分注装置および分注方法
【課題】所望の量の液体を正確に分注する分注装置を提供すること。
【解決手段】吐出する液体を保持する液体保持部７ｂと、液体保持部と接続された流路７ｅを介して毛細管力によって搬送される液体を所定量保持するノズル７ｃと、加圧気体をノズルに作用させて所定量の液体を吐出させるバルブ５とを備えた分注装置１。流路７ｅを流れる液体の毛細管力の大きさに基づいて決められる所定の期間において液体の吐出を禁止するように、バルブ５への吐出指示の入力を制御する吐出制御部９を設けた。
【解決手段】吐出する液体を保持する液体保持部７ｂと、液体保持部と接続された流路７ｅを介して毛細管力によって搬送される液体を所定量保持するノズル７ｃと、加圧気体をノズルに作用させて所定量の液体を吐出させるバルブ５とを備えた分注装置１。流路７ｅを流れる液体の毛細管力の大きさに基づいて決められる所定の期間において液体の吐出を禁止するように、バルブ５への吐出指示の入力を制御する吐出制御部９を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノリットル（ｎＬ）からマイクロリットル（μＬ）オーダーの液体の分注に使用する分注装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ｎＬ〜μＬオーダーの微量液体を加圧気体によって分注する分注装置は、液体を保持するリザーバ（保持部）に供給され、流路を通ってノズル（ノズル）に導入された液体を加圧気体によって吐出することにより、所定量の液体を分注している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】独国特許発明第１０１０２１５２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された分注装置は、リザーバに供給された液体が毛細管力を利用して流路を通り、ノズルに導入されるものである。毛細管力を液体搬送の駆動力とする方法は、液体を搬送するための駆動や機構が不要で微量の液体を扱う部品にとって簡便な手段である反面、リザーバからノズルへ向かう液体の移動速度は、液体が接する流路やノズルにおける表面の状態、あるいは液体の粘性によって一定ではない。したがって、条件の悪い（表面が汚れている、液体の年度が高い等の）場合にはリザーバに供給された液体が移動してノズルに達するまでの所要時間は長くなってしまう。そのため、ノズルが液体で満たされる前に吐出動作を開始した場合には、所望の分注量が得られなかった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、所望の量の液体を正確に分注する分注装置および分注方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る分注装置は、液体を保持する液体保持部と、毛細管力を利用して前記液体を移動させる流路を介して前記液体保持部と接続されるとともに当該流路を通って導入された当該液体の体積を計量するノズルと、少なくとも前記ノズルに保持された前記液体に圧力を加えることにより当該液体を外部へ吐出させる吐出手段と、前記ノズルから前記液体を吐出させるように前記吐出手段へ吐出指示を入力する吐出制御手段と、を有し、前記吐出制御手段は、前記流路を流れる前記液体の毛細管力の大きさに基づいて決められる所定の期間において、当該液体の吐出を禁止することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る分注装置は、上記の発明において、前記所定の期間は前記液体保持部へ前記液体を導入したときから、前記ノズルが当該液体で満たされるまでの期間であることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る分注装置は、上記の発明において、前記所定の期間は、前回の吐出が行われたときから前記ノズルが前記液体で満たされるまでの期間であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る分注装置は、上記の発明において、前記所定の期間は、前記液体保持部へ前記液体を導入したとき、または、前回の吐出が行われたとき、から所定の時間が経過するまでの期間であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る分注装置は、上記の発明において、前記所定の時間は、前記ノズルおよび前記流路の表面状態と、当該ノズルおよび当該流路に導入される前記液体の種類と、に基づいて決められることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る分注装置は、上記の発明において、前記所定の時間は、前記ノズルおよび前記流路の幾何形状に基づいて決められることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に係る分注装置は、上記の発明において、前記所定の時間は、前記液体の粘性および表面張力に基づいて決められることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に係る分注装置は、上記の発明において、前記液体は、血液、唾液、リンパ液を含む体液、あるいはこれらから抽出された液体であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９に係る分注装置は、液体を保持する液体保持部に保持された液体を、毛細管力を利用して当該液体の体積を計量するノズルへ導入する過程と、前記毛細管力の大きさに基づいて決められた所定の期間において、前記ノズルに導入された前記液体の外部への吐出を禁止する過程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る分注装置は、流路を流れる液体の毛細管力の大きさに基づいて決められる所定の期間において、液体の吐出を禁止するように吐出手段を制御する吐出制御手段を設けたので、ノズルが液体で満たされる前に液体を吐出してしまうことが無くなり、所望の量の液体を正確に分注することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の分注装置に係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の分注装置の構成を示すブロック図である。図２は、分注装置の液体保持部、流路およびノズルを拡大して示す斜視図である。
【００１７】
分注装置１は、自動分析装置に組み込んで、あるいは分注装置１単独で使用され、図１に示すように、加圧空気源２、レギュレータ３、吐出チャンバ６および吐出制御部９を備えており、加圧空気源２、レギュレータ３および吐出チャンバ６の間はパイプ４によって接続され、レギュレータ３と吐出チャンバ６との間を接続するパイプ４にはバルブ５が設けられている。
【００１８】
加圧空気源２は、加圧空気を吐出チャンバ６に供給してノズル７ｃに作用させ、ｎＬ〜μＬオーダーの所定量の液体を繰り返し吐出させる吐出手段であり、例えば、ポンプや空気ボンベが使用される。
【００１９】
レギュレータ３は、加圧空気源２から送り出される加圧空気を一定圧力に調整する。ここで、バルブ５は、吐出制御部９からのオン，オフ制御によって開閉することでレギュレータ３によって一定圧力に調整された加圧空気を吐出チャンバ６に作用させ、保持した所定量の液体をノズル７ｃから吐出する。
【００２０】
吐出チャンバ６は、図１に示すように、分注チップ７とカバー８を有している。分注チップ７は、基板７ａに液体保持部７ｂとノズル７ｃが形成されている。液体保持部７ｂは、吐出する液体を複数回分まとめて保持する部分であり、図２に示すように、ノズル７ｃよりも大きな容積に設定されている。ノズル７ｃは、液体保持部７ｂと接続された流路７ｅを介して毛細管力によって搬送される液体を所定量保持する部分であり、加圧空気源２から送り出される加圧気体を作用させて所定量の液体を繰り返し吐出させる。ノズル７ｃは、保持した所定量の液体を吐出する小径の開口部７ｄが下部に設けられ、吐出する液体が小径の開口部７ｄと併せて所定量となるように設計されている。
【００２１】
吐出制御部９は、バルブ５をオン，オフ制御の下に開閉し、レギュレータ３によって一定圧力に調整された加圧空気を吐出チャンバ６に送り出すもので、メモリとタイマを内蔵した電子制御手段（ＥＣＵ）が使用される。吐出制御部９は、分注装置１が単独で使用されることを考慮して分注開始，分注終了，分注あるいは捨て吐出等の指示を入力する入力部を有している。
【００２２】
以上のように構成される分注装置１は、図３に示すように、分注チップ７の液体保持部７ｂに検体等の液体Ｌを供給した後、分注チップ７にカバー８を被せて分注を開始する。このとき、分注チップ７は、液体保持部７ｂに液体を供給すると、供給された液体が流路７ｅを毛細管力によって搬送され、図４に示すように、ノズル７ｃと流路７ｅが液体Ｌで充填される。そして、分注装置１は、ノズル７ｃと流路７ｅが液体によって充填された後、吐出制御部９によってバルブ５を開弁することにより、一定圧力に調整された加圧空気を吐出チャンバ６に送り出し、図５に示すように、ノズル７ｃに保持された所定量の液体Ｌを吐出させる。このようにしてノズル７ｃの液体を吐出した分注装置１は、液体保持部７ｂから液体が流路７ｅを毛細管力によって搬送され、図４に示すように、ノズル７ｃが、再び液体Ｌによって充填される。分注装置１は、このようにしてノズル７ｃからの液体の吐出と充填を繰り返す。
【００２３】
このとき、分注装置１は、分注チップ７にカバー８が被着されているが、図１に示すように、内部に空間が存在する。このため、分注チップ７は、ノズル７ｃに液体が充填されると、図６に示すように、水分の蒸発により液体の濃度が時間の経過に伴って一次関数的に増加してゆく。ここで、図６において、横軸は時間であり、縦軸はノズル７ｃに存在する液体の濃度である。また、原点は、液体保持部７ｂへの液体の供給が終了した（液体保持部７ｂへ液体を導入した）時刻とする。一方、Ｔ1 は、液体保持部７ｂに供給した液体が毛細管力によって流路７ｅを搬送され、ノズル７ｃと流路７ｅの充填を完了した充填完了時刻であり、規制時間の計測開始時刻である。Ｔ1 は、流路７ｅを流れる液体の毛細管力の大きさに基づいて決められる。つまり、流路７ｅを流れる液体の移動速度から決められる時刻であって、液体保持部７ｂへの液体の供給が終了した時刻である原点から、所定の時間が経過した時刻である。この所定の時間は、「ノズル７ｃと流路７ｅとの表面状態、および、ノズル７ｃと流路７ｅとに導入される液体の種類（ノズル７ｃと流路７ｅとの表面状態、および、液体の種類によって決まる液体の接触角）」、「ノズル７ｃおよび流路７ｅの幾何形状」または「液体の粘性および表面張力」に基づいて決められるものである。また、Ｔ2 は、ノズル７ｃに保持された液体が水分の蒸発によって分析精度上許容可能な濃度限界に達する濃度限界時刻であり、Ｔ3 は、流路７ｅとノズル７ｃへ液体の含有成分が析出を開始する析出開始時刻である。さらに、Ｔ4 は、析出による流路７ｅまたはノズル７ｃが完全に閉塞する完全閉塞時刻である。
【００２４】
このため、吐出制御部９による吐出の制御においては、図６に示すように、濃度限界時刻Ｔ2 および析出開始時刻Ｔ3 に対して所定の時間的余裕をとった規制時刻ＴR1，ＴR2を設定し、規制時刻ＴR1，ＴR2に基づいて、ノズル７ｃに保持された液体からの水分蒸発に起因した濃度の測定誤差を回避するための第１の規制時間ＰR1と、液体に含まれる成分の析出開始を回避するための第２の規制時間ＰR2とを決める。第１の規制時間ＰR1は、少なくともノズル７ｃにおける小径の開口部７ｄの大きさ、そして液体の吐出方向におけるノズル７ｃの深さに基づいて決まる。第２の規制時間ＰR2は、分注装置１が対象とする血液，唾液，リンパ液を含む体液、あるいはこれらから抽出された液体毎に予め含有成分が析出を開始する時刻を測定して、決定される。分注装置１は、第１の規制時間ＰR1と第２の規制時間ＰR2とに基づいて吐出制御部９がバルブ５の開閉、即ち、ノズル７ｃに保持された液体の吐出を制御している。
【００２５】
ここで、第１の規制時間ＰR1は、ノズル７ｃに保持された液体から水分が蒸発してはいるが、蒸発量を考慮したうえで、分析精度上この液体を分析に利用することができる時間である。また、第２の規制時間ＰR2は、ノズル７ｃに保持された液体を分析に利用することはできないが、含有成分の析出が開始していないため、この液体を廃棄容器へ吐出する捨て吐出によりノズル７ｃ内の液体を新たな液体に更新可能な時間である。
【００２６】
このときの分注装置１におけるノズル７ｃに保持された液体の吐出制御を図７に示すフローチャートを参照して以下に説明する。
【００２７】
先ず、吐出制御部９は、流路７ｅとノズル７ｃに液体が充填完了したか否かを判定する（ステップＳ１００）。この判定は、液体保持部７ｂへの液体の供給が終了してからの経過時間によって行い、流路７ｃを流れる液体の毛細管力の大きさに基づいて決められた所定の期間が経過したかが判定基準となる。液体保持部７ｂへの液体の供給が終了してから所定の期間が経過していない場合、つまり流路７ｅとノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合（ステップＳ１００，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ１００の判定を繰り返し、この所定の期間（０からＴ1 の期間）における液体の吐出を禁止している。
【００２８】
一方、液体保持部７ｂへの液体の供給が終了してから所定の期間が経過している場合、つまり流路７ｅとノズル７ｃへの液体の充填が完了している場合（ステップＳ１００，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、分注開始の指示があったか否かを判定する（ステップＳ１０２）。分注開始の指示があった場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、第１の規制時間ＰR1が経過しているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。第１の規制時間ＰR1が経過している場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、バルブ５を開弁するが、ノズル７ｃに保持された液体は濃度上の問題があるため、液体を捨て吐出する（ステップＳ１０６）。捨て吐出の方法としては例えば、分析装置１は、吐出制御部９の制御の下に、搬送装置がノズル７ｃの直下に反応容器に代えて廃棄容器を搬送してくることによって、ノズル７ｃから吐出された液体を廃棄容器に廃棄しても良い。第１の規制時間ＰR1が経過していない場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ１１０へスキップする。
【００２９】
ステップＳ１０６において液体を捨て吐出した後、吐出制御部９は、吐出によって空となったノズル７ｃに液体が充填されたか否かを判定する（ステップＳ１０８）。この判定は、捨て吐出後の経過時間によって行い、流路７ｃを流れる液体の毛細管力の大きさに基づいて決められた所定の期間が経過したかが判定基準となる。捨て吐出を行ったときから所定の期間が経過していない場合、つまりノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ１０８の判定を繰り返し、この所定の期間における液体の吐出を禁止している。
【００３０】
一方、ノズル７ｃへの液体の充填が完了している場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、ノズル７ｃへ液体を充填完了した後の時間が第１の規制時間ＰR1内か否かを判定する（ステップＳ１１０）。第１の規制時間ＰR1に達していない場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ１１０の判定を繰り返す。
【００３１】
第１の規制時間ＰR1に達している場合（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、ノズル７ｃに保持された液体は分析に利用することができるので、吐出制御部９は、規制時刻ＴR1においてバルブ５を開弁することにより液体を反応容器に分注する（ステップＳ１１２）。このとき、分析装置１は、吐出制御部９の制御の下に、搬送装置がノズル７ｃの直下に廃棄容器に代えて反応容器を搬送してくる。これにより、ノズル７ｃから吐出された液体は反応容器に分注される。
【００３２】
分注終了後、吐出制御部９は、空のノズル７ｃに液体が充填されたか否かを判定する（ステップＳ１１４）。ノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合（ステップＳ１１４，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ１１４の判定を繰り返す。
【００３３】
ノズル７ｃへの液体の充填が完了している場合（ステップＳ１１４，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、ステップＳ１０２に戻り、ステップＳ１０２移行のステップを繰り返す。したがって、分注装置１は、分注のみを複数回繰り返す場合や捨て吐出と分注を交互に繰り返す場合等、種々の吐出態様がある。分注のみを複数回繰り返す場合には、ノズル７ｃに液体が充填されたか否かの判定は、前回の吐出が行われたときからの経過時間によって行い、前回の吐出が行われたときから所定の期間が経過したときに、ノズル７ｃに液体が充填されたと判断される。所定の期間は、流路７ｅを流れる液体の毛細管力の大きさに基づいて決められたものであって、前回の吐出が行われたときから所定の時間が経過するまでの期間である。この所定の時間は「ノズル７ｃと流路７ｅとの表面状態、および、ノズル７ｃと流路７ｅとに導入される液体の種類（ノズル７ｃと流路７ｅとの表面状態、および、液体の種類によって決まる液体の接触角）」、「ノズル７ｃおよび流路７ｅの幾何形状」または「液体の粘性および表面張力」に基づいて決められるものである。分注のみを複数回繰り返す場合も、吐出制御部９は、ノズル７ｃへ液体を導入している途中の期間である所定の期間においては、液体の吐出を禁止している。
【００３４】
一方、ステップＳ１０２において分注開始の指示がなかった場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、吐出制御部９は、第１の規制時間ＰR1が経過しているか否かを判定する（ステップＳ１１６）。第１の規制時間ＰR1が経過していない場合（ステップＳ１１６，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ１０２に戻る。
【００３５】
第１の規制時間ＰR1が経過している場合（ステップＳ１１６，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、分注開始の指示があったか否かを判定する（ステップＳ１１８）。分注開始の指示があった場合（ステップＳ１１８，Ｙｅｓ）、ノズル７ｃに保持された液体は第１の規制時間ＰR1の経過により濃度上の問題があるため、吐出制御部９は、バルブ５を開弁するが、反応容器に分注することなく液体を廃棄容器へ捨て吐出し（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０６以降のステップに移行する。
【００３６】
一方、分注開始の指示がなかった場合（ステップＳ１１８，Ｎｏ）、吐出制御部９は、分注終了の指示があったか否かを判定する（ステップＳ１２０）。分注終了の指示があった場合（ステップＳ１２０，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、分注装置１における制御作業を総て終了する。分注終了の指示がなかった場合（ステップＳ１２０，Ｎｏ）、吐出制御部９は、第２の規制時間ＰR2に達しているか否かを判定する（ステップＳ１２２）。第２の規制時間ＰR2に達していない場合（ステップＳ１２２，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ１１８に戻り、ステップＳ１１８以降のステップを繰り返す。
【００３７】
第２の規制時間ＰR2に達している場合（ステップＳ１２２，Ｙｅｓ）、ノズル７ｃに保持された液体は含有成分の析出が疑われるため、吐出制御部９は、規制時刻ＴR2において液体を廃棄容器へ捨て吐出する（ステップＳ１２４）。次に、吐出制御部９は、ノズル７ｃに液体が充填完了したか否かを判定する（ステップＳ１２６）。ノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合（ステップＳ１２６，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ１２６の判定を繰り返す。
【００３８】
一方、ノズル７ｃへの液体の充填が完了している場合（ステップＳ１２６，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、ステップＳ１０２に戻って分注開始の指示があったか否かの判定を繰り返す。吐出制御部９は、このようにしてバルブ５を制御することによりノズル７ｃによる液体の吐出動作を制御する。
【００３９】
このとき、分注装置１は、流路７ｅを流れる液体の毛細管力の大きさに基づいて決められる所定の期間において、液体の吐出を禁止したので、流路７ｅおよびノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合には液体が吐出されず、流路７ｅおよびノズル７ｃへの液体の充填が完了した場合のみに吐出が行われるので、安定した吐出量の分注を行うことができるという効果を奏する。また、吐出制御部９が規制時刻ＴR1でノズル７ｃから液体を吐出するようにバルブ５を制御するため、分注する液体の濃度と体積が安定している。さらに、分注装置１は、規制時刻ＴR2に達した場合には、吐出制御部９が、ノズル７ｃから液体を吐出するようにバルブ５を制御するため、ノズル７ｃや流路７ｅに保持された液体が含有成分の析出前に更新されるので、ノズル７ｃや流路７ｅが閉塞し難くなるという効果を奏する。
【００４０】
上述のように、図７に示すフローチャートにおける液体の吐出が分注装置１における通常の制御である。さらに他の実施の形態として図８に示すように、液体保持部７ｂに供給した液体がノズル７ｃと流路７ｅの充填を完了した充填完了時刻Ｔ1 後、分注装置１は、先ず捨て吐出を行い、その後、図６に示す場合と同様にして液体の吐出を制御する形態について説明する。
【００４１】
前述の実施の形態における分注装置では、分注チップ７の液体保持部７ｂに液体を導入し、カバー８を被せる間、液体が外部の環境に曝露されており、そのため液体が蒸発してしまう。これにより液体の濃度が変化し、また、導入時の環境が変化するため、液体保持部７ｂに液体を導入後第１回目に吐出される液体の濃度は、液体導入時の環境に左右されてしまう。この実施の形態では、液体保持部７ｂに液体を導入した後、必ず捨て吐出を行うことによって液体蒸発の影響をなくすことができる。
【００４２】
分注装置１が、捨て吐出を行う時刻をＴdとし、捨て吐出後液体が再度ノズル７ｃの充填を完了した時刻を充填完了時刻Ｔ11とする。また、ノズル７ｃに保持された液体が水分の蒸発によって分析精度上の濃度限界に達する濃度限界時刻をＴ12とし、流路７ｅとノズル７ｃへ液体の含有成分が析出を開始する析出開始時刻をＴ13とする。そして、規制時刻ＴR1，ＴR2に基づいて、図６と同様に、ノズル７ｃに保持された液体からの水分蒸発に起因した濃度の測定誤差を回避するための第１の規制時間ＰR1、液体に含まれる成分の析出開始を回避するための第２の規制時間ＰR2とを設定する。
【００４３】
このときの分注装置１におけるノズル７ｃに保持された液体の吐出制御を図９に示すフローチャートを参照して以下に説明する。
【００４４】
先ず、液体保持部７ｂに液体が充填された後、吐出制御部９は、液体を廃棄容器へ捨て吐出する（ステップＳ２００）。
【００４５】
次に、吐出制御部９は、ノズル７ｃに液体が充填完了したか否かを判定する（ステップＳ２０２）。この判定は、ステップＳ１０８と同様に、捨て吐出後の経過時間によって判定する。ノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合（ステップＳ２０２，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ２０２の判定を繰り返す。
【００４６】
一方、流路７ｅとノズル７ｃへの液体の充填が完了している場合（ステップＳ２０２，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、分注開始の指示があったか否かを判定する（ステップＳ２０４）。分注開始の指示があった場合（ステップＳ２０４，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、第１の規制時間ＰR1が経過しているか否かを判定する（ステップＳ２０６）。第１の規制時間ＰR1が経過している場合（ステップＳ２０６，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、バルブ５を開弁するが、ノズル７ｃに保持された液体は濃度上の問題があるため、液体を廃棄容器へ捨て吐出する（ステップＳ２０８）。第１の規制時間ＰR1が経過していない場合（ステップＳ２０６，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ２１２へスキップする。
【００４７】
ステップＳ２０８において液体を捨て吐出した後、吐出制御部９は、吐出によって空となったノズル７ｃに液体が充填されたか否かを判定する（ステップＳ２１０）。この判定は、捨て吐出後の経過時間によって行い、流路７ｃを流れる液体の毛細管力の大きさに基づいて決められた所定の期間が経過したかが判定基準となる。捨て吐出を行ってから所定の期間が経過しておらず、ノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合（ステップＳ２１０，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ２１０の判定を繰り返し、この所定の期間（Ｔd からＴ11の期間）での吐出動作を禁止している。
【００４８】
一方、ノズル７ｃへの液体の充填が完了している場合（ステップＳ２１０，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、ノズル７ｃへ液体を充填完了した後の時間が第１の規制時間ＰR1に達したか否かを判定する（ステップＳ２１２）。第１の規制時間ＰR1に達していない場合（ステップＳ２１２，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ２１２の判定を繰り返す。
【００４９】
第１の規制時間ＰR1に達している場合（ステップＳ２１２，Ｙｅｓ）、ノズル７ｃに保持された液体は分析に利用することができるので、吐出制御部９は、バルブ５を開弁することにより液体を反応容器に分注する（ステップＳ２１４）。
【００５０】
分注終了後、吐出制御部９は、空のノズル７ｃに液体が充填されたか否かを判定する（ステップＳ２１６）。ノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合（ステップＳ２１６，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ２１６の判定を繰り返す。
【００５１】
ノズル７ｃへの液体の充填が完了している場合（ステップＳ２１６，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、ステップＳ２０４に戻り、ステップＳ２０４移行のステップを繰り返す。
【００５２】
一方、ステップＳ２０４において分注開始の指示がなかった場合（ステップＳ２０４，Ｎｏ）、吐出制御部９は、第１の規制時間ＰR1が経過しているか否かを判定する（ステップＳ２１８）。第１の規制時間ＰR1が経過していない場合（ステップＳ２１８，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ２０４に戻る。
【００５３】
第１の規制時間ＰR1が経過している場合（ステップＳ２１８，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、分注開始の指示があったか否かを判定する（ステップＳ２２０）。分注開始の指示があった場合（ステップＳ２２０，Ｙｅｓ）、ノズル７ｃに保持された液体は第１の規制時間ＰR1の経過により濃度上の問題があるため、吐出制御部９は、バルブ５を開弁するが、反応容器に分注することなく液体を廃棄容器へ捨て吐出し（ステップＳ２０８）、ステップＳ２０８以降のステップに移行する。
【００５４】
一方、分注開始の指示がなかった場合（ステップＳ２２０，Ｎｏ）、吐出制御部９は、分注終了の指示があったか否かを判定する（ステップＳ２２２）。分注終了の指示があった場合（ステップＳ２２２，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、分注装置１における制御作業を総て終了する。分注終了の指示がなかった場合（ステップＳ２２２，Ｎｏ）、吐出制御部９は、第２の規制時間ＰR2に達しているか否かを判定する（ステップＳ２２４）。第２の規制時間ＰR2に達していない場合（ステップＳ２２４，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ２２０に戻り、ステップＳ２２０以降のステップを繰り返す。
【００５５】
第２の規制時間ＰR2に達している場合（ステップＳ２２４，Ｙｅｓ）、ノズル７ｃに保持された液体は含有成分の析出が疑われるため、吐出制御部９は、液体を廃棄容器へ捨て吐出する（ステップＳ２２６）。次に、吐出制御部９は、ノズル７ｃに液体が充填完了したか否かを判定する（ステップＳ２２８）。ノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合（ステップＳ２２８，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ２２８の判定を繰り返す。
【００５６】
一方、ノズル７ｃへの液体の充填が完了している場合（ステップＳ２２８，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、ステップＳ２０４に戻って分注開始の指示があったか否かの判定を繰り返す。吐出制御部９は、このようにしてバルブ５を制御することによりノズル７ｃによる液体の吐出動作を制御する。
【００５７】
このように、分注装置１は、流路７ｅを流れる液体の毛細管力の大きさに基づいて決められる所定の期間において、液体の吐出を禁止したので、ノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合には液体が吐出されず、ノズル７ｃへの液体の充填が完了した場合のみに吐出が行われるので、安定した吐出量の分注を行うことができるという効果を奏する。さらに、吐出制御部９が第１の規制時間ＰR1内に吐出指示があった場合には、規制時刻ＴR1においてノズル７ｃから液体を吐出するようにバルブ５を制御するため、分注する液体の濃度と体積が安定し、検体を正確に測定することができる。また、液体導入時の環境の差異等により、液体保持部への液体の導入後第１回目に吐出された液体の濃度が変化してしまう場合もあるが、この実施の形態では容器への吐出を行う前には必ず捨て吐出をするようにしたので、第１回目の吐出から液体の濃度を安定させた吐出を行うことができる。その他、分注装置１は、吐出制御部９が、第２の規制時間ＰR2内にノズル７ｃから液体を吐出するようにバルブ５を制御するため、分注する液体の濃度と体積が安定し、検体を正確に測定することができる効果に加え、ノズル７ｃや流路７ｅに保持された液体が含有成分の析出前に更新されるので、ノズル７ｃや流路７ｅが閉塞し難くなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の分注装置の構成を示すブロック図である。
【図２】分注装置の液体保持部、流路およびノズルを拡大して示す斜視図である。
【図３】液体保持部に液体を供給した状態の分注装置を構成する分注チップの断面図である。
【図４】図３の分注チップにおいて、液体保持部に供給した液体が流路を毛細管力によって搬送され、ノズルと流路が液体で充填された状態の断面図である。
【図５】図４の分注チップにおいて、ノズル内の液体が吐出された状態の断面図である。
【図６】吐出制御手段による吐出手段を制御する際の第１の規制時間と第２の規制時間を説明するタイムチャートである。
【図７】分注装置におけるノズルに保持された液体の吐出制御を示すフローチャートである。
【図８】捨て吐出を行った後、吐出制御手段による吐出手段を制御する際の第１の規制時間と第２の規制時間を説明するタイムチャートである。
【図９】分注装置において捨て吐出を行った後、液体の吐出制御を行う場合のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１…分注装置，２…加圧空気源，３…レギュレータ，４…パイプ，５…バルブ，６…吐出チャンバ，７…分注チップ，７ａ…基板，７ｂ…液体保持部，７ｃ…ノズル，７ｅ…流路，７ｄ…小径の開口部，８…カバー，９…吐出制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノリットル（ｎＬ）からマイクロリットル（μＬ）オーダーの液体の分注に使用する分注装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ｎＬ〜μＬオーダーの微量液体を加圧気体によって分注する分注装置は、液体を保持するリザーバ（保持部）に供給され、流路を通ってノズル（ノズル）に導入された液体を加圧気体によって吐出することにより、所定量の液体を分注している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】独国特許発明第１０１０２１５２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された分注装置は、リザーバに供給された液体が毛細管力を利用して流路を通り、ノズルに導入されるものである。毛細管力を液体搬送の駆動力とする方法は、液体を搬送するための駆動や機構が不要で微量の液体を扱う部品にとって簡便な手段である反面、リザーバからノズルへ向かう液体の移動速度は、液体が接する流路やノズルにおける表面の状態、あるいは液体の粘性によって一定ではない。したがって、条件の悪い（表面が汚れている、液体の年度が高い等の）場合にはリザーバに供給された液体が移動してノズルに達するまでの所要時間は長くなってしまう。そのため、ノズルが液体で満たされる前に吐出動作を開始した場合には、所望の分注量が得られなかった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、所望の量の液体を正確に分注する分注装置および分注方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る分注装置は、液体を保持する液体保持部と、毛細管力を利用して前記液体を移動させる流路を介して前記液体保持部と接続されるとともに当該流路を通って導入された当該液体の体積を計量するノズルと、少なくとも前記ノズルに保持された前記液体に圧力を加えることにより当該液体を外部へ吐出させる吐出手段と、前記ノズルから前記液体を吐出させるように前記吐出手段へ吐出指示を入力する吐出制御手段と、を有し、前記吐出制御手段は、前記流路を流れる前記液体の毛細管力の大きさに基づいて決められる所定の期間において、当該液体の吐出を禁止することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る分注装置は、上記の発明において、前記所定の期間は前記液体保持部へ前記液体を導入したときから、前記ノズルが当該液体で満たされるまでの期間であることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る分注装置は、上記の発明において、前記所定の期間は、前回の吐出が行われたときから前記ノズルが前記液体で満たされるまでの期間であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る分注装置は、上記の発明において、前記所定の期間は、前記液体保持部へ前記液体を導入したとき、または、前回の吐出が行われたとき、から所定の時間が経過するまでの期間であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る分注装置は、上記の発明において、前記所定の時間は、前記ノズルおよび前記流路の表面状態と、当該ノズルおよび当該流路に導入される前記液体の種類と、に基づいて決められることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る分注装置は、上記の発明において、前記所定の時間は、前記ノズルおよび前記流路の幾何形状に基づいて決められることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に係る分注装置は、上記の発明において、前記所定の時間は、前記液体の粘性および表面張力に基づいて決められることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に係る分注装置は、上記の発明において、前記液体は、血液、唾液、リンパ液を含む体液、あるいはこれらから抽出された液体であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９に係る分注装置は、液体を保持する液体保持部に保持された液体を、毛細管力を利用して当該液体の体積を計量するノズルへ導入する過程と、前記毛細管力の大きさに基づいて決められた所定の期間において、前記ノズルに導入された前記液体の外部への吐出を禁止する過程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る分注装置は、流路を流れる液体の毛細管力の大きさに基づいて決められる所定の期間において、液体の吐出を禁止するように吐出手段を制御する吐出制御手段を設けたので、ノズルが液体で満たされる前に液体を吐出してしまうことが無くなり、所望の量の液体を正確に分注することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の分注装置に係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の分注装置の構成を示すブロック図である。図２は、分注装置の液体保持部、流路およびノズルを拡大して示す斜視図である。
【００１７】
分注装置１は、自動分析装置に組み込んで、あるいは分注装置１単独で使用され、図１に示すように、加圧空気源２、レギュレータ３、吐出チャンバ６および吐出制御部９を備えており、加圧空気源２、レギュレータ３および吐出チャンバ６の間はパイプ４によって接続され、レギュレータ３と吐出チャンバ６との間を接続するパイプ４にはバルブ５が設けられている。
【００１８】
加圧空気源２は、加圧空気を吐出チャンバ６に供給してノズル７ｃに作用させ、ｎＬ〜μＬオーダーの所定量の液体を繰り返し吐出させる吐出手段であり、例えば、ポンプや空気ボンベが使用される。
【００１９】
レギュレータ３は、加圧空気源２から送り出される加圧空気を一定圧力に調整する。ここで、バルブ５は、吐出制御部９からのオン，オフ制御によって開閉することでレギュレータ３によって一定圧力に調整された加圧空気を吐出チャンバ６に作用させ、保持した所定量の液体をノズル７ｃから吐出する。
【００２０】
吐出チャンバ６は、図１に示すように、分注チップ７とカバー８を有している。分注チップ７は、基板７ａに液体保持部７ｂとノズル７ｃが形成されている。液体保持部７ｂは、吐出する液体を複数回分まとめて保持する部分であり、図２に示すように、ノズル７ｃよりも大きな容積に設定されている。ノズル７ｃは、液体保持部７ｂと接続された流路７ｅを介して毛細管力によって搬送される液体を所定量保持する部分であり、加圧空気源２から送り出される加圧気体を作用させて所定量の液体を繰り返し吐出させる。ノズル７ｃは、保持した所定量の液体を吐出する小径の開口部７ｄが下部に設けられ、吐出する液体が小径の開口部７ｄと併せて所定量となるように設計されている。
【００２１】
吐出制御部９は、バルブ５をオン，オフ制御の下に開閉し、レギュレータ３によって一定圧力に調整された加圧空気を吐出チャンバ６に送り出すもので、メモリとタイマを内蔵した電子制御手段（ＥＣＵ）が使用される。吐出制御部９は、分注装置１が単独で使用されることを考慮して分注開始，分注終了，分注あるいは捨て吐出等の指示を入力する入力部を有している。
【００２２】
以上のように構成される分注装置１は、図３に示すように、分注チップ７の液体保持部７ｂに検体等の液体Ｌを供給した後、分注チップ７にカバー８を被せて分注を開始する。このとき、分注チップ７は、液体保持部７ｂに液体を供給すると、供給された液体が流路７ｅを毛細管力によって搬送され、図４に示すように、ノズル７ｃと流路７ｅが液体Ｌで充填される。そして、分注装置１は、ノズル７ｃと流路７ｅが液体によって充填された後、吐出制御部９によってバルブ５を開弁することにより、一定圧力に調整された加圧空気を吐出チャンバ６に送り出し、図５に示すように、ノズル７ｃに保持された所定量の液体Ｌを吐出させる。このようにしてノズル７ｃの液体を吐出した分注装置１は、液体保持部７ｂから液体が流路７ｅを毛細管力によって搬送され、図４に示すように、ノズル７ｃが、再び液体Ｌによって充填される。分注装置１は、このようにしてノズル７ｃからの液体の吐出と充填を繰り返す。
【００２３】
このとき、分注装置１は、分注チップ７にカバー８が被着されているが、図１に示すように、内部に空間が存在する。このため、分注チップ７は、ノズル７ｃに液体が充填されると、図６に示すように、水分の蒸発により液体の濃度が時間の経過に伴って一次関数的に増加してゆく。ここで、図６において、横軸は時間であり、縦軸はノズル７ｃに存在する液体の濃度である。また、原点は、液体保持部７ｂへの液体の供給が終了した（液体保持部７ｂへ液体を導入した）時刻とする。一方、Ｔ1 は、液体保持部７ｂに供給した液体が毛細管力によって流路７ｅを搬送され、ノズル７ｃと流路７ｅの充填を完了した充填完了時刻であり、規制時間の計測開始時刻である。Ｔ1 は、流路７ｅを流れる液体の毛細管力の大きさに基づいて決められる。つまり、流路７ｅを流れる液体の移動速度から決められる時刻であって、液体保持部７ｂへの液体の供給が終了した時刻である原点から、所定の時間が経過した時刻である。この所定の時間は、「ノズル７ｃと流路７ｅとの表面状態、および、ノズル７ｃと流路７ｅとに導入される液体の種類（ノズル７ｃと流路７ｅとの表面状態、および、液体の種類によって決まる液体の接触角）」、「ノズル７ｃおよび流路７ｅの幾何形状」または「液体の粘性および表面張力」に基づいて決められるものである。また、Ｔ2 は、ノズル７ｃに保持された液体が水分の蒸発によって分析精度上許容可能な濃度限界に達する濃度限界時刻であり、Ｔ3 は、流路７ｅとノズル７ｃへ液体の含有成分が析出を開始する析出開始時刻である。さらに、Ｔ4 は、析出による流路７ｅまたはノズル７ｃが完全に閉塞する完全閉塞時刻である。
【００２４】
このため、吐出制御部９による吐出の制御においては、図６に示すように、濃度限界時刻Ｔ2 および析出開始時刻Ｔ3 に対して所定の時間的余裕をとった規制時刻ＴR1，ＴR2を設定し、規制時刻ＴR1，ＴR2に基づいて、ノズル７ｃに保持された液体からの水分蒸発に起因した濃度の測定誤差を回避するための第１の規制時間ＰR1と、液体に含まれる成分の析出開始を回避するための第２の規制時間ＰR2とを決める。第１の規制時間ＰR1は、少なくともノズル７ｃにおける小径の開口部７ｄの大きさ、そして液体の吐出方向におけるノズル７ｃの深さに基づいて決まる。第２の規制時間ＰR2は、分注装置１が対象とする血液，唾液，リンパ液を含む体液、あるいはこれらから抽出された液体毎に予め含有成分が析出を開始する時刻を測定して、決定される。分注装置１は、第１の規制時間ＰR1と第２の規制時間ＰR2とに基づいて吐出制御部９がバルブ５の開閉、即ち、ノズル７ｃに保持された液体の吐出を制御している。
【００２５】
ここで、第１の規制時間ＰR1は、ノズル７ｃに保持された液体から水分が蒸発してはいるが、蒸発量を考慮したうえで、分析精度上この液体を分析に利用することができる時間である。また、第２の規制時間ＰR2は、ノズル７ｃに保持された液体を分析に利用することはできないが、含有成分の析出が開始していないため、この液体を廃棄容器へ吐出する捨て吐出によりノズル７ｃ内の液体を新たな液体に更新可能な時間である。
【００２６】
このときの分注装置１におけるノズル７ｃに保持された液体の吐出制御を図７に示すフローチャートを参照して以下に説明する。
【００２７】
先ず、吐出制御部９は、流路７ｅとノズル７ｃに液体が充填完了したか否かを判定する（ステップＳ１００）。この判定は、液体保持部７ｂへの液体の供給が終了してからの経過時間によって行い、流路７ｃを流れる液体の毛細管力の大きさに基づいて決められた所定の期間が経過したかが判定基準となる。液体保持部７ｂへの液体の供給が終了してから所定の期間が経過していない場合、つまり流路７ｅとノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合（ステップＳ１００，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ１００の判定を繰り返し、この所定の期間（０からＴ1 の期間）における液体の吐出を禁止している。
【００２８】
一方、液体保持部７ｂへの液体の供給が終了してから所定の期間が経過している場合、つまり流路７ｅとノズル７ｃへの液体の充填が完了している場合（ステップＳ１００，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、分注開始の指示があったか否かを判定する（ステップＳ１０２）。分注開始の指示があった場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、第１の規制時間ＰR1が経過しているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。第１の規制時間ＰR1が経過している場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、バルブ５を開弁するが、ノズル７ｃに保持された液体は濃度上の問題があるため、液体を捨て吐出する（ステップＳ１０６）。捨て吐出の方法としては例えば、分析装置１は、吐出制御部９の制御の下に、搬送装置がノズル７ｃの直下に反応容器に代えて廃棄容器を搬送してくることによって、ノズル７ｃから吐出された液体を廃棄容器に廃棄しても良い。第１の規制時間ＰR1が経過していない場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ１１０へスキップする。
【００２９】
ステップＳ１０６において液体を捨て吐出した後、吐出制御部９は、吐出によって空となったノズル７ｃに液体が充填されたか否かを判定する（ステップＳ１０８）。この判定は、捨て吐出後の経過時間によって行い、流路７ｃを流れる液体の毛細管力の大きさに基づいて決められた所定の期間が経過したかが判定基準となる。捨て吐出を行ったときから所定の期間が経過していない場合、つまりノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ１０８の判定を繰り返し、この所定の期間における液体の吐出を禁止している。
【００３０】
一方、ノズル７ｃへの液体の充填が完了している場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、ノズル７ｃへ液体を充填完了した後の時間が第１の規制時間ＰR1内か否かを判定する（ステップＳ１１０）。第１の規制時間ＰR1に達していない場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ１１０の判定を繰り返す。
【００３１】
第１の規制時間ＰR1に達している場合（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、ノズル７ｃに保持された液体は分析に利用することができるので、吐出制御部９は、規制時刻ＴR1においてバルブ５を開弁することにより液体を反応容器に分注する（ステップＳ１１２）。このとき、分析装置１は、吐出制御部９の制御の下に、搬送装置がノズル７ｃの直下に廃棄容器に代えて反応容器を搬送してくる。これにより、ノズル７ｃから吐出された液体は反応容器に分注される。
【００３２】
分注終了後、吐出制御部９は、空のノズル７ｃに液体が充填されたか否かを判定する（ステップＳ１１４）。ノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合（ステップＳ１１４，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ１１４の判定を繰り返す。
【００３３】
ノズル７ｃへの液体の充填が完了している場合（ステップＳ１１４，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、ステップＳ１０２に戻り、ステップＳ１０２移行のステップを繰り返す。したがって、分注装置１は、分注のみを複数回繰り返す場合や捨て吐出と分注を交互に繰り返す場合等、種々の吐出態様がある。分注のみを複数回繰り返す場合には、ノズル７ｃに液体が充填されたか否かの判定は、前回の吐出が行われたときからの経過時間によって行い、前回の吐出が行われたときから所定の期間が経過したときに、ノズル７ｃに液体が充填されたと判断される。所定の期間は、流路７ｅを流れる液体の毛細管力の大きさに基づいて決められたものであって、前回の吐出が行われたときから所定の時間が経過するまでの期間である。この所定の時間は「ノズル７ｃと流路７ｅとの表面状態、および、ノズル７ｃと流路７ｅとに導入される液体の種類（ノズル７ｃと流路７ｅとの表面状態、および、液体の種類によって決まる液体の接触角）」、「ノズル７ｃおよび流路７ｅの幾何形状」または「液体の粘性および表面張力」に基づいて決められるものである。分注のみを複数回繰り返す場合も、吐出制御部９は、ノズル７ｃへ液体を導入している途中の期間である所定の期間においては、液体の吐出を禁止している。
【００３４】
一方、ステップＳ１０２において分注開始の指示がなかった場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、吐出制御部９は、第１の規制時間ＰR1が経過しているか否かを判定する（ステップＳ１１６）。第１の規制時間ＰR1が経過していない場合（ステップＳ１１６，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ１０２に戻る。
【００３５】
第１の規制時間ＰR1が経過している場合（ステップＳ１１６，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、分注開始の指示があったか否かを判定する（ステップＳ１１８）。分注開始の指示があった場合（ステップＳ１１８，Ｙｅｓ）、ノズル７ｃに保持された液体は第１の規制時間ＰR1の経過により濃度上の問題があるため、吐出制御部９は、バルブ５を開弁するが、反応容器に分注することなく液体を廃棄容器へ捨て吐出し（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０６以降のステップに移行する。
【００３６】
一方、分注開始の指示がなかった場合（ステップＳ１１８，Ｎｏ）、吐出制御部９は、分注終了の指示があったか否かを判定する（ステップＳ１２０）。分注終了の指示があった場合（ステップＳ１２０，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、分注装置１における制御作業を総て終了する。分注終了の指示がなかった場合（ステップＳ１２０，Ｎｏ）、吐出制御部９は、第２の規制時間ＰR2に達しているか否かを判定する（ステップＳ１２２）。第２の規制時間ＰR2に達していない場合（ステップＳ１２２，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ１１８に戻り、ステップＳ１１８以降のステップを繰り返す。
【００３７】
第２の規制時間ＰR2に達している場合（ステップＳ１２２，Ｙｅｓ）、ノズル７ｃに保持された液体は含有成分の析出が疑われるため、吐出制御部９は、規制時刻ＴR2において液体を廃棄容器へ捨て吐出する（ステップＳ１２４）。次に、吐出制御部９は、ノズル７ｃに液体が充填完了したか否かを判定する（ステップＳ１２６）。ノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合（ステップＳ１２６，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ１２６の判定を繰り返す。
【００３８】
一方、ノズル７ｃへの液体の充填が完了している場合（ステップＳ１２６，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、ステップＳ１０２に戻って分注開始の指示があったか否かの判定を繰り返す。吐出制御部９は、このようにしてバルブ５を制御することによりノズル７ｃによる液体の吐出動作を制御する。
【００３９】
このとき、分注装置１は、流路７ｅを流れる液体の毛細管力の大きさに基づいて決められる所定の期間において、液体の吐出を禁止したので、流路７ｅおよびノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合には液体が吐出されず、流路７ｅおよびノズル７ｃへの液体の充填が完了した場合のみに吐出が行われるので、安定した吐出量の分注を行うことができるという効果を奏する。また、吐出制御部９が規制時刻ＴR1でノズル７ｃから液体を吐出するようにバルブ５を制御するため、分注する液体の濃度と体積が安定している。さらに、分注装置１は、規制時刻ＴR2に達した場合には、吐出制御部９が、ノズル７ｃから液体を吐出するようにバルブ５を制御するため、ノズル７ｃや流路７ｅに保持された液体が含有成分の析出前に更新されるので、ノズル７ｃや流路７ｅが閉塞し難くなるという効果を奏する。
【００４０】
上述のように、図７に示すフローチャートにおける液体の吐出が分注装置１における通常の制御である。さらに他の実施の形態として図８に示すように、液体保持部７ｂに供給した液体がノズル７ｃと流路７ｅの充填を完了した充填完了時刻Ｔ1 後、分注装置１は、先ず捨て吐出を行い、その後、図６に示す場合と同様にして液体の吐出を制御する形態について説明する。
【００４１】
前述の実施の形態における分注装置では、分注チップ７の液体保持部７ｂに液体を導入し、カバー８を被せる間、液体が外部の環境に曝露されており、そのため液体が蒸発してしまう。これにより液体の濃度が変化し、また、導入時の環境が変化するため、液体保持部７ｂに液体を導入後第１回目に吐出される液体の濃度は、液体導入時の環境に左右されてしまう。この実施の形態では、液体保持部７ｂに液体を導入した後、必ず捨て吐出を行うことによって液体蒸発の影響をなくすことができる。
【００４２】
分注装置１が、捨て吐出を行う時刻をＴdとし、捨て吐出後液体が再度ノズル７ｃの充填を完了した時刻を充填完了時刻Ｔ11とする。また、ノズル７ｃに保持された液体が水分の蒸発によって分析精度上の濃度限界に達する濃度限界時刻をＴ12とし、流路７ｅとノズル７ｃへ液体の含有成分が析出を開始する析出開始時刻をＴ13とする。そして、規制時刻ＴR1，ＴR2に基づいて、図６と同様に、ノズル７ｃに保持された液体からの水分蒸発に起因した濃度の測定誤差を回避するための第１の規制時間ＰR1、液体に含まれる成分の析出開始を回避するための第２の規制時間ＰR2とを設定する。
【００４３】
このときの分注装置１におけるノズル７ｃに保持された液体の吐出制御を図９に示すフローチャートを参照して以下に説明する。
【００４４】
先ず、液体保持部７ｂに液体が充填された後、吐出制御部９は、液体を廃棄容器へ捨て吐出する（ステップＳ２００）。
【００４５】
次に、吐出制御部９は、ノズル７ｃに液体が充填完了したか否かを判定する（ステップＳ２０２）。この判定は、ステップＳ１０８と同様に、捨て吐出後の経過時間によって判定する。ノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合（ステップＳ２０２，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ２０２の判定を繰り返す。
【００４６】
一方、流路７ｅとノズル７ｃへの液体の充填が完了している場合（ステップＳ２０２，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、分注開始の指示があったか否かを判定する（ステップＳ２０４）。分注開始の指示があった場合（ステップＳ２０４，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、第１の規制時間ＰR1が経過しているか否かを判定する（ステップＳ２０６）。第１の規制時間ＰR1が経過している場合（ステップＳ２０６，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、バルブ５を開弁するが、ノズル７ｃに保持された液体は濃度上の問題があるため、液体を廃棄容器へ捨て吐出する（ステップＳ２０８）。第１の規制時間ＰR1が経過していない場合（ステップＳ２０６，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ２１２へスキップする。
【００４７】
ステップＳ２０８において液体を捨て吐出した後、吐出制御部９は、吐出によって空となったノズル７ｃに液体が充填されたか否かを判定する（ステップＳ２１０）。この判定は、捨て吐出後の経過時間によって行い、流路７ｃを流れる液体の毛細管力の大きさに基づいて決められた所定の期間が経過したかが判定基準となる。捨て吐出を行ってから所定の期間が経過しておらず、ノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合（ステップＳ２１０，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ２１０の判定を繰り返し、この所定の期間（Ｔd からＴ11の期間）での吐出動作を禁止している。
【００４８】
一方、ノズル７ｃへの液体の充填が完了している場合（ステップＳ２１０，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、ノズル７ｃへ液体を充填完了した後の時間が第１の規制時間ＰR1に達したか否かを判定する（ステップＳ２１２）。第１の規制時間ＰR1に達していない場合（ステップＳ２１２，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ２１２の判定を繰り返す。
【００４９】
第１の規制時間ＰR1に達している場合（ステップＳ２１２，Ｙｅｓ）、ノズル７ｃに保持された液体は分析に利用することができるので、吐出制御部９は、バルブ５を開弁することにより液体を反応容器に分注する（ステップＳ２１４）。
【００５０】
分注終了後、吐出制御部９は、空のノズル７ｃに液体が充填されたか否かを判定する（ステップＳ２１６）。ノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合（ステップＳ２１６，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ２１６の判定を繰り返す。
【００５１】
ノズル７ｃへの液体の充填が完了している場合（ステップＳ２１６，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、ステップＳ２０４に戻り、ステップＳ２０４移行のステップを繰り返す。
【００５２】
一方、ステップＳ２０４において分注開始の指示がなかった場合（ステップＳ２０４，Ｎｏ）、吐出制御部９は、第１の規制時間ＰR1が経過しているか否かを判定する（ステップＳ２１８）。第１の規制時間ＰR1が経過していない場合（ステップＳ２１８，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ２０４に戻る。
【００５３】
第１の規制時間ＰR1が経過している場合（ステップＳ２１８，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、分注開始の指示があったか否かを判定する（ステップＳ２２０）。分注開始の指示があった場合（ステップＳ２２０，Ｙｅｓ）、ノズル７ｃに保持された液体は第１の規制時間ＰR1の経過により濃度上の問題があるため、吐出制御部９は、バルブ５を開弁するが、反応容器に分注することなく液体を廃棄容器へ捨て吐出し（ステップＳ２０８）、ステップＳ２０８以降のステップに移行する。
【００５４】
一方、分注開始の指示がなかった場合（ステップＳ２２０，Ｎｏ）、吐出制御部９は、分注終了の指示があったか否かを判定する（ステップＳ２２２）。分注終了の指示があった場合（ステップＳ２２２，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、分注装置１における制御作業を総て終了する。分注終了の指示がなかった場合（ステップＳ２２２，Ｎｏ）、吐出制御部９は、第２の規制時間ＰR2に達しているか否かを判定する（ステップＳ２２４）。第２の規制時間ＰR2に達していない場合（ステップＳ２２４，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ２２０に戻り、ステップＳ２２０以降のステップを繰り返す。
【００５５】
第２の規制時間ＰR2に達している場合（ステップＳ２２４，Ｙｅｓ）、ノズル７ｃに保持された液体は含有成分の析出が疑われるため、吐出制御部９は、液体を廃棄容器へ捨て吐出する（ステップＳ２２６）。次に、吐出制御部９は、ノズル７ｃに液体が充填完了したか否かを判定する（ステップＳ２２８）。ノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合（ステップＳ２２８，Ｎｏ）、吐出制御部９は、ステップＳ２２８の判定を繰り返す。
【００５６】
一方、ノズル７ｃへの液体の充填が完了している場合（ステップＳ２２８，Ｙｅｓ）、吐出制御部９は、ステップＳ２０４に戻って分注開始の指示があったか否かの判定を繰り返す。吐出制御部９は、このようにしてバルブ５を制御することによりノズル７ｃによる液体の吐出動作を制御する。
【００５７】
このように、分注装置１は、流路７ｅを流れる液体の毛細管力の大きさに基づいて決められる所定の期間において、液体の吐出を禁止したので、ノズル７ｃへの液体の充填が完了していない場合には液体が吐出されず、ノズル７ｃへの液体の充填が完了した場合のみに吐出が行われるので、安定した吐出量の分注を行うことができるという効果を奏する。さらに、吐出制御部９が第１の規制時間ＰR1内に吐出指示があった場合には、規制時刻ＴR1においてノズル７ｃから液体を吐出するようにバルブ５を制御するため、分注する液体の濃度と体積が安定し、検体を正確に測定することができる。また、液体導入時の環境の差異等により、液体保持部への液体の導入後第１回目に吐出された液体の濃度が変化してしまう場合もあるが、この実施の形態では容器への吐出を行う前には必ず捨て吐出をするようにしたので、第１回目の吐出から液体の濃度を安定させた吐出を行うことができる。その他、分注装置１は、吐出制御部９が、第２の規制時間ＰR2内にノズル７ｃから液体を吐出するようにバルブ５を制御するため、分注する液体の濃度と体積が安定し、検体を正確に測定することができる効果に加え、ノズル７ｃや流路７ｅに保持された液体が含有成分の析出前に更新されるので、ノズル７ｃや流路７ｅが閉塞し難くなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の分注装置の構成を示すブロック図である。
【図２】分注装置の液体保持部、流路およびノズルを拡大して示す斜視図である。
【図３】液体保持部に液体を供給した状態の分注装置を構成する分注チップの断面図である。
【図４】図３の分注チップにおいて、液体保持部に供給した液体が流路を毛細管力によって搬送され、ノズルと流路が液体で充填された状態の断面図である。
【図５】図４の分注チップにおいて、ノズル内の液体が吐出された状態の断面図である。
【図６】吐出制御手段による吐出手段を制御する際の第１の規制時間と第２の規制時間を説明するタイムチャートである。
【図７】分注装置におけるノズルに保持された液体の吐出制御を示すフローチャートである。
【図８】捨て吐出を行った後、吐出制御手段による吐出手段を制御する際の第１の規制時間と第２の規制時間を説明するタイムチャートである。
【図９】分注装置において捨て吐出を行った後、液体の吐出制御を行う場合のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１…分注装置，２…加圧空気源，３…レギュレータ，４…パイプ，５…バルブ，６…吐出チャンバ，７…分注チップ，７ａ…基板，７ｂ…液体保持部，７ｃ…ノズル，７ｅ…流路，７ｄ…小径の開口部，８…カバー，９…吐出制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を保持する液体保持部と、
毛細管力を利用して前記液体を移動させる流路を介して前記液体保持部と接続されるとともに、当該流路を通って導入された当該液体の体積を計量するノズルと、
少なくとも前記ノズルに保持された前記液体に圧力を加えることにより当該液体を外部へ吐出させる吐出手段と、
前記ノズルから前記液体を吐出させるように前記吐出手段へ吐出指示を入力する吐出制御手段と、
を有し、
前記吐出制御手段は、前記流路を流れる前記液体の毛細管力の大きさに基づいて決められる所定の期間において、当該液体の吐出を禁止することを特徴とする分注装置。
【請求項２】
前記所定の期間は、前記液体保持部へ前記液体を導入したときから、前記ノズルが当該液体で満たされるまでの期間であることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。
【請求項３】
前記所定の期間は、前回の吐出が行われたときから前記ノズルが前記液体で満たされるまでの期間であることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。
【請求項４】
前記所定の期間は、前記液体保持部へ前記液体を導入したとき、または、前回の吐出が行われたとき、から所定の時間が経過するまでの期間であることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。
【請求項５】
前記所定の時間は、前記ノズル及び前記流路の表面状態と、当該ノズル及び当該流路に導入される前記液体の種類と、に基づいて決められることを特徴とする請求項４に記載の分注装置。
【請求項６】
前記所定の時間は、前記ノズルおよび前記流路の幾何形状に基づいて決められることを特徴とする請求項４に記載の分注装置。
【請求項７】
前記所定の時間は、前記液体の粘性および表面張力に基づいて決められることを特徴とする請求項４に記載の分注装置。
【請求項８】
前記液体は、血液、唾液、リンパ液を含む体液、或いはこれらから抽出された液体であることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。
【請求項９】
液体を保持する液体保持部に保持された液体を毛細管力を利用して当該液体の体積を計量するノズルへ導入する過程と、
前記毛細管力の大きさに基づいて決められた所定の期間において、前記ノズルに導入された前記液体の外部への吐出を禁止する過程と、
を有することを特徴とする分注装置の分注方法。
【請求項１】
液体を保持する液体保持部と、
毛細管力を利用して前記液体を移動させる流路を介して前記液体保持部と接続されるとともに、当該流路を通って導入された当該液体の体積を計量するノズルと、
少なくとも前記ノズルに保持された前記液体に圧力を加えることにより当該液体を外部へ吐出させる吐出手段と、
前記ノズルから前記液体を吐出させるように前記吐出手段へ吐出指示を入力する吐出制御手段と、
を有し、
前記吐出制御手段は、前記流路を流れる前記液体の毛細管力の大きさに基づいて決められる所定の期間において、当該液体の吐出を禁止することを特徴とする分注装置。
【請求項２】
前記所定の期間は、前記液体保持部へ前記液体を導入したときから、前記ノズルが当該液体で満たされるまでの期間であることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。
【請求項３】
前記所定の期間は、前回の吐出が行われたときから前記ノズルが前記液体で満たされるまでの期間であることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。
【請求項４】
前記所定の期間は、前記液体保持部へ前記液体を導入したとき、または、前回の吐出が行われたとき、から所定の時間が経過するまでの期間であることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。
【請求項５】
前記所定の時間は、前記ノズル及び前記流路の表面状態と、当該ノズル及び当該流路に導入される前記液体の種類と、に基づいて決められることを特徴とする請求項４に記載の分注装置。
【請求項６】
前記所定の時間は、前記ノズルおよび前記流路の幾何形状に基づいて決められることを特徴とする請求項４に記載の分注装置。
【請求項７】
前記所定の時間は、前記液体の粘性および表面張力に基づいて決められることを特徴とする請求項４に記載の分注装置。
【請求項８】
前記液体は、血液、唾液、リンパ液を含む体液、或いはこれらから抽出された液体であることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。
【請求項９】
液体を保持する液体保持部に保持された液体を毛細管力を利用して当該液体の体積を計量するノズルへ導入する過程と、
前記毛細管力の大きさに基づいて決められた所定の期間において、前記ノズルに導入された前記液体の外部への吐出を禁止する過程と、
を有することを特徴とする分注装置の分注方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−２４８３１４（Ｐ２００７−２４８３１４Ａ）
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７３５７７（Ｐ２００６−７３５７７）
【出願日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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