動機構がコンパクトで低コストで実現できる。

また、連結チューブ１の中を液体が満たしているので、連結チューブ１が長くても、シリンジ４の吐出量を正確にノズル２に伝えることができ、精度の高い分析が可能である。

また、シリンジ４は移動機構５５Ｘに搭載してあるので、シリンジ４からノズル２までの距離が短いので、連結チューブ１は短くてすみ、高い分注精度で高精度の分析が可能である。

また、シリンジ４とバルブ１９は移動機構５５Ｘに搭載してあるので、移動機構５５Ｘまでの洗浄液チューブ６１の中での膨張収縮の影響は小さく、分注精度の高い高精度の分析が可能である。

また、ノズル２の先端に交換可能な使い捨ての分注チップを接続してもよい。流路を水で満たすことで、高い精度で分注することができ、液の吸引や液に浸すことによる汚染を防ぐことができる。

１…連結チューブ
２…ノズル
３…連結ロッド
４…シリンジ
５…チップ保持部
６…動力源
７…動力変換器
８…チップノズル
９，９Ｕ，９Ｌ…フォトインタラプタ
１１…検知板
１２…シリンジベース
１３…プランジャ
１４…シリンジ固定部材
１５…バネ
２８，２９…弾性部材
３１…チップ
３３…試薬容器
３３Ａ…試薬容器保持部
３４…検体容器
３４Ａ…検体容器保持部
３５…反応容器
３５Ａ…反応容器保持部

Claims (11)

1. シリンジ内に挿入されたプランジャの移動により発生する圧力を用いて、チップノズルの先端に交換可能に取り付けられたチップ若しくはノズルの先端から容器内の液体を吸引し、他の容器に吸引した液体を吐出する分注装置であって、
   固定部と、
   該固定部と連結されると共に、前記固定部に対して相対的に移動可能な可動部と、
   前記固定部を往復動する移動機構とからなり、
   前記固定部には、前記シリンジ及び前記プランジャが保持され、
   前記可動部には、前記チップノズル若しくは前記ノズルが取り付けられ、
   前記シリンジの内部空間と前記チップノズル若しくは前記ノズルの内部空間を連通するとともに、可撓性を有する連結チューブを備えることを特徴とする分注装置。
2. 請求項１記載の分注装置において、
   前記固定部と前記可動部との間の相対的移動を検知する検知手段を備えることを特徴とする分注装置。
3. 請求項２記載の分注装置において、
   前記検知手段は、前記固定部と前記可動部との間の相対的移動により、前記チップノズルに装着されたチップ若しくは前記ノズルが他の物体に接触したことを検知することを特徴とする分注装置。
4. 請求項２記載の分注装置において、
   前記検知手段は、前記固定部と前記可動部との間の相対的移動により、前記チップノズルにチップが装着されたことを検知することを特徴とする分注装置。
5. 請求項１記載の分注装置において、
   前記固定部に対して、前記可動部を摺動可能に連結する連結ロッドと、
   前記固定部と前記可動部との間に配置されたバネとを備え、
   前記可動部が上記固定部に懸垂されている状態では、前記バネは、その下端が前記可動部の上端に接触し、その上端が前記固定部との下端と非接触のバネ長を有することを特徴とする分注装置。
6. 請求項５記載の分注装置において、
   前記固定部と前記可動部との間の相対的移動を検知する検知手段を備え、
   前記バネの上端が前記固定部の下端と接触する状態において、前記検知手段は、前記チップノズルに装着されたチップが他の物体に接触したことを検知し、
   前記バネが圧縮された状態において、前記検知手段は、前記チップノズルにチップが装着されたことを検知することを特徴とする分注装置。
7. 請求項１記載の分注装置において、
   前記固定部に対して、前記可動部を連結する弾性部材を備え、
   該弾性部材は、前記固定部に対して前記可動部を互いに直交する少なくとも２方向において移動可能に連結することを特徴とする分注装置。
8. 請求項１記載の分注装置において、
   前記シリンジにより発生する圧力を伝達する圧力伝達流体は空気であり、
   前記チップノズルの先端に交換可能に取り付けられたチップを備えることを特徴とする分注装置。
9. 請求項１記載の分注装置において、
   前記シリンジにより発生する圧力を伝達する圧力伝達流体は液体であることを特徴とする分注装置。
10. 請求項１記載の分注装置において、
    前記可動部は、前記固定部に対して、相対的な角付けが可能に連結されることを特徴とする分注装置。
11. 検体溶液を収納した検体容器を保持する検体容器保持部と、
    複数の試薬をそれぞれ収納した複数の試薬容器を保持する試薬容器保持部と、
    反応容器を保持する反応容器保持部と
    前記検体容器内の検体溶液および前記試薬容器内の所定の検体溶液を吸引して前記反応容器に分注する分注装置と、
    反応容器内で起こる反応の結果を検出する検出器とを有する分析装置であって、
    前記分注装置は、
    固定部と、
    該固定部と連結されると共に、前記固定部に対して相対的に移動可能な可動部と、
    前記固定部を往復動する移動機構とからなり、
    前記固定部には、前記シリンジ及び前記プランジャが保持され、
    前記可動部には、前記チップノズル若しくは前記ノズルが取り付けられ、
    前記シリンジの内部空間と前記チップノズル若しくは前記ノズルの内部空間を連通するとともに、可撓性を有する連結チューブを備えることを特徴とする分析装置。

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