JPH11304816A - 自動分注装置および分注方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分注量のばらつきを防止して、分注精度を向
上させることができる自動分注装置および分注方法を提
供することを目的とする。 【解決手段】 ノズルの下端部に装着された分注チップ
の先端から液状の試料を吸入・吐出することにより分注
を行う分注方法において、分注動作の際に分注ヘッド３
に設けられた振動子を１３駆動して、分注チップ５の先
端に付着した液滴を分注チップ５に対して相対的に振動
させる。このとき、周波数掃引部１５によって振動周波
数を所定範囲内で変化させる。これににより、液体の性
状や付着の態様が異なる場合においても、分注チップ５
の先端部に付着した液滴を、確実に振動によって分注チ
ップから脱落させることができ、分注量のばらつきを防
止して分注精度を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生化学分野等で検
体や試薬などの分注に用いられる自動分注装置および分
注方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】生化学分野等で行われる試験や分析にお
いて、検体や試薬などの液体を試料容器に小分けする分
注操作が行われている。この分注は、吸引具の先端から
液体を吸入・吐出することにより行われる。吸入・吐出
には、吸引具内の空気を吸引・加圧する方法が一般に用
いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、試験内容の
細分化・高度化に伴い、各種の試験過程で行われる分注
に対する要求精度はより高度化する傾向にあり、液体の
吸入・吐出量のばらつきを極力排除することが求められ
ている。このばらつきの要因の１つとして、吸引具先端
部での液滴の付着がある。分注動作においては、吸引具
内に吸入した液体を加圧により吸引具の先端部より滴下
させるが、このとき液体が完全に滴下せず、最終の液滴
が吸引具の先端部に付着したまま残留することがある。

【０００４】この液滴はその後落下したり、あるいはそ
のまま残留するなど挙動が不安定で、このことが分注量
のばらつきの大きな要因となっていた。そして従来は、
この液滴付着を防止するためエアブローによる吹き飛ば
しや、吸引具の先端部を試料容器の側壁面に接触させて
付着した液滴を除去する方法などが用いられていたが、
これらの方法も、試料容器の小径化や吸引具の多連化な
どにより適用困難となり、前記の問題点を解決する手段
として適切な方法とはいえないものであった。

【０００５】そこで本発明は、上記液滴付着による分注
量のばらつきを防止して、分注精度を向上させることが
できる自動分注装置および分注方法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】請求項１記載の自動分注
装置は、吸引具の先端から液状の試料を吸入・吐出する
ことにより分注を行う自動分注装置であって、前記吸引
具の先端部に付着した液滴を前記吸引具に対して相対的
に振動させ、かつ振動周波数が可変の振動手段と、この
振動手段の振動周波数を掃引する周波数掃引手段とを備
えた。

【０００７】請求項２記載の分注方法は、吸引具の先端
から液状の試料を吸入・吐出することにより分注を行う
分注方法であって、分注動作の際に前記吸引具の先端部
に付着した液滴を、振動周波数が可変の振動手段によっ
て振動周波数を掃引しながら前記吸引具に対して相対的
に振動させることにより、前記吸引具の先端部に付着し
た液滴を落下させるようにした。

【０００８】本発明によれば、分注動作の際に吸引具の
先端部に付着した液滴を、振動周波数を掃引しながら吸
引具に対して相対的に振動させることにより、吸引具の
先端部に付着した液滴を落下させて、分注精度を向上さ
せることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は本発明の
実施の形態１の自動分注装置の構成を示すブロック図、
図２（ａ）は同自動分注装置の分注チップの部分拡大
図、図２（ｂ）は自動分注装置の分注ヘッドの正面図、
図２（ｃ）は同自動分注装置の分注チップの部分拡大図
である。

【００１０】まず図１を参照して自動分注装置の構成を
説明する。図１において分注ステージ１上には、マイク
ロプレート２Ａおよびリザーバ２Ｂが載置されている。
マイクロプレート２Ａ、リザーバ２Ｂは検体や試薬など
の液状の試料を収容する多数の小孔が格子状に設けられ
ており、マイクロプレート２Ａには検体が、リザーバ２
Ｂには試薬が収容されている。

【００１１】分注ステージ１の上方には、分注ヘッド３
が配設されている。分注ヘッド３にはノズル４が複数個
格子状に設けられており、ノズル４の下端部には使い捨
ての分注チップ５が装着されている。本実施の形態で
は、ノズル４と分注チップ５とで吸引具を構成する例を
示しているが、分注チップ５を使用しないタイプの吸引
具であってもよい。

【００１２】分注ヘッド３は第１の可動テーブル７に装
着されており、水平方向および上下方向に可動となって
いる。分注ヘッド３をリザーバ２Ｂ上に下降させて分注
チップ５の先端部をリザーバ２Ｂの小孔内に挿入し、分
注チップ５より吸引すると分注チップ５は試薬を吸入す
る。分注ヘッド３をマイクロプレート２Ａ上に移動さ
せ、次いでマイクロプレート２Ａ上に下降させて分注チ
ップ５内に吸入した試薬をマイクロプレート２Ａの小孔
に吐出することにより、試薬をマイクロプレート２Ａに
分注する。

【００１３】分注ステージ１の側方には、分注チップ５
の装着ステージ８が配設されている。装着ステージ８
に、未使用の分注チップ５を保持したチップラック６を
載置し、チップラック６上に分注ヘッド３を下降させる
ことにより、ノズル４の下端部には新しい分注チップ５
が装着される。

【００１４】装着ステージ８の側方にはプレートストッ
カ９が配設されている。プレートストッカ９は多数の棚
板９ａを備えており、棚板９ａ上にはマイクロプレート
２Ａやリザーバ２Ｂが所定位置に格納される。また第１
の可動テーブル７と並行して第２の可動テーブル１２が
配設されており、昇降駆動部１１から垂下するアームの
下端部には移載ヘッド１０が装着されている。第２の可
動テーブル１２を駆動することにより、移載ヘッド１０
はプレートストッカ９内のマイクロプレート２Ａやリザ
ーバ２Ｂを取り出して、分注ステージ１上に載置する。

【００１５】分注ヘッド３には、振動手段としての振動
子１３が装着されている。振動子１３を駆動することに
より、分注ヘッド３にこの振動が伝達され、更にノズル
４を介して分注チップ５に振動が伝達される。なお、振
動手段としては、振動子以外のボイスコイルモータやバ
イブレータ等、振動周波数が可変なものであればよい。

【００１６】次に制御系について説明する。振動子駆動
部１４は振動子１３を駆動する。周波数掃引部１５は振
動子駆動部１４を制御して振動子１３の発生する振動の
周波数を所定範囲内で掃引する。可動テーブル駆動部１
６は第１の可動テーブル７および第２の可動テーブル１
２を駆動する。制御部１７は可動テーブル駆動部１６お
よび周波数掃引部１５を制御する。

【００１７】この自動分注装置は上記の様に構成されて
おり、以下その動作を説明する。図１において、装着ス
テージ８上にチップラック６が載置された状態で、分注
ヘッド３をチップラック６に対して下降させ、各ノズル
４に分注チップ５を装着する。また、第２の可動テーブ
ル１２を駆動して、移載ヘッド１０によりプレートスト
ッカ９からマイクロプレート２Ａ、リザーバ２Ｂを取り
出し、分注ステージ１に載置する。

【００１８】次に、分注ヘッド３をリザーバ２Ｂに対し
て下降させ、リザーバ２Ｂの小孔内の試薬を分注チップ
５内に吸入し、分注ヘッド３を上昇させる。次いで分注
ヘッド３をマイクロプレート２Ａ上に移動させ、分注ヘ
ッド３を下降させた後、分注チップ５内に吸入された試
薬をマイクロプレート２Ａの小孔内に吐出する。この吐
出は、分注チップ５内の空気をわずかに加圧することに
より行われるが、このとき図２（ａ）に示すように試薬
の最終の液滴Ｄが分注チップ５の下端部に付着したまま
残留し、吸入された試薬が完全に分注されないことがあ
る。この現象は試薬の粘性、表面張力により発生するも
のであるが、分注量のばらつきの要因となるため、液滴
の付着は極力抑制する必要がある。

【００１９】そこで図２（ｂ）に示すように、振動子１
３を駆動して分注ヘッド３を振動させ、ノズル４を介し
て分注チップ５を振動させる。これにより、分注チップ
５の先端部に付着した液滴Ｄは、分注チップ５の先端部
に対して相対的に振動する。このとき、周波数掃引部１
５により、振動子１３の振動周波数を所定の範囲（例え
ば１００Ｈｚから数ＫＨｚの範囲内）で掃引する。これ
により、周波数掃引の過程の特定のタイミングで、分注
チップ５と液滴Ｄとの相対的な振動が振動子１３の発生
する振動と共振し、液滴Ｄの付着部分が振動により絞ら
れて球体となり、図２（ｃ）に示すように分注チップ５
の先端部から脱落してマイクロプレート２Ａの小孔内に
落下する。したがって、分注チップ５内に吸入された試
薬は、最終液滴に至るまで完全に分注され、ばらつきの
きわめて少ない高精度の分注を行うことができる。

【００２０】分注チップ５の先端部に付着する液滴の付
着の態様は、分注チップ５のサイズや液体の粘度、表面
張力などの性状等様々な要素によって異り、したがって
前述の液滴Ｄを落下させるための最適な振動周波数もそ
れぞれ異る。各種の条件で分注操作を行う自動分注装置
において、周波数掃引手段を備えることにより、異なる
種類の液体が様々な態様の液滴として付着している場合
においても、掃引の過程で必ず液滴を落下させる最適周
波数を通過するタイミングが存在することになり、分注
チップ５に付着した液滴を確実に落下させることができ
る。

【００２１】（実施の形態２）図３は本発明の実施の形
態２の自動分注装置の分注ヘッドの部分断面図である。
図３において、分注ヘッド２０のブロック２１に複数個
設けられた孔部２１ａにはそれぞれ円筒状のノズル２２
が嵌合しており、ノズル２２の内孔２２ａにはプランジ
ャ２３が嵌合している。プランジャ２３は段違い形状と
なっており、この段違いの上端部２３ａはブロック２４
に固定されている。ブロック２４は図外の駆動手段によ
って上下動し、ブロック２４が上下動することによって
プランジャ２３は内孔２２ａ内に抽挿され、分注チップ
５の先端部より液体を吸入・吐出する。

【００２２】ブロック２４には振動手段としての振動子
２５が備えられている。振動子２５を駆動することによ
って生ずる振動により、プランジャ２３は内孔２２ａ内
で上下方向に振動する。このプランジャ２３の振動は、
内孔２２ａおよび分注チップ５内の空気の振動を介し
て、またノズル２２および分注チップ５自体の振動とし
て、伝達される。

【００２３】したがって、分注チップ５の先端部に液滴
Ｄが付着した状態で振動２５を駆動すると、付着した液
滴Ｄを分注チップ５に対して相対的に振動させ、液滴Ｄ
を分注チップ５から落下させる。このとき、周波数掃引
手段によって振動子２５の振動数を所定周波数範囲で掃
引させることについては、実施の形態１と同様である。
なお、ブロック２４に振動手段を備える代わりに、プラ
ンジャ２３を駆動する駆動手段自体を微少往復駆動する
ことにより振動手段を兼ねさせてもよい。この場合に
は、往復動の周波数を変化させることにより周波数掃引
が行われる。

【００２４】（実施の形態３）図４は本発明の実施の形
態３の自動分注装置の分注ヘッドの正面図である。図４
において、分注ヘッド３０のブロック３１には複数個の
ノズル３２が設けられており、各ノズル３２はブロック
３１に設けられた吸引・吐出孔３１ａによって連結され
ている。ノズル３２の下端部には分注チップ５が装着さ
れている。吸引・吐出孔３１ａはチューブ３３によって
ポンプ３４と連結されており、ポンプ３４を駆動してチ
ューブ３３より空気を吸引・吐出することにより、分注
チップ５の先端部より液体を吸入・吐出する。

【００２５】またチューブ３３の途中にはブロック３５
が挿入されており、ブロック３５にはスプール３６が併
設されている。スプール３６内にはピストン３７が嵌合
しており、ピストン３７は振動手段である振動子３８に
よって上下方向に振動する。振動子３８を駆動すると、
ピストン３７はスプール３６内で振動し、ブロック３５
内およびチューブ３３内の空気に振動を伝達する。

【００２６】したがって、分注チップ５の先端部に液滴
Ｄが付着した状態で振動子３８を駆動することにより、
チューブ３３、吸引・吐出孔３１ａを介して空気の振動
が分注チップ５に付着した液滴Ｄに伝達され、液滴Ｄは
分注チップ５に対して相対的に振動する。これにより、
液滴Ｄは分注チップ５から落下する。このとき、周波数
掃引手段により振動子３８の振動数を所定周波数範囲内
で掃引させることについては、実施の形態１と同様であ
る。また、実施の形態２と同様に、ポンプ３４自体を振
動手段として用いてもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、分注動作の際に吸引具
の先端部に付着した液滴に振動周波数を掃引しながら振
動させるようにしたので、異なる種類の液体が様々な態
様の液滴として付着している場合においても、掃引の過
程で必ず液滴を落下させる最適周波数を通過するタイミ
ングが存在することになり、吸引具の先端部に付着した
液滴を確実に落下させることができ、ばらつきのきわめ
て少ない高精度の分注を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の自動分注装置の構成を
示すブロック図

【図２】（ａ）本発明の実施の形態１の自動分注装置の
分注チップの部分拡大図 （ｂ）本発明の実施の形態１の自動分注装置の分注ヘッ
ドの正面図 （ｃ）本発明の実施の形態１の自動分注装置の分注チッ
プの部分拡大図

【図３】本発明の実施の形態２の自動分注装置の分注ヘ
ッドの部分断面図

【図４】本発明の実施の形態３の自動分注装置の分注ヘ
ッドの正面図

【符号の説明】

１ 分注ステージ ３、２０，３０ 分注ヘッド ４、２２，３２ ノズル ５ 分注チップ １３，２５，３８ 振動子 １４ 振動子駆動部 １５ 周波数掃引部 Ｄ 液滴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 直紀 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 大黒 隆 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸引具の先端から液状の試料を吸入・吐出
   することにより分注を行う自動分注装置であって、前記
   吸引具の先端部に付着した液滴を前記吸引具に対して相
   対的に振動させ、かつ振動周波数が可変の振動手段と、
   この振動手段の振動周波数を掃引する周波数掃引手段と
   を備えたことを特徴とする自動分注装置。
2. 【請求項２】吸引具の先端から液状の試料を吸入・吐出
   することにより分注を行う分注方法であって、分注動作
   の際に前記吸引具の先端部に付着した液滴を、振動周波
   数が可変の振動手段によって振動周波数を掃引しながら
   前記吸引具に対して相対的に振動させることにより、前
   記吸引具の先端部に付着した液滴を落下させることを特
   徴とする分注方法。