JP3318629B2 - 液体の吸引／排出装置及び方法 - Google Patents

液体の吸引／排出装置及び方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は新規な液体の吸引／排出
装置に関する。詳しくは、圧力制御により液体をチップ
部内に指定量分だけ吸引するとともに、吸引した液体の
うちの所定量分をチップ部外に排出するようにした液体
の吸引／排出装置において、チップ部の内圧変化や大気
圧の変動に対応した制御値の補正を行うことによって計
量の高精度化を図ることができるようにした新規な液体
の吸引／排出装置及び方法を提供しようとするものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】容器内に収納された液体を指定量だけ吸
引した後、吸引した液体のうちの指定量分を別の容器に
移す作業に用いられる装置は分注装置と称されている。
【０００３】この分注装置は、その先端部にピペット部
を有し、管状のチップ部を容器内の液体に漬けてからチ
ップ部内を負圧にすることによって液体を吸い上げ、そ
の後別の容器内にチップ部を移送して加圧することによ
ってチップ部内の液体を排出するように構成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の装置
にあっては、液体の吸引に伴うチップ部の内圧変化や大
気圧の変動により計量にバラツキが生じるため、液体の
量を安定に吸引することができないという問題がある。
【０００５】つまり、チップ部内への液体の吸引、排出
時にチップ部の内圧が変化するためチップ部内の体積が
大きく液体の吸引量が多いと、指定量に対する誤差が大
きくなり、この誤差を小さくするためにはチップ部内の
体積をできるだけ小さくするしか為す術がなかった。
【０００６】また、計量時の天候によって計量誤差が左
右され、例えば、低気圧の通過時等において誤差が増加
することになる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明液体の吸
引／排出装置は、上記した課題を解決するために、ピス
トンとシリンダとを含むシリンダ部の圧力制御により指
定量の液体の吸引又は排出を行うようにした液体の吸引
／排出装置において、液体の吸引量又は排出量の制御目
標値を指示する指令部と、大気圧及びシリンダの内圧を
測定する圧力測定部と、指令部からの制御目標値に対し
て圧力測定部からの測定データ及びシリンダ部の形状デ
ータに基づいて補正計算を行いピストンの移動量を求め
る補正計算部と、該補正計算部からのピストンの移動量
に係る情報に応じてピストンの駆動手段を制御する制御
部とを備えたものである。
【０００８】また、本発明液体の吸引／排出方法は、ピ
ストンとシリンダとを含むシリンダ部の圧力制御により
指定量の液体の吸引又は排出を行うようにした液体の吸
引／排出方法において、液体の吸引量又は排出量に係る
制御目標値を指定した後、大気圧及びシリンダの内圧を
測定し、制御目標値に対して大気圧及びシリンダの内圧
に係る測定データ及びシリンダ部の形状データに基づい
て補正計算を行いピストンの移動量を求めた後、ピスト
ンの移動量が該補正計算によって求めた値となるように
ピストンの移動制御を行うものである。
【０００９】
【作用】本発明液体の吸引／排出装置及び方法によれ
ば、液体の吸引量又は排出量の制御目標値に対して、大
気圧及びシリンダの内圧の測定データ及びシリンダ部の
形状データに基づく補正計算を行い、圧力の変化を考慮
してピストンの移動量を求めることによって、大気圧の
変動やチップ部の内圧変化に対応したピストンの移動制
御を行うことができるので、液体の計量の高精度化を図
ることができる。
【００１０】
【実施例】以下に、本発明液体の吸引／排出装置及び方
法の詳細を図示した実施例に従って説明する。
【００１１】図１は本発明に係る分注装置１の構造を原
理的に示すものである。
【００１２】分注装置１は、指令部２、大気圧測定部
３、補正計算部４、制御部５、被制御部６を有する。
【００１３】指令部２は液体の吸引や排出の制御目標値
を設定するものであり、制御目標値が補正計算部４に送
出される。
【００１４】大気圧測定部３は大気圧を測定し、大気圧
変動に係るデータ補正のための情報を補正計算部４に送
出するものである。
【００１５】補正計算部４は指令部２からの制御目標値
及び大気圧測定部３からの情報を受けて制御値の補正を
行い、その結果を制御部５に送出する。尚、補正計算部
４内の記憶部には後述する計算式に必要な各種のデータ
（シリンダやチップ部の形状データ等）が格納されてい
る。
【００１６】制御部５は補正計算部４からの指示に応じ
て被制御部６を構成する加減圧制御部７、移動制御部８
の制御を担当する。
【００１７】９は分注装置１のピペット部であり、その
下端部に管状のチップ部１０が着脱自在に取り付けられ
るようになっている。
【００１８】ピペット部９にはチップ部１０に連通する
連通孔９ａが形成されており、該連通孔９ａが加減圧制
御部７に接続されている。
【００１９】加減圧制御部７としては、例えば、図示す
るようにシリンダ１１と該シリンダ１１内に設けられた
ピストン１２とを有し、モータ１３によってピストン１
２を移動させることによってシリンダ１１の内圧を変化
させる機構が用いられる。
【００２０】また、移動制御部８はピペット部９の水平
面内や上下方向における移動制御のための設けられてお
り、図１ではそのうちピペット部９の上下移動に係る駆
動手段であるモータ１４を示す。
【００２１】モータ１３、１４には回転検出用にエンコ
ーダ１５、１６がそれぞれ設けられており、これらの検
出信号が制御部５に送られるようになっている。
【００２２】１７はシリンダ１１の内圧測定用に設けら
れた圧力センサーであり、その検出信号は補正計算部４
及び制御部５に送出される。
【００２３】１８は液跳ね検出用センサーであり、液体
によるシリンダ１１の汚染を監視するための設けられて
いる。これは、血液等の分注時において被検査物が混合
しないよう配慮しなければならない場合、被検査物毎に
チップ部を交換する他に、シリンダ１１に被検査物が付
着していないことを常に確かめることが必要となるため
である。尚、液跳ね検出用センサー１８による検出信号
は制御部５に送出される。
【００２４】１９は液体２０が収容された容器である。
【００２５】分注装置１においては、先ず移動制御部５
による位置決め制御によってチップ部１０の先端を容器
１９内の液体２０に漬け、加減圧制御部７によりチップ
部１０内を負圧にして液体２０の一部を吸引する。
【００２６】即ち、液体２０の吸引に係る制御目標値が
指令部２から補正計算部４に送られると、ここで大気圧
測定部３からの情報に基く補正計算がなされ、その結果
が制御部５に送られる。
【００２７】制御部５は液体２０の吸引量が指定した量
になるように加減圧制御部７の圧力制御を行う。つま
り、ピストン１２の移動量をその駆動手段であるモータ
１３により制御する。
【００２８】尚、制御部５の記憶部にはシリンダ１１や
チップ部１０、容器１９の形状データが予め格納されて
おり、これらの情報及び圧力センサー１７による検出情
報に基づいて液面の変動に追従した圧力制御を行うこと
ができるようになっている。
【００２９】その後、制御部５は移動制御部８を介して
チップ部１０を別の容器内に位置させ、加減圧制御部７
によりチップ部１０内を加圧して、吸引した液体２０の
一部をチップ部１０外に排出する。
【００３０】即ち、液体２０の排出に係る制御目標値が
指令部２から補正計算部４に送られると、ここで大気圧
測定部３からの情報に基く補正計算がなされ、その結果
が制御部５に送られると、液体２０の排出量が指定した
量になるようにピストン１２の移動量をモータ１３によ
り制御する。
【００３１】図２はピペット部９の具体的な構成例を示
すものである。
【００３２】２１はピペット部９の主部であり、金属に
より形成されており、該主部２１内にシリンダ１１が形
成されている。
【００３３】主部２１の下端面には凹部２２が形成され
ており、また、主部２１の下端寄りの部分には筒部２３
の上端部が外嵌固定されている。
【００３４】尚、筒部２３の内径は下端寄りの部分で小
さく、これより上側の部分で稍大きくなっており、これ
によって上向きの段差面２３ａが形成されている。
【００３５】２４は金属製のチップシャフトであり、貫
通孔２４ａを有する管状の部材として形成されており、
その上端寄りの部分が主部２１に固定されている。
【００３６】そして、その下端寄りの部分２４ｂがその
他の部分に比して大径とされており、これにチップ部１
０が嵌合される。また、この被嵌合部２４ｂの上端には
上方を向いた環状の凹部２４ｃとこれを囲む突壁２４ｄ
が形成されている。
【００３７】尚、チップシャフト２４の貫通孔２４ａは
主部２１に形成された連通孔９ａを介してシリンダ１１
に繋がっている。
【００３８】チップ部１０は合成樹脂により管状に形成
されており、その上端寄りの部分１０ａがチップシャフ
ト２４の被嵌合部２４ｂに外嵌されるようにその外径が
他の部分の外径に比して大きくされており、また、チッ
プ部１０の下端部１０ｂは先細りとされており、この部
分１０ｂが液体２０内に浸漬されることになる。
【００３９】２５はチップシャフト２４に摺動可能に外
嵌された拡径部材であり、金属により略筒状に形成され
ている。
【００４０】拡径部材２５はその上端寄りの部分２５ａ
が他の部分に比して大径とされ、該部分２５ａの上端部
がピペット部９の凹部２２内に摺動可能な状態で受け入
れられている。
【００４１】また、拡径部材２５の下端寄りの部分はそ
の外径が下方にいくに従って小さくされ、これによって
テーパー部２５ｂが形成されており、その下端部２５ｃ
は最小、かつ、一定の外径を有する部分とされている。
【００４２】２６はＯリングであり、チップ部１０の上
端部１０ａの内壁と拡径部材２５の下端寄りの部分との
間に設けられている。尚、チップシャフト２４の突壁２
４ｄが拡径部材２５の下降に伴うＯリング２６の下降に
対してストッパーの役目を果たしている。
【００４３】２７は金属製の筒状をしたチップ抜き部材
であり、拡径部材２５と上記した筒部２３との間に摺動
可能な状態で設けられている。
【００４４】チップ抜き部材２７はその下端面２７ａを
チップ部１０の上端部１０ａに当接させることによって
チップ部１０の上端部１０ａをチップシャフト２４から
抜き出すために用いられる。
【００４５】チップ抜き部材２７には上記拡径部材２５
の大径部２５ａを受け入れるための上端に開口した凹部
２８が形成されており、その下端部を除く部分２８ａの
内径が拡径部材２５の大径部２５ａの外径に略等しく、
下端部２８ｂの内径はこれより大きくなっている。
【００４６】そして、この凹部２８と主部２１の凹部２
２とによって形成される空間をシリンダとし、拡径部材
２５の大径部２５ａをピストンとするエアーシリンダ２
９が構成されている。
【００４７】即ち、チップ部１０の装着用のエアー管３
０が主部２１の側面に取り付けられており、主部２１内
に形成された孔２１ａを通してエアー管３０と凹部２２
とが連通されている。
【００４８】また、チップ部１０の取り外し用のエアー
管３１が設けられ、その先端部が筒部２３の側面に形成
された長孔２３ｂを通してチップ抜き部材２７の側面に
固定されており、エアー管３１とチップ抜き部材２７の
凹部２８とが連通されている。
【００４９】従って、エアー管３０、３１を介した空圧
制御により凹部２２内の圧力を高めると拡径部材２５が
下降し、逆に凹部２８内の圧力を高めると拡径部材２５
が上昇することになる。
【００５０】また、チップ抜き部材２７はエアー管３１
を介した空圧制御により下降されるようになっている。
【００５１】つまり、拡径部材２５が上死点に達した後
もエアー管３１を通して凹部２８内の加圧を継続するこ
とによってチップ抜き部材２７が押し下げられる。
【００５２】尚、チップ抜き部材２７の外周面と筒部２
３との間に形成される隙間にはコイルバネ３２（その上
端部がチップ抜き部材２７の上端部に形成されたフラン
ジ部３３の下面に当接され、また、下端部が筒部２３の
内側に形成された段差面２３ａに当接されている。）が
介挿されており、チップ抜き部材２７の下降はこのコイ
ルバネ３２による上方への付勢力に抗して行われる。
【００５３】よって、凹部２８内の圧力を下げればコイ
ルバネ３２の弾性力によってチップ抜き部材２７が上方
に押し戻されることになる。
【００５４】尚、筒部２３の長孔２３ｂはチップ抜き部
材２７の移動に伴うエアー管３１の移動に支障を来さな
いように形成されたものである。
【００５５】圧力センサー１７は、主部２１の側方に取
り付けられており、その検出端が連通孔９ａに接続され
ている。
【００５６】また、液跳ね検出用センサー１８はチップ
シャフト２４の下端面に取り付けられており、微細な電
極パターン上に液体２０が付着した時に電気抵抗が変化
する現象を利用して液跳ねの有無を検出するようになっ
ている。
【００５７】次に、大気圧及びシリンダ１１の内圧に係
る補正計算について説明する。
【００５８】図３はチップ部１０及びシリンダ１１の形
状を示す略図であり、チップ部１０の内半径等を含む緒
量の定義を併せて示すものである。
【００５９】チップ部１０は下部１０Ｂ、中間部１０
Ｍ、上部１０Ｔから構成されている。
【００６０】下部１０Ｂは内半径ｒ１（断面積＝Ｓ１）
の円筒形状をなし、中間部１０Ｍは底面半径ｒ１、上面
半径ｒ２（断面積＝Ｓ２）の倒立円錐台形状をなし、上
部１０Ｔは底面半径ｒ２、上面半径ｒ３（断面積＝Ｓ
３）の倒立円錐台形状をなしている。
【００６１】そして、下部１０Ｂ、中間部１０Ｍ、上部
１０Ｔの高さがそれぞれｚ１、ｚ２、ｚ３とされてい
る。
【００６２】また、シリンダ１１は、内半径ｒ４、断面
積Ｓ４の円筒形状をなしている。
【００６３】大気圧をＰ０、チップ部１０の容積をＶ
０、ピストン１２のストローク量をｘ、液体２０の吸引
量をＱとしたとき、Ｑに対するｘ値は下部１０Ｂ、中間
部１０Ｍ、上部１０Ｔについてそれぞれ成立する関係式
に基づいて求めることができる。
【００６４】尚、下表に緒量の定義を示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】以下では簡単化のため液体２０の密度を１
とし、次の３つの場合、（１）下部１０Ｂ内が満杯にな
る迄の間、（２）中間部１０Ｍが満杯になるまでの間、
（３）上部１０Ｔが満杯になるまでの間に分けて説明す
る。
【００６７】（１）下部１０Ｂ内が満杯になる迄の間 チップ部１０の下端面から計った吸引液体の高さをｈと
したとき、０≦ｈ≦ｚ１の場合には、ボイルの法則及び
容量和に係る式から［数１］式に示す関係が成立する。
【００６８】
【数１】
【００６９】尚、上式中の「ｈ１（Ｑ）」は位置水頭を
表す。
【００７０】［数１］式によれば、大気圧Ｐ０や形状デ
ータＳ１、Ｓ４、Ｖ０が予め分かっている場合に、吸引
量Ｑを与えたときのピストン１２のストローク量ｘを計
算することができる。
【００７１】（２）中間部１０Ｍが満杯になるまでの間 ｚ１＜ｈ≦ｚ２の場合には、下部１０Ｂの満杯時におけ
るストローク量ｘをｘ１、チップ部１０内のエアーの体
積をＶ１、内圧をＰ１、吸引した液体の体積をＱ１と
し、この状態を基準とした時のストローク量の増分ｘ′
を「ｘ′＝ｘ−ｘ１」とし、吸引した液体の体積の増分
Ｑ′を「Ｑ′＝Ｑ−Ｑ１」で定義すると（［表２］に緒
量の定義を示す。）、［数２］式に示す関係が成立す
る。
【００７２】
【表２】
【００７３】
【数２】
【００７４】尚、上式中の「ｈ２（Ｑ′）」は位置水頭
を表す。
【００７５】［数２］式によれば、内圧Ｐ１や形状デー
タＳ４、Ｖ１、ｒ１、ｒ２、ｚ２が予め分かっている場
合に、吸引量の増分Ｑ′を与えたときのピストン１２の
ストローク量の増分ｘ′を計算することができる。
【００７６】（３）上部１０Ｔが満杯になるまでの間 ｚ２＜ｈ２≦ｚ３の場合には、中間部１０Ｍの満杯時に
おけるストローク量ｘをｘ２、チップ部１０内のエアー
の体積をＶ２、内圧をＰ２、吸引した液体の体積をＱ２
とし、この状態を基準とした時のストローク量の増分
ｘ′′を「ｘ′′＝ｘ−ｘ２」とし、吸引した液体の体
積の増分Ｑ′を「Ｑ′′＝Ｑ−Ｑ２」で定義すると
（［表３］に緒量の定義を示す。）、［数３］式に示す
関係が成立する。
【００７７】
【表３】
【００７８】
【数３】
【００７９】尚、上式中の「ｈ３（Ｑ′′）」は位置水
頭を表す。
【００８０】［数３］式によれば、内圧Ｐ２や形状デー
タＳ４、Ｖ２、ｒ２、ｒ３、ｚ３が予め分かっている場
合に、吸引量の増分Ｑ′′を与えたときのピストン１２
のストローク量の増分ｘ′′を計算することができる。
【００８１】前述したように、大気圧Ｐ０に係る情報は
大気圧測定部３により得られ、内圧Ｐ１、Ｐ２は圧力セ
ンサー１７によって得られようになっており、各種の形
状データについては補正計算部４に予め記憶されている
ため、上式［数１］乃至［数３］を使って吸引量に対し
て圧力の補正が施された場合のピストン１２のストロー
ク量を計算することができる。
【００８２】尚、上式［数１］乃至［数３］が液体の排
出時においても用いられることは勿論である。
【００８３】大気圧及び内圧に係る補正処理を含む加減
圧制御部７の制御手順をまとめると以下のようになる。 （１）液体の吸引又は排出に係る制御目標値を指令部２
が補正計算部４に発する。 （２）大気圧測定部３により大気圧（Ｐ０）を測定す
る。 （３）内圧（Ｐ１、Ｐ２）を圧力センサー１７により測
定する。 （４）液体の吸引又は排出に係る制御目標値に対して
（２）、（３）のデータ及びシリンダ１１、チップ部１
０の形状データに基づきピストン１２のストローク量を
補正計算部４が計算する。 （５）制御部５がモータ１３に制御信号を送りピストン
１２のストローク量が（４）で求めた値となるように制
御する。
【００８４】尚、（２）、（３）の測定順序は逆になっ
ても良く、また、（３）の内圧測定が液体の吸引又は排
出の度に必要であるのに対して、（２）の大気圧測定は
それほど頻繁に行う必要がないので、これを一定の期間
毎に行ったり、液体吸引前に圧力センサー１７により測
定しても良い。
【００８５】また、本実施例では液体の吸引又は排出を
短時間に行うことができるため、［数１］乃至［数３］
式には外気温の変化をとり入れていないが、液体の吸引
や排出に時間がかかる場合には温度変化による影響に対
する配慮も必要となる。
【００８６】次に、分注装置１の動作について液体の吸
引時と排出時とに分けて説明する。
【００８７】液体の吸引時には先ず、新しいチップ部１
０を装置に取り付ける。
【００８８】図４はチップ部１０をチップシャフト２４
に嵌合した状態を示すものであり、チップ部１０の上端
部１０ａがチップシャフト２４の被嵌合部２４ｂに外嵌
されており、拡径部材２５やチップ抜き部材２７はそれ
らに許される移動範囲において最も高い位置にある。
【００８９】尚、Ｏリング２６はチップ部１０の上端部
１０ａの内壁に軽く当接した状態となっているが、チッ
プ部１０を被嵌合部２４ｂに嵌合する際にＯリング２６
が抵抗とならない寸法関係が成立している。
【００９０】次に、エアー管３０を通して凹部２２内を
加圧すると拡径部材２５が下降し、図５に示すように、
Ｏリング２６はその内径が拡径部材２５のテーパー部２
５ｂによって押し拡げられるため、Ｏリング２６がテー
パー部２５ｂとチップ部１０の上端部１０ａの内壁との
間で押し潰された状態になる。
【００９１】図６は拡径部材２５がさらに下降してその
下端部２５ｃがチップシャフト２４の凹部２４ｃの内底
面に突き当たった状態を示しており、Ｏリング２６は拡
径部材２５のテーパー部２５ｂを乗り越えて該テーパー
部２５ｂの稍上の部分とチップ部１０の上端部１０ａの
内壁との間で最も潰された状態になる。
【００９２】これによってチップ部１０とチップシャフ
ト２４の被嵌合部２４ｂとの間のシールが確実になされ
るので、その後液体を吸引するためにチップ部１０内を
減圧したり、液体を排出するためにチップ部１０内を加
圧した時にチップ部１０とチップシャフト２４の被嵌合
部２４ｂとの間の隙間を通してエアーが出入りするのを
防止することができる。
【００９３】つまり、液体の吸引量や排出量は圧力制御
によって管理されるため、エアー漏れ等による圧力変動
の影響を極力抑えることで精度の良い計量を行うことが
できる。
【００９４】チップ部１０を装置に取り付けた後は、移
動制御部８によりピペット部９を移動し、チップ部１０
を容器１９の上方に待機させる。
【００９５】そして、モータ１４の制御によりピペット
部９を下降させてチップ部１０を容器１９内に入れる。
その際、制御部５は圧力センサー１７によりチップ部１
０の内圧を監視し、チップ部１０が液面に達したことを
検知した時にピペット部９の下降を停止する。
【００９６】この状態ではチップ部１０の下端部１０ｂ
が液面下数ミリの位置に沈んでいる。
【００９７】指令部２からの制御目標値と大気圧測定部
３や圧力センサー１７からの情報に基づいて上記［数
１］乃至［数３］式に基づく補正計算がなされ、制御部
５は計算結果であるストローク量だけピストン１２を移
動させるためにモータ１３を制御する。これによって指
定量の液体がチップ部１０内に吸引される。
【００９８】尚、液体の吸引時においてピペット部９が
下方に移動しない状態になっていると、液体の吸引につ
れて容器１９内の液面が下がるため、チップ部１０の下
端部１０ｂが液面の上方に位置するようになった場合に
液体の吸引ができない状態となる。
【００９９】そのために、制御部５はチップ部１０内に
吸引した液体量に基づいて液面の低下量を計算し（制御
部５には吸引量に対する容器１９内の液面の低下を計算
するのに必要な容器１９やチップ部１０の形状データが
記憶されている。）、液面の低下に追従してピペット部
９を下降させるためにモータ１４の制御を行うようにな
っている。
【０１００】これによってチップ部１０の下端部１０ｂ
を常に液面から僅に下がった所定位置に保つことができ
る。
【０１０１】尚、チップ部１０の下端部１０ｂを液面近
くに漬かった状態に保つのは、常に液体の上澄みを吸引
することによってなるべく不純物を吸引しないように
し、チップ部１０の詰まりを防止したり、チップ部１０
の外周面に余分な液体が付着しないようするためや、チ
ップ部１０の内圧測定に係る条件を一定化することで測
定誤差の低減を図るため等の理由による。
【０１０２】液体を指定量だけ吸引した後は、移動制御
部８によりピペット部９を容器１９から引き上げて吸引
作業が終了する。
【０１０３】次に、チップ部１０内の液体を排出する際
には、先ず、移動制御部８によりピペット部９を移動
し、チップ部１０を空の容器の上方に待機させる。
【０１０４】そして、モータ１４の制御によりピペット
部９を下降させてチップ部１０を容器内に入れる。
【０１０５】チップ部１０の下端部１０ｂは最終的に容
器の内底面に当接することになるが、これを検知するた
めのセンサー（図示せず）が設けられており、該センサ
ーの検知信号によってチップ部１０の下降が停止され
る。
【０１０６】そして、移動制御部８により僅かにピペッ
ト部９を引き上げ、チップ部１０の下端部１０ｂが容器
の内底面に接触しないすれすれの高さとなるように位置
決め制御を行う。
【０１０７】その後、制御部５はピストン１２のストロ
ーク量が補正計算部４の指示する量となるようにモータ
１３を制御する。
【０１０８】その際、指令部２からの制御目標値と大気
圧測定部３や圧力センサー１７からの情報に基づいて
［数１］乃至［数３］式に基づく補正計算がなされるこ
とは勿論である。
【０１０９】これによって、チップ部１０内の液体が予
定した分量だけ容器内に排出される。
【０１１０】尚、液体の排出に伴って容器内の液面が上
昇するため、これに追従してチップ部１０を上昇させる
必要があり、制御部５は移動制御部８を介してチップ部
１０の下端部１０ｂが常に液面下数ミリの位置に保たれ
るようにピペット部９の高さを制御するようになってい
る。
【０１１１】その理由について上述した理由の他に、チ
ップ部１０が液面に漬かっていない状態でチップ部１０
から液体を排出すると、液体が滴下された場合に一滴の
量が排出量の精度限界となってしまうのを避けるためで
ある。
【０１１２】指定量の液体を排出した後は移動制御部８
によりピペット部９が容器内から引き上げられ、別の空
容器に指定量の液体を排出する作業が繰り返される。
【０１１３】以上の一連の排出作業が終了した後、チッ
プ部１０を取り外す際には、エアー管３１を通してチッ
プ抜き部材２７の凹部２８内を加圧することによって拡
径部材２５が上昇し、チップ部１０の装着時とは逆に図
６、図５、図４の順に従って状態が変化する。
【０１１４】即ち、拡径部材２５が上死点に達した後も
引き続き凹部２８内を加圧すると、図７に示すようにチ
ップ抜き部材２７がコイルバネ３２の力に抗して下降
し、その下端面２７ａがチップ部１０を下方に突き出
す。
【０１１５】拡径部材２５によるＯリング２６の変形は
解除されており、チップ部１０はチップシャフト２４の
被嵌合部２４ｂに軽く外嵌された状態となっているの
で、チップ抜き部材２７の下降によりチップ部１０を容
易に取り外すことができる。
【０１１６】その後、エアー管３１を通してチップ抜き
部材２７の凹部２８内を減圧すると、コイルバネ３２の
弾性力によってチップ抜き部材２７が上昇し最終的に最
も高い位置に戻ることになる。
【０１１７】以上の作業中は制御部５により各種のエラ
ー検出が行われ、例えば、液体の吸引終了時から液体の
排出作業に移行するまでの間等においてシリンダ１１の
内圧が安定した状態になっているか否かを圧力センサー
１７からの情報を受けて制御部５が監視しており、内圧
の低下によりエアー漏れ等が判断される。
【０１１８】また、シリンダ１１の内圧に係る情報は、
液体の吸引時においてチップ部１０に詰まりが生じたど
うかの判断や、液体の吸引状態が正常かどうか（つま
り、液体の吸引時において液体と一緒にエアーを吸引し
ているか否か）を判断するのに利用される。
【０１１９】図８は横軸に液体の吸引量ｑをとり、縦軸
にシリンダ１１の内圧ｐ（負圧）をとって両者の関係を
概念的に示したものである。
【０１２０】実線の曲線３４が正常な吸引状態を示し、
破線の曲線３５はチップ部１０が詰まった場合の状態変
化を示し、２点鎖線の曲線３６が液体の吸引時にエアー
を一緒に引き込んでいる場合の状態変化を示している。
【０１２１】液体に混入している不純物によりチップ部
１０が詰まった場合には、吸い込み時の抵抗が大きくな
るので、曲線３５に示すように吸引量ｑに対して内圧ｐ
が異常に下がることになる。
【０１２２】これとは逆に液体の吸引時にエアーを一緒
に引き込んでいる場合には、曲線３６に示すように吸引
量ｑに対して内圧ｐが異常に上がることになる。
【０１２３】圧力センサー１７からの情報に基づいて、
このような圧力変化を絶えず監視することによって吸引
状態の異常を検出することができる。
【０１２４】
【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本発明液体の吸引／排出装置及び方法によれば、液
体の吸引量又は排出量の制御目標値に対して、大気圧及
びシリンダの内圧の測定データ及びシリンダ部の形状デ
ータに基づく圧力補正計算を行い、圧力の変化を考慮し
てピストンの移動量を求めることによって、大気圧の変
動やチップ部の内圧変化に起因した計量誤差を低減する
ことができる。
【０１２５】そして、圧力補正計算にあたっては、シリ
ンダ部やチップ部を、その内径が一定の部分と内径が変
化する複数の部分に区分し、あるいは、その内径の変化
率が一定となる複数の部分に区分し、各部分に応じた補
正計算式に基づき各部におけるピストンの移動量を求め
るようにすれば、シリンダ部やチップ部に係る形状要因
を考慮した精緻な圧力制御を行うことができ、高精度の
計量を保証することができる。
【０１２６】尚、上記実施例において示した形状乃至構
造は何れも本発明の具体化に当たってのほんの一例を示
したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲
が限定的に解釈されるものではない。
【０１２７】例えば、上記実施例ではチップ部を交換す
ることができるように構成された分注装置に本発明を適
用したが、チップ部を交換することができないタイプ
（つまり、シリンダ部がチップ部とシリンダとを含む構
成とされる。）の分注装置等に本発明を適用する等、本
発明の趣旨を逸脱しない限りにおける各種実施の態様が
本発明の技術的範囲に含まれることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る分注装置の原理的な説明図であ
る。
【図２】ピペット部の要部を示す縦断面図である。
【図３】圧力補正に係る計算式について説明するための
概略図である。
【図４】チップ部の取り付けについて説明するための要
部の拡大断面図であり、拡径部材の下降前の状態を示
す。
【図５】チップ部の取り付けについて説明するための要
部の拡大断面図であり、拡径部材の下降途中の状態を示
す。
【図６】チップ部の取り付けについて説明するための要
部の拡大断面図であり、拡径部材の下降終了時の状態を
示す。
【図７】チップ部の取り外しについて説明するための要
部の拡大断面図である。
【図８】内圧検出を利用したエラー検出について説明す
るための概略的なグラフ図である。
【符号の説明】
１ 液体の吸引／排出装置（分注装置） ２ 指令部 ３、１７ 圧力測定部 ４ 補正計算部 ５ 制御部 １０ チップ部 １０Ｂ、１０Ｍ、１０Ｔ 部分 １１ シリンダ １２ ピストン １３ 駆動手段（モータ） ２０ 液体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中町 啓一 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−331623（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−107253（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−214058（ＪＰ，Ａ) 米国特許5013529（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 11/00 - 11/06 G01N 1/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ピストンとシリンダとを含むシリンダ部
    の圧力制御により指定量の液体の吸引又は排出を行うよ
    うにした液体の吸引／排出装置において、液体の吸引量
    又は排出量の制御目標値を指示する指令部と、大気圧及
    びシリンダの内圧を測定する圧力測定部と、指令部から
    の制御目標値に対して圧力測定部からの測定データ及び
    シリンダ部の形状データに基づいて補正計算を行いピス
    トンの移動量を求める補正計算部と、該補正計算部から
    のピストンの移動量に係る情報に応じてピストンの駆動
    手段を制御する制御部とを備えたことを特徴とする液体
    の吸引／排出装置。
  2. 【請求項２】 ピストンとシリンダとを含むシリンダ部
    の圧力制御により指定量の液体の吸引又は排出を行うよ
    うにした液体の吸引／排出方法において、液体の吸引量
    又は排出量に係る制御目標値を指定した後、大気圧及び
    シリンダの内圧を測定し、制御目標値に対して大気圧及
    びシリンダの内圧に係る測定データ及びシリンダ部の形
    状データに基づいて補正計算を行いピストンの移動量を
    求めた後、ピストンの移動量が該補正計算によって求め
    た値となるようにピストンの移動制御を行うようにした
    ことを特徴とする液体の吸引／排出方法。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の液体の吸引／排出装置
    において、液体を吸引し又は排出するためのシリンダに
    連通されたチップ部をシリンダ部に対して着脱自在に取
    り付けるようにしたことを特徴とする液体の吸引／排出
    装置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の液体の吸引／排出装置
    において、シリンダ部を、その内径が一定の部分と内径
    が変化する複数の部分に区分し、各部分に応じた補正計
    算式に基づき各部におけるピストンの移動量を補正計算
    部が求めるようにしたことを特徴とする液体の吸引／排
    出装置。
  5. 【請求項５】 請求項３に記載の液体の吸引／排出装置
    において、チップ部を、その内径の変化率が一定となる
    複数の部分に区分し、各部分に応じた補正計算式に基づ
    き各部におけるピストンの移動量を補正計算部が求める
    ようにしたことを特徴とする液体の吸引／排出装置。
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