JPH11352133A

JPH11352133A - 分注装置

Info

Publication number: JPH11352133A
Application number: JP10163140A
Authority: JP
Inventors: Akira Higuchi; 朗樋口
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1998-06-11
Publication date: 1999-12-24
Anticipated expiration: 2018-06-11
Also published as: JP3473409B2

Abstract

(57)【要約】【課題】分注精度に優れ、ピストンの摺動抵抗を減少
させて部品寿命を延長できる分注装置を提供することを
目的とする。【解決手段】液状の試料を吸引する複数の分注ノズル
を備えた分注装置において、これらの分注ノズル８に連
通する複数のシリンダ４ａ内で上下動するピストン５の
上端部をピストンヘッド６によって連結する。ピストン
ヘッド６と各ピストン５の前記他方の端部の間に、ピス
トンヘッド６をピストン５をシリンダ４ａから引き抜く
方向へ移動させる際の衝撃を緩和する緩衝部材としての
スプリング１７を備える。これにより、モータ起動時の
衝撃を緩和して、急激な吸引によるエア吸込みを防いで
分注精度を確保することができるとともに、シリンダ４
ａやピストンヘッド６の加工精度の誤差に起因する摺動
部の異常摩耗を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生化学分野等で液
状の試料の分注に用いられる分注装置に関するものであ
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であるマイクロ
プレートに小分けする分注が行われる。マイクロプレー
トには、同時に多数のサンプルを対象として試験を行う
ため、多数の試料収納用の凹部であるウェルが設けられ
ている。分注に際しては多数のウェルを対象として同時
に一括して分注を行う場合があり、このために多連の分
注ノズルを備えた分注装置が用いられる。ここで用いら
れる分注ノズルは、液体を吸引する吸引部に吸引部内の
空気を吸引し、また吐出するポンプ機構を組み合せたも
のである。ポンプ機構としては、シリンダ内のピストン
をモータにより往復駆動するものが一般に用いられる。
そして多連の分注ノズルを備えた分注装置では、多数の
ピストンを同一のモータにより駆動することが行われ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高信頼性の
試験を行うためには、所定分注量の液体を精度よく吸引
・吐出させる必要があり、ピストンの駆動量を精度よく
制御することが求められる。このため、ピストン駆動用
のモータとしては、ステッピングモータなど、駆動量を
正確に制御することができるパルス制御可能なものが用
いられる。

【０００４】しかしながら、ステッピングモータを使用
する場合には、以下に述べるような動作制御上の問題が
あった。すなわち、ステッピングモータの起動時には、
モータの自起動パルスによりピストンが急激に動作す
る。このため吸引動作の開始時には、ピストンがある量
だけ急激に抜き出される結果、分注ノズルに装着された
分注チップの先端から急激に液体を吸引する。そしてこ
のとき同時に周囲のエアを吸引し易く、このエア吸引に
よって液体の吸引量がばらつくことになり、その結果と
して分注精度が確保されないという問題点があった。

【０００５】また、多連のピストンを同一のモータで駆
動するために、複数のピストンの端部はピストンヘッド
によって連結されるが、ピストンが嵌入するシリンダの
ピッチとピストンヘッドのピッチには、加工時の誤差に
よりピッチ誤差が生じやすい。この状態でピストンを動
作させると、ピストンがシリンダ内で摺動する際に摺動
面のカジリ現象を発生しやすく、摺動抵抗が増加して摩
耗が促進され、その結果摺動部分の部品寿命が短いとい
う問題点があった。

【０００６】そこで本発明は、分注精度に優れ、ピスト
ンの摺動抵抗を減少させて部品寿命を延長できる分注装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の分注装置
は、液状の試料を吸引する複数の吸引部と、これらの吸
引部に連通する複数のシリンダと、これらのシリンダに
一方の端部が嵌入された複数のピストンと、これら複数
のピストンの他方の端部を連結する連結部材と、前記連
結部材と前記各ピストンの前記他方の端部の間に介在
し、前記進退手段によりこの連結部材を前記ピストンを
シリンダから引き抜く方向へ移動させる際の衝撃を緩和
する緩衝部材とを備えた。

【０００８】請求項２記載の分注装置は、請求項１記載
の分注装置であって、前記緩衝部材は弾性部材である。

【０００９】請求項３記載の分注装置は、請求項１記載
の分注装置であって、前記ピストンの他方の端部と前記
連結部材との当接部の形状が曲面である。

【００１０】請求項４記載の分注装置は、請求項１記載
の分注装置であって、前記ピストンとシリンダとの隙間
をシールするシール部を備え、このシール部は前記ピス
トンの周囲にグリースを保持するグリース溜めと、グリ
ースが前記ピストンの外周面に沿って前記吸引部側へ漏
出するのを防止するシール部材を有する。

【００１１】請求項５記載の分注装置は、液状の試料を
吸引する複数の吸引部と、これらの吸引部に連通する複
数のシリンダと、一方の端部が前記シリンダ内に嵌入す
る複数のピストンと、これらの複数のピストンの他方の
端部に押当し前記ピストンを前記シリンダ内へ押し込む
方向へ移動させる押当部材と、この押当部材を前記シリ
ンダに対して進退させる進退手段と、各々のピストン毎
に配置されこれらのピストンを前記押当部材に押し付け
る方向に付勢する付勢手段とを備えた。

【００１２】請求項６記載の分注装置は、請求項５記載
の分注装置であって、前記付勢手段はコイルスプリング
である。

【００１３】請求項７記載の分注装置は、請求項５記載
の分注装置であって、前記ピストンの上端部の前記押当
部材との当接部の形状が曲面である。

【００１４】請求項８記載の分注装置は、請求項５記載
の分注装置であって、前記ピストンとシリンダの隙間を
シールするシール部を備え、このシール部は前記ピスト
ンの周囲にグリースを保持するグリース溜めと、グリー
スが前記ピストンの外周面に沿って前記吸引部側へ漏出
するのを防ぐシール部材を有する。

【００１５】請求項１〜４記載の発明によれば、一方の
端部がシリンダ内に嵌入する複数のピストンの他方の端
部を連結する連結部材と、各ピストンの他方の端部の間
に緩衝部材を介在させることにより、モータ起動時の衝
撃を緩和して、急激な吸引によるエア吸込みを防いで分
注精度を確保することができる。

【００１６】また請求項５〜８記載の発明によれば、一
方の端部がシリンダ内に嵌入する複数のピストンの他方
の端部に押当して、これらのピストンをシリンダ内へ押
し込む押当部材に対してピストンを押し付ける方向に付
勢する付勢手段を設けたので、同様にモータ起動時の衝
撃がピストンに伝達されることがなく、したがって分注
精度を確保することができる。

【００１７】

【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の分注装置の正面図、図２は同分注装置の
分注ヘッドの部分断面図、図３は同分注ヘッドのシール
部の断面図、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は同分注方法
の説明図である。

【００１８】図１において、分注ヘッド１は昇降部２に
装着されている。図外の昇降手段によって昇降部２を昇
降させることにより、分注ヘッド１は昇降動作を行う。
分注ヘッド１は、フレーム３、フレーム３の下部に支持
されたシリンダブロック４、シリンダブロック４に設け
られた複数のシリンダ内に一方の端部（図１，図２にお
いて下端部）が嵌入した複数のピストン５、これらのピ
ストン５の他方の端部（図１，図２において上端部）を
連結する連結部材としてのピストンヘッド６、およびピ
ストンヘッド６を上下動させる進退手段としての駆動部
７より構成される。シリンダブロック４の下面には複数
（本実施の形態では８本）の分注ノズル８が設けられて
おり、分注ノズル８の下端部には分注チップ９が装着さ
れている。分注ノズル８および分注チップ９は液状の試
料を吸引する吸引部となっている。

【００１９】図２を参照してシリンダブロック４の構造
を説明する。シリンダブロック４には複数のシリンダ４
ａが吸引部である分注ノズル８および分注チップと連通
して設けられている。すなわち、シリンダ４ａの下端部
には分注ノズル８が螺入されてシリンダ４ａと連通し、
分注ノズル８の下端部の径が絞られたテーパ形状部には
分注チップ９が装着されている。分注ノズル８のテーパ
形状部の外周面には、シール部材８ａが装着され、分注
チップ９の内周面との接触部を密封している。

【００２０】シリンダ４ａの上部は、シール部１１のケ
ーシング４ｂとなっており、シール部１１はキャップ１
２を介して押え板１３によってケーシング４ｂ内に固定
されている。すなわち、押え板１３を押し下げてシール
部１１を押圧した状態でブロック１４をボルト１５によ
ってフレーム３に締結することにより、シール部１１は
ケーシング４ｂ内で固定される。

【００２１】次に図３を参照してシール部１１について
説明する。図３（ａ）に示すように、ケーシング４ｂ内
にはシール部材１１ａが嵌合している。シール部材１１
ａのリップ部がピストン５の外周面に押し当てられるこ
とにより、シリンダ４ａの内部の空間は外部から密封さ
れる。シール部材１１ａとしては、リップ部を有するも
のの他、Ｏリングやパッキンなどを用いてもよい。シー
ル部材１１ａの上方にはＬ字断面を有するカラー１１ｂ
が装着されている。カラー１１ｂはシール部材１１ａの
止め部材としての機能の外に、内側に封入されるグリー
ス１１ｃを保持するグリース溜めとしての機能を有して
いる。グリース１１ｃは、ピストン５がシリンダ４ａ内
を上下動する際に、ピストン５の外周面とシリンダ４ａ
の内周面およびシール部材１１ａのリップ部との摺動面
を潤滑する潤滑剤である。また、カラー１１ｂを装着す
る替わりに、図３（ｂ）に示すようにフェルトや多孔質
材料などにグリースなどの潤滑剤を含浸させた潤滑部材
１１ｃ’を用いてもよい。

【００２２】次に再び図２に戻り、連結部材であるピス
トンヘッド６について説明する。ピストンヘッド６に
は、ピストン５の配列に対応して円孔形状の嵌入部６ａ
が設けられている。嵌入部６ａ内には、ピストン５の上
端部が嵌入している。ピストン５の上端部には、きのこ
状の当接部５ｂが設けられており、当接部５ｂが嵌入部
６ａの上面と当接する当接面の形状は曲面となってい
る。また、当接部５ｂと、当接部５ａの嵌合状態は、径
方向に隙間を有し、いわゆる“遊び”がある状態となっ
ている。このため、嵌入部６ａの配列ピッチと、シリン
ダ４ａのピッチに誤差がある場合や、シリンダ４ａが傾
いた状態で加工されている場合などにおいても、上記の
当接面形状および径方向の隙間があることにより、ピス
トンヘッド６によりピストン５を無理なくシリンダ４ａ
内に押し込むことができる。

【００２３】ピストン５の上部５ａには、Ｌ字断面を有
するカラー１６および弾性材であるコイルスプリング１
７が装着されている。ピストンヘッド６の下面にプレー
ト１８を取り付けた状態では、カラー１６の下端部はプ
レート１８に支持され、スプリング１７はピストン５の
当接部５ｂを上方に付勢して当接部５ｂを嵌入部６ａの
上面に当接させる。そして、この状態では、カラー１６
の上端面と嵌入部６ａの上面との間にはクリアランスＳ
が生じている。

【００２４】この状態からピストンヘッド６が上昇を開
始すると、上昇開始直後はクリアランスＳがあることに
より、ピストン５はピストンヘッドの動きに追従せず、
スプリング１７を介して伝達される力によって上昇動作
を行う。その後スプリング１７が圧縮されてカラー１６
の上端部が当接部５ｂに当接することにより、ピストン
５はピストンヘッド６の動きに追従する。すなわち、ス
プリング１７は、連結部材であるピストンヘッド６とピ
ストン５の上端部との間に介在して、ピストン５をシリ
ンダ４ａから引き抜く方向へ移動する際の衝撃を緩和す
る緩衝部材となっている。

【００２５】次に再び図１に戻り、ピストンヘッド６を
昇降駆動する駆動部７について説明する。ピストンヘッ
ド６の上面に取付けられたプレート１９にはシャフト２
０が固着されている。シャフト２０はその中間部をフレ
ーム３に設けられたスライダ２１に上下動自在に支持さ
れており、シャフト２０の上端部は昇降板２４に固着さ
れている。昇降板２４には２個のナット２３が装着され
ており、ナット２３には送りネジ２２が螺入している。
送りネジ２２の上端部にはプーリ２５が結合されてお
り、モータ２７を駆動してベルト２６を介してプーリ２
５を回転させることにより、昇降板２４は上下動作を行
う。したがってシャフト２０により連結されたピストン
ヘッド６も同様に上下動作を行う。すなわち、モータ２
７、プーリ２５、ナット２３および送りネジ２２は連結
部材であるピストンヘッド６をシリンダに対して進退さ
せる進退手段となっている。

【００２６】この分注装置は上記のように構成されてお
り、以下動作について説明する。まず図１において、図
示しない昇降手段を駆動して昇降部２を下降させる。こ
れにより分注ヘッド１全体が下降して、図４（ａ）に示
すように、分注ノズル８に装着された分注チップ９の下
端部を分注対象の液体を収納したマイクロプレート３０
のウェル３１内に挿入する。次にモータ２７を駆動し、
ピストンヘッド６を上昇させ、ピストン５をシリンダ４
ａから引き抜く動作を行わせる。このとき、モータ２７
の起動時には、図２に示すようにカラー１７の上端面と
嵌入部６ａの上面の間にはクリアランスＳがあるため、
ピストンヘッド６の上方向への変位が直ちにピストン５
の当接部５ｂに伝達されることがなく、ピストンヘッド
６はスプリング１７を介して上昇力をピストン５に伝達
する。したがって、モータ２７の起動時の自起動パルス
による急激な変位が、そのままピストン５に伝達される
ことがなく、ピストン５の急激な吸引動作に起因して発
生する、エアー吸込みなどによる分注精度不良を防止す
ることができる。

【００２７】この後、モータ２７を制御してピストンヘ
ッド６を所定量だけ上昇させる。この過程において、カ
ラー１６がクリアランスＳ分上昇して嵌入部６ａの上面
に当接した後は、ピストン５はピストンヘッド６に追従
して所定量だけ変位し、これにより、図４（ｂ）に示す
ように分注チップ９の下端部から所定の分注量の液体３
２が吸引される。次いで、図示しない昇降手段により分
注ヘッド１を上昇させ、吸入動作が終了する。

【００２８】次に、分注ヘッド１の下方に分注対象のマ
イクロプレート３０を載置し、分注ヘッド１との位置合
せを行う。次いで分注ヘッド１を下降させ、分注チップ
９の下端部をマイクロプレート３０のウェル３１内に挿
入する。そしてモータ２７を駆動してピストンヘッド６
を下降させる。これにより、嵌入部６ａの上面がピスト
ン５の当接部５ｂに当接し、ピストン５をシリンダ４ａ
内に進入させる。このとき、当接部５ｂと嵌入部６ａに
は“遊び”があるため、シリンダブロック４のシリンダ
４ａのピッチと嵌入部６ａのピッチとの間に誤差がある
場合でも、ピストン５がシリンダ４ａ内を摺動する際に
カジリが発生せず、したがって異常摩耗を防止して摺動
部品の寿命を延長することが可能となる。そして、ピス
トン５が所定量だけシリンダ４ａ内に進入することによ
り、図４（ｃ）に示すように、分注チップ９の下端部か
ら所定の分注量の液体が吐出され、分注が完了する。

【００２９】（実施の形態２）図５は本発明の実施の形
態２の分注装置の分注ヘッドの部分断面図である。本実
施の形態２は、実施の形態１におけるピストンヘッド６
とピストン５が当接する部分の構成を変更したものであ
り、それ以外については実施の形態１と同様である。

【００３０】図５において、シャフト２０が固着された
プレート１９の下面には、押当部材としてのブロック
６’が装着されている。ピストン５’の段付部５’ａの
上端は、曲面形状を有する当接部５’ｂとなっており、
この曲面部でブロック６’の下面と当接している。また
ピストン５’の外周面に沿って弾性部材であるコイルス
プリング２８が装着されている。コイルスプリング２８
の下端部はプレート１３の上面で支持され、上端部は当
接部５’ｂを上方に押し上げ、ピストン５’をブロック
６’に対して付勢している。すなわちコイルスプリング
２８はピストン５’を押当部材に対して付勢する付勢手
段となっている。

【００３１】このような構成において、ブロック６’を
上昇させて吸入動作を行う場合に、モータ起動時に自起
動パルスによりブロック６’が急激に上方に変位して
も、ピストン５’には駆動力が伝達されないため、ピス
トン５’が急激に吸引動作を行うことがない。この場
合、シール部１１の摺動抵抗とコイルスプリング２８の
弾性力との差がピストン５’を上昇させる力となる。し
たがって、実施の形態１と同様に、急激な吸引動作に起
因する分注精度の低下が発生しない。

【００３２】また、吐出動作においてブロック６’を下
降させてピストン５’をシリンダ４ａ内に進入させる際
に、当接部５’ｂとブロック６’は当接部５’ｂの曲面
で当接するため、シリンダ４ａにピッチ誤差や傾きなど
の加工精度不良がある場合においても、ピストン５’が
シリンダ４ａ内でカジリを発生することがない。したが
って、実施の形態１と同様に異常摩耗を防止して摺動部
品の寿命を延長させることができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、複数のピストンの一方
の端部を連結する連結部材と各ピストンの上端部の間に
緩衝部材を介在させ、または複数のピストンの上端部に
押当してピストンをシリンダ内に進入させる押当部材に
対してピストンを付勢する付勢手段を設けたので、モー
タ起動時にピストンが急激に吸引動作を行うことに起因
するエア吸込みを防止して、分注精度を確保することが
できる。また、シリンダピッチの誤差や、傾きなどの加
工精度不良がある場合においても、ピストンとシリンダ
のカジリが発生することがなく、摺動部の異常摩耗を防
止して摺動部品の寿命を延長することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の分注装置の正面図

【図２】本発明の実施の形態１の分注装置の分注ヘッド
の部分断面図

【図３】本発明の実施の形態１の分注ヘッドのシール部
の断面図

【図４】（ａ）本発明の実施の形態１の分注方法の説明
図（ｂ）本発明の実施の形態１の分注方法の説明図（ｃ）本発明の実施の形態１の分注方法の説明図

【図５】本発明の実施の形態２の分注装置の分注ヘッド
の部分断面図

【符号の説明】

１分注ヘッド４シリンダブロック４ａシリンダ５ピストン５ｂ当接部６ピストンヘッド７駆動部１１シール部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液状の試料を吸引する複数の吸引部と、こ
れらの吸引部に連通する複数のシリンダと、これらのシ
リンダに一方の端部が嵌入された複数のピストンと、こ
れら複数のピストンの他方の端部を連結する連結部材
と、前記連結部材と前記各ピストンの前記他方の端部の
間に介在し、前記進退手段によりこの連結部材を前記ピ
ストンをシリンダから引き抜く方向へ移動させる際の衝
撃を緩和する緩衝部材とを備えたことを特徴とする分注
装置。
【請求項２】前記緩衝部材は弾性部材であることを特徴
とする請求項１記載の分注装置。
【請求項３】前記ピストンの他方の端部の前記連結部材
との当接部の形状が曲面であることを特徴とする請求項
１記載の分注装置。
【請求項４】前記ピストンとシリンダとの隙間をシール
するシール部を備え、このシール部は前記ピストンの周
囲にグリースを保持するグリース溜めと、グリースが前
記ピストンの外周面に沿って前記吸引部側へ漏出するの
を防止するシール部材を有することを特徴とする請求項
１記載の分注装置。
【請求項５】液状の試料を吸引する複数の吸引部と、こ
れらの吸引部に連通する複数のシリンダと、一方の端部
が前記シリンダ内に嵌入する複数のピストンと、これら
の複数のピストンの他方の端部に押当し前記ピストンを
前記シリンダ内へ押し込む方向へ移動させる押当部材
と、この押当部材を前記シリンダに対して進退させる進
退手段と、各々のピストン毎に配置されこれらのピスト
ンを前記押当部材に押し付ける方向に付勢する付勢手段
とを備えたことを特徴とする分注装置。
【請求項６】前記付勢手段はコイルスプリングであるこ
とを特徴とする請求項５記載の分注装置。
【請求項７】前記ピストンの前記他方の端部の前記押当
部材との当接部の形状が曲面であることを特徴とする請
求項５記載の分注装置。
【請求項８】前記ピストンとシリンダの隙間をシールす
るシール部を備え、このシール部は前記ピストンの周囲
にグリースを保持するグリース溜めと、グリースが前記
ピストンの外周面に沿って前記吸引部側へ漏出するのを
防ぐシール部材を有することを特徴とする請求項５記載
の分注装置。