WO2022038801A1 - 分注装置 - Google Patents

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WO2022038801A1
WO2022038801A1 PCT/JP2021/003045 JP2021003045W WO2022038801A1 WO 2022038801 A1 WO2022038801 A1 WO 2022038801A1 JP 2021003045 W JP2021003045 W JP 2021003045W WO 2022038801 A1 WO2022038801 A1 WO 2022038801A1
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WO
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dispensing device
pressure sensor
sensor chip
liquid
nozzle
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PCT/JP2021/003045
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French (fr)
Inventor
達也 山崎
勝彦 木村
英嗣 田上
洋一郎 鈴木
Original Assignee
株式会社日立ハイテク
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices

Definitions

  • the present invention relates to a dispensing device having a pressure sensor.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-086426 relates to a dispensing device having a pressure sensor.
  • Patent Document 1 describes a sample probe that sucks or discharges a sample, and a sample probe that is connected to the sample probe via a pipe and pressure is transmitted to an internal liquid that is filled in the pipe by a decompression operation or a pressurization operation.
  • a first syringe pump that sucks or discharges water
  • a pressure sensor that is installed in the pipe and detects the pressure in the pipe
  • a third syringe pump that is installed in the pipe and can suck the liquid in the pipe and release the pressure.
  • a dispensing device having a control unit for controlling the drive of the first syringe pump and the third syringe pump is described (see summary).
  • Patent Document 1 describes that the pressure sensor is installed in a branch path that branches in a direction orthogonal to the main pipeline connecting the sample probe and the first syringe pump (see 0030).
  • Patent Document 1 describes a dispensing device having a pressure sensor.
  • the dispensing device having a pressure sensor needs to discharge air bubbles that may stay inside the pressure sensor in a short time. Further, in order to discharge air bubbles in the branch path (T-shaped structure pipe) of the pressure sensor that branches in the direction orthogonal to the flow path of the pressure sensor in a short time, the branch direction of the branch path is downward in the gravity direction. It is necessary to install the sensor chip of the pressure sensor at the tip of the road.
  • Patent Document 1 does not describe the possibility that the liquid leaking from the end of the sensor chip may fall due to such an unexpected abnormal load.
  • the present invention provides a dispensing device that discharges air bubbles in a branch path in a short time and prevents the liquid leaking from the end of the sensor chip from falling due to an unexpected abnormal load.
  • the dispensing device of the present invention includes a nozzle for sucking or discharging a sample, a sample dispensing mechanism for moving the nozzle, an arm installed in the sample dispensing mechanism, and a sample dispensing mechanism. It has a pressure sensor installed inside the arm or inside the arm, and a pipe through which the liquid flows through the inside of the sample dispensing mechanism and the inside of the arm, and the pressure sensor has a flow path having both ends connected to the pipe.
  • a branch path that branches from the flow path so that the branch direction is downward in the direction of gravity is installed so as to cover the cylinder having the inside thereof, the sensor chip installed at the tip of the branch path, and the periphery of the sensor chip. It is characterized by having a liquid receiving portion.
  • the present invention it is possible to provide a dispensing device that discharges air bubbles in a branch path in a short time and prevents the liquid leaking from the end of the sensor chip from falling due to an unexpected abnormal load. ..
  • FIG. It is explanatory drawing explaining the basic structure of the dispensing apparatus 1 which concerns on Example 1.
  • FIG. It is explanatory drawing which expands and explains the vicinity of the arm 16 of the dispensing apparatus 1 which concerns on Example 1.
  • FIG. It is an exploded perspective view explaining the basic structure of the pressure sensor 15 which concerns on Example 1.
  • FIG. It is sectional drawing explaining the basic structure of the pressure sensor 15 which concerns on Example 1.
  • FIG. It is sectional drawing explaining the bubble of the pressure sensor 150 which concerns on Comparative Example 1.
  • FIG. It is sectional drawing explaining the liquid leakage of the pressure sensor 150 which concerns on Comparative Example 1.
  • FIG. It is sectional drawing explaining the bubble
  • FIG. 1 It is sectional drawing explaining the liquid leakage of the pressure sensor 151 which concerns on Comparative Example 2.
  • FIG. It is sectional drawing explaining the basic structure of the pressure sensor 152 which concerns on Example 2.
  • FIG. It is an exploded perspective view explaining the basic structure of the pressure sensor 153 which concerns on Example 3.
  • FIG. It is sectional drawing explaining the basic structure of the pressure sensor 154 which concerns on Example 4.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a basic configuration of the dispensing device 1 according to the first embodiment.
  • the dispensing device 1 has a nozzle 2, a syringe pump 4, an electromagnetic valve 5, a gear pump 6, and a system water tank 7 as a flow path system, and has a nozzle 2, a syringe pump 4, and an electromagnetic valve. 5, the gear pump 6, and the system water tank 7 are connected by a pipe 8.
  • the syringe pump 4 has a container 9, a plunger 10, a ball screw 11, and a drive motor 12.
  • the nozzle 2 is installed on an arm 16 installed in the sample dispensing mechanism 13 to suck or discharge a sample (liquid).
  • the sample dispensing mechanism 13 rotates or moves the arm 16 up and down.
  • the sample dispensing mechanism 13 has a motor for rotating or moving the arm 16 up and down. That is, the arm 16 is connected to the nozzle 2 and moves the nozzle 2 to a position where the nozzle 2 sucks or discharges the liquid, so that it can rotate and move up and down.
  • the pressure sensor 15 is installed in the pipe 8 inside the arm 16.
  • the drive motor 12, the motor installed in the sample dispensing mechanism 13, the solenoid valve 5, and the gear pump 6 are controlled by the control board 14.
  • the pipe 8 passes through the inside of the sample dispensing mechanism 13 and the inside of the arm 16 to connect the nozzle 2 and the syringe pump 4.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the vicinity of the arm 16 of the dispensing device 1 according to the first embodiment in an enlarged manner. Then, FIG. 2 shows, in particular, the internal state of the pipe 8 immediately after the nozzle 2 sucks the liquid.
  • the inside of the pipe 8 is filled with the system water (liquid) 21 filled inside the pipe 8, which is water for transmitting syringe pressure. Then, by transmitting the pressure by the syringe pump 4 by the system water 21 (by the pressure transmission to the system water 21 filled in the inside of the pipe 8 by the depressurizing operation or the pressurizing operation by the syringe pump 4), the nozzle 2
  • the liquid (sample) 22 can be sucked or discharged from.
  • the liquid 22 When the liquid 22 is sucked from the nozzle 2, the liquid 22 is sucked from the nozzle 22 before the liquid 22 is sucked from the nozzle 2 so that the liquid 22 does not mix with the system water 21 filled in the pipe 8. And the segmented air 23 for segmenting the system water 21 are sucked.
  • the nozzle 2 is washed.
  • the outer wall of the nozzle 2 is washed with washing water, and at the same time, the system water 21 filled in the inside of the pipe 8 is pushed out from the nozzle 2 to wash the inner wall of the nozzle 2.
  • the solenoid valve 5 When pushing out the system water 21 from the nozzle 2, the solenoid valve 5 is opened and the pressure of the gear pump 6 is used. Thereby, in this case, the system water 21 can be pushed out from the nozzle 2 at a higher pressure than when the syringe pump 4 is used to push the system water 21.
  • the pressure sensor 15 installed in the pipe 8 detects an abnormality such as clogging of the nozzle 2 or air suction that may occur during the dispensing operation.
  • an abnormality such as clogging of the nozzle 2 or air suction occurs, the pressure of the system water 21 changes. Therefore, the pressure sensor 15 monitors the pressure of the system water 21 and detects an abnormality such as clogging of the nozzle 2 or air suction as a pressure change.
  • the pressure sensor 15 is installed inside the arm 16 at a position close to the nozzle 2 in order to sensitively catch the abnormality of the nozzle 2. Since the arm 16 is installed in the substantially horizontal direction, the pipe 8 passing through the inside of the arm 16 is also installed in the substantially horizontal direction.
  • the installation position of the pressure sensor 15 is not limited to the inside of the arm 16, and for example, the pressure sensor 15 may be installed inside the sample dispensing mechanism 13.
  • the pipe 8 passing through the inside of the sample dispensing mechanism 13 preferably has a portion (horizontal portion) installed in a substantially horizontal direction.
  • the pressure sensor 15 is preferably installed in this horizontal portion.
  • FIG. 3A is an exploded perspective view illustrating a basic structure of the pressure sensor 15 according to the first embodiment
  • FIG. 3B shows a flow path 33 and a gravity direction explaining the basic structure of the pressure sensor 15 according to the first embodiment. It is a cross-sectional view along.
  • the pressure sensor 15 has a cylinder 32, a sensor chip 31, and a liquid receiving portion 40.
  • a flow path 33 is formed inside the cylinder 32, and a branch path 35 that branches toward the outer surface of the cylinder 32 is formed in a direction substantially orthogonal to the flow path 33. That is, the cylinder 32 has a flow path 33 formed in a substantially horizontal direction inside the cylinder 32, and its branch direction is downward in the direction of gravity from the flow path 33 (the end of the branch path 35 is the start end of the branch path 35). It has a branch path 35, which branches so as to be on the lower side in the direction of gravity.
  • the branching direction of the branch road 35 does not have to be parallel to the gravity direction, and the end point of the branch road 35 may be lower than the start end of the branch road 35 in the gravity direction. That is, the branching direction of the branching path 35 may be inclined with respect to the gravity direction.
  • screw portions are installed at both ends of the flow path 33, and the flow path 33 and the pipe 8 are connected via a joint.
  • the sensor chip 31 is installed at the tip of the branch path 35 so as to block the end of the branch path 35, and is joined to the cylinder 32. Then, a predetermined surface (sensor surface) of the sensor chip 31 comes into contact with the system water 21 filled in the branch path 35.
  • the bonding method between the cylinder 32 and the sensor chip 31 includes heat diffusion bonding, heat-curable adhesive, UV-added adhesive, low-melting glass, and the like.
  • the sensor chip 31 detects the fluid pressure of the system water 21 flowing through the flow path 33.
  • the deformed portion 31a (reacting portion) of the sensor chip 31 is distorted and flexed and deformed. Then, the sensor chip 31 measures the pressure of the system water 21 flowing through the flow path 33 by measuring this strain. That is, the sensor chip 31 monitors the pressure of the system water 21 and detects the abnormality of the nozzle 2 as a pressure change.
  • a method for measuring the strain of the sensor chip 31 there is a method using a strain gauge, a piezoelectric element, or the like.
  • the liquid receiving portion 40 is a cylinder so as to cover the periphery of the sensor chip 31 (the sensor chip 31 installed at the tip of the branch path 35 formed so that the branch direction of the branch path 35 is downward in the gravity direction). It is installed at 32.
  • the method of installing the cylinder 32 and the liquid receiving portion 40 includes adhesion, screwing, snap-fitting, and the like.
  • the "periphery of the sensor chip 31" means the circumference of a surface other than the surface where the sensor chip 31 comes into contact with the system water 21. That is, it means around five surfaces other than the sensor surface of the sensor chip 31.
  • the liquid receiving portion 40 is installed so as to cover the end portion (sensor portion) of the sensor chip 31 in particular, and the liquid receiving portion 40 is the lower portion of the sensor chip 31 in the gravity direction (lower side with respect to the gravity direction). Will be installed in.
  • the liquid receiving portion 40 is installed by forming an internal space around the sensor chip 31. That is, this internal space is formed between the liquid receiving portion 40 and the cylinder 32.
  • the pressure sensor 15 is (1) A cylinder 32 having a flow path 33 and a branch path 35 that branches from the flow path 33 so that the branch direction is downward in the direction of gravity. (2) The sensor chip 31 installed at the tip of the branch path 35 and (3) A liquid receiving portion 40 installed so as to cover the periphery of the sensor chip 31 and Have.
  • the pressure sensor 15 discharges air bubbles in the branch path 35 in a short time, and causes the system water 21 that has leaked from the end of the sensor chip 31 to fall due to an unexpected abnormal load. Can be prevented.
  • the pressure sensor 15 is installed in a posture in which bubbles are easily removed in the branch path 35 (a posture in which bubbles are easily removed: a posture in which the branch direction of the branch path 35 is downward in the gravity direction). It is possible to reduce the influence of liquid leakage of the system water 21 at the end of the sensor chip 31 due to an unexpected abnormal load.
  • the dispensing device 1 is (1) Nozzle 2 for sucking or discharging liquid 22 and (2) A sample dispensing mechanism 13 for moving the nozzle 2 and (3) An arm 16 installed in the sample dispensing mechanism 13 and on which the nozzle 2 is installed (connected to the nozzle 2), and (4) A pressure sensor 15 installed inside the sample dispensing mechanism 13 or inside the arm 16. (5) A pipe 8 through which the system water 21 flows through the inside of the sample dispensing mechanism 13 and the inside of the arm 16. Have.
  • the pressure sensor 15 A cylinder 32 having a flow path 33 whose ends are connected to the pipe 8 and a branch path 35 which branches from the flow path 33 so that the branch direction is downward in the direction of gravity. (7) The sensor chip 31 installed at the tip of the branch path 35 and (8) A liquid receiving portion 40 installed so as to cover the periphery of the sensor chip 31 and Have.
  • the dispensing device 1 has a pipe 8 through which the system water 21 flows, so that the flow path 33 having both ends connected to the pipe 8 and the branching direction from the flow path 33 are downward in the gravity direction.
  • a branch path 35 is formed, and the sensor chip 31 is installed at the tip of the branch path 35 to detect the fluid pressure of the system water 21 flowing through the flow path 33, and is installed so as to cover the periphery of the sensor chip 31. It has a liquid receiving portion 40 and a liquid receiving portion 40.
  • the joint between the sensor chip 31 and the cylinder 32 is designed with a sufficient safety factor so that there is no damage such as cracks when used in the assumed usage environment.
  • the junction interface between the sensor chip 31 and the cylinder 32 (the end of the sensor chip 31) Damage may occur, and liquid leakage of the system water 21 (drop of the system water 21) may occur from the damaged portion.
  • the leaked system water 21 falls, it may adversely affect other devices.
  • the dispensing device 1 discharges air bubbles in the branch path 35 in a short time, and the system water leaks from the end of the sensor chip 31 due to an unexpected abnormal load. It is possible to prevent the 21 from falling.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating bubbles in the pressure sensor 150 according to Comparative Example 1.
  • the pressure sensor 150 shown in Comparative Example 1 shows a case where the branch path 35 is formed upward in the direction of gravity.
  • the branch path 35 is formed upward in the direction of gravity, so that the bubbles 500 stay in the branch path 35 due to buoyancy.
  • the bubble 500 stays in the branch path 35, the bubble 500 expands and contracts when the pressure is transmitted by the system water 21, and the pressure may not be measured normally by the sensor chip 31.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the liquid leakage of the pressure sensor 150 according to Comparative Example 1.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating bubbles of the pressure sensor 151 according to Comparative Example 2.
  • the pressure sensor 151 shown in Comparative Example 2 shows a case where the branch path 35 is formed downward in the direction of gravity.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the liquid leakage of the pressure sensor 151 according to Comparative Example 2.
  • the pressure sensor 15 according to the first embodiment has a branching direction from the flow path 33 and the flow path 33 inside the pressure sensor 15 in view of the problems in the pressure sensor 150 of the comparative example 1 and the pressure sensor 151 of the comparative example 2.
  • the pressure sensor 15 prevents the bubbles 500 from staying in the branch path 35, and the liquid leaks from the end of the sensor chip 31 (from the lower surface of the syringe 32) due to an unexpected abnormal load. It is possible to prevent the system water 21a from falling.
  • the pressure sensor 15 according to the first embodiment can simultaneously prevent the retention of bubbles 500 in the branch path 35 and the leakage of the system water 21 due to an unexpected abnormal load.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the basic structure of the pressure sensor 152 according to the second embodiment.
  • the pressure sensor 152 according to the second embodiment has a different installation portion between the cylinder 32 and the liquid receiving portion 40 as compared with the pressure sensor 15 according to the first embodiment. That is, the pressure sensor 152 according to the second embodiment has the sealing means 41 in the installation portion between the cylinder 32 and the liquid receiving portion 40.
  • the sealing means 41 does not allow the system water 21 to permeate, but allows air to permeate.
  • the internal space of the liquid receiving portion 40 is sealed. Therefore, it is possible to prevent the system water 21 that has leaked from the end of the sensor chip 31 from falling due to an unexpected abnormal load.
  • the sensor chip 31 is not affected by the pressure change in the internal space of the liquid receiving portion 40 and can change the sensor characteristics. do not have.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view illustrating the basic structure of the pressure sensor 153 according to the third embodiment.
  • the pressure sensor 153 according to the third embodiment is different from the pressure sensor 152 according to the second embodiment in that it has a flexible substrate 45. That is, the pressure sensor 153 according to the third embodiment has a flexible substrate 45 for electrical wiring that transmits the output from the sensor chip 31.
  • the flexible substrate 45 for electrical wiring may be a cable for electrical wiring.
  • a notch 402 along the flexible substrate 45 is formed in the liquid receiving portion 401.
  • the sealing means 41 is installed between the liquid receiving portion 401 and the cylinder 32, and also between the notch portion 402 and the flexible substrate 45 and around the flexible substrate 45 between the cylinder 32 and the flexible substrate 45. Will be installed.
  • the space between the liquid receiving portion 401 and the cylinder 32 can be sealed, the flexible substrate 45 can be installed, and the periphery of the flexible substrate 45 can also be sealed.
  • the flexible substrate 45 can be installed, and the system water 21 that has leaked from the end portion of the sensor chip 31 can be prevented from falling due to an unexpected abnormal load. Further, since the internal space of the liquid receiving portion 401 has the same pressure as the atmospheric pressure, the sensor characteristics of the sensor chip 31 are not changed.
  • a hermetic connector or the like may be used to seal the periphery of the flexible substrate 45.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating the basic structure of the pressure sensor 154 according to the fourth embodiment.
  • the pressure sensor 154 according to the fourth embodiment has a different shape of the liquid receiving portion 403 than the pressure sensor 152 according to the second embodiment. That is, the liquid receiving portion 403 has a partition member that partitions the internal space into the outer internal space 50 and the inner internal space 51. The partition member is formed inside the end portion of the sensor chip 31 and outside the deformed portion 31a.
  • the internal space of the liquid receiving portion 403 is divided into an internal space 50 around the end of the sensor chip 31 and an internal space 51 around the deformed portion 31a.
  • a ventilation hole 43 that opens the space 51 to the atmosphere is formed. That is, the internal space 50 is a sealed (sealed) space, and the internal space 51 is a space open to the atmosphere.
  • the sealing means 41 is installed between the liquid receiving portion 403 and the cylinder 32, and the sealing means is sealed between the liquid receiving portion 403 (partition member) and the sensor chip 31. 42 is installed.
  • the sealing means 42 is formed on the outer side of the deformed portion 31a.
  • the internal space 50 is sealed, and it is possible to prevent the system water 21 that has leaked from the end of the sensor chip 31 from falling due to an unexpected abnormal load, and the internal space 51 is further opened to the atmosphere. Since the pressure is the same as the atmospheric pressure, the sensor characteristics of the sensor chip 31 are not changed.
  • the sealing means 41 and the sealing means 42 do not need to allow air to pass through, and may not allow the system water 21 to pass through. Therefore, the sealing means 41 and the sealing means 42 can be selected more freely.
  • sealing means 41 and the sealing means 42 may use different means.
  • an O-ring, a gasket sheet, or the like can be used as the sealing means 41, and a thermosetting resin, a two-component mixing reaction type resin, or the like can be used as the sealing means 42.
  • liquid receiving portion 403 also functions as a strength member of the sensor chip 31, it is possible to suppress damage to the end portion of the sensor chip 31 due to an unexpected abnormal load.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes various modifications.
  • the above-described embodiment has been specifically described in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one having all the described configurations.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with a part of the configuration of another embodiment. It is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. It is also possible to delete a part of the configuration of each embodiment, add a part of the other configuration, and replace it with a part of the other configuration.

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Abstract

本発明は、分岐路における気泡を、短時間で排出し、想定外の異常な負荷により、センサチップの端部から液漏れした液体の落下を防止する分注装置を提供する。本発明の分注装置は、サンプルを吸引又は吐出するノズルと、ノズルを移動させるサンプル分注機構と、サンプル分注機構に設置されるアームと、サンプル分注機構の内部又はアームの内部に設置される圧力センサと、サンプル分注機構の内部及びアームの内部を通り、液体が流れる配管と、を有し、圧力センサは、両端が配管と接続する流路と流路からその分岐方向が重力方向下向きとなるように分岐する分岐路とを、その内部に有するシリンダと、分岐路の先端に設置されるセンサチップと、センサチップの周囲を覆うように設置される液受け部と、を有することを特徴とする。

Description

分注装置
　本発明は、圧力センサを有する分注装置に関する。
　圧力センサを有する分注装置に関し、特開２０１９－０８６４２６号公報（特許文献１）がある。
　特許文献１には、サンプルを吸引又は吐出するサンプルプローブと、サンプルプローブに配管を介して連結され、減圧動作又は加圧動作による配管に充填される内部液体への圧力伝達により、サンプルプローブに液体を吸引又は吐出する第一シリンジポンプと、配管に設置され、配管の圧力を検出する圧力センサと、配管に設置され、配管の液体を吸引すると共に、圧力を開放可能な第三シリンジポンプと、第一シリンジポンプと第三シリンジポンプとの駆動を制御する制御部と、を有する分注装置が記載されている（要約参照）。
　そして、特許文献１には、圧力センサが、サンプルプローブと第一シリンジポンプとを連結する主管路から直交する方向に分岐する分岐路に、設置されることが記載されている（００３０参照）。
特開２０１９－０８６４２６号公報
　特許文献１には、圧力センサを有する分注装置が記載されている。
　圧力センサを有する分注装置は、圧力センサの内部に滞留する恐れがある気泡を、短時間で排出する必要がある。また、圧力センサの流路から直交する方向に分岐する圧力センサの分岐路（Ｔ字構造配管）における気泡を、短時間で排出するためには、分岐路の分岐方向が重力方向下向きとなる分岐路の先端に、圧力センサのセンサチップを設置する必要がある。
　つまり、圧力センサを有する分注装置では、分岐路の分岐方向が重力方向下向きとなる分岐路の先端に、センサチップを設置することにより、分岐路における気泡を、短時間で排出することができる。
　一方、このように圧力センサを設置する分注装置では、想定外の異常な負荷により、センサチップの端部から液漏れした液体が落下する恐れがある。しかし、特許文献１には、こうした想定外の異常な負荷により、センサチップの端部から液漏れした液体が落下する恐れについて、記載されていない。
　そこで、本発明は、分岐路における気泡を、短時間で排出し、想定外の異常な負荷により、センサチップの端部から液漏れした液体の落下を防止する分注装置を提供する。
　上記した課題を解決するため、本発明の分注装置は、サンプルを吸引又は吐出するノズルと、ノズルを移動させるサンプル分注機構と、サンプル分注機構に設置されるアームと、サンプル分注機構の内部又はアームの内部に設置される圧力センサと、サンプル分注機構の内部及びアームの内部を通り、液体が流れる配管と、を有し、圧力センサは、両端が配管と接続する流路と流路からその分岐方向が重力方向下向きとなるように分岐する分岐路とを、その内部に有するシリンダと、分岐路の先端に設置されるセンサチップと、センサチップの周囲を覆うように設置される液受け部と、を有することを特徴とする。
　本発明によれば、分岐路における気泡を、短時間で排出し、想定外の異常な負荷により、センサチップの端部から液漏れした液体の落下を防止する分注装置を提供することができる。
　なお、上記した以外の課題、構成及び効果については、下記する実施例の説明により、明らかにされる。
実施例１に係る分注装置１の基本構成を説明する説明図である。 実施例１に係る分注装置１のアーム１６の近傍を拡大して説明する説明図である。 実施例１に係る圧力センサ１５の基本構造を説明する分解斜視図である。 実施例１に係る圧力センサ１５の基本構造を説明する断面図である。 比較例１に係る圧力センサ１５０の気泡を説明する断面図である。 比較例１に係る圧力センサ１５０の液漏れを説明する断面図である。 比較例２に係る圧力センサ１５１の気泡を説明する断面図である。 比較例２に係る圧力センサ１５１の液漏れを説明する断面図である。 実施例２に係る圧力センサ１５２の基本構造を説明する断面図である。 実施例３に係る圧力センサ１５３の基本構造を説明する分解斜視図である。 実施例４に係る圧力センサ１５４の基本構造を説明する断面図である。
　以下、本発明の実施例を、図面を使用して説明する。なお、実質的に同一又は類似の構成には同一の符号を付し、説明が重複する場合には、その説明を省略する場合がある。
　先ず、実施例１に係る分注装置１の基本構成を説明する。
　図１は、実施例１に係る分注装置１の基本構成を説明する説明図である。
　分注装置１は、流路系として、ノズル２と、シリンジポンプ４と、電磁弁５と、ギアポンプ６と、システム水タンク７と、を有し、ノズル２と、シリンジポンプ４と、電磁弁５と、ギアポンプ６と、システム水タンク７と、は配管８により、接続される。
　シリンジポンプ４は、容器９と、プランジャ１０と、ボールねじ１１と、駆動モータ１２と、を有する。
　ノズル２は、サンプル分注機構１３に設置されるアーム１６に設置され、サンプル（液体）を吸引又は吐出する。
　サンプル分注機構１３は、アーム１６を回転運動又は上下運動させる。なお、サンプル分注機構１３は、アーム１６を回転運動又は上下運動させるため、モータを有する。つまり、アーム１６は、ノズル２に接続し、ノズル２が液体を吸引又は吐出する位置に、ノズル２を移動させるため、回転動作と上下動作とが可能である。
　また、アーム１６の内部であって、配管８に、圧力センサ１５が設置される。
　なお、駆動モータ１２、サンプル分注機構１３に設置されるモータ、電磁弁５、ギアポンプ６は、制御基板１４により制御される。
　なお、配管８は、サンプル分注機構１３の内部及びアーム１６の内部を通り、ノズル２とシリンジポンプ４とを接続する。
　次に、実施例１に係る分注装置１のアーム１６の近傍を拡大して説明する。
　図２は、実施例１に係る分注装置１のアーム１６の近傍を拡大して説明する説明図である。そして、図２は、特に、ノズル２が液体を吸引した直後の、配管８の内部の状態を示す。
　配管８の内部は、シリンジ圧力伝達用の水である、配管８の内部に充填されるシステム水（液体）２１で充填される。そして、システム水２１により、シリンジポンプ４による圧力を伝達することにより（シリンジポンプ４による減圧動作又は加圧動作により、配管８の内部に充填されるシステム水２１への圧力伝達により）、ノズル２から液体（サンプル）２２を吸引又は吐出することができる。
　ノズル２から液体２２を吸引するときは、電磁弁５を閉にした状態で、シリンジポンプ４のプランジャ１０を容器９から引く。一方、ノズル２から液体２２を吐出するときは、電磁弁５を閉にした状態で、シリンジポンプ４のプランジャ１０を容器９に押す。
　なお、ノズル２から液体２２を吸引する場合は、液体２２が配管８の内部に充填されるシステム水２１と混ざらないように、ノズル２から液体２２を吸引する前に、ノズル２２から、液体２２とシステム水２１とを分節するための分節空気２３を吸引する。
　また、ノズル２から液体２２を吐出した後には、ノズル２を洗浄する。ノズル２の洗浄は、ノズル２の外壁を洗浄水にて洗い流すと同時に、配管８の内部に充填されるシステム水２１をノズル２から押し出し、ノズル２の内壁を洗い流す。
　なお、システム水２１をノズル２から押し出す場合には、電磁弁５を開にし、ギアポンプ６の圧力を使用する。これにより、この場合は、シリンジポンプ４を使用し、システム水２１を押す場合よりも、高圧でシステム水２１をノズル２から押し出すことができる。
　また、配管８に設置される圧力センサ１５は、分注動作中に発生する恐れがあるノズル２の詰まりや空吸いなどの異常を検知する。なお、ノズル２の詰まりや空吸いなどの異常が発生した場合には、システム水２１の圧力が変化する。そこで、圧力センサ１５は、システム水２１の圧力をモニタリングし、ノズル２の詰まりや空吸いなどの異常を、圧力変化として、検知する。
　実施例１では、ノズル２の異常を敏感に捉えるため、ノズル２に近い位置である、アーム１６の内部に、圧力センサ１５を設置する。なお、アーム１６は、ほぼ水平方向に設置されるため、アーム１６の内部を通る配管８もほぼ水平方向に設置される。
　また、圧力センサ１５の設置位置は、アーム１６の内部に限定されず、例えば、サンプル分注機構１３の内部に、圧力センサ１５を設置してもよい。サンプル分注機構１３の内部に、圧力センサ１５を設置する場合には、サンプル分注機構１３の内部を通る配管８は、ほぼ水平方向に設置される部分（水平部分）を有することが好ましく、圧力センサ１５は、この水平部分に設置されることが好ましい。
　次に、実施例１に係る圧力センサ１５の基本構造を説明する。
　図３Ａは、実施例１に係る圧力センサ１５の基本構造を説明する分解斜視図であり、図３Ｂは、実施例１に係る圧力センサ１５の基本構造を説明する、流路３３と重力方向とに沿った断面図である。
　圧力センサ１５は、シリンダ３２、センサチップ３１、液受け部４０、を有する。
　また、シリンダ３２の内部には、流路３３が形成され、流路３３からほぼ直交する方向に、シリンダ３２の外面に向かって分岐する分岐路３５が形成される。つまり、シリンダ３２は、その内部に、ほぼ水平方向に形成される流路３３と、流路３３から、その分岐方向が、重力方向下向きとなる（分岐路３５の終端が、分岐路３５の始端よりも、重力方向下側となる）ように分岐する分岐路３５と、を有する。
　ここで、分岐路３５の分岐方向は、重力方向と平行でなくともよく、分岐路３５の終点が、分岐路３５の始端よりも、重力方向下側となればよい。つまり、分岐路３５の分岐方向が、重力方向に対して、傾いていてもよい。
　なお、流路３３の両端には、図示しないネジ部が設置され、流路３３と配管８とは、継手を介して、接続される。
　センサチップ３１は、分岐路３５の終端を塞ぐように、分岐路３５の先端に設置され、シリンダ３２に接合される。そして、センサチップ３１の所定の面（センサ面）が、分岐路３５に充填されるシステム水２１と接触する。なお、シリンダ３２とセンサチップ３１との接合方法には、熱拡散接合、熱硬化型接着剤、ＵＶ付加型接着剤や低融点ガラスなどを使用する接着がある。
　センサチップ３１は、流路３３を流れるシステム水２１の流体圧を検知する。
　センサチップ３１は、流路３３を流れるシステム水２１の圧力が変化すると、センサチップ３１の変形部３１ａ（反応部）が歪み、たわみ変形する。そして、センサチップ３１は、この歪みを測定することにより、流路３３を流れるシステム水２１の圧力を測定する。つまり、センサチップ３１は、システム水２１の圧力をモニタリングし、ノズル２の異常を、圧力変化として、検知する。なお、センサチップ３１の歪み測定方法には、歪みゲージや圧電素子などを使用する方法がある。
　そして、液受け部４０は、センサチップ３１（分岐路３５の分岐方向が重力方向下向きとなるように形成される分岐路３５の先端に設置されるセンサチップ３１）の周囲を覆うように、シリンダ３２に設置される。なお、シリンダ３２と液受け部４０との設置方法には、接着、ねじ止め、スナップフィットなどがある。
　なお、「センサチップ３１の周囲」とは、センサチップ３１がシステム水２１に接触する面以外の面の周りを意味する。つまり、センサチップ３１のセンサ面以外の５面の周りを意味する。
　そして、液受け部４０は、特に、センサチップ３１の端部（センサ部）を覆うように、設置され、液受け部４０は、センサチップ３１の重力方向下部（重力方向に対して下側）に設置される。
　なお、液受け部４０は、センサチップ３１の周囲に内部空間を形成して、設置される。
つまり、この内部空間は、液受け部４０とシリンダ３２との間に形成される。
　このように、実施例１に係る圧力センサ１５は、
（１）流路３３と流路３３からその分岐方向が重力方向下向きとなるように分岐する分岐路３５とを、内部に有するシリンダ３２と、
（２）分岐路３５の先端に設置されるセンサチップ３１と、
（３）センサチップ３１の周囲を覆うように設置される液受け部４０と、
を有する。
　これにより、実施例１に係る圧力センサ１５は、分岐路３５における気泡を、短時間で排出し、想定外の異常な負荷により、センサチップ３１の端部から液漏れしたシステム水２１の落下を防止することができる。
　つまり、実施例１によれば、分岐路３５における気泡を除去しやすい姿勢（気泡が除去されやすい姿勢：分岐路３５の分岐方向が重力方向下向きとなる姿勢）で、圧力センサ１５を設置し、想定外の異常な負荷によるセンサチップ３１の端部におけるシステム水２１の液漏れによる影響を低減することができる。
　そして、実施例１に係る分注装置１は、
（１）液体２２を吸引又は吐出するノズル２と、
（２）ノズル２を移動させるサンプル分注機構１３と、
（３）サンプル分注機構１３に設置され、ノズル２が設置される（ノズル２に接続する）アーム１６と、
（４）サンプル分注機構１３の内部又はアーム１６の内部に設置される圧力センサ１５と、
（５）サンプル分注機構１３の内部及びアーム１６の内部を通り、システム水２１が流れる配管８と、
を有する。
　そして、圧力センサ１５は、
（６）両端が配管８と接続する流路３３と流路３３からその分岐方向が重力方向下向きとなるように分岐する分岐路３５とを、内部に有するシリンダ３２と、
（７）分岐路３５の先端に設置されるセンサチップ３１と、
（８）センサチップ３１の周囲を覆うように設置される液受け部４０と、
を有する。
　また、実施例１に係る分注装置１は、システム水２１を流す配管８を有し、両端が配管８と接続する流路３３と、流路３３からその分岐方向が重力方向下向きとなるように分岐する分岐路３５と、を形成し、分岐路３５の先端に設置され、流路３３を流れるシステム水２１の流体圧を検知するセンサチップ３１と、センサチップ３１の周囲を覆うように設置される液受け部４０と、を有する。
　なお、センサチップ３１とシリンダ３２との接合部は、想定する使用環境における使用に対して、亀裂などの破損がないように、十分な安全率をもって設計される。しかし、想定外の異常な負荷（耐用年数を超過した使用による負荷、仕様温度範囲以外における使用による負荷など）により、センサチップ３１とシリンダ３２との接合界面（センサチップ３１の端部）に、破損が発生する場合があり、破損部からシステム水２１の液漏れ（システム水２１の落下）が発生する恐れがある。特に、液漏れしたシステム水２１が落下すると、他の機器に悪影響を及ぼす恐れがある。
　こうした課題に対して、実施例１に係る分注装置１は、分岐路３５における気泡を、短時間で排出し、想定外の異常な負荷により、センサチップ３１の端部から液漏れしたシステム水２１の落下を防止することができる。
　＜比較例１＞
　次に、比較例１に係る圧力センサ１５０の気泡を説明する。
　図４は、比較例１に係る圧力センサ１５０の気泡を説明する断面図である。
　比較例１に示す圧力センサ１５０は、分岐路３５を重力方向上向きに形成した場合を示す。
　この場合、分注装置１を作動させるため、流路３３にシステム水２１を流し込むと、分岐路３５が重力方向上向きに形成されているため、浮力により、気泡５００が分岐路３５に滞留する。
　気泡５００が分岐路３５に滞留すると、システム水２１による圧力伝達時に、気泡５００が膨張収縮し、センサチップ３１で正常に圧力が測定できない恐れがある。
　次に、比較例１に係る圧力センサ１５０の液漏れを説明する。
　図５は、比較例１に係る圧力センサ１５０の液漏れを説明する断面図である。
　この場合、分岐路３５が重力方向上向きに形成されているため、想定外の異常な負荷により液漏れしたシステム水２１ａは、シリンジ３２の上面に留まるため、液漏れしたシステム水２１ａの落下の懸念は、比較的小さい。
　＜比較例２＞
　次に、比較例２に係る圧力センサ１５１の気泡を説明する。
　図６は、比較例２に係る圧力センサ１５１の気泡を説明する断面図である。
　比較例２に示す圧力センサ１５１は、分岐路３５を重力方向下向きに形成した場合を示す。
　この場合、分注装置１を作動させるため、流路３３にシステム水２１を流し込むと、分岐路３５が重力方向下向きに形成されているため、浮力により、気泡５００が分岐路３５から、押し上げられ、気泡５００は分岐路３５に滞留しない。
　従って、気泡５００の滞留を防止するためには、分岐路３５を重力方向下向きに形成することが好ましい。
　次に、比較例２に係る圧力センサ１５１の液漏れを説明する。
　図７は、比較例２に係る圧力センサ１５１の液漏れを説明する断面図である。
　この場合、分岐路３５が重力方向下向きに形成されているため、想定外の異常な負荷により液漏れしたシステム水２１ａは、シリンジ３２の下面から、落下する恐れがある。
　＜実施例１に係る圧力センサ１５＞
　このように、実施例１に係る圧力センサ１５は、比較例１の圧力センサ１５０及び比較例２の圧力センサ１５１における課題を鑑み、その内部に、流路３３と流路３３からその分岐方向が重力方向下向きとなるように分岐する分岐路３５とを有するシリンダ３２と、分岐路３５の先端に設置されるセンサチップ３１と、センサチップ３１の周囲を覆うように設置される液受け部４０と、を有する。
　これにより、実施例１に係る圧力センサ１５は、分岐路３５における気泡５００の滞留を防止し、想定外の異常な負荷により、センサチップ３１の端部から（シリンジ３２の下面から）液漏れしたシステム水２１ａの落下を防止することができる。
　このように、実施例１に係る圧力センサ１５は、分岐路３５における気泡５００の滞留及び想定外の異常な負荷によるシステム水２１の液漏れを同時に防止することができる。
　次に、実施例２に係る圧力センサ１５２の基本構造を説明する。
　図８は、実施例２に係る圧力センサ１５２の基本構造を説明する断面図である。
　実施例２に係る圧力センサ１５２は、実施例１に係る圧力センサ１５に比較して、シリンダ３２と液受け部４０との設置部が相違する。つまり、実施例２に係る圧力センサ１５２は、シリンダ３２と液受け部４０との間の設置部に、封止手段４１を有する。
　封止手段４１は、システム水２１は透過せず、空気は透過する。
　これにより、液受け部４０の内部空間は封止される。このため、想定外の異常な負荷により、センサチップ３１の端部から液漏れしたシステム水２１の落下を防止することができる。
　更に、液受け部４０の内部空間が、大気圧と同じ圧力となるため、センサチップ３１は、液受け部４０の内部空間の圧力変化の影響を受けることがなく、センサ特性を変化させることがない。
　次に、実施例３に係る圧力センサ１５３の基本構造を説明する。
　図９は、実施例３に係る圧力センサ１５３の基本構造を説明する分解斜視図である。
　実施例３に係る圧力センサ１５３は、実施例２に係る圧力センサ１５２に比較して、フレキシブル基板４５を有する点が相違する。つまり、実施例３に係る圧力センサ１５３は、センサチップ３１からの出力を伝達する電気配線用のフレキシブル基板４５を有する。
なお、電気配線用のフレキシブル基板４５は、電気配線用のケーブルであってもよい。
　液受け部４０１には、フレキシブル基板４５に沿った切欠部４０２が形成される。
　封止手段４１は、液受け部４０１とシリンダ３２との間に設置されると共に、切欠部４０２とフレキシブル基板４５との間やシリンダ３２とフレキシブル基板４５との間のフレキシブル基板４５の周囲にも設置される。
　これにより、液受け部４０１とシリンダ３２との間を封止することができると共に、フレキシブル基板４５を設置することができ、フレキシブル基板４５の周囲も封止することができる。
　そして、実施例３によれば、フレキシブル基板４５を設置することができる共に、想定外の異常な負荷により、センサチップ３１の端部から液漏れしたシステム水２１の落下を防止することができ、更に、液受け部４０１の内部空間が、大気圧と同じ圧力となるため、センサチップ３１のセンサ特性を変化させることがない。
　なお、ハーメチックコネクタなどを使用し、フレキシブル基板４５の周囲を封止してもよい。
　次に、実施例４に係る圧力センサ１５４の基本構造を説明する。
　図１０は、実施例４に係る圧力センサ１５４の基本構造を説明する断面図である。
　実施例４に係る圧力センサ１５４は、実施例２に係る圧力センサ１５２に比較して、液受け部４０３の形状が相違する。つまり、液受け部４０３は、その内部空間を、外側の内部空間５０と内側の内部空間５１とに仕切る仕切り部材を有する。なお、この仕切り部材は、センサチップ３１の端部よりも内側であって、変形部３１ａよりも外側に形成される。
　液受け部４０３の内部空間は、センサチップ３１の端部の周辺の内部空間５０と変形部３１ａの周辺の内部空間５１とに仕切られる。
　そして、液受け部４０３には、空間５１を大気開放する通気孔４３が形成される。つまり、内部空間５０は封止（密閉）された空間であり、内部空間５１は大気開放された空間である。
　そして、実施例４に係る圧力センサ１５４は、液受け部４０３とシリンダ３２との間に封止手段４１を設置し、液受け部４０３（仕切り部材）とセンサチップ３１との間に封止手段４２を設置する。なお、封止手段４２は、変形部３１ａよりも外側に形成される。
　これにより、内部空間５０は封止され、想定外の異常な負荷により、センサチップ３１の端部から液漏れしたシステム水２１の落下を防止することができ、更に、内部空間５１は大気開放され、大気圧と同じ圧力となるため、センサチップ３１のセンサ特性を変化させることがない。
　また、実施例４では、封止手段４１及び封止手段４２は、空気を透過させる必要がなく、システム水２１を透過させなければよい。このため、封止手段４１及び封止手段４２を、より自由に選択することができる。
　また、封止手段４１及び封止手段４２は、それぞれに相違する手段を使用してもよい。
例えば、封止手段４１として、Ｏリングやガスケットシートなどを使用し、封止手段４２として、熱硬化型樹脂や二液混合反応型樹脂などを使用することもできる。
　また、液受け部４０３が、センサチップ３１の強度部材としても機能するため、想定外の異常な負荷によるセンサチップ３１の端部に発生する破損を、抑制することもできる。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために、具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに限定されるものではない。
　また、ある実施例の構成の一部を、他の実施例の構成の一部に置換することもできる。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を追加することもできる。また、各実施例の構成の一部について、それを削除し、他の構成の一部を追加し、他の構成の一部と置換することもできる。
　１…分注装置、２…ノズル、４…シリンジポンプ、５…電磁弁、６…ギアポンプ、７…システム水タンク、８…配管、９…容器、１０…プランジャ、１１…ボールねじ、１２…駆動モータ、１３…サンプル分注機構、１４…制御基板、１５、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４…圧力センサ、１６…アーム、２１…システム水、２１ａ…液漏れしたシステム水、２２…液体、２３…分節空気、３１…センサチップ、３１ａ…変形部、３２…シリンダ、３３…流路、３５…分岐路、４０、４０１、４０３…液受け部、４１…封止手段、４２…封止手段、４３…通気孔、４５…フレキシブル基板、５０…内部空間、５１…内部空間、４０２…切欠部、５００…気泡。

Claims (8)

  1. 　サンプルを吸引又は吐出するノズルと、前記ノズルを移動させるサンプル分注機構と、前記サンプル分注機構に設置されるアームと、前記サンプル分注機構の内部又は前記アームの内部に設置される圧力センサと、前記サンプル分注機構の内部及び前記アームの内部を通り、液体が流れる配管と、を有し、
    　前記圧力センサは、両端が前記配管と接続する流路と前記流路からその分岐方向が重力方向下向きとなるように分岐する分岐路とを、その内部に有するシリンダと、前記分岐路の先端に設置されるセンサチップと、前記センサチップの周囲を覆うように設置される液受け部と、を有することを特徴とする分注装置。
  2. 　請求項１に記載する分注装置であって、
    　前記圧力センサは、前記シリンダと前記液受け部との間に、内部空間を形成することを特徴とする分注装置。
  3. 　請求項２に記載する分注装置であって、
    　前記圧力センサは、前記シリンダと前記液受け部との間に、液体は透過しない封止手段を有することを特徴とする分注装置。
  4. 　請求項３に記載する分注装置であって、
    　前記封止手段は、液体は透過せず、空気は透過することを特徴とする分注装置。
  5. 　請求項３に記載する分注装置であって、
    　前記液受け部は、前記内部空間を、外側の内部空間と内側の内部空間とに仕切る仕切り部材を有することを特徴とする分注装置。
  6. 　請求項５に記載する分注装置であって、
    　前記仕切り部材は、前記センサチップの端部よりも内側に形成されることを特徴とする分注装置。
  7. 　請求項６に記載する分注装置であって、
    　前記圧力センサは、前記仕切り部材と前記センサチップとの間に、液体は透過しない封止手段を有することを特徴とする分注装置。
  8. 　請求項５に記載する分注装置であって、
    　前記液受け部は、前記内側の内部空間を大気開放する通気孔が形成されることを特徴とする分注装置。
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