JP3641461B2 - 分注装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検体検査などにおいて、液体試料を吸入・吐出する分注を行う分注装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薬液等の液体試料を分注する分注装置が知られている。この分注装置は、例えば、遺伝子の機能解析を行うためのＩＳＨ（In Situ Hybridization）処理装置などに用いられている（組み込まれている）。また、近年、多くの検体を効率的に分析する必要性から、複数のノズルを同時に移動させ、複数のウェルから一度に複数の液体試料を吸引採取し、分注するよう構成された分注装置が広く用いられている。
【０００３】
こうした分注装置においては、液体試料の吸引量を常に所望の一定値に保持するため、ウェル内における液体試料の液面検出、すなわち液体試料吸引に際し、ノズルチップの先端がウェル内の液体試料に到達したか否かを確実に検知することが非常に重要な条件となる。
【０００４】
従来の分注装置においては、ポンプ空間の容積を減少（または増大）させ、ノズル先端からエアーを排出（または吸引）させながらノズルの先端をウェル上方から液面に向けて下降させてゆき、この時のポンプ空間の内圧をモニタし、ノズルの先端が液面に接触して閉塞状態となることによってポンプ空間の内圧が急上昇（または急降下）した時に、ノズルの先端が液面に到達したものと判定する手法によってウェル内の液面を検出していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の手法では、複数のノズルで複数のウェル内の液面の高さを検出する場合、各ウェルの液面の高さが異なることから、各ノズル毎に異なる高さで液面の検出を行わなくてはならなかった。
【０００６】
このため、従来の分注装置においては、各ノズルをそれぞれ別々の上下方向（Ｚ軸方向）移動機構に設置し、複数のノズルがそれぞれ異なる高さで液面を検出し得るよう構成していた。そのため、従来の分注装置は、装置の制御機構や駆動機構が複雑になり、価格が高価になっていた。
【０００７】
以上の問題点に鑑み、本発明は、簡単な機構で、複数のノズルによって複数のウェルの液体試料との接触を検出することのできる分注装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（１５）の本発明により達成される。
【０００９】
（１） 内部に画成されたポンプ空間の容積を増減して気体を吸入・吐出する複数のポンプと、
前記複数のポンプのポンプ空間に連通する内腔を有する複数のノズルと、
前記複数のノズルの各々の先端と各ウェル内の液体試料との接触を検出する複数の検出手段と、
前記複数のノズルを上下方向に同期的に移動させる移動機構とを有する分注装置であって、
前記複数のノズルを降下させ、各ノズルの先端を各ウェル内部の第１の位置に位置させるノズル降下工程と、
前記第１の位置における前記各ノズルの先端と各ウェル内の液体試料との接触を前記複数の検出手段により検出する接触検出工程と、
前記接触検出工程後に各ポンプを作動させ、液体試料を吸引するポンプ作動工程とを実行することを特徴とする分注装置。
【００１０】
（２） 前記ポンプ作動工程において、前記接触検出工程における検出結果に基づいて各ポンプを作動させ、液体試料を吸引する上記（１）に記載の分注装置。
【００１１】
（３） 前記移動機構は、前記複数のノズルの全てが、１つの上下方向移動機構に設置されている上記（１）または（２）に記載の分注装置。
【００１２】
（４） 前記複数の検出手段による検出結果を記憶する記憶手段を有し、前記ポンプ作動工程を実行する以前に、前記接触検出工程における検出結果を前記記憶手段に記憶する記憶工程を実行する上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の分注装置。
【００１３】
（５） 前記ノズル降下工程において、前記第１の位置は、前記ウェルに規定量の液体試料が注入された際の液面の高さと同一またはそれより上方に設定されている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の分注装置。
【００１４】
（６） 前記ポンプ作動工程において、前記移動機構は、前記複数のノズルを前記第１の位置から第２の位置へと移動させる上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の分注装置。
【００１５】
（７） 前記ポンプ作動工程において、前記ノズルの移動は、前記ポンプの作動による液面の変位に追従する速度で行われる上記（６）に記載の分注装置。
【００１６】
（８） 前記各ポンプのポンプ空間と、該各ポンプ空間に連通された前記各ノズルの内腔とを遮断する弁を有し、前記接触検出工程において、ノズルの先端と液体試料との接触が検出されなかったノズルの内腔とポンプ空間とを前記弁によって遮断し、前記ポンプ作動工程におけるポンプの作動によって液体試料の吸引が行われないよう構成されている上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の分注装置。
【００１７】
（９） 前記各ポンプのポンプ空間と、該各ポンプ空間に連通された前記各ノズルの内腔との間に大気開放弁を設けた上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の分注装置。
【００１８】
（１０） 前記複数の検出手段は、各ポンプ空間の内圧を計測する圧力センサからなる上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の分注装置。
【００１９】
（１１） 前記複数のポンプは、シリンダとピストンとを有しており、
前記複数の検出手段は、前記接触検出工程において、前記ピストンを所定距離変位させ、変位後のポンプ空間の内圧を前記圧力センサによって計測し、該ポンプ空間の内圧と、予め設定された閾値とを比較することにより、前記各ノズルの先端と各液体試料との接触を検出する上記（１０）に記載の分注装置。
【００２０】
（１２） 前記接触検出工程において、前記複数の検出手段が、ポンプ空間の容積を減少させ、各ポンプ空間の内圧を増大させて検出を行う場合に、前記ポンプ空間の内圧が液体試料の最大気泡圧未満になるように前記ポンプを制御する上記（１１）に記載の分注装置。
【００２１】
（１３） 前記接触検出工程において、液体試料の最大気泡圧をＰ′、ピストンを圧縮する前のポンプ空間の内圧をＰ１、ピストンを圧縮する前のポンプ空間の体積をＶ１、ピストンの移動距離をＬ、ピストンの半径をＲとした場合に、Ｌの大きさがＰ′Ｖ１／πＲ２（Ｐ１＋Ｐ′）未満になるように前記ポンプを制御する上記（１２）に記載の分注装置。
【００２２】
（１４） 前記接触検出工程におけるピストンの変位距離と前記ポンプ作動工程におけるピストンの変位距離とを合わせた値を用いて各ノズルから吸引する液量の測定を行う測定手段を有する上記（１３）に記載の分注装置。
（１５） 前記複数の検出手段は、前記複数のノズルの先端部に設けられた静電容量センサからなる上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の分注装置。
【００２３】
本発明の他の目的、構成および効果は、図面を参照して行う以下の実施形態の説明から、より明らかとなるであろう。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の分注装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の分注装置の構成例を示すブロック図である。図２は、本発明の分注装置の分注ヘッドの要部の断面側面図である。図３（ａ）および（ｂ）は、ノズル降下工程における分注ヘッドとウェルとの関係を示す断面側面図である。図４（ａ）および（ｂ）は、接触検出工程における分注ヘッドとウェルとの関係を示す断面側面図である。図５（ａ）および（ｂ）は、ポンプ作動工程における分注ヘッドとウェルとの関係を示す断面側面図である。なお、以下の説明では、図中の上側を「基端」、下側を「先端」と言う。
【００２６】
分注装置１は、図１に示すように、ウェル９内の液体を分注する複数の分注ヘッド２と、これらの分注ヘッド２を上下方向に移動させる移動機構８と、検出手段６と、測定手段７２と、これらを制御する制御手段６２と、記憶手段６３とを有している。
【００２７】
以下、各部の構成について説明する。
各分注ヘッド２は、図２に示すように、内部に画成されたポンプ空間３１の容積を増減して気体を吸入・吐出するポンプ３と、ポンプ３のポンプ空間３１に連通する内腔４１を有するノズル４とを有している。
【００２８】
ポンプ３は、図２に示すようなピストンポンプ（シリンジポンプ）であり、シリンダ３２と、シリンダ３２の内部に設置されたピストン３３とを有している。
【００２９】
ピストン３３は、シリンダ３２の内部をシリンダ３２の軸方向に沿って移動可能になっている。このピストン３３の移動により、シリンダ３２とピストン３３とで囲まれて形成された（画成された）ポンプ空間３１の容積が増減する。ポンプ３は、このポンプ空間３１の容積の増減により、気体（空気）を吸入・吐出する。
【００３０】
また、ピストン３３は、例えば、送りネジ（ボールネジ）と、これを回転するサーボモータ（ステッピングモータ）とを有する駆動機構（図示せず）により、ピストンロッド３４を介して駆動（移動）されるようになっている。
【００３１】
シリンダ３２の先端には、中空部５１がシリンダ３２内部のポンプ空間３１に連通されたホース５が設けられている。このホース５の先端に設けられたノズル取付部５２にはノズル４が着脱自在に取り付けられる。
【００３２】
ノズル４は、ほぼ円筒状をなし、内腔４１と、先端開口４２と、基端開口４３とを有している。このノズル４は、好ましくは、その軸方向が上下方向となるように設置されている。
【００３３】
このノズル４は、例えば、その基端開口４３に前記ホース５の先端に設けられたノズル取付部５２が挿入、嵌合することにより、ノズル取付部５２に取付けられており、基端開口４３とノズル取付部５２との間で気密性が保たれている。このような構成により、ノズル４の内腔４１は、ホース５の中空部５１を介してポンプ空間３１に連通する。
【００３４】
また、ノズル４は、ノズル取付部５２に対して着脱自在（ディスポーザブル）になっており、異なる液体を分注する際には、ノズル４を交換することにより、コンタミネーション（汚染）を防止することができる。なお、ノズル４は、ノズル取付部５２に対して固定（ノンディスポーザブル）としてもよい。また、ノズル４は、樹脂で構成することが好ましく、静電容量センサによって接触検出を行う場合には、導電性樹脂で構成することが好ましい。
【００３５】
移動機構８は、例えば特許第２５７８２９６号の図１に記載されている自動分注装置に用いられている移動機構のように、分注ヘッド２を３次元方向に移動するよう構成されている。
【００３６】
分注ヘッド２は、図１に示すように、隣り合うノズル４の先端開口４２がほぼ同一の高さとなるように、この移動機構８の上下方向移動機構（Ｚ軸移動機構）に設置されている。また、この移動機構８においては、複数の分注ヘッド２を１つの上下方向移動機構によって同期的に駆動する構成となっている。
【００３７】
この移動機構８により、これらの分注ヘッド２は、ウェル９の吸入位置と吐出位置との間を移動する。
【００３８】
本発明の分注装置１は、各分注ヘッド２のノズル４の各々の先端と、各ウェル９内の液体試料９１との接触を検出する複数の検出手段６を有している。
【００３９】
検出手段６は、各分注ヘッドに１つずつ設けられている。この検出手段６は、ポンプ３の内部に画成されたポンプ空間３１の内圧を計測する圧力センサ６１を有している。
【００４０】
圧力センサ６１は、図２に示すように、ホース５の側壁に接続されている。この圧力センサ６１による検出結果は、例えばアンプにより増幅作用を受けた後、制御手段６２へと出力される。
【００４１】
検出手段６は、ポンプ３を作動する際、すなわち、ポンプ３によって吸入動作を行う際、ポンプ３のポンプ空間３１の内圧と、予め設定された閾値とを比較することにより、各ノズル４の先端と、液体試料９１との接触を検出する。ここで、前記閾値には、ノズル４の先端開口４２を開放した状態でポンプ３のピストン３３を駆動させた際のポンプ空間３１の内圧を予め計測した値（大気圧）が用いられる。
【００４２】
なお、ポンプが吸引動作を行う場合は負の値に予め設定してもよい。
【００４３】
また、本実施形態においては、検出手段６として、圧力センサ６１を用いているが、この構成に限らず、ノズル４の先端部（先端開口４２の近傍）に静電容量センサ（図示せず）を設け、ノズル４の先端と液体試料９１との接触を電気的に検出することも可能である。
【００４４】
この検出手段６によりノズル４の先端と液体試料９１との接触を検出する手順については、後に詳述する。
【００４５】
また、本発明の分注装置１は、各分注ヘッド２に設けられたポンプ空間３１とポンプ空間３１に連通されたノズル４の内腔４１とを遮断する弁７１を有している。
【００４６】
この弁７１は、ポンプ空間３１とノズル４の内腔４１とを連通するホース５の途上に設けられており、制御手段６２によって開閉されるように構成されている。
【００４７】
この弁７１の閉鎖により、ポンプ空間３１とノズル４の内腔４１とが遮断され、ポンプ３の作動によるポンプ空間３１の内圧の変化がノズル４の内腔４１へと伝達されなくなる。
【００４８】
このため、弁７１を閉鎖することにより、ポンプ３の作動時におけるノズル４による液体試料９１の吸引を停止させることができる。
【００４９】
本実施形態においては、複数の分注ヘッド２によって接触検出を行い、接触が検出されたか否かに関わらず全ての分注ヘッド２のポンプ３を作動させる。また、検出結果に応じて弁７１を閉鎖し、不要な吸引の動作を行わないようにしてもよい。
【００５０】
なお、本実施形態においては、弁７１を遮蔽弁で構成しているが、これに限らず、弁７１を大気開放弁で構成してもよい。
【００５１】
次に、本発明の分注装置１の動作について説明する。ここでは、各分注ヘッド２により液体試料９１を吸入する場合に実行される工程について説明する。
【００５２】
[１] ノズル降下工程
図３（ａ）に示す状態からノズル４を移動機構８により降下させ、図３（ｂ）に示すように、ノズル４の先端開口４２をウェル９内部の第１の位置に移動させる。ここで、第１の位置は、ウェル９内に規定量の液体試料９１が注入された際の液面の高さと同一またはそれより上方に設定されている。なお、このときのウェル９内の液体試料９１の量は、ノズル４から吸引を行う場合には、吸引を行う際に必要かつ十分な量、すなわち、ノズル４による吸引量より若干多めの量に規定されている。
【００５３】
[２] 接触検出工程
以下（イ）〜（ハ）の順でこの工程を説明する。
【００５４】
ここでは、ポンプ３によって吐出動作を行うとともに、ポンプ空間３１の圧力を圧力センサ６１で計測し、得られた計測値と予め設定された閾値とを比較することによりノズル４の先端とウェル９内の液体試料９１との接触を検出する場合の検出の手順について説明する。なお、ここで用いられている閾値には大気圧が用いられている。
【００５５】
（イ）図４（ａ）に示すように、ポンプ３のピストン３３を制御手段６２の制御により図中下方に所定距離移動させ、ポンプ空間３１を減少させる。
【００５６】
（ロ）圧力センサ６１によりポンプ空間３１の内圧を計測する。このとき、図４（ａ）に示すように、ノズル４の先端がウェル９内の液体試料９１に到達し、先端開口４２が液体試料９１によって閉塞されていれば、ポンプ空間３１内の空気がピストン３３によって圧縮されるため、圧力センサ６１による計測値が閾値より大きくなる。一方、このとき、ノズル４の先端が図４（ｂ）に示すようにウェル９内の液体試料９１に到達していなければ、ノズル４の先端開口４２は開放されており、ポンプ空間３１内の空気がノズル４の先端開口４２から外部に逃げてしまい、ピストン３３によって圧縮されないため、圧力センサ６１による計測値が閾値と同等の値となる。
【００５７】
（ハ）ポンプ空間３１の内圧が閾値を超えた場合には、制御手段６２は、ノズル４の先端が液体試料９１に到達しているものと判断する。また、ポンプ空間３１の内圧が閾値以下の場合には、制御手段６２は、ノズル４の先端が、液体試料９１に到達していないものと判断する。
【００５８】
本発明の検出手段６は、上記（イ）〜（ハ）の手順でノズル４の先端とウェル９の液体試料９１との接触を検出する。
【００５９】
なお、上述した方法では、ポンプ３によって吐出動作を行うとともにポンプ空間３１の圧力を圧力センサ６１で検出しているが、この方法に限らず、ポンプ３によって吸引動作を行うとともにポンプ空間３１の内圧を圧力センサ６１で検出することも可能である。後者の方法で接触の検出を行う場合には、接触が検出された際に圧力センサ６１で検出されるポンプ空間３１の内圧が閾値より小さくなる。
【００６０】
また、本実施形態では、閾値として大気圧を使用しているが、これに限らず、ノズル４の先端開口４２が液体試料９１によって閉塞され、ピストン３３によりポンプ空間３１の空気が圧縮された状態のポンプ空間３１の内圧を予め計測した値を閾値として用いることもできる。
【００６１】
さて、本工程において、ポンプ３による吐出動作を行いながら検出を行う場合、すなわち、ポンプ空間３１の容積を減少させ、ポンプ空間３１の内圧を増大させて検出を行う場合に、ピストン３３の変位距離が大きいと、ノズル４の内腔４１の空気が気泡となってウェル９内の液体試料９１に吐出されてしまうおそれがある。
【００６２】
本実施形態では、このような不具合を防止するため、本工程におけるピストン３３の変位距離を規定している。
【００６３】
すなわち、本実施形態においては、本工程においてピストン３３が変位した際の内腔４１の圧力が、液体試料９１の最大気泡圧より小さくなるようにピストン３３の変位距離を規定している。
【００６４】
ここで、ノズル４の先端開口４２の半径をｒ、分注する液体試料９１の表面張力をσとした場合、分注する液体試料９１の最大気泡圧Ｐ′は、以下の式（１）で表される。
Ｐ′＝２σ／ｒ ・・・（１）
【００６５】
また、ピストン３３を圧縮する前のポンプ空間３１の内圧をＰ１、体積をＶ１、ピストン３３の半径をＲ、ピストン３３が変位した距離をＬとすると、ピストン３３を圧縮した後のポンプ空間３１の内圧Ｐ２および体積Ｖ２は、以下の式（２）および（３）で表される。
Ｐ２＝Ｐ１＋ΔＰ ・・・（２）
Ｖ２＝Ｖ１−ＬπＲ２ ・・・（３）
【００６６】
また、ピストン３３を圧縮する前後のポンプ空間３１の温度の変化がない（または無視できる）とすると、空間３１の内圧と体積との積がほぼ等しくなることから、以下の式（４）が成り立つ。
Ｐ１Ｖ１≒Ｐ２Ｖ２＝（Ｐ１＋ΔＰ）（Ｖ１−ＬπＲ２） ・・・（４）
ΔＰ＝Ｐ１ＬπＲ２／（Ｖ１−ＬπＲ２） ・・・（５）
【００６７】
ここで、ΔＰを上記最大気泡圧Ｐ′より小さい値にすることで、ノズル４の先端開口４２から液体試料９１中へと気泡が放出されることを防止できることから、
ΔＰ＝Ｐ１ＬπＲ２／（Ｖ１−ＬπＲ２）＜Ｐ′ ・・・（６）
となる。ゆえに、
Ｌ＜Ｐ′Ｖ１／πＲ２（Ｐ１＋Ｐ′） ・・・（７）
となる。
【００６８】
以上より、ピストンの変位距離Ｌの値をＰ′Ｖ１／πＲ２（Ｐ１＋Ｐ′）の値より小さな値とすることで、ノズル４の先端開口４２から液体試料９１の内部に気泡が放出されるのを防止することができる。
【００６９】
なお、液体試料９１への気泡の吐出を防止するための方法は、この方法に限らない。上述した方法の他には、例えば、本工程において、ピストン３３を変位させるとともに、圧力センサ６１によってポンプ空間３１の内圧を計測し、ポンプ空間３１の内圧がウェル９内の液体試料９１の最大気泡圧より小さくなるようにポンプ３を制御する構成としてもよい。
【００７０】
[３] 記憶工程
[２]の接触検出工程において、検出手段６から得られた各分注ヘッド２の検出結果（接触が検出されたか否か）を制御手段６２と電気的に接続された記憶手段６３に記憶する。
【００７１】
[４] ポンプ作動工程
ポンプ３を作動させ、ウェル９内部の液体を吸引する。すなわち、ポンプ３のピストン３３を図５中上方に変位させることにより、ポンプ空間３１の容積を増大させてポンプ空間３１を減圧し、ノズル４の先端開口４２からウェル９内の液体試料９１を吸引する。
【００７２】
本工程において、液体試料９１の液面は、吸引によるウェル９内の液量の減少により下降する。ここで、この工程において、ノズル４を図５（ａ）に示す第１の位置で停止させたまま吸引を行った場合、ノズル４の先端開口４２が本工程の途中で液体試料９１の液面から離脱し、それにより吸引が停止するおそれがある。
【００７３】
このような吸引の停止を防止するため、本実施形態では、本工程におけるポンプ３の作動とともに、ノズル４を降下させ、ノズル４の先端開口４２が液体試料９１の液面の下降に追従して下降するよう構成している。
【００７４】
すなわち、本実施形態においては、移動機構８は、ポンプ３の作動と同時に分注ヘッド２を所定速度で降下させ、ノズル４の先端開口４２を図５（ａ）に示す第１の位置から図５（ｂ）に示す第２の位置へと降下させる。
【００７５】
ここで、第２の位置は、第１の位置からノズル４によって液体試料９１を規定量吸引し終えた後のウェル９の液面の高さより低い高さに設定されている。
【００７６】
また、移動機構８は、ポンプ３の作動による吸引動作が終了する以前にノズル４の先端開口４２を第２の位置へと降下させる。これにより、吸引を行う際にノズル４の先端開口４２が液体試料９１から離脱することが防止される。
【００７７】
本工程におけるノズル４の移動は、ポンプ３の作動による液体試料９１の液面の変位に追従する速度で行われることが好ましい。なお、この速度は、液面の変位速度と同一でなくてもよい。
【００７８】
なお、本実施形態においては、ポンプ３の作動と同時に分注ヘッド２を降下させているが、これに限らず、ポンプ３の作動前にノズル４の先端を予め第１の位置から第２の位置へと移動させておくことも可能である。
【００７９】
さて、本実施形態では、各分注ヘッド２のポンプ３が、［２］の工程において、接触が検出されたか否かに関わらず作動し、吸引動作を行うようになっている。
【００８０】
ここで、［２］の工程において接触が検出されなかったウェル９に対して吸引動作を行っても所定の吸引量が得られず、測定に必要な分注ができないばかりか、吸引量が所定の量以下となるため、吸引した液体試料９１を無駄にしてしまう。
【００８１】
本実施形態においては、このような不具合を防止するため、各分注ヘッド２に設けられた弁７１を検出結果に応じて閉鎖することで無駄な吸引が行われないように構成している。すなわち、前述したように、分注ヘッド２のうち、［２］の接触検出工程において接触が検出されなかった分注ヘッド２に設けられた弁７１を閉鎖し、本工程におけるポンプ３の作動により、液体試料９１がノズル４に吸引されないように構成している。
【００８２】
次に、本実施形態の分注装置１には、各分注ヘッド２によって吸引する液体試料９１の量の測定を行う測定手段７２が設けられている。
【００８３】
この測定手段７２は、吸引動作を行う時に、ピストン３３の変位距離を計測する。そして、吸引する液体試料９１の量をＶ、ポンプ３のピストン３３の変位距離をＡ、ピストン３３の半径をＲとした場合に、下記式により吸引する液体試料９１の量Ｖを算出する。
Ｖ＝πＲ２Ａ
【００８４】
ここで、ピストン３３の変位距離Ａは、上記［２］の接触検出工程におけるピストン３３の変位距離Ｌと、上記［４］のポンプ作動工程におけるピストン３３の変位距離Ｂとを合わせた値となっている。
【００８５】
以上、本発明の分注装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、分注装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
【００８６】
例えば、ポンプのピストンを駆動する機構は、図示の構成に限らず、ピストンを往復動させることが可能なものであればいかなるものでもよい。
【００８７】
また、圧力センサの設置箇所は、図示の構成に限らず、その目的を達成することができる位置であればいかなる場所であってもよい。例えば、圧力センサは、シリンダ３２の壁面に設置されていてもよい。
また、制御手段の構成も特に限定されない。
【００８８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、簡単な構成で複数のノズルによって複数のウェルの液体試料との接触を検出することができる。
【００８９】
また、この構成のポンプ作動工程において、ノズルを第１の位置から第２の位置へと降下させる構成とした場合には、吸引動作による液量の降下によってノズルの先端が液体試料の液面から離脱することが防止される。
【００９０】
また、この構成において、ノズルの内腔とポンプのポンプ空間とを遮蔽する弁を設けた場合には、液量の不足している測定セルに対する無駄な液体試料の吸引を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の分注装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】 本発明の分注装置の分注ヘッドの要部の断面側面図である。
【図３】 図３（ａ）および（ｂ）は、ノズル降下工程における分注ヘッドとウェルとの関係を示す断面側面図である。
【図４】 図４（ａ）および（ｂ）は、接触検出工程における分注ヘッドとウェルとの関係を示す断面側面図である。
【図５】 図５（ａ）および（ｂ）は、ポンプ作動工程における分注ヘッドとウェルとの関係を示す断面側面図である。
【符号の説明】
１ 分注装置
２ 分注ヘッド
３ ポンプ
３１ ポンプ空間
３２ シリンダ
３３ ピストン
３４ ピストンロッド
４ ノズル
４１ 内腔
４２ 先端開口
４３ 基端開口
５ ホース
５１ 中空部
５２ ノズル取付部
６ 検出手段
６１ 圧力センサ
６２ 制御手段
６３ 記憶手段
７１ 弁
７２ 測定手段
８ 移動機構
９ ウェル
９１ 液体試料
【発明の属する技術分野】
本発明は、検体検査などにおいて、液体試料を吸入・吐出する分注を行う分注装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薬液等の液体試料を分注する分注装置が知られている。この分注装置は、例えば、遺伝子の機能解析を行うためのＩＳＨ（In Situ Hybridization）処理装置などに用いられている（組み込まれている）。また、近年、多くの検体を効率的に分析する必要性から、複数のノズルを同時に移動させ、複数のウェルから一度に複数の液体試料を吸引採取し、分注するよう構成された分注装置が広く用いられている。
【０００３】
こうした分注装置においては、液体試料の吸引量を常に所望の一定値に保持するため、ウェル内における液体試料の液面検出、すなわち液体試料吸引に際し、ノズルチップの先端がウェル内の液体試料に到達したか否かを確実に検知することが非常に重要な条件となる。
【０００４】
従来の分注装置においては、ポンプ空間の容積を減少（または増大）させ、ノズル先端からエアーを排出（または吸引）させながらノズルの先端をウェル上方から液面に向けて下降させてゆき、この時のポンプ空間の内圧をモニタし、ノズルの先端が液面に接触して閉塞状態となることによってポンプ空間の内圧が急上昇（または急降下）した時に、ノズルの先端が液面に到達したものと判定する手法によってウェル内の液面を検出していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の手法では、複数のノズルで複数のウェル内の液面の高さを検出する場合、各ウェルの液面の高さが異なることから、各ノズル毎に異なる高さで液面の検出を行わなくてはならなかった。
【０００６】
このため、従来の分注装置においては、各ノズルをそれぞれ別々の上下方向（Ｚ軸方向）移動機構に設置し、複数のノズルがそれぞれ異なる高さで液面を検出し得るよう構成していた。そのため、従来の分注装置は、装置の制御機構や駆動機構が複雑になり、価格が高価になっていた。
【０００７】
以上の問題点に鑑み、本発明は、簡単な機構で、複数のノズルによって複数のウェルの液体試料との接触を検出することのできる分注装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（１５）の本発明により達成される。
【０００９】
（１） 内部に画成されたポンプ空間の容積を増減して気体を吸入・吐出する複数のポンプと、
前記複数のポンプのポンプ空間に連通する内腔を有する複数のノズルと、
前記複数のノズルの各々の先端と各ウェル内の液体試料との接触を検出する複数の検出手段と、
前記複数のノズルを上下方向に同期的に移動させる移動機構とを有する分注装置であって、
前記複数のノズルを降下させ、各ノズルの先端を各ウェル内部の第１の位置に位置させるノズル降下工程と、
前記第１の位置における前記各ノズルの先端と各ウェル内の液体試料との接触を前記複数の検出手段により検出する接触検出工程と、
前記接触検出工程後に各ポンプを作動させ、液体試料を吸引するポンプ作動工程とを実行することを特徴とする分注装置。
【００１０】
（２） 前記ポンプ作動工程において、前記接触検出工程における検出結果に基づいて各ポンプを作動させ、液体試料を吸引する上記（１）に記載の分注装置。
【００１１】
（３） 前記移動機構は、前記複数のノズルの全てが、１つの上下方向移動機構に設置されている上記（１）または（２）に記載の分注装置。
【００１２】
（４） 前記複数の検出手段による検出結果を記憶する記憶手段を有し、前記ポンプ作動工程を実行する以前に、前記接触検出工程における検出結果を前記記憶手段に記憶する記憶工程を実行する上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の分注装置。
【００１３】
（５） 前記ノズル降下工程において、前記第１の位置は、前記ウェルに規定量の液体試料が注入された際の液面の高さと同一またはそれより上方に設定されている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の分注装置。
【００１４】
（６） 前記ポンプ作動工程において、前記移動機構は、前記複数のノズルを前記第１の位置から第２の位置へと移動させる上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の分注装置。
【００１５】
（７） 前記ポンプ作動工程において、前記ノズルの移動は、前記ポンプの作動による液面の変位に追従する速度で行われる上記（６）に記載の分注装置。
【００１６】
（８） 前記各ポンプのポンプ空間と、該各ポンプ空間に連通された前記各ノズルの内腔とを遮断する弁を有し、前記接触検出工程において、ノズルの先端と液体試料との接触が検出されなかったノズルの内腔とポンプ空間とを前記弁によって遮断し、前記ポンプ作動工程におけるポンプの作動によって液体試料の吸引が行われないよう構成されている上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の分注装置。
【００１７】
（９） 前記各ポンプのポンプ空間と、該各ポンプ空間に連通された前記各ノズルの内腔との間に大気開放弁を設けた上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の分注装置。
【００１８】
（１０） 前記複数の検出手段は、各ポンプ空間の内圧を計測する圧力センサからなる上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の分注装置。
【００１９】
（１１） 前記複数のポンプは、シリンダとピストンとを有しており、
前記複数の検出手段は、前記接触検出工程において、前記ピストンを所定距離変位させ、変位後のポンプ空間の内圧を前記圧力センサによって計測し、該ポンプ空間の内圧と、予め設定された閾値とを比較することにより、前記各ノズルの先端と各液体試料との接触を検出する上記（１０）に記載の分注装置。
【００２０】
（１２） 前記接触検出工程において、前記複数の検出手段が、ポンプ空間の容積を減少させ、各ポンプ空間の内圧を増大させて検出を行う場合に、前記ポンプ空間の内圧が液体試料の最大気泡圧未満になるように前記ポンプを制御する上記（１１）に記載の分注装置。
【００２１】
（１３） 前記接触検出工程において、液体試料の最大気泡圧をＰ′、ピストンを圧縮する前のポンプ空間の内圧をＰ１、ピストンを圧縮する前のポンプ空間の体積をＶ１、ピストンの移動距離をＬ、ピストンの半径をＲとした場合に、Ｌの大きさがＰ′Ｖ１／πＲ２（Ｐ１＋Ｐ′）未満になるように前記ポンプを制御する上記（１２）に記載の分注装置。
【００２２】
（１４） 前記接触検出工程におけるピストンの変位距離と前記ポンプ作動工程におけるピストンの変位距離とを合わせた値を用いて各ノズルから吸引する液量の測定を行う測定手段を有する上記（１３）に記載の分注装置。
（１５） 前記複数の検出手段は、前記複数のノズルの先端部に設けられた静電容量センサからなる上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の分注装置。
【００２３】
本発明の他の目的、構成および効果は、図面を参照して行う以下の実施形態の説明から、より明らかとなるであろう。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の分注装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の分注装置の構成例を示すブロック図である。図２は、本発明の分注装置の分注ヘッドの要部の断面側面図である。図３（ａ）および（ｂ）は、ノズル降下工程における分注ヘッドとウェルとの関係を示す断面側面図である。図４（ａ）および（ｂ）は、接触検出工程における分注ヘッドとウェルとの関係を示す断面側面図である。図５（ａ）および（ｂ）は、ポンプ作動工程における分注ヘッドとウェルとの関係を示す断面側面図である。なお、以下の説明では、図中の上側を「基端」、下側を「先端」と言う。
【００２６】
分注装置１は、図１に示すように、ウェル９内の液体を分注する複数の分注ヘッド２と、これらの分注ヘッド２を上下方向に移動させる移動機構８と、検出手段６と、測定手段７２と、これらを制御する制御手段６２と、記憶手段６３とを有している。
【００２７】
以下、各部の構成について説明する。
各分注ヘッド２は、図２に示すように、内部に画成されたポンプ空間３１の容積を増減して気体を吸入・吐出するポンプ３と、ポンプ３のポンプ空間３１に連通する内腔４１を有するノズル４とを有している。
【００２８】
ポンプ３は、図２に示すようなピストンポンプ（シリンジポンプ）であり、シリンダ３２と、シリンダ３２の内部に設置されたピストン３３とを有している。
【００２９】
ピストン３３は、シリンダ３２の内部をシリンダ３２の軸方向に沿って移動可能になっている。このピストン３３の移動により、シリンダ３２とピストン３３とで囲まれて形成された（画成された）ポンプ空間３１の容積が増減する。ポンプ３は、このポンプ空間３１の容積の増減により、気体（空気）を吸入・吐出する。
【００３０】
また、ピストン３３は、例えば、送りネジ（ボールネジ）と、これを回転するサーボモータ（ステッピングモータ）とを有する駆動機構（図示せず）により、ピストンロッド３４を介して駆動（移動）されるようになっている。
【００３１】
シリンダ３２の先端には、中空部５１がシリンダ３２内部のポンプ空間３１に連通されたホース５が設けられている。このホース５の先端に設けられたノズル取付部５２にはノズル４が着脱自在に取り付けられる。
【００３２】
ノズル４は、ほぼ円筒状をなし、内腔４１と、先端開口４２と、基端開口４３とを有している。このノズル４は、好ましくは、その軸方向が上下方向となるように設置されている。
【００３３】
このノズル４は、例えば、その基端開口４３に前記ホース５の先端に設けられたノズル取付部５２が挿入、嵌合することにより、ノズル取付部５２に取付けられており、基端開口４３とノズル取付部５２との間で気密性が保たれている。このような構成により、ノズル４の内腔４１は、ホース５の中空部５１を介してポンプ空間３１に連通する。
【００３４】
また、ノズル４は、ノズル取付部５２に対して着脱自在（ディスポーザブル）になっており、異なる液体を分注する際には、ノズル４を交換することにより、コンタミネーション（汚染）を防止することができる。なお、ノズル４は、ノズル取付部５２に対して固定（ノンディスポーザブル）としてもよい。また、ノズル４は、樹脂で構成することが好ましく、静電容量センサによって接触検出を行う場合には、導電性樹脂で構成することが好ましい。
【００３５】
移動機構８は、例えば特許第２５７８２９６号の図１に記載されている自動分注装置に用いられている移動機構のように、分注ヘッド２を３次元方向に移動するよう構成されている。
【００３６】
分注ヘッド２は、図１に示すように、隣り合うノズル４の先端開口４２がほぼ同一の高さとなるように、この移動機構８の上下方向移動機構（Ｚ軸移動機構）に設置されている。また、この移動機構８においては、複数の分注ヘッド２を１つの上下方向移動機構によって同期的に駆動する構成となっている。
【００３７】
この移動機構８により、これらの分注ヘッド２は、ウェル９の吸入位置と吐出位置との間を移動する。
【００３８】
本発明の分注装置１は、各分注ヘッド２のノズル４の各々の先端と、各ウェル９内の液体試料９１との接触を検出する複数の検出手段６を有している。
【００３９】
検出手段６は、各分注ヘッドに１つずつ設けられている。この検出手段６は、ポンプ３の内部に画成されたポンプ空間３１の内圧を計測する圧力センサ６１を有している。
【００４０】
圧力センサ６１は、図２に示すように、ホース５の側壁に接続されている。この圧力センサ６１による検出結果は、例えばアンプにより増幅作用を受けた後、制御手段６２へと出力される。
【００４１】
検出手段６は、ポンプ３を作動する際、すなわち、ポンプ３によって吸入動作を行う際、ポンプ３のポンプ空間３１の内圧と、予め設定された閾値とを比較することにより、各ノズル４の先端と、液体試料９１との接触を検出する。ここで、前記閾値には、ノズル４の先端開口４２を開放した状態でポンプ３のピストン３３を駆動させた際のポンプ空間３１の内圧を予め計測した値（大気圧）が用いられる。
【００４２】
なお、ポンプが吸引動作を行う場合は負の値に予め設定してもよい。
【００４３】
また、本実施形態においては、検出手段６として、圧力センサ６１を用いているが、この構成に限らず、ノズル４の先端部（先端開口４２の近傍）に静電容量センサ（図示せず）を設け、ノズル４の先端と液体試料９１との接触を電気的に検出することも可能である。
【００４４】
この検出手段６によりノズル４の先端と液体試料９１との接触を検出する手順については、後に詳述する。
【００４５】
また、本発明の分注装置１は、各分注ヘッド２に設けられたポンプ空間３１とポンプ空間３１に連通されたノズル４の内腔４１とを遮断する弁７１を有している。
【００４６】
この弁７１は、ポンプ空間３１とノズル４の内腔４１とを連通するホース５の途上に設けられており、制御手段６２によって開閉されるように構成されている。
【００４７】
この弁７１の閉鎖により、ポンプ空間３１とノズル４の内腔４１とが遮断され、ポンプ３の作動によるポンプ空間３１の内圧の変化がノズル４の内腔４１へと伝達されなくなる。
【００４８】
このため、弁７１を閉鎖することにより、ポンプ３の作動時におけるノズル４による液体試料９１の吸引を停止させることができる。
【００４９】
本実施形態においては、複数の分注ヘッド２によって接触検出を行い、接触が検出されたか否かに関わらず全ての分注ヘッド２のポンプ３を作動させる。また、検出結果に応じて弁７１を閉鎖し、不要な吸引の動作を行わないようにしてもよい。
【００５０】
なお、本実施形態においては、弁７１を遮蔽弁で構成しているが、これに限らず、弁７１を大気開放弁で構成してもよい。
【００５１】
次に、本発明の分注装置１の動作について説明する。ここでは、各分注ヘッド２により液体試料９１を吸入する場合に実行される工程について説明する。
【００５２】
[１] ノズル降下工程
図３（ａ）に示す状態からノズル４を移動機構８により降下させ、図３（ｂ）に示すように、ノズル４の先端開口４２をウェル９内部の第１の位置に移動させる。ここで、第１の位置は、ウェル９内に規定量の液体試料９１が注入された際の液面の高さと同一またはそれより上方に設定されている。なお、このときのウェル９内の液体試料９１の量は、ノズル４から吸引を行う場合には、吸引を行う際に必要かつ十分な量、すなわち、ノズル４による吸引量より若干多めの量に規定されている。
【００５３】
[２] 接触検出工程
以下（イ）〜（ハ）の順でこの工程を説明する。
【００５４】
ここでは、ポンプ３によって吐出動作を行うとともに、ポンプ空間３１の圧力を圧力センサ６１で計測し、得られた計測値と予め設定された閾値とを比較することによりノズル４の先端とウェル９内の液体試料９１との接触を検出する場合の検出の手順について説明する。なお、ここで用いられている閾値には大気圧が用いられている。
【００５５】
（イ）図４（ａ）に示すように、ポンプ３のピストン３３を制御手段６２の制御により図中下方に所定距離移動させ、ポンプ空間３１を減少させる。
【００５６】
（ロ）圧力センサ６１によりポンプ空間３１の内圧を計測する。このとき、図４（ａ）に示すように、ノズル４の先端がウェル９内の液体試料９１に到達し、先端開口４２が液体試料９１によって閉塞されていれば、ポンプ空間３１内の空気がピストン３３によって圧縮されるため、圧力センサ６１による計測値が閾値より大きくなる。一方、このとき、ノズル４の先端が図４（ｂ）に示すようにウェル９内の液体試料９１に到達していなければ、ノズル４の先端開口４２は開放されており、ポンプ空間３１内の空気がノズル４の先端開口４２から外部に逃げてしまい、ピストン３３によって圧縮されないため、圧力センサ６１による計測値が閾値と同等の値となる。
【００５７】
（ハ）ポンプ空間３１の内圧が閾値を超えた場合には、制御手段６２は、ノズル４の先端が液体試料９１に到達しているものと判断する。また、ポンプ空間３１の内圧が閾値以下の場合には、制御手段６２は、ノズル４の先端が、液体試料９１に到達していないものと判断する。
【００５８】
本発明の検出手段６は、上記（イ）〜（ハ）の手順でノズル４の先端とウェル９の液体試料９１との接触を検出する。
【００５９】
なお、上述した方法では、ポンプ３によって吐出動作を行うとともにポンプ空間３１の圧力を圧力センサ６１で検出しているが、この方法に限らず、ポンプ３によって吸引動作を行うとともにポンプ空間３１の内圧を圧力センサ６１で検出することも可能である。後者の方法で接触の検出を行う場合には、接触が検出された際に圧力センサ６１で検出されるポンプ空間３１の内圧が閾値より小さくなる。
【００６０】
また、本実施形態では、閾値として大気圧を使用しているが、これに限らず、ノズル４の先端開口４２が液体試料９１によって閉塞され、ピストン３３によりポンプ空間３１の空気が圧縮された状態のポンプ空間３１の内圧を予め計測した値を閾値として用いることもできる。
【００６１】
さて、本工程において、ポンプ３による吐出動作を行いながら検出を行う場合、すなわち、ポンプ空間３１の容積を減少させ、ポンプ空間３１の内圧を増大させて検出を行う場合に、ピストン３３の変位距離が大きいと、ノズル４の内腔４１の空気が気泡となってウェル９内の液体試料９１に吐出されてしまうおそれがある。
【００６２】
本実施形態では、このような不具合を防止するため、本工程におけるピストン３３の変位距離を規定している。
【００６３】
すなわち、本実施形態においては、本工程においてピストン３３が変位した際の内腔４１の圧力が、液体試料９１の最大気泡圧より小さくなるようにピストン３３の変位距離を規定している。
【００６４】
ここで、ノズル４の先端開口４２の半径をｒ、分注する液体試料９１の表面張力をσとした場合、分注する液体試料９１の最大気泡圧Ｐ′は、以下の式（１）で表される。
Ｐ′＝２σ／ｒ ・・・（１）
【００６５】
また、ピストン３３を圧縮する前のポンプ空間３１の内圧をＰ１、体積をＶ１、ピストン３３の半径をＲ、ピストン３３が変位した距離をＬとすると、ピストン３３を圧縮した後のポンプ空間３１の内圧Ｐ２および体積Ｖ２は、以下の式（２）および（３）で表される。
Ｐ２＝Ｐ１＋ΔＰ ・・・（２）
Ｖ２＝Ｖ１−ＬπＲ２ ・・・（３）
【００６６】
また、ピストン３３を圧縮する前後のポンプ空間３１の温度の変化がない（または無視できる）とすると、空間３１の内圧と体積との積がほぼ等しくなることから、以下の式（４）が成り立つ。
Ｐ１Ｖ１≒Ｐ２Ｖ２＝（Ｐ１＋ΔＰ）（Ｖ１−ＬπＲ２） ・・・（４）
ΔＰ＝Ｐ１ＬπＲ２／（Ｖ１−ＬπＲ２） ・・・（５）
【００６７】
ここで、ΔＰを上記最大気泡圧Ｐ′より小さい値にすることで、ノズル４の先端開口４２から液体試料９１中へと気泡が放出されることを防止できることから、
ΔＰ＝Ｐ１ＬπＲ２／（Ｖ１−ＬπＲ２）＜Ｐ′ ・・・（６）
となる。ゆえに、
Ｌ＜Ｐ′Ｖ１／πＲ２（Ｐ１＋Ｐ′） ・・・（７）
となる。
【００６８】
以上より、ピストンの変位距離Ｌの値をＰ′Ｖ１／πＲ２（Ｐ１＋Ｐ′）の値より小さな値とすることで、ノズル４の先端開口４２から液体試料９１の内部に気泡が放出されるのを防止することができる。
【００６９】
なお、液体試料９１への気泡の吐出を防止するための方法は、この方法に限らない。上述した方法の他には、例えば、本工程において、ピストン３３を変位させるとともに、圧力センサ６１によってポンプ空間３１の内圧を計測し、ポンプ空間３１の内圧がウェル９内の液体試料９１の最大気泡圧より小さくなるようにポンプ３を制御する構成としてもよい。
【００７０】
[３] 記憶工程
[２]の接触検出工程において、検出手段６から得られた各分注ヘッド２の検出結果（接触が検出されたか否か）を制御手段６２と電気的に接続された記憶手段６３に記憶する。
【００７１】
[４] ポンプ作動工程
ポンプ３を作動させ、ウェル９内部の液体を吸引する。すなわち、ポンプ３のピストン３３を図５中上方に変位させることにより、ポンプ空間３１の容積を増大させてポンプ空間３１を減圧し、ノズル４の先端開口４２からウェル９内の液体試料９１を吸引する。
【００７２】
本工程において、液体試料９１の液面は、吸引によるウェル９内の液量の減少により下降する。ここで、この工程において、ノズル４を図５（ａ）に示す第１の位置で停止させたまま吸引を行った場合、ノズル４の先端開口４２が本工程の途中で液体試料９１の液面から離脱し、それにより吸引が停止するおそれがある。
【００７３】
このような吸引の停止を防止するため、本実施形態では、本工程におけるポンプ３の作動とともに、ノズル４を降下させ、ノズル４の先端開口４２が液体試料９１の液面の下降に追従して下降するよう構成している。
【００７４】
すなわち、本実施形態においては、移動機構８は、ポンプ３の作動と同時に分注ヘッド２を所定速度で降下させ、ノズル４の先端開口４２を図５（ａ）に示す第１の位置から図５（ｂ）に示す第２の位置へと降下させる。
【００７５】
ここで、第２の位置は、第１の位置からノズル４によって液体試料９１を規定量吸引し終えた後のウェル９の液面の高さより低い高さに設定されている。
【００７６】
また、移動機構８は、ポンプ３の作動による吸引動作が終了する以前にノズル４の先端開口４２を第２の位置へと降下させる。これにより、吸引を行う際にノズル４の先端開口４２が液体試料９１から離脱することが防止される。
【００７７】
本工程におけるノズル４の移動は、ポンプ３の作動による液体試料９１の液面の変位に追従する速度で行われることが好ましい。なお、この速度は、液面の変位速度と同一でなくてもよい。
【００７８】
なお、本実施形態においては、ポンプ３の作動と同時に分注ヘッド２を降下させているが、これに限らず、ポンプ３の作動前にノズル４の先端を予め第１の位置から第２の位置へと移動させておくことも可能である。
【００７９】
さて、本実施形態では、各分注ヘッド２のポンプ３が、［２］の工程において、接触が検出されたか否かに関わらず作動し、吸引動作を行うようになっている。
【００８０】
ここで、［２］の工程において接触が検出されなかったウェル９に対して吸引動作を行っても所定の吸引量が得られず、測定に必要な分注ができないばかりか、吸引量が所定の量以下となるため、吸引した液体試料９１を無駄にしてしまう。
【００８１】
本実施形態においては、このような不具合を防止するため、各分注ヘッド２に設けられた弁７１を検出結果に応じて閉鎖することで無駄な吸引が行われないように構成している。すなわち、前述したように、分注ヘッド２のうち、［２］の接触検出工程において接触が検出されなかった分注ヘッド２に設けられた弁７１を閉鎖し、本工程におけるポンプ３の作動により、液体試料９１がノズル４に吸引されないように構成している。
【００８２】
次に、本実施形態の分注装置１には、各分注ヘッド２によって吸引する液体試料９１の量の測定を行う測定手段７２が設けられている。
【００８３】
この測定手段７２は、吸引動作を行う時に、ピストン３３の変位距離を計測する。そして、吸引する液体試料９１の量をＶ、ポンプ３のピストン３３の変位距離をＡ、ピストン３３の半径をＲとした場合に、下記式により吸引する液体試料９１の量Ｖを算出する。
Ｖ＝πＲ２Ａ
【００８４】
ここで、ピストン３３の変位距離Ａは、上記［２］の接触検出工程におけるピストン３３の変位距離Ｌと、上記［４］のポンプ作動工程におけるピストン３３の変位距離Ｂとを合わせた値となっている。
【００８５】
以上、本発明の分注装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、分注装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
【００８６】
例えば、ポンプのピストンを駆動する機構は、図示の構成に限らず、ピストンを往復動させることが可能なものであればいかなるものでもよい。
【００８７】
また、圧力センサの設置箇所は、図示の構成に限らず、その目的を達成することができる位置であればいかなる場所であってもよい。例えば、圧力センサは、シリンダ３２の壁面に設置されていてもよい。
また、制御手段の構成も特に限定されない。
【００８８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、簡単な構成で複数のノズルによって複数のウェルの液体試料との接触を検出することができる。
【００８９】
また、この構成のポンプ作動工程において、ノズルを第１の位置から第２の位置へと降下させる構成とした場合には、吸引動作による液量の降下によってノズルの先端が液体試料の液面から離脱することが防止される。
【００９０】
また、この構成において、ノズルの内腔とポンプのポンプ空間とを遮蔽する弁を設けた場合には、液量の不足している測定セルに対する無駄な液体試料の吸引を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の分注装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】 本発明の分注装置の分注ヘッドの要部の断面側面図である。
【図３】 図３（ａ）および（ｂ）は、ノズル降下工程における分注ヘッドとウェルとの関係を示す断面側面図である。
【図４】 図４（ａ）および（ｂ）は、接触検出工程における分注ヘッドとウェルとの関係を示す断面側面図である。
【図５】 図５（ａ）および（ｂ）は、ポンプ作動工程における分注ヘッドとウェルとの関係を示す断面側面図である。
【符号の説明】
１ 分注装置
２ 分注ヘッド
３ ポンプ
３１ ポンプ空間
３２ シリンダ
３３ ピストン
３４ ピストンロッド
４ ノズル
４１ 内腔
４２ 先端開口
４３ 基端開口
５ ホース
５１ 中空部
５２ ノズル取付部
６ 検出手段
６１ 圧力センサ
６２ 制御手段
６３ 記憶手段
７１ 弁
７２ 測定手段
８ 移動機構
９ ウェル
９１ 液体試料
Claims (15)
- 内部に画成されたポンプ空間の容積を増減して気体を吸入・吐出する複数のポンプと、
前記複数のポンプのポンプ空間に連通する内腔を有する複数のノズルと、
前記複数のノズルの各々の先端と各ウェル内の液体試料との接触を検出する複数の検出手段と、
前記複数のノズルを上下方向に同期的に移動させる移動機構とを有する分注装置であって、
前記複数のノズルを降下させ、各ノズルの先端を各ウェル内部の第１の位置に位置させるノズル降下工程と、
前記第１の位置における前記各ノズルの先端と各ウェル内の液体試料との接触を前記複数の検出手段により検出する接触検出工程と、
前記接触検出工程後に各ポンプを作動させ、液体試料を吸引するポンプ作動工程とを実行することを特徴とする分注装置。 - 前記ポンプ作動工程において、前記接触検出工程における検出結果に基づいて各ポンプを作動させ、液体試料を吸引する請求項１に記載の分注装置。
- 前記移動機構は、前記複数のノズルの全てが、１つの上下方向移動機構に設置されている請求項１または２に記載の分注装置。
- 前記複数の検出手段による検出結果を記憶する記憶手段を有し、前記ポンプ作動工程を実行する以前に、前記接触検出工程における検出結果を前記記憶手段に記憶する記憶工程を実行する請求項１ないし３のいずれかに記載の分注装置。
- 前記ノズル降下工程において、前記第１の位置は、前記ウェルに規定量の液体試料が注入された際の液面の高さと同一またはそれより上方に設定されている請求項１ないし４のいずれかに記載の分注装置。
- 前記ポンプ作動工程において、前記移動機構は、前記複数のノズルを前記第１の位置から第２の位置へと移動させる請求項１ないし５のいずれかに記載の分注装置。
- 前記ポンプ作動工程において、前記ノズルの移動は、前記ポンプの作動による液面の変位に追従する速度で行われる請求項６に記載の分注装置。
- 前記各ポンプのポンプ空間と、該各ポンプ空間に連通された前記各ノズルの内腔とを遮断する弁を有し、前記接触検出工程において、ノズルの先端と液体試料との接触が検出されなかったノズルの内腔とポンプ空間とを前記弁によって遮断し、前記ポンプ作動工程におけるポンプの作動によって液体試料の吸引が行われないよう構成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の分注装置。
- 前記各ポンプのポンプ空間と、該各ポンプ空間に連通された前記各ノズルの内腔との間に大気開放弁を設けた請求項１ないし７のいずれかに記載の分注装置。
- 前記複数の検出手段は、各ポンプ空間の内圧を計測する圧力センサからなる請求項１ないし９のいずれかに記載の分注装置。
- 前記複数のポンプは、シリンダとピストンとを有しており、
前記複数の検出手段は、前記接触検出工程において、前記ピストンを所定距離変位させ、変位後のポンプ空間の内圧を前記圧力センサによって計測し、該ポンプ空間の内圧と、予め設定された閾値とを比較することにより、前記各ノズルの先端と各液体試料との接触を検出する請求項１０に記載の分注装置。 - 前記接触検出工程において、前記複数の検出手段が、ポンプ空間の容積を減少させ、各ポンプ空間の内圧を増大させて検出を行う場合に、前記ポンプ空間の内圧が液体試料の最大気泡圧未満になるように前記ポンプを制御する請求項１１に記載の分注装置。
- 前記接触検出工程において、液体試料の最大気泡圧をＰ′、ピストンを圧縮する前のポンプ空間の内圧をＰ１、ピストンを圧縮する前のポンプ空間の体積をＶ１、ピストンの移動距離をＬ、ピストンの半径をＲとした場合に、Ｌの大きさがＰ′Ｖ１／πＲ２（Ｐ１＋Ｐ′）未満になるように前記ポンプを制御する請求項１２に記載の分注装置。
- 前記接触検出工程におけるピストンの変位距離と前記ポンプ作動工程におけるピストンの変位距離とを合わせた値を用いて各ノズルから吸引する液量の測定を行う測定手段を有する請求項１３に記載の分注装置。
- 前記複数の検出手段は、前記複数のノズルの先端部に設けられた静電容量センサからなる請求項１ないし９のいずれかに記載の分注装置。
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