JP3263667B2 - 分注機のヘッド装置 - Google Patents
分注機のヘッド装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分注機のヘッド装
置に関し、特に、超微量の試薬、検体等の液体を精度よ
く吐出することが可能な分注機のヘッド装置に関する。
置に関し、特に、超微量の試薬、検体等の液体を精度よ
く吐出することが可能な分注機のヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の分注機は、図７に示すように、コ
ントローラ１０７によって制御される３軸駆動機構１０
２の出力部に、試薬等の液体を吸引、吐出するヘッド装
置１０３が下向きに取り付けて構成されている。
ントローラ１０７によって制御される３軸駆動機構１０
２の出力部に、試薬等の液体を吸引、吐出するヘッド装
置１０３が下向きに取り付けて構成されている。
【０００３】一方、分注テーブル１０１上に設置された
プレート９の各凹部９１へ試薬を分注する際には、３軸
駆動機構１０２を駆動することによりヘッド装置１０３
を水平面と垂直面において適宜移動させる。そして、ヘ
ッド装置１０３の先端部をプレート９の凹部９１へ接近
させ、ヘッド装置１０３内の試薬をこの凹部９１へ吐出
する。また、試薬の希釈や混合を行う場合には、凹部９
１内に他の試薬が予め注入されており、ヘッド装置１０
３の先端から吐出され、液滴として付着している試薬を
凹部９１内の試薬の液面に接触させて、表面張力を開放
することにより注入を行っている。
プレート９の各凹部９１へ試薬を分注する際には、３軸
駆動機構１０２を駆動することによりヘッド装置１０３
を水平面と垂直面において適宜移動させる。そして、ヘ
ッド装置１０３の先端部をプレート９の凹部９１へ接近
させ、ヘッド装置１０３内の試薬をこの凹部９１へ吐出
する。また、試薬の希釈や混合を行う場合には、凹部９
１内に他の試薬が予め注入されており、ヘッド装置１０
３の先端から吐出され、液滴として付着している試薬を
凹部９１内の試薬の液面に接触させて、表面張力を開放
することにより注入を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の分注機においては、ヘッド装置０１３自体が
凹部９１内の試薬と接触すると、ヘッド装置１０３の先
端にその試薬が付着して、その付着した試薬が次の分注
工程において他の試薬に混入するため、精度よく分注を
行なうことが困難である。
うな従来の分注機においては、ヘッド装置０１３自体が
凹部９１内の試薬と接触すると、ヘッド装置１０３の先
端にその試薬が付着して、その付着した試薬が次の分注
工程において他の試薬に混入するため、精度よく分注を
行なうことが困難である。
【０００５】また、上述の如く試薬の分注や希釈あるい
は混合を行う場合には、コントローラ１０７による制御
の下、ヘッド装置１０３を下降させて、その先端をプレ
ート９の凹部９１内の試薬液面に対してできるだけ接近
させるのであるが、試薬の液面位は凹部９１毎にまちま
ちであるため、その都度、試薬の液面位を測定して、ヘ
ッド装置１０３の高さ位置を調整する必要がある。この
際、試薬の液面位の測定には、０．１ｍｍ程度の高い精
度が要求される。
は混合を行う場合には、コントローラ１０７による制御
の下、ヘッド装置１０３を下降させて、その先端をプレ
ート９の凹部９１内の試薬液面に対してできるだけ接近
させるのであるが、試薬の液面位は凹部９１毎にまちま
ちであるため、その都度、試薬の液面位を測定して、ヘ
ッド装置１０３の高さ位置を調整する必要がある。この
際、試薬の液面位の測定には、０．１ｍｍ程度の高い精
度が要求される。
【０００６】距離測定の精度の点では、一般にレーザ測
定器を用いると有利であることが知られているが、この
場合、レーザ光が試薬に照射されることになるため、透
明の試薬や、光化学反応を起こす試薬については適用で
きない。更に、液面には表面張力による凹凸があり、反
射方向は一様でないので、反射波の受光感度の点におい
ても問題がある。
定器を用いると有利であることが知られているが、この
場合、レーザ光が試薬に照射されることになるため、透
明の試薬や、光化学反応を起こす試薬については適用で
きない。更に、液面には表面張力による凹凸があり、反
射方向は一様でないので、反射波の受光感度の点におい
ても問題がある。
【０００７】そこで、本発明は、このような問題点に鑑
みてなされたものであって、超微量の試薬や検体等を液
滴として精度よく滴下することが可能な分注器のヘッド
装置を提供することにある。
みてなされたものであって、超微量の試薬や検体等を液
滴として精度よく滴下することが可能な分注器のヘッド
装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の分注機のヘッド
装置は、中空のノズルと、そのノズル内に挿入されたニ
ードルと、そのニードルをノズル内で移動させる駆動手
段と、ノズルの先端に配置されたチップとを備え、その
駆動手段を駆動してチップ内を減圧、加圧することによ
り液体を吸引、吐出する分注機のヘッド装置において、
チップが、ノズルに連通する内側チップ部と、その内側
チップ部の外側に配置された外側チップ部とを備えると
ともに、両チップ部の間隙に気体を供給する気体供給手
段と、その間隙内の圧力を検出する圧力センサを設け、
その圧力センサの出力に基づいて液体の吸引、吐出の対
象となる容器の液面を検出することを特徴とする。
装置は、中空のノズルと、そのノズル内に挿入されたニ
ードルと、そのニードルをノズル内で移動させる駆動手
段と、ノズルの先端に配置されたチップとを備え、その
駆動手段を駆動してチップ内を減圧、加圧することによ
り液体を吸引、吐出する分注機のヘッド装置において、
チップが、ノズルに連通する内側チップ部と、その内側
チップ部の外側に配置された外側チップ部とを備えると
ともに、両チップ部の間隙に気体を供給する気体供給手
段と、その間隙内の圧力を検出する圧力センサを設け、
その圧力センサの出力に基づいて液体の吸引、吐出の対
象となる容器の液面を検出することを特徴とする。
【０００９】このような構成において、内側チップ部先
端を吸引すべき液体に接触させた後、駆動手段を駆動し
て内側チップ部内を減圧すると、外気圧との圧力差によ
り内側チップ部内に液体が吸引される。また、内側チッ
プ部内に液体を吸引した状態で、駆動手段を駆動して内
側チップ部内を加圧すると、外気圧との圧力差により内
側チップ部内から液体が吐出され、液滴となって内側チ
ップ部先端に付着するか、もしくは滴下される。このと
き、内側チップ部先端に液滴が付着している場合には、
気体供給手段からの気体を内側チップ部と外側チップ部
の間隙から供給することにより液滴が滴下される。ま
た、内側チップ部と外側チップ部の間隙が吸引、吐出の
対象となる容器の液面に近づけると気体供給手段から供
給される気体が流れにくくなり、間隙内の圧力が上昇す
る。そして、この間隙内の圧力の上昇を検出することに
より、液面が検出される。
端を吸引すべき液体に接触させた後、駆動手段を駆動し
て内側チップ部内を減圧すると、外気圧との圧力差によ
り内側チップ部内に液体が吸引される。また、内側チッ
プ部内に液体を吸引した状態で、駆動手段を駆動して内
側チップ部内を加圧すると、外気圧との圧力差により内
側チップ部内から液体が吐出され、液滴となって内側チ
ップ部先端に付着するか、もしくは滴下される。このと
き、内側チップ部先端に液滴が付着している場合には、
気体供給手段からの気体を内側チップ部と外側チップ部
の間隙から供給することにより液滴が滴下される。ま
た、内側チップ部と外側チップ部の間隙が吸引、吐出の
対象となる容器の液面に近づけると気体供給手段から供
給される気体が流れにくくなり、間隙内の圧力が上昇す
る。そして、この間隙内の圧力の上昇を検出することに
より、液面が検出される。
【００１０】また、内側チップ部の先端は、外側チップ
部の先端に揃っているかもしくはそれより突出している
ことを特徴とする。
部の先端に揃っているかもしくはそれより突出している
ことを特徴とする。
【００１１】このような構成とすることにより、気体供
給手段から内側チップ部と外側チップ部の間隙を介して
供給される気体が、液滴を滴下する方向に噴出される。
そして、内側チップ部先端の液滴は、気体の噴出された
方向に滴下される。
給手段から内側チップ部と外側チップ部の間隙を介して
供給される気体が、液滴を滴下する方向に噴出される。
そして、内側チップ部先端の液滴は、気体の噴出された
方向に滴下される。
【００１２】また、間隙と気体供給手段との間に弁手段
を設け、駆動手段を駆動して内側チップ部内を加圧する
ことにより内側チップ部の先端に液滴を形成した後、弁
機構を開放して間隙から気体を噴出させることにより液
滴を飛ばすことを特徴とする。
を設け、駆動手段を駆動して内側チップ部内を加圧する
ことにより内側チップ部の先端に液滴を形成した後、弁
機構を開放して間隙から気体を噴出させることにより液
滴を飛ばすことを特徴とする。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
につき、図面に沿って詳細に説明する。
につき、図面に沿って詳細に説明する。
【００１７】図１は本実施の形態における分注機の全体
構成を表す概略構成図、図２は図１の分注機のヘッド装
置の構成を表す概略構成図、図３は図２のヘッド装置の
チップの構成を表す概略構成図、図４は図１の分注機の
制御系を表す制御ブロック図、図５及び図６は図１の分
注機の動作を説明するフローチャートである。
構成を表す概略構成図、図２は図１の分注機のヘッド装
置の構成を表す概略構成図、図３は図２のヘッド装置の
チップの構成を表す概略構成図、図４は図１の分注機の
制御系を表す制御ブロック図、図５及び図６は図１の分
注機の動作を説明するフローチャートである。
【００１８】本実施の形態における分注機は、図１に示
すように、分注テーブル１上に、Ｘ軸駆動部２１、Ｙ軸
駆動部２２、Ｚ軸駆動部２３からなる３軸駆動機構２が
配置され、Ｚ軸駆動機構２３の出力端にヘッド装置３が
取り付けられている。３軸駆動機構２は、各軸駆動部２
１、２２、２３毎にそれぞれ軸駆動モータ（図示省略）
を備えており、この軸駆動モータにより各軸駆動部がそ
れぞれ独立して移動できるように構成されている。そし
て、各軸駆動部２１、２２、２３の制御は、分注テーブ
ル１上に配置されたコントローラ７によって行われる。
すように、分注テーブル１上に、Ｘ軸駆動部２１、Ｙ軸
駆動部２２、Ｚ軸駆動部２３からなる３軸駆動機構２が
配置され、Ｚ軸駆動機構２３の出力端にヘッド装置３が
取り付けられている。３軸駆動機構２は、各軸駆動部２
１、２２、２３毎にそれぞれ軸駆動モータ（図示省略）
を備えており、この軸駆動モータにより各軸駆動部がそ
れぞれ独立して移動できるように構成されている。そし
て、各軸駆動部２１、２２、２３の制御は、分注テーブ
ル１上に配置されたコントローラ７によって行われる。
【００１９】また、分注テーブル１上には、気体供給手
段としてのエアポンプ１２が配置されており、エアチュ
ーブ１３を介してヘッド装置３に連繋されている。この
エアチューブ１３は、電磁弁１４を備えており、エアポ
ンプ１３から供給される気体の量を調節している。
段としてのエアポンプ１２が配置されており、エアチュ
ーブ１３を介してヘッド装置３に連繋されている。この
エアチューブ１３は、電磁弁１４を備えており、エアポ
ンプ１３から供給される気体の量を調節している。
【００２０】ヘッド装置３は、図２に示すように、有底
円筒形のフレーム３１と、そのフレーム３１の底面にス
プリング３２を介して弾性支持されたプランジャ３３と
を備えている。
円筒形のフレーム３１と、そのフレーム３１の底面にス
プリング３２を介して弾性支持されたプランジャ３３と
を備えている。
【００２１】プランジャ３３の下面には針状のニードル
３４が突設されており、このニードル３４は、フレーム
３１底面の中心に設けられた開口３１ａを通ってノズル
４側に突出している。また、開口３１ａとニードル３４
との間には、封止部材としてのＯリング３７が介挿され
ており、両部材３１ａ、３４間の隙間を塞いでいる。
３４が突設されており、このニードル３４は、フレーム
３１底面の中心に設けられた開口３１ａを通ってノズル
４側に突出している。また、開口３１ａとニードル３４
との間には、封止部材としてのＯリング３７が介挿され
ており、両部材３１ａ、３４間の隙間を塞いでいる。
【００２２】プランジャ３３の上面にはスクリュー軸３
６の一端が固定されており、このスクリュー軸３６はギ
ア機構５２を介して駆動手段としてのモータ５１に連繋
されている。スクリュー軸３６は、側面にネジが切られ
ており、回転させることにより先端に取り付けたプラン
ジャ３３を上方向または下方向に移動させる。スクリュ
ー軸３６の側方にはプランジャの位置を検出するための
位置センサが配置されており、この位置センサ３８の出
力に基づいて液体の吸引、吐出量が制御される。
６の一端が固定されており、このスクリュー軸３６はギ
ア機構５２を介して駆動手段としてのモータ５１に連繋
されている。スクリュー軸３６は、側面にネジが切られ
ており、回転させることにより先端に取り付けたプラン
ジャ３３を上方向または下方向に移動させる。スクリュ
ー軸３６の側方にはプランジャの位置を検出するための
位置センサが配置されており、この位置センサ３８の出
力に基づいて液体の吸引、吐出量が制御される。
【００２３】また、ヘッド装置３は、フレーム３１の下
方にノズル４を備えている。このノズル４は、内側ノズ
ル４１と、その外側に所定の間隔を隔てて配置された外
側ノズル部４２とから構成され、外側ノズル部４２の側
面にはエアチューブ１３を接続する接続口４３が設けら
れている。これにより、両ノズル部４１、４２の間隙４
４とエアチューブ１３とが連通することになる。
方にノズル４を備えている。このノズル４は、内側ノズ
ル４１と、その外側に所定の間隔を隔てて配置された外
側ノズル部４２とから構成され、外側ノズル部４２の側
面にはエアチューブ１３を接続する接続口４３が設けら
れている。これにより、両ノズル部４１、４２の間隙４
４とエアチューブ１３とが連通することになる。
【００２４】更に、ヘッド装置３は、ノズル４の下方に
チップ６を備えている。このチップ６は、図３に示すよ
うに、内側チップ部６１と、その外側に所定の間隔を隔
てて配置された外側チップ部６２とから構成され、外側
チップ部６２の先端は内側チップ部６１の先端より僅か
に短くなっている。そして、内側チップ部６１が内側ノ
ズル部４１の先端を覆うように取り付けられるととも
に、外側チップ部６２が外側ノズル部４２の先端を覆う
ように取り付けられている。また、内側チップ部６１と
内側ノズル部４１との間、外側チップ部６２と外側ノズ
ル部４２との間には、それぞれ封止部材としてＯリング
６３、６４が介挿されており、取付部分における隙間を
塞いでいる。これにより、両チップ部６１、６２の間隙
６５が、両ノズル部の間隙４４及びエアチューブ１３を
介してエアポンプ１２に連通することになる。
チップ６を備えている。このチップ６は、図３に示すよ
うに、内側チップ部６１と、その外側に所定の間隔を隔
てて配置された外側チップ部６２とから構成され、外側
チップ部６２の先端は内側チップ部６１の先端より僅か
に短くなっている。そして、内側チップ部６１が内側ノ
ズル部４１の先端を覆うように取り付けられるととも
に、外側チップ部６２が外側ノズル部４２の先端を覆う
ように取り付けられている。また、内側チップ部６１と
内側ノズル部４１との間、外側チップ部６２と外側ノズ
ル部４２との間には、それぞれ封止部材としてＯリング
６３、６４が介挿されており、取付部分における隙間を
塞いでいる。これにより、両チップ部６１、６２の間隙
６５が、両ノズル部の間隙４４及びエアチューブ１３を
介してエアポンプ１２に連通することになる。
【００２５】次に本実施の形態における分注機の制御系
について説明する。
について説明する。
【００２６】本実施の形態における分注機の制御系は、
図４に示すように、コントローラ７を中心に構成されて
いる。
図４に示すように、コントローラ７を中心に構成されて
いる。
【００２７】コントローラ７は、全体を制御するメイン
コントローラ７０と、３軸駆動機構２を制御する３軸コ
ントローラ７１と、ヘッド装置３内のモータ３９を制御
するヘッドコントローラ７２と、電磁弁１４の開閉を制
御する弁開閉コントローラ７３とを備えている。
コントローラ７０と、３軸駆動機構２を制御する３軸コ
ントローラ７１と、ヘッド装置３内のモータ３９を制御
するヘッドコントローラ７２と、電磁弁１４の開閉を制
御する弁開閉コントローラ７３とを備えている。
【００２８】メインコントローラ７０は、通信インター
フェース７４を介してパソコン７５から分注に必要な情
報が入出力されるとともに、通信インターフェイス７６
を介して圧力センサ１５及び位置センサ３８からの情報
が入力される。
フェース７４を介してパソコン７５から分注に必要な情
報が入出力されるとともに、通信インターフェイス７６
を介して圧力センサ１５及び位置センサ３８からの情報
が入力される。
【００２９】３軸コントローラ７１は、メインコントロ
ーラ７０からの制御信号に基づいて、３軸ドライバ７７
を介してＸ軸駆動モータ２１Ｍ、Ｙ軸駆動モータ２２Ｍ
及びＺ軸駆動モータ２３Ｍの駆動を制御する。この制御
信号は、パソコン７５から入力された目標位置に関する
情報と、ヘッド装置３の現在位置に関する情報とに基づ
いてメインコントローラ７０が生成したものである。
ーラ７０からの制御信号に基づいて、３軸ドライバ７７
を介してＸ軸駆動モータ２１Ｍ、Ｙ軸駆動モータ２２Ｍ
及びＺ軸駆動モータ２３Ｍの駆動を制御する。この制御
信号は、パソコン７５から入力された目標位置に関する
情報と、ヘッド装置３の現在位置に関する情報とに基づ
いてメインコントローラ７０が生成したものである。
【００３０】ヘッドコントローラ７２は、メインコント
ローラ７０からの制御信号に基づいて、モータドライバ
７８を介してモータ５１の駆動を制御する。この制御信
号は、パソコン７５から入力される吸引量、吐出量と、
位置センサ３８の出力と、圧力センサ１５との出力に基
づいてメインコントローラ７０が生成したものである。
ローラ７０からの制御信号に基づいて、モータドライバ
７８を介してモータ５１の駆動を制御する。この制御信
号は、パソコン７５から入力される吸引量、吐出量と、
位置センサ３８の出力と、圧力センサ１５との出力に基
づいてメインコントローラ７０が生成したものである。
【００３１】弁開閉コントローラ７３は、メインコント
ローラ７０からの制御信号に基づいて、弁開閉ドライバ
７９を介して電磁弁１４の開閉を制御する。この制御信
号は、位置センサ３８と、圧力センサ１５との出力に基
づいてメインコントローラ７０が生成したものである。
ローラ７０からの制御信号に基づいて、弁開閉ドライバ
７９を介して電磁弁１４の開閉を制御する。この制御信
号は、位置センサ３８と、圧力センサ１５との出力に基
づいてメインコントローラ７０が生成したものである。
【００３２】次に、上述した構成の分注機の吸引、吐出
動作について、図５及び図６を用いて説明する。
動作について、図５及び図６を用いて説明する。
【００３３】容器９２内に収容された液体を分注機のチ
ップ６内に吸引する場合、まず、図５に示すように、エ
アポンプ１２を駆動させるとともに電磁弁１４を開放す
る。（ステップＳ０１） その後、メインコントローラ７０から３軸コントローラ
７１を介して３軸ドライバ７７に供給される制御信号に
基づいて、Ｘ軸駆動モータ２１Ｍ及びＹ軸駆動モータ２
２Ｍを駆動して、容器９２上方にヘッド装置３を移動さ
せる。（ステップＳ０２） 次に、Ｚ軸駆動モータ２３Ｍを駆動してヘッド装置３を
下降させ、チップ６の先端を容器９２内に収容された液
体に浸す。このとき、電磁弁１４は開放状態にあり、エ
アポンプ１２からエアチューブ１３を介してチップ６の
間隙６５に空気が供給されているため、内側チップ部６
１の先端が液面に到達した後、更にヘッド装置３を下降
させて外側チップ部６２の先端が液面に到達すると、両
チップ部６１、６２の間隙６５が塞がれて、間隙６５内
の圧力が上昇する。この間隙６５内の圧力は圧力センサ
１５により測定されており、メインコントローラ７０に
て所定の閾値と比較される。その結果、圧力センサ１５
の出力が閾値を超えたとき、メインコントローラ７０
は、チップ６の先端が液面に到達したと判断して、Ｚ軸
駆動モータ２３Ｍを停止するとともに電磁弁１４を閉塞
するように、３軸コントローラ７１及び弁開閉コントロ
ーラ７３に対して制御信号を出力する。（ステップＳ０
３〜Ｓ０５） また、メインコントローラ７０は、容器９２に収容され
た液体を吸引するように、ヘッドコントローラ７２を介
してモータドライバ７８に対して制御信号を出力する。
これを受けて、モータ５１が駆動すると、その回転がギ
ア機構５２を介してスクリュー軸３６に伝達され、プラ
ンジャ３３が上方へ移動する。このプランジャ３３の上
昇に伴って、ニードル３４が上昇すると、このニードル
３４と液面により密閉された内側チップ部６１内の圧力
が低下し、外気圧との圧力差により液体が内側チップ部
６１内に吸引される。このとき、移動するプランジャ３
３の位置は位置センサ３８により検出されており、この
位置センサ３８の出力と吸引すべき液体の量に応じて、
モータ５１の回転が制御される。（ステップＳ０６） 次に、容器９２から所定量の液体の吸引が終了すると、
ヘッド装置３を液面から十分に離れた位置まで上昇させ
た後、数秒間だけ電磁弁１４を開放すると、吸引時にお
いて毛細管現象によりチップ６の間隙６５に入り込んだ
不所望な液体がエアポンプ１２から供給される空気によ
り容器９２内に戻される。これにより、液体の吸引動作
が終了する。（ステップＳ０７、Ｓ０８） 次に、液体を吸引した状態で、更に別の容器に収容され
た液体を吸引する場合、吸引すべき容器上方にヘッド装
置３を移動させ、上述したステップＳ０１〜Ｓ０８の動
作を行なうことにより、同様の吸引動作が可能となる。
このとき、ヘッド装置３が液体を吸引した状態にあって
も、間隙６５内の圧力を圧力センサ１５により検出する
ように構成しているため、その出力に基づいて液面検出
を行なうことが可能となっている。（ステップＳ０９） また、液体を吸引した状態で、その液体を別の液体が収
容された容器に対して吐出する場合、図６に示すよう
に、メインコントローラ７０から３軸コントローラ７１
を介して３軸ドライバ７７に供給される制御信号に基づ
いて、Ｘ軸駆動モータ２１Ｍ及びＹ軸駆動モータ２２Ｍ
を駆動して、容器上方にヘッド装置３を移動させる。
（ステップＳ１０、Ｓ１１） 次に、Ｚ軸駆動モータ２３Ｍを駆動してヘッド装置３を
所定の高さまで下降させる。この高さは、チップ６の先
端が容器９２内に収容された液体の液面に接触しない程
度の高さに設定されている。（ステップＳ１２） そして、Ｚ軸駆動モータ２３Ｍを停止した後、メインコ
ントローラ７０は、容器９２に収容された液体を吐出す
るように、ヘッドコントローラ７２を介してモータドラ
イバ７８に対して制御信号を出力する。これを受けて、
モータ５１が駆動すると、その回転がギア機構５２を介
してスクリュー軸３６に伝達され、プランジャ３３が下
方へ移動する。このプランジャ３３の下降に伴って、ニ
ードル３４が下降すると、このニードル３４と吸引され
た液体により密閉された内側チップ部６１内の圧力が上
昇し、外気圧との圧力差により液体が内側チップ部６１
先端から吐出される。このとき、吐出される液体が微量
であるため、その液体は液滴として内側チップ部６１の
先端に付着する。ここで、閉塞されている電磁弁１４を
開放状態にすると、内側チップ部６１の先端に付着して
いる液滴が、間隙６５から吹き出される空気により下方
へ滴下される。
ップ６内に吸引する場合、まず、図５に示すように、エ
アポンプ１２を駆動させるとともに電磁弁１４を開放す
る。（ステップＳ０１） その後、メインコントローラ７０から３軸コントローラ
７１を介して３軸ドライバ７７に供給される制御信号に
基づいて、Ｘ軸駆動モータ２１Ｍ及びＹ軸駆動モータ２
２Ｍを駆動して、容器９２上方にヘッド装置３を移動さ
せる。（ステップＳ０２） 次に、Ｚ軸駆動モータ２３Ｍを駆動してヘッド装置３を
下降させ、チップ６の先端を容器９２内に収容された液
体に浸す。このとき、電磁弁１４は開放状態にあり、エ
アポンプ１２からエアチューブ１３を介してチップ６の
間隙６５に空気が供給されているため、内側チップ部６
１の先端が液面に到達した後、更にヘッド装置３を下降
させて外側チップ部６２の先端が液面に到達すると、両
チップ部６１、６２の間隙６５が塞がれて、間隙６５内
の圧力が上昇する。この間隙６５内の圧力は圧力センサ
１５により測定されており、メインコントローラ７０に
て所定の閾値と比較される。その結果、圧力センサ１５
の出力が閾値を超えたとき、メインコントローラ７０
は、チップ６の先端が液面に到達したと判断して、Ｚ軸
駆動モータ２３Ｍを停止するとともに電磁弁１４を閉塞
するように、３軸コントローラ７１及び弁開閉コントロ
ーラ７３に対して制御信号を出力する。（ステップＳ０
３〜Ｓ０５） また、メインコントローラ７０は、容器９２に収容され
た液体を吸引するように、ヘッドコントローラ７２を介
してモータドライバ７８に対して制御信号を出力する。
これを受けて、モータ５１が駆動すると、その回転がギ
ア機構５２を介してスクリュー軸３６に伝達され、プラ
ンジャ３３が上方へ移動する。このプランジャ３３の上
昇に伴って、ニードル３４が上昇すると、このニードル
３４と液面により密閉された内側チップ部６１内の圧力
が低下し、外気圧との圧力差により液体が内側チップ部
６１内に吸引される。このとき、移動するプランジャ３
３の位置は位置センサ３８により検出されており、この
位置センサ３８の出力と吸引すべき液体の量に応じて、
モータ５１の回転が制御される。（ステップＳ０６） 次に、容器９２から所定量の液体の吸引が終了すると、
ヘッド装置３を液面から十分に離れた位置まで上昇させ
た後、数秒間だけ電磁弁１４を開放すると、吸引時にお
いて毛細管現象によりチップ６の間隙６５に入り込んだ
不所望な液体がエアポンプ１２から供給される空気によ
り容器９２内に戻される。これにより、液体の吸引動作
が終了する。（ステップＳ０７、Ｓ０８） 次に、液体を吸引した状態で、更に別の容器に収容され
た液体を吸引する場合、吸引すべき容器上方にヘッド装
置３を移動させ、上述したステップＳ０１〜Ｓ０８の動
作を行なうことにより、同様の吸引動作が可能となる。
このとき、ヘッド装置３が液体を吸引した状態にあって
も、間隙６５内の圧力を圧力センサ１５により検出する
ように構成しているため、その出力に基づいて液面検出
を行なうことが可能となっている。（ステップＳ０９） また、液体を吸引した状態で、その液体を別の液体が収
容された容器に対して吐出する場合、図６に示すよう
に、メインコントローラ７０から３軸コントローラ７１
を介して３軸ドライバ７７に供給される制御信号に基づ
いて、Ｘ軸駆動モータ２１Ｍ及びＹ軸駆動モータ２２Ｍ
を駆動して、容器上方にヘッド装置３を移動させる。
（ステップＳ１０、Ｓ１１） 次に、Ｚ軸駆動モータ２３Ｍを駆動してヘッド装置３を
所定の高さまで下降させる。この高さは、チップ６の先
端が容器９２内に収容された液体の液面に接触しない程
度の高さに設定されている。（ステップＳ１２） そして、Ｚ軸駆動モータ２３Ｍを停止した後、メインコ
ントローラ７０は、容器９２に収容された液体を吐出す
るように、ヘッドコントローラ７２を介してモータドラ
イバ７８に対して制御信号を出力する。これを受けて、
モータ５１が駆動すると、その回転がギア機構５２を介
してスクリュー軸３６に伝達され、プランジャ３３が下
方へ移動する。このプランジャ３３の下降に伴って、ニ
ードル３４が下降すると、このニードル３４と吸引され
た液体により密閉された内側チップ部６１内の圧力が上
昇し、外気圧との圧力差により液体が内側チップ部６１
先端から吐出される。このとき、吐出される液体が微量
であるため、その液体は液滴として内側チップ部６１の
先端に付着する。ここで、閉塞されている電磁弁１４を
開放状態にすると、内側チップ部６１の先端に付着して
いる液滴が、間隙６５から吹き出される空気により下方
へ滴下される。
【００３４】尚、内側チップ部６１から吐出される液体
の量は、吸引時と同様に、吐出すべき液体の量と位置セ
ンサ３８の出力とに応じて制御される。（ステップＳ１
３、Ｓ１４） 最後に、ヘッド装置３を上昇させるとともに、エアポン
プ１１を停止して、吐出動作を終了する。（ステップＳ
１５、Ｓ１６） 上述したように、本実施の形態によれば、チップ６を内
側チップ部６１と外側チップ部６２とから構成するとと
もに、両チップ部６１、６２の間隙６５にエアポンプ１
２からの空気を供給するように構成しているため、内側
チップ部６１の先端から吐出され、液滴として付着した
微量の液体が、間隙６５から吹き出される空気により滴
下される。これにより、超微量の試薬や検体等を液滴と
して精度よく滴下することが可能となる。
の量は、吸引時と同様に、吐出すべき液体の量と位置セ
ンサ３８の出力とに応じて制御される。（ステップＳ１
３、Ｓ１４） 最後に、ヘッド装置３を上昇させるとともに、エアポン
プ１１を停止して、吐出動作を終了する。（ステップＳ
１５、Ｓ１６） 上述したように、本実施の形態によれば、チップ６を内
側チップ部６１と外側チップ部６２とから構成するとと
もに、両チップ部６１、６２の間隙６５にエアポンプ１
２からの空気を供給するように構成しているため、内側
チップ部６１の先端から吐出され、液滴として付着した
微量の液体が、間隙６５から吹き出される空気により滴
下される。これにより、超微量の試薬や検体等を液滴と
して精度よく滴下することが可能となる。
【００３５】また、外側チップ部６２の先端を、内側チ
ップ部６１の先端と同じかもしくはそれより短くしてい
るため、内側チップ部６１の先端に付着した液滴に対し
て、間隙６５からの空気を効果的に吹き付けることが可
能となる。
ップ部６１の先端と同じかもしくはそれより短くしてい
るため、内側チップ部６１の先端に付着した液滴に対し
て、間隙６５からの空気を効果的に吹き付けることが可
能となる。
【００３６】また、電磁弁１４を開放した状態で内側チ
ップ部６１から液体を吐出するのではなく、内側チップ
部６１から液体を吐出した後、電磁弁１４を開放して液
滴を滴下させるように制御しているため、できるだけお
おきな液滴として液体を滴下することが可能となり、よ
り精度よく滴下することが可能となる。
ップ部６１から液体を吐出するのではなく、内側チップ
部６１から液体を吐出した後、電磁弁１４を開放して液
滴を滴下させるように制御しているため、できるだけお
おきな液滴として液体を滴下することが可能となり、よ
り精度よく滴下することが可能となる。
【００３７】また、間隙６５内の圧力を検出する圧力セ
ンサ１５を備えているため、吸引、吐出の対象となる容
器９２に収容された液体の液面を、内側チップ部６１内
に液体が吸引されている状態かどうかによらず、検出す
ることが可能となる。
ンサ１５を備えているため、吸引、吐出の対象となる容
器９２に収容された液体の液面を、内側チップ部６１内
に液体が吸引されている状態かどうかによらず、検出す
ることが可能となる。
【００３８】尚、本実施の形態においては、分注機とし
て、３軸駆動機構２をコントローラ７により制御する自
動分注機を用いたが、ヘッド装置３を手に持って操作す
る携帯用の分注機に用いることができる。
て、３軸駆動機構２をコントローラ７により制御する自
動分注機を用いたが、ヘッド装置３を手に持って操作す
る携帯用の分注機に用いることができる。
【００３９】
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、チップを内側チップ部
と外側チップ部とから構成するとともに、両チップ部の
間隙に気体供給手段からの気体を供給するように構成し
ているため、内側チップ部の先端から吐出され、液滴と
して付着した微量の液体が、間隙から噴出される気体に
より滴下される。これにより、超微量の試薬や検体等を
液滴として精度よく滴下することが可能となる。また、
間隙内の圧力を検出する圧力センサを備えているため、
吸引、吐出の対象となる液体の液面を、内側チップ部内
に液体が吸引されている状態かどうかによらず、検出す
ることが可能となる。
と外側チップ部とから構成するとともに、両チップ部の
間隙に気体供給手段からの気体を供給するように構成し
ているため、内側チップ部の先端から吐出され、液滴と
して付着した微量の液体が、間隙から噴出される気体に
より滴下される。これにより、超微量の試薬や検体等を
液滴として精度よく滴下することが可能となる。また、
間隙内の圧力を検出する圧力センサを備えているため、
吸引、吐出の対象となる液体の液面を、内側チップ部内
に液体が吸引されている状態かどうかによらず、検出す
ることが可能となる。
【図１】 本発明の実施の形態における分注機全体の構
成を表す概略構成図である。
成を表す概略構成図である。
【図２】 図１の分注機におけるヘッド装置の構成を表
す概略構成図である。
す概略構成図である。
【図３】 図２のヘッド装置におけるチップの構成を表
す概略構成図である。
す概略構成図である。
【図４】 図１の分注機の制御系を表すブロック図であ
る。
る。
【図５】 図１の分注機の吸引動作を表すフローチャー
トである。
トである。
【図６】 図１の分注機の吐出動作を表すフローチャー
トである。
トである。
【図７】 従来の分注機の構成を表す概略構成図であ
る。
る。
１ ：分注テーブル １２：エアポンプ ２ ：３軸駆動機構 ３：ヘッド装置 ３４：ニードル ３６：スクリュー軸 ４ ：ノズル ４１：内側ノズル部 ４２：外側ノズル部 ５１：モータ ６ ：チップ ６１：内側チップ部 ６２：外側チップ部 ６５：間隙 ７ ：コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−327507（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−260799（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−90281（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−189705（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−15248（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−15021（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−160738（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−85761（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−242967（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−127853（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−81530（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 35/10 B05B 7/06 G01N 1/00 101 B01L 1/00
Claims (3)
- 【請求項１】 中空のノズルと、該ノズル内に挿入され
たニードルと、該ニードルを前記ノズル内で移動させる
駆動手段と、前記ノズルの先端に配置されたチップとを
備え、該駆動手段を駆動して前記チップ内を減圧、加圧
することにより液体を吸引、吐出する分注機のヘッド装
置において、 前記チップが、前記ノズルに連通する内側チップ部と、
該内側チップ部の外側に配置された外側チップ部とを備
えるとともに、前記両チップ部の間隙に気体を供給する
気体供給手段と、当該間隙内の圧力を検出する圧力セン
サを設け、該圧力センサの出力に基づいて液体の吸引、
吐出の対象となる容器の液面を検出することを特徴とす
る分注機のヘッド装置。 - 【請求項２】 前記内側チップ部の先端は、前記外側チ
ップ部の先端に揃っているかもしくはそれより突出して
いることを特徴とする請求項１記載の分注機のヘッド装
置。 - 【請求項３】 前記間隙と前記気体供給手段との間に弁
手段を設けるとともに、前記駆動手段を駆動して前記内
側チップ部内を加圧することにより前記内側チップ部の
先端に液滴を形成した後、前記弁機構を開放して前記間
隙から気体を噴出させることにより前記液滴を滴下する
ことを特徴とする請求項１または２記載の分注機のヘッ
ド装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24530398A JP3263667B2 (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 分注機のヘッド装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24530398A JP3263667B2 (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 分注機のヘッド装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000074929A JP2000074929A (ja) | 2000-03-14 |
| JP3263667B2 true JP3263667B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=17131678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24530398A Expired - Fee Related JP3263667B2 (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 分注機のヘッド装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3263667B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4174599B2 (ja) * | 2003-07-08 | 2008-11-05 | 株式会社島津製作所 | 高速液体クロマトグラフの分画装置 |
| JP6042562B2 (ja) | 2013-11-29 | 2016-12-14 | ヤマハ発動機株式会社 | 吸引チップ |
| WO2016187561A1 (en) * | 2015-05-20 | 2016-11-24 | University Of Maryland, College Park | Generation and trapping of aqueous droplets in a microfluidic chip with an air continuous phase |
| CN110038745B (zh) * | 2019-03-29 | 2024-05-14 | 江汉大学 | 液滴细分的装置和方法 |
-
1998
- 1998-08-31 JP JP24530398A patent/JP3263667B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000074929A (ja) | 2000-03-14 |
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