分注装置および分注装置における目詰まり除去方法
【課題】目詰まりを発生しやすい液体を対象とする分注作業において、簡便・低コストの構成で目詰まりを除去することができる分注装置およびこの分注装置における目詰まり除去方法を提供することを目的とする。
【解決手段】液体供給部１０に貯留された液体１２を分注ヘッド６のノズル部７に装着された吐出ノズルによって吐出する分注装置１において、液体供給部１０から分注ヘッド６を経由して液体供給部１０に戻る主流路９に主流路バルブ１５およびポンプ機構１６を設け、主流路バルブ１５を閉にしかつ分注ヘッド６の吐出制御部８に各吐出ノズル毎に個別に設けられた個別流路バルブを開にした状態でポンプ機構１６を作動させ、当該個別流路バルブが開とされた個別流路内およびこの個別流路に装着された吐出ノズル内の圧力を大気圧に対して負圧にし、この負圧によって目詰まりの原因となる物質を主流路９内に吸引して除去する。
【解決手段】液体供給部１０に貯留された液体１２を分注ヘッド６のノズル部７に装着された吐出ノズルによって吐出する分注装置１において、液体供給部１０から分注ヘッド６を経由して液体供給部１０に戻る主流路９に主流路バルブ１５およびポンプ機構１６を設け、主流路バルブ１５を閉にしかつ分注ヘッド６の吐出制御部８に各吐出ノズル毎に個別に設けられた個別流路バルブを開にした状態でポンプ機構１６を作動させ、当該個別流路バルブが開とされた個別流路内およびこの個別流路に装着された吐出ノズル内の圧力を大気圧に対して負圧にし、この負圧によって目詰まりの原因となる物質を主流路９内に吸引して除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出ノズルによって吐出する分注装置およびこの分注装置における目詰まり除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゲノム創薬などのバイオ・メディカル研究分野では、試験対象の試料や試験の過程において使用される試薬などの各種の液体を、マイクロプレートなどの試験容器に小分けして吐出するための分注装置が用いられる。試験においては、必要に応じて定量の液体を正確に吐出することが求められるが、必要とされる液体量は微量である場合には、分注装置に使用される吐出ノズルや吐出ノズルに液体を送給する液送給流路は細径のものが用いられる。
【０００３】
分注の対象となる液体には各種の性状のものが含まれ、細胞緩衝液、プローブの担体として用いられる磁性ビーズを含む懸濁液や粘度の高い粘性体など、一般の吐出しやすい液体とは異なる性状のものが吐出の対象となる場合がある。このような液体を細径の吐出ノズルを用いて吐出すると、液中の懸濁成分や高粘性体が吐出ノズルや流路内に滞留して液体の正常な流動を阻害するいわゆる「目詰まり」が発生しやすい。このため、このような用途に用いられる分注設備として、吐出ノズルの洗浄機能を備えたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献１に示す例においては、液体を吐出する吐出配管系にエアポンプを接続して吐出ノズルからエアを吐出することができるように構成し、必要時には洗浄液を容れた液槽内に吐出ノズルを浸漬した状態でエアを吐出するエアフラッシングを行うことにより、吐出ノズルの内部に残留した液体を除去するようにしている。またフラッシングに用いる流体として、洗浄液などエア以外のものを用い、吐出ノズルや流路内の目詰まりを洗浄液の流動によって除去する方法や、吐出配管系を真空回路に接続して内部を真空吸引して目詰まりを除去する方法など、各種の先行技術も存在する。さらに目詰まり発生時に吐出ノズルを分注ヘッドから取り外し、作業者が人手によって清掃する方法なども、目詰まり対策として広く一般に用いられている。
【特許文献１】特開平７−１０３９８６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、上記特許文献１に示す例を含む先行技術には、以下のような難点がある。まず、エアや流体によって吐出配管系の内部をフラッシングする方法や、内部を真空吸引することにより目詰まり除去を行う方法では、いずれも吐出配管系に専用の回路を付属させる必要があり、設備構成が複雑化して機器サイズやコストの増大を招く。また吐出ノズルを取り外して清掃を行う方法では、高頻度で発生する目詰まりの都度、煩雑で手間を要する細かな作業を反復して実行する必要があり、試験作業の効率低下が避けられない。このように従来の分注装置においては、目詰まりを発生しやすい液体を対象とする分注作業において、簡便・低コストの構成で目詰まりを除去することが困難であるという課題があった。
【０００６】
そこで本発明は、目詰まりを発生しやすい液体を対象とする分注作業において、簡便・低コストの構成で目詰まりを除去することができる分注装置およびこの分注装置における目詰まり除去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】
【０００７】
本発明の分注装置は、液体供給部に貯留された液体を分注ヘッドに装着された吐出ノズルによって吐出する分注装置であって、前記液体供給部を基点とし前記分注ヘッドを経由して前記液体供給部に戻る循環流路を形成し、前記液体供給部に貯留された前記液体中に一方の開口端部である吸引開口部が配置され、他方の開口端部である戻り開口部が前記液体供給部中の前記液体の液面よりも高い位置に配置された主流路と、前記主流路から分岐して設けられて端部にそれぞれ前記吐出ノズルが装着される複数の個別流路と、前記液体供給部内を加圧することにより前記主流路および個別流路を介して前記吐出ノズルから前記液体を吐出させる加圧装置と、前記個別流路毎に設けられてこれらの個別流路を個別に開閉する個別流路バルブと、前記主流路において前記個別流路が分岐する分岐部と前記吸引開口部との間に設けられてこの主流路を開閉する主流路バルブと、前記主流路において前記分岐部と前記戻り開口部との間に設けられてこの主流路内の前記液体を前記戻り開口部を介して前記液体供給部に戻すポンプ機構と、前記加圧装置、ポンプ機構、個別流路バルブおよび主流路バルブを制御する制御部とを備え、前記主流路バルブを閉にしかつ前記個別流路バルブを開にした状態で前記ポンプ機構を作動させることにより前記主流路内に負圧を発生させ、この負圧により当該個別流路バルブが開にされた個別流路内およびこの個別流路に装着された吐出ノズル内を液体の吐出方向と反対方向に吸引する。
【０００８】
本発明の分注装置における目詰まり除去方法は、液体供給部を基点とし吐出ノズルが装着された分注ヘッドを経由して前記液体供給部に戻る循環流路を形成し、前記液体供給部に貯留された前記液体中に一方の開口端部である吸引開口部が配置され、他方の開口端部である戻り開口部が前記液体供給部内の前記液体の液面よりも高い位置に配置された主流路と、前記主流路から分岐して設けられて端部にそれぞれ前記吐出ノズルが装着される複数の個別流路と、前記液体供給部内を加圧することにより前記主流路および個別流路を介して前記吐出ノズルから前記液体を吐出させる加圧装置と、前記個別流路毎に設けられてこれらの個別流路を個別に開閉する個別流路バルブと、前記主流路において前記個別流路が分岐する分岐部と前記吸引開口部との間に設けられてこの主流路を開閉する主流路バルブと、前記主流路において前記分岐部と前記戻り開口部との間に設けられてこの主流路内の前記液体を前記戻り開口部を介して前記液体供給部に戻すポンプ機構とを備え、前記液体供給部に貯留された液体を前記吐出ノズルによって吐出する分注装置において、前記吐出ノズルおよびまたは前記個別流路に発生した目詰まりを除去する分注装置における目詰まり除去方法であって、前記主流路バルブを閉にしかつ前記個別流路バルブを開にした状態で前記ポンプ機構を作動させることにより前記主流路内に負圧を発生させ、この負圧により当該個別流路バルブが開にされた個別流路内およびこの個別流路に装着された吐出ノズル内を液体の吐出方向と反対方向に吸引して、前記目詰まりの原因となる物質を前記主流路内に吸引して除去する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、主流路バルブを閉にしかつ個別流路バルブを開にした状態でポンプ機構を作動させることにより、当該個別流路バルブが開とされた個別流路内およびこの個別流路に装着された吐出ノズル内の圧力を大気圧に対して負圧にし、この負圧によって目詰まりの原因となる物質を主流路内に吸引する方法を採用することにより、簡便・低コストの構成で目詰まりを除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の分注装置の構成説明図、図２は本発明の一実施の形態の分注装置における分注ヘッドの構成説明図、図３は本発明の一実施の形態の分注装置の制御系の構成を示すブロック図、図４は本発明の一実施の形態の分注装置による液体吐出処理を示すフロー図、図５は本発明の一実施の形態の分注装置による液体吐出処理における液体吐出状態判定のフロー図、図６
は本発明の一実施の形態の分注装置による液体吐出処理における目詰まり除去動作のフロー図である。
【００１１】
まず図１を参照して分注装置１の構成を説明する。分注装置１は、ゲノム創薬などのバイオ・メディカル研究分野において、試験対象の試料や試験の過程において使用される試薬などの各種の液体を、マイクロプレートなどの試験容器に小分けして吐出するために用いられるものである。本実施の形態においては、液体供給部に貯留された液体を分注ヘッドに装着された吐出ノズルによって吐出する構成となっている。
【００１２】
図１において、位置決め装置２は水平方向に可動な容器載置テーブル３を備えている。容器載置テーブル３には、試験容器であるマイクロプレート４が載置されており、マイクロプレート４には液体を収納する複数のウェル４ａが設けらている。さらに容器載置テーブル３の上面には廃液回収部５が配設されている。容器載置テーブル３の上方には、分注ヘッド６がヘッド昇降機構（図示省略）によって昇降自在に配設されている。
【００１３】
分注ヘッド６の下面には、複数（ここでは５個）の吐出ノズル（図２に示す吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５参照）を下方に突出させた構成のノズル部７が設けられている。分注ヘッド６は、吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５からの液体の吐出を個別にオンオフするための複数の個別流路バルブ（図２に示す個別流路バルブ８１〜８５参照）よりなる吐出制御部８を内蔵している。吐出制御部８を制御することにより、ノズル部７の各吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５は所定量の液体を吐出する。
【００１４】
位置決め装置２を駆動することにより、容器載置テーブル３が水平移動し（矢印ａ）、これによりマイクロプレート４の各ウェル４ａは分注ヘッド６のノズル部７に対して位置合わせされる。この状態で分注ヘッド６を下降させることにより、ノズル部７の各吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５はそれぞれのウェル４ａ内に位置する。この状態で各吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５から液体を吐出させることにより、マイクロプレート４の各ウェル４ａには所定量の液体が分注される。
【００１５】
廃液回収部５は、ノズル部７から吐出される液体のうち、ウェル４ａ内に吐出されずに廃棄される液体を回収する。すなわち、位置決め装置２を駆動して容器載置テーブル３を移動させ、廃液回収部５を回収対象の吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５に対して位置合わせし、当該吐出ノズルから液体を吐出させることにより、廃棄対象の液体を廃液回収部５によって回収することができる。
【００１６】
分注ヘッド６のノズル部７から吐出される液体は、液体供給部１０によって主流路９を介して供給される。主流路９は、液体供給部１０を基点とし分注ヘッド６を経由して液体供給部１０に戻る循環流路を形成する。液体供給部１０は分注対象の液体１２を貯留する液体供給ボトル１１を備えており、主流路９の一方の開口端部である吸引開口部９ａは、液体供給部１０の液体供給ボトル１１に貯留された液体１２中に位置するように配置されている。また他方の開口端部である戻り開口部９ｂは、液体供給ボトル１１内において液体１２の液面１２ａよりも高い位置に配置されている。
【００１７】
分注の対象となる液体１２は、試験対象の試料や試薬であり、これらの液体１２には、細胞緩衝液、プローブの担体として用いられる磁性ビーズを含む懸濁液や粘度の高い粘性体などが含まれる。このような液体は一般の液体とは異なり、経時的な粘度の増大や凝集など、性状の変化によって流路内での目詰まりが発生しやすい特性を有している。本実施の形態に示す分注装置１においては、このような目詰まりが発生しやすい特性の液体１２を対象とする場合にあっても、後述する構成によって目詰まりの発生による不具合を防止するようにしている。
【００１８】
液体供給部１０は、液体供給ボトル１１の内部を加圧するための加圧装置１３を備えている。加圧装置１３を作動させることにより、液体供給ボトル１１内の液体１２は加圧される。この加圧によって液体１２は吸引開口部９ａから主流路９内に押し込まれ、主流路９内を分注ヘッド６に向かって圧送される（矢印ｂ）。主流路９内を圧送された液体１２のうち、分注ヘッド６から吐出されなかった未吐出の液体１２は、主流路９を経由して液体供給部１０へ戻る。
【００１９】
次に図２を参照して、分注ヘッド６の構成を説明する。分注ヘッド６に導入された主流路９は分注ヘッド６内において分岐部９０に接続されており、分岐部９０には主流路９を介して液体１２が供給方向（矢印ｄ方向）から送給される。分岐部９０からは、複数の個別流路９１〜個別流路９５が分岐して設けられている。すなわち個別流路９１〜個別流路９５は、主流路９から分岐して設けられた構成となっている。個別流路９１〜個別流路９５の端部には、それぞれ吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５が着脱自在に装着される。
【００２０】
個別流路９１〜個別流路９５には、各個別流路毎にこれらの個別流路を個別に開閉する第１の個別流路バルブ８１、第２の個別流路バルブ８２、第３の個別流路バルブ８３、第４の個別流路バルブ８４、第５の個別流路バルブ８５が設けられている。なお、以下の記述においては、これらの個別流路バルブを、個別流路バルブ＃１、個別流路バルブ＃２、個別流路バルブ＃３、個別流路バルブ＃４、個別流路バルブ＃５と略記する（図３参照）。個別流路バルブ＃１〜個別流路バルブ＃５はいずれもソレノイドバルブによって電磁的に駆動される構造であり、高速度での開閉応答が可能となっている。
【００２１】
加圧装置１３によって液体供給ボトル１１の内部を加圧することにより、液体１２は主流路９および個別流路９１〜個別流路９５を介して吐出方向（矢印ｆ方向）に送られ、吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５の下端部から吐出される。吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５は最小内径が０．２ｍｍ程度の細径ノズルであり、０．１μｌ〜５０μｌの範囲の微小な吐出量で液体１２を吐出する。この液体吐出動作において、個別流路バルブ＃１〜個別流路バルブ＃５を個別に開閉制御することにより、吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５からの液体１２の吐出タイミングおよび吐出量を個別に制御することができる。吐出量調整は、個別流路バルブ＃１〜個別流路バルブ＃５の開時間と加圧装置１３による加圧圧力を制御することにより行われる。なお主流路９を介して送給された液体１２のうち、吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５から吐出されなかった液体１２は、主流路９を介して戻り方向（矢印ｅ方向）に送られる。
【００２２】
主流路９において、液体供給部１０から分注ヘッド６に到る経路には、流量センサ１４および主流路バルブ１５が設けられている。流量センサ１４は主流路９内を分注ヘッド６に向かって送給される液体１２の流量を計測する。主流路バルブ１５は２ポートの開閉バルブであり、主流路９において個別流路９１〜個別流路９５が分岐する分岐部９０と吸引開口部９ａとの間に設けられて、この位置において主流路９を開閉する機能を有している。主流路バルブ１５を閉じることにより、液体供給部１０から分注ヘッド６に到る経路が遮断される。
【００２３】
主流路９が分注ヘッド６から液体供給部１０へ戻る経路の途中には、ポンプ機構１６が介設されている。主流路９は可撓性を有する材質より成るチューブであり、ポンプ機構１６にはペリスタルポンプが用いられている。ペリスタルポンプは、チューブに一方方向のしごき作用を及ぼすことにより、このチューブの内部の液体１２を分注ヘッド６から液体供給部１０に向かう一定方向に送給する機能を有するものである。すなわちポンプ機構１６を作動させることにより、主流路９内の液体１２は液体供給部１０に戻る方向に送られ（矢印ｃ）、液体供給ボトル１１内に戻される。すなわちポンプ機構１６は、主流路９に
おいて分岐部９０と戻り開口部９ｂとの間に設けられて、この主流路９内の液体１２を戻り開口部９ｂを介して液体供給部１０に戻す機能を有している。このような構成を採用することにより、液体１２を主流路９内において常に循環させることができる。したがって目詰まりが発生しやすい特性の液体１２を対象とする場合にあっても、液体１２が主流路９内において滞留することがなく、目詰まりなど液体１２の滞留に起因する不具合を防止することができる。
【００２４】
次に図３を参照して、制御系の構成を説明する。流量センサ１４の計測結果は制御部２０にフィードバックされる。また制御部２０は、吐出制御部８を構成する個別流路バルブ＃１〜個別流路バルブ＃５の開閉動作、主流路バルブ１５の開閉動作およびポンプ機構１６の動作を制御する。さらに制御部２０は、位置決め装置２によるマイクロプレート４の位置決め動作、加圧装置１３による液体供給ボトル１１内の加圧動作を制御する。流量センサ１４の計測結果に基づいて、制御部２０が加圧装置１３を制御することにより、主流路９を介して分注ヘッド６へ供給される液体１２の流量が適正に制御される。さらに、制御部２０が個別流路バルブ＃１〜個別流路バルブ＃２の開時間を制御することにより、吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５からの液体１２の吐出量が制御される。
【００２５】
次に、図４を参照して、分注装置１が液体吐出プログラムを実行することにより行われる液体吐出動作について説明する。まず、ノズル内液体廃棄の要否について判断される（ＳＴ１）。ノズル内液体廃棄とは、分注の対象となるマイクロプレート４への液体の吐出に先立って、吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５に存在する液体１２を予め廃棄するいわゆる「捨て打ち」の実行が必要か否かを判断するものである。この判断は、分注装置１の操作を行う作業者が判断して、その旨の操作入力を制御部２０に対して行うことにより行われる。
【００２６】
ここで必要と判断された場合には、液体廃棄動作を実行する（ＳＴ２）。この液体廃棄動作では、位置決め装置２を駆動して廃液回収部５を各吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５の下方に順次位置決めする。次いで個別流路バルブ＃１〜個別流路バルブ＃５を開状態にして、吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５から廃棄対象の液体１２を廃液回収部５内に吐出させる。また（ＳＴ１）にて不要と判断された場合には、（ＳＴ２）を実行することなく次ステップに進む。
【００２７】
次ステップでは、液体１２の吐出動作に先立ってポンプ機構１６を停止する（ＳＴ３）。これにより、主流路９内での液体１２の循環が中断される。次いで先頭ウェルを対象として容器位置決めを行う（ＳＴ４）。すなわち、容器載置テーブル３を駆動してマイクロプレート４を移動させ、先頭のウェル４ａを基準として、分注ヘッド６に対してマイクロプレート４を位置決めする。これによりマイクロプレート４の複数のウェル４ａは、各吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５の下方に位置する。
【００２８】
次いで分注ヘッド６を下降させて吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５の下端部をそれぞれのウェル４ａ内に位置させた状態で、全ての個別流路バルブ＃１〜個別流路バルブ＃５を開状態にする（ＳＴ５）。これにより、吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５から対象とする各ウェル４ａに液体１２が吐出される。このとき、流量センサ１４によって流量を読み取り（ＳＴ６）、正常な液体の供給が行われていることを確認した上で、全ての個別流路バルブ＃１〜個別流路バルブ＃５を閉じる（ＳＴ７）。この後、分注対象となる次のウェル４ａの有無が判断される（ＳＴ８）。ここで次のウェル４ａありの場合には、次のウェル４ａを位置決めする容器位置決めを行い（ＳＴ９）、この後（ＳＴ５）に戻って同様のステップが反復実行される。また（ＳＴ８）にて次のウェル４ａなしの場合には、次ステップに進む。
【００２９】
次ステップでは、実際に吐出された液体１２の吐出量が正常であるか否かを判定する液体吐出状態判定が実行される（ＳＴ１０）。この処理について、図５を参照して説明する。ここでは、流量センサ１４によって得られた計測結果の出力値の設定値（適正値として予め設定された基準値）に対する誤差に基づいて、正常であるか否かが判定される。すなわち、出力値と設定値との差の絶対値を設定値で除し、さらにこれに１００を乗じて得た％値を誤差Ｅとして求める（ＳＴ２０）。次いで求められた誤差Ｅを、予め定められた許容範囲を示す許容値Ｔｃと比較する（ＳＴ２１）。ここで、誤差Ｅが許容値Ｔｃを超えていなければ、正常であると判定し（ＳＴ２２）、また誤差Ｅが許容値Ｔｃを超えていれば、異常であると判定する（ＳＴ２３）。
【００３０】
そしてメインフローに戻った際には、（ＳＴ２２）、（ＳＴ２３）の判定結果に基づき、次の目詰まり除去動作（ＳＴ１２）の要否が判断される（ＳＴ１１）。すなわち、正常であれば、そのまま液体吐出動作を終了し、異常であれば、次に説明する目詰まり除去動作（ＳＴ１２）を実行する。この目詰まり除去動作は、吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５や個別流路９１〜個別流路９５内に残留する異物や液体１２の凝集物などを除去することを目的として実行されるものである。以下、目詰まり除去動作の詳細について、図６を参照して説明する。
【００３１】
ノズル詰まり除去動作においては、複数個の吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５が個別に順次動作対象となるため、逐次実行される動作処理を特定するためのインデックスとしてカウンタ値ｊが設定される。まず最初に、１番目の吐出ノズル７１を対象とするため、カウンタ値ｊ＝１にセットする（ＳＴ３０）。この後加圧装置１３による加圧を停止し（ＳＴ３１）、次いで主流路バルブ１５を閉じる（ＳＴ３２）。そしてこの状態でポンプ機構１６を駆動する（ＳＴ３３）。これにより主流路９内に存在する液体１２は、ポンプ機構１６によって液体供給部１０への戻り方向に送られる。このように一方側が閉塞された状態の主流路９内での液体１２の送り動作により、主流路９のうち主流路バルブ１５から主流路９を経てポンプ機構１６に到る経路には、大気圧よりも低い負圧が発生する。
【００３２】
目詰まり除去はこのようにして発生した負圧を利用して行われる。すなわちこの状態で個別流路バルブ＃ｊを開状態にする（ＳＴ３４）。ここではまず最初に個別流路バルブ＃１が開状態となり、これにより、吐出ノズル７１から個別流路９１を介して分岐部９０に到る流路が液体１２の吐出方向（図２に示す矢印ｆ参照）と反対方向に真空吸引される。そしてこの状態で予め目詰まり除去のための十分な吸引時間として設定された所定時間の経過を待つ（ＳＴ３５）。これにより、これら流路内に残留して目詰まりを発生させていた原因となる物質、すなわち液体１２内に混入した異物や液体１２が凝集して高粘度となった凝固物などが分岐部９０を介して主流路９側へ吸引されて、目詰まり状態が解消する。そして所定時間が経過したならば、当該個別流路バルブ＃ｊ（ここでは個別流路バルブ＃１）を閉状態にする（ＳＴ３６）。
【００３３】
この後、残りの吐出ノズル７２〜吐出ノズル７５についても同様の動作処理が反復実行される。すなわち、各ノズルについて（ＳＴ３４）〜（ＳＴ３６）の処理を順次実行する過程において、カウント値ｊが吐出ノズルの数に等しい５に到達しているか否かを判断し（ＳＴ３７）、カウント値ｊが５に到達していなければ、カウント値ｊに１を加えて歩進させ（ＳＴ３８）、次いで（ＳＴ３４）に戻り、これ以降同様の処理を反復実行する。そして（ＳＴ３７）にてカウント値ｊが５に到達したことが確認されたならば、主流路バルブ１５を開く（ＳＴ３９）。これにより、主流路９において液体供給部１０から分注ヘッド６へ到る経路が開状態となる。次いで加圧装置１３を駆動して、液体供給ボトル１１内が加圧された状態に復帰する（ＳＴ４０）。これにより、液体供給部１０から分注ヘッド６への液体１２の供給が可能な状態となり、これ以降、図４に示する液体吐出動作が反復して実行される。
【００３４】
すなわち本実施の形態に示す分注装置１においては、主流路バルブ１５を閉にしかつ個別流路バルブを開にした状態でポンプ機構１６を作動させることにより、主流路９内に負圧を発生させるようにしている。そしてこの負圧により当該個別流路バルブが開にされた個別流路内およびこの個別流路に装着された吐出ノズル内を液体１２の吐出方向と反対方向に吸引して、目詰まりの原因となる物質を主流路９内に吸引して除去するようにしている。
【００３５】
このような構成を採用することにより、従来技術と比較して以下のような優れた効果を得る。まずエアや流体によって吐出配管系の内部をフラッシングする方法や、内部を真空吸引することにより目詰まり除去を行う方法などと比較して、吐出配管系に専用の回路を付属させる必要がなく、したがって設備構成の複雑化に起因する機器サイズやコストの増大を招くことがない。また吐出ノズルを取り外して清掃を行う方法と比較して、高頻度で発生する目詰まりの都度、煩雑で手間を要する細かな作業を反復して実行することを必要とせずに、容易に目詰まり除去を行うことができる。すなわち本発明の構成により、簡便・低コストの構成で目詰まりを除去することが可能となっている。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の分注装置および分注装置における目詰まりの除去方法は、目詰まりを発生しやすい液体を対象とする分注作業において、簡便・低コストの構成で目詰まりを除去することができるという効果を有し、バイオ・メディカル研究分野などにおいて用いられる分注装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施の形態の分注装置の構成説明図
【図２】本発明の一実施の形態の分注装置における分注ヘッドの構成説明図
【図３】本発明の一実施の形態の分注装置の制御系の構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態の分注装置による液体吐出処理を示すフロー図
【図５】本発明の一実施の形態の分注装置による液体吐出処理における液体吐出状態判定のフロー図
【図６】本発明の一実施の形態の分注装置による液体吐出処理における目詰まり除去動作のフロー図
【符号の説明】
【００３８】
１ 分注装置
４ マイクロプレート
４ａ ウェル
６ 分注ヘッド
７ ノズル部
８ 吐出制御部
９ 主流路
９ａ 吸引開口部
９ｂ 戻り開口部
１０ 液体供給部
１１ 液体供給ボトル
１２ 液体
１３ 加圧装置
１４ 流量センサ
１５ 主流路バルブ
１６ ポンプ機構
７１，７２，７３，７４，７５ 吐出ノズル
８１ 第１の個別流路バルブ（個別流路バルブ＃１）
８２ 第２の個別流路バルブ（個別流路バルブ＃２）
８３ 第３の個別流路バルブ（個別流路バルブ＃３）
８４ 第４の個別流路バルブ（個別流路バルブ＃４）
８５ 第５の個別流路バルブ（個別流路バルブ＃５）
９１，９２，９３，９４，９５ 個別流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出ノズルによって吐出する分注装置およびこの分注装置における目詰まり除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゲノム創薬などのバイオ・メディカル研究分野では、試験対象の試料や試験の過程において使用される試薬などの各種の液体を、マイクロプレートなどの試験容器に小分けして吐出するための分注装置が用いられる。試験においては、必要に応じて定量の液体を正確に吐出することが求められるが、必要とされる液体量は微量である場合には、分注装置に使用される吐出ノズルや吐出ノズルに液体を送給する液送給流路は細径のものが用いられる。
【０００３】
分注の対象となる液体には各種の性状のものが含まれ、細胞緩衝液、プローブの担体として用いられる磁性ビーズを含む懸濁液や粘度の高い粘性体など、一般の吐出しやすい液体とは異なる性状のものが吐出の対象となる場合がある。このような液体を細径の吐出ノズルを用いて吐出すると、液中の懸濁成分や高粘性体が吐出ノズルや流路内に滞留して液体の正常な流動を阻害するいわゆる「目詰まり」が発生しやすい。このため、このような用途に用いられる分注設備として、吐出ノズルの洗浄機能を備えたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献１に示す例においては、液体を吐出する吐出配管系にエアポンプを接続して吐出ノズルからエアを吐出することができるように構成し、必要時には洗浄液を容れた液槽内に吐出ノズルを浸漬した状態でエアを吐出するエアフラッシングを行うことにより、吐出ノズルの内部に残留した液体を除去するようにしている。またフラッシングに用いる流体として、洗浄液などエア以外のものを用い、吐出ノズルや流路内の目詰まりを洗浄液の流動によって除去する方法や、吐出配管系を真空回路に接続して内部を真空吸引して目詰まりを除去する方法など、各種の先行技術も存在する。さらに目詰まり発生時に吐出ノズルを分注ヘッドから取り外し、作業者が人手によって清掃する方法なども、目詰まり対策として広く一般に用いられている。
【特許文献１】特開平７−１０３９８６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、上記特許文献１に示す例を含む先行技術には、以下のような難点がある。まず、エアや流体によって吐出配管系の内部をフラッシングする方法や、内部を真空吸引することにより目詰まり除去を行う方法では、いずれも吐出配管系に専用の回路を付属させる必要があり、設備構成が複雑化して機器サイズやコストの増大を招く。また吐出ノズルを取り外して清掃を行う方法では、高頻度で発生する目詰まりの都度、煩雑で手間を要する細かな作業を反復して実行する必要があり、試験作業の効率低下が避けられない。このように従来の分注装置においては、目詰まりを発生しやすい液体を対象とする分注作業において、簡便・低コストの構成で目詰まりを除去することが困難であるという課題があった。
【０００６】
そこで本発明は、目詰まりを発生しやすい液体を対象とする分注作業において、簡便・低コストの構成で目詰まりを除去することができる分注装置およびこの分注装置における目詰まり除去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】
【０００７】
本発明の分注装置は、液体供給部に貯留された液体を分注ヘッドに装着された吐出ノズルによって吐出する分注装置であって、前記液体供給部を基点とし前記分注ヘッドを経由して前記液体供給部に戻る循環流路を形成し、前記液体供給部に貯留された前記液体中に一方の開口端部である吸引開口部が配置され、他方の開口端部である戻り開口部が前記液体供給部中の前記液体の液面よりも高い位置に配置された主流路と、前記主流路から分岐して設けられて端部にそれぞれ前記吐出ノズルが装着される複数の個別流路と、前記液体供給部内を加圧することにより前記主流路および個別流路を介して前記吐出ノズルから前記液体を吐出させる加圧装置と、前記個別流路毎に設けられてこれらの個別流路を個別に開閉する個別流路バルブと、前記主流路において前記個別流路が分岐する分岐部と前記吸引開口部との間に設けられてこの主流路を開閉する主流路バルブと、前記主流路において前記分岐部と前記戻り開口部との間に設けられてこの主流路内の前記液体を前記戻り開口部を介して前記液体供給部に戻すポンプ機構と、前記加圧装置、ポンプ機構、個別流路バルブおよび主流路バルブを制御する制御部とを備え、前記主流路バルブを閉にしかつ前記個別流路バルブを開にした状態で前記ポンプ機構を作動させることにより前記主流路内に負圧を発生させ、この負圧により当該個別流路バルブが開にされた個別流路内およびこの個別流路に装着された吐出ノズル内を液体の吐出方向と反対方向に吸引する。
【０００８】
本発明の分注装置における目詰まり除去方法は、液体供給部を基点とし吐出ノズルが装着された分注ヘッドを経由して前記液体供給部に戻る循環流路を形成し、前記液体供給部に貯留された前記液体中に一方の開口端部である吸引開口部が配置され、他方の開口端部である戻り開口部が前記液体供給部内の前記液体の液面よりも高い位置に配置された主流路と、前記主流路から分岐して設けられて端部にそれぞれ前記吐出ノズルが装着される複数の個別流路と、前記液体供給部内を加圧することにより前記主流路および個別流路を介して前記吐出ノズルから前記液体を吐出させる加圧装置と、前記個別流路毎に設けられてこれらの個別流路を個別に開閉する個別流路バルブと、前記主流路において前記個別流路が分岐する分岐部と前記吸引開口部との間に設けられてこの主流路を開閉する主流路バルブと、前記主流路において前記分岐部と前記戻り開口部との間に設けられてこの主流路内の前記液体を前記戻り開口部を介して前記液体供給部に戻すポンプ機構とを備え、前記液体供給部に貯留された液体を前記吐出ノズルによって吐出する分注装置において、前記吐出ノズルおよびまたは前記個別流路に発生した目詰まりを除去する分注装置における目詰まり除去方法であって、前記主流路バルブを閉にしかつ前記個別流路バルブを開にした状態で前記ポンプ機構を作動させることにより前記主流路内に負圧を発生させ、この負圧により当該個別流路バルブが開にされた個別流路内およびこの個別流路に装着された吐出ノズル内を液体の吐出方向と反対方向に吸引して、前記目詰まりの原因となる物質を前記主流路内に吸引して除去する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、主流路バルブを閉にしかつ個別流路バルブを開にした状態でポンプ機構を作動させることにより、当該個別流路バルブが開とされた個別流路内およびこの個別流路に装着された吐出ノズル内の圧力を大気圧に対して負圧にし、この負圧によって目詰まりの原因となる物質を主流路内に吸引する方法を採用することにより、簡便・低コストの構成で目詰まりを除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の分注装置の構成説明図、図２は本発明の一実施の形態の分注装置における分注ヘッドの構成説明図、図３は本発明の一実施の形態の分注装置の制御系の構成を示すブロック図、図４は本発明の一実施の形態の分注装置による液体吐出処理を示すフロー図、図５は本発明の一実施の形態の分注装置による液体吐出処理における液体吐出状態判定のフロー図、図６
は本発明の一実施の形態の分注装置による液体吐出処理における目詰まり除去動作のフロー図である。
【００１１】
まず図１を参照して分注装置１の構成を説明する。分注装置１は、ゲノム創薬などのバイオ・メディカル研究分野において、試験対象の試料や試験の過程において使用される試薬などの各種の液体を、マイクロプレートなどの試験容器に小分けして吐出するために用いられるものである。本実施の形態においては、液体供給部に貯留された液体を分注ヘッドに装着された吐出ノズルによって吐出する構成となっている。
【００１２】
図１において、位置決め装置２は水平方向に可動な容器載置テーブル３を備えている。容器載置テーブル３には、試験容器であるマイクロプレート４が載置されており、マイクロプレート４には液体を収納する複数のウェル４ａが設けらている。さらに容器載置テーブル３の上面には廃液回収部５が配設されている。容器載置テーブル３の上方には、分注ヘッド６がヘッド昇降機構（図示省略）によって昇降自在に配設されている。
【００１３】
分注ヘッド６の下面には、複数（ここでは５個）の吐出ノズル（図２に示す吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５参照）を下方に突出させた構成のノズル部７が設けられている。分注ヘッド６は、吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５からの液体の吐出を個別にオンオフするための複数の個別流路バルブ（図２に示す個別流路バルブ８１〜８５参照）よりなる吐出制御部８を内蔵している。吐出制御部８を制御することにより、ノズル部７の各吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５は所定量の液体を吐出する。
【００１４】
位置決め装置２を駆動することにより、容器載置テーブル３が水平移動し（矢印ａ）、これによりマイクロプレート４の各ウェル４ａは分注ヘッド６のノズル部７に対して位置合わせされる。この状態で分注ヘッド６を下降させることにより、ノズル部７の各吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５はそれぞれのウェル４ａ内に位置する。この状態で各吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５から液体を吐出させることにより、マイクロプレート４の各ウェル４ａには所定量の液体が分注される。
【００１５】
廃液回収部５は、ノズル部７から吐出される液体のうち、ウェル４ａ内に吐出されずに廃棄される液体を回収する。すなわち、位置決め装置２を駆動して容器載置テーブル３を移動させ、廃液回収部５を回収対象の吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５に対して位置合わせし、当該吐出ノズルから液体を吐出させることにより、廃棄対象の液体を廃液回収部５によって回収することができる。
【００１６】
分注ヘッド６のノズル部７から吐出される液体は、液体供給部１０によって主流路９を介して供給される。主流路９は、液体供給部１０を基点とし分注ヘッド６を経由して液体供給部１０に戻る循環流路を形成する。液体供給部１０は分注対象の液体１２を貯留する液体供給ボトル１１を備えており、主流路９の一方の開口端部である吸引開口部９ａは、液体供給部１０の液体供給ボトル１１に貯留された液体１２中に位置するように配置されている。また他方の開口端部である戻り開口部９ｂは、液体供給ボトル１１内において液体１２の液面１２ａよりも高い位置に配置されている。
【００１７】
分注の対象となる液体１２は、試験対象の試料や試薬であり、これらの液体１２には、細胞緩衝液、プローブの担体として用いられる磁性ビーズを含む懸濁液や粘度の高い粘性体などが含まれる。このような液体は一般の液体とは異なり、経時的な粘度の増大や凝集など、性状の変化によって流路内での目詰まりが発生しやすい特性を有している。本実施の形態に示す分注装置１においては、このような目詰まりが発生しやすい特性の液体１２を対象とする場合にあっても、後述する構成によって目詰まりの発生による不具合を防止するようにしている。
【００１８】
液体供給部１０は、液体供給ボトル１１の内部を加圧するための加圧装置１３を備えている。加圧装置１３を作動させることにより、液体供給ボトル１１内の液体１２は加圧される。この加圧によって液体１２は吸引開口部９ａから主流路９内に押し込まれ、主流路９内を分注ヘッド６に向かって圧送される（矢印ｂ）。主流路９内を圧送された液体１２のうち、分注ヘッド６から吐出されなかった未吐出の液体１２は、主流路９を経由して液体供給部１０へ戻る。
【００１９】
次に図２を参照して、分注ヘッド６の構成を説明する。分注ヘッド６に導入された主流路９は分注ヘッド６内において分岐部９０に接続されており、分岐部９０には主流路９を介して液体１２が供給方向（矢印ｄ方向）から送給される。分岐部９０からは、複数の個別流路９１〜個別流路９５が分岐して設けられている。すなわち個別流路９１〜個別流路９５は、主流路９から分岐して設けられた構成となっている。個別流路９１〜個別流路９５の端部には、それぞれ吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５が着脱自在に装着される。
【００２０】
個別流路９１〜個別流路９５には、各個別流路毎にこれらの個別流路を個別に開閉する第１の個別流路バルブ８１、第２の個別流路バルブ８２、第３の個別流路バルブ８３、第４の個別流路バルブ８４、第５の個別流路バルブ８５が設けられている。なお、以下の記述においては、これらの個別流路バルブを、個別流路バルブ＃１、個別流路バルブ＃２、個別流路バルブ＃３、個別流路バルブ＃４、個別流路バルブ＃５と略記する（図３参照）。個別流路バルブ＃１〜個別流路バルブ＃５はいずれもソレノイドバルブによって電磁的に駆動される構造であり、高速度での開閉応答が可能となっている。
【００２１】
加圧装置１３によって液体供給ボトル１１の内部を加圧することにより、液体１２は主流路９および個別流路９１〜個別流路９５を介して吐出方向（矢印ｆ方向）に送られ、吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５の下端部から吐出される。吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５は最小内径が０．２ｍｍ程度の細径ノズルであり、０．１μｌ〜５０μｌの範囲の微小な吐出量で液体１２を吐出する。この液体吐出動作において、個別流路バルブ＃１〜個別流路バルブ＃５を個別に開閉制御することにより、吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５からの液体１２の吐出タイミングおよび吐出量を個別に制御することができる。吐出量調整は、個別流路バルブ＃１〜個別流路バルブ＃５の開時間と加圧装置１３による加圧圧力を制御することにより行われる。なお主流路９を介して送給された液体１２のうち、吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５から吐出されなかった液体１２は、主流路９を介して戻り方向（矢印ｅ方向）に送られる。
【００２２】
主流路９において、液体供給部１０から分注ヘッド６に到る経路には、流量センサ１４および主流路バルブ１５が設けられている。流量センサ１４は主流路９内を分注ヘッド６に向かって送給される液体１２の流量を計測する。主流路バルブ１５は２ポートの開閉バルブであり、主流路９において個別流路９１〜個別流路９５が分岐する分岐部９０と吸引開口部９ａとの間に設けられて、この位置において主流路９を開閉する機能を有している。主流路バルブ１５を閉じることにより、液体供給部１０から分注ヘッド６に到る経路が遮断される。
【００２３】
主流路９が分注ヘッド６から液体供給部１０へ戻る経路の途中には、ポンプ機構１６が介設されている。主流路９は可撓性を有する材質より成るチューブであり、ポンプ機構１６にはペリスタルポンプが用いられている。ペリスタルポンプは、チューブに一方方向のしごき作用を及ぼすことにより、このチューブの内部の液体１２を分注ヘッド６から液体供給部１０に向かう一定方向に送給する機能を有するものである。すなわちポンプ機構１６を作動させることにより、主流路９内の液体１２は液体供給部１０に戻る方向に送られ（矢印ｃ）、液体供給ボトル１１内に戻される。すなわちポンプ機構１６は、主流路９に
おいて分岐部９０と戻り開口部９ｂとの間に設けられて、この主流路９内の液体１２を戻り開口部９ｂを介して液体供給部１０に戻す機能を有している。このような構成を採用することにより、液体１２を主流路９内において常に循環させることができる。したがって目詰まりが発生しやすい特性の液体１２を対象とする場合にあっても、液体１２が主流路９内において滞留することがなく、目詰まりなど液体１２の滞留に起因する不具合を防止することができる。
【００２４】
次に図３を参照して、制御系の構成を説明する。流量センサ１４の計測結果は制御部２０にフィードバックされる。また制御部２０は、吐出制御部８を構成する個別流路バルブ＃１〜個別流路バルブ＃５の開閉動作、主流路バルブ１５の開閉動作およびポンプ機構１６の動作を制御する。さらに制御部２０は、位置決め装置２によるマイクロプレート４の位置決め動作、加圧装置１３による液体供給ボトル１１内の加圧動作を制御する。流量センサ１４の計測結果に基づいて、制御部２０が加圧装置１３を制御することにより、主流路９を介して分注ヘッド６へ供給される液体１２の流量が適正に制御される。さらに、制御部２０が個別流路バルブ＃１〜個別流路バルブ＃２の開時間を制御することにより、吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５からの液体１２の吐出量が制御される。
【００２５】
次に、図４を参照して、分注装置１が液体吐出プログラムを実行することにより行われる液体吐出動作について説明する。まず、ノズル内液体廃棄の要否について判断される（ＳＴ１）。ノズル内液体廃棄とは、分注の対象となるマイクロプレート４への液体の吐出に先立って、吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５に存在する液体１２を予め廃棄するいわゆる「捨て打ち」の実行が必要か否かを判断するものである。この判断は、分注装置１の操作を行う作業者が判断して、その旨の操作入力を制御部２０に対して行うことにより行われる。
【００２６】
ここで必要と判断された場合には、液体廃棄動作を実行する（ＳＴ２）。この液体廃棄動作では、位置決め装置２を駆動して廃液回収部５を各吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５の下方に順次位置決めする。次いで個別流路バルブ＃１〜個別流路バルブ＃５を開状態にして、吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５から廃棄対象の液体１２を廃液回収部５内に吐出させる。また（ＳＴ１）にて不要と判断された場合には、（ＳＴ２）を実行することなく次ステップに進む。
【００２７】
次ステップでは、液体１２の吐出動作に先立ってポンプ機構１６を停止する（ＳＴ３）。これにより、主流路９内での液体１２の循環が中断される。次いで先頭ウェルを対象として容器位置決めを行う（ＳＴ４）。すなわち、容器載置テーブル３を駆動してマイクロプレート４を移動させ、先頭のウェル４ａを基準として、分注ヘッド６に対してマイクロプレート４を位置決めする。これによりマイクロプレート４の複数のウェル４ａは、各吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５の下方に位置する。
【００２８】
次いで分注ヘッド６を下降させて吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５の下端部をそれぞれのウェル４ａ内に位置させた状態で、全ての個別流路バルブ＃１〜個別流路バルブ＃５を開状態にする（ＳＴ５）。これにより、吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５から対象とする各ウェル４ａに液体１２が吐出される。このとき、流量センサ１４によって流量を読み取り（ＳＴ６）、正常な液体の供給が行われていることを確認した上で、全ての個別流路バルブ＃１〜個別流路バルブ＃５を閉じる（ＳＴ７）。この後、分注対象となる次のウェル４ａの有無が判断される（ＳＴ８）。ここで次のウェル４ａありの場合には、次のウェル４ａを位置決めする容器位置決めを行い（ＳＴ９）、この後（ＳＴ５）に戻って同様のステップが反復実行される。また（ＳＴ８）にて次のウェル４ａなしの場合には、次ステップに進む。
【００２９】
次ステップでは、実際に吐出された液体１２の吐出量が正常であるか否かを判定する液体吐出状態判定が実行される（ＳＴ１０）。この処理について、図５を参照して説明する。ここでは、流量センサ１４によって得られた計測結果の出力値の設定値（適正値として予め設定された基準値）に対する誤差に基づいて、正常であるか否かが判定される。すなわち、出力値と設定値との差の絶対値を設定値で除し、さらにこれに１００を乗じて得た％値を誤差Ｅとして求める（ＳＴ２０）。次いで求められた誤差Ｅを、予め定められた許容範囲を示す許容値Ｔｃと比較する（ＳＴ２１）。ここで、誤差Ｅが許容値Ｔｃを超えていなければ、正常であると判定し（ＳＴ２２）、また誤差Ｅが許容値Ｔｃを超えていれば、異常であると判定する（ＳＴ２３）。
【００３０】
そしてメインフローに戻った際には、（ＳＴ２２）、（ＳＴ２３）の判定結果に基づき、次の目詰まり除去動作（ＳＴ１２）の要否が判断される（ＳＴ１１）。すなわち、正常であれば、そのまま液体吐出動作を終了し、異常であれば、次に説明する目詰まり除去動作（ＳＴ１２）を実行する。この目詰まり除去動作は、吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５や個別流路９１〜個別流路９５内に残留する異物や液体１２の凝集物などを除去することを目的として実行されるものである。以下、目詰まり除去動作の詳細について、図６を参照して説明する。
【００３１】
ノズル詰まり除去動作においては、複数個の吐出ノズル７１〜吐出ノズル７５が個別に順次動作対象となるため、逐次実行される動作処理を特定するためのインデックスとしてカウンタ値ｊが設定される。まず最初に、１番目の吐出ノズル７１を対象とするため、カウンタ値ｊ＝１にセットする（ＳＴ３０）。この後加圧装置１３による加圧を停止し（ＳＴ３１）、次いで主流路バルブ１５を閉じる（ＳＴ３２）。そしてこの状態でポンプ機構１６を駆動する（ＳＴ３３）。これにより主流路９内に存在する液体１２は、ポンプ機構１６によって液体供給部１０への戻り方向に送られる。このように一方側が閉塞された状態の主流路９内での液体１２の送り動作により、主流路９のうち主流路バルブ１５から主流路９を経てポンプ機構１６に到る経路には、大気圧よりも低い負圧が発生する。
【００３２】
目詰まり除去はこのようにして発生した負圧を利用して行われる。すなわちこの状態で個別流路バルブ＃ｊを開状態にする（ＳＴ３４）。ここではまず最初に個別流路バルブ＃１が開状態となり、これにより、吐出ノズル７１から個別流路９１を介して分岐部９０に到る流路が液体１２の吐出方向（図２に示す矢印ｆ参照）と反対方向に真空吸引される。そしてこの状態で予め目詰まり除去のための十分な吸引時間として設定された所定時間の経過を待つ（ＳＴ３５）。これにより、これら流路内に残留して目詰まりを発生させていた原因となる物質、すなわち液体１２内に混入した異物や液体１２が凝集して高粘度となった凝固物などが分岐部９０を介して主流路９側へ吸引されて、目詰まり状態が解消する。そして所定時間が経過したならば、当該個別流路バルブ＃ｊ（ここでは個別流路バルブ＃１）を閉状態にする（ＳＴ３６）。
【００３３】
この後、残りの吐出ノズル７２〜吐出ノズル７５についても同様の動作処理が反復実行される。すなわち、各ノズルについて（ＳＴ３４）〜（ＳＴ３６）の処理を順次実行する過程において、カウント値ｊが吐出ノズルの数に等しい５に到達しているか否かを判断し（ＳＴ３７）、カウント値ｊが５に到達していなければ、カウント値ｊに１を加えて歩進させ（ＳＴ３８）、次いで（ＳＴ３４）に戻り、これ以降同様の処理を反復実行する。そして（ＳＴ３７）にてカウント値ｊが５に到達したことが確認されたならば、主流路バルブ１５を開く（ＳＴ３９）。これにより、主流路９において液体供給部１０から分注ヘッド６へ到る経路が開状態となる。次いで加圧装置１３を駆動して、液体供給ボトル１１内が加圧された状態に復帰する（ＳＴ４０）。これにより、液体供給部１０から分注ヘッド６への液体１２の供給が可能な状態となり、これ以降、図４に示する液体吐出動作が反復して実行される。
【００３４】
すなわち本実施の形態に示す分注装置１においては、主流路バルブ１５を閉にしかつ個別流路バルブを開にした状態でポンプ機構１６を作動させることにより、主流路９内に負圧を発生させるようにしている。そしてこの負圧により当該個別流路バルブが開にされた個別流路内およびこの個別流路に装着された吐出ノズル内を液体１２の吐出方向と反対方向に吸引して、目詰まりの原因となる物質を主流路９内に吸引して除去するようにしている。
【００３５】
このような構成を採用することにより、従来技術と比較して以下のような優れた効果を得る。まずエアや流体によって吐出配管系の内部をフラッシングする方法や、内部を真空吸引することにより目詰まり除去を行う方法などと比較して、吐出配管系に専用の回路を付属させる必要がなく、したがって設備構成の複雑化に起因する機器サイズやコストの増大を招くことがない。また吐出ノズルを取り外して清掃を行う方法と比較して、高頻度で発生する目詰まりの都度、煩雑で手間を要する細かな作業を反復して実行することを必要とせずに、容易に目詰まり除去を行うことができる。すなわち本発明の構成により、簡便・低コストの構成で目詰まりを除去することが可能となっている。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の分注装置および分注装置における目詰まりの除去方法は、目詰まりを発生しやすい液体を対象とする分注作業において、簡便・低コストの構成で目詰まりを除去することができるという効果を有し、バイオ・メディカル研究分野などにおいて用いられる分注装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施の形態の分注装置の構成説明図
【図２】本発明の一実施の形態の分注装置における分注ヘッドの構成説明図
【図３】本発明の一実施の形態の分注装置の制御系の構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態の分注装置による液体吐出処理を示すフロー図
【図５】本発明の一実施の形態の分注装置による液体吐出処理における液体吐出状態判定のフロー図
【図６】本発明の一実施の形態の分注装置による液体吐出処理における目詰まり除去動作のフロー図
【符号の説明】
【００３８】
１ 分注装置
４ マイクロプレート
４ａ ウェル
６ 分注ヘッド
７ ノズル部
８ 吐出制御部
９ 主流路
９ａ 吸引開口部
９ｂ 戻り開口部
１０ 液体供給部
１１ 液体供給ボトル
１２ 液体
１３ 加圧装置
１４ 流量センサ
１５ 主流路バルブ
１６ ポンプ機構
７１，７２，７３，７４，７５ 吐出ノズル
８１ 第１の個別流路バルブ（個別流路バルブ＃１）
８２ 第２の個別流路バルブ（個別流路バルブ＃２）
８３ 第３の個別流路バルブ（個別流路バルブ＃３）
８４ 第４の個別流路バルブ（個別流路バルブ＃４）
８５ 第５の個別流路バルブ（個別流路バルブ＃５）
９１，９２，９３，９４，９５ 個別流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体供給部に貯留された液体を分注ヘッドに装着された吐出ノズルによって吐出する分注装置であって、
前記液体供給部を基点とし前記分注ヘッドを経由して前記液体供給部に戻る循環流路を形成し、前記液体供給部に貯留された前記液体中に一方の開口端部である吸引開口部が配置され、他方の開口端部である戻り開口部が前記液体供給部中の前記液体の液面よりも高い位置に配置された主流路と、
前記主流路から分岐して設けられて端部にそれぞれ前記吐出ノズルが装着される複数の個別流路と、
前記液体供給部内を加圧することにより前記主流路および個別流路を介して前記吐出ノズルから前記液体を吐出させる加圧装置と、
前記個別流路毎に設けられてこれらの個別流路を個別に開閉する個別流路バルブと、
前記主流路において前記個別流路が分岐する分岐部と前記吸引開口部との間に設けられてこの主流路を開閉する主流路バルブと、
前記主流路において前記分岐部と前記戻り開口部との間に設けられてこの主流路内の前記液体を前記戻り開口部を介して前記液体供給部に戻すポンプ機構と、
前記加圧装置、ポンプ機構、個別流路バルブおよび主流路バルブを制御する制御部とを備え、
前記主流路バルブを閉にしかつ前記個別流路バルブを開にした状態で前記ポンプ機構を作動させることにより前記主流路内に負圧を発生させ、この負圧により当該個別流路バルブが開にされた個別流路内およびこの個別流路に装着された吐出ノズル内を液体の吐出方向と反対方向に吸引することを特徴とする分注装置。
【請求項２】
前記主流路は可撓性を有する材質より成るチューブであり、前記ポンプ機構は前記チューブに一方方向のしごき作用を及ぼすことによりこのチューブの内部の液体を前記一定方向に送給するペリスタルポンプ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】
液体供給部を基点とし吐出ノズルが装着された分注ヘッドを経由して前記液体供給部に戻る循環流路を形成し、前記液体供給部に貯留された前記液体中に一方の開口端部である吸引開口部が配置され、他方の開口端部である戻り開口部が前記液体供給部内の前記液体の液面よりも高い位置に配置された主流路と、前記主流路から分岐して設けられて端部にそれぞれ前記吐出ノズルが装着される複数の個別流路と、前記液体供給部内を加圧することにより前記主流路および個別流路を介して前記吐出ノズルから前記液体を吐出させる加圧装置と、前記個別流路毎に設けられてこれらの個別流路を個別に開閉する個別流路バルブと、前記主流路において前記個別流路が分岐する分岐部と前記吸引開口部との間に設けられてこの主流路を開閉する主流路バルブと、前記主流路において前記分岐部と前記戻り開口部との間に設けられてこの主流路内の前記液体を前記戻り開口部を介して前記液体供給部に戻すポンプ機構とを備え、前記液体供給部に貯留された液体を前記吐出ノズルによって吐出する分注装置において、前記吐出ノズルおよびまたは前記個別流路に発生した目詰まりを除去する分注装置における目詰まり除去方法であって、
前記主流路バルブを閉にしかつ前記個別流路バルブを開にした状態で前記ポンプ機構を作動させることにより前記主流路内に負圧を発生させ、この負圧により当該個別流路バルブが開にされた個別流路内およびこの個別流路に装着された吐出ノズル内を液体の吐出方向と反対方向に吸引して、前記目詰まりの原因となる物質を前記主流路内に吸引して除去することを特徴とする分注装置における目詰まり除去方法。
【請求項１】
液体供給部に貯留された液体を分注ヘッドに装着された吐出ノズルによって吐出する分注装置であって、
前記液体供給部を基点とし前記分注ヘッドを経由して前記液体供給部に戻る循環流路を形成し、前記液体供給部に貯留された前記液体中に一方の開口端部である吸引開口部が配置され、他方の開口端部である戻り開口部が前記液体供給部中の前記液体の液面よりも高い位置に配置された主流路と、
前記主流路から分岐して設けられて端部にそれぞれ前記吐出ノズルが装着される複数の個別流路と、
前記液体供給部内を加圧することにより前記主流路および個別流路を介して前記吐出ノズルから前記液体を吐出させる加圧装置と、
前記個別流路毎に設けられてこれらの個別流路を個別に開閉する個別流路バルブと、
前記主流路において前記個別流路が分岐する分岐部と前記吸引開口部との間に設けられてこの主流路を開閉する主流路バルブと、
前記主流路において前記分岐部と前記戻り開口部との間に設けられてこの主流路内の前記液体を前記戻り開口部を介して前記液体供給部に戻すポンプ機構と、
前記加圧装置、ポンプ機構、個別流路バルブおよび主流路バルブを制御する制御部とを備え、
前記主流路バルブを閉にしかつ前記個別流路バルブを開にした状態で前記ポンプ機構を作動させることにより前記主流路内に負圧を発生させ、この負圧により当該個別流路バルブが開にされた個別流路内およびこの個別流路に装着された吐出ノズル内を液体の吐出方向と反対方向に吸引することを特徴とする分注装置。
【請求項２】
前記主流路は可撓性を有する材質より成るチューブであり、前記ポンプ機構は前記チューブに一方方向のしごき作用を及ぼすことによりこのチューブの内部の液体を前記一定方向に送給するペリスタルポンプ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】
液体供給部を基点とし吐出ノズルが装着された分注ヘッドを経由して前記液体供給部に戻る循環流路を形成し、前記液体供給部に貯留された前記液体中に一方の開口端部である吸引開口部が配置され、他方の開口端部である戻り開口部が前記液体供給部内の前記液体の液面よりも高い位置に配置された主流路と、前記主流路から分岐して設けられて端部にそれぞれ前記吐出ノズルが装着される複数の個別流路と、前記液体供給部内を加圧することにより前記主流路および個別流路を介して前記吐出ノズルから前記液体を吐出させる加圧装置と、前記個別流路毎に設けられてこれらの個別流路を個別に開閉する個別流路バルブと、前記主流路において前記個別流路が分岐する分岐部と前記吸引開口部との間に設けられてこの主流路を開閉する主流路バルブと、前記主流路において前記分岐部と前記戻り開口部との間に設けられてこの主流路内の前記液体を前記戻り開口部を介して前記液体供給部に戻すポンプ機構とを備え、前記液体供給部に貯留された液体を前記吐出ノズルによって吐出する分注装置において、前記吐出ノズルおよびまたは前記個別流路に発生した目詰まりを除去する分注装置における目詰まり除去方法であって、
前記主流路バルブを閉にしかつ前記個別流路バルブを開にした状態で前記ポンプ機構を作動させることにより前記主流路内に負圧を発生させ、この負圧により当該個別流路バルブが開にされた個別流路内およびこの個別流路に装着された吐出ノズル内を液体の吐出方向と反対方向に吸引して、前記目詰まりの原因となる物質を前記主流路内に吸引して除去することを特徴とする分注装置における目詰まり除去方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−４８７３８（Ｐ２０１０−４８７３８Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１４９３８（Ｐ２００８−２１４９３８）
【出願日】平成２０年８月２５日（２００８．８．２５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２５日（２００８．８．２５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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