JP2015175707A - 分注装置及びそれを備えた分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分注チップに加わる衝撃を緩和することができる分注装置及びそれを備えた分析装置を提供する。
【解決手段】本発明の分注装置は、分注チップ２と、シリンジ部３と、シリンジベース４とを有する。シリンジ部３は、鉛直方向に延び、鉛直方向の下端に分注チップ２が装着されたノズル１１を有する。シリンジベース４は、シリンジ部３を移動可能に支持し、シリンジ部３を鉛直方向で上方向に付勢する弾性部材８を備えている。シリンジ部３とシリンジベース４は鉛直方向に相対的に移動可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、交換可能な分注チップを有する分注装置及びそれを備えた分析装置に関する。

液体を吸引し、吸引した液体を吐出する分注装置が知られている。分注装置は、例えば、人体から採取した血液や血清等の検体や、その検体と混合して所定の処理を行う試薬等を、検体や試薬が収容された容器内から複数の別の容器に分配する装置として用いられている。

分注装置では、所定量の検体や試薬が容器から吸引装置（例えばシリンジポンプ）によって分注チップ内に吸引され、分注チップ内から所定の別の容器に吐出される。このような分注装置では一般的に、多種類の検体や試薬が連続的に処理されるので、それらの混合や汚染を防止するために、分注チップは吸引対象が変わるごとに、または吸引のたびに新しいものと交換する必要がある。そのため、主に硬質プラスチック等の安価な樹脂で構成される使い捨ての分注チップが使用されている。

分注チップを使用して容器から正確に液体を吸引し、別の容器に精確に液体を分注するには、分注チップの下端部（先端部）と各容器の底の間隔を適切に管理する必要がある。これは、容器内の液体が少ない場合、容器の底付近に分注チップの下端部を配置しないと液体を吸引できないからである。また、液体を吐出する場合においては、容器の底と分注チップの下端部の距離を適切に管理することで、気泡が容器の底などに取り残されることを防止するためである。したがって、分注チップの下端部と各容器の底との間の間隔を適切に管理することが重要である。

上述したように、分注チップは同じものが使用され続けるのではなく、一度使用されると新しいものと交換される。また、容器の形状はすべて同じではなく、様々な形状のものが用いられている。そのため、予め分注チップ、容器の寸法のばらつきを考慮して、分注チップの吸引位置及び吐出位置を設定する必要がある。

しかし、分注チップ、容器の寸法のばらつきを考慮して正確に分注チップをそれぞれの容器の底に対して位置合わせることは難しい。

そこで、関連技術の一例として、分注チップの先端を容器の底に接触させてから分注チップを該容器の底に対して位置合わせする方法が特許文献１に開示されている。具体的には、容器内の液体が少ない場合、分注チップの先端を容器の底に衝突させて、その衝撃を検知することで容器の底の位置を検知し、分注チップの下端部と容器の底との間の距離を調整してから吸引を行うことが示されている。

しかしながら、上述した衝突の検知による位置決めでは、衝突の際に分注チップの先端に破損が生じる可能性がある。

そこで、分注チップと容器の底との衝突を検知し、且つ、分注チップの衝突時の破損を抑制する装置が、特許文献２に開示されている。特許文献２に開示された分注装置は、鉛直方向に延びるノズルを有するシリンジ部と、ノズルの鉛直方向で下端部に装着された分注チップと、シリンジ部の上部に位置し、シリンジ部を下方向に付勢する弾性部材を介してシリンジ部に接続される基部と、を有する。さらに、分注装置には、基部とシリンジ部との間の鉛直方向における距離の変化を検知する検知手段が設けられている。

分注チップの下端部と容器の底との衝突時に、シリンジ部が該シリンジ部の上部に設けられた弾性部材の付勢力に抗して上方向へ移動するため、基部とシリンジ部との間の距離が変化し、分注チップと容器の底との衝突が検知される。本装置では、シリンジ部と基部との間には弾性部材が設けられているため、分注チップと容器の底との衝突による衝撃を該弾性部材である程度吸収することができる。

特開平１１−３５２１３２号公報 特開２００５−２０７８５０号公報

特許文献１に開示された方法の場合、分注チップの下端部と容器の底との衝突の衝撃を緩和させる手段及びその効果が明確ではない。また、特許文献２に開示された方法の場合、弾性部材がシリンジ部を下方向に付勢しているため、弾性部材によって多少の衝撃吸収効果が得られるものの、衝突時にはシリンジ部の荷重の大部分が分注チップに加わる。したがって、特許文献２に開示された方法でも、分注チップの下端部と容器の底との衝突時の衝撃を十分に緩和できていない。そのため、分注チップの変形、衝突した容器の変形や容器の位置ずれが発生する場合があり、分注チップで容器内の液体を正確に吸引したり、容器に精確な量の液体を吐出したりすることが困難であった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、分注チップに加わる衝撃を緩和することができる分注装置及びそれを備えた分析装置を提供することを目的とする。

本発明の分注装置は、分注チップと、鉛直方向に延び、鉛直方向の下端に分注チップが装着されたノズルを有するシリンジ部と、シリンジ部を移動可能に支持し、シリンジ部を鉛直方向で上方向に付勢する弾性部材を備えたシリンジベースと、を有する。シリンジ部とシリンジベースは鉛直方向に相対的に移動可能である。

本発明によれば、分注チップが容器の底に衝突しても、シリンジ部は弾性部材によって上方向に付勢されながらシリンジベースに支持されているため、衝突時にシリンジ部の荷重が分注チップとシリンジベースとに分散して加わる。また、シリンジ部は弾性部材によって上方向に付勢されているため、衝撃を受ける方向と付勢される方向とが一致しており、分注チップと容器の底に加わる衝撃を緩和することができる。

本発明によれば、分注チップと容器の底とが接触したときに分注チップに加わる衝撃を緩和させることができる。そのため、分注チップの変形、衝突した容器の変形や容器の位置ずれなどを抑えることができ、正確な吸引と吐出を行うことができる。

本発明に係る分注装置が搭載された分析装置の斜視図である。 第１の実施形態の分注装置の構成を示す側面図である。 分注チップを装着した状態のシリンジ部の断面図である 分注チップが未装着の状態のシリンジ部の断面図である。 第１の実施形態の分注装置の側面図であり、分注動作を説明するための図である。 第２の本実施形態の分注装置の構成を示す側面図である。 第２の実施形態の分注装置の側面図であり、分注動作を説明するための図である。 第３の実施形態の分注装置の構成を示す側面図である。 本実施形態の分注装置の側面図であり、ノズルに分注チップを装着する流れを示す図である。 分注チップを吐出位置に移動させる流れを示す図である。 吐出位置を調整する手順を示すフローチャートである。 比較例の分注装置の側面図である。

以下に、本発明の分注装置及びそれを備えた分析装置を図面に基づいて詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る分注装置が搭載された分析装置の斜視図である。図１の分析装置は、抗原抗体反応及び化学発光反応によって生じる光の強度を測定することにより物質を定量的に検出する免疫学的測定装置である。この免疫学的測定装置では、検体の中から検出対象の抗原と当該抗原と特異的に結合する抗体とを抗原抗体反応させ、その後、試薬と化学発光反応させ、この化学発光反応により生じる光の強度を測定する。このような装置では、一般的に、抗体が固定された部材を搬送する搬送装置により当該部材を各反応槽へ正確に搬送する。また、上述した化学発光反応により生じた光の強度を測定する手段としては光電子増倍管が知られている。

分析装置５１は、試薬容器セット部５２と、サンプル容器セット部５３と、チップセット部５４と、チップ廃棄部５５と、移送部５６と、分注装置１と、搬送装置５７と、測定装置５８と、制御部５９と、入力部６０と、表示部８１とを備えている。

サンプル容器セット部５３には、例えば、人体から採取した血液や血清等の検体が充填されたサンプル容器５３ａがセットされる。試薬容器セット部５２には、複数の槽５２ａ、例えば、検体と混合して所定の処理を行う試薬等が充填された格納槽や、所定の反応を行うための反応槽を備えた試薬容器５２ｂがセットされる。なお、サンプル容器５３ａと試薬容器５２ｂを別々に示したが、試薬容器５２ｂに検体が充填される槽を設けて一体としてもよい。

チップ廃棄部５５は、使用済みの分注チップを分注装置５１から外して、廃棄する箱である。移送部５６は、アーム部５６ａと、アーム部５６ａを図１において手前から奥に移動させるＸ方向移動手段５６ｂと、アーム部５６ａを図１において左右に移動させるＹ方向移動手段５６ｃとを有している。アーム部５６ａには、分注装置１が搭載される。

分注装置１の詳細については後述するが、分注装置１は、移送部５６とは独立して上下方向に移動するシリンジベース移動手段７を有しており、所定のサンプル容器５３ａや試薬容器５２ｂの槽５２ａで液を吸引、吐出、混合することができる。例えば、試薬容器の格納された槽から試薬を所定量吸引し、反応槽へ所定量吐出することができる。

搬送装置５７は、抗体と試薬を反応させるために抗体が固定された部材を試薬容器５２ｂの各槽５２ａに搬送する装置である。測定装置５８は光電子増倍管により光の強さを測定する。

図１に示す本実施形態の分析装置５１では、分注装置１、搬送装置５７、測定装置５８はアーム部５６ａに搭載され、アーム部５６ａの移動に伴いこれらが同時に移動する。しかしながら、分注装置１、搬送装置５７、測定装置５８のそれぞれに独立した移送部を設けてもよい。

表示部８１は、例えば、液晶ディスプレイにより構成され、各種情報が表示される。入力部６０は、キーボードやマウスなどにより構成され、作業者によって各種設定などが入力される。なお、表示部８１と入力部６０は、タッチパネルを用いて一体化させてもよい。

制御部５９は、例えば、データを記憶させるメモリやＣＰＵからなるコンピュータにより構成され、分析装置５１の制御が行われる。制御部５９は、分注装置１、移送部５６、搬送装置５７、測定装置５８ごとに設けてもよく、分析装置５１全体を１つの制御部５９で制御してもよい。

次に、図２〜図４を参照して、本実施形態の分注装置１について説明する。図２は、本実施形態の分注装置１の構成を示す側面図である。図３は、分注チップを装着した状態のシリンジ部の断面図である。図４は、分注チップが未装着の状態のシリンジ部の断面図である。

分注装置１は、分注チップ２と、分注チップ２が装着されるシリンジ部３と、弾性部材８を有するシリンジベース４と、シリンジ部摺動部５と、アーム部５６ａに固定された移動手段固定部６と、シリンジベース移動手段７と、を有する。

シリンジ部３は、シリンジポンプ部１０とノズル１１とシリンジポンプ部１０を支持するシリンジ支持部１９とを有する。シリンジポンプ部１０は吸引力や吐出力を発生させるものであり、ノズル１１に装着された分注チップ２を介して、液体の吸引及び吐出を行うことができる。

シリンジポンプ部１０は上下方向（鉛直方向）に延びており、中空のシリンジ１２と、シリンジ１２の中空部１４内を挿通するプランジャ１３と、プランジャ１３を中空部１４内で摺動させて吸引力や吐出力を発生させるプランジャ移動手段１５とを有する。シリンジ１２の下部（プランジャ移動手段１５とは反対の方向）には、分注チップ２を装着するための中空のノズル１１が固定される。ノズル１１の上端部１１ａがシリンジ１２に固定されることで、ノズル１１の中空部１６とシリンジ１２の中空部１４とが連通する。

プランジャ移動手段１５は、ねじ軸からなるモータ軸と、モータ軸に螺合する回転ナットが内装されたモータ本体とを備えている。プランジャ移動手段１５として、回転ナットの回転駆動によりモータ本体を相対的に直進動作させるリニアステッピングモータを使用することができる。また、プランジャ移動手段１５として、モータなどの回転型のアクチュエータと、ボールねじなどの回転を直進運動に変換する機構とを組み合わせたリニアアクチュエータを使用することもできる。

上述のとおり、ノズル１１の上端部１１ａはシリンジ１２の下部に固定されている。ノズル下端部１１ｂの表面は下方向に向かってノズル１１の外径が徐々に小さくなるテーパ形状をしている。

分注チップ２は、中空の筒形状をしており、上端開口部２ａから下端開口部２ｂに向かって、内径及び外径ともに徐々に小さくなるテーパ形状をしている。また、例えば導電性の樹脂からなり、不図示の静電容量センサで分注チップ２と液体との接触を検知してもよい。この分注チップ２は、槽内部に進入し、液体を吸引あるいは吐出をする。

分注チップ２の上端開口部２ａから分注チップ２の内部にノズル１１の下端部１１ｂが挿入されている。

シリンジ支持部１９はシリンジポンプ部１０から水平方向に突出するように設けられており、シリンジ部を支持している。

ノズル１１に分注チップ２を装着する方法を図１、図４を参照して説明する。チップセット部５４には分注チップ２が挿入され、該分注チップ２を支持するための複数の穴５４ａが開いている。この穴５４ａは分注チップ２の上端の外径よりも小さくなっており、この穴５４ａに対して分注チップ２の上端開口部２ａを上に向けてセットすることで、穴５４ａから分注チップ２が抜け落ちないようになっている。

次に、移送部５６を移動させ、分注チップ２の上端開口部２ａ上にノズル１１が位置するようにシリンジ部３を配置する。その状態から、後述するシリンジベース移動手段７でシリンジ部３を下方向に移動させることで、分注チップ２の上端開口部２ａにノズル１１の下端部１１ｂが圧入されテーパ嵌合することで、ノズル１１に分注チップ２が装着される。

このように、シリンジポンプ部１０に固定されたノズル１１に分注チップ２を装着することで、分注チップ２の下端開口部２ｂは、ノズル１１の中空部１６を介して、シリンジ１２の中空部１４と連通する。そのため、プランジャ１３を移動させることで、分注チップ２の下端開口部２ｂから分注チップ２の内部２ｃに液体を吸引したり、分注チップ２の内部２ｃ内の液体を吐出したりすることが可能となる。

図２より、シリンジベース４は上下方向の断面がＬ字形状をしており、上下方向に延びる第１の平板４ａと、第１の平板４ａの下端から一方向に突出するように水平方向に延びる第２の平板４ｂと、第２の平板４ｂに固定された弾性部材８とからなる。第１の平板４ａの、第２の平板４ｂが延びる方向を向いた第１の面４ｃに、シリンジ部摺動部５が取り付けられ、第１の面４ｃとは反対の第２の面４ｄには、シリンジベース移動手段７が取り付けられている。

弾性部材８は、シリンジ部３のシリンジ支持部１９とシリンジベース４の第２の平板４ｂとに固定され、鉛直方向の上方向にシリンジ部３を付勢している。また、弾性部材８は、シリンジ部３がシリンジベース４に対して相対的に下方向へ移動することを抑制する。

シリンジ部摺動部５は、シリンジ部３をシリンジベース４に対して上下方向に摺動するようにガイドする。なお、シリンジ部摺動部５として、例えば直動ガイドを使用することができる。シリンジ部摺動部５は、シリンジベース４の第１の面４ｃに係合された軌道レール１７と、該軌道レール１７に沿って移動する移動体１８とを有する。移動体１８にはシリンジ部３が係合されているので、シリンジ部３は軌道レール１７に沿って上下方向に摺動可能である。

シリンジベース移動手段７は、シリンジベース４を上下方向の任意の位置へ移動させることができる。シリンジベース移動手段７としては、例えば、ねじ式送り装置と直動案内軸受とが一体化した一軸アクチュエータと、駆動源２１と、を使用することができる。

一軸アクチュエータは、回転運動を直線運動に変換するねじ軸（不図示）と、直線運動方向にガイドする案内レール２２と、ねじ軸に螺合されたナットを含むスライダ２３と、案内レール２２とスライダ２３との間に配置された移動体（不図示）とを有する。

ねじ軸をモータなどの駆動源２１で回転させることで、スライダ２３を案内レール２２に沿って移動させることができる。なお、駆動源２１としてはステッピングモータやサーボモータを使用することができる。ステッピングモータやサーボモータの回転量を制御することで案内レール２２上のスライダ２３の位置を制御することができる。

また、シリンジベース４の第２の面４ｄはスライダ２３に固定され、案内レール２２は移動手段固定部６に固定され、移動手段固定部６はアーム部５６ａに固定されている。そのため、シリンジ部３は、移送部５６により図１において左右方向及び奥行き方向に移動可能であるとともに、シリンジベース移動手段７により上下方向に移動可能であるので、シリンジ部３を任意の位置へ移動することができる。

シリンジ部３は、シリンジ部３の自重により、シリンジ部摺動部５に沿って、シリンジベース４に対して相対的に下方向へ移動しようとするが、弾性部材８が縮むことにより、その移動は抑制される。よって、シリンジ部３は、弾性部材８を介してシリンジベース４で支えられている。シリンジベース４が、シリンジベース移動手段７により上下方向に移動する場合、シリンジベース４はシリンジ部３と一体となって移動する。

なお、弾性部材８は、弾性変形範囲内でばね等を使用することができる。また、本実施形態では弾性部材８は、シリンジ部３のシリンジ支持部１９とシリンジベース４の第２の平板４ｂとの間に挟持されており、圧縮するように使用している。しかしながら、シリンジ部３がシリンジベース４に対して下方向へ移動することを抑制できればよいので、引張りばねでシリンジ支持部１２１９をシリンジベース４から吊り下げる構成にしてもよい。

ここで、本実施形態における分注動作を説明する。図５は、分注装置の側面図であり、分注動作を説明するための図である。図５（ａ）は、試薬容器セット部５２に正常にセットされた試薬容器５２ｂの槽５２ａに液体を吐出する場合を示している。シリンジベース４を、分注チップ２が吐出位置４１に達する規定位置４２まで、シリンジベース移動手段７で降下させる。そして、シリンジベース４が規定位置４２に達した後、分注チップ２に吸引された液体を吐出する。なお、吐出位置４１として、槽５２ａの底５２ａ１と分注チップ下端部２ｄとが接触しない位置を予め設定しておく。そして、規定位置４２は、分注チップ２が吐出位置４１に達するときのシリンジベース４の位置であるため、該規定位置４２も予め設定しておく。

図５（ｂ）は、槽５２ａが試薬容器５２ｂに正常にセットされていない場合を示している。シリンジベース４の規定位置４２への移動中に、分注チップ下端部２ｄが槽５２ａの底５２ａ１などに衝突することがある。このように、分注チップ２の下端部２ｄが槽５２ａの底５２ａ１に衝突した場合には、分注チップ２の下端部２ｄは、吐出位置４１に到達することなく分注チップ２の下端部２ｄと試槽５２ａの底５２ａ１との衝突位置４３で停止する。

このとき、シリンジ部３は、弾性部材８で上向きに付勢されながら弾性部材８を介してシリンジベース４に支持されているため、分注チップ２が衝撃を受ける方向と、弾性部材８により付勢される方向とが一致する。そのため、分注チップ２の下端部２ｄと槽５２ａの底５２ａ１とに加わる衝突を緩和することができる。また、分注チップ２の下端部２ｄと槽５２ａの底５２ａ１とに加わる衝突が緩和されるので、分注チップ２の破損や変形、衝突した槽の変形や槽の位置ずれを防止することができる。

さらに、分注チップ２が槽５２ａの底５２ａ１以外の部分に衝突する場合の衝撃も緩和できる。そのため、吸引時、吐出時のいずれの場合においても分注チップ２の破損を防止できる。また、分注チップ２が装着されていない状態のノズル１１の先端に、何かが衝突した場合にはノズル１１の破損を防止できる。

また、上記の説明は、正常時には分注チップ２と槽５２ａの底５２ａ１とが衝突しないで吐出を行った。しかしながら、後述する第４の実施形態のように、一度分注チップ２を槽５２ａの底５２ａ１に衝突させてから、分注チップ２を吐出位置に移動させる吐出方法における、分注チップ２と槽５２ａの底５２ａ１との衝突の衝撃も緩和させることができる。

［第２の実施形態］
図６を参照して、分注装置の第２の実施形態について説明する。図６は、本実施形態の分注装置の構成を示す側面図である。なお、上述の実施形態と同様の構成については説明を省略するとともに、同一の符号を付与する。

本実施形態では、分注装置１に衝突検知手段６１を加えたことを特徴とする。衝突検知手段６１は、シリンジ部３とシリンジベース４との間隔が変化したことを検知する。つまり、検知手段は、シリンジ部３とシリンジベース４との間隔の変化に基づいて、分注チップ２が外部部材、例えば槽の底に衝突したことを検知する。衝突検知手段６１として、たとえば、シリンジベース４にセンサ６２を設置し、シリンジ部３にセンサ６２の検知体６３を設置し、シリンジ部３がシリンジベース４から離れたことをセンサ６２で検知すればよい。センサ６２としては、フォトセンサ、マグネットセンサ、光電センサなどを使用することができ、非接触で検知できるセンサが好ましい。

本実施形態では、シリンジベース４の第２の平板４ｂとシリンジ部３とが水平方向に対向する位置にセンサ６２と検知体６３とがそれぞれ位置している。

ここで、本実施形態における分注動作を説明する。図７は、衝突検知手段６１を備えた分注装置の側面図であり、分注動作を説明するための図である。なお、本説明では、槽５２ａが試薬容器５２ｂに正常にセットされていない場合を説明する。

図７（ａ）は、シリンジ部３を降下させる前の状態である。この状態から、シリンジベース４を降下させると、シリンジベース４が規定位置４２に達する前に、分注チップ２の下端部２ｄと槽５２ａの底５２ａ１とが衝突する（図７（ｂ）参照）。このときのシリンジベース４の底面位置を第１の位置４５とする。但し、この時点（衝突の瞬間）ではまだシリンジ部３とシリンジベース４との間の間隔は変化していない。

そして、分注チップ２と槽５２ａとが接触しているため、シリンジ部３はそれ以上、下降できず、その場で停止する。しかし、シリンジ部３とシリンジベース４とはシリンジ部摺動部５によって相対的に摺動可能であるので、シリンジ部３が停止していても、シリンジベース４は下降を続けることができる。したがって、シリンジベース４がさらに降下すると、シリンジベース４とシリンジ部３の間隔が大きくなる。そして、衝突検知手段６１がシリンジベース４とシリンジ部３の間隔の変化を検知するのに十分な大きさになるまでシリンジベース４が第１の位置４５から降下する。このとき、シリンジベース４の位置を第２の位置４６とする（図７（ｃ）参照）。

衝突検知手段６１が測定誤差や弾性部材８の振動などではなく、分注チップ２と槽５２ａの底５２ａ１との衝突に伴う間隔の変化であると判断するためには、シリンジベース４とシリンジ部３との間の間隔の変化量がある程度大きい必要がある。このことが第１の位置４５と第２の位置４６の差を生じている。第１の位置４５と第２の位置６との間の距離、つまり、分注チップ２が槽５２ａに衝突してから衝突検知手段６１でシリンジベース４とシリンジ部３との間隔が変化したことを検知するまでに、シリンジベース４が降下した距離を「衝突検知距離４７」と称する。なお、突検知手段６１で、シリンジベース４とシリンジ部３との間隔が変化したことを検知するまでにシリンジベース４が降下した距離は、シリンジベース４とシリンジ部３との間隔の変化量に相当する。

衝突検知距離４７は、衝突検知手段６１で用いるセンサ６２と検知体６３の位置関係によるが、ほぼ一定の値になり、予め実験的に測定することで定数として使用できる。衝突検知手段６１がこの間隔の変化を検知したことを「衝突検知」と称する。

次に、衝突検知後にシリンジベース４の降下を停止させるが、シリンジベース４は、衝突検知後にシリンジベース移動手段７により減速されて停止するので、衝突検知後に停止位置４８まで降下する（図７（ｄ）参照）。シリンジ部３とシリンジベース４との間の間隔は、衝突検知距離４７に加えてシリンジベース４が減速して停止するのに必要な距離だけ離れることになる。この距離を「減速停止距離４９」と称する。なお、減速停止距離４９は、シリンジベース４の下降速度と加減速度が定まっていれば、ほぼ一定の値になるので、予め実験的に測定することで定数として使用できる。

分注チップ２と槽５２ａとが衝突した後に、衝突検知距離４７と減速停止距離４９の和の分だけ弾性部材８の縮み量が減少するので、弾性部材８による上方向への付勢力が小さくなり、分注チップ下端部２ｄの槽５２ａとの衝突部分に加わる荷重が大きくなる。しかしながら、縮み量の減少分に相当する衝突検知距離４７と減速停止距離４９の和は一定の値であるので、分注チップ２の下端部２ｄにかかるシリンジ部３の荷重を許容範囲に収めるために必要な弾性部材８のばね定数を算出できる。そのようにして算出したばね定数の弾性部材８を用いることによって、分注チップ２に過剰な荷重が加わらない構成にすることができる。

以上、説明したように、衝突検知手段６１を設けることで、分注チップ２と槽５２ａとの衝撃を緩和させて分注チップ２の破損を防止することができ、分注チップ２の破損や変形、衝突した槽の変形や槽の位置ずれをさらに防止することができる。また、分注チップ２が装着されていない状態のノズル１１においても同様な効果が得られる。

［第３の実施形態］
図８を参照して、分注装置の第３の実施形態について説明する。図８は、本実施形態の分注装置の構成を示す側面図である。なお、上述の実施形態と同様の構成については説明を省略するとともに、同一の符号を付与する。

本実施形態では、シリンジベース４の第１の平板４ａの上端から第２の平板４ｂと同様な方向に突出する、第３の平板４ｅが設けられている。つまり、本実施形態のシリンジベース４の上下方向の断面はコの字型をしている。また、第３の平板４ｅには、シリンジ部３（シリンジ支持部１９）に向かって下方に突出する、移動規制部材７１が設けられている。この移動規制部材７１によって、シリンジ部３はシリンジベース４に対して相対的な上方向への移動が規制される。

なお、移動規制部材７１によるシリンジ部３の移動の制限範囲は、少なくとも衝突検知手段６１が衝突を検知し減速停止するまで、シリンジ部３がシリンジベース４に対して鉛直方向で上方向に移動することを許容するような範囲に設定されることが好ましい。

本実施形態の分注装置１は、特に、ノズル１１に分注チップ２を装着する場合に好適である。図９を参照して、ノズル１１に分注チップを装着する方法を説明する。図９は、本実施形態の分注装置の側面図であり、ノズルに分注チップ２を装着する流れを示す図である。

チップセット部５４に、分注チップ２をセットする。次に、図９（ａ）に示すように、分注チップ２の上端開口部２ａ上にノズル１１の下端部１１ｂが位置するように、分注装置１を移送部５６で移動させる。その後、シリンジベース４をシリンジベース移動手段７で下方向に移動させる。そして、図９（ｂ）に示すように、ノズル１１の下端部１１ｂが分注チップ２の上端開口部２ａを介して分注チップ２内に挿入され、分注チップ２の上端の内壁にノズル１１が衝突する。

第２の実施形態と同様に、この衝突後もシリンジベース４が降下することで、衝突検知手段６１にて、この衝突が検知され、シリンジベース４の減速が開始し、図９（ｃ）のように、シリンジベース４が停止する。このとき、移動規制部材７１は、シリンジ部３と当接していない。

図９（ｄ）に示すように、シリンジベース４が停止した位置から、シリンジベース４をさらに降下させると、シリンジ部３と移動規制部材７１とが当接し、シリンジベース４とシリンジ部３とが一体となって移動する。そのため、シリンジ部３と移動規制部材７１とが当接した後は、シリンジベース４の降下に伴い、シリンジ部３が降下し、ノズル１１に分注チップを圧入することができる。

なお、上述の第２の実施形態の説明と同様に、ノズル１１と分注チップ２とが衝突すると、衝突検知距離と減速停止距離の和の分だけ弾性部材８の縮み量が減少する。そのため、衝突前の、移動規制部材７１とシリンジ部３との間の第１の距離７２（図９（ａ）参照）は、シリンジベース４が停止したときの、移動規制部材７１とシリンジ部３との間の第２の距離７３（図９（ｃ）参照）へと減少する。しかしながら、第２の実施形態で説明したように、衝突検知距離と減速停止距離は定数であるので、衝突検知後の第２の距離７３は既知の値である。よって、シリンジベース４が停止してから（図９（ｃ）参照）、第２の距離７３に指定の圧入距離を足した距離だけシリンジベース４を移動させることで、分注チップ２をノズル１１に所定の距離の圧入をすることができる。

ノズル１１に分注チップ２を圧入し、ノズル１１に分注チップ２を装着した後、シリンジベース４を上昇させる（図９（ｅ）参照）。

なお、移動規制部材７１は、ばねなどの弾性部材であってもよい。また、移動規制部材７１は、シリンジ部３とシリンジベース４とに挟まれることができればよいので、シリンジベース４ではなく、シリンジ部３に設置してもよい。

以上、説明したように、本実施形態の分注装置では、特許文献２と同様に、分注チップ２にノズル１１を圧入することができる。また、本実施形態の分注装置では、ノズル１１に圧力を加えすぎることなく、任意の圧力でノズル１１を分注チップ２に圧入することができるので、ノズル１１の損傷を防止することができる。

上述の実施形態と同様に、本実施形態の分注装置は、分注チップ２を未装着のノズル１１が分注チップ２に衝突したときも、シリンジ部３は弾性部材８により上向きに付勢されているため、衝撃を受ける方向と付勢される方向とが一致している。そのため、ノズル１１と分注チップ２に加わる衝突を緩和することができる。

［第４の実施形態］
本実施形態では、上述した第２、第３の実施形態の分注装置１に、制御部９１と位置検出手段９２を備えることを特徴とする。位置検出手段９２としては、シリンジベース移動手段７の駆動源２１として使用するモータに、エンコーダを設置すればよい。制御部９１は、コンピュータを使用できる。分注装置１を制御するための制御部９１を設置してもよいし、分析装置の制御部５９を利用してもよい。

本実施形態では、分注チップ２を槽５２ａの底５２ａ１に衝突させて槽５２ａの底３１ａの位置を検知し、衝突検知後、分注チップ２を上昇させて分注チップ２の下端部２ｄと槽５２ａの底５２ａ１との間の距離を適切に管理する。そのため、分注チップ２の下端部２ｄが槽５２ａの底５２ａ１から適切な距離離れた状態で分注チップ２内の液体を吐出することが可能である。

図１０、図１１を参照して吐出位置調整方法を説明する。図１０は、分注チップを吐出位置に移動させる流れを示す図である。図１１は吐出位置を調整する手順を示すフローチャートである。

予め、衝突検知位置範囲１０３と、上昇距離１０７と、上昇後停止時間とを設定しておく。なお、衝突検知位置範囲１０３は、想定される槽５２ａの底５２ａ１の位置の上下方向の範囲である。そのため、衝突検知位置範囲１０３は、槽５２ａが試薬容器５２ｂに正しくセットされた場合に、分注チップ２の下端部２ｄが槽５２ａの底５２ａ１に衝突したときのシリンジベース４の位置を中心に上下方向に適宜範囲をとればよい。なお、本実施形態では、図１０（ｂ）に示すように、衝突検知下限位置１０１と衝突検知上限位置１０２との間の範囲を衝突検知位置範囲１０３としている。衝突を検知したときに、シリンジベース４の上下方向の位置が衝突検知位置範囲以外の場合は、分注チップ２の下端部２ｄと槽５２ａの底５２ａ１とが適切に接触していないか、分注チップ２の下端部２ｄが槽５２ａの底５２ａ１以外に衝突した可能性がある。そのため、制御部９１はこの衝突をエラーとして処理してもよい。

上昇距離１０７（図１０（ｄ）参照）は、分注チップ２からの吐出時の分注チップ２の下端部２ｄを配置するべき位置と槽５２ａの底５２ａ１との間の距離１０４（図１０（ｄ）参照）と衝突検知距離との和である。上昇後停止時間は、衝突検知後にシリンジベース４が上昇して分注チップ２が吐出位置に到達してから吐出するまでに待機する時間である。

初めに、衝突検知位置範囲１０３と、上昇距離１０７と、上昇後停止時間を設定しておく（Ｓ１）。次に、図１０（ａ）に示すように、移送部５６によって分注チップ２の下端部２ｄを槽５２ａの上方に移動させ、待機させる。槽５２ａの底５２ａ１に分注チップ２の下端部２ｄを衝突させるため、槽５２ａの底５２ａ１より低い位置を目標位置としてシリンジベース４を下降させる（Ｓ２）。

図１０（ｂ）に示すように、分注チップ２の下端部２ｄを槽５２ａの底５２ａ１に衝突させ、シリンジ部３を移動不能にさせた後、さらにシリンジベース４を降下させる。そして、シリンジベース４は、第２の実施形態で説明したように衝突検知距離だけ降下し、衝突検知手段６１で衝突を検知可能な位置に達する。そして、衝突検知手段６１で衝突を検知したときの位置である衝突検知位置１０５を位置検出手段９２にて取得する（Ｓ３）。衝突検知手段６１で衝突を検知した後、シリンジベース４を停止させる。制御部９１は、位置検出手段９２で取得した衝突検知位置１０５が、衝突検知位置範囲１０３内であるのか判断し、衝突検知位置範囲１０３外の場合は、エラーとして処理をする。

第２の実施形態で説明したように、シリンジベース４は、減速停止距離１０６分降下し、停止する（Ｓ４）（図１０（ｃ）参照）。

そして、図１０（ｄ）に示すように、制御部９１は、シリンジベース４を、該シリンジベースが停止した停止位置１０９（図１０（ｃ）参照）から、取得された衝突検知位置１０５から上昇距離１０７の分、上昇した吐出位置１０８まで上昇させる（Ｓ５）。シリンジベース４を衝突検知位置１０５から上昇距離１０７の分、上昇させることで、吐出時における分注チップ２の下端部２ｄと槽５２ａの底５２ａ１との間の距離１０４を一定に保つことができる。

そして、シリンジベース４を吐出位置１０８に停止させてから上昇後停止時間経過するまで待ち、その後制御部９１は分注チップ２からの吐出を開始させる（Ｓ６）。

本実施形態では、槽５２ａの底５２ａ１を検知してから分注チップ２を上昇させる。そのため、異なる形状の槽５２ａを利用する場合や、槽５２ａが試薬容器５２ｂに正確にセットされていない場合でも、槽５２ａの底５２ａ１と分注チップ２の下端部２ｄとの間隔を一定に保つことができる。

また、分注チップ２と槽５２ａとの衝突による衝撃を緩和させることができるので、分注チップ２の破損や変形、衝突した槽の変形や槽の位置ずれを防止することができる。さらに、分注チップ２が槽５２ａの底５２ａ１以外の部分に衝突する場合の衝撃も緩和できる。そのため、吸引時、吐出時のいずれの場合においても分注チップ２の破損を防止できる。また、分注チップ２が装着されていない状態のノズル１１の先端に何かが衝突した場合にはノズル１１の破損を防止できる。

なお、衝突検知位置範囲１０３、上昇距離１０７、上昇後停止時間は、容器の各槽、液体の種類に合わせて設定すればよい。また、液体を吸引するときにも同様な方法を用いることで吸引位置を一定に保つことができる。さらに、液体を吐出すると容器内の液面が上昇するため、液面上昇に合わせてシリンジ部４を上昇させてもよい。

［実施例］
以下に第４の実施形態の分注装置１の実施例について説明する。本実施例では、第４の実施形態の分注装置を用いて、上述の方法で分注したときの吐出量の精度を評価した。評価は以下のように行った。

同じ形状の容器を用意する。片方の容器ａに純水を２００μｌ充填する。もう一方の容器ｂは、空の状態で容器の重さを測定する。なお、測定された重さは、空の容器ｂの重さと記載する。

次に、第４の実施形態の方法で、容器ａから１５０μｌ吸引し、容器ｂに１００μｌ吐出する。容器ａの底から分注チップ２の下端部２ｄの距離は、１ｍｍとなるように、上昇距離を設定する。上昇後停止時間は、０．２ｓｅｃとする。

そして、吐出後の容器ｂの重さを測定する。なお、測定された重さは、吐出後の容器ｂの重さと記載する。吐出後の容器ｂの重さから、空の容器ｂの重さを引いた値を吐出量とする。吐出量を１０回測定し、ＣＶ値（変動係数）を求める。結果は、ＣＶ値０．２０であった。

同様な評価を、吐出量２０μｌでも行った。具体的には、容器ａに２００μｌ充填する。容器ａから、７０μｌ吸引し、容器ｂに２０μｌ吐出する。結果は、ＣＶ値０．６５であった。

［比較例］
比較例では、特許文献２に開示された分注装置と同様に、シリンジ部３を下方向に向かって付勢する下方向付勢弾性部材２１０を設けている。図１２を参照して、比較例の分注装置２０１について説明する。図１２は、比較例の分注装置の側面図である。下方向付勢弾性部材２１０により、シリンジ部３をシリンジベース２０４に下方向に付勢されている。本比較例の分注装置２０１では、下方向付勢弾性部材２１０によりシリンジ部３は付勢されているため、シリンジ部３とシリンジベース２０４とは当接している。

シリンジベース２０４の下降中に、分注チップ２の下端部２ｄが容器の底に衝突することで、シリンジ部３は下方向付勢弾性部材２１０の付勢力に抗してシリンジ部摺動部５に沿って、上方向に移動する。シリンジ部３とシリンジベース２０４とが相対的に離れることを衝突検知手段６１で検知する。このとき、下方向付勢弾性部材２１０の下方向に付勢する力に抗して、下方向付勢弾性部材１０３ａが縮むことで分注チップ２と容器との衝撃を吸収する。

本比較例において実施例と同様な評価を行った。容器の底から分注チップ下端部の距離は、１ｍｍとなるように、上昇距離を設定する。上昇後停止時間は、０．２ｓｅｃとする
結果は、純水が２００μｌ充填された容器ａから１５０μｌ吸引し、容器ｂに１００μｌ吐出する場合でＣＶ値０．２５、２００μｌ充填した容器ａから、７０μｌ吸引し、容器ｂに２０μｌ吐出する場合でＣＶ値０．８０であった。

以上のことから、本実施例の分注装置は、シリンジ部を下方向に付勢する比較例の分注装置に比べて正確な分注を行うことができる。これは、実施例の分注装置では比較例の分注装置に比べて分注チップと容器の底との衝撃を十分吸収できているので、容器の位置ずれなどが生じず、正確な量の液体を吐出することができたためだと考えられる。

１ 分注装置
２ 分注チップ
３ シリンジ部
４ シリンジベース
５ シリンジ部摺動部
７ シリンジベース移動手段
８ 弾性部材
１１ ノズル
６１ 衝突検知手段
７１ 移動規制部材

Claims (12)

1. 分注チップと、
   鉛直方向に延び、鉛直方向の下端に前記分注チップが装着されたノズルを有するシリンジ部と、
   前記シリンジ部を移動可能に支持し、前記シリンジ部を鉛直方向で上方向に付勢する弾性部材を備えたシリンジベースと、を有し、
   前記シリンジ部と前記シリンジベースとは鉛直方向に相対的に移動可能である、分注装置。
2. 前記シリンジ部と前記シリンジベースとの間に位置し、前記シリンジベースを前記シリンジ部に対して鉛直方向に相対的に摺動可能に係合させる摺動部を有する、請求項１に記載の分注装置。
3. 前記シリンジベースを鉛直方向に移動させる移動手段を有する、請求項１または２に記載の分注装置。
4. 前記シリンジ部は、鉛直方向で下方向から前記弾性部材を介して前記シリンジベースに支持されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の分注装置。
5. 前記シリンジベースと前記シリンジ部との間の鉛直方向における間隔の変化に基づいて前記分注チップが外部部材と衝突したことを検知する検知手段が設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載の分注装置。
6. 前記シリンジ部または前記シリンジベースには、前記シリンジ部の鉛直方向で上方向への移動を規制する規制部材が設けられている、請求項１から５のいずれか１項に記載の分注装置。
7. 前記シリンジベースと前記シリンジ部との間の鉛直方向における間隔の変化に基づいて前記分注チップが外部部材と衝突したことを検知する検知手段と、
   前記シリンジ部または前記シリンジベースに設けられ、前記シリンジ部の鉛直方向で上方向への移動を規制する規制部材と、を備えており、
   前記規制部材による前記シリンジ部の移動の制限範囲は、少なくとも前記分注チップが前記外部部材と衝突したことを前記検知手段が検知するまで、前記シリンジ部が前記シリンジベースに対して鉛直方向で上方向に移動することを許容する範囲に設定されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の分注装置。
8. 前記シリンジベースを鉛直方向に移動させる移動手段を有し、
   前記検知手段は、前記移動手段によって前記シリンジベースが降下しているときに前記シリンジベースと前記シリンジ部との間の鉛直方向における間隔の変化を検知することにより、前記分注チップの前記外部部材への衝突を検知することができる、請求項５または７に記載の分注装置。
9. 前記移動手段を、前記分注チップによる容器内での液体の吸引または吐出を行う前に前記シリンジベースを降下させるとともに、前記検知手段が前記分注チップの前記容器の底への衝突を検知した位置から前記シリンジベースを予め設定された上昇距離だけ上昇させるように制御する制御部を有し、
   前記上昇距離は、前記分注チップの液体の吸引時または吐出時に前記分注チップの下端部を配置すべき位置と前記容器の底との間の鉛直方向の間隔と、前記検知手段が前記分注チップと前記外部部材との衝突を検知するために必要な前記シリンジベースと前記シリンジ部との間隔の変化量との和である、請求項８に記載の分注装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項の分注装置と、
    前記分注装置を移動させる移送部と、
    前記分注装置によって内部の液体が吸引または内部に液体が吐出される容器と、
    を有する分析装置。
11. 外部部材である容器内に進入し、該容器内で液体の吸引または吐出を行う分注チップと、鉛直方向に延び、鉛直方向の下端に前記分注チップが装着されたノズルを有するシリンジ部と、前記シリンジ部を移動可能に支持し、前記シリンジ部を鉛直方向で上方向に付勢する弾性部材を備えたシリンジベースと、前記シリンジベースと前記シリンジ部との間の鉛直方向における間隔の変化に基づいて前記分注チップが前記外部部材と衝突したことを検知する検知手段と、を有し、前記シリンジ部と前記シリンジベースとは鉛直方向に相対的に移動可能である分注装置における、分注チップの位置調整方法であって、
    前記容器の底の上方に前記分注チップが位置した状態から前記シリンジベースを降下させることで前記分注チップを降下させる工程と、
    前記シリンジベースを降下させることにより、前記弾性部材によって鉛直方向の上方向に付勢されている前記シリンジ部の前記ノズルの下端部に位置する前記分注チップと前記容器の前記底とを衝突させることで前記シリンジ部を移動不能にした後に、さらにシリンジベースを続けて降下させて前記シリンジベースと前記シリンジ部との間の間隔を変化させる工程と、
    前記検知手段によって前記分注チップと前記容器の前記底との衝突を検知する工程と、
    前記分注チップと前記容器の前記底との衝突を検知した後に前記シリンジベースを停止させる工程と、
    前記シリンジベースを、前記検知手段が前記分注チップと前記容器の前記底との衝突を検知した位置から予め設定された上昇距離だけ上方に上昇させる工程と、
    を含む、分注チップの位置調整方法。
12. 前記上昇距離は、前記分注チップの液体の吸引時または吐出時に前記分注チップの下端部を配置すべき位置と前記容器の底との間の鉛直方向の間隔と、前記検知手段が前記分注チップと前記外部部材との衝突を検知するために必要な前記シリンジベースと前記シリンジ部との間隔の変化量との和である、請求項１１に記載の分注チップの位置調整方法。

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