説明

分注方法

【課題】分注方法において、複雑な機構を要することなく、確実に気泡を除去した液体を分注する。
【解決手段】配管5の先端に装着された分注ノズル2と、分注ノズル2への吸引圧及び吐出圧を供給するポンプ手段3とを備え、分注ノズル2により配管5内から供給される液体Fを所定位置で吐出する分注方法において、液体Fを分注ノズル2から一旦容器9へ吐出することにより脱気し、容器9に吐出された液体の液面下に分注ノズル2の先端を所定量挿入して、脱気された液体Fを所定量吸引し、該吸引した液体Fを所定位置に配置された分注先容器10へ吐出する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は分注方法に関し、特に気泡の無い液体を分注する方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
化学、工業、臨床、バイオ技術等の分野において、試薬、検体、及び希釈液等の液体を例えばマイクロプレート等の容器に吐出して分注する操作を行なうために分注装置が利用されている。分注装置にはタンク内の液体をポンプにより吸引及び吐出し、配管を介して分注ノズルから分注先容器に吐出するものがある。
【0003】
しかしながら上記のような分注装置では、液体に溶存している酸素等が例えば温度変化等によって発泡することにより、配管や分注ノズルの内壁等に気泡が発生し、該気泡が分注先容器に吐出された液体に混入してしまうことがある。そして気泡があることにより分注量が変化し分注精度に影響を及ぼしてしまう虞がある。
【0004】
そこで、配管経路中に気泡除去槽を設ける方法(特許文献1)や、加振装置を設ける方法(特許文献2)、脱気機構を追加する方法(特許文献3、4)等が開示されている。
【特許文献1】特開2003−93935号公報
【特許文献2】特開平10−115621号公報
【特許文献3】特開平10−115622号公報
【特許文献4】特開平10−115623号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記の気泡除去槽を設ける方法では、気泡除去槽が配設された位置より先端で気泡が発生してしまう虞がある。また加振装置や脱気機構を設ける方法は、新たな機構の追加を必要とするため、コストがかかってしまう。
【0006】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、複雑な機構を要することなく、確実に気泡を除去した液体を分注する分注方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の分注方法は、配管の先端に装着された分注ノズルと、
該分注ノズルへの吸引圧及び吐出圧を供給するポンプ手段とを備え、
前記分注ノズルにより前記配管内から供給される液体を所定位置で吐出する分注方法において、
前記液体を前記分注ノズルから一旦容器へ吐出することにより脱気し、該容器に吐出された液体の液面下に前記分注ノズルの先端を所定量挿入して、脱気された前記液体を所定量吸引し、該吸引した液体を前記所定位置で吐出することを特徴とするものである。
【0008】
本発明の分注方法は、前記容器に吐出された液体を吸引する前に所定量の空気を吸引することが好ましい。
【0009】
また本発明の分注方法は、前記容器に吐出された液体を吸引した後に前記容器内部に残存する液体を排出することが好ましい。
【0010】
また本発明の分注方法は、前記容器に前記液体が吐出されたときに、前記容器を加振手段により加振することが好ましい。
【0011】
また本発明の分注方法において、前記容器は、少なくとも内面に、撥水性処理が施されていることが好ましい。
【0012】
また本発明の分注方法において、前記容器が、ディスポーザブル容器であることが好ましい。
【0013】
また本発明の分注方法において、前記容器が、マイクロチップ上に設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【0014】
本発明の分注方法によれば、配管内から供給される液体を分注ノズルから一旦容器へ吐出するので、気泡を含む液体が容器に吐出されても、気泡は容器内で液体表面に浮いてくる。これにより液面下の液体に残存する気泡を除去することができる。
【0015】
そして容器に吐出された液体の液面下に分注ノズルの先端を所定量挿入して、脱気された液体を所定量吸引するので、分注ノズルは液体表面に浮いた気泡を吸引せずに気泡が除去された液面下の液体を吸引することができる。
【0016】
そして吸引した液体を所定位置で吐出するので、所定位置に気泡が除去された液体を吐出することができる。
【0017】
また容器に吐出された液体を吸引する前に所定量の空気を吸引する場合には、吸引された空気によって気泡を含む液体を配管側に、気泡が除去された液体を分注ノズルの先端側にそれぞれ区画することができるので、気泡を含む液体と気泡が除去された液体とが混合するのを防ぐことができて、気泡が除去された液体を所定位置で吐出するときに気泡を含んだ液体が吐出されるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下、本発明にかかる実施形態の分注方法について図面を参照して詳細に説明する。図1は本実施形態の分注方法に使用される分注装置1の構成図、図2は本実施形態の分注方法の脱気工程を説明する図、図3は本実施形態の分注方法の吐出工程を説明する図である。なお本実施形態においては、便宜上、液体Fが吐出する方向(分注ノズル2の先端開口2aが向く方向)(図1中下方)を下側として説明する。
【0019】
本実施形態の分注方法に使用される分注装置1は、例えば医療機関、研究所等で使用される生化学分析装置等の臨床分析装置に組み込まれ、分注先容器10に分注ノズル2により検体や試薬を分注した後、水等の洗浄液であり配管5内媒体である液体Fを供給するものであって、図1に示す如く、分注ノズル2と、分注ノズル2への吸引圧及び吐出圧を供給するポンプ手段3としてのシリンジポンプ31及びポンプ駆動部32と、シリンジポンプ31と連結し、内部に液体Fを収容する液体タンク4と、分注ノズル2とシリンジポンプ31を繋ぐ第一の配管51と、シリンジポンプ31と液体タンク4とを繋ぐ第二の配管52と、分注ノズル2を上下左右に移動させるノズル駆動部6と、液面を検出する液面検知部7と、液面検知部7からの信号に基づいてポンプ駆動部32及びノズル駆動部6を制御する制御部8とから概略構成されている。
【0020】
分注ノズル2は液体Fを吸引及び吐出する先端開口2aを有するものであって、該先端開口2aを下向きにして設置され、図示しない昇降機構及び水平移動機構等によって上下左右に移動可能に取り付けられて、これらの機構を駆動するモータ等を備えるノズル駆動部6によって駆動制御されている。また分注ノズル2上部には第一の配管51の一端が接続され、該第一の配管51の他端はシリンジポンプ31に接続されている。
【0021】
シリンジポンプ31は、上端が第一の配管51と接続され、下端に挿入口310aを有する略円筒状のシリンジ本体310と、上方が挿入口310aに挿通する略棒状のプランジャ311と、該プランジャ311の外周に装着され、前記挿入口310aをシールするOリング312と、下端からOリング312を押圧して、シリンジ本体310の下端に装着されるOリング押え313とから概略構成され、ポンプ駆動部32によって分注ノズル2へ吸引圧及び吐出圧を供給するように駆動される。ポンプ駆動部32は図示しないモータを備え、該モータの正転又は逆転駆動に応じてプランジャ311を上方向又は下方向に移動させて分注ノズル2に吐出圧又は吸引圧を供給する。なおモータの回転動力をプランジャ311の上下移動に変換する機構としては、例えばネジ機構、ボールネジ機構及びラックアンドピニオン等、様々な機構が使用でき、分注装置1に応じて適宜変更可能である。
【0022】
またシリンジ本体310の周面の一部には、液体導入口310bが形成されている。液体導入口310bには第二の配管52の一端が接続され、第二の配管52の他端に接続された液体タンク4内部から第二の配管52を介して液体Fが供給される。なお該供給のために第二の配管52の途中には、シリンジポンプ31側から順に電磁弁42とポンプ41が配設されていて、適時に液体タンク4内部の液体Fをシリンジポンプ31内に供給可能となっている。
【0023】
液面検知部7は、光又は超音波等を利用した液面センサを備えるものであって、後述の脱気用容器9内部に収容された液体Fの液面位置を検出して、液面検出信号を制御部8に出力する。なお液面検知部7は、液面位置を検出可能な構造であれば上記に限られるものでなく、適宜変更可能である。
【0024】
制御部8は、液面検知部7からの信号に基づいてノズル駆動部6及びポンプ駆動部32の制御を行って、分注ノズル2の移動及びシリンジポンプ31の吸引圧及び吐出圧を制御している。また制御部8は、脱気用容器9及び分注先容器10の設置位置及び形状、さらに脱気用容器9内及び分注先容器10内の液面位置の上限値と下限値に関するデータを有するものであり、脱気用容器9及び分注先容器10に吐出される液面位置が前記上限値と前記下限値の間を維持するようにポンプ駆動部32を制御して、脱気用容器9及び分注先容器10から液体Fが溢れないようにしている。なお前記データはユーザが必要に応じて適宜変更可能であっても良い。また本実施形態の脱気用容器9は、上端に開口を有する円筒状の容器とするが、本発明の脱気用容器9はこれに限られるものではなく、上端に開口を有し、内部に液体を収容できるものであれば、例えば四角柱状であってもよい。また脱気用容器9はディルポーザブル容器であってもよい。これらは適宜変更可能である。このように分注装置1は構成されている。
【0025】
次に上記のように構成された分注装置1を使用して、本実施形態の分注方法について詳細に説明する。
【0026】
1)先ず電磁弁42を開いた後にポンプ41を駆動して、液体タンク4内部の液体Fをシリンジポンプ31内に送る。このときポンプ41による液体Fの送出は、液体Fが分注ノズル2の先端から排出されるまで行われる。そして液体Fが分注ノズル2の先端から排出されて、第二の配管52から分注ノズル2の先端まで液体Fが充填された後に、電磁弁42が閉められ、ポンプ41の駆動が止められる。また電磁弁42の開閉及びポンプ41の駆動は、第二の配管52から分注ノズル2の先端まで液体Fを充填可能であれば自動であっても手動であっても構わない。
【0027】
2)次に分注ノズル2の先端開口2aの下方に脱気用容器9が位置するようにノズル駆動部6により分注ノズル2を移動させる。このとき分注先容器10は分注ノズル2が水平移動可能な範囲の所定位置に配置されている(図1参照)。なお脱気用容器9は気泡Bを浮かせやすいように脱気用容器9内面に撥水性コーティングを施してもよく、脱気用容器9に所定の振動を加えることが可能な加振機構を設けても良い。
【0028】
3)次に、分注ノズル2の先端開口2aが脱気用容器9内部に位置するように、制御部8のデータに基づいてノズル駆動部6により分注ノズル2を下降させる(図2(a)参照)。このとき不図示の位置センサ等に基づいてノズル駆動部6を制御してもよい。なお先端開口2aから吐出された液体Fが脱気用容器9の外に吐出しない位置であれば脱気用容器9の上方であってもよい。
【0029】
4)そしてシリンジ本体310内へプランジャ311を送り込むことにより、分注ノズル2から脱気用容器9に液体Fを吐出する。このとき吐出される液体Fの量は、分注先容器10が要求する液体Fの量よりも多く、且つ上述したように液面位置が脱気用容器9の前記上限値と前記下限値の間を維持するものとなる。こうすることにより第二の配管52から分注ノズル2の先端に充填された液体Fに溶存している酸素等が例えば温度変化等によって発泡することで、図2(a)に示す如く、配管(図示しない)や分注ノズル2の内壁等に発生した気泡Bが脱気用容器9に吐出された液体Fの中に含まれている場合には、気泡Bは脱気用容器9の中で、図2(b)に示す如く、液体Fの表面に浮かんでくる。これにより液面下の液体F’に残存する気泡Bを除去することができる。
【0030】
5)次に、液面検知部7からの信号に基づいてノズル駆動部6により分注ノズル2を、図2(c)に示す如く、液面より上方に上昇させる。そしてシリンジ本体310内からプランジャ311を引出すことにより、分注ノズル2に空気Aを吸引する。該空気Aは分注ノズル2及び配管に充填されている液体Fと、次に吸引する液体F’とを区画できる量であればよい(図2(d)参照)。こうすることにより空気Aによって気泡Bを含む液体Fを配管側(上側)に、後に吸引する液体F’すなわち後述する気泡Bが除去された液体F’を分注ノズル2の先端側(下側)にそれぞれ区画することができるので、気泡Bを含む液体Fと気泡Bが除去された液体F’とが混合するのを防ぐことができて、後述のように気泡Bが除去された液体F’を分注先容器10へ吐出するときに気泡Bを含む液体Fが吐出されるのを防止することができる。なお本実施形態の分注方法は、空気Aを吸引したが、本発明の分注方法においては空気Aを吸引しなくてもよい。
【0031】
6)次に、図2(d)に示す如く、脱気用容器9に吐出された液体F’すなわち気泡Bが除去された液体F’の液面下に分注ノズル2の先端を挿入して、気泡Bが除去された液体F’を所定量吸引する。このとき液面検知部7により脱気用容器9内の液体F’の液面が検出され、その検出信号に基づいてノズル駆動部6は分注ノズル2の先端が液面下に位置するように制御部8によって制御される。こうすることにより、分注ノズル2は液体F’表面に浮いた気泡Bを吸引せずに気泡Bが除去された液体F’を吸引することができる。なお液面下が脱気用容器9の底部であれば液体F’表面に浮いた気泡Bを吸引する可能性がより低くなる。
【0032】
7)次に、内部に気泡Bが除去された液体F’を保持した分注ノズル2を、図2(e)に示す如く、ノズル駆動部6によって脱気用容器9より上方に上昇させる。このときノズル駆動部6は制御部8に予め設定されている脱気用容器9の形状データに基づいて駆動される。
【0033】
8)そして同じく予め制御部8に設定されている分注先容器10の設置位置データに基づいて、図3(a)に示す如く、ノズル駆動部6により分注ノズル2を脱気用容器9の上方から分注先容器10の上方(図中矢印方向)に水平移動し、必要に応じて図3(b)の如く、分注ノズル2の先端開口2aが分注先容器10内部に位置するように、制御部8のデータに基づいてノズル駆動部6により分注ノズル2を下降させる(図中矢印方向)。
【0034】
9)次に、シリンジ本体310内へプランジャ311を押し込むことにより、図3(c)の如く、分注ノズル2の先端開口2aから分注先容器10内に分注先容器10が要求する量の液体F’を吐出する。このとき分注ノズル2の先端開口2aが、図3(c)に示す如く、分注先容器10に吐出された液体F’の液面下に挿入する場合には、分注先容器10内部の液体F’に空気Aが混入するのを防ぐために、分注ノズル2内部に気泡Bが除去された液体F’を残すようにする。
【0035】
10)そして、分注ノズル2をノズル駆動部6によって分注先容器10より上方に上昇して、分注先容器10への液体F’の吐出が終了する。
【0036】
なお、脱気用容器9に残存する気泡Bが除去された液体F’は、上述した(6)の吸引後に、図4に示す如く、脱気用容器9に配管11を接続し、ポンプ12によって別途設置した廃液タンク13や液体タンク4に排出してもよい。該排出の方法は、ノズル等によって脱気用容器9の上方から液体F’を吸引してもよいし、適宜変更可能である。
【0037】
本実施形態における分注装置1は上記のような構成としたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば分注先容器10に形成された複数の液体収容部に液体を供給する用途に使用される、複数の分注ノズルを備える分注装置であってもよい。また分注先容器10としては例えば複数の液体収容部であるウェルが形成されたマイクロプレート、マイクロ流路が形成されたマイクロチップ、分析素子等であってもよい。ここで図5に分注先容器の一実施形態としてのマイクロチップ100の斜視図を示す。マイクロチップ100は、図5に示す如く、上面100aに液体収容部であるウェル110が複数配設されている。マイクロチップ100の内部には、ウェル110と連通する、図示しないマイクロ流路が形成されている。また上面100aにはウェル110の近傍に脱気用容器90が配設されている。このように形成されたマイクロチップ100であれば液体を上述の方法によって分注するときに、一旦脱気用容器90に液体を吐出し、該容器90に吐出された液体から所定量の液体を吸引して、該吸引した液体をウェル110に吐出すれば、マイクロチップ上で確実に気泡を除去した液体を分注することができる。なお液体Fとしては、分注先容器10に収容された検体や試薬等を洗浄するための洗浄液や、水であってもよい。
【0038】
以上のような分注方法によれば、複雑な機構を要することなく、確実に気泡を除去した液体を分注先容器に分注することができるので、分注精度を向上させることができる。
【0039】
なお本発明における分注方法は上述した分注装置1に限られず、例えば液体が収容された容器から分注先容器に分注ノズルを用いて液体を分注する際にも利用することができる。また上記のマイクロチップにおいては流路内へ気泡が混入すると洗浄効果、次の分析への影響が特に大きくなるので、本発明の分注方法は特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本実施形態の分注装置の構成を示す図。
【図2】本実施形態の分注方法の脱気工程を説明する図。
【図3】本実施形態の分注方法の吐出工程を説明する図。
【図4】本実施形態の容器に残存する液体を排出する機構を説明する図。
【図5】別の実施形態の容器としてのマイクロチップの斜視図。
【符号の説明】
【0041】
1 分注装置
2 分注ノズル
2a 先端開口
3 ポンプ手段
31 シリンジポンプ
310 シリンジ本体
310a 挿入口
310b 液体導入口310b
311 プランジャ
312 Oリング
313 Oリング押え
32 ポンプ駆動部
4 液体タンク
41、12ポンプ
42 電磁弁
5、11 配管
51 第一の配管
52 第二の配管
6 ノズル駆動部
7 液面検知部
8 制御部8
9、90 脱気用容器
10 分注先容器
13 廃液タンク
100 マイクロチップ
110 ウェル
A 空気
B 気泡
F 液体
F’ 気泡を除去した液体

【特許請求の範囲】
【請求項1】
配管の先端に装着された分注ノズルと、
該分注ノズルへの吸引圧及び吐出圧を供給するポンプ手段とを備え、
前記分注ノズルにより前記配管内から供給される液体を所定位置で吐出する分注方法において、
前記液体を前記分注ノズルから一旦容器へ吐出することにより脱気し、該容器に吐出された液体の液面下に前記分注ノズルの先端を所定量挿入して、脱気された前記液体を所定量吸引し、該吸引した液体を前記所定位置で吐出することを特徴とする分注方法。
【請求項2】
前記容器に吐出された液体を吸引する前に所定量の空気を吸引することを特徴とする請求項1に記載の分注方法。
【請求項3】
前記容器に吐出された液体を吸引した後に前記容器内部に残存する液体を排出することを特徴とする請求項1または2に記載の分注方法。
【請求項4】
前記容器に前記液体が吐出されたときに、前記容器を加振手段により加振することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の分注方法。
【請求項5】
前記容器は、少なくとも内面に、撥水性処理が施されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の分注方法。
【請求項6】
前記容器が、ディスポーザブル容器であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の分注方法。
【請求項7】
前記容器が、マイクロチップ上に設けられていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の分注方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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