JP7470970B2 - ピペット装置および分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、試液等の流体を吸引および吐出するためのピペット装置、およびピペット装置を有する分析装置に関する。

従来、試験や検査に用いられる試液等の流体を容器から吸引し、吸引した試液等を所定量ずつ別の容器等（例えばキュベット）に吐出するピペット装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ピペット装置は、シリンジおよび駆動装置を備えており、シリンジは、シリンジバレルおよびプランジャーを有している。プランジャーは、シリンジバレルの内部に挿通されており、シリンジバレルに対して進退可能である。シリンジバレルには、ノズルが連結されており、ノズルにはディスポーザブルチップが接続される。駆動装置がプランジャーをシリンジバレルに対して進退させることにより、容器からディスポーザブルチップ内に試液が吸引され、吸引された試液がキュベットに対して吐出される。

国際公開第２０１９／１９３４０４号

ところでピペット装置による流体の吸引容量は、シリンジの容積によって決定され、シリンジの容積は、シリンジバレルの断面積とプランジャーの移動量の積に比例する。流体の吸引容量を増大させるために、シリンジバレルの断面積を大きくすることが考えられる。

一方、ピペット装置による流体の吐出量の分解能（分注精度）は、シリンジバレルの断面積とプランジャーの移動量の制御に関係している。このため、シリンジバレルの断面積を大きくした場合、微少量ずつ流体を吐出するには、プランジャーの移動量をより精密に制御する必要がある。

しかしながら、プランジャーの移動量を精密に制御するには、複雑な駆動装置の制御機構が必要になる。このため、シリンジバレルの断面積が大きいシリンジでは、吐出量の分解能に限界があった。

このように、シリンジへの流体の吸引容量と、吐出量の分解能は、使用するシリンジの容積および断面積により決定されるため、１台のピペット装置で大容量の流体の吸引と吐出、および微少量の流体の高精度な吐出とを両立させることは困難であった。

また、流体の吐出量の分解能を向上させるためには、シリンジバレルの断面積を小さくしてシリンジを小容量にすることが考えられる。しかしながら、小容量のシリンジを製作するにはシリンジバレルの内径およびプランジャー径を小さくする必要がある。細く長いシリンジバレルを精度よく、またシリンジバレル内面の表面粗さを小さく仕上げることは容易ではない。

また、プランジャー径を細くした場合、シリンジバレルと同軸でプランジャーを駆動させなければプランジャーの変形や、プランジャーの変形によりガスケットの偏摩耗が発生して流体の漏れが発生するなど、シリンジの作動や耐久性の点で問題がある。

本発明の第１の目的は、大容量の流体の吸引と吐出、および微少量の流体の高精度な吐出とを両立させたピペット装置を提供することであり、第２の目的は、シリンジバレルの加工が容易であって耐久性が高い小容量のシリンジを備えたピペット装置および分析装置を提供することである。

本発明のピペット装置は、
流体を吸引可能であるとともに、流体を所定の吐出精度で吐出可能である第１シリンジと、
流体を吸引可能であるとともに、流体を前記第１シリンジよりも高い精度で吐出可能である第２シリンジと、
前記第１シリンジおよび前記第２シリンジに対して共通に設けられるノズルと、
前記第１シリンジおよび前記第２シリンジを連通させるとともに、前記ノズルに連通される流路と、
前記第１シリンジおよび前記第２シリンジが個別または協動して前記ノズルから流体を吸引および吐出するように、前記第１シリンジおよび前記第２シリンジを駆動させる駆動部と、を備える。

また、本発明の分析装置は、本発明に係るピペット装置を備える。

本発明のピペット装置および分析装置によれば、大容量の流体の吸引と吐出、および微少量の流体の高精度な吐出を両立させることができる。

図１は、本発明の実施形態１に係るピペット装置の全体構成を示す側面図である。 図２は、図１のピペット装置を＋Ｚ方向から見た図である。 図３は、図２のＡ―Ａ線における断面図である。 図４は、図１のＢ―Ｂ線における断面図である。 図５は、図１のＣ―Ｃ線における断面図である。 図６は、図１のＤ―Ｄ線における断面図である。 図７は、ピペット装置の動作状態を示す図である。 図８は、ピペット装置の動作状態を示す図である。 図９は、ピペット装置の動作状態を示す図である。 図１０は、本発明の実施形態２に係る分析装置の動作状態を示す図である。

本発明の一実施形態にかかるピペット装置は、
流体を吸引可能であるとともに、流体を所定の吐出精度で吐出可能である第１シリンジと、
流体を吸引可能であるとともに、流体を前記第１シリンジよりも高い精度で吐出可能である第２シリンジと、
前記第１シリンジおよび前記第２シリンジに対して共通に設けられるノズルと、
前記第１シリンジおよび前記第２シリンジを連通させるとともに、前記ノズルに連通される流路と、
前記第１シリンジおよび前記第２シリンジが個別または協動して前記ノズルから流体を吸引および吐出するように、前記第１シリンジおよび前記第２シリンジを駆動させる駆動部と、を備える、ピペット装置である（第１の構成）。

上記構成によれば、第１シリンジおよび、第１シリンジよりも精度の高い吐出が可能な第２シリンジが駆動装置によって個別または協動して駆動されて共通のノズルから流体が吸引および吐出される。第１シリンジおよび第２シリンジを協動させることによって大容量の流体の吸引と吐出が可能となり、また、第２シリンジによって微少量の流体の吐出を高精度で行うことが可能である。このため、大容量の流体の吸引と吐出、および微少量の流体の高精度な吐出を両立させることができる。

上記第１の構成において、
前記第１シリンジは、
第１シリンジバレルと、
前記第１シリンジバレル内に配置され、前記第１シリンジバレルに対して相対的に進退可能である第１プランジャーと、
を有し、
前記第２シリンジは、
第２シリンジバレルと、
前記第２シリンジバレル内に配置され、前記第２シリンジバレルに対して相対的に進退可能である第２プランジャーと、
を有し、
前記第１シリンジバレルおよび前記第２シリンジバレルは、同期して前記第１プランジャーおよび前記第２プランジャーに対して進退可能であり、
前記駆動部は、
前記第１シリンジバレルおよび前記第２シリンジバレルを同期して駆動させるシリンダ駆動部と、
前記第１プランジャーおよび前記第２プランジャーのうちいずれか一方を、対応する前記第１シリンジバレルまたは前記第２シリンジバレルに対して進退するように駆動させるプランジャー駆動部と、
を有してもよい（第２の構成）。

上記構成によれば、第１シリンジバレルおよび第２シリンジバレルは、シリンダ駆動部により、同期して第１プランジャーおよび第２プランジャーに対して進退するように駆動され、プランジャー駆動部は、第１プランジャーおよび第２プランジャーのうちいずれか一方を、対応する第１シリンジバレルまたは第２シリンジバレルに対して進退するように駆動する。このため、第１シリンジバレルおよび第２シリンジバレルと、それぞれに対応するプランジャーを単独または相互に連携して動作をさせることにより、簡単な構成で微少量から大容量まで流体の吸引と吐出を行うとともに、微少量の流体の高精度な吐出を行うことができる。

上記第２の構成において、
前記第１シリンジバレルおよび前記第２シリンジバレルは、
共通のシリンジベースに設けられており、
前記シリンダ駆動部は、
前記シリンジベースを進退させることにより、前記第１シリンジバレルおよび前記第２シリンジバレルを、前記第１プランジャーおよび前記第２プランジャーに対して進退させ、
前記プランジャー駆動部は、
前記第１プランジャーを前記第１シリンジに対して進退させ、
前記第２プランジャーは、
作動せずに固定されており、
前記第１シリンジは、
前記第１プランジャーおよび前記シリンジベースに設けられた前記第１シリンジバレルが相互に進退することにより、流体の吸引および吐出を行い、
前記第２シリンジは、
前記第２プランジャーに対して前記シリンジベースに設けられた前記第２シリンジバレルが進退することにより、流体の吸引および吐出を行ってもよい（第３の構成）。

上記構成によれば、第１シリンジバレルおよび第２シリンジバレルは、共通のシリンジベースに設けられている。一つのシリンジベースに複数のシリンジを設けることにより、部品点数および組立工数の削減を図ることができる。

上記第３の構成において、
前記第２シリンジは、
前記第２プランジャーに設けられるとともに、前記第２シリンジバレル内に連通する圧力測定流路と、
前記圧力測定流路内の流体の圧力を測定する圧力検知部と、
をさらに有してもよい（第４の構成）。

上記構成によれば、圧力検知部は、作動せずに固定された第２プランジャーに設けられた圧力測定流路内の流体の圧力を測定する。第２プランジャーは進退せずに固定されているため、圧力測定部に接続されるハーネス等の配線部に加わる負担を軽減することができ、電気的な信頼性と耐久性を向上させることができる。

上記第４の構成において、
前記圧力測定流路は、
前記第２プランジャーの内部において、前記第２シリンジバレルから退出する方向の端部側に向けて形成されており、
前記圧力検知部は、
前記第２プランジャーと同軸上であって、前記第２プランジャーの端部側に設けられていてもよい（第５の構成）。

上記構成によれば、圧力検知部は、第２プランジャーと同軸上であって、第２プランジャーの端部側に設けられている。このため、圧力検知部を設けるための隔室が不要となり、デッドボリュームを少なくしてピペット装置をコンパクトにすることができる。また、第２シリンジ内の圧力を直接検出するため、検出精度を向上させることができる。

上記第１から第５の構成において、
前記第２シリンジは、
前記第２シリンジバレル内に配置され、前記第２シリンジバレルの内面との間に流体を貯溜するための貯溜空間となる間隙を形成する挿通部、を有し、
前記第２プランジャーが前記第２シリンジバレルに対して相対的に進退することにより、前記間隙内に流体を吸引するとともに、前記間隙内に貯留された流体を吐出させてもよい（第６の構成）。

上記構成によれば、第２シリンジバレルと挿通部との間に間隙が形成され、この間隙が流体を貯留するための貯留空間とされる。第２シリンジバレルと挿通部の間隙の断面積を小さくすることにより、第２シリンジを小容量として、流体の吐出量の分解能を向上させることができる。このため、小容量のシリンジを製作するために小径で長尺の穴加工を行って小径のシリンジバレルを形成する必要がなく、小容量で吐出精度の高いシリンジを容易に構成することができる。

上記第６の構成において、
前記挿通部は、
前記第２プランジャーに対して一体に形成されており、前記第２プランジャーとともに前記第２シリンジバレルに対して相対的に進退してもよい（第７の構成）。

上記構成によれば、挿通部は、第２プランジャーに対して一体に形成されている。このため、部品点数の削減および組立工数の削減を図ることができる。

本発明の一実施形態にかかる分析装置は、
上記第１から第７のいずれかの構成のピペット装置を備えている。

上記構成によれば、第１シリンジおよび、第１シリンジよりも精度の高い吐出が可能な第２シリンジが駆動装置によって個別または協動して駆動されて共通のノズルから流体が吸引および吐出されるピペット装置を備えている。ピペット装置の第１シリンジおよび第２シリンジを協動させることによって大容量の流体の吸引と吐出が可能となり、また、第２シリンジによって微少量の流体の吐出を高精度で行うことが可能である。このため、大容量の流体の吸引と吐出、および微少量の流体の高精度な吐出を両立させることができる。

［実施形態１］
以下、図面を参照し、本発明の実施形態に係るピペット装置１００について詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

以下の図では、ピペット装置１００の使用状態における鉛直上方を＋Ｚ方向とし、使用状態における鉛直下方を－Ｚ方向とする。また、＋Ｚ方向に直交する一方向を＋Ｘ方向とし、＋Ｚ方向および＋Ｘ方向に直交する一方向を＋Ｙ方向とする。＋Ｘ方向および＋Ｙ方向のそれぞれ反対方向を－Ｘ方向および－Ｙ方向とする。

［全体構成］
まず、ピペット装置１００の全体構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るピペット装置１００の全体構成を示す側面図である。図１に示すように、ピペット装置１００は、ケーシング１０、第１シリンジ３０、第２シリンジ４０、シリンジベース５０、流路６０、ノズル７０、第１駆動部８０、および第２駆動部９０を有している。

ケーシング１０は、ピペット装置１００の基体をなす部分である。ケーシング１０は、板金で構成されている。

第１シリンジ３０は、流体を吸引可能であるとともに、流体を所定の吐出精度で吐出可能である。第１シリンジ３０は、第１シリンジバレル３１、および第１プランジャー３３を有している。第１シリンジ３０は、Ｚ方向に平行に配置されている。

第１シリンジバレル３１は、シリンジベース５０に形成された円筒状の第１空洞５１、およびシリンジベース５０に固定されたノズル固定部５８によって構成されている。第１シリンジバレル３１を構成するシリンジベース５０およびノズル固定部５８は、第２駆動部９０によってＺ方向に進退される。このため、第１シリンジバレル３１は、Ｚ方向に進退可能である。

第１プランジャー３３は、第１シリンジバレル３１内に挿入されている。第１プランジャー３３は、第１駆動部８０によってＺ方向に進退される。

本実施形態では、シリンジベース５０および第１プランジャー３３は、それぞれＺ方向に進退可能である。このため、第１シリンジ３０は、第１プランジャー３３およびシリンジベース５０に設けられた第１シリンジバレル３１が相互に進退することにより、第１シリンジバレル３１内に流体を吸引し、または第１シリンジバレル３１内に吸引されている流体を吐出することができる。

第２シリンジ４０は、流体を吸引可能であるとともに、流体を第１シリンジ３０よりも高い精度で吐出可能である。第２シリンジ４０は、第２シリンジバレル４１、および第２プランジャー４３を有している。第２シリンジ４０は、Ｚ方向に平行に配置されている。

第２シリンジバレル４１は、シリンジベース５０に形成された円筒状の第２空洞５２、およびシリンジベース５０に固定されたノズル固定部５８によって構成されている。第２シリンジバレル４１を構成するシリンジベース５０およびノズル固定部５８は、第２駆動部９０によってＺ方向に進退される。このため、第２シリンジバレル４１は、Ｚ方向に進退可能である。

第２プランジャー４３は、第２シリンジバレル４１内に挿入されている。本実施形態では、第２プランジャー４３は、固定部４９を介してケーシング１０に固定されており、シリンジベース５０がＺ方向に進退可能である。このため、第２シリンジ４０は、第２プランジャー４３に対してシリンジベース５０に設けられた第２シリンジバレル４１が進退することにより、第２プランジャー４３が第２シリンジバレル４１に対して相対的に進退することとなる。これにより、第２シリンジバレル４１内に流体を吸引し、または第２シリンジバレル４１内に吸引されている流体を吐出することができる。

シリンジベース５０は、ノズル固定部５８とともに第１シリンジバレル３１および第２シリンジバレル４１を構成している。シリンジベース５０およびノズル固定部５８は、第１ガイド軸５３および第２ガイド軸５４によってＺ方向に進退可能に支持されている。第１ガイド軸５３および第２ガイド軸５４は、Ｚ方向に平行に配置されている。

シリンジベース５０およびノズル固定部５８は、第２駆動部９０によってＺ方向に進退される。第１シリンジバレル３１および第２シリンジバレル４１が共通のシリンジベース５０に設けられていることにより、第１シリンジバレル３１および第２シリンジバレル４１を、同期して第１プランジャー３３および第２プランジャー４３に対して進退させることが可能である。

流路６０は、第１シリンジ３０（第１シリンジバレル３１）および第２シリンジ４０（第２シリンジバレル４１）を連通させるとともに、ノズル７０に連通されている。流路６０は、シリンジベース５０とノズル固定部５８の間に形成されている。

ノズル７０は、第１シリンジ３０および第２シリンジ４０に対して共通に設けられている。ノズル７０は、ノズル固定部５８に取り付けられている。ノズル７０の内部には、ノズル流路７１が形成されている。ノズル流路７１は、流路６０に連通されており、流路６０を介して第１シリンジ３０および第２シリンジ４０に連通されている。ノズル７０は、シリンジベース５０およびノズル固定部５８とともにＺ方向に進退可能である。

ノズル７０の先端には、交換可能なディスポーザブルチップ７２が取り付けられる。第１シリンジ３０および／または第２シリンジ４０によって流体が吸引されることでディスポーザブルチップ７２内に試液等の流体が吸引される。また、第１シリンジ３０および／または第２シリンジ４０によって流体が吐出されることでディスポーザブルチップ７２内に吸引されていた試液等の流体が吐出される。

ノズル７０は、ケーシング１０に固定されたチップ離脱部７４を貫通している。チップ離脱部７４は、ノズル７０の先端に取り付けられたディスポーザブルチップ７２を離脱させる場合に、ディスポーザブルチップ７２に当接してノズル７０の先端から離脱させるための部材である。具体的には、ディスポーザブルチップ７２が取り付けられたノズル７０が＋Ｚ方向に移動した状態（例えば、図９参照）で、ディスポーザブルチップ７２に当接し、ディスポーザブルチップ７２をノズル７０の先端から離脱させる。

第１駆動部８０は、第１プランジャー３３を第１シリンジバレル３１に対して進退させることにより、第１シリンジ３０に流体の吸引または吐出を行わせる。第１駆動部８０は、第１モータ８１、ネジ軸８２、および移動部８３を有している。第１駆動部８０は、第１モータ８１の回転駆動力をＺ方向の直線方向の駆動力に変換し、第１プランジャー３３をＺ方向に進退させる機構を構成している。第１駆動部８０は、本発明のプランジャー駆動部に相当する。

第１モータ８１は、ケーシング１０に固定されており、制御部（図示せず）の駆動制御により、ネジ軸８２を正逆方向に回転させる。

ネジ軸８２は、一端が第１モータ８１の駆動軸に接続されている。ネジ軸８２は、Ｚ方向に平行に配置され、第１シリンジ３０および第１ガイド軸５３と平行になるように配置されている。

移動部８３は、ネジ軸８２に螺合するナット部８４を有するとともに、第１ガイド軸５３によってＺ方向に進退可能に支持されている。また、移動部８３には、第１プランジャー３３が接続されている。

第１モータ８１が制御部（図示せず）の駆動制御により、ネジ軸８２をある角度だけ正逆方向に回転させると、ネジ軸８２に螺合した移動部８３は、ネジ軸８２の回転方向および回転角度に応じてＺ方向に進退する。これにより、第１プランジャー３３をＺ方向に進退させることができる。

第２駆動部９０は、シリンジベース５０を進退させることにより、第１シリンジバレル３１および第２シリンジバレル４１を、同期させた状態で第１プランジャー３３および第２プランジャー４３に対して進退させ、第１シリンジ３０および第２シリンジ４０に流体の吸引または吐出を行わせる。第２駆動部９０は、第２モータ９１、およびネジ軸９２を有している。第２駆動部９０は、本発明のシリンダ駆動部に相当する。

第２モータ９１は、ケーシング１０に固定されており、制御部（図示せず）の駆動制御により、ネジ軸９２を正逆方向に回転させる。

ネジ軸９２は、一端が第２モータ９１の駆動軸に接続されている。ネジ軸９２は、Ｚ方向に平行に配置され、シリンジベース５０に形成されたナット穴部５５に螺合している。

第２モータ９１が制御部（図示せず）の駆動制御により、ネジ軸９２をある角度だけ正逆方向に回転させると、シリンジベース５０は、ネジ軸９２の回転方向および回転角度に応じてＺ方向に進退する。これにより、第１シリンジバレル３１および第２シリンジバレル４１を、同期させた状態でＺ方向に進退させることができる。

第１駆動部８０および第２駆動部９０は、ピペット装置１００内または外部に設けられる制御部（図示せず）により駆動制御される。制御部は、第１シリンジ３０および第２シリンジ４０が個別および／または協動して流体を吸引および吐出するように、第１駆動部８０および第２駆動部９０を駆動制御する。

図２は、図１のピペット装置１００を＋Ｚ方向から見た図である。図２に示すように、ケーシング１０にはチップ離脱部７４が固定されている。ノズル７０は、チップ離脱部７４を貫通するように設けられている。

図３は、図２のＡ―Ａ線における断面図である。図３に示すように、第１シリンジバレル３１および第２シリンジバレル４１は、シリンジベース５０に形成された円筒状の第１空洞５１、第２空洞５２、およびノズル固定部５８によって構成されている。

シリンジベース５０とノズル固定部５８の間には、流路６０が形成されている。流路６０は、シリンジベース５０とノズル固定部５８に形成された溝によって構成されている（図６参照）。流路６０は、第１シリンジバレル３１、第２シリンジバレル４１、およびノズル流路７２を連通させている。流路６０から流体が漏れないように、流路６０の周囲にはパッキン６８が配置されている。

第１プランジャー３３は、第１シリンジバレル３１内に挿入されている。第１プランジャー３３の端部付近には、ガスケット３４が取り付けられている。ガスケット３４は、第１シリンジバレル３１の内面に接触し、第１シリンジバレル３１と第１プランジャー３３の間隙から流体が漏れないようにしている。

第１シリンジバレル３１および第１プランジャー３３は、第１駆動部８０および第２駆動部９０によってそれぞれＺ方向に進退する。第１シリンジバレル３１および第１プランジャー３３の相対的な動作により、第１プランジャー３３が第１シリンジバレル３１に対して相対的に進退することとなり、流路６０を介して第１シリンジバレル３１内に流体を吸引し、または第１シリンジバレル３１内に吸引されている流体を吐出することができる。

第２シリンジバレル４１内には、第２プランジャー４３、および挿通部４８が挿入されている。本実施形態では、第２プランジャー４３と挿通部４８は、一体の部材である。

第２プランジャー４３には、ガスケット４４が取り付けられている。ガスケット４４は、第２シリンジバレル４１の内面に接触し、第２シリンジバレル４１と第２プランジャー４３の間隙から流体が漏れないようにしている。

挿通部４８は、ノズル固定部５８まで伸びている。ノズル固定部５８と挿通部４８との間には、ガスケット５９が配置されている。挿通部４８は、第２シリンジバレル４１の内面との間に間隙を有している。この間隙は、流体を貯溜するための貯溜空間４９を構成する（図５参照）。
具体的には、ガスケット４４とガスケット５９に挟まれた、第２シリンジバレル４１の内面と挿通部４８との間に形成された間隙が、貯溜空間４９となる。貯溜空間４９は、流路６０と連通している。

第２シリンジバレル４１が第２駆動部９０によってＺ方向に進退されることにより、ケーシング１０に固定されている第２プランジャー４３および挿通部４８が第２シリンジバレル４１に対して相対的に進退し、ガスケット４４とガスケット５９に挟まれた貯溜空間４９の容積が増減する。これにより、第２シリンジバレル４１（貯溜空間４９）内に流路６０を介して流体を吸引し、または第２シリンジバレル４１（貯溜空間４９）内に吸引されている流体を流路６０を介して吐出することができる。

第２シリンジバレル４１に挿通部４８が挿入されていることにより、第２シリンジバレル４１の容積は小さくなる。第２シリンジバレル４１の実質的な断面積は、貯溜空間４９の断面積となるため、第１シリンジバレル３１の断面積よりも小さくすることができる。このため、第２シリンジ４０による流体の吐出量の分解能を第１シリンジ３０による流体の吐出量の分解能よりも高くすることができる。

第２シリンジ４０には、圧力測定流路６５、および圧力検知部９５が設けられている。圧力測定流路６５は、第２プランジャー４３の内部に形成されている。圧力測定流路６５の＋Ｚ方向の端部は、第２プランジャー４３の端面において開放されている。また、圧力測定流路６５の－Ｚ方向の端部は、２シリンジバレル４１（貯溜空間４９）内に連通している。

圧力検知部９５は、圧力測定流路６５内の流体の圧力を測定する。圧力検知部９５は、第２プランジャー４３と同軸上であって、第２プランジャー４３の＋Ｚ方向の端部側に設けられている。圧力検知部９５は、圧力測定流路６５内の流体圧力の変化を測定することにより、例えば、ノズル７０の先端が試液の液面に接近したことを検知することができる。

図４は、図１のＢ―Ｂ線における断面図である。図４は、第１シリンジ３０の断面を示している。図４に示すように、第１シリンジバレル３１は、シリンジベース５０に形成された円筒状の第１空洞５１、およびノズル固定部５８によって構成されている。

シリンジベース５０とノズル固定部５８の間には、流路６０が形成されている。流路６０は、第１シリンジバレル３１を第２シリンジバレル４１およびノズル流路７２に連通させている。

第１プランジャー３３は、第１シリンジバレル３１内に挿入されている。第１プランジャー３３の端部付近には、ガスケット３４が取り付けられている。

シリンジベース５０は、第２駆動部９０によってＺ方向に進退するため、第１シリンジバレル３１もシリンジベース５０とともにＺ方向に進退する。また、第１プランジャー３３は、第１駆動部８０によってＺ方向に進退する。第１シリンジバレル３１および第１プランジャー３３の相対的な動作により、第１プランジャー３３が第１シリンジバレル３１に対して相対的に進退することとなり、流路６０を介して第１シリンジバレル３１内に流体を吸引し、または第１シリンジバレル３１内に吸引されている流体を吐出することができる。

図５は、図１のＣ―Ｃ線における断面図である。図５は、第２シリンジ４０の断面を示している。図５に示すように、第２シリンジバレル４１は、シリンジベース５０に形成された円筒状の第２空洞５２、およびノズル固定部５８によって構成されている。

シリンジベース５０とノズル固定部５８の間には、流路６０が形成されている。流路６０は、第２シリンジバレル４１を第１シリンジバレル３１およびノズル流路７２に連通させている。

第２シリンジバレル４１内には、第２プランジャー４３、および挿通部４８が挿入されている。

第２プランジャー４３に設けられたガスケット４４は、第２シリンジバレル４１の内面に接触し、第２シリンジバレル４１と第２プランジャー４３の間隙から流体が漏れないようにしている。

挿通部４８は、ノズル固定部５８まで伸びている。ノズル固定部５８と挿通部４８との間に設けられたガスケット５９は、ノズル固定部５８と挿通部４８との間隙から流体が漏れないようにしている。

挿通部４８は、第２シリンジバレル４１の内面との間に貯溜空間４９を構成する間隙を有している。具体的には、ガスケット４４とガスケット５９に挟まれた、第２シリンジバレル４１の内面と挿通部４８との間に形成された間隙が、貯溜空間４９となる。貯溜空間４９は、流路６０と連通している。

シリンジベース５０は、第２駆動部９０によってＺ方向に進退するため、第２シリンジバレル４１もシリンジベース５０とともにＺ方向に進退する。第２シリンジバレル４１がＺ方向に進退することにより、ケーシング１０に固定されている第２プランジャー４３および挿通部４８が第２シリンジバレル４１に対して相対的に進退し、ガスケット４４とガスケット５９に挟まれた貯溜空間４９の容積が増減する。これにより、第２シリンジバレル４１（貯溜空間４９）内に流路６０を介して流体を吸引し、または第２シリンジバレル４１（貯溜空間４９）内に吸引されている流体を流路６０を介して吐出することができる。

第２シリンジ４０には、圧力測定流路６５、および圧力検知部９５が設けられている。圧力測定流路６５の＋Ｚ方向の端部６５１は、第２プランジャー４３の端面において開放されている。また、圧力測定流路６５の－Ｚ方向の端部６５２は、２シリンジバレル４１（貯溜空間４９）内に連通している。圧力測定流路６５内の流体圧力の変化は、圧力検知部９５によって測定される。

図６は、図１のＤ―Ｄ線における断面図である。図６は、流路６０の断面を示している。図６に示すように、流路６０は、シリンジベース５０とノズル固定部５８に形成された溝によって構成されている。流路６０は、第１シリンジバレル３１、第２シリンジバレル４１（貯溜空間４９）、およびノズル流路７２を連通させている。

図７から図９は、ピペット装置１００の動作状態を示す図である。

図７は、第１シリンジ３０の内容量が最小、第２シリンジ４０の内容量も最小になっている状態を示している。図８は、第１シリンジ３０の内容量が最小、第２シリンジ４０の内容量が最大になっている状態を示している。図９は、第１シリンジ３０の内容量が最大、第２シリンジ４０の内容量が最小になっている状態を示している。なお、図１および図３は、第１シリンジ３０の内容量が最大、第２シリンジ４０の内容量も最大になっている状態を示している。

第１シリンジ３０および第２シリンジ４０が個別および／または協動して流体を吸引および吐出することにより、微少量から大容量まで流体の吸引と吐出を行うことができる。特に、第２シリンジ４０を作動させて流体を吐出させることにより、微少量の流体の高精度な吐出を行うことができる。

図７に示す状態では、シリンジベース５０と移動部８３が相対的に最も接近していることにより、第１プランジャー３３が、第１シリンジバレル３１内に最も深く挿入されている状態となっている。このため、第１シリンジ３０の内容量が最小となっている。

また、シリンジベース５０が最も＋Ｚ方向に移動していることにより、第２プランジャー４３が、第２シリンジバレル４１内に最も深く挿入されている状態となっている。このため、第２シリンジ４０の内容量も最小になっている。

図８に示す状態では、シリンジベース５０と移動部８３が相対的に最も接近していることにより、第１プランジャー３３が、第１シリンジバレル３１内に最も深く挿入されている状態となっている。このため、第１シリンジ３０の内容量が最小となっている。

一方、シリンジベース５０が最も－Ｚ方向に移動していることにより、第２プランジャー４３が、第２シリンジバレル４１に対して最も浅く挿入されている状態となっている。このため、第２シリンジ４０の内容量は最大になっている。

図９に示す状態では、シリンジベース５０と移動部８３が相対的に最も離隔していることにより、第１プランジャー３３が、第１シリンジバレル３１内に最も浅く挿入されている状態となっている。このため、第１シリンジ３０の内容量が最大となっている。

一方、シリンジベース５０が最も＋Ｚ方向に移動していることにより、第２プランジャー４３が、第２シリンジバレル４１に対して最も深く挿入されている状態となっている。このため、第２シリンジ４０の内容量は最小になっている。

図１および図３に示す状態では、シリンジベース５０と移動部８３が相対的に最も離隔していることにより、第１プランジャー３３が、第１シリンジバレル３１内に最も浅く挿入されている状態となっている。このため、第１シリンジ３０の内容量が最大となっている。

また、シリンジベース５０が最も－Ｚ方向に移動していることにより、第２プランジャー４３が、第２シリンジバレル４１に対して最も浅く挿入されている状態となっている。このため、第２シリンジ４０の内容量も最大になっている。

以上説明したピペット装置１００によれば、第１シリンジ３０および、第１シリンジ３０よりも精度の高い吐出が可能な第２シリンジ４０が第１駆動部８０および第２駆動部９０によって個別または協動して駆動されて共通のノズル７０から流体が吸引および吐出される。第１シリンジ３０および第２シリンジ４０を協動させることによって大容量の流体の吸引と吐出が可能となり、また、第２シリンジ４０によって微少量の流体の吐出を高精度で行うことが可能である。このため、大容量の流体の吸引と吐出、および微少量の流体の高精度な吐出を両立させることができる。

また、第２シリンジバレル４１と挿通部４８との間に間隙が形成され、この間隙が流体を貯留するための貯留空間４９とされる。第２シリンジバレル４１と挿通部４８の間隙の断面積を小さくすることにより、第２シリンジ４０を小容量として、流体の吐出量の分解能を向上させることができる。このため、小容量のシリンジを製作するために小径で長尺の穴加工を行って小径のシリンジバレルを形成する必要がなく、小容量で吐出精度の高いシリンジを容易に構成することができる。

［実施形態２］
次に、実施形態２に係る分析装置２００、および分析装置２００の動作の一例について説明する。図１０は、本発明の実施形態２に係る分析装置２００の動作状態を示す図である。分析装置２００は、複数のピペット装置１００を備えている。以下の説明では、分析装置２００に備えられた複数のピペット装置１００のうち、一つのピペット装置１００について説明する。また、以下では、実施形態１のピペット装置１００と同一の点については説明を省略し、主に異なる点について説明する。

分析装置２００は、ピペット装置１００、移動機構２１０、制御部（図示せず）を有している。移動機構２１０は、ピペット装置１００をＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に移動させることが可能である。制御部は、分析作業の手順に沿って分析対象試料（試液）の吸引と分注を行うように、ピペット装置１００および移動機構２１０の動作を制御する。

［ユニットイニシャライズ］
ピペット装置１００の第１駆動部８０および第２駆動部９０を駆動させて、第１シリンジ３０の内容量が最小、第２シリンジ４０の内容量が最大になる状態を原点位置とする（図８参照）。また、原点位置から所定高さだけシリンジベース５０と第１プランジャー３３を＋Ｚ方向に上昇させた位置（例えば、０．５ｍｍ程度上昇）を初期位置とする。初期位置の設定後、ピペット装置１００の第１駆動部８０および第２駆動部９０を駆動させて、第１シリンジ３０の内容量が最大、第２シリンジ４０の内容量が最小になっている状態（図９）で待機する。

［ディスポーザブルチップ装着］
分注動作が開始されると、まずノズル７０にディスポーザブルチップ７２を装着する。移動機構２１０をＸＹ方向（水平方向）に作動させて、ピペット装置１００をチップ装着位置Ｐ１の上方に移動させ、続いて移動機構２１０を－Ｚ方向（鉛直下方向）に作動させて、ピペット装置１００を所定高さまで下降させる。

ピペット装置１００の第１駆動部８０および第２駆動部９０を同期して駆動し、第１シリンジ３０の内容量を最小に維持しながら、シリンジベース５０を下降させてノズル７０を－Ｚ方向に移動させる。ノズル７０の先端部がケーシング１０からせり出す動きにより、ノズル７０の先端部をディスポーザブルチップ７２に押し当てて、ディスポーザブルチップ７２を装着する。ディスポーザブルチップ７２を装着した後、移動機構２１０を＋Ｚ方向（鉛直上方向）に作動させ、ピペット装置１００を所定高さまで上昇させてチップ装着位置Ｐ１から退避させる。

［液面検出］
分析対象試料（試液）の吸引を開始する。まず、分析対象試料（試液）の液面の検出を行う。移動機構２１０をＸＹ方向（水平方向）に作動させて、ピペット装置１００を分析対象試料容器Ｐ２の上方に移動させ、続いて移動機構２１０を－Ｚ方向（鉛直下方向）に作動させて、ピペット装置１００を所定高さまで下降させる。

ピペット装置１００を所定高さまで下降させた後、ピペット装置１００の第１駆動部８０および第２駆動部９０を同期して駆動し、ノズル７０をケーシング１０に対して引き込むようにしながら、さらにピペット装置１００を下降させる。

この場合、第１シリンジ３０の内容量を最小に維持しながら、第２シリンジ４０の容積が圧縮されるため、ノズル７０の先端部から空気を吐出しながら、圧力検知部９５によって第２シリンジ４０内の圧力を監視する。ノズル７０の先端部が分析対象試料（試液）の液面に接近すると、第２シリンジ４０内の圧力が微少変化するため、圧力検知部９５によって圧力の微少変化を検知することにより、分析対象試料（試液）の液面位置を特定する。

なお、液面検出時は、圧力検知部９５の検出感度を上げるために、第１シリンジ３０の内容量を最小に維持することによってデッドボリュームを最小にすることが好ましい。

［分析対象試料吸引］
分析対象試料を吸引する場合、移動機構２１０をＺ方向（鉛直方向）に作動させて、ディスポーザブルチップ７２の先端を分析対象試料（試液）に漬けた状態で、ピペット装置１００の第１駆動部８０および第２駆動部９０を同期して駆動し、第１シリンジ３０および第２シリンジ４０を吸引方向に作動させる。

所定量の分析対象試料（試液）をディスポーザブルチップ７２内に吸引した後、ピペット装置１００の第１駆動部８０および第２駆動部９０を停止させる。その後、移動機構２１０を＋Ｚ方向（鉛直上方向）に作動させ、ピペット装置１００を所定高さまで上昇させてチップ装着位置Ｐ１から退避させる。

［分注（吐出）動作］
分注（吐出）動作を行う場合、移動機構２１０をＸＹ方向（水平方向）に作動させて、ピペット装置１００を検査試薬容器Ｐ３の上方に移動させ、続いて移動機構２１０を－Ｚ方向（鉛直下方向）に作動させて、ピペット装置１００を所定高さまで下降させる。分注量に応じて、ピペット装置１００の第１駆動部８０および第２駆動部９０を同期して駆動し、ディスポーザブルチップ７２内に吸引した分析対象試料（試液）を検査試薬容器Ｐ３に吐出する。

吸引した分析対象試料（試液）を複数の検査試薬容器Ｐ３に吐出する場合は、各検査試薬容器Ｐ３に対して、移動機構２１０による移動と、ピペット装置１００による吐出とを繰り返し実施する。分析対象試料（試液）を所定数の検査試薬容器Ｐ３に吐出した後、ディスポーザブルチップ７２内の余剰の分析対象試料（試液）は、廃棄位置にて全て吐出して廃棄する。

［ディスポーザブルチップ離脱］
分注動作が終了すると、ディスポーザブルチップ７２を離脱させる。移動機構２１０をＸＹ方向（水平方向）に作動させて、ピペット装置１００をチップ離脱位置Ｐ４の上方に移動させ、ピペット装置１００の第１駆動部８０および第２駆動部９０を駆動させて、第１シリンジ３０の内容量が最大、第２シリンジ４０の内容量が最小になっている状態（図９）に移行させる。ノズル７０の先端部を上昇させ、ディスポーザブルチップ７２をチップ離脱部７４に当接させることにより、ディスポーザブルチップ７２をノズル７０の先端から離脱させることができる。離脱させたディスポーザブルチップ７２は、使用済みチップとしてチップ離脱位置Ｐ４に廃棄する。

［分注（吐出）動作終了］
ディスポーザブルチップ離脱動作が終了すると、分注（吐出）動作を終了する。移動機構２１０をＸＹ方向（水平方向）およびＺ方向に作動させて、ピペット装置１００を所定位置に移動させる。ピペット装置１００の第１駆動部８０および第２駆動部９０を駆動させてピペット装置１００を設定された初期位置の状態として待機させる。

［変形例］

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。

例えば、ピペット装置１００を構成する各部材の形状や配置は、実施形態のものに限定されない。例えば、本実施形態では、第１シリンジバレル３１および第２シリンジバレル４１の内径は、略同径としたが、差異を設けてもよい。

本発明は、試液等の流体を吸引および吐出するためのピペット装置に適用可能である。

１００ ピペット装置
３０ 第１シリンジ
４０ 第２シリンジ
６０ 流路
７０ ノズル
８０ 第１駆動部
９０ 第２駆動部

Claims (7)

1. 流体を吸引可能であるとともに、流体を所定の吐出精度で吐出可能である第１シリンジと、
   流体を吸引可能であるとともに、流体を前記第１シリンジよりも高い精度で吐出可能である第２シリンジと、
   前記第１シリンジおよび前記第２シリンジに対して共通に設けられるノズルと、
   前記第１シリンジおよび前記第２シリンジを連通させるとともに、前記ノズルに連通される流路と、
   前記第１シリンジおよび前記第２シリンジが個別または協動して前記ノズルから流体を吸引および吐出するように、前記第１シリンジおよび前記第２シリンジを駆動させる駆動部と、を備え、
   前記第１シリンジは、
   第１シリンジバレルと、
   前記第１シリンジバレル内に配置され、前記第１シリンジバレルに対して相対的に進退可能である第１プランジャーと、
   を有し、
   前記第２シリンジは、
   第２シリンジバレルと、
   前記第２シリンジバレル内に配置され、前記第２シリンジバレルに対して相対的に進退可能である第２プランジャーと、
   を有し、
   前記第１シリンジバレルおよび前記第２シリンジバレルは、同期して前記第１プランジャーおよび前記第２プランジャーに対して進退可能であり、
   前記駆動部は、
   前記第１シリンジバレルおよび前記第２シリンジバレルを同期して駆動させるシリンダ駆動部と、
   前記第１プランジャーおよび前記第２プランジャーのうちいずれか一方を、対応する前記第１シリンジバレルまたは前記第２シリンジバレルに対して進退するように駆動させるプランジャー駆動部と、
   を有するピペット装置。
   
2. 前記第１シリンジバレルおよび前記第２シリンジバレルは、
   共通のシリンジベースに設けられており、
   前記シリンダ駆動部は、
   前記シリンジベースを進退させることにより、前記第１シリンジバレルおよび前記第２シリンジバレルを、前記第１プランジャーおよび前記第２プランジャーに対して進退させ、
   前記プランジャー駆動部は、
   前記第１プランジャーを前記第１シリンジに対して進退させ、
   前記第２プランジャーは、
   作動せずに固定されており、
   前記第１シリンジは、
   前記第１プランジャーおよび前記シリンジベースに設けられた前記第１シリンジバレルが相互に進退することにより、流体の吸引および吐出を行い、
   前記第２シリンジは、
   前記第２プランジャーに対して前記シリンジベースに設けられた前記第２シリンジバレルが進退することにより、流体の吸引および吐出を行う、
   請求項１に記載のピペット装置。
   
3. 前記第２シリンジは、
   前記第２プランジャーに設けられるとともに、前記第２シリンジバレル内に連通する圧力測定流路と、
   前記圧力測定流路内の流体の圧力を測定する圧力検知部と、
   をさらに有する、
   請求項２に記載のピペット装置。
   
4. 前記圧力測定流路は、
   前記第２プランジャーの内部において、前記第２シリンジバレルから退出する方向の端部側に向けて形成されており、
   前記圧力検知部は、
   前記第２プランジャーと同軸上であって、前記第２プランジャーの端部側に設けられている、
   請求項３に記載のピペット装置。
   
5. 前記第２シリンジは、
   前記第２シリンジバレル内に配置され、前記第２シリンジバレルの内面との間に流体を貯溜するための貯溜空間となる間隙を形成する挿通部、を有し、
   前記第２プランジャーが前記第２シリンジバレルに対して相対的に進退することにより、前記間隙内に流体を吸引するとともに、前記間隙内に貯留された流体を吐出させる、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のピペット装置。
   
6. 前記挿通部は、
   前記第２プランジャーに対して一体に形成されており、前記第２プランジャーとともに前記第２シリンジバレルに対して相対的に進退する、
   請求項５に記載のピペット装置。
   
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のピペット装置を備えた、
   分析装置。
   

Images