JP3234285B2 - 分注装置 - Google Patents

分注装置

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JP3234285B2 JP17876192A JP17876192A JP3234285B2 JP 3234285 B2 JP3234285 B2 JP 3234285B2 JP 17876192 A JP17876192 A JP 17876192A JP 17876192 A JP17876192 A JP 17876192A JP 3234285 B2 JP3234285 B2 JP 3234285B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、分注装置、特にチップ
先端部と液体表面を接触させずに精度良く分注動作を行
う分注装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】分注装置は、個々の操作を自動化するこ
とにより、検査能率を大幅に向上させることが可能であ
り、例えば血液検査等の大幅合理化を行うために用いら
れている。
【0003】このような分注装置の構成は、例えば図5
のブロック図に示されるようなものであり、シリンジポ
ンプ10と、このシリンジポンプ10に接続されている
配管系12と、この配管系12の先端部分に設置されて
いるチップ14とから構成されている。ここで、シリン
ジポンプ10をポンプとして用いるのは、少量の液体試
料の分注に適しているからであり、このシリンジポンプ
10はシリンダ10aとピストン10bとから構成され
ている。そして、モータなどで構成される駆動系16が
ピストン10bに設置されており、この駆動系16によ
って前記ピストン10bが上下に移動させられることに
より、前記シリンジポンプ10内に貯留されている液体
試料が配管系12を介してチップ14の先端部から滴下
されるようになっている。
【0004】ところで、分注装置の測定精度を良好に保
つためには、サンプル分注と試薬分注共に、設定された
量が正確にサンプル管中に滴下される必要がある。とこ
ろが、チップ14の材質や形状及び分注に用いられる液
体試料の性質などによりチップ14の先端部に異なった
大きさの液玉が生じ、分注される量にバラツキが生じる
場合がある。
【0005】ここで、図6は、上記の従来装置によって
チップ14から液体試料の吐出動作が行われた時の時間
とチップ14内部の圧力の関係を示すグラフであり、P
0 は大気圧を表している。図6のαに示す期間は吐出動
作の前半の圧力変化を示す領域であり、βは吐出動作の
後半の圧力変化を示すものであり、γは吐出動作終了後
の圧力変化を示すものである。この図6に示されるよう
に、吐出動作前半の期間αにおいては、チップ14の先
端部から液体試料が吐出する圧力までチップ14内部の
圧力が急激に上昇する。この吐出動作前半の期間αにお
いては、チップ14の先端部から液体試料が吐出するこ
とはない。そして、吐出動作後半の期間βにおいては、
チップ14の先端部から液体試料が吐出する圧力までチ
ップ14内部の圧力が上昇しているので、チップ14の
先端部から液体試料が吐出し滴下するようになる。この
吐出動作後半の期間βにおいては、シリンジポンプ10
のピストン10bの移動速度に伴ってチップ14内部の
圧力は上昇していくので、期間αのような急激な上昇は
起こらない。
【0006】そして、吐出動作が終了すると、チップ1
4内部の圧力が低下することとなるが、チップ14内部
の圧力は急激には低下せず、図6の領域γで示されるよ
うに徐々に大気圧P0 に戻ることになる。このようにし
てチップ14内部が徐々に大気圧に戻るために、領域γ
においては、図7(a)に示されるように、チップ14
の先端部14aにおいて液玉18が発生することとな
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この液玉の存在は、例
えばまとまった量の同種類の試薬を異なったサンプルに
それぞれ所定量滴下して分析を行いたいような場合に、
分析精度に致命的な悪影響を及ぼすことがある。つま
り、試薬を数回に分けて滴下したい場合には、異なった
大きさの液玉がチップ先端部に生成することにより、1
回1回滴下される試薬の量にバラツキが生じるからであ
る。このような状態が図7に示されており、チップ14
の先端部14aに液玉18が生成し、この液玉は、試薬
が表面張力の小さいものの場合、先端部14aの外側に
回り込むようにして、先端部14aに残留することにな
る。このような残留は、例えば、肉厚0.5mmで内径
0.5mm(すなわち、外径1.5mm)のポリプロピ
レン製のチップを用いた場合には5〜10μlと残留す
ることになり、これは、50μlの滴下を行いたい場合
には、精度に重大な影響を及ぼすことになる。
【0008】本発明は、以上のような課題に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、チップ先端部での液玉の
生成を防止し、精度良く分注を行う分注装置を提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明に係る分注装置においては、吐出動
作により液体試料を所定量滴下した直後に、これとは逆
に吸引動作を行うことにより、滴下動作終了時点でチッ
プ先端部の液体試料を切ることによって、チップ先端部
での液玉の生成を防止することを特徴とする。なお、チ
ップに液体試料を供給する配管系の内部の圧力を検出
し、内部の圧力を測定すると、前述した吸引動作を容易
に検出することができるようになる。
【0010】
【0011】
【0012】
【作用】以上のようにして構成された本発明に係る分注
装置においては、液体試料が所定量滴下された時点で吸
引動作が行われる。この時、この吸引動作が行われたと
しても、チップ先端部の液体試料はそれ自身の慣性によ
り下方に移動していき、その勢いでそのまま滴下してい
くこととなる。このため、滴下動作終了時点においてチ
ップ先端部に残留すべき液体試料が切り取られ除去され
ることとなる。
【0013】そして、チップの近傍の配管系に圧力セン
サが設置されてチップの近傍の配管系の内圧が検出され
るようにすると、吸引動作が容易に検出されることとな
るので、滴下動作の終了と共に、吸引動作も終了し容易
に制御することができるようになる。従って、チップの
近傍の配管系に圧力センサを設置してこの検出信号に基
づいて、前記シリンジポンプのピストンの動作を制御す
ることにより、分注操作終了時にチップ先端部における
液玉生成を防止すると共に当該液玉生成防止動作を制御
することが可能となる。このような制御は制御部によっ
て実行される。
【0014】
【実施例】図1は、本発明に係る分注装置の好適な一実
施例を示す図である。なお、従来例と同一の構成要素に
は同一符号を付して、その説明を省略する。
【0015】本実施例に係る分注装置において特徴的な
ことは、シリンジポンプ10のピストン10bが、滴下
動作終了時に逆転動作を行うことである。具体的には、
ピストン10bに設置されこれを上下方向に移動させる
モータ(駆動系)21が、滴下動作終了時に逆転動作を
行うことになる。こうなると、シリンジポンプ10全体
としては、吐出動作終了直後に吸引動作が行われること
となる。
【0016】ここで、図2には本実施例に係る分注装置
のチップ14内部での圧力変化とモータ21の動作マッ
プが示されており、この図2に示されているように、モ
ータ21の動作が逆転することにより、吸引動作が行わ
れ、吐出終了時において配管系12内部の圧力が急激に
低下する。そして、大気圧P0 より小さい圧力となった
場合には、モータの動作が停止するように設定されてい
る。
【0017】ここで、図6と図2の領域γ同士を比較す
れば分かるように、従来装置では、吐出動作が終了して
もチップ14内部の圧力は徐々に低下するのに対し、本
実施例の分注装置では、吐出動作が終了するとチップ1
4内部の圧力が急激に低下する。なお、チップ14の先
端から液体試料が吐出せず、チップ14の先端から液体
試料が吐出する圧力まで配管系12内部の圧力が急激に
上昇する吐出動作前半の期間αや、チップ14の先端か
ら液体試料が吐出して滴下が生じ、ピストン10bの移
動速度に伴ってチップ14内部の圧力が上昇していく吐
出動作後半の期間βは、図6に示される従来装置と同様
である。
【0018】本実施例に係る分注装置においては、所定
量の液体試料の滴下の終了直後にピストン10bの逆転
動作が行われるため、図3に示されているように、チッ
プ先端部14aの所定量の液体試料23が、それ自身有
する慣性力のためにそのまま下方に滴下されることとな
り、チップ先端部14aに所定の空間25が形成される
こととなる。このようにして、ピストン10bの逆転動
作によって液体の下向きの運動が急激に逆転させられる
ことにより、液体の慣性によって、先端部分の所定量の
液体試料が切られて滴下されるので、本実施例に係る分
注装置においては、チップ先端部14aに液玉が残留す
ることがない。
【0019】本実施例に係る分注装置の原理はつまり、
液玉が形成される時には、液体の慣性力+液玉の重さ+
水圧=液玉形成の表面張力、という等式が成り立つこと
になるが、液玉の重さや水圧(チップ先端部に係るチッ
プ内部の水圧)はほとんど制御することが不可能であ
る。ところが、液体の慣性力はモータ(駆動系)21を
制御することにより容易に制御することが可能であるの
で、本実施例においては、液体の運動方向を急激に変化
させることにより、チップ先端部の液玉の生成を防止す
るようにしたものである。
【0020】図4は、上記構成を基本とする実施例を示
す図である。
【0021】この図4の構成では、チップ14近傍の配
管系12に圧力センサ26が設置され、アンプ27を介
して入力された圧力センサ26からの情報に基づいて反
転制御部29がモータ(駆動系)21の動作を制御する
ことである。圧力センサ26は、図2の領域γのところ
に現れているP0以下の所定の圧力P1を検出し、配管系
12内部が、この所定の圧力P1に達したときにピスト
ン10bの吸引動作を終了するようにモータ21の動作
を制御する。これにより、モータ21の過剰の逆転動作
を防止することができ、液体試料の戻し過ぎにより、チ
ップ14の内壁を不必要に濡らしてしまうことがなくな
る。これにより、チップ14の内壁を不必要に濡らすこ
とにより生ずる測定誤差を防止することが可能となる。
【0022】このような分注装置では、所定量の液体試
料が滴下された時(領域γ)にチップ14内部の圧力を
急激に低下させ、チップ14内部が所定の圧力まで低下
したときには適確にモータ21の動作を停止させること
が可能となる。
【0023】ところで、分注には、検体から分離された
サンプルをサンプル管にそれぞれ分注するサンプル分注
と、サンプル管に分注されているサンプルに所定量の試
薬をそれぞれ分注する試薬分注がある。
【0024】ここで、前記サンプル分注においては、検
体同士がそれぞれ異なるために、測定精度を向上させる
ために、サンプル同士の混合や混入を防止する必要があ
るので、チップ14の多くは使い捨てされるようになっ
ている。この使い捨てチップの多くは現在、ポリプロピ
レンなどの素材が多用されているが、これらの先端部が
すべて均一であるとは限らない。例えば、チップ先端部
にカケ、バリが生じていた場合には、液体試料がチップ
先端部に残留しやすくなる。また、分注に用いられる液
体試料には配管系やチップでの残留を防止するために、
液体試料に通常は界面活性剤が混合されている。このた
め当該液体試料は、通常の液体よりもチップ先端からチ
ップ先端部14aの外壁に回りやすくなっている。
【0025】しかしながら、実施例に係る分注装置で
は、所定量の液体試料が滴下された時にチップ14内部
の圧力を急激に低下させて、チップ先端部の液体試料を
切るようにしたので、液玉の発生の防止だけでなく、使
い捨てチップ先端部にカケ、バリが生じているような場
合でも、液体試料に界面活性剤が混合されているような
場合でも、液体試料のチップ先端部での残留を防止で
き、サンプル分注であると試薬分注であるとを問わず、
設定された量が正確にサンプル管中に滴下されるように
なり、分注の測定精度が良好に保たれるようになる。
【0026】
【発明の効果】以上のようにして、本発明に係る液体分
注装置においては、使用される液体試料の種類やチップ
の種類を問わず、チップ先端部での液体の残留を防止す
ることができるので、チップにおける液体試料の残留に
よる精度の悪化を防止することができるようになってい
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な実施例に係る分注装置の構成を
示す図である。
【図2】図1の分注装置の動作を説明する図である。
【図3】図1の分注装置の動作時におけるチップ先端部
の様子を説明する図である。
【図4】本発明に係る分注装置の実施例の構成を示す図
である。
【図5】従来からの分注装置の基本的な構成を示す図で
ある。
【図6】従来の分注装置のチップ内部の圧力変化を説明
する図である。
【図7】従来の分注装置のチップ先端部での液玉生成を
説明する図である。
【符号の説明】
10 シリンジポンプ 10a シリンダ 10b ピストン 12 配管系 14 チップ 14a チップ先端部 16 駆動系 18 液玉 21 駆動系 23 滴下部分 25 空間 26 圧力センサ 27 アンプ 29 反転制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 35/00 - 35/10 G01N 1/00 101

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピストンとシリンダとからなるシリンジ
    ポンプと、このシリンジポンプに接続されている配管系
    と、この配管系に接続されたチップと、前記シリンジポ
    ンプのピストンを移動させる駆動系と、を有し、前記チ
    ップの先端部から液体試料を滴下することにより分注動
    作を行う分注装置において、 前記配管系に設けられた圧力センサ前記配管系の圧力に基づいて前記駆動系を制御する手段
    であって、 前記液体試料が所定量滴下された時点で、前
    記シリンジポンプ内のピストンを引き戻し、前記チッ
    プの先端部から当該液体試料の吸入を行わせ、その後、
    配管系内部の圧力が所定の圧力まで低下した場合には、
    前記シリンジポンプのピストンの引き戻し動作を停止
    せる制御部とを含み 、分注動作が終了したときにはチップ先端部に液
    玉が生成されないようにして液体試料の分注を行うこと
    を特徴とする分注装置。
JP17876192A 1992-07-07 1992-07-07 分注装置 Expired - Fee Related JP3234285B2 (ja)

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