JPH10115621A - 分注装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分注装置の配管の内壁に気泡が付着し、分注
精度が低下する。 【解決手段】 ノズル２と切替え弁２２を連通するチュ
ーブ２０、切替え弁２２とシリンジポンプ２６とを連通
するチューブ２４、切替え弁２２と洗浄液タンク３０と
を連通するチューブ２８にそれぞれ振動用モータ４４を
固着する。そして、分注動作以外の時に、これら振動用
モータ４４を駆動してチューブ壁面に振動を発生させ、
壁面に付着した気泡を遊離するとともに、シリンジポン
プ２６の引き込み動作、押し出し動作をして、洗浄液を
流動させ、遊離した気泡を洗浄液タンク３０に排出した
り、ノズル２から吐出・排除し、チューブ内から除去す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分注装置に関し、
特にノズルへの圧力伝達媒体として液体を用いた分注装
置の分注精度の向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、検体検査では、試験管内の検体や
試薬などの液体試料をノズルに吸引し、この液体試料を
別の検査用試験管に吐出するといった分注作業が行われ
る。この際、ノズルと分注ポンプをチューブなどの配管
系でつないだ分注装置が用いられる。この分注装置で
は、分注ポンプによって生じる圧力の変動を、配管を介
してノズルに伝達し、これを吸引・吐出力として、ノズ
ル先端の開口部から液体試料の吸引・吐出が行われる。
従来の分注装置の一種として、ノズルと分注ポンプの間
での圧力伝達の媒体に液体を用いるものがある。すなわ
ち、この従来装置では、配管に圧力伝達用の液体（以
下、配管液と呼ぶ）が注入され、分注ポンプに吸引力が
発生すると、配管液が分注ポンプの方へ移動し、その結
果、ノズルの先端から液体試料が吸引され、逆に分注ポ
ンプに吐出力が発生すると、配管液がノズルの方へ移動
して、液体試料が吐出される。ここで、圧力伝達を液体
で行うことの利点の一つは、配管液をノズルから吐出さ
せてノズルの洗浄を行うことができることにある。な
お、この従来装置では、一般に、ノズル内で、配管液と
吸引した試料の間に空気層が形成される。この空気層
は、配管液と液体試料が混合するのを防止する機能を有
し、例えば、ノズル先端まで配管液を充填した状態か
ら、液体試料の吸引前にあらかじめ空気等をノズル内に
吸引することにより形成される。

【０００３】上記、配管液により圧力を伝達する分注装
置においては、その配管液に気泡が混入すると、その
分、圧力伝達特性が変動したりすることにより、分注精
度に悪影響を与えるおそれがある。そこで、従来は、ノ
ズル洗浄時などにおいて、配管液をノズルから吐出させ
ると同時に、配管液中の気泡を排出・除去することが行
われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、比較的体積の大きい気泡や、配管液中に浮遊する気
泡は、配管液とともに流れ、除去されるが、配管の内壁
面に付着した体積の小さな気泡群は除去されにくい。そ
のため、分注精度が低下するという問題がある。

【０００５】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたもので、配管の内壁面に付着した気泡を除去し、分
注精度が向上した分注装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る分注装置
は、液体試料を吸引・吐出するノズルと、前記液体試料
の吸引・吐出力を発生する分注ポンプと、前記ノズルと
前記分注ポンプとを接続し、前記吸引・吐出力を前記ノ
ズルに伝達する配管液が注入された配管と、前記配管の
少なくとも一ヶ所に設けられて振動を与える加振器とを
有したことを特徴とする。

【０００７】本発明によれば、加振器が、配管の少なく
とも一ヶ所に設けられる。加振器は、配管に振動を及ぼ
し、配管の内壁面に付着した気泡を当該壁面から遊離さ
せ、その除去を容易とする。

【０００８】本発明に係る分注装置においては、加え
て、前記加振器は、前記ノズルから前記配管液が吐出さ
れる時に前記配管に振動を与えることを特徴とする。本
発明によれば、加振器により遊離された気泡が配管液と
ともに排出・除去される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の分注
装置について図面を参照し説明する。

【００１０】図１は、本実施形態の分注装置の構成を示
す模式図である。この装置は、図示しない基台上に備え
られ、基台上の載置された分注元の試験管からノズルに
液体試料を吸引し、このノズルを分注先の試験管に移動
して試料を吐出する。

【００１１】図１において、ノズル２は、例えば、ステ
ンレス製のノンディスポーザブルタイプノズルである。
ノズル２は、液体試料に挿入される開口３を先端に有し
た先端部４と、吸引された液体試料６を保持できる試料
保持部８とが円錐形のテーパ部１０でつながれた形状を
有する。例えば、先端部４の内径は約０．５ｍｍ、長さ
は約６ｍｍであり、試料保持部８は、内径約２ｍｍであ
る。ノズル２内には、分注用の試料を数百μｌまで吸引
することができる。ノズル２は、ノズル移動機構１２に
よって３次元的に移動でき、試料吸引位置や試料吐出位
置、ノズル洗浄位置へと移動する。また、ノズル２は、
ポリマー製のチューブ２０によって切替え弁２２と連通
されている。チューブ２０の内径は、例えば、約２ｍｍ
である。

【００１２】切替え弁２２は、さらに、チューブ２４に
よって分注ポンプであるシリンジポンプ２６と連通さ
れ、また、チューブ２８によって洗浄液タンク３０と連
通されている。チューブ２４およびチューブ２８は、と
もにポリマー製であって、例えば、内径約２ｍｍであ
る。切替え弁２２は、内蔵された弁モータ３２により駆
動されて切替え動作し、シリンジポンプ２６をノズル２
と洗浄液タンク３０のいずれかに連通させる。

【００１３】シリンジポンプ２６は円筒形のシリンジ３
４を有し、このシリンジ３４にピストン３６が内挿さ
れ、シリンジ３４とピストン３６によりシリンジ室３８
が形成されている。そして、シリンジ３４は、端面の開
口部４０にて前述のチューブ２４と接続されている。ピ
ストン３６は、ポンプモータ４２により、シリンジ３４
内で往復するように駆動される。シリンジ室３８には、
後述するように洗浄液が注入される。ピストン３６が開
口部４０の方向に移動すると洗浄液が開口部４０から押
し出され、また、ピストン３６が開口部４０と反対方向
に移動すると洗浄液が吸い込まれる。以下、前者のピス
トン移動を押出し移動といい、後者のピストン移動を引
込み移動という。

【００１４】洗浄液タンク３０には、洗浄液が貯められ
ている。この洗浄液は、切替え弁２２の切替え動作と、
シリンジポンプ２６の駆動によって、分注装置全体へ供
給される。

【００１５】本装置の特徴として、チューブ２０、２
４、２８それぞれに加振器として振動用モータ４４が取
り付けられている。この振動用モータ４４の回転軸に
は、その回転軸に対し偏心するようにおもりが取り付け
られており、モータを回転させると振動を生じる。この
振動はチューブに伝わり、その内壁面に付着した気泡が
遊離する。

【００１６】図２は、ノズル２、切替え弁２２、シリン
ジポンプ２６を駆動するための制御システムの構成を示
すブロック図である。同図において、制御部５０は、主
としてコンピュータからなり、入力部５２から制御部５
０へ、分注量や、分注処理数、試験管の配置などの設定
条件が入力される。また、制御部５０は、試験管内の試
料の液面位置を検出する液面検出器５４と接続されてい
る。制御部５０は、入力された設定条件に従った制御信
号を、ノズル移動機構駆動回路５６、弁モータ駆動回路
５８、ポンプモータ駆動回路６０及び振動用モータ駆動
回路６２へ出力する。これら各駆動回路は、それぞれ、
ノズル移動機構１２、弁モータ３２、ポンプモータ４２
及び振動用モータ４４に駆動信号を送りこれらを駆動さ
せる。

【００１７】次に、この分注装置の動作を、吸引、吐
出、及び洗浄に分けて説明する。図３は、主要な過程に
おけるノズル２内の状態を示す模式的な断面図である。

【００１８】まず、ノズル２の先端まで洗浄液が満たさ
れている状態から、液体試料の吸引動作を説明する。ノ
ズル２は、ノズル移動機構１２によって分注元の試験管
の上方に移動される。また、切替え弁２２は、ノズル２
とシリンジポンプ２６を連通するように切り替えられ
る。まず、ノズル先端の開口３が試験管内の液体試料に
挿入されない状態で、ピストン３６を引き込み移動し、
それに伴うシリンジ室３８の容積の拡大により洗浄液を
ノズル２からシリンジポンプ２６の方へ移動させる。こ
の洗浄液の移動によって、開口３から空気７０が吸引さ
れる（図３（ａ））。空気の吸引量は、例えば、３０μ
ｌ程度とする。

【００１９】次に、ノズル２が下方に移動され、液体試
料に挿入される。この時、図２の液面検出器５４は、試
料の液面位置を検出して制御部５０に入力する。制御部
５０は、液面の位置に基づいてノズル移動機構１２を制
御し、ノズル２が液面から１〜２ｍｍ程度の深さまで挿
入されると、ノズル２の下降を停止させる。

【００２０】この状態で、ピストン３６をさらに引込み
移動し、ノズル２内に液体試料７２を吸引する。この吸
引量は、分注量より多めに設定される。これは、吐出時
に試料が内壁に残るなどの要因により、必要な分注量が
得られないことを避けるためである。

【００２１】吸引終了後、ノズル２が試験管から引き上
げられる。図３（ｂ）は、吸引終了後の状態を示してい
る。試料吸引前に吸引された空気が、洗浄液と試料との
間に空気層７４を形成している。この空気層７４は、洗
浄液７６と液体試料７２が混ざりあわないようにする働
きをする。空気層７４の体積は十分に小さいので、後述
にてシリンジポンプ２６に吐出力が発生したときに、こ
の吐出力の液体試料７２への伝達は速く、よって、ピス
トン移動に対する試料吐出の応答性が高い。

【００２２】次に、ノズル２に吸引した試料を分注先の
試験管に吐出する吐出動作を説明する。ノズル移動機構
１２が、ノズル２を分注先の試験管へ移動し、さらに試
験管の中へノズル２の先端部分を挿入し、開口３が空中
にある状態でノズル２を保持する。そして、シリンジポ
ンプ２６のピストン３６が、ポンプモータ４２に駆動さ
れて押出し移動する。この押出し移動により洗浄液７６
がノズル２の方へ移動し、液体試料７２が開口３から試
験管内へ吐出される。吐出量は例えば、３μｌ程度であ
る。

【００２３】続いて、洗浄動作を説明する。図３（ｃ）
は、試料の吐出が終了した状態を示しており、ノズル２
内には、余剰分の試料７８が存在する。ノズル移動機構
１２は、洗浄槽が設けられた洗浄位置へノズル２を移動
する。そして、シリンジポンプ２６のピストン３６を押
出し移動し、数百μｌの洗浄液７６を洗浄槽へ吐出す
る。この際、同時にノズル２の外側にも洗浄液をかけ
る。これにより、ノズル２の内外面が洗浄される。

【００２４】洗浄終了後、適宜、洗浄液がシリンジポン
プ２６に補充される。この補充では、切替え弁２２が切
替え動作して、シリンジポンプ２６と洗浄液タンク３０
を連通する。そして、ピストン３６が引込み移動するこ
とにより、洗浄液タンク３０の洗浄液がシリンジポンプ
２６へ移動する。

【００２５】さて、以上が、分注の基本的な動作であ
る。この動作を行ううちに、何らかの原因でチューブ内
の洗浄液中に気泡が生じることがある。図４は、チュー
ブ２０内の気泡の様子を示す模式的な断面図である。気
泡が生じる原因としては、洗浄液中に溶け込んでいる空
気が、吸引動作などにおける圧力低下により気泡となる
といったことが考えられる。この気泡のうち洗浄液８０
中に浮遊している気泡８２は、上記洗浄動作により、洗
浄液８０とともに排出することができる。しかし、チュ
ーブ２０、２４、２８の内壁面に付着した気泡８４、特
に小さな気泡は、洗浄動作では流れにくく、除去しにく
い。そのため、吸引・吐出動作を繰り返すうちに次第に
壁面の気泡８４の数や大きさが増大することが起こり得
る。上述したように、吐出量は非常に微量であり、分注
処理には精度が要求されるので、この壁面の気泡８４は
分注精度の劣化の原因ともなりうる。そこで、本装置で
は、各チューブに振動用モータ４４を設けている。この
振動用モータ４４を用いて壁面の気泡を除去する方法を
説明する。

【００２６】まず、洗浄液タンク３０とシリンジポンプ
２６との間のチューブ２４、２８の内壁面に付着した気
泡８４は、次のようにして、除去することができる。切
替え弁２２を操作して、洗浄液タンク３０とシリンジポ
ンプ２６とを連通させる。そして、振動用モータ４４を
駆動させる。すると、振動用モータ４４の振動がチュー
ブの壁面を振動させ、チューブ内壁面の気泡８４が壁面
から遊離する。それとともに、シリンジポンプ２６の引
き込み動作もしくは押し出し動作またはそれらの連続動
作を行うと、遊離した気泡は、洗浄液の流動により、洗
浄液タンク３０またはシリンジ室３８に移動し、チュー
ブから除去される。

【００２７】また、吸引・吐出動作に直接関係するノズ
ル２とシリンジポンプ２６との間のチューブ２０、２４
の内壁面に付着した気泡８４は、次のようにして、除去
することができる。シリンジ室３８に洗浄液を蓄えた状
態で、切替え弁２２を操作して、ノズル２とシリンジポ
ンプ２６とを連通させる。そして、振動用モータ４４を
駆動させ、かつシリンジポンプ２６を押し出し動作させ
る。すると、振動用モータ４４の振動でチューブ内壁面
から遊離した気泡８４は、洗浄液とともに、ノズル２か
ら吐出され、除去される。このノズル２とシリンジポン
プ２６との間の壁面に付着した気泡の除去動作は、上記
洗浄動作を兼ねて行うようにすることもできる。

【００２８】また、チューブ２０の最高点をノズル２の
近くに設け、この点から、シリンジポンプ２６の端面開
口部４０までが、なるべく単調に下るように配管するこ
とも、気泡の排出に有効である。このように、配管する
ことにより、遊離した気泡はその浮力により、自然とノ
ズル２側に集まり、しかる後に、洗浄液の吐出を行え
ば、容易にその気泡を排出・除去することができる。

【００２９】加振器として、上述の装置で用いた振動用
モータ４４は、その回転数に応じた周波数の振動を発生
するものであったが、このほか、チューブを弾くような
動作を行う機構でもよい。チューブを弾くことにより、
チューブがその弾性により壁面の振動を生じる。

【００３０】加振器の数は、１個の加振器の気泡遊離作
用が及ぶ範囲とチューブの長さとに応じて定めることが
できる。加振器は、小型軽量のものならチューブに固着
させるだけでよいが、重さやチューブの弾性によって
は、加振器を支持する支持具が用いられる。また、ノズ
ル、切替え弁、シリンジポンプなど、洗浄液に接する他
の部材に加振器を設けることも、壁面気泡の除去による
分注精度の向上に有効である。

【００３１】

【発明の効果】本発明の分注装置によれば、チューブ
（配管）内の壁面に付着した気泡が除去され、高い分注
精度が安定して実現されるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施形態の分注装置の構成を示す模式図で
ある。

【図２】 本装置を駆動するための制御システムの構成
を示すブロック図である。

【図３】 分注動作の主要な過程におけるノズル内の状
態を示す模式的な断面図である。

【図４】 チューブ内の気泡の様子を示す模式的な断面
図である。

【符号の説明】

２ ノズル、２０，２４，２８ チューブ、２２ 切替
え弁、２６ シリンジポンプ、３０ 洗浄液タンク、３
２ 弁モータ、４２ ポンプモータ、４４ 振動用モー
タ、５０ 制御部、６２ 振動用モータ駆動回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体試料を吸引・吐出するノズルと、 前記液体試料の吸引・吐出力を発生する分注ポンプと、 前記ノズルと前記分注ポンプとを接続し、前記吸引・吐
   出力を前記ノズルに伝達する配管液が注入された配管
   と、 前記配管の少なくとも一ヶ所に設けられて振動を与える
   加振器と、 を有したことを特徴とする分注装置。
2. 【請求項２】 前記加振器は、前記ノズルから前記配管
   液が吐出される時に前記配管に振動を与えることを特徴
   とする請求項１記載の分注装置。