分注装置用液滴除去装置、分注装置及び分注方法
【課題】 分注装置において液体の分注量の精度を向上させることができる。
【解決手段】 前記ノズル１４，１６内に液体収容容器に収容された液体を吸引した後分注容器に吐出可能な分注ヘッド１０と、前記ノズルの径よりも大きい開口７１を上面に備え前記開口部分に前記開口中心に対して対向する位置にガスを吹き出す吹出口７２を有する液滴除去部９とを備え、前記収容容器から前記液体を吸引した前記分注ヘッド１０の前記ノズル１４，１６を前記開口部分７１に移動させて前記ノズル１４，１６に前記ガスを吹き付けることにより前記ノズルに付着した前記液体を除去した後、前記分注容器に前記分注ヘッドを移動させる。
【解決手段】 前記ノズル１４，１６内に液体収容容器に収容された液体を吸引した後分注容器に吐出可能な分注ヘッド１０と、前記ノズルの径よりも大きい開口７１を上面に備え前記開口部分に前記開口中心に対して対向する位置にガスを吹き出す吹出口７２を有する液滴除去部９とを備え、前記収容容器から前記液体を吸引した前記分注ヘッド１０の前記ノズル１４，１６を前記開口部分７１に移動させて前記ノズル１４，１６に前記ガスを吹き付けることにより前記ノズルに付着した前記液体を除去した後、前記分注容器に前記分注ヘッドを移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生化学分野等で、分析の対象となる試料・検体等を含んだ液体や試薬などの液体を吸引した後分注する分注装置、特に、ノズル先端に吐出した液体のドロップをマイクロプレートに接触させて、当該マイクロプレートに分注するドロップタッチ式分注装置に好適に用いられる分注装置用液滴除去装置、分注装置及び分注方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生化学分野等における分析装置において、分析の対象となる試料・検体等を含んだ液体や試薬等の液体を専用試験容器であるマイクロプレートに小分けして移注する分注操作が用いられる。この分注操作に用いられる分注装置として、例えば、特許文献１（特開２００１−２４２１８３号公報）に開示されているように、液体を吸引した後で別の容器に分注する場合に、吸引した液体の液滴を吐出して当該分注装置のノズルの先端に液体の液滴を作ったあと、ノズルを下降させて当該液滴を容器の壁面あるいは、予め容器に貯留されている別の液体の表面に接触させて当該液体を容器に分注する分注装置が知られている。
【０００３】
図９に分注装置の分注動作の概要を示す。分注装置は、次のようにして液体を分注する。まず、図９（Ａ）に示すように、分注装置１３２を駆動させてノズル１１４内に吸引されている液体１４６を吐出し、ノズル１１４の先端に液体１４６のドロップ１４７を形成する。次いで、図９（Ｂ）に示すように、分注装置１３２を下降させ、容器１０４のウェル１０４ａにドロップ１４７を接触させる。次いで、図９（Ｃ）に示すように、分注装置１３２を上昇させると、ドロップ１４７は、表面張力によって接触面積が大きい容器１０４のウェル側にのこり、ノズル１１４の先端から分離する。このようにして、ノズル１１４の先端に形成されたドロップ１４７をウェル１０４ａに移動させ、結果としてウェル１０４ａに試薬１４８が分注される。
【０００４】
近年、検体や試料等の分析効率を向上させるため、１回の操作で多くの分注操作を行うことができるようにマイクロプレートに形成する小孔の数量が増加しており、そのため小孔１個あたりの容量が小さくなっている。従って分注装置から吐出すべき液体の量も、微量化していく必要が生じている。
【０００５】
しかし、従来の分注装置においては、上述のように、ノズル内に液体を一度吸引した後に、ノズルの先端に液体の液滴を作る動作が求められる。このとき、図１０Ａに示すように、ノズル１１４の先端に吸引したときの液体１４７ａがわずかに残る場合がある。この状態で、液体１４６を吐出してノズルの先端にドロップ１４７を作成すると、図１０Ｂに示すようにノズルの先端に残存している液体１４７ａと吐出した液体１４７とが合体し、吐出量に比べて大量の液滴が発生する。この状態で容器の壁面に液滴を接触させると、容器には、吐出量よりも大量の液体が分注されることとなり、分注量の精度が劣化するという問題があった。
【０００６】
このような問題を解消すべく例えば、特許文献２（特開平９−２２９９４０号公報）には、自動分析装置におけるプローブ（ノズル）の水滴除去を行うために、ワイパーを用いてプローブの動作によりプローブ（ノズル）をワイパーに接触させ、ワイパーの吸引機構によりノズルに残った水滴を除去する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２４２１８３号公報
【特許文献２】特開平９−２２９９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２の水滴除去装置は、ワイパーを使用してノズルに付着した液体を除去するため、液滴除去作業に時間を要する。また、ノズルとワイパーを接触させる必要があるため、当該ノズルに外力あるいは、ノズル先端とワイパーとの接触により、ノズル内に貯留されている液体が漏出あるいはノズルの吐出方向奥側に後退するおそれがある。この問題は、ノズルからの液体の吐出量に影響を及ぼして分注量の精度の劣化につながる。特にごく微小な液体を吐出するためのノズルの径は、ごく小さいものであり、わずかな振動により液体に与える影響は大きい。また、ワイパーにノズル外壁に残存した液体が接触するため、例えば、異なる液体を分注する場合、従前にワイパーに残存していた液体が、ワイパーからノズルに付着して液体の混入などをおこすおそれがある。さらに、ワイパーを定期的に、洗浄・交換する必要もある。
【０００８】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、上記問題を解決するものであり、液体の分注量の精度を向上させることができる分注装置用液滴除去装置、分注装置及び分注方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の分注装置用液滴除去装置、分注装置及び分注方法を提供する。
【００１０】
本発明の第１態様によれば、ノズル内に液体収容容器に収容された液体を吸引した後分注容器に吐出可能な分注ヘッドを備えた分注装置に用いられる分注装置用液滴除去装置であって、
前記ノズルの径よりも大きい開口を上面に有する本体部で構成され、前記開口部分にガスを吹き出す吹出口を有し、前記吹出口からガスを吹き出すことによって前記開口内に位置する前記ノズルの外側に付着した前記液滴を除去することを特徴とする、分注装置用液滴除去装置を提供する。
【００１１】
本発明の第２態様によれば、前記吹出口は、前記開口中心に対して対向する位置に設けられていることを特徴とする、第１態様の分注装置用液滴除去装置を提供する。
【００１２】
本発明の第３態様によれば、前記吹き出し口は、前記ノズルの延在方向に対して直交する方向にガスを吹き出すように構成されていることを特徴とする、第１又は第２態様の分注装置用液滴除去装置を提供する。
【００１３】
本発明の第４態様によれば、ノズル内に液体収容容器に収容された液体を吸引した後分注容器に吐出可能な分注ヘッドと、
前記ノズルの径よりも大きい開口を上面に有する本体部で構成され、前記開口部分に前記開口中心に対して対向する位置にガスを吹き出す吹出口を有し、前記吹出口からガスを吹き出すことによって前記開口内に位置する前記ノズルの外側に付着した前記液体を除去する液滴除去部と、
前記液体収容容器と前記分注容器と前記開口とに位置決め可能に前記分注ヘッドの移動を行い、前記収容容器から液体を吸引した前記分注ヘッドの前記ノズルを前記開口部分に移動させて前記液滴除去部により前記ノズルに付着した液体を除去した後、前記分注容器に前記分注ヘッドを移動させるヘッド移動装置と、を備えることを特徴とする分注装置を提供する。
【００１４】
本発明の第５態様によれば、前記ヘッド移動装置は、前記ノズルが前記開口の周縁に接触しないように、前記ノズルを前記開口に位置決め可能であることを特徴とする、第４態様の分注装置を提供する。
【００１５】
本発明の第６態様によれば、ノズル内に液体収容容器に収容された液体を吸引した後分注容器に吐出可能な分注ヘッドを備えた分注装置において使用される分注方法であって、
前記収容容器から液体を吸引して前記ノズル内に液体を貯留し、
液滴除去部に前記分注ヘッドのノズルを、前記ノズルの径よりも大きい開口を上面に有する本体部で構成され、前記開口部分に前記開口中心に対して対向する位置にガスを吹き出す吹出口を有する液滴除去部の前記開口に挿入し、
前記吹出口からガスを吹き出すことによって前記開口内に位置する前記ノズルの外側に付着した液体を除去し、
前記分注容器に前記分注ヘッドを移動させて前記分注容器に前記ノズル内に収容されている液体を吐出して分注動作を行うことを特徴とする分注方法を提供する。
【００１６】
本発明の第７態様によれば、液体収容容器に収容された液体を吸引して保持するノズルの外側に付着した液滴を除去する分注装置用液滴除去装置であって、
ノズルの径よりも大きい開口とガスを吹き出す吹出口を有する管路とを備え、液体を保持したノズルを前記開口に挿入した状態でこのノズルの外側に前記吹出口からガスを吹き付けるように構成された本体部と、
一端が前記管路に接続され他端が圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給部に接続された圧縮ガス給送管と、
前記圧縮ガス給送管の途中に配置されたバルブと、
前記バルブを開閉させるバルブ駆動部と、
を備えた分注装置用液滴除去装置を提供する。
【００１７】
本発明の第８態様によれば、前記開口中心に対して対向する位置に前記管路の吹出口を設けたことを特徴とする、第７態様の液滴除去装置を提供する。
【００１８】
本発明の第９態様によれば、前記吹出口は、前記ノズルの延在方向に対して直交する方向にガスを吹き出すように構成されている第７又は第８態様の液滴除去装置を提供する。
【００１９】
本発明の第１０態様によれば、ノズル内に液体収容容器に収容された液体を吸引した後分注容器に吐出可能な分注ヘッドと、
ノズルの径よりも大きい開口とガスを吹き出す吹出口を有する管路とを備え、液体を保持したノズルを前記開口に挿入した状態でこのノズルの外側に前記吹出口からガスを吹き付けるように構成された本体部と、
一端が前記管路に接続され他端が圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給部に接続された圧縮ガス給送管と、
前記圧縮ガス給送管の途中に配置されたバルブと、
前記バルブを開閉させるバルブ駆動部と、
前記分注ヘッドを前記液体収容容器、前記分注容器ならびに前記開口へ所定の順序で移動させるヘッド移動装置と、を備えることを特徴とする分注装置を提供する。
【００２０】
本発明の第１１態様によれば、前記ヘッド移動装置は、前記ノズルが前記開口の周縁に接触しないように、前記ノズルを前記開口に位置決め可能であることを特徴とする、第１０態様の分注装置を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の第１態様、第７態様及び第１０態様によれば、ガスを吹き出すことにより液滴を除去することができるため、ワイパーなどにノズルを接触させる必要がない。したがって、液体の吐出量に影響を及ぼさない。また、ワイパーに残存していた液体が、ワイパーからノズルに付着して液体の混入などをおこすことがない。さらに吹き出すガスの風圧によって液滴を吹き飛ばすので、液滴除去作業時間が短時間で済む。また、非接触で液滴を除去するので液滴付着による清掃や部材の交換といった作業が少なくなる。
【００２２】
本発明の第２態様及び第８態様によれば、ガスを対向位置から吹き出すことにより、ノズルの周方向全面にガスを吹き付けることができ、周方向における液体の除去にムラを生じさせることがない。
【００２３】
本発明の第３態様及び第９態様によれば、ノズルに直交する方向にガスを吹き出すことにより、ガス吹き出しによる液滴除去を効率的に行うことができる。また、ノズル内に保持している液体に対する風圧の影響を最小限に抑えることができる。
【００２４】
本発明の第４態様、第６態様によれば、液体を吸引した後に液滴除去部によりノズルに付着した液体を除去するように構成されているため、分注動作時における吐出量に影響を及ぼすことがなく、また、異なる種類の液体同士の混合を防止することができる。さらに吹き出すガスの風圧によって液滴を吹き飛ばすので、液滴除去作業時間が短時間で済む。また、非接触で液滴を除去するので液滴付着による清掃や部材の交換といった作業が少なくなる。
【００２５】
本発明の第５態様及び第１１態様によれば、ヘッド移動装置を利用して、ノズルが液滴除去部の開口の周縁に接触しないように分注ヘッドを位置決めするので、ノズルを開口部へ位置させるための特別な機構が不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態に係る分注装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
本発明の一の実施形態にかかる分注装置の全体構成を模式的に示す模式構成図を図１に示す。図１に示すように、分注装置１０１は、剛体部材により形成された基台であるベースステージ３を備えており、このベースステージ３上には、ティップ装着ステージＳ１、液体収容ステージＳ２、及びプレート載置ステージＳ３、液滴除去ステージＳ４とが設けられている。また、分注装置１０１は、分注処理を行うための単一のノズル部１６を備えた分注ヘッド装置１０と、この分注ヘッド装置１０の図示Ｘ軸方向又はＹ軸方向への移動を行うＸＹロボット１２（ヘッド移動装置の一例である）とが備えられている。ＸＹロボット１２によりこの分注ヘッド装置１０が、上記それぞれのステージＳ１〜Ｓ４を移動して、分注ヘッド装置１０に備えられたそれぞれのノズル部１６の下端部に着脱自在に装着されたティップ１４によって、液体を吸入して容器に吐出する分注処理が行われる。なお、上記Ｘ軸方向とＹ軸方向とは、ベースステージ３の大略表面沿いの方向であって、互いに直交する方向である。
【００２８】
また、図１に示すように、ベースステージ３上のティップ装着ステージＳ１には、未使用の複数のティップ１４を整列配列させた状態で収容するティップ収容容器６が載置されている。液体収容ステージＳ２には、検体・試料・試薬等の液体が収容された液体収容容器５が例えば３台載置されている。なお、このような液体収容容器５はその内部に収容される液体の温度を調整する（例えば所定の温度に保つ）温度調節機能を備えるように構成されていてもよい。プレート載置ステージＳ３には、分注対象である液体が分注により所定量だけ供給される多数のウェルが形成されたマイクロプレート４（あるいはマイクロタイタープレート４という場合であってもよい）が複数、例えば、２枚載置されている。液滴除去ステージＳ４は、液滴除去装置９が設けられており、分注ヘッド装置のノズル（ティップ１４）に付着した液体を除去する。
【００２９】
次に、ティップ１４及びマイクロプレート４について説明する。ティップ１４は液体を吸入又は吐出可能な貫通孔を有する先細りのテーパ状のノズル状部品であり、使用の都度交換されるいわゆる使い捨て部品である。ティップ１４は、分注ヘッド装置１０が備えるシリンダ３２のノズル部１６の先端に交換自在に装着されて液体の吐出などを行うノズルとして機能する。図２（Ａ）に示すように、分注ヘッド装置１０には、ティップ１４がノズル部１６に装着される。
【００３０】
また、図２（Ｂ）に示すように、未使用のそれぞれのティップ１４は、格子状の配列を有するティップ収容容器６内に収容されており、ティップ収容容器６の上方に分注ヘッド装置１０を移動させたあと下降させることにより、それぞれのティップ１４を分注ヘッド装置１０のノズル部１６に自動的に装着することが可能となっている。
【００３１】
これらのティップ１４の先端部を、例えば、マイクロプレート４（マイクロタイタープレート）に格子状に設けられた凹部であるウェル４ａ内に下降させて液体を吸入し、あるいは、液体収容容器５内に下降させて収容されている液体を吸入し、上記マイクロプレート４とは異なるマイクロプレート４のウェル４ａにそれぞれのティップ１４より上記吸入した液体を吐出することにより、異なるマイクロプレート４間で液体の移し替えや、マイクロプレート４への液体の供給等の分注処理を行うことができる。
【００３２】
次に、図３Ａから図３Ｃを参照して、本分注装置で用いられるマイクロプレート４の構成例について説明する。図３Ａから図３Ｃに示すマイクロプレートは、タンパク質溶液中のタンパク質を結晶化させるために用いられる結晶化容器であるが、本実施形態にかかる分注装置は、図３Ａなどに示すマイクロプレートのほか、本体に格子状に凹部であるウェルが形成された構成のものを用いることができる。図３Ａに示すように、マイクロプレート４には複数のウェル４ａが格子状に形成されている。ウェル４ａは、円形の貯液部４ｃの中心に円柱状の液保持部４ｂが設けられたいわゆるカルデラ状の液体収納用の凹部であり、ウェル４ａ内には、それぞれ液保持部４ｂと凹状の貯液部４ｃにそれぞれ異なる液体が分注される。
【００３３】
図３Ｂはこれらの液体を収容した１つのウェル４ａの断面を示している。ウェル４ａ内では、液保持部４ｂの頂部に設けられたポケット内に液滴状の第１の液体（結晶化溶液）４６ａが載置状態で保持されており、液保持部４ｂを囲むリング状の貯液部４ｃには、他の第２の液体（タンパク質溶液）４６ｂが貯溜される。これらの第１の液体４６ａ及び第２の液体４６ｂは、液体収容容器５に貯留されているものであり、後述するように、本実施形態にかかる分注装置１０１によってウェル４ａ内に分注されたものである。後述するように本マイクロプレートを用いてタンパク質の結晶化の開始に際しては、液保持部４ｂに保持された第１の液体４６ａに所定量の他の液体４６ｂを貯液部４ｃから取り出して分注して混合する動作を行う。
【００３４】
ティップ収容容器６には、分注操作に使用されるティップ１４が格子状配列で複数保持されている。図３Ａに示すマイクロプレートを用いた分注には、後述するように大小２種類のティップが用いられ、ティップ収容容器６にはそれぞれ小型サイズ、大型サイズのティップが収納されている。これらのティップは、上述したようにノズル部１６に挿入されて分注ヘッド装置１０に装着され、分注操作が実行される。
【００３５】
なお、使用後の消耗部品を回収するための図示しない廃棄ボックスが設けられており、使用されたティップは、この廃棄ボックス内に投棄される。
【００３６】
図３Ｃは、この分注装置を用いて行われるマイクロプレート作製動作における分注操作を示している。分注ヘッド装置は、ティップ１４ａを装着して液体収容容器から第２の液体４６ｂを吸引して取り出し、次いで図３Ｃ（Ａ）に示すように、ウェル４ａの貯液部４ｃ内に第２の液体４６ｂを分注する。このとき、用いられるティップ１４ａは大型サイズの結晶化溶液用ティップであることから、貯液部４ｃ内への分注量が多い場合でも短時間で分注を完了することができる。
【００３７】
次に、液体収容容器から第１の液体４６ａを取り出し、図３Ｃ（Ｂ）に示すように、貯液部４ｃ内に第２の液体４６ｂａが分注されたウェル４ａを対象として、液保持部４ｂの頂部のポケット内に第１の液体４６ａを分注する。このときに用いられるティップ１４ｂは小型のものを用いることが好ましい。
【００３８】
次いで分注ヘッド装置１０は、小型のティップを装着し、図３Ｃ（Ｃ）に示すように、小型のティップ１４ｂによって貯液部４ｃ内の第２の液体４６ｂの一部を吸引し、所定量の第２の液体４６ｂを液保持部４ｂに既に分注されている第１の液体４６ａと加え合わせる。このとき、用いられるティップ１４は小型サイズのティップ１４ｂであることから、第１の液体４６ａに加え合わせる第２の液体４６ｂの量が微量である場合にも、精度の良い分注が行われる。なお、この動作においては、ティップ１４ｂの先端に第２の液体４６ｂのドロップを作成し、その後、ティップ１４ｂを下降させて、第２の液体４６ｂのドロップと液保持部４ｂに既に分注されている第１の液体４６ａとを接触させるドロップタッチ方式により分注動作がなされる。この動作については、詳細は後述する。
【００３９】
次に、分注装置１０１が備える分注ヘッド装置１０の模式図を図４に示して、分注ヘッド装置１０の構成及び駆動機構の制御系について詳細に説明する。
【００４０】
図４に示すように、分注ヘッド装置１０は、ノズル部１６等を備えて分注処理を行うヘッド本体ユニット２０と、このヘッド本体ユニット２０を昇降させる昇降装置２２とを備えている。なお、ヘッド本体ユニット２０は、昇降装置２２を介して、ＸＹロボット１２に支持されている。昇降装置２２は、昇降方向に配置されるとともにヘッド本体ユニット２０を昇降可能に支持するボールねじ軸２３と、ボールねじ軸２３に連結されボールネジ軸２３を回転駆動させる昇降駆動モータ２７とを備えている。また、ボールねじ軸２３は、ヘッド本体ユニット２０のフレーム２８に装着されたナット部２４に螺合されている。昇降装置２２がこのような構成を有していることにより、昇降駆動モータ２７を正逆いずれかの方向に駆動させることにより、ボールねじ軸２３に螺合されているナット部２４を当該ボールねじ軸２３に沿って上方又は下方に移動させることで、フレーム２８を介してヘッド本体ユニット２０を上昇又は下降させることができる。
【００４１】
また、図４に示すように、ヘッド本体ユニット２０は、昇降装置２２により昇降可能に支持されているフレーム２８と、このフレーム２８に支持されたシリンダブロック２９と、このシリンダブロック２９に設けられたシリンダ３２内に一方の端部（図示下端部）が挿入されたピストン３０と、ピストン３０の他方の端部（図示上端部）に結合されたナット部３１と、このナット部３１を上下動させることで、シリンダ３２内に挿入配置されたピストン３０をシリンダ３２の内壁に沿いながら一体的に上下動させるピストン駆動装置４０とを備えている。
【００４２】
また、シリンダ３２の下方には、ノズル部１６が設けられており、上述のようにノズル部１６には、先端にティップ１４が脱着可能に装着される。なお、フレーム２８にはピストン駆動装置４０が支持されており、ナット部３１、ピストン３０、及びシリンダブロック２９は、ピストン駆動装置４０を介してフレーム２８に支持されている。
【００４３】
また、フレーム２８に装備されたピストン駆動装置４０は、昇降方向に配置されるとともに、ナット部３１を昇降可能に支持するボールねじ軸３３と、ボールねじ軸３３を回転駆動させるピストン駆動用モータ３７とを備えている。
【００４４】
また、ボールねじ軸３３はピストン３０に結合されたナット部３１と螺合している。ピストン駆動装置４０がこのような構成を有していることにより、ピストン駆動用モータ３７を正逆いずれかの方向に回転駆動させることで、ボールねじ軸３３を正逆いずれかの方向に回転駆動させて、このボールねじ軸３３に螺合されているナット部３３ａをボールねじ軸３３の軸方向に沿って上昇又は下降させることができる。その結果、ナット部３１を上昇又は下降させることができ、シリンダ３２内に挿入配置されたピストン３０をシリンダ内壁に沿って上昇又は下降させることが可能となっている。
【００４５】
次に液滴除去装置について説明する。液滴除去装置は、図４に示すように、内部が空洞になった略箱形形状の本体部７０の上面に開口７１が設けられ、当該開口７１を形成する本体上面の壁の部分に空気を吹き出すための吹出口７２が設けられている。吹出口７２は、開口７１の延在方向に対して直交する方向に空気を吹き出すように設けられており、開口７１の中心に対して対向する位置の２箇所に設けられている。空気の吹出口は、図４に示す２箇所でなくてもよく、例えば、４箇所に設けることができる。また、吹出口７２につながる管路７２ａには、風量調節部７５が設けられており、吹出口７２から吹き出される空気の量を調整することができる。
【００４６】
管路７２ａには、液滴除去装置９の外部に設けられている空圧源６３から圧縮ガス給送管７４を通って圧縮ガスとしての空気が供給され吹き出される。圧縮ガス給送管７４には、途中にプランジャバルブ６１、レギュレータ６２が設けられている。空気の吹き出し圧は、用いる液体の性質やノズルの形状などの実験条件により適宜設計すればよいが、例えば、吹き出し圧を０．０１ＭＰａから０．４９ＭＰａまで、風量を１００Ｌ／分とすることができる。
【００４７】
プランジャバルブ６１は、バルブ駆動部９３から供給される駆動信号を受けて開放状態と閉鎖状態とを切替可能に構成されている。上述のように、圧縮ガス給送管７４は、圧縮ガス供給部である空圧源６３に接続されているため、プランジャバルブ６１が開放状態にあるときは、空気が送られて吹出口７２から空気が吹き出す。このとき、風量調節部７５によって、２つの吹出口７２から吹き出す空気の量をほぼ等しく調整すると共に、ティップ１４の外壁に付着した液滴を除去するために適切な風量で空気を吹き出すことが好ましい。一方、プランジャバルブ６１が閉鎖状態にあるときは、空気の吹き出しが停止される。
【００４８】
また、ティップ１４は、開口の周囲の壁７１ａに接触しないように、開口７１に挿入されることが好ましく、ティップ１４の位置と開口７１との位置が一致するようにＸＹロボット１２により分注ヘッド装置１０の位置あわせが行われる。
【００４９】
液滴除去装置は、図５に示すように、開口７１にティップ１４が挿入された状態で空気を吹出口７２から吹き出すことによりティップ１４の外側に付着した液体を除去するためのものである。ティップ１４の外側に付着した液滴状の液体を除去する場合は、空気圧を液滴に効果的に作用させて瞬時に吹き飛ばすのが望ましい。このため、本実施形態においては、ティップ１４に対して直交方向に空気を吹き付ける構成を採っている。
【００５０】
また、ティップ１４に対して直交方向に空気を吹き付ける構成を採っているので、ティップ１４の最先端に位置する吐出口には、直接空気があたらないため、ティップ１４の吐出口の際まで吸引された第１の液体４６ａ，４６ｂを風圧で除去または移動させるようなことがなく、液体の吐出量に変動を起こさせることがない。
【００５１】
なお、図５においては、開口の周囲の壁７１ａは、ノズルの延在方向に略水平に構成されているが、吹出口７２から吹き出された空気を本体部７０の内側に向かって導くために、当該壁７１ａにテーパを設けてもよい。具体的には、上方よりも下方が大径となるように壁７１ａにテーパを設ければ、吹出口から吹き出された空気を本体内部に導くことができる。さらに、本体内部の空間７３内を減圧するための吸引ポンプを設け、負圧により吹出口から吹き出された空気を本体内部に導くように構成することもできる。
【００５２】
次に、分注装置１０１における制御系の構成について説明する。分注装置１０１は、その分注処理の動作の制御を行う分注装置制御システム９０を備えている。この分注装置制御システム９０の構成を図４に示す。なお、図４に示す制御ブロックシステムにおいては、その主要な制御構成についてのみ示している。
【００５３】
図６に示すように、分注装置制御システム９０は、システム全体の各ブロックについて統括的な制御を行う制御部９１と当該制御部９１に格納されている分注動作に関するプログラムである分注動作プログラム９２を備える。制御部９１は、ＸＹロボット１２による分注ヘッド装置１０のＸＹ移動の動作制御を行うＸＹロボット駆動部９６と、分注ヘッド装置１０の昇降駆動モータ２７の昇降動作制御を行う昇降モータ駆動部９５と、分注ヘッド装置１０のピストン駆動用モータ３７の駆動制御を行うポンプ駆動部９４と、プランジャバルブ６１に駆動パルスを印加するバルブ駆動部９３とを備える。
【００５４】
ＸＹロボット駆動部９６は、ＸＹロボット１２による分注ヘッド装置１０のＸ軸方向又はＹ軸方向の移動動作の制御を行うことにより、分注ヘッド装置１０を各ステージＳ１〜Ｓ４へ位置決めするための動作制御を行う。昇降モータ駆動部９５は、昇降装置２２によるヘッド本体ユニット２０の昇降動作の制御を行う。また、ポンプ駆動部９４は、ピストン駆動装置４０によるピストン３０の昇降動作の制御を行う。バルブ駆動部９３は、プランジャバルブ６１に駆動信号を印加して、プランジャバルブ６１の開閉を切り替える。
【００５５】
また、分注装置制御システム９０には、ユーザにより設定される制御条件を制御部へ入力する入力部９７及び分注装置１０１の現在の状態及び作業工程を表示するための表示部９８が設けられている。入力部９７を通して入力される制御条件としては、例えば、分注ヘッド装置１０が装備するノズル部１６における液体の吸入量あるいは吐出量のデータが例示できる。特に、このような分注処理においては、微少量の液体の吸入及び吐出を正確に行う必要があるとともに、取り扱われる液体の種類に応じて適切な条件を設定する必要がある。このように入力部９７を通じて設定される液体の吸入・吐出量のデータは、制御部９１において、シリンダ３２内におけるピストン３０の移動距離すなわちピストンストロークのデータに変換して、上記設定された液体の吸入・吐出量に応じた制御を行うことができる。
【００５６】
次に、本実施形態にかかる分注装置の分注方法について図６、図７に示すフローチャートに基づいて以下に説明する。図６、図７に示すフローチャートは、図３Ａに示すマイクロプレート４を用いて、図３Ｃに示す操作を行うための処理である。マイクロプレート４の形状及び処理の内容が異なれば、各工程について若干の相違があることはいうまでもない。
【００５７】
まず、図示しない入力部としての操作スイッチなどを操作し、分注作業を開始する要求を制御部９１がうけると、分注操作を開始する。制御部９１は、ＸＹロボット１２を操作して、シリンダ３２のノズル部１６にティップ１４を取り付けるべく、ティップ収容容器６の上方へ分注ヘッド装置１０を移動させる。次に昇降駆動モータ２７を動作させてヘッド本体ユニット２０を下降させ、ノズル部１６にティップ１４を取り付ける。次に、制御部９１がＸＹロボット１２を操作して、分注ヘッド装置１０を液体収容ステージＳ２の第２の液体４６ｂが貯留されている液体収容容器５の上方に移動させた後、昇降モータ２７を駆動させてティップ１４の先端が第２の液体４６ｂに接触するようにヘッド本体ユニット２０を下降させる。その後、ポンプ駆動部９４がピストン駆動用モータ３７を動作させてピストン３０を引き上げ、ティップ１４内に第２の液体４６ｂを吸引させる。ティップ１４内に第２の液体４６ｂを吸引した後、分注ヘッド装置１０をマイクロプレート４の１つめのウェル４ａの貯留部４ｃの上に位置あわせする（＃１）。
【００５８】
次いで、制御部９１は、ピストン３０を駆動させて、マイクロプレート４の１つめのウェル４ａの貯留部４ｃに、所定量の第２の液体４６ｂを分注する（＃２）。次いで、次に分注すべきウェルが存在する場合（＃３）は、分注ヘッド装置１０をマイクロプレート４の２つめのウェル４ａの貯留部４ｃの上に位置あわせする（＃４）。この動作を繰り返し、分注すべきすべてのウェル４ａに第２の液体４６ｂを分注する。なお、この作業において、すべてのウェルの貯留部４ｃに第２の液体４６ｂを分注するまでに、ティップ１４内に吸引した第２の液体４６ｂが不足した場合には、吸引動作をもう一度行い、第２の液体４６ｂを貯留部４ｃへ分注するようにする。
【００５９】
上記動作を繰り返して、分注すべきすべての貯留部４ｃに第２の液体４６ｂの分注が終了すると、次にティップ１４を交換する（＃５）。このティップ交換は、ウェル４ａに別の第１の液体４６ａを分注するためであり、先に分注した第２の液体４６ｂと混合しないようにするためである。ティップ交換は、具体的には、図示しないティップ脱離機構によってティップをノズル部１６から取り除いた後、先に行ったティップの取り付けと同様に処理を行うが、ティップのサイズが異なる場合は、当該操作において用いられるティップ１４を収容しているティップ収容容器６からティップを選択するようにする。
【００６０】
次に、制御部９１がＸＹロボット１２を操作して、分注ヘッド装置１０を液体収容ステージＳ２の第２の液体４６ｂが貯留されている液体収容容器５の上方に移動させた後、昇降駆動モータ２７を駆動させてティップ１４の先端が第１の液体４６ａに接触するようにヘッド本体ユニット２０を下降させる。その後、ポンプ駆動部９４がピストン駆動用モータ３７を動作させてピストン３０を引き上げ、ティップ１４内に第１の液体４６ａを吸引する。ティップ１４内に第１の液体４６ａを吸引した後、分注ヘッド装置１０をマイクロプレート４の１つめのウェル４ａの液保持部４ｂの上に位置あわせする（＃６）。
【００６１】
次いで、制御部９１は、ピストン３０を駆動させて、マイクロプレート４の１つめのウェル４ａの液保持部４ｂに、所定量の第１の液体４６ａを分注する（＃７）。次いで、次に分注すべきウェル４ａが存在する場合（＃８）は、分注ヘッド装置１０をマイクロプレート４の２つめのウェル４ａの液保持部４ｂの上に位置あわせする（＃９）。この動作を繰り返し、分注すべきすべてのウェル４ａの液保持部４ｂに第２の液体４６ｂを分注する。なお、この作業において、すべてのウェルに第１の液体４６ａに分注するまでに、ティップ１４内に吸引した第１の液体４６ａが不足した場合には、吸引動作をもう一度行い、第１の液体４６ａを液保持部４ｂへ分注するようにする。
【００６２】
これらの動作が終了すると、マイクロプレート４は、分注すべきすべてのウェル４ａの液保持部４ｂ及び貯留部４ｃに液体が分注されている状態となっている。この後、貯留部の第２の液体４６ｂの一部を液保持部４ｂの液体中に加える動作を行う（＃１０）。この動作の詳細なフローを図７に示す。
【００６３】
まず、ノズル部１６のティップを交換した後、制御部９１がＸＹロボット１２を操作して、分注ヘッド装置１０をマイクロプレート４の１つめのウェル４ａの貯留部の上方へ移動させた後、昇降モータ２７を駆動させてティップ１４の先端が貯液部４ｃに収容されている第２の液体４６ｂに接触するようにヘッド本体ユニット２０を下降させる。その後、ポンプ駆動部９４がピストン駆動用モータ３７を動作させてピストン３０を引き上げ、ティップ１４内に第２の液体４６ｂを吸引する（＃１１）。
【００６４】
次いで、吸引が終了すると、ティップ１４の先端が液保持部４ｂ内の第２の液体４６ｂから離れるようにヘッド本体ユニット２０を上昇させ、ＸＹロボット１２を操作して分注ヘッド装置を液滴除去装置９の開口の上方へ移動させた後、ノズル本体ユニット２０を下降させて、ティップ１４の先端を液滴除去装置９の開口部分へ挿入する（＃１２）。液滴除去装置９は、上述のように開口７１内へティップ１４が挿入された状態で、吹出口７２から空気を吹き出すことにより、ティップ１４の外壁に付着した試薬４６ｂを除去する（＃１３）。このとき、制御部９１は、ティップ１４が開口部分７１に挿入された後にバルブ駆動部９３を駆動させ、吹出口７２から空気を吹き出すように制御することが好ましい。
【００６５】
吹出口７２から吹き出された空気によって、ティップ１４の外壁に付着した第２の液体４６ｂが除去されると、ヘッド本体ユニット２０を上昇させてティップを開口部７１から外し、ＸＹロボット１２を操作して分注ヘッド１０を液保持部４ｂの上方へ移動させる（＃１４）。このとき、空気を吹き出しながらヘッド本体ユニット２０をゆっくり上昇させると、ティップの外壁に残存した液滴がノズルの先端方向に吹き飛ばされ、ノズルから除去されやすくなるので好ましい。また、ノズルの上昇速度を段階的にスローダウンさせる動作を組み合わせることにより、最初は高速でノズルを上昇させ、下端部が吹出口７２に接近するに従って低速に切換る方法でもよい。なお、この場合において、ノズルの下端部に風圧を作用させるとノズルの内部の液体が移動・除去される可能性があるため、ノズルを徐々に上昇させ、下端部が吹出口と同じくらいの高さもしくは１ｍｍ〜２ｍｍほど低い高さに達したらノズルの上昇を停止し、しばらくしてガス吹き出しも停止させる。なお、このときも、ノズルの下端部に風圧が作用しないようにノズルの高さ及び空気の吹き出し量を制御することが好ましい。
【００６６】
その後、ＸＹロボット１２により、ヘッド本体ユニット２０をマイクロプレート４のウェル４ａの液保持部４ｂの上に位置あわせする。その後、ピストン３０をわずかに駆動させ、ティップ１４の先端に第２の液体４６ｂのドロップを作成する（＃１５）。
【００６７】
ティップ１４の先端にドロップが作成されると、ヘッド本体ユニット２０をわずかに下降させ、ドロップと液保持部４ｂに先に分注された第１の液体４６ａとを接触させるドロップタッチを行う（＃１６）。このとき、ティップ１４の先端が液保持部４ｂに先に分注された第１の液体４６ａと接触しないように下降幅を制御する。２つの液滴は、接触して同一化し、ティップ１４の先端からドロップが外れて液保持部４ｂに移動する。
【００６８】
ドロップタッチの後、ヘッド本体ユニット２０を上昇させて（＃１７）、１つのウェル４ａについて、第２の液体４６ｂの液保持部４ｂへの分注操作が終了する。他に分注すべきウェルがある場合（＃１８）は、次のウェルの貯液部４ｃに分注ヘッド１０を移動（＃１９）させた後、上記分注動作を繰り返し行う。分注すべきウェルにすべて第２の液体４６ｂを分注すると、分注動作を終了させる。
【００６９】
なお、本実施形態にかかる分注装置においては、ティップ内に液体を吸引するとき、ティップ１４内のウェット性を高め、分注時の吐出量を高精度に制御するため、プリウェット動作を行うようにしてもよい。プリウェット動作は、ピストン３０の動作によりティップ１４内へ液体を吸引する場合、ティップ１４の内壁に吸引・吐出する液体を接触させて、ティップ１４の内壁の濡れ性を向上させ、ティップ内壁の撥水性に伴う吐出量の変動を少なくするために行う動作である。
【００７０】
プリウェット動作の具体的な処理工程を図８に示す。図８（Ａ）は、ヘッド本体ユニット２０が下降して、ティップ１４の先端が吸引すべき液体に接触している状態を示している。この後、ピストン３０を駆動させて、液体をティップ１４内へ吸引動作を行うが、このときの吸引量Ｖ０を吸引する（図８（Ｂ））。つぎに、ピストン３０を下降させ、ティップ１４内の液体がＶｒとなるまで液体を吐出する。以下、これらの動作を複数回、例えば３回繰り返し行い、ティップ１４の内壁を液体と十分に接触させた後、ティップ１４内に吸引される最終的な液体の吸引量がＶとなるようにし、ティップ１４を液体から外れるようにする（図８（Ｄ））。
【００７１】
このようにして、ティップ１４内への液体の吸引時において、ピストンを往復させて、液体をＶ０だけ吸引させた後、Ｖｒとなるまで吐出する動作を繰り返すことにより、ティップ内の圧力を高めにして、液体の分注時における吐出量を安定させることができる。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態にかかる分注装置によれば、液体を吸引した後、分注する作業を開始するまでに、液滴除去装置９によってティップの外壁に付着した液体を除去するようにしているため、液の混入を防止することができ、また、ドロップタッチ方式により分注動作を行う場合に、当該付着した液体が液滴と同一化して大きな液滴となることを防止することができる。したがって、分注量を均一に制御することが容易であり、高精度の分注動作を行うことができる。
【００７３】
また、シリンダ３２のノズル部１６に、脱着自在なティップ１４を装着して、液体の吸引及び吐出を行う構成としているため、液体の種類ごとにティップ１４を交換して、液体同士の混入などを防止することができる。
【００７４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。液滴除去装置に設けられている吹出口は、対向位置に２箇所である必要はなく、３以上の吹出口から空気を吹き出すように構成されていてもよい。さらにバルブとしてプランジャバルブを使用した例を説明したが、パルス信号によって高速開閉動作を行えるバルブであればそれを代用することができる。
【００７５】
また、例えば、本実施形態にかかる分注ヘッド装置は、シリンジ３２のノズル部１６の先端にティップを装着して液体を吸引・吐出するものであるが、必ずしもティップを用いるものでなくてもよく、ノズル部１６に直接資料を吸引、吐出するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一の実施形態にかかる分注装置の外観構成を示す模式斜視図である。
【図２】（Ａ）は分注ヘッド装置のシリンダの先端部分の構成を模式的に示す部分拡大断面図であり、（Ｂ）はティップ収容容器の構成を示す模式図である。
【図３Ａ】図１の分注装置において使用されるマイクロプレートの外観斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａのマイクロプレートの部分断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａのマイクロプレートを用いた場合の分注操作の説明図である。
【図４】図１の分注装置の分注ヘッド装置１０及び駆動制御系の構成を示す模式図である。
【図５】図１の分注装置が備える液滴除去装置の構成を示す断面図である。
【図６】図１の分注装置の分注方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】図６のフローチャートの詳細フローチャートである。
【図８】図１の分注操作において行われるプリウェット動作の処理工程を示す説明図である。
【図９】分注装置の分注動作を示す説明図である。図１の分注装置が液体を吐出させるためにマイクロプレートの上方併置している状態を示す模式図である
【図１０Ａ】ノズルの外壁に液滴が残存した状態を示す模式図である。
【図１０Ｂ】ノズルの外壁に残存した液滴による不良状態を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００７７】
３ ベースステージ
４ マイクロプレート
５ 液体収容容器
９ 液滴除去装置
１０ 分注ヘッド装置
１２ ＸＹロボット
１４，１４ａ，１４ｂ ティップ
１６ ノズル部
２０ ヘッド本体ユニット
２２ 昇降装置
２５ バッファタンク
２６ プランジャバルブ
３０ ピストン
３２ シリンダ
４０ ピストン駆動装置
６１ プランジャバルブ（バルブ）
７０ 本体部
７１ 開口
７２ 吹出口
７２a 管路
７４ 圧縮ガス給送管
９１ 制御部
９３ バルブ駆動部
１０１ 分注装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生化学分野等で、分析の対象となる試料・検体等を含んだ液体や試薬などの液体を吸引した後分注する分注装置、特に、ノズル先端に吐出した液体のドロップをマイクロプレートに接触させて、当該マイクロプレートに分注するドロップタッチ式分注装置に好適に用いられる分注装置用液滴除去装置、分注装置及び分注方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生化学分野等における分析装置において、分析の対象となる試料・検体等を含んだ液体や試薬等の液体を専用試験容器であるマイクロプレートに小分けして移注する分注操作が用いられる。この分注操作に用いられる分注装置として、例えば、特許文献１（特開２００１−２４２１８３号公報）に開示されているように、液体を吸引した後で別の容器に分注する場合に、吸引した液体の液滴を吐出して当該分注装置のノズルの先端に液体の液滴を作ったあと、ノズルを下降させて当該液滴を容器の壁面あるいは、予め容器に貯留されている別の液体の表面に接触させて当該液体を容器に分注する分注装置が知られている。
【０００３】
図９に分注装置の分注動作の概要を示す。分注装置は、次のようにして液体を分注する。まず、図９（Ａ）に示すように、分注装置１３２を駆動させてノズル１１４内に吸引されている液体１４６を吐出し、ノズル１１４の先端に液体１４６のドロップ１４７を形成する。次いで、図９（Ｂ）に示すように、分注装置１３２を下降させ、容器１０４のウェル１０４ａにドロップ１４７を接触させる。次いで、図９（Ｃ）に示すように、分注装置１３２を上昇させると、ドロップ１４７は、表面張力によって接触面積が大きい容器１０４のウェル側にのこり、ノズル１１４の先端から分離する。このようにして、ノズル１１４の先端に形成されたドロップ１４７をウェル１０４ａに移動させ、結果としてウェル１０４ａに試薬１４８が分注される。
【０００４】
近年、検体や試料等の分析効率を向上させるため、１回の操作で多くの分注操作を行うことができるようにマイクロプレートに形成する小孔の数量が増加しており、そのため小孔１個あたりの容量が小さくなっている。従って分注装置から吐出すべき液体の量も、微量化していく必要が生じている。
【０００５】
しかし、従来の分注装置においては、上述のように、ノズル内に液体を一度吸引した後に、ノズルの先端に液体の液滴を作る動作が求められる。このとき、図１０Ａに示すように、ノズル１１４の先端に吸引したときの液体１４７ａがわずかに残る場合がある。この状態で、液体１４６を吐出してノズルの先端にドロップ１４７を作成すると、図１０Ｂに示すようにノズルの先端に残存している液体１４７ａと吐出した液体１４７とが合体し、吐出量に比べて大量の液滴が発生する。この状態で容器の壁面に液滴を接触させると、容器には、吐出量よりも大量の液体が分注されることとなり、分注量の精度が劣化するという問題があった。
【０００６】
このような問題を解消すべく例えば、特許文献２（特開平９−２２９９４０号公報）には、自動分析装置におけるプローブ（ノズル）の水滴除去を行うために、ワイパーを用いてプローブの動作によりプローブ（ノズル）をワイパーに接触させ、ワイパーの吸引機構によりノズルに残った水滴を除去する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２４２１８３号公報
【特許文献２】特開平９−２２９９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２の水滴除去装置は、ワイパーを使用してノズルに付着した液体を除去するため、液滴除去作業に時間を要する。また、ノズルとワイパーを接触させる必要があるため、当該ノズルに外力あるいは、ノズル先端とワイパーとの接触により、ノズル内に貯留されている液体が漏出あるいはノズルの吐出方向奥側に後退するおそれがある。この問題は、ノズルからの液体の吐出量に影響を及ぼして分注量の精度の劣化につながる。特にごく微小な液体を吐出するためのノズルの径は、ごく小さいものであり、わずかな振動により液体に与える影響は大きい。また、ワイパーにノズル外壁に残存した液体が接触するため、例えば、異なる液体を分注する場合、従前にワイパーに残存していた液体が、ワイパーからノズルに付着して液体の混入などをおこすおそれがある。さらに、ワイパーを定期的に、洗浄・交換する必要もある。
【０００８】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、上記問題を解決するものであり、液体の分注量の精度を向上させることができる分注装置用液滴除去装置、分注装置及び分注方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の分注装置用液滴除去装置、分注装置及び分注方法を提供する。
【００１０】
本発明の第１態様によれば、ノズル内に液体収容容器に収容された液体を吸引した後分注容器に吐出可能な分注ヘッドを備えた分注装置に用いられる分注装置用液滴除去装置であって、
前記ノズルの径よりも大きい開口を上面に有する本体部で構成され、前記開口部分にガスを吹き出す吹出口を有し、前記吹出口からガスを吹き出すことによって前記開口内に位置する前記ノズルの外側に付着した前記液滴を除去することを特徴とする、分注装置用液滴除去装置を提供する。
【００１１】
本発明の第２態様によれば、前記吹出口は、前記開口中心に対して対向する位置に設けられていることを特徴とする、第１態様の分注装置用液滴除去装置を提供する。
【００１２】
本発明の第３態様によれば、前記吹き出し口は、前記ノズルの延在方向に対して直交する方向にガスを吹き出すように構成されていることを特徴とする、第１又は第２態様の分注装置用液滴除去装置を提供する。
【００１３】
本発明の第４態様によれば、ノズル内に液体収容容器に収容された液体を吸引した後分注容器に吐出可能な分注ヘッドと、
前記ノズルの径よりも大きい開口を上面に有する本体部で構成され、前記開口部分に前記開口中心に対して対向する位置にガスを吹き出す吹出口を有し、前記吹出口からガスを吹き出すことによって前記開口内に位置する前記ノズルの外側に付着した前記液体を除去する液滴除去部と、
前記液体収容容器と前記分注容器と前記開口とに位置決め可能に前記分注ヘッドの移動を行い、前記収容容器から液体を吸引した前記分注ヘッドの前記ノズルを前記開口部分に移動させて前記液滴除去部により前記ノズルに付着した液体を除去した後、前記分注容器に前記分注ヘッドを移動させるヘッド移動装置と、を備えることを特徴とする分注装置を提供する。
【００１４】
本発明の第５態様によれば、前記ヘッド移動装置は、前記ノズルが前記開口の周縁に接触しないように、前記ノズルを前記開口に位置決め可能であることを特徴とする、第４態様の分注装置を提供する。
【００１５】
本発明の第６態様によれば、ノズル内に液体収容容器に収容された液体を吸引した後分注容器に吐出可能な分注ヘッドを備えた分注装置において使用される分注方法であって、
前記収容容器から液体を吸引して前記ノズル内に液体を貯留し、
液滴除去部に前記分注ヘッドのノズルを、前記ノズルの径よりも大きい開口を上面に有する本体部で構成され、前記開口部分に前記開口中心に対して対向する位置にガスを吹き出す吹出口を有する液滴除去部の前記開口に挿入し、
前記吹出口からガスを吹き出すことによって前記開口内に位置する前記ノズルの外側に付着した液体を除去し、
前記分注容器に前記分注ヘッドを移動させて前記分注容器に前記ノズル内に収容されている液体を吐出して分注動作を行うことを特徴とする分注方法を提供する。
【００１６】
本発明の第７態様によれば、液体収容容器に収容された液体を吸引して保持するノズルの外側に付着した液滴を除去する分注装置用液滴除去装置であって、
ノズルの径よりも大きい開口とガスを吹き出す吹出口を有する管路とを備え、液体を保持したノズルを前記開口に挿入した状態でこのノズルの外側に前記吹出口からガスを吹き付けるように構成された本体部と、
一端が前記管路に接続され他端が圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給部に接続された圧縮ガス給送管と、
前記圧縮ガス給送管の途中に配置されたバルブと、
前記バルブを開閉させるバルブ駆動部と、
を備えた分注装置用液滴除去装置を提供する。
【００１７】
本発明の第８態様によれば、前記開口中心に対して対向する位置に前記管路の吹出口を設けたことを特徴とする、第７態様の液滴除去装置を提供する。
【００１８】
本発明の第９態様によれば、前記吹出口は、前記ノズルの延在方向に対して直交する方向にガスを吹き出すように構成されている第７又は第８態様の液滴除去装置を提供する。
【００１９】
本発明の第１０態様によれば、ノズル内に液体収容容器に収容された液体を吸引した後分注容器に吐出可能な分注ヘッドと、
ノズルの径よりも大きい開口とガスを吹き出す吹出口を有する管路とを備え、液体を保持したノズルを前記開口に挿入した状態でこのノズルの外側に前記吹出口からガスを吹き付けるように構成された本体部と、
一端が前記管路に接続され他端が圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給部に接続された圧縮ガス給送管と、
前記圧縮ガス給送管の途中に配置されたバルブと、
前記バルブを開閉させるバルブ駆動部と、
前記分注ヘッドを前記液体収容容器、前記分注容器ならびに前記開口へ所定の順序で移動させるヘッド移動装置と、を備えることを特徴とする分注装置を提供する。
【００２０】
本発明の第１１態様によれば、前記ヘッド移動装置は、前記ノズルが前記開口の周縁に接触しないように、前記ノズルを前記開口に位置決め可能であることを特徴とする、第１０態様の分注装置を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の第１態様、第７態様及び第１０態様によれば、ガスを吹き出すことにより液滴を除去することができるため、ワイパーなどにノズルを接触させる必要がない。したがって、液体の吐出量に影響を及ぼさない。また、ワイパーに残存していた液体が、ワイパーからノズルに付着して液体の混入などをおこすことがない。さらに吹き出すガスの風圧によって液滴を吹き飛ばすので、液滴除去作業時間が短時間で済む。また、非接触で液滴を除去するので液滴付着による清掃や部材の交換といった作業が少なくなる。
【００２２】
本発明の第２態様及び第８態様によれば、ガスを対向位置から吹き出すことにより、ノズルの周方向全面にガスを吹き付けることができ、周方向における液体の除去にムラを生じさせることがない。
【００２３】
本発明の第３態様及び第９態様によれば、ノズルに直交する方向にガスを吹き出すことにより、ガス吹き出しによる液滴除去を効率的に行うことができる。また、ノズル内に保持している液体に対する風圧の影響を最小限に抑えることができる。
【００２４】
本発明の第４態様、第６態様によれば、液体を吸引した後に液滴除去部によりノズルに付着した液体を除去するように構成されているため、分注動作時における吐出量に影響を及ぼすことがなく、また、異なる種類の液体同士の混合を防止することができる。さらに吹き出すガスの風圧によって液滴を吹き飛ばすので、液滴除去作業時間が短時間で済む。また、非接触で液滴を除去するので液滴付着による清掃や部材の交換といった作業が少なくなる。
【００２５】
本発明の第５態様及び第１１態様によれば、ヘッド移動装置を利用して、ノズルが液滴除去部の開口の周縁に接触しないように分注ヘッドを位置決めするので、ノズルを開口部へ位置させるための特別な機構が不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態に係る分注装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
本発明の一の実施形態にかかる分注装置の全体構成を模式的に示す模式構成図を図１に示す。図１に示すように、分注装置１０１は、剛体部材により形成された基台であるベースステージ３を備えており、このベースステージ３上には、ティップ装着ステージＳ１、液体収容ステージＳ２、及びプレート載置ステージＳ３、液滴除去ステージＳ４とが設けられている。また、分注装置１０１は、分注処理を行うための単一のノズル部１６を備えた分注ヘッド装置１０と、この分注ヘッド装置１０の図示Ｘ軸方向又はＹ軸方向への移動を行うＸＹロボット１２（ヘッド移動装置の一例である）とが備えられている。ＸＹロボット１２によりこの分注ヘッド装置１０が、上記それぞれのステージＳ１〜Ｓ４を移動して、分注ヘッド装置１０に備えられたそれぞれのノズル部１６の下端部に着脱自在に装着されたティップ１４によって、液体を吸入して容器に吐出する分注処理が行われる。なお、上記Ｘ軸方向とＹ軸方向とは、ベースステージ３の大略表面沿いの方向であって、互いに直交する方向である。
【００２８】
また、図１に示すように、ベースステージ３上のティップ装着ステージＳ１には、未使用の複数のティップ１４を整列配列させた状態で収容するティップ収容容器６が載置されている。液体収容ステージＳ２には、検体・試料・試薬等の液体が収容された液体収容容器５が例えば３台載置されている。なお、このような液体収容容器５はその内部に収容される液体の温度を調整する（例えば所定の温度に保つ）温度調節機能を備えるように構成されていてもよい。プレート載置ステージＳ３には、分注対象である液体が分注により所定量だけ供給される多数のウェルが形成されたマイクロプレート４（あるいはマイクロタイタープレート４という場合であってもよい）が複数、例えば、２枚載置されている。液滴除去ステージＳ４は、液滴除去装置９が設けられており、分注ヘッド装置のノズル（ティップ１４）に付着した液体を除去する。
【００２９】
次に、ティップ１４及びマイクロプレート４について説明する。ティップ１４は液体を吸入又は吐出可能な貫通孔を有する先細りのテーパ状のノズル状部品であり、使用の都度交換されるいわゆる使い捨て部品である。ティップ１４は、分注ヘッド装置１０が備えるシリンダ３２のノズル部１６の先端に交換自在に装着されて液体の吐出などを行うノズルとして機能する。図２（Ａ）に示すように、分注ヘッド装置１０には、ティップ１４がノズル部１６に装着される。
【００３０】
また、図２（Ｂ）に示すように、未使用のそれぞれのティップ１４は、格子状の配列を有するティップ収容容器６内に収容されており、ティップ収容容器６の上方に分注ヘッド装置１０を移動させたあと下降させることにより、それぞれのティップ１４を分注ヘッド装置１０のノズル部１６に自動的に装着することが可能となっている。
【００３１】
これらのティップ１４の先端部を、例えば、マイクロプレート４（マイクロタイタープレート）に格子状に設けられた凹部であるウェル４ａ内に下降させて液体を吸入し、あるいは、液体収容容器５内に下降させて収容されている液体を吸入し、上記マイクロプレート４とは異なるマイクロプレート４のウェル４ａにそれぞれのティップ１４より上記吸入した液体を吐出することにより、異なるマイクロプレート４間で液体の移し替えや、マイクロプレート４への液体の供給等の分注処理を行うことができる。
【００３２】
次に、図３Ａから図３Ｃを参照して、本分注装置で用いられるマイクロプレート４の構成例について説明する。図３Ａから図３Ｃに示すマイクロプレートは、タンパク質溶液中のタンパク質を結晶化させるために用いられる結晶化容器であるが、本実施形態にかかる分注装置は、図３Ａなどに示すマイクロプレートのほか、本体に格子状に凹部であるウェルが形成された構成のものを用いることができる。図３Ａに示すように、マイクロプレート４には複数のウェル４ａが格子状に形成されている。ウェル４ａは、円形の貯液部４ｃの中心に円柱状の液保持部４ｂが設けられたいわゆるカルデラ状の液体収納用の凹部であり、ウェル４ａ内には、それぞれ液保持部４ｂと凹状の貯液部４ｃにそれぞれ異なる液体が分注される。
【００３３】
図３Ｂはこれらの液体を収容した１つのウェル４ａの断面を示している。ウェル４ａ内では、液保持部４ｂの頂部に設けられたポケット内に液滴状の第１の液体（結晶化溶液）４６ａが載置状態で保持されており、液保持部４ｂを囲むリング状の貯液部４ｃには、他の第２の液体（タンパク質溶液）４６ｂが貯溜される。これらの第１の液体４６ａ及び第２の液体４６ｂは、液体収容容器５に貯留されているものであり、後述するように、本実施形態にかかる分注装置１０１によってウェル４ａ内に分注されたものである。後述するように本マイクロプレートを用いてタンパク質の結晶化の開始に際しては、液保持部４ｂに保持された第１の液体４６ａに所定量の他の液体４６ｂを貯液部４ｃから取り出して分注して混合する動作を行う。
【００３４】
ティップ収容容器６には、分注操作に使用されるティップ１４が格子状配列で複数保持されている。図３Ａに示すマイクロプレートを用いた分注には、後述するように大小２種類のティップが用いられ、ティップ収容容器６にはそれぞれ小型サイズ、大型サイズのティップが収納されている。これらのティップは、上述したようにノズル部１６に挿入されて分注ヘッド装置１０に装着され、分注操作が実行される。
【００３５】
なお、使用後の消耗部品を回収するための図示しない廃棄ボックスが設けられており、使用されたティップは、この廃棄ボックス内に投棄される。
【００３６】
図３Ｃは、この分注装置を用いて行われるマイクロプレート作製動作における分注操作を示している。分注ヘッド装置は、ティップ１４ａを装着して液体収容容器から第２の液体４６ｂを吸引して取り出し、次いで図３Ｃ（Ａ）に示すように、ウェル４ａの貯液部４ｃ内に第２の液体４６ｂを分注する。このとき、用いられるティップ１４ａは大型サイズの結晶化溶液用ティップであることから、貯液部４ｃ内への分注量が多い場合でも短時間で分注を完了することができる。
【００３７】
次に、液体収容容器から第１の液体４６ａを取り出し、図３Ｃ（Ｂ）に示すように、貯液部４ｃ内に第２の液体４６ｂａが分注されたウェル４ａを対象として、液保持部４ｂの頂部のポケット内に第１の液体４６ａを分注する。このときに用いられるティップ１４ｂは小型のものを用いることが好ましい。
【００３８】
次いで分注ヘッド装置１０は、小型のティップを装着し、図３Ｃ（Ｃ）に示すように、小型のティップ１４ｂによって貯液部４ｃ内の第２の液体４６ｂの一部を吸引し、所定量の第２の液体４６ｂを液保持部４ｂに既に分注されている第１の液体４６ａと加え合わせる。このとき、用いられるティップ１４は小型サイズのティップ１４ｂであることから、第１の液体４６ａに加え合わせる第２の液体４６ｂの量が微量である場合にも、精度の良い分注が行われる。なお、この動作においては、ティップ１４ｂの先端に第２の液体４６ｂのドロップを作成し、その後、ティップ１４ｂを下降させて、第２の液体４６ｂのドロップと液保持部４ｂに既に分注されている第１の液体４６ａとを接触させるドロップタッチ方式により分注動作がなされる。この動作については、詳細は後述する。
【００３９】
次に、分注装置１０１が備える分注ヘッド装置１０の模式図を図４に示して、分注ヘッド装置１０の構成及び駆動機構の制御系について詳細に説明する。
【００４０】
図４に示すように、分注ヘッド装置１０は、ノズル部１６等を備えて分注処理を行うヘッド本体ユニット２０と、このヘッド本体ユニット２０を昇降させる昇降装置２２とを備えている。なお、ヘッド本体ユニット２０は、昇降装置２２を介して、ＸＹロボット１２に支持されている。昇降装置２２は、昇降方向に配置されるとともにヘッド本体ユニット２０を昇降可能に支持するボールねじ軸２３と、ボールねじ軸２３に連結されボールネジ軸２３を回転駆動させる昇降駆動モータ２７とを備えている。また、ボールねじ軸２３は、ヘッド本体ユニット２０のフレーム２８に装着されたナット部２４に螺合されている。昇降装置２２がこのような構成を有していることにより、昇降駆動モータ２７を正逆いずれかの方向に駆動させることにより、ボールねじ軸２３に螺合されているナット部２４を当該ボールねじ軸２３に沿って上方又は下方に移動させることで、フレーム２８を介してヘッド本体ユニット２０を上昇又は下降させることができる。
【００４１】
また、図４に示すように、ヘッド本体ユニット２０は、昇降装置２２により昇降可能に支持されているフレーム２８と、このフレーム２８に支持されたシリンダブロック２９と、このシリンダブロック２９に設けられたシリンダ３２内に一方の端部（図示下端部）が挿入されたピストン３０と、ピストン３０の他方の端部（図示上端部）に結合されたナット部３１と、このナット部３１を上下動させることで、シリンダ３２内に挿入配置されたピストン３０をシリンダ３２の内壁に沿いながら一体的に上下動させるピストン駆動装置４０とを備えている。
【００４２】
また、シリンダ３２の下方には、ノズル部１６が設けられており、上述のようにノズル部１６には、先端にティップ１４が脱着可能に装着される。なお、フレーム２８にはピストン駆動装置４０が支持されており、ナット部３１、ピストン３０、及びシリンダブロック２９は、ピストン駆動装置４０を介してフレーム２８に支持されている。
【００４３】
また、フレーム２８に装備されたピストン駆動装置４０は、昇降方向に配置されるとともに、ナット部３１を昇降可能に支持するボールねじ軸３３と、ボールねじ軸３３を回転駆動させるピストン駆動用モータ３７とを備えている。
【００４４】
また、ボールねじ軸３３はピストン３０に結合されたナット部３１と螺合している。ピストン駆動装置４０がこのような構成を有していることにより、ピストン駆動用モータ３７を正逆いずれかの方向に回転駆動させることで、ボールねじ軸３３を正逆いずれかの方向に回転駆動させて、このボールねじ軸３３に螺合されているナット部３３ａをボールねじ軸３３の軸方向に沿って上昇又は下降させることができる。その結果、ナット部３１を上昇又は下降させることができ、シリンダ３２内に挿入配置されたピストン３０をシリンダ内壁に沿って上昇又は下降させることが可能となっている。
【００４５】
次に液滴除去装置について説明する。液滴除去装置は、図４に示すように、内部が空洞になった略箱形形状の本体部７０の上面に開口７１が設けられ、当該開口７１を形成する本体上面の壁の部分に空気を吹き出すための吹出口７２が設けられている。吹出口７２は、開口７１の延在方向に対して直交する方向に空気を吹き出すように設けられており、開口７１の中心に対して対向する位置の２箇所に設けられている。空気の吹出口は、図４に示す２箇所でなくてもよく、例えば、４箇所に設けることができる。また、吹出口７２につながる管路７２ａには、風量調節部７５が設けられており、吹出口７２から吹き出される空気の量を調整することができる。
【００４６】
管路７２ａには、液滴除去装置９の外部に設けられている空圧源６３から圧縮ガス給送管７４を通って圧縮ガスとしての空気が供給され吹き出される。圧縮ガス給送管７４には、途中にプランジャバルブ６１、レギュレータ６２が設けられている。空気の吹き出し圧は、用いる液体の性質やノズルの形状などの実験条件により適宜設計すればよいが、例えば、吹き出し圧を０．０１ＭＰａから０．４９ＭＰａまで、風量を１００Ｌ／分とすることができる。
【００４７】
プランジャバルブ６１は、バルブ駆動部９３から供給される駆動信号を受けて開放状態と閉鎖状態とを切替可能に構成されている。上述のように、圧縮ガス給送管７４は、圧縮ガス供給部である空圧源６３に接続されているため、プランジャバルブ６１が開放状態にあるときは、空気が送られて吹出口７２から空気が吹き出す。このとき、風量調節部７５によって、２つの吹出口７２から吹き出す空気の量をほぼ等しく調整すると共に、ティップ１４の外壁に付着した液滴を除去するために適切な風量で空気を吹き出すことが好ましい。一方、プランジャバルブ６１が閉鎖状態にあるときは、空気の吹き出しが停止される。
【００４８】
また、ティップ１４は、開口の周囲の壁７１ａに接触しないように、開口７１に挿入されることが好ましく、ティップ１４の位置と開口７１との位置が一致するようにＸＹロボット１２により分注ヘッド装置１０の位置あわせが行われる。
【００４９】
液滴除去装置は、図５に示すように、開口７１にティップ１４が挿入された状態で空気を吹出口７２から吹き出すことによりティップ１４の外側に付着した液体を除去するためのものである。ティップ１４の外側に付着した液滴状の液体を除去する場合は、空気圧を液滴に効果的に作用させて瞬時に吹き飛ばすのが望ましい。このため、本実施形態においては、ティップ１４に対して直交方向に空気を吹き付ける構成を採っている。
【００５０】
また、ティップ１４に対して直交方向に空気を吹き付ける構成を採っているので、ティップ１４の最先端に位置する吐出口には、直接空気があたらないため、ティップ１４の吐出口の際まで吸引された第１の液体４６ａ，４６ｂを風圧で除去または移動させるようなことがなく、液体の吐出量に変動を起こさせることがない。
【００５１】
なお、図５においては、開口の周囲の壁７１ａは、ノズルの延在方向に略水平に構成されているが、吹出口７２から吹き出された空気を本体部７０の内側に向かって導くために、当該壁７１ａにテーパを設けてもよい。具体的には、上方よりも下方が大径となるように壁７１ａにテーパを設ければ、吹出口から吹き出された空気を本体内部に導くことができる。さらに、本体内部の空間７３内を減圧するための吸引ポンプを設け、負圧により吹出口から吹き出された空気を本体内部に導くように構成することもできる。
【００５２】
次に、分注装置１０１における制御系の構成について説明する。分注装置１０１は、その分注処理の動作の制御を行う分注装置制御システム９０を備えている。この分注装置制御システム９０の構成を図４に示す。なお、図４に示す制御ブロックシステムにおいては、その主要な制御構成についてのみ示している。
【００５３】
図６に示すように、分注装置制御システム９０は、システム全体の各ブロックについて統括的な制御を行う制御部９１と当該制御部９１に格納されている分注動作に関するプログラムである分注動作プログラム９２を備える。制御部９１は、ＸＹロボット１２による分注ヘッド装置１０のＸＹ移動の動作制御を行うＸＹロボット駆動部９６と、分注ヘッド装置１０の昇降駆動モータ２７の昇降動作制御を行う昇降モータ駆動部９５と、分注ヘッド装置１０のピストン駆動用モータ３７の駆動制御を行うポンプ駆動部９４と、プランジャバルブ６１に駆動パルスを印加するバルブ駆動部９３とを備える。
【００５４】
ＸＹロボット駆動部９６は、ＸＹロボット１２による分注ヘッド装置１０のＸ軸方向又はＹ軸方向の移動動作の制御を行うことにより、分注ヘッド装置１０を各ステージＳ１〜Ｓ４へ位置決めするための動作制御を行う。昇降モータ駆動部９５は、昇降装置２２によるヘッド本体ユニット２０の昇降動作の制御を行う。また、ポンプ駆動部９４は、ピストン駆動装置４０によるピストン３０の昇降動作の制御を行う。バルブ駆動部９３は、プランジャバルブ６１に駆動信号を印加して、プランジャバルブ６１の開閉を切り替える。
【００５５】
また、分注装置制御システム９０には、ユーザにより設定される制御条件を制御部へ入力する入力部９７及び分注装置１０１の現在の状態及び作業工程を表示するための表示部９８が設けられている。入力部９７を通して入力される制御条件としては、例えば、分注ヘッド装置１０が装備するノズル部１６における液体の吸入量あるいは吐出量のデータが例示できる。特に、このような分注処理においては、微少量の液体の吸入及び吐出を正確に行う必要があるとともに、取り扱われる液体の種類に応じて適切な条件を設定する必要がある。このように入力部９７を通じて設定される液体の吸入・吐出量のデータは、制御部９１において、シリンダ３２内におけるピストン３０の移動距離すなわちピストンストロークのデータに変換して、上記設定された液体の吸入・吐出量に応じた制御を行うことができる。
【００５６】
次に、本実施形態にかかる分注装置の分注方法について図６、図７に示すフローチャートに基づいて以下に説明する。図６、図７に示すフローチャートは、図３Ａに示すマイクロプレート４を用いて、図３Ｃに示す操作を行うための処理である。マイクロプレート４の形状及び処理の内容が異なれば、各工程について若干の相違があることはいうまでもない。
【００５７】
まず、図示しない入力部としての操作スイッチなどを操作し、分注作業を開始する要求を制御部９１がうけると、分注操作を開始する。制御部９１は、ＸＹロボット１２を操作して、シリンダ３２のノズル部１６にティップ１４を取り付けるべく、ティップ収容容器６の上方へ分注ヘッド装置１０を移動させる。次に昇降駆動モータ２７を動作させてヘッド本体ユニット２０を下降させ、ノズル部１６にティップ１４を取り付ける。次に、制御部９１がＸＹロボット１２を操作して、分注ヘッド装置１０を液体収容ステージＳ２の第２の液体４６ｂが貯留されている液体収容容器５の上方に移動させた後、昇降モータ２７を駆動させてティップ１４の先端が第２の液体４６ｂに接触するようにヘッド本体ユニット２０を下降させる。その後、ポンプ駆動部９４がピストン駆動用モータ３７を動作させてピストン３０を引き上げ、ティップ１４内に第２の液体４６ｂを吸引させる。ティップ１４内に第２の液体４６ｂを吸引した後、分注ヘッド装置１０をマイクロプレート４の１つめのウェル４ａの貯留部４ｃの上に位置あわせする（＃１）。
【００５８】
次いで、制御部９１は、ピストン３０を駆動させて、マイクロプレート４の１つめのウェル４ａの貯留部４ｃに、所定量の第２の液体４６ｂを分注する（＃２）。次いで、次に分注すべきウェルが存在する場合（＃３）は、分注ヘッド装置１０をマイクロプレート４の２つめのウェル４ａの貯留部４ｃの上に位置あわせする（＃４）。この動作を繰り返し、分注すべきすべてのウェル４ａに第２の液体４６ｂを分注する。なお、この作業において、すべてのウェルの貯留部４ｃに第２の液体４６ｂを分注するまでに、ティップ１４内に吸引した第２の液体４６ｂが不足した場合には、吸引動作をもう一度行い、第２の液体４６ｂを貯留部４ｃへ分注するようにする。
【００５９】
上記動作を繰り返して、分注すべきすべての貯留部４ｃに第２の液体４６ｂの分注が終了すると、次にティップ１４を交換する（＃５）。このティップ交換は、ウェル４ａに別の第１の液体４６ａを分注するためであり、先に分注した第２の液体４６ｂと混合しないようにするためである。ティップ交換は、具体的には、図示しないティップ脱離機構によってティップをノズル部１６から取り除いた後、先に行ったティップの取り付けと同様に処理を行うが、ティップのサイズが異なる場合は、当該操作において用いられるティップ１４を収容しているティップ収容容器６からティップを選択するようにする。
【００６０】
次に、制御部９１がＸＹロボット１２を操作して、分注ヘッド装置１０を液体収容ステージＳ２の第２の液体４６ｂが貯留されている液体収容容器５の上方に移動させた後、昇降駆動モータ２７を駆動させてティップ１４の先端が第１の液体４６ａに接触するようにヘッド本体ユニット２０を下降させる。その後、ポンプ駆動部９４がピストン駆動用モータ３７を動作させてピストン３０を引き上げ、ティップ１４内に第１の液体４６ａを吸引する。ティップ１４内に第１の液体４６ａを吸引した後、分注ヘッド装置１０をマイクロプレート４の１つめのウェル４ａの液保持部４ｂの上に位置あわせする（＃６）。
【００６１】
次いで、制御部９１は、ピストン３０を駆動させて、マイクロプレート４の１つめのウェル４ａの液保持部４ｂに、所定量の第１の液体４６ａを分注する（＃７）。次いで、次に分注すべきウェル４ａが存在する場合（＃８）は、分注ヘッド装置１０をマイクロプレート４の２つめのウェル４ａの液保持部４ｂの上に位置あわせする（＃９）。この動作を繰り返し、分注すべきすべてのウェル４ａの液保持部４ｂに第２の液体４６ｂを分注する。なお、この作業において、すべてのウェルに第１の液体４６ａに分注するまでに、ティップ１４内に吸引した第１の液体４６ａが不足した場合には、吸引動作をもう一度行い、第１の液体４６ａを液保持部４ｂへ分注するようにする。
【００６２】
これらの動作が終了すると、マイクロプレート４は、分注すべきすべてのウェル４ａの液保持部４ｂ及び貯留部４ｃに液体が分注されている状態となっている。この後、貯留部の第２の液体４６ｂの一部を液保持部４ｂの液体中に加える動作を行う（＃１０）。この動作の詳細なフローを図７に示す。
【００６３】
まず、ノズル部１６のティップを交換した後、制御部９１がＸＹロボット１２を操作して、分注ヘッド装置１０をマイクロプレート４の１つめのウェル４ａの貯留部の上方へ移動させた後、昇降モータ２７を駆動させてティップ１４の先端が貯液部４ｃに収容されている第２の液体４６ｂに接触するようにヘッド本体ユニット２０を下降させる。その後、ポンプ駆動部９４がピストン駆動用モータ３７を動作させてピストン３０を引き上げ、ティップ１４内に第２の液体４６ｂを吸引する（＃１１）。
【００６４】
次いで、吸引が終了すると、ティップ１４の先端が液保持部４ｂ内の第２の液体４６ｂから離れるようにヘッド本体ユニット２０を上昇させ、ＸＹロボット１２を操作して分注ヘッド装置を液滴除去装置９の開口の上方へ移動させた後、ノズル本体ユニット２０を下降させて、ティップ１４の先端を液滴除去装置９の開口部分へ挿入する（＃１２）。液滴除去装置９は、上述のように開口７１内へティップ１４が挿入された状態で、吹出口７２から空気を吹き出すことにより、ティップ１４の外壁に付着した試薬４６ｂを除去する（＃１３）。このとき、制御部９１は、ティップ１４が開口部分７１に挿入された後にバルブ駆動部９３を駆動させ、吹出口７２から空気を吹き出すように制御することが好ましい。
【００６５】
吹出口７２から吹き出された空気によって、ティップ１４の外壁に付着した第２の液体４６ｂが除去されると、ヘッド本体ユニット２０を上昇させてティップを開口部７１から外し、ＸＹロボット１２を操作して分注ヘッド１０を液保持部４ｂの上方へ移動させる（＃１４）。このとき、空気を吹き出しながらヘッド本体ユニット２０をゆっくり上昇させると、ティップの外壁に残存した液滴がノズルの先端方向に吹き飛ばされ、ノズルから除去されやすくなるので好ましい。また、ノズルの上昇速度を段階的にスローダウンさせる動作を組み合わせることにより、最初は高速でノズルを上昇させ、下端部が吹出口７２に接近するに従って低速に切換る方法でもよい。なお、この場合において、ノズルの下端部に風圧を作用させるとノズルの内部の液体が移動・除去される可能性があるため、ノズルを徐々に上昇させ、下端部が吹出口と同じくらいの高さもしくは１ｍｍ〜２ｍｍほど低い高さに達したらノズルの上昇を停止し、しばらくしてガス吹き出しも停止させる。なお、このときも、ノズルの下端部に風圧が作用しないようにノズルの高さ及び空気の吹き出し量を制御することが好ましい。
【００６６】
その後、ＸＹロボット１２により、ヘッド本体ユニット２０をマイクロプレート４のウェル４ａの液保持部４ｂの上に位置あわせする。その後、ピストン３０をわずかに駆動させ、ティップ１４の先端に第２の液体４６ｂのドロップを作成する（＃１５）。
【００６７】
ティップ１４の先端にドロップが作成されると、ヘッド本体ユニット２０をわずかに下降させ、ドロップと液保持部４ｂに先に分注された第１の液体４６ａとを接触させるドロップタッチを行う（＃１６）。このとき、ティップ１４の先端が液保持部４ｂに先に分注された第１の液体４６ａと接触しないように下降幅を制御する。２つの液滴は、接触して同一化し、ティップ１４の先端からドロップが外れて液保持部４ｂに移動する。
【００６８】
ドロップタッチの後、ヘッド本体ユニット２０を上昇させて（＃１７）、１つのウェル４ａについて、第２の液体４６ｂの液保持部４ｂへの分注操作が終了する。他に分注すべきウェルがある場合（＃１８）は、次のウェルの貯液部４ｃに分注ヘッド１０を移動（＃１９）させた後、上記分注動作を繰り返し行う。分注すべきウェルにすべて第２の液体４６ｂを分注すると、分注動作を終了させる。
【００６９】
なお、本実施形態にかかる分注装置においては、ティップ内に液体を吸引するとき、ティップ１４内のウェット性を高め、分注時の吐出量を高精度に制御するため、プリウェット動作を行うようにしてもよい。プリウェット動作は、ピストン３０の動作によりティップ１４内へ液体を吸引する場合、ティップ１４の内壁に吸引・吐出する液体を接触させて、ティップ１４の内壁の濡れ性を向上させ、ティップ内壁の撥水性に伴う吐出量の変動を少なくするために行う動作である。
【００７０】
プリウェット動作の具体的な処理工程を図８に示す。図８（Ａ）は、ヘッド本体ユニット２０が下降して、ティップ１４の先端が吸引すべき液体に接触している状態を示している。この後、ピストン３０を駆動させて、液体をティップ１４内へ吸引動作を行うが、このときの吸引量Ｖ０を吸引する（図８（Ｂ））。つぎに、ピストン３０を下降させ、ティップ１４内の液体がＶｒとなるまで液体を吐出する。以下、これらの動作を複数回、例えば３回繰り返し行い、ティップ１４の内壁を液体と十分に接触させた後、ティップ１４内に吸引される最終的な液体の吸引量がＶとなるようにし、ティップ１４を液体から外れるようにする（図８（Ｄ））。
【００７１】
このようにして、ティップ１４内への液体の吸引時において、ピストンを往復させて、液体をＶ０だけ吸引させた後、Ｖｒとなるまで吐出する動作を繰り返すことにより、ティップ内の圧力を高めにして、液体の分注時における吐出量を安定させることができる。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態にかかる分注装置によれば、液体を吸引した後、分注する作業を開始するまでに、液滴除去装置９によってティップの外壁に付着した液体を除去するようにしているため、液の混入を防止することができ、また、ドロップタッチ方式により分注動作を行う場合に、当該付着した液体が液滴と同一化して大きな液滴となることを防止することができる。したがって、分注量を均一に制御することが容易であり、高精度の分注動作を行うことができる。
【００７３】
また、シリンダ３２のノズル部１６に、脱着自在なティップ１４を装着して、液体の吸引及び吐出を行う構成としているため、液体の種類ごとにティップ１４を交換して、液体同士の混入などを防止することができる。
【００７４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。液滴除去装置に設けられている吹出口は、対向位置に２箇所である必要はなく、３以上の吹出口から空気を吹き出すように構成されていてもよい。さらにバルブとしてプランジャバルブを使用した例を説明したが、パルス信号によって高速開閉動作を行えるバルブであればそれを代用することができる。
【００７５】
また、例えば、本実施形態にかかる分注ヘッド装置は、シリンジ３２のノズル部１６の先端にティップを装着して液体を吸引・吐出するものであるが、必ずしもティップを用いるものでなくてもよく、ノズル部１６に直接資料を吸引、吐出するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一の実施形態にかかる分注装置の外観構成を示す模式斜視図である。
【図２】（Ａ）は分注ヘッド装置のシリンダの先端部分の構成を模式的に示す部分拡大断面図であり、（Ｂ）はティップ収容容器の構成を示す模式図である。
【図３Ａ】図１の分注装置において使用されるマイクロプレートの外観斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａのマイクロプレートの部分断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａのマイクロプレートを用いた場合の分注操作の説明図である。
【図４】図１の分注装置の分注ヘッド装置１０及び駆動制御系の構成を示す模式図である。
【図５】図１の分注装置が備える液滴除去装置の構成を示す断面図である。
【図６】図１の分注装置の分注方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】図６のフローチャートの詳細フローチャートである。
【図８】図１の分注操作において行われるプリウェット動作の処理工程を示す説明図である。
【図９】分注装置の分注動作を示す説明図である。図１の分注装置が液体を吐出させるためにマイクロプレートの上方併置している状態を示す模式図である
【図１０Ａ】ノズルの外壁に液滴が残存した状態を示す模式図である。
【図１０Ｂ】ノズルの外壁に残存した液滴による不良状態を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００７７】
３ ベースステージ
４ マイクロプレート
５ 液体収容容器
９ 液滴除去装置
１０ 分注ヘッド装置
１２ ＸＹロボット
１４，１４ａ，１４ｂ ティップ
１６ ノズル部
２０ ヘッド本体ユニット
２２ 昇降装置
２５ バッファタンク
２６ プランジャバルブ
３０ ピストン
３２ シリンダ
４０ ピストン駆動装置
６１ プランジャバルブ（バルブ）
７０ 本体部
７１ 開口
７２ 吹出口
７２a 管路
７４ 圧縮ガス給送管
９１ 制御部
９３ バルブ駆動部
１０１ 分注装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル内に液体収容容器に収容された液体を吸引した後分注容器に吐出可能な分注ヘッドを備えた分注装置に用いられる分注装置用液滴除去装置であって、
前記ノズルの径よりも大きい開口を上面に有する本体部で構成され、前記開口部分にガスを吹き出す吹出口を有し、前記吹出口からガスを吹き出すことによって前記開口内に位置する前記ノズルの外側に付着した前記液滴を除去することを特徴とする、分注装置用液滴除去装置。
【請求項２】
前記吹出口は、前記開口中心に対して対向する位置に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の液滴除去装置。
【請求項３】
前記吹出口は、前記ノズルの延在方向に対して直交する方向にガスを吹き出すように構成されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の液滴除去装置。
【請求項４】
ノズル内に液体収容容器に収容された液体を吸引した後分注容器に吐出可能な分注ヘッドと、
前記ノズルの径よりも大きい開口を上面に有する本体部で構成され、前記開口部分に前記開口中心に対して対向する位置にガスを吹き出す吹出口を有し、前記吹出口からガスを吹き出すことによって前記開口内に位置する前記ノズルの外側に付着した前記液体を除去する液滴除去部と、
前記液体収容容器と前記分注容器と前記開口とに位置決め可能に前記分注ヘッドの移動を行い、前記収容容器から液体を吸引した前記分注ヘッドの前記ノズルを前記開口部分に移動させて前記液滴除去部により前記ノズルに付着した液体を除去した後、前記分注容器に前記分注ヘッドを移動させるヘッド移動装置と、を備えることを特徴とする分注装置。
【請求項５】
前記ヘッド移動装置は、前記ノズルが前記開口の周縁に接触しないように、前記ノズルを前記開口に位置決め可能であ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】
ノズル内に液体収容容器に収容された液体を吸引した後分注容器に吐出可能な分注ヘッドを備えた分注装置において使用される分注方法であって、
前記収容容器から液体を吸引して前記ノズル内に液体を貯留し、
液滴除去部に前記分注ヘッドのノズルを、前記ノズルの径よりも大きい開口を上面に有する本体部で構成され、前記開口部分に前記開口中心に対して対向する位置にガスを吹き出す吹出口を有する液滴除去部の前記開口に挿入し、
前記吹出口からガスを吹き出すことによって前記開口内に位置する前記ノズルの外側に付着した液体を除去し、
前記分注容器に前記分注ヘッドを移動させて前記分注容器に前記ノズル内に収容されている液体を吐出して分注動作を行うことを特徴とする分注方法。
【請求項７】
液体収容容器に収容された液体を吸引して保持するノズルの外側に付着した液滴を除去する分注装置用液滴除去装置であって、
ノズルの径よりも大きい開口とガスを吹き出す吹出口を有する管路とを備え、液体を保持したノズルを前記開口に挿入した状態でこのノズルの外側に前記吹出口からガスを吹き付けるように構成された本体部と、
一端が前記管路に接続され他端が圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給部に接続された圧縮ガス給送管と、
前記圧縮ガス給送管の途中に配置されたバルブと、
前記バルブを開閉させるバルブ駆動部と、
を備えた分注装置用液滴除去装置。
【請求項８】
前記開口中心に対して対向する位置に前記管路の吹出口を設けたことを特徴とする、請求項７に記載の液滴除去装置。
【請求項９】
前記吹出口は、前記ノズルの延在方向に対して直交する方向にガスを吹き出すように構成されていることを特徴とする、請求項７又は８記載の液滴除去装置。
【請求項１０】
ノズル内に液体収容容器に収容された液体を吸引した後分注容器に吐出可能な分注ヘッドと、
ノズルの径よりも大きい開口とガスを吹き出す吹出口を有する管路とを備え、液体を保持したノズルを前記開口に挿入した状態でこのノズルの外側に前記吹出口からガスを吹き付けるように構成された本体部と、
一端が前記管路に接続され他端が圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給部に接続された圧縮ガス給送管と、
前記圧縮ガス給送管の途中に配置されたバルブと、
前記バルブを開閉させるバルブ駆動部と、
前記分注ヘッドを前記液体収容容器、前記分注容器ならびに前記開口へ所定の順序で移動させるヘッド移動装置と、を備えることを特徴とする分注装置。
【請求項１１】
前記ヘッド移動装置は、前記ノズルが前記開口の周縁に接触しないように、前記ノズルを前記開口に位置決め可能であることを特徴とする、請求項１０に記載の分注装置。
【請求項１】
ノズル内に液体収容容器に収容された液体を吸引した後分注容器に吐出可能な分注ヘッドを備えた分注装置に用いられる分注装置用液滴除去装置であって、
前記ノズルの径よりも大きい開口を上面に有する本体部で構成され、前記開口部分にガスを吹き出す吹出口を有し、前記吹出口からガスを吹き出すことによって前記開口内に位置する前記ノズルの外側に付着した前記液滴を除去することを特徴とする、分注装置用液滴除去装置。
【請求項２】
前記吹出口は、前記開口中心に対して対向する位置に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の液滴除去装置。
【請求項３】
前記吹出口は、前記ノズルの延在方向に対して直交する方向にガスを吹き出すように構成されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の液滴除去装置。
【請求項４】
ノズル内に液体収容容器に収容された液体を吸引した後分注容器に吐出可能な分注ヘッドと、
前記ノズルの径よりも大きい開口を上面に有する本体部で構成され、前記開口部分に前記開口中心に対して対向する位置にガスを吹き出す吹出口を有し、前記吹出口からガスを吹き出すことによって前記開口内に位置する前記ノズルの外側に付着した前記液体を除去する液滴除去部と、
前記液体収容容器と前記分注容器と前記開口とに位置決め可能に前記分注ヘッドの移動を行い、前記収容容器から液体を吸引した前記分注ヘッドの前記ノズルを前記開口部分に移動させて前記液滴除去部により前記ノズルに付着した液体を除去した後、前記分注容器に前記分注ヘッドを移動させるヘッド移動装置と、を備えることを特徴とする分注装置。
【請求項５】
前記ヘッド移動装置は、前記ノズルが前記開口の周縁に接触しないように、前記ノズルを前記開口に位置決め可能であ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】
ノズル内に液体収容容器に収容された液体を吸引した後分注容器に吐出可能な分注ヘッドを備えた分注装置において使用される分注方法であって、
前記収容容器から液体を吸引して前記ノズル内に液体を貯留し、
液滴除去部に前記分注ヘッドのノズルを、前記ノズルの径よりも大きい開口を上面に有する本体部で構成され、前記開口部分に前記開口中心に対して対向する位置にガスを吹き出す吹出口を有する液滴除去部の前記開口に挿入し、
前記吹出口からガスを吹き出すことによって前記開口内に位置する前記ノズルの外側に付着した液体を除去し、
前記分注容器に前記分注ヘッドを移動させて前記分注容器に前記ノズル内に収容されている液体を吐出して分注動作を行うことを特徴とする分注方法。
【請求項７】
液体収容容器に収容された液体を吸引して保持するノズルの外側に付着した液滴を除去する分注装置用液滴除去装置であって、
ノズルの径よりも大きい開口とガスを吹き出す吹出口を有する管路とを備え、液体を保持したノズルを前記開口に挿入した状態でこのノズルの外側に前記吹出口からガスを吹き付けるように構成された本体部と、
一端が前記管路に接続され他端が圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給部に接続された圧縮ガス給送管と、
前記圧縮ガス給送管の途中に配置されたバルブと、
前記バルブを開閉させるバルブ駆動部と、
を備えた分注装置用液滴除去装置。
【請求項８】
前記開口中心に対して対向する位置に前記管路の吹出口を設けたことを特徴とする、請求項７に記載の液滴除去装置。
【請求項９】
前記吹出口は、前記ノズルの延在方向に対して直交する方向にガスを吹き出すように構成されていることを特徴とする、請求項７又は８記載の液滴除去装置。
【請求項１０】
ノズル内に液体収容容器に収容された液体を吸引した後分注容器に吐出可能な分注ヘッドと、
ノズルの径よりも大きい開口とガスを吹き出す吹出口を有する管路とを備え、液体を保持したノズルを前記開口に挿入した状態でこのノズルの外側に前記吹出口からガスを吹き付けるように構成された本体部と、
一端が前記管路に接続され他端が圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給部に接続された圧縮ガス給送管と、
前記圧縮ガス給送管の途中に配置されたバルブと、
前記バルブを開閉させるバルブ駆動部と、
前記分注ヘッドを前記液体収容容器、前記分注容器ならびに前記開口へ所定の順序で移動させるヘッド移動装置と、を備えることを特徴とする分注装置。
【請求項１１】
前記ヘッド移動装置は、前記ノズルが前記開口の周縁に接触しないように、前記ノズルを前記開口に位置決め可能であることを特徴とする、請求項１０に記載の分注装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【公開番号】特開２００６−２９２４１６（Ｐ２００６−２９２４１６Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０９７８２（Ｐ２００５−１０９７８２）
【出願日】平成１７年４月６日（２００５．４．６）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月６日（２００５．４．６）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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