JPH1090126A - 分注装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の分注装置においては、液体の移送に備
え分注ノズルとシリンジポンプとが分離され両者間がチ
ューブで接続されていたので、移送時の捩じれなどチュ
ーブの体積変化により正確な分注が行えない問題点を生
じていた。 【解決手段】 本発明により、分注ノズルとシリンジポ
ンプとを一体化してポンプ機能付ノズル２とし、このポ
ンプ機能付ノズル２をワーク装置３で移動する分注装置
１としたことで、従来例では必要とされた分注ノズルと
シリンジポンプとの間を接続するためのチューブを不要
とし、試料容器１０から分析容器１１まで移送するとき
に生じていたチューブの捩じれなどに起因する体積変化
による精度低下をなくし、正確な計量および移送が行え
るものとして課題を解決するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、患者から採血し試
料容器に納められている血液などの試料用液体を、試験
項目ごとの定量に分割を行い複数の分析容器に分配を行
う分注装置に関するものであり、詳細には分配を行うと
きの精度の向上に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の分注装置９０の構成の例
を示すものが図８であり、この分注装置９０には分注ノ
ズル９１とシリンジポンプ９２とが設けられ、シリンジ
ポンプ９２のピストン９２ａの移動の方向およびストロ
ークを例えばマイクロコンピュータなどを採用した制御
回路９２ｂで制御することで、分注ノズル９１内に任意
量の試料用液体、例えば血液の吸引と吐出ができるもの
とされている。

【０００３】また、前記分注ノズル９１は、例えば直交
する３方向である３軸に移動を可能とするワーク装置９
３に取り付けられていて、試料である血液などの試料用
液体が保持されている試料容器９４と、試料用液体を分
配するべき分析容器９５との間を移動可能な構成とされ
ている。

【０００４】よって、前記シリンジポンプ９２と分注ノ
ズル９１との間は、例えばテフロンなど柔軟な部材で形
成されたチューブ９６で連結され、分注ノズル９１の自
由な移動を妨げることのないものとされている。以上の
ように構成されることで、試料容器９４から適宜量を吸
引した試料用液体をワーク装置９３で移動し、分析容器
９５側で吐出させることで分配が行えるものと成るので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の構成の分注装置９０においては、分注ノズル９
１の自由度を確保するためにシリンジポンプ９２との間
をチューブ９６で連結したものとしたことで、第一の問
題点としては、周囲の雰囲気温度が変化するとチューブ
９６内の空気が膨張、収縮し、結果として分注ノズル９
１が吸引、吐出する試料用液体の量に変化を生じて分配
が不正確となる問題点を生じている。

【０００６】特に近年の血液検査においては検査項目が
増え、限られた採血量から全ての検査を行うためには、
検査項目によっては５μl程度しか配分できない項目も
生じるものとなるが、上記の５μl程度はチューブ９６
中の空気の膨張、収縮で誤差量として生じるものとな
り、分配を行うこと自体が不可能な状況となっている。

【０００７】この問題点を解決するために、前記チュー
ブ９６中に気体よりも熱膨張係数の小さい液体を封入す
る方法も提案されているが、上記した従来の構成におい
ては、分注ノズル９１を移動するときの捩じれなどの変
形によりチューブ９６の内容積が変化するという第二の
問題点があり、これにより例え熱膨張係数が“０”であ
る液体でも、上記した分配が不正確となる問題点は依然
として生じて本質的な解決策とは成らず、これらの点の
解決が課題とされている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記した従来
の課題を解決するための具体的な手段として、試料用液
体を保持する分注ノズルと、該分注ノズルに適量の試料
用液体を吸引、吐出させるシリンジポンプと、前記分注
ノズルを試料容器から分析容器まで移送するワーク装置
とから成る分注装置において、前記分注ノズルとシリン
ジポンプとを一体化してポンプ機能付ノズルとし、この
ポンプ機能付ノズルを前記ワーク装置で移動することを
特徴とする分注装置を提供することで前記した課題を解
決するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明を図に示す実施形
態に基づいて詳細に説明する。図１に符号１で示すもの
は本発明に係る分注装置の第一の実施形態であり、この
分注装置１は例えば採血した血液など、試料容器１０中
にある試料用液体を複数の分析容器１１に分配すること
を目的とするものである点は従来例のものと同様であ
る。

【００１０】ここで、本発明においては従来例では別体
とされて、それぞれの間をチューブで連結されていた分
注ノズルとシリンジポンプとを一体化してポンプ機能付
ノズル２を形成するものであり、これに伴いワーク装置
３はポンプ機能付ノズル２の全体を試料容器１０と分析
容器１１との間に移動させるものとされている。

【００１１】従って、前記ポンプ機能付ノズル２にはノ
ズル部２１と共に、例えば電気的な手段による制御が必
要とされるポンプ部２２が存在するものとなるので、例
えばマイクロコンピュータなどにより形成される制御回
路４とポンプ部２２との間は柔軟な電気配線５で接続さ
れ、前記ワーク装置３による移動を妨げないものとされ
ている。

【００１２】図２は、前記ポンプ機能付ノズル２の構成
の例を示すものであり、前記ポンプ部２２にはノズル部
２１と密接するシリンダー２２ａと、このシリンダー２
２ａ内で前後に摺動するピストン２２ｂとが設けられ、
前記ノズル部２２内への液体の吸引と吐出とを行えるも
のとしている。

【００１３】また、前記ピストン２２ｂの後端にはネジ
溝２２ｃが設けられ、このネジ溝２２ｃにはステッピン
グモーターなど回転機２２ｅにより回転させられるナッ
ト２２ｄが螺合され、そして、前記回転機２２ｅには前
述した電気配線５（図示は省略する）が接続されていて
制御回路４からの制御信号が伝達され、回転機２２ｅは
ピストン２２ｂに対し必要なストロークを与える回転数
の回転を行う。

【００１４】次いで、上記構成とした分注装置１の作用
および効果について説明を行うと、本発明により分注ノ
ズルとシリンジポンプとを一体化してポンプ機能付ノズ
ル２としたことで、従来例では必要とされた両者間を接
続するためのチューブが不要となる。即ち、従来例では
分注ノズルとシリンジポンプとの間は大量の気体（また
は液体）を介して接続されていたが、本発明ではノズル
部２１とポンプ部２２とは実質的に直結の状態で接続さ
れているものとなる。

【００１５】従って、試料用液体の試料容器１０から分
析容器１１への分配作業を行っている最中に仮に周囲温
度に変化を生じたとしても、温度変化に対する気体の変
化量は同一の割合で生じるものであるので、ノズル部２
１とポンプ部２２との間に介在する気体の量が従来例に
比較して１／１０００であれば変化量も１／１０００と
言うように減少するものとなり、結果として分配の精度
が向上する。

【００１６】また、本発明により上記のように分注ノズ
ルとシリンジポンプとを一体化してポンプ機能付ノズル
２としたことで、試料用液体の分配のために試料容器１
０から分析容器１１へとノズル部２１をワーク装置３で
移送させるときには、ポンプ部２２も同時に移動するも
のとなり両者の位置関係に変化を生じない。

【００１７】このことは即ち、従来例のように分注ノズ
ルとシリンジポンプ間を接続するチューブに捩じれなど
の変形を生じて内容積が減少してチューブ中の気体（液
体）が押し出され移送途上に試料用液体の滴下を生じた
り、逆に内容積が増加して試料用液体が深く吸引され分
析容器１１上でのシリンジポンプの作動では吐出しきれ
ずに残余を生じたりして分配精度が低下することを防止
できるものとなる。

【００１８】図３は本発明の第二の実施形態であり、図
は要部であるポンプ機能付ノズル６のポンプ部６２で示
してある。前の実施形態ではネジ溝２２ｃ、ナット２２
ｄ、回転機２２ｅによりピストン２２ｂをシリンダー２
２ａ内で前後させるものとしていたが、この実施形態で
はポンプ部６２のシリンダー６２ａ内にあるピストン６
２ｂの後方には圧電素子の数十枚を積層し、各層に電圧
を印加可能としたアクチュエータ６２ｃが、一端をピス
トン６２ｂ側に固定し、他端をシリンダー６２ａ側に固
定して設けられている。

【００１９】このようにしたことで、直流の駆動電圧を
印加するとアクチュエータ６２ｃは寸法が伸びてピスト
ン６２ｂを前方に押し、電圧の印加を停止すると元の寸
法に復帰するものとなり、このときの寸法の変化量は、
圧電素子の特性により定まる範囲内では印加される駆動
電圧の電位に比例するものとなる。

【００２０】従って、予めに吸入量に対応する電位の駆
動電圧を印加した状態で試料容器１０に臨ませ、その状
態で電圧の印加を停止すればピストン６２ｂは後退し、
ノズル部６１（図示せず）は規定量の試料用液体を吸引
する。そして、分析容器１１まで移送し、再度同じ電位
の直流電圧を印加すればピストン６２ｂは前進し、試料
用液体は分析容器１１内に吐出される（図１も併せて参
照されたい）。

【００２１】図４は本発明の第三の実施形態であり、こ
の実施形態においても要部であるポンプ機能付ノズル７
のポンプ部７２で示してある。この実施形態でもポンプ
部７２のシリンダー７２ａ内にピストン７２ｂが設けら
れているものである点は前の何れの実施形態とも同様で
あるが、前記ピストン７２ｂの後方には円周方向に沿う
Ｖ字状溝７２ｄの複数を所定のピッチＰとして形成した
ロッド７２ｃが軸Ｚ方向への移動を自在として設けられ
ている。

【００２２】また、前記ロッド７２ｃの外周には前記Ｖ
字状溝７２ｄと嵌合するＶ字状突起７２ｆが先端に設け
られたアクチュエータ７２ｅの複数が設けられ、このア
クチュエータ７２ｅは適宜な駆動手段により前記ロッド
７２ｃの軸と直交する方向にＶ字状突起７２ｆの前進、
後退を可能とされ、前進が行われたときにはＶ字状突起
７２ｆがＶ字状溝７２ｄに嵌合する構成とされている。

【００２３】そして、アクチュエータ７２ｅのそれぞれ
は図５にも示すように、このアクチュエータ７２ｅの設
けられた数で前記Ｖ字状溝７２ｄのピッチＰを除して得
られる間隔Ｄとして配置されている。尚、説明を具体的
とするために、この実施形態ではアクチュエータ７２ｅ
の設けられた数は３個であり、従って、間隔Ｄは（Ｄ＝
Ｐ／３）とされているものとして説明を行う。

【００２４】図５は、この第三の実施形態のポンプ部７
２の動作原理を示すものであり、上記にも説明したよう
にロッド７２ｃに対応し３個のアクチュエータ７２ｅ
、アクチュエータ７２ｅ、アクチュエータ７２ｅ
がそれぞれの間隔ＤをＰ／３として配置され、例えばア
クチュエータ７２ｅが駆動されていて、このアクチュ
エータ７２ｅに設けられたＶ字状突起７２ｆとＶ字
状溝７２ｄとが嵌合し、前記ロッド７２ｃに初期位置
を与え（図５（ａ）参照）ている。

【００２５】ここで、ロッド７２ｃ、即ち、ピストン７
２ｂを前進させるときには、アクチュエータ７２ｅの
駆動を停止し、Ｖ字状突起７２ｆとＶ字状溝７２ｄ
との係合を解除した後に、アクチュエータ７２ｅの駆
動を行うと（図５（ｂ）参照）ロッド７２ｃはＰ／３、
即ち、間隔Ｄだけ前進するものと成る。

【００２６】同様に、アクチュエータ７２ｅの駆動を
停止し、Ｖ字状突起７２ｆとＶ字状溝７２ｄとの係
合を解除した後に、アクチュエータ７２ｅ（Ｖ字状突
起７２ｆ）の駆動を行うと（図５（ｃ）参照）ロッド
７２ｃは更にＰ／３、即ち、初期位置からは２／３ピッ
チ前進するものとなる。

【００２７】更に、アクチュエータ７２ｅの駆動を停
止し、再度アクチュエータ７２ｅの駆動を行えば（図
５（ｄ）参照）、Ｖ字状突起７２ｆはＶ字状溝７２ｄ
と嵌合するものとなり、更にＰ／３、即ち、初期位置
からは１ピッチ前進するものとなる。

【００２８】このように、アクチュエータ７２ｅを→
→→の順に駆動していけばロッド７２ｃは前進す
るものとなるので、ピストン７２ｂに所望の前進位置が
与えられるまで、上記の順の駆動を繰り返せば良いもの
となる。また、ピストン７２ｂを後退させるときには、
アクチュエータ７２ｅを上記と逆の順に駆動していけば
良い。

【００２９】ここで、この第三の実施形態の特徴につい
て説明を行えば、前の何れの実施形態もバックラッシュ
或いはヒステリシスにより、前進時と後退時とに僅かな
位置差を生じる恐れのあるものであったのに対し、この
実施形態のものはＶ字状突起７２ｆとＶ字状溝７２ｄと
が嵌合して位置決めが行われるため、前進時と後退時と
に同一位置が確保され、よって、液体などに対する計量
精度を高めることが可能となる。

【００３０】尚、以上に説明したように、ポンプ部はシ
リンダー内でピストンの前後方向への移動を行わせ、所
望の量の液体の吸入および吐出を行えれば良いものであ
るので、上記に説明した各実施例に限定されるものでは
なく、例えばソレノイドなどによりピストンを直接に前
後させるなども自在である。

【００３１】図６に示すものは本発明の第四の実施形態
であり、前の何れの実施形態においてもピストンはポン
プ部の範囲内で往復運動を行うものとして構成をされて
いたが、本発明によりポンプ部とノズル部とが一体化さ
れたことで、ピストンはノズル部の部分までも運動範囲
とすることが可能である。

【００３２】よって、この第四の実施形態では、図示の
ようにポンプ機能付ノズル８は、ノズル部８１とポンプ
部８２とは共に内径をピストン８２ｂの外径に嵌合する
ものとして形成されると共に、ピストン８２ｂはストロ
ークの最先端まで前進させたときにはノズル部８１の先
端と面一となるようにされ、この第四の実施形態のポン
プ機能付ノズル８で液体の吸引を行うときには、図７に
示すようにピストン８２ｂと液体ＬＱとの間に気体（大
気）を介在させないものとなる。

【００３３】ここで、ノズル部８１内への液体の吸引に
ついて考察を行えば、液体の重量に抗してノズル部８１
内に保持されると言うことは、液体の重量に見合う負圧
がノズル部８１内に発生しているからであり、この負圧
は気体を介在させているときには、気体の体積を増すこ
とで生じていると考えられる。

【００３４】即ち、ピストン８２ｂと液体間に気体が介
在しているときには、吸引時には必要とされる負圧に見
合う気体の体積の増加が生じるので、その増加分だけ液
体の吸引量は減じるものとなり正確な計量は行えないも
のとなる。よって、この第四の実施形態ではピストン８
２ｂと液体ＬＱ間の気体の介在を廃し吸入量の精度を一
層に高めるものとする。また、このようにすることで周
囲温度の変化などに対しての精度の向上も可能とする。

【００３５】

【発明の効果】以上に説明したように本発明により、分
注ノズルとシリンジポンプとを一体化してポンプ機能付
ノズルとし、このポンプ機能付ノズルをワーク装置で移
動する分注装置としたことで、従来例では必要とされた
分注ノズルとシリンジポンプとの間を接続するためのチ
ューブを不要とする。

【００３６】よって、第一にはチューブ中の大気などが
周囲温度の変化に応じて体積を変化させ、これにより、
分配する液体の吸入、吐出に過不足を生じることをなく
し、分配精度を向上させる。また同時にチューブを不要
としたことで、試料容器から分析容器まで移送するとき
に生じていたチューブの体積変化による、途上での滴
下、吐出時の残余も生じないものとして、この種の分注
装置の分配精度の向上に極めて優れた効果を奏するもの
である。

【００３７】また、ポンプ機能付ノズルのポンプ部は、
前進時のピストンの先端面をノズル部の先端面と面一状
態に一致させたものとすることで、ピストンと吸入を行
う液体との間に、圧力、周囲温度などにより体積変化が
著しい気体が介在するのを排除して、この種の分注装置
の計量精度を一層に高める優れた効果も奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る分注装置の第一の実施形態を示
す説明図である。

【図２】 同じ実施形態の要部を示す説明図である。

【図３】 同じく本発明に係る分注装置の第二の実施形
態を要部で示す説明図である。

【図４】 同じく本発明に係る分注装置の第三の実施形
態を要部で示す説明図である。

【図５】 同じく第三の実施形態の動作原理を示す説明
図である。

【図６】 同じく本発明に係る分注装置の第四の実施形
態を要部で示す説明図である。

【図７】 同じく第四の実施形態の動作状態を示す説明
図である。

【図８】 従来例を示す説明図である。

【符号の説明】

１……分注装置 ２、６、７、８……ポンプ機能付ノズル ２１、６１、７１、８１……ノズル部 ２２、６２、７２、８２……ポンプ部 ２２ａ、６２ａ、７２ａ、８２ａ……シリンダー ２２ｂ、６２ｂ、７２ｂ、８２ｂ……ピストン ２２ｃ……ネジ溝 ２２ｄ……ナット ２２ｅ……回転機 ６２ｃ……アクチュエータ ７２ｃ……ロッド ７２ｄ……Ｖ字状溝 ７２ｅ……アクチュエータ ７２ｆ……Ｖ字状突起 ３……ワーク装置 ４……制御回路 ５……電気配線 １０……試料容器 １１……分析容器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料用液体を保持する分注ノズルと、該
   分注ノズルに適量の試料用液体を吸引、吐出させるシリ
   ンジポンプと、前記分注ノズルを試料容器から分析容器
   まで移送するワーク装置とから成る分注装置において、
   前記分注ノズルとシリンジポンプとを一体化してノズル
   部とポンプ部とから成るポンプ機能付ノズルとし、この
   ポンプ機能付ノズルを前記ワーク装置で移動することを
   特徴とする分注装置。
2. 【請求項２】 前記ポンプ機能付ノズルのポンプ部は、
   前進時のピストンの先端面をノズル部の先端面と面一状
   態に一致させてあることを特徴とする請求項１記載の分
   注装置。