JP5798085B2 - 分注装置 - Google Patents

Description

本発明は、分注装置に関し、更に詳しくは例えば検体および試薬などの液体試料を分注処理するための分注装置に関する。

従来、検体の分析を行うための前処理、具体的には検体および試薬の小分け、あるいは試薬の配合などのための液体試料の分注処理には、分注装置が用いられている。
分注装置の或る種のものとしては、筒状の分注ノズル部材が装着されるノズル装着部材と、シリンダとピストンとよりなるシリンダ機構とを備えたシリンダユニットとを有する構成のものがある。
このような構成の装置においては、シリンダユニットの吸引動作によって、ノズル装着部に装着された分注ノズル部材内に所定の液体試料の所定量を吸引取得し、目的とする容器に当該液体試料を吐出させることによって分注が行われる。

然るに、このような分注装置においては、分注処理される液体試料の種類などによって必要とされる分注量が大きく異なり、例えば０．５〜３００μＬの広い範囲の分注量に対応することが必要とされており、またそれと共に、分注処理の高精度化および装置の小型化が求められている。

而して、広い範囲の分注量に対応すると共に、装置の大型化を抑制しながら分注量の精度を確保するために、従来、シリンダユニットにおいて、シリンダ機構を交換可能な構成とし、シリンダ部材の内径およびピストン部材の外径が異なる２種類のシリンダ機構、具体的には、小径のシリンダ部材および小径のピストン部材よりなり、例えば０．５〜３０μＬの低分注量に対応する低容量分注用シリンダ機構、および大径のシリンダ部材および大径のピストン部材よりなり、例えば１０〜３００μＬの高分注量に対応する高容量分注用シリンダ機構を用意し、必要とされる分注量に応じて適宜のシリンダ機構を選択して用いる構成の分注装置が提案されている。
これは、分注装置として、シリンダ機構が１種のみでは装置大型化の抑制および分注量の高精度確保の両方を達成することができない、という問題があるからである。

具体的に説明すると、低容量分注用のシリンダ機構を用いる場合には、ピストン部材の単位移動量当たりの吸引量が小さことから、ピストン部材の移動量の制御によって吸引量を微調整することができるため分注量に高い精度を得ることができるものの、分注すべき量が高容量である場合にはピストン部材の全移動量を大きくすることが必要となることから装置が大型化してしまう、という問題が生じる。
一方、高容量分注用のシリンダユニットを用いる場合には、ピストン部材の単位移動量当たりの吸引量が大きいことから、ピストン部材の全移動量を大きくすることが必要とされないために装置の大型化を抑制することはできるものの、ピストン部材の移動量の制御による吸引量の微量な調整をすることができなくなることから分注量に高い精度を得ることができなくなる、という問題が生じる。

しかしながら、低容量分注用シリンダ機構および高容量分注用シリンダ機構が交換可能に設けられた構成の分注装置においては、分注量に応じてシリンダ機構の交換作業を行わなくてはならず、例えば試薬を配合するために、分注量が大きく異なる複数種類の液体試薬の分注処理を連続して行う場合には、非常に多大の時間を要することとなる、という問題がある。

特開平６−９４５８４号公報 特開平９−２９１１１号公報 特開２０１１−１６３７７１号公報

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、単一のシリンダ機構を有するものであるにも拘わらず、広い分注量範囲において、分注すべき量が低容量でも高容量でも分注量の精度が高い小型の分注装置を提供することにある。

本発明の分注装置は、シリンダとピストンとよりなるシリンダ機構を備えたシリンダユニットを有する分注装置であって、
前記シリンダ機構は、下端に吸引吐出用開口を有する大径シリンダ部材と、当該大径シリンダ部材の内部に摺動自在に挿入され、下端に吸引吐出用開口を有する小径シリンダ部材と、当該小径シリンダ部材の内部に摺動自在に挿入されたピストン部材とを備えており、
前記大径シリンダ部材上に、前記小径シリンダ部材の上端部が固定された小径シリンダ部材用フレームが、当該大径シリンダ部材と当該小径シリンダ部材用フレームとを引張力によって固定する固定用部材によって一体的に固定されて配設され、
前記小径シリンダ部材用フレーム上に、前記ピストン部材の上端が固定されたピストン部材用フレームが、上下方向に移動可能に配設され、当該小径シリンダ部材用フレームと当該ピストン部材用フレームとを係合するための係合機構が設けられており、
低容量分注モードにおいては、前記ピストン部材が、前記大径シリンダ部材に一体的に固定された前記小径シリンダ部材の内部を移動するよう駆動され、当該ピストン部材が、低容量分注用移動領域において、大径シリンダ部材およびこれに一体的に固定された小径シリンダ部材に対して相対的に上方に移動するよう駆動されることによって吸引動作が行われ、
高容量分注モードにおいては、前記ピストン部材とこれに一体的に固定された小径シリンダ部材が、前記大径シリンダ部材の内部を移動するよう駆動され、ピストン部材とこれに一体的に固定された小径シリンダ部材が、前記低容量分注用移動領域より上方における高容量分注用移動領域において、大径シリンダ部材に対して相対的に上方に移動するよう駆動されることによって吸引動作が行われ、
前記ピストン部材用フレームが上方に移動されることによって前記ピストン部材が前記低容量分注用移動領域を上方向に移動するよう駆動され、
当該ピストン部材用フレームが更に上方に移動されることによって前記係合機構により当該ピストン部材用フレームが小径シリンダ部材用フレームに係合し、当該小径シリンダ部材用フレームが前記固定用部材を引伸しながら上方に移動されることにより、当該ピストン部材とこれに一体的に固定された前記小径シリンダ部材が前記高容量分注用移動領域を上方向に移動するよう駆動されることを特徴とする。

本発明の分注装置においては、複数のシリンダユニットが並設され、各シリンダユニットに共通のピストン駆動機構が設けられていることが好ましい。

本発明の分注装置によれば、シリンダ機構が大径シリンダ部材、小径シリンダ部材およびピストン部材によって構成されており、このシリンダ機構においては、分注すべき量が低容量である場合には、低容量分注モードにて、ピストン部材が単独でピストンとして作用すると共に小径シリンダ部材が大径シリンダ部材と一体となってシリンダとして作用することによって吸引吐出動作を行い、一方、分注すべき量が高容量である場合には、高容量分注モードにて、ピストン部材と小径シリンダ部材が一体となってピストンとして作用すると共に大径シリンダ部材がシリンダとして作用することによって吸引吐出動作を行うことができることから、分注すべき量に応じた分注モードで吸引吐出動作を行うことにより、単一のシリンダ機構によって広い分注範囲に対応することができ、その上、装置大型化を抑制しつつ、必要とされる分注量の精度を確保することができる。

本発明の分注装置の構成の一例を示す概略図である。 図１の分注装置の液体試料分取吐出手段の構成を示す説明用斜視図である。 図２の液体試料分取吐出手段の分解斜視図である。 図２の液体試料分取吐出手段の断面を示す説明用断面図である。 図２の液体試料分取吐出手段の要部を拡大して示す説明用拡大図である。 図２の体試料分取吐出手段において分注ノズル部材の取外し処理が行われる状態を示す説明図である。 図１の分注装置によって低容量分注モードによって分注処理が行われる状態を示す説明図であり、（ａ）は分注装置に小容量分注用ノズル部材が装着された状態を示す図であり、（ｂ）は小容量分注用ノズル部材の先端が液体試料中に位置された状態を示す図であり、（ｃ）は小容量分注用ノズル部材内に液体試料が吸引された状態を示す図である。 図１の分注装置において高容量分注モードによって分注処理が行われる状態を示す説明図であり、（ａ）は分注装置に大容量分注用ノズル部材が装着された状態を示す図であり、（ｂ）は分注装置におけるピストン部材が低容量分注用移動領域を超えて高容量分注用移動領域に移動された状態を示す図であり、（ｃ）は大容量分注用ノズル部材の先端が液体試料中に位置された状態を示すであり、（ｄ）は大容量分注用ノズル部材内に液体試料が吸引された状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の分注装置の構成の一例を示す概略図であり、図２は、図１の分注装置の液体試料分取吐出手段の構成を示す説明用斜視図であり、図３は、図２の液体試料分取吐出手段の分解斜視図であり、図４は、図２の液体試料分取吐出手段の断面を示す説明用断面図であり、図５は、図２の液体試料分取吐出手段の要部を拡大して示す説明用拡大図である。
分注装置１０は、分注すべき量が同一である複数の分注処理を同時に行うことのできる構成を有し、液体試料の吸引および吐出を行う液体試料分取吐出手段２０と、分注ステージ１１と、液体試料分取吐出手段２０を支持すると共に分注ステージ１１上において前後方向（図１におけるＹ方向）、左右方向（図１におけるＸ方向）および上下方向（図１におけるＺ方向）に移動するための支持移動機構とを有する装置本体１２とを備えてなるものである。
この分注装置１０において、液体試料分取吐出手段２０は、装置本体１２に着脱自在に設けられている。また、装置本体１２は、分注ステージ１１に対向する処理開口（図示せず）および液体試料分取吐出手段２０を着脱するための着脱開口１３Ａを有すると共に液体試料分取吐出手段２０の駆動源（図示せず）が設けられてなる駆動部１３と、駆動部１３を支持するための支持部１４と、ステッピングモータよりなり、支持部１４に形成されている分注動作路１４Ａ内において駆動部１３を移動させるための駆動部移動手段（図示せず）とが設けられており、これらの駆動部１３、支持部１４および駆動部移動手段によって支持移動機構が形成されているものである。

この図１に係る例において、分注ステージ１１には、試薬載置部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃと、分注容器載置部１７と、ノズル部材載置部１８Ａ，１８Ｂと、ノズル部材廃棄部１９とが設けられている。試薬載置部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃには、例えば複数の試薬収容部を有する試薬容器が載置され、また分注容器載置部１７には、例えば複数の液体試料収容部を有する分注容器が載置される。

分注装置１０を構成する液体試料分取吐出手段２０は、分注ノズル部材が着脱自在に装着されるノズル装着部材３１と、シリンダとピストンとよりなるシリンダ機構とを備えたシリンダユニット２１の複数（図１に係る例においては９６個）が、縦横に並んで並設された状態で一体に設けられてなるものであり、図３に示すように、複数のノズル装着部材３１が設けられたノズル装着部３０と、複数のシリンダ機構が設けられたシリンダ部４０とにより構成されている。

ノズル装着部３０を構成する複数のノズル装着部材３１の各々に装着される分注ノズル部材としては、例えば容量の異なる２種類の分注ノズル部材のいずれかが選択的に用いられる。
すなわち、分注ノズル部材としては、分注処理において必要とされる分注量に応じて、２種類の分注ノズル部材のうちの適宜なものが用いられる。
２種類の分注ノズル部材としては、例えば０．５〜３０μＬの低分注量に対応する小容量分注用ノズル部材２２Ａ（図７参照）と、例えば１０〜３００μＬの高分注量に対応する大容量分注用ノズル部材２２Ｂ（図８参照）とが挙げられる。
この図１に係る例において、分注ステージ１１における２つのノズル部材載置部１８Ａ，１８Ｂのうちの一方のノズル部材載置部（以下、「小容量用分注ノズル載置部」ともいう。）１８Ａには、複数（図１に係る例においては９６個）の小容量分注用ノズル部材２２Ａが、液体試料分取吐出手段２０における複数のシリンダユニット２１の配列状態に対応するように配列されて載置されており、他方のノズル部材載置部（以下、「大容量用分注ノズル載置部」ともいう。）１８Ｂには、複数（図１に係る例においては９６個）の大容量分注用ノズル部材２２Ｂが、液体試料分取吐出手段２０における複数のシリンダユニット２１の配列状態に対応するように配列されて載置されている。

小容量分注用ノズル部材２２Ａおよび大容量分注用ノズル部材２２Ｂは、各々、下端に液体試料を吸引および吐出するための吸引吐出用開口２３Ａ，２３Ｂ、および上端に吸引吐出用開口２３Ａ，２３Ｂよりも大きな開口径を有する開口（以下、「装着用開口」ともいう。）２４Ａ，２４Ｂが形成されており、下端に向かうに従って小径となるテーパー状の周面を有する円筒状のものであり、内部に吸引した液体試料を保持するための液体保持空間が形成されている。
この図１に係る例において、小容量分注用ノズル部材２２Ａは、容量が３０μＬのものであり、一方、大容量分注用ノズル部材２２Ｂは、容量が３００μＬであって小容量分注用ノズル部材２２Ａに比して、装着用開口２４Ｂの開口径および全長が大きいものである。

液体試料分取吐出手段２０を構成するノズル装着部３０は、小容量分注用ノズル部材２２Ａおよび大容量分注用ノズル部材２２Ｂを交換可能に装着することのできる円柱状のノズル装着部材３１の複数と、これらの複数のノズル装着部材３１を固定するため矩形板状のノズル装着部材固定用フレーム３５とを備えている。また、ノズル装着部材固定用フレーム３５の下方側の表面上には、ノズル装着部３０における複数のノズル装着部材３１に装着された分注ノズル部材を一括して離脱させるための取外し板３７が着脱自在に、具体的にはノズル装着部材固定用フレーム３５と取外し板３７の積重方向（図４および図５における上下方向）に移動可能に設けられている。
このノズル装着部３０において、複数のノズル装着部材３１の各々は、ノズル装着部材固定用フレーム３５に設けられた円柱状の貫通孔３６に、その上端部が挿入された状態で固定されている。また、ノズル装着部材固定用フレーム３５に固定された複数のノズル装着部材３１の下端部（以下、「装着用部」ともいう。）３２は、取外し板３７がノズル装着部材固定用フレーム３５に一体的に固定された状態において、取外し板３７に設けられた貫通孔３８から下方に突出した状態とされている。
図１に係る例において、３９は取外し板３７のガイドピンである。

ノズル装着部材３１は、上下方向に伸び、装着される分注ノズル部材の液体保持空間に連通する貫通孔３１Ａが形成されており、また、装着用部３２において、下端側に向かうに従って径が小さくなる階段状の外周面を有しているものである。
ノズル装着部材３１において、装着用部３２は、小径周面部３２Ａと、当該小径周面部３２Ａよりも大径の大径周面部３２Ｂとよりなり、小径周面部３２Ａは小容量分注用ノズル部材２２Ａの装着用開口２４Ａに適合した外径を有しており、また大径周面部３２Ｂは大容量分注用ノズル部材２２Ｂの装着用開口２４Ｂに適合した外径を有している。
この図１に係る例において、ノズル装着部材３１には、上端部の周面に、当該周面に沿って伸びる円環状の鍔部３３が設けられている。

ノズル装着部材固定用フレーム３５には、ノズル装着部材３１の上端部の外径に適合した内径を有する貫通孔３６が複数形成されている。
この図の例においては、ノズル装着部材固定用フレーム３５の下方側の表面には、貫通孔３６の開口を一巡する円環状の凹部３６Ａが形成されており、この凹部３６Ａとノズル装着部材３１の顎部３３とによってノズル装着部材３１の上下方向の取り付け位置を規定するための位置決め機構が構成されている。そして、位置決め機構によって上下方向の取り付け位置が調整された状態でノズル装着部材３１の上端部とノズル装着部材固定用フレーム３５の貫通孔３６とが嵌合することにより、複数のノズル装着部材３１が同一の取り付け高さで固定されている。

取外し板３７には、ノズル装着部材３１の装着用部３２の外径よりも僅かに大径であって小容量分注用ノズル部材２２Ａの装着用開口２４Ａおよび大容量分注用ノズル部材２２Ｂの装着用開口２４Ｂの外径よりも僅かに小径の内径を有する貫通孔３８が複数形成されている。
また、取外し板３７は、例えば引張バネなどの弾性体よりなり、上端がノズル装着部材固定用フレーム３５に固定され、下端が取外し板３７に固定されている固定用部材２９により、当該固定用部材２９の引張力によってノズル装着部材固定用フレーム３５に一体的に固定されており、分注装置１０が分注ノズル部材の取外し処理を行う場合のみ、図６に示すように、ノズル装着部材固定用フレーム３５と離間するように下方に移動され、取外し処理後には、ノズル装着部材固定用フレーム３５に向かうように上方向に移動されて再び当該ノズル装着部材固定用フレーム３５に一体的に固定された状態とされる。
この取外し板３７による分注ノズル部材の離脱は、取外し板３７が、装置本体１２の駆動部１３に設けられているノズル装着部駆動源によって、ノズル装着部材固定用フレーム３５と離間するように下方向に移動されることにより、取外し板３７の貫通孔３８における下方側の開口縁がノズル装着部材３１に装着されている分注ノズル部材に当接し、更に分注ノズル部材が下方向に移動されることによって行われる。
ここに、駆動部１３には、ノズル装着部３０における取外し板３７を駆動するためのステッピングモータよりなるシリンダ部駆動源と共に、シリンダ部４０におけるピストン部材用フレーム７６を駆動するためのシリンダ部駆動源が設けられている。

液体試料分取吐出手段２０を構成するシリンダ部４０は、複数のシリンダ機構を有しており、複数のシリンダ機構は、各々、上方側の表面に複数の凹部５１が形成された、複数のシリンダ機構に共通の直方体状の大径シリンダ部材５０と、大径シリンダ部材５０における凹部５１の内部に形成された円柱状空間（以下、「大ピストン摺動用空間」ともいう。）Ｓ１（図８参照）に摺動自在に挿入された、上端に開口（以下、「ピストン用開口」ともいう。）６２を有する有底円筒状体の小径シリンダ部材６０と、小径シリンダ部材６０の内部の各々に形成された円柱状空間（以下、「小ピストン摺動用空間」ともいう。）Ｓ２（図７参照）に摺動自在に挿入された円柱状のピストン部材７０とを備えている。

また、シリンダ部４０には、大径シリンダ部材５０の上方側の表面上に、複数の小径シリンダ部材６０の上端部が固定された矩形板状の小径シリンダ部材用フレーム６６と、複数のピストン部材７０の上端部が固定された矩形板状のピストン部材用フレーム７６とがこの順に積重されるようにしてそれぞれ着脱自在に、具体的には小径シリンダ部材用フレーム６６とピストン部材用フレーム７６の積重方向（図４および図５における上下方向）に移動可能に設けられている。
具体的には、小径シリンダ部材用フレーム６６には、複数の貫通孔６７が形成されており、これらの複数の貫通孔６７は、各々、大径部分６７Ａと小径部分６７Ｂとにより構成されている。また、ピストン部材用フレーム７６には、下方側の表面に開口する凹部７７が複数形成されている。そして、複数の小径シリンダ部材６０が、小径シリンダ部材用フレーム６６に設けられた複数の貫通孔６７の大径部分６７Ａに、その上端部が挿入された状態で固定されており、また、複数のピストン部材７０が、小径シリンダ部材用フレーム６６における貫通孔６７の小径部分６７Ｂに挿通された状態において、ピストン部材用フレーム７６に設けられた複数の凹部７７に、その上端部が挿入された状態で固定されている。
この図１に係る例においては、上下方向に移動する小径シリンダ部材用フレーム６６およびピストン部材用フレームに共通のフレームガイドピン４９が設けられている。

大径シリンダ部材５０において、内部に大ピストン摺動用空間Ｓ１を有する凹部５１は、上端に開口（以下、「ピストン用開口」ともいう。）５２を有すると共に、下端にはノズル装着部材３１の貫通孔３１Ａに連通する吸引吐出用開口５４を有しており、また、吸引吐出用開口５４側に向かうに従って径が小さくなる階段状の内周面を有している。
この図１に係る例において、大径シリンダ部材５０は、上下方向に伸びる貫通孔（以下、「本体貫通孔」ともいう。）が複数形成された本体部材５５と、当該本体貫通孔の下方側の開口を塞ぐように設けられた円板状の吸引吐出用開口形成シール部材５６とにより構成されている。この吸引吐出用開口形成シール部材５６には、中央部に貫通孔５６Ａが形成されており、この貫通孔５６Ａにより、大径シリンダ部材５０の下端における吸引吐出用開口５４が構成されている。

小径シリンダ部材６０は、大径シリンダ部材５０における大ピストン摺動用空間Ｓ１を上下方向に移動することのできるよう、大ピストン摺動用空間Ｓ１の内径に適合した外径を有するものである。
また、小径シリンダ部材６０の下端底部６１Ｂの中心部には、小ピストン摺動用空間Ｓ２に連通する貫通孔６３が形成されており、この貫通孔６３により、小径シリンダ部材６０の下端における吸引吐出用開口６４が構成されている。
この図１に係る例において、小径シリンダ部材６０には、下端底部６１Ｂの外周側にＯリング６９Ａが設けられており、また周壁部６１Ａの内周側にＯリング６９Ｂが設けられている。

また、小径シリンダ部材６０は、大径シリンダ部材５０内に装入された状態、すなわち小径シリンダ部材６０の下端底部６１Ｂが大径シリンダ部材５０における吸引吐出用開口形成シール部材５６に当接するように挿入された状態において、当該小径シリンダ部材６０の上端部が、大径シリンダ部材５０のピストン用開口５２から突出するよう、大径シリンダ部材５０における大ピストン摺動用空間Ｓ１の全長よりも僅かに大きな全長を有している。

ピストン部材７０は、小径シリンダ部材６０における小ピストン摺動用空間Ｓ２を移動することのできるよう、当該小ピストン摺動用空間Ｓ２の内径に適合した外径を有する円柱状のものである。
また、ピストン部材７０は、小径シリンダ部材６０内に装入された状態、すなわちピストン部材７０の下面が小径シリンダ部材６０における下端底部６１Ｂに当接するように挿入された状態において、当該ピストン部材７０の上端部が、小径シリンダ部材６０のピストン用開口６２から突出すると共に小径シリンダ部材用フレーム６６の貫通孔６７から突出するよう、小径シリンダ部材６０における小ピストン摺動用空間Ｓ２の全長と、小径シリンダ部材用フレーム６６の貫通孔６７の全長との合計の長さよりも大きな全長を有している。

更に、シリンダ部４０には、小径シリンダ部材用フレーム６６を大径シリンダ部材５０に引張力によって固定する固定用部材８１が設けられており、それと共に、装置本体１２の駆動部１３に設けられているシリンダ部駆動源によって上下方向に移動されるピストン部材用フレーム７６を、上方に移動する過程において、小径シリンダ部材用フレーム６６に係合させるための係合機構が設けられている。
ここに、駆動部１３におけるシリンダ部駆動源は、ノズル装着部駆動源と同様にステッピングモータよりなるものである。

固定用部材８１は、例えば引張りバネなどの弾性体よりなるものであり、大径シリンダ部材５０に形成されている、当該大径シリンダ部材５０の上方側の表面に開口する固定用部材設置空間５７に配設されており、この固定用部材設置空間５７内において、下端が大径シリンダ部材５０における固定用部材設置空間５７の底面に固定され、上端が小径シリンダ部材用フレーム６６に固定されている。

係合機構は、上端部８３Ｂがピストン部材用フレーム７６に固定された係合用部材８３を備えている。
係合用部材８３は、その全長によってピストン部材用フレーム７６が単独移動される領域が定められる円柱状本体部８３Ａと、当該円柱状本体部８３Ａの上面に設けられた小径円柱状の上端部８３Ｂと、当該円柱状本体部８３Ａの下面に設けられた下端鍔部８３Ｃとよりなるものである。
この係合用部材８３は、上端部８３Ｂが、ピストン部材用フレーム７６に形成された、当該上端部８３Ｂに適合した内径を有する凹部７８に挿入された状態で当該ピストン部材用フレーム７６に固定されると共に、大径シリンダ部材５０に形成された、当該大径シリンダ部材５０の上方側の表面に開口し、当該係合用部材８３の下端鍔部８３Ｃの外径よりも僅かに大径の内径を有する凹部５８と、小径シリンダ部材用フレーム６６に形成された、当該係合用部材８３の下端鍔部８３Ｃの外径よりも僅かに小径であって円柱状本体部８３Ａの外径よりも僅かに大径の内径を有する貫通孔６８とよりなる係合用部材配置空間に配設されている。
このように、係合機構は、ピストン部材用フレーム７６の上下方向の移動に伴って係合用部材設置空間の伸びる方向（図４における上下方向）に移動可能とされている係合用部材８３と、小径シリンダ部材用フレーム６６における貫通孔６８とにより構成されており、係合用部材８３が係合用部材設置空間における最上位に位置した状態、すなわち係合用部材８３の下端鍔部８３Ｃが小径シリンダ部材用フレーム６６に当接した状態とされることにより、ピストン部材用フレーム７６と小径シリンダ部材用フレーム６６とを係合するものである。

以上の分注装置１０においては、液体試料分取吐出手段２０を構成する小径シリンダ部材用フレーム６６、ピストン部材用フレーム７６、固定用部材８１および係合用部材８３と、装置本体１２における駆動部１３に設けられているシリンダ部駆動源とにより、複数のシリンダユニット２１に共通のピストン駆動機構が構成されている。
このピストン駆動機構によれば、シリンダ部駆動源が分注処理において必要とされる液体試料の分注量に応じた移動量でピストン部材用フレーム７６を上方向に移動することにより、そのピストン部材用フレーム７６の移動量、すなわちピストン部材用フレーム７６の移動に伴って上方向に移動するよう駆動されるピストン部材７０の移動量に応じて、低容量分注モードまたは高容量分注モードのいずれかの分注モードで液体試料が吸引されて採取される分注処理が行われることとなる。
ここに、「低容量分注モード」および「高容量分注モード」は、分注装置１０が対応すべき分注量に応じて適宜に定められるものであり、例えば分注装置１０が対応すべき分注量が０．５〜３００μＬである場合には、低容量分注モードは必要とされる分注量が０．５〜３０μＬとされる分注処理に対応する形態とされ、一方、高容量分注モードは必要とされる分注量が１０〜３００μＬとされる分注処理に対応する形態とされる。

具体的に、低容量分注モードにおいては、図７に示すように、ピストン部材用フレーム７６が、ピストン部材７０が単独で移動されるよう駆動される低容量分用移動領域Ｔ１内において移動され、吸引動作が、ピストン部材用フレーム７６が低容量分注用移動領域Ｔ１内において上方向に移動されることに伴って、ピストン部材７０が大径シリンダ部材５０に一体的に固定された小径シリンダ部材６０の小ピストン摺動用空間Ｓ２を上方向に移動することによって行われる。また、吐出動作は、ピストン部材用フレーム７６が低容量分注用移動領域Ｔ１内において下方向に移動されることに伴って、ピストン部材７０が大径シリンダ部材５０に一体的に固定された小径シリンダ部材６０の小ピストン摺動用空間Ｓ２を下方向に移動することによって行われる。
このようにして、ピストン部材７０が単独でピストンとして作用すると共に小径シリンダ部材６０が大径シリンダ部材５０と一体となってシリンダとして作用することによって発生する吸引圧力および吐出圧力により、液体試料の吸引および吐出が行われる。
ここに、低容量分注モードにおいては、ピストン部材用フレーム７６は、小径シリンダ部材用フレーム６６が固定用部材８１（引張バネ）の引張力の作用によって大径シリンダ部材５０に一体的に固定された状態において、上下方向に移動される。

一方、高容量分注モードにおいては、図８に示すように、ピストン部材固定用フレーム７６が、低容量分注用移動領域Ｔ１の上方に連続し、ピストン部材７０が小径シリンダ部材６０と一体的に固定された状態で移動される高容量分注用移動領域Ｔ２まで移動された後、当該高容量分注用移動領域Ｔ２内において移動され、吸引動作が、ピストン部材用フレーム７６が高容量分注用移動領域Ｔ２内において上方向に移動されることに伴って、ピストン部材７０に一体的に固定された小径シリンダ部材６０が大径シリンダ部材５０の大ピストン摺動用空間Ｓ１を上方向に移動することによって行われる。また、吐出動作は、ピストン部材用フレーム７６が高容量分注用移動領域Ｔ２内において下方向に移動されることに伴って、ピストン部材７０に一体的に固定された小径シリンダ部材６０が大径シリンダ部材５０の大ピストン摺動用空間Ｓ１を下方向に移動することによって行われる。
このようにして、ピストン部材７０と小径シリンダ部材６０が一体となってピストンとして作用すると共に大径シリンダ部材５０がシリンダとして作用することによって発生する吸引圧力および吐出圧力により、液体試料の吸引および吐出が行われる。
ここに、高容量分注モードにおいては、ピストン部材固定用フレーム７６は、係合用部材８３が係合用部材設置空間における最上位に位置した状態、すなわち係合用部材８３の下端鍔部８３Ｃが小径シリンダ部材用フレーム６６に当接した状態とされた後、小径シリンダ部材用フレーム６６と係合した状態で上下方向に移動される。
すなわち、ピストン部材用フレーム７６が上方向に移動される場合においては、ピストン部材用フレーム７６は、単独で移動した後、更に小径シリンダ部材用フレーム６６と係合した状態で係合用部材８３（引張バネ）を引伸しながら移動することとなる。また、ピストン部材用フレーム７６が下方向に移動される場合においては、ピストン部材用フレーム７６は、小径シリンダ部材用フレーム６６と係合した状態で移動した後、小径シリンダ部材用フレーム６６を単独で移動することとなる。

このような構成の分注装置１０は、液体試料分取吐出手段２０が所期の状態に装着された駆動部１３が、支持移動機構によって分注ステージ１１上を移動されると共に、液体試料分取吐出手段２０が駆動部１３に設けられている駆動源、具体的にはシリンダ部４０におけるピストン部材用フレーム７６を駆動するためのステッピングモータよりなるシリンダ部駆動源と、ノズル装着部３０における取外し板３７を駆動するためのノズル装着部駆動源によって駆動され、低容量分注モードおよび高容量分注モードのいずれかの分注モードによって分注処理が行われる。

以下、分注装置１０による低容量分注モードおよび高容量分注モードによる分注処理動作について、図７および図８を用いて説明する。
図７および図８において、図中の一点鎖線の左右には、異なる部分の断面が示されている。

（小容量分注モード：ノズル部材装着過程）
小容量分注モードにおいては、図７（ａ）に示すように、先ず、液体試料分取吐出手段２０におけるノズル装着部３０を構成する複数のノズル装着部材３１の各々に小容量分注用ノズル部材２２Ａが装着される。
具体的には、液体試料分取吐出手段２０が収容され、分注ステージ１１から上方に離間して水平方向の移動が可能となる高さレベル（以下、「移動レベル」ともいう。）に位置されている駆動部１３が、移動レベル面内で小容量用分注ノズル載置部１８Ａ上に移動され、この小容量用分注ノズル載置部１８Ａ上において下降されることにより、小容量用分注ノズル載置部１８Ａに載置されている複数の小容量分注用ノズル部材２２Ａが液体試料分取吐出手段２０における複数のノズル装着部材３１に装着される。

（小容量分注モード：吸引吐出動作過程）
次いで、図７（ｂ）に示すように、複数の小容量分注用ノズル部材２２Ａの下端の吸引吐出開口２３Ａが液体試料中に位置された状態において、図７（ｃ）に示すように、複数の小容量分注用ノズル部材２２Ａの各々において液体試料が吸引されて保持され、その後、小容量分注用ノズル部材２２Ａに保持された液体試料が分注容器に対して吐出される。
具体的には、駆動部１３が移動レベル面内で小容量用分注ノズル載置部１８Ａ上から分注処理すべき液体試薬が複数の試薬収容部９１に収容されている試薬容器が載置されている試薬載置部、例えば試薬載置部１６Ａ上に移動され、この試薬載置部１６Ａ上において下降されることにより、複数の小容量分注用ノズル部材２２Ａの吸引吐出開口２３Ａが試薬収容部９１の液体試料中に位置した状態とされる。そして、液体試料分取吐出手段２０のピストン部材用フレーム７６が上方向に移動され、それに伴ってピストン部材７０が小径シリンダ部材６０における小ピストン摺動用空間Ｓ２を上方向に向かって移動するように駆動されることにより、小容量分注用ノズル部材２２Ａの液体保持空間に液体試料が吸引され、吸引された液体試料が保持される。
その後、駆動部１３が移動レベル面内で試薬載置部１６Ａ上から分注容器載置部１７上に移動され、この分注容器載置部１７上において下降されることにより、複数の小容量分注用ノズル部材２２Ａの吸引吐出開口２３Ａが、分注容器載置部１７に載置されている分注容器の複数の液体試料収容部の各々に近接した状態とされる。そして、液体試料分取吐出手段２０のピストン部材用フレーム７６が下方向に移動されることに伴ってピストン部材７０が小径シリンダ部材６０における小ピストン摺動用空間Ｓ２を下方向に向かって移動するよう駆動されることにより、小容量分注用ノズル部材２２Ａの液体保持空間に保持されていた液体試料の全量が吸引吐出用開口２３Ａから吐出され、以って分注容器の複数の液体試料収容部の各々に液体試料が注がれる。

（小容量分注モード：ノズル部材廃棄過程）
その後、複数の小容量分注用ノズル部材２２Ａがノズル装着部材３１から離脱されて廃棄される。
具体的には、駆動部１３が移動レベル面内で分注容器載置部１７上からノズル部材廃棄部１９上に移動され、このノズル部材廃棄部１９上において、液体試料分取吐出手段２０の取外し板３７が下降されることにより、小容量分注用ノズル部材２２Ａは、ノズル装着部材３１から取り外されてノズル部材廃棄部１９内に収容されることによって廃棄される。

（大容量分注モード：ノズル部材装着過程）
また、大容量分注モードにおいては、図８（ａ）に示すように、先ず、液体試料分取吐出手段２０におけるノズル装着部３０を構成する複数のノズル装着部材３１の各々に大容量分注用ノズル部材２２Ｂが装着される。
具体的には、液体試料分取吐出手段２０が収容され、移動可能レベルに位置されている駆動部１３が、移動レベル面内で大容量用分注ノズル載置部１８Ｂ上に移動され、この大容量用分注ノズル載置部１８Ｂ上において下降されることにより、大容量用分注ノズル載置部１３Ｂに載置されている複数の大容量分注用ノズル部材２２Ｂが液体試料分取吐出手段２０における複数のノズル装着部材３１に装着される。

（大容量分注モード：吸引準備過程）
次いで、図８（ｂ）に示すように、ピストン部材７０が低容量分用移動領域Ｔ１内から、当該低容量分注用移動領域Ｔ１を超えた高容量分注用移動領域Ｔ２内に移動される。
具体的には、駆動部１３が移動レベルまで上昇された後、液体試料分取吐出手段２０のピストン部材用フレーム７６が、係合用部材８３が係合用部材設置空間における最上位に位置した状態となるまで上方に移動され、これに伴ってピストン部材７０が小径シリンダ部材６０における小ピストン摺動用空間Ｓ２を上方向に向かって移動するよう駆動され、ピストン部材７０が小ピストン摺動用空間Ｓ２における上方向の最上位に位置されることにより、ピストン部材７０が低容量分注用移動領域Ｔ１から高容量分注用移動領域Ｔ２に移動される。
この吸引準備過程においては、大容量分注用ノズル部材２２Ｂの下端の吸引吐出用開口２３Ｂが大気中に位置されており、よって液体試料が吸引されることはない。

（大容量分注モード：吸引吐出動作過程）
次いで、図８（ｃ）に示すように、複数の大容量分注用ノズル部材２２Ｂの下端の吸引吐出用開口２３Ｂが液体試料中に位置された状態において、複数の大容量分注用ノズル部材２２Ｂの各々において液体試料が吸引されて保持され、その後、大容量分注用ノズル部材２２Ｂに保持された液体試料が分注容器に対して吐出される。
具体的には、駆動部１３が移動レベル面内で大容量用分注ノズル載置部１８Ｂ上から分注処理すべき液体試薬が複数の試薬収容部に収容されている試薬容器が載置されている試薬載置部、例えば試薬載置部１６Ｂ上に移動され、この試薬載置部１６Ｂ上において下降されることにより、複数の大容量分注用ノズル部材２２Ｂの吸引吐出用開口２３Ｂが試薬収容部９２の液体試料中に位置した状態とされる。そして、液体試料分取吐出手段２０のピストン部材用フレーム７６とそれに係合している小径シリンダ部材用フレーム６６が一体的に上方向に移動することに伴って小径シリンダ部材６０が大径シリンダ部材５０における大ピストン摺動用空間Ｓ１を上方向に向かって移動するよう駆動されることにより、大容量分注用ノズル部材２２Ｂの液体保持空間に液体試料が吸引され、吸引された液体試料が保持される。
その後、収容部１３が移動レベル面内で試薬載置部１６Ｂ上から分注容器載置部１７上に移動され、この分注容器載置部１７上において下降されることにより、複数の大容量分注用ノズル部材２２Ｂの吸引吐出用開口２２Ｂが分注容器載置部１７に載置されている分注容器の複数の液体試料収容部の各々に近接した状態とされる。そして、液体試料分取吐出手段２０のピストン部材用フレーム７６とそれに係合している小径シリンダ部材用フレーム６６が一体的に下方向に移動することによって小径シリンダ部材６０が大径シリンダ部材５０における大ピストン摺動用空間Ｓ１を下方向に向かって移動するように駆動されることにより、大容量分注用ノズル部材２２Ｂの液体保持空間に保持されていた液体試料の全量が吸引吐出用開口から吐出され、以って分注容器の複数の液体試料収容部の各々に液体試料が注がれる。

（大容量分注モード：ノズル部材廃棄過程）
その後、複数の大容量分注用ノズル部材２２Ｂがノズル装着部材３１から離脱されて廃棄される。
具体的には、駆動部１３が移動レベル面内で分注容器載置部１７上からノズル部材廃棄部１９上に移動され、このノズル部材廃棄部１９上において、液体試料分取吐出手段２０の取外し板３７が下降されることにより、大容量分注用ノズル部材２２Ｂは、ノズル装着部材３１から取り外されてノズル部材廃棄部１９内に収容されることによって廃棄される。

以上のように、分注装置１０によれば、シリンダ機構２１が大径シリンダ部材５０、小径シリンダ部材６０およびピストン部材７０によって構成されており、このシリンダ機構においては、分注処理に必要とされる分注量が低容量である場合には、低容量分注モードにて、ピストン部材７０が単独でピストンとして作用すると共に小径シリンダ部材６０が大径シリンダ部材５０と一体となってシリンダとして作用することによって吸引吐出動作を行い、一方、必要とされる分注量が高容量である場合には、高容量分注モードにて、ピストン部材７０と小径シリンダ部材６０が一体となってピストンとして作用すると共に大径シリンダ部材５０がシリンダとして作用することによって分注動作を行うことができることから、分注処理に必要とされる分注量に応じた分注モードで分注処理を行うことにより、単一のシリンダ機構によって広い分注範囲に対応することができ、その上、装置大型化を抑制しつつ、必要とされる分注量の精度を確保することができる。
従って、分注装置１０においては、分注量が大きく異なる複数種類の液体試薬の分注処理を、多大な時間を要することなく連続して行うことができる。

また、分注装置１０は、ピストン部材７０が低容量分注用移動領域Ｔ１を上方向に移動する場合には低容量分注モードに係る吸引動作が行われ、また、ピストン部材７０が、低容量分注用移動領域Ｔ１を超えた高容量分注用移動領域Ｔ２を上方向に移動する場合には高容量分注モードに係る吸引動作が行われる構成を有することから、分注処理に必要とされる分注量に応じてピストン部材７０を移動させることのみにより、その分注量に応じた適宜の分注モードを選択することができるため、分注モードを切り替えるための専用の機構を設ける必要がない。従って、液体試料分取吐出手段２０を装着するための装着本体１２としては、例えばシリンダ機構が交換可能に設けられてなる構成の分注装置などに用いられている従来公知のものを用いることができる。

本発明の分注装置においては、上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、分注装置は、ピストン部材を駆動するための駆動機構と、小径シリンダ部材を駆動するための駆動機構とが別個に設けられてなる構成のものであってもよい。

以下、本発明の作用効果を確認するために行った実験例について説明する。

（実験例１）
図１〜図５の構成に従い、液体試料分取吐出手段２０を構成する複数のシリンダユニットにおけるシリンダ機構として、外径が２ｍｍのピストン部材７０と、外径が６ｍｍの小径シリンダ部材と、当該小径シリンダ部材に適合した内径を有する大径シリンダ部材とを備え、また、シリンダ機構のシリンダ部駆動源として、１パルス当たりのピストン移動量が０．００１ｍｍとされるステッピングモータを備え、低容量分注用移動領域Ｔ１が１０ｍｍであって高容量分注用移動領域Ｔ２が２２．５ｍｍであり、分注量が０．５〜３０μＬである分注処理が低容量分注モードによって行われ、分注量が１０〜３００μＬである分注処理が高容量分注モードによって行われる構成の分注装置（以下、「分注装置（１）」ともいう。）を作製した。

比較用の分注装置として、２種類の分注装置を作製した。
具体的には、外径が２ｍｍのピストン部材と、当該ピストン部材に適合した内径を有するシリンダ部材とよりなるシリンダ機構を備え、このシリンダ機構の駆動源として、分注装置（１）と同様に１パルス当たりのピストン移動量が０．００１ｍｍとされるステッピングモータを備えてなる構成の分注装置（以下、「比較用分注装置（１）」ともいう。）、および外径が６ｍｍのピストン部材と、当該ピストン部材に適合した内径を有するシリンダ部材とよりなるシリンダ機構を備え、このシリンダ機構の駆動源として、分注装置（１）と同様に１パルス当たりのピストン移動量が０．００１ｍｍとされるステッピングモータを備えてなる構成の分注装置（以下、「比較用分注装置（２）」ともいう。）を作製した。

作製した分注装置（１）、比較用分注装置（１）および比較用分注装置（２）の各々により、分注量１μＬの分注処理と、分注量３００μｍの分注処理とを行い、各分注処理におけるピストン移動量、および吸引量に生じる誤差を確認した。
分注装置（１）においては、分注量１μＬの分注処理については、ピストン移動量は０．３３ｍｍであり、吸引量に生じた誤差は０．００１μＬであった。また、分注量３００μＬの分注処理については、ピストン移動量は２０．７１４ｍｍ（低容量分注用移動領域Ｔ１から高容量分注用移動領域Ｔ２までの移動量１０ｍｍと、高容量分注用移動領域Ｔ２内における移動量１０．７１４ｍｍの合計量）であり、吸引量に生じた誤差は０．００８μＬ、すなわち吸引量１μＬ当たりの誤差は２．７×１０^-5μＬであった。
比較用分注装置（１）においては、分注量１μＬの分注処理については、ピストン移動量は０．３３ｍｍであり、吸引量に生じた誤差は０．００１μＬであった。また、分注量３００μＬの分注処理については、ピストン移動量は１００ｍｍであり、吸引量に生じた誤差は０μＬ、すなわち誤差は生じなかった。
比較用分注装置（２）においては、分注量１μＬの分注処理については、ピストン移動量は０．０３６ｍｍであり、吸引量に生じた誤差は０．００８μＬであった。また、分注量３００μＬの分注処理については、ピストン移動量は１０．７１４ｍｍであり、吸引量に生じた誤差は０．００８μＬ、すなわち吸引量１μｍ当たりの誤差は２．７×１０^-5μＬであった。

以上の結果から、本発明に係る分注装置（１）においては、単一のシリンダ機構を有するものであるにも拘わらず、広い分注量範囲に対応することができ、その上、分注量が小容量であっても大容量であっても、分注量に高い精度が得られ、またピストン部材に大きなストローク（全移動量）が必要とされることがなく、よって装置大型化の抑制および分注量の高精度確保の両方を達成できることが確認された。
一方、シリンダ機構が１種類のピストン部材およびシリンダ部材よりなる分注装置においては、装置大型化の抑制および分注量の高精度確保の両方を達成することができない、ということが明らかである。
すなわち、比較用分注装置（１）においては、ピストン部材の単位移動量当たりの吸引量が小さいことから、分注処理において必要とされる分注量が小さい場合には、分注量に高い精度を得ることができるものの、その一方で分注処理において必要とされる分注量が大きい場合には、ピストン部材に極めて大きなストローク（全移動量）が必要とされる。また、比較用分注装置（２）においては、ピストン部材の単位移動量当たりの吸引量が大きいことから、分注処理において必要とされる分注量が大きい場合には、ピストン部材に大きなストローク（全移動量）が必要とされないものの、その一方で分注処理において必要とされる分注量が小さい場合には、分注量に高い精度を得ることができない。

１０ 分注装置
１１ 分注ステージ
１２ 装置本体
１３ 駆動部
１３Ａ 着脱開口
１４ 支持部
１４Ａ 分注動作路
１５
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ 試薬載置部
１７ 分注容器載置部
１８Ａ，１８Ｂ ノズル部材載置部
１９ ノズル部材廃棄部
２０ 液体試料分取吐出手段
２１ シリンダユニット
２２Ａ 小容量分注用ノズル部材
２２Ｂ 大容量分注用ノズル部材
２３Ａ，２３Ｂ 吸引吐出用開口
２４Ａ，２４Ｂ 開口（装着用開口）
２９ 固定用部材
３０ ノズル装着部
３１ ノズル装着部材
３１Ａ 貫通孔
３２ 下端部（装着用部）
３２Ａ 小径周面部
３２Ｂ 大径周面部
３３ 鍔部
３５ ノズル装着部材固定用フレーム
３６ 貫通孔
３６Ａ 凹部
３７ 取外し板
３８ 貫通孔
３９ ガイドピン
４０ シリンダ部
４９ フレームガイドピン
５０ 大径シリンダ部材
５１ 凹部
５２ 開口（ピストン用開口）
５４ 吸引吐出用開口
５５ 本体部材
５６ 吸引吐出用開口形成シール部材
５６Ａ 貫通孔
５７ 固定用部材配置空間
５８ 凹部
６０ 小径シリンダ部材
６１Ａ 周壁部
６１Ｂ 下端底部
６２ 開口（ピストン用開口）
６３ 貫通孔
６４ 吸引吐出用開口
６６ 小径シリンダ部材用フレーム
６７ 貫通孔
６７Ａ 大径部分
６７Ｂ 小径部分
６８ 貫通孔
６９Ａ，６９Ｂ Ｏリング
７０ ピストン部材
７６ ピストン部材用フレーム
７７ 凹部
７８ 凹部
８１ 固定用部材
８３ 係合用部材
８３Ａ 円柱状本体部
８３Ｂ 上端部
８３Ｃ 下端鍔部
９１，９２ 試薬収容部

Claims (2)

1. シリンダとピストンとよりなるシリンダ機構を備えたシリンダユニットを有する分注装置であって、
   前記シリンダ機構は、下端に吸引吐出用開口を有する大径シリンダ部材と、当該大径シリンダ部材の内部に摺動自在に挿入され、下端に吸引吐出用開口を有する小径シリンダ部材と、当該小径シリンダ部材の内部に摺動自在に挿入されたピストン部材とを備えており、
   前記大径シリンダ部材上に、前記小径シリンダ部材の上端部が固定された小径シリンダ部材用フレームが、当該大径シリンダ部材と当該小径シリンダ部材用フレームとを引張力によって固定する固定用部材によって一体的に固定されて配設され、
   前記小径シリンダ部材用フレーム上に、前記ピストン部材の上端が固定されたピストン部材用フレームが、上下方向に移動可能に配設され、当該小径シリンダ部材用フレームと当該ピストン部材用フレームとを係合するための係合機構が設けられており、
   低容量分注モードにおいては、前記ピストン部材が、前記大径シリンダ部材に一体的に固定された前記小径シリンダ部材の内部を移動するよう駆動され、当該ピストン部材が、低容量分注用移動領域において、大径シリンダ部材およびこれに一体的に固定された小径シリンダ部材に対して相対的に上方に移動するよう駆動されることによって吸引動作が行われ、
   高容量分注モードにおいては、前記ピストン部材とこれに一体的に固定された小径シリンダ部材が、前記大径シリンダ部材の内部を移動するよう駆動され、ピストン部材とこれに一体的に固定された小径シリンダ部材が、前記低容量分注用移動領域より上方における高容量分注用移動領域において、大径シリンダ部材に対して相対的に上方に移動するよう駆動されることによって吸引動作が行われ、
   前記ピストン部材用フレームが上方に移動されることによって前記ピストン部材が前記低容量分注用移動領域を上方向に移動するよう駆動され、
   当該ピストン部材用フレームが更に上方に移動されることによって前記係合機構により当該ピストン部材用フレームが小径シリンダ部材用フレームに係合し、当該小径シリンダ部材用フレームが前記固定用部材を引伸しながら上方に移動されることにより、当該ピストン部材とこれに一体的に固定された前記小径シリンダ部材が前記高容量分注用移動領域を上方向に移動するよう駆動されることを特徴とする分注装置。
2. 複数のシリンダユニットが並設され、各シリンダユニットに共通のピストン駆動機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。