分注装置
【課題】簡易な構成で確実に分注動作ができる分注装置を提供すること。
【解決手段】分注液体１５を保持し、その容積によって分注液体１５の体積を計量する吐出ノズル１３を有する吐出チップ１０と、吐出チップ１０を覆う吐出チャンバ９と、を具備し、吐出チップ１０と吐出チャンバ９とによって形成された空間を加圧し、吐出ノズル１３が保持する分注液体１５を吐出して分注する分注装置１００において、空間内の気体の相対湿度を所定の値に近づける冷却素子２３を有する。
【解決手段】分注液体１５を保持し、その容積によって分注液体１５の体積を計量する吐出ノズル１３を有する吐出チップ１０と、吐出チップ１０を覆う吐出チャンバ９と、を具備し、吐出チップ１０と吐出チャンバ９とによって形成された空間を加圧し、吐出ノズル１３が保持する分注液体１５を吐出して分注する分注装置１００において、空間内の気体の相対湿度を所定の値に近づける冷却素子２３を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望の微量の液体を分注する分注装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、吐出チップに生体検査に用いられる分注液体を保持させ、この吐出チップを吐出チャンバによって密閉して加圧し、吐出チップが保持する分注液体を吐出する分注装置が知られている（特許文献１）。また、特許文献２には分注液体を貯留するリザーバと、分注液体を吐出する吐出ノズルと、リザーバと吐出ノズルとを結ぶ細い流路とを有する吐出チップが記載されており、こちらも同様に吐出チップに圧力を加えることによって液体を吐出するものである。この流路は細いため、リザーバに分注液体が充填されると毛細管現象によって吐出ノズルに分注液体が流入する。
【０００３】
【特許文献１】特表２０００−５００５６７号公報
【特許文献２】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、液体が微量である場合、吐出チャンバによって吐出チップを密閉された後、分注液体が蒸発して凝固し、この凝固物によって流路、あるいは吐出ノズルの吐出口が閉塞し、分注動作を確実に行うことができない場合が生じるという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で所望量の分注動作を確実に行うことができる分注装置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】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる分注装置は、液体を保持し、その容積によって前記液体の体積を計量する吐出ノズルを有する吐出チップと、前記吐出チップを覆う吐出チャンバと、を具備し、前記吐出チップと前記吐出チャンバとによって形成された空間を加圧し、前記吐出ノズルが保持する前記液体を吐出して分注する分注装置において、前記空間内の気体の相対湿度を所定の値に近づける相対湿度調整手段を有することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２にかかる分注装置は、上記の発明において、前記所定の値は、８０％以上であることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３にかかる分注装置は、上記の発明において、前記相対湿度調整手段は、前記空間内の気体を冷却する冷却手段であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４にかかる分注装置は、上記の発明において、前記冷却手段は、前記気体と接触する部材を冷却することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５にかかる分注装置は、上記の発明において、前記相対湿度調整手段は、前記空間を加圧する気体を加湿する加湿手段であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６にかかる分注装置は、上記の発明において、前記気体の湿度を検出する湿度検出手段をさらに有すること特徴とする。
【００１２】
また、請求項７にかかる分注装置は、上記の発明において、前記吐出チップは、前記吐出ノズルと接続された流路を通じて毛細管力により当該吐出ノズルに導入される前記液体を保持するリザーバをさらに有し、前記リザーバ及び前記吐出ノズル及び前記流路に保持された前記液体は、前記空間内の気体と接触することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８にかかる分注装置は、上記の発明において、前記液体は、血液、血液の抽出成分、唾液、リンパ液等の体液、もしくはこれらの体液から抽出される液体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかる分注装置は、分注液体を保持する吐出チップに分注液体を充填した後、吐出チャンバ内の相対湿度を所定の値に近づけるようにしているので、分注液体の蒸発を抑制するとともに、分注液体の凝固を防止して流路および吐出ノズルの閉塞を防止することができ、結果として分注動作を精度良くかつ確実に行う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】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる分注装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、この実施の形態１にかかる分注装置１００の概要構成を示すブロック図である。図１に示すように、この分注装置１００は、分注液体１５を保持するとともに吐出を行なう吐出チップ１０と、吐出チップ１０を密閉する吐出チャンバ９と、吐出チャンバ９に接続されたペルチェ素子等によって実現される冷却素子２３と、冷却素子２３を駆動する冷却素子駆動部２２と、吐出チップ１０と吐出チャンバ９とによって形成される空間に気体を送出して加圧し、分注液体１５を吐出させるポンプ４と、ポンプ４から送出された気体を吐出チャンバ９内に導入する配管７ｃと、配管７ｃに取付けられ、分注液体１５の吐出のタイミングを制御するバルブ８ａと、バルブ８ａの開閉の駆動を行なうバルブ駆動部３Ｂと、吐出チャンバ９内の相対湿度を検出する相対湿度計１６ａと、冷却素子駆動部２２とバルブ駆動部３Ｂとを制御する制御部２Ｂとを有する。冷却素子２３は、吐出チャンバ９を冷却することによって、吐出チャンバ９と吐出チップ１０とで形成された空間を冷却している。この制御部２Ｂは、冷却素子駆動部２２を介して冷却素子２３を制御し、バルブ駆動部３Ｂを介してバルブ８ａの開閉を制御する。ポンプ４は、前段にバッファタンク（図示せず）備え、分注液体１５を吐出させるに足る圧力の気体を送出している。
【００１７】
ここで、この分注装置１００の分注動作について説明する。図２は、この分注装置１００の制御部２Ｂの動作手順を示すフローチャートである。図２に示すように、まず、制御部２Ｂは、相対湿度計１６ａから測定信号Ｓ１を入力し、冷却素子駆動部２２に制御信号Ｓ６を出力し、冷却素子駆動部２２は、駆動信号Ｓ１１によって冷却素子２３を駆動冷却する（ステップＳ５０１）。測定信号Ｓ６により吐出チャンバ９内の相対湿度が所定の値以上で有るか否かを判断し（ステップＳ５０２）、吐出チャンバ９内の相対湿度が所定の値以上で有る場合（ステップＳ５０２，Ｙｅｓ）、吐出指示を待つ。吐出指示の有無を判断し（ステップＳ５０３）、吐出指示が有る場合（ステップＳ５０３，Ｙｅｓ）、バルブ８ａを「開」にし、分注液体１５を吐出させる（ステップＳ５０４）。その後、バルブ８ａを「閉」にし（ステップＳ５０５）、吐出終了指示の有無を判断する（ステップＳ５０６）。吐出終了指示が有る場合（ステップＳ５０６，Ｙｅｓ）、制御動作を終了する。一方、吐出指示が無い場合（ステップＳ５０６，Ｎｏ）は、再び冷却素子２２の駆動（ステップＳ５０１）に戻り上記動作を繰返す。尚、ここで相対湿度の所定の値以上とは、相対湿度８０％以上であって１００％近傍であることが好ましい。
【００１８】
この実施の形態１では、吐出チャンバ９内の蒸気量を可変せず、温度を可変することによって、吐出チャンバ９内の相対湿度を所定の値以上に保つようにした。つまり、相対湿度は、空気中に含まれる水蒸気量によって定義され、冷却すると環境中の飽和水蒸気量は減少するが、水蒸気量は変化しないため仮想的に湿度を下げることができる。冷却素子２３は、即応性が高いため、加湿された気体を送出するのに比して、対応時間の縮小が行なえるとともに装置の小型化および簡素化が図れる。また、加湿された気体を作成することに比して気体を冷却する方が簡易である。
【００１９】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１では、吐出チャンバと吐出チップとによって形成される空間を冷却し、この空間の相対湿度を所定の値以上に保つようにしていたが、この実施の形態２では、この空間に加湿された気体を導入することによって、相対湿度を所定の値以上に保つようにしている。
【００２０】
図３は、この発明の実施の形態２にかかる分注装置１の概要構成を示すブロック図である。図３に示すように、この分注装置１は、分注液体１５を保持するとともに吐出を行なう吐出チップ１０と、吐出チップ１０を密閉する吐出チャンバ９と、気体を送出するポンプ４と、気体を加湿する液体６を充填した容器５と、ポンプ４から送出された気体を液体６中に導入する配管７ａと、液体６をくぐり加湿された容器５内の気体を吐出チャンバ９に導入する配管７ｃと、吐出チャンバ９内の気体を開放する配管７ｄと、分注液体１５の吐出タイミングを制御するバルブ８ｂと、容器５内の圧力を測定する圧力計２１と、吐出チャンバ９内の気体の相対湿度を測定する相対湿度計１６ａと、ポンプ４を駆動制御するポンプ駆動部２０と、バルブ８ｂを駆動するバルブ駆動部３と、バルブ駆動部３とポンプ駆動部２０とを制御する制御部２とを有する。吐出チップ１０は、分注液体１５を充填するリザーバ１１と、分注液体１５を保持するとともに分注液体１５を吐出する吐出口１４を備える吐出ノズル１３と、吐出ノズル１３とリザーバ１１とを接続する流路１２とを有する。分注装置１は、ポンプ４、液体６を充填した容器５、配管７ａ,７ｃを使って、加湿された気体を吐出チャンバ９と吐出チップ１０とによって形成された空間内へ導入させることによって、空間内の気体の相対湿度を所定の値に近づけている。
【００２１】
図６は、リザーバ１１、流路１２、および吐出口１４を有する吐出ノズル１３の接続関係を示す斜視図である。図６に示すように、リザーバ１１は、分注液体１５を貯留し、分注吐出を複数回分行なえる容積を有し、吐出ノズル１３は、分注吐出を１回行なう容積を有する。つまり、分注液体１５は吐出ノズル１３の容積によって所定の体積が計量される。また、リザーバ１１と吐出ノズル１３とは流路１２によって接続され、吐出ノズル１３から分注液体１５が吐出されるとリザーバ１１に保持された分注液体１５は、毛細管力を利用して流路１２を移動して吐出ノズル１３に供給される。
【００２２】
つぎに、この分注装置１の分注動作について説明する。図４は、この分注装置１の制御部２の動作手順を示すフローチャートである。図４に示すように、まず、制御部２は、制御信号Ｓ６をポンプ駆動部２０に出力し、ポンプ駆動部２０の駆動制御を開始させる（ステップＳ１０１）。その後、分注液体１５の吐出指示が有るか否かを判断する（ステップＳ１０２）。吐出指示が有る場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、バルブ駆動部３に制御信号Ｓ５を出力し、バルブ駆動部３は、バルブ８ｂに駆動信号Ｓ４を出力し、バルブ８ｂを「閉」にし（ステップＳ１０３）、吐出チャンバ９内の空間を加圧することによって分注液体１５を吐出させる（ステップＳ１０４）。吐出終了後、バルブ８ｂを「開」に戻し（ステップＳ１０５）、吐出終了指示を待つ（ステップＳ１０６）。
【００２３】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述の実施の形態２では、バブラ（容器５および液体６）を用いて加湿した気体を吐出チャンバと吐出チップによって形成される空間に導入するようにしていたが、この実施の形態３では、バブラを加熱して気体の加湿を促進するようにしている。
【００２４】
図５は、この発明の実施の形態３にかかる分注装置１Ａの概要構成を示すブロック図である。図５に示すように、この分注装置１Ａは、分注液体１５を保持するとともに吐出を行なう吐出チップ１０と、吐出チップ１０を密閉する吐出チャンバ９と、気体を送出するポンプ４と、気体を加湿する液体６を充填した容器５と、ポンプ４から送出された気体を液体６中に導入する配管７ａと、液体６をくぐり加湿された容器５内の気体を吐出チャンバ９に導入する配管７ｃと、吐出チャンバ９内の気体を開放する配管７ｄと、分注液体１５の吐出タイミングを制御するバルブ８ａ，８ｂと、容器５内の気体の相対湿度を測定する相対湿度計１６ｂと、容器５内の圧力を測定する圧力計２１と、容器５を加熱するヒータ１７と、吐出チャンバ９内の気体の相対湿度を測定する相対湿度計１６ａと、ヒータ１７を駆動制御するヒータ駆動部１９と、ポンプ４を駆動制御するポンプ駆動部２０と、バルブ８ａ，８ｂを駆動するバルブ駆動部３と、バルブ駆動部３とポンプ駆動部２０とヒータ駆動部１９を制御する制御部２とを有する。吐出チップ１０は、分注液体１５を充填するリザーバ１１と、分注液体１５を保持するとともに分注液体１５を吐出する吐出口１４を備える吐出ノズル１３と、吐出ノズル１３とリザーバ１１とを接続する流路１２とを有する。
【００２５】
分注装置１Ａは、ポンプ４、液体６を充填した容器５、配管７ａ，７ｃを使って、加湿された気体を吐出チャンバ９と吐出チップ１０とによって形成された空間内へ導入することによって、この空間内の気体の相対湿度を所定の値以上に近づけている。
【００２６】
つぎに、この分注装置１Ａの分注動作について説明する。図７は、この分注装置１Ａの制御部２の動作手順を示すフローチャートである。図７に示すように、まず、制御部２は、制御信号Ｓ６をポンプ駆動部２０に出力し、ポンプ駆動部２０の駆動制御を開始させるとともに制御信号Ｓ７をヒータ駆動部１９に出力し、ヒータ駆動部１９の駆動制御を開始させる（ステップＳ１０１１）。その後、分注液体１５の吐出指示が有るか否かを判断する（ステップＳ１０２）。吐出指示が有る場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、バルブ駆動部３に制御信号Ｓ５を出力し、バルブ駆動部３は、バルブ８ｂに駆動信号Ｓ４を出力し、バルブ８ｂを「閉」にする（ステップＳ１０３）。その後、バルブ８ａに駆動信号Ｓ３を出力し、バルブ８ａを「開」にして吐出チャンバ９内の空間を加圧することによって、分注液体１５を吐出させる（ステップＳ１０４１）。吐出終了後、バルブ８ｂを「開」に戻し（ステップＳ１０５）、吐出終了指示を待つ（ステップＳ１０６）。
【００２７】
一方、吐出指示が無い場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、バルブ８ｂを「開」にした後、バルブ８ａを「開」にし（ステップＳ１０７）、加湿された気体を吐出チャンバ９内に導入し、吐出チャンバ９内の相対湿度を高める。制御部２は、相対湿度計１６ａから測定信号Ｓ１を入力し、吐出チャンバ９内の相対湿度が所定の値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。吐出チャンバ９内の相対湿度が所定の値以上である場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、バルブ８ａを「閉」にした後、バルブ８ｂを「閉」にする（ステップＳ１０９）。吐出チャンバ９内の相対湿度が所定の値以上に保たれることによって、分注液体１５の蒸発が抑制される。なお、吐出チャンバ９内の相対湿度が所定の値以上になった場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、バルブ８ａ，８ｂを「開」のままにしてポンプ４ｂから送出された気体をフローさせてもよい。このとき、吐出チャンバ９にかかる圧力は分注液体１５の吐出が行なわれない程度となっている。そのため、例えばバルブ８ｂ（配管７ｄ）はバルブ８ａ（配管７ｃ）よりも太くなっていれば良い。また、制御部２は、吐出指示をいつでも受け付け、吐出チャンバ９内の相対湿度が所定の値以上になっていない場合（ステップＳ１０８，Ｎｏ）でも、吐出動作（ステップＳ１０４１）に移行するようにしてもよい。
【００２８】
図８は、ポンプ駆動部２０の動作手順を示すフローチャートである。図８に示すように、ポンプ駆動部２０は、制御部２から制御信号Ｓ６により駆動指示を入力すると（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、圧力計２１から測定信号Ｓ１０を入力し、容器５内の圧力測定を行なう（ステップＳ２０２）。その後、駆動信号Ｓ８をポンプ４に出力し、ポンプ４を駆動する（ステップＳ２０３）。この時、容器５内の圧力Ｐ0が所定の圧力Ｐ0ｔｈを超えているか否かを確認する（ステップＳ２０４）ことによって、気体が逆流しないようにする。容器５内圧力Ｐ0が所定の圧力Ｐ0ｔｈを超えている場合（ステップＳ２０４，Ｙｅｓ）、制御信号Ｓ６による吐出終了指示の有無を判断し（ステップＳ２０５）、吐出終了指示がある場合（ステップＳ２０５，Ｙｅｓ）、ポンプ４の駆動制御を終了する。
【００２９】
一方、容器５内圧力Ｐ0が所定の圧力Ｐ0ｔｈを超えていない場合（ステップ２０４，Ｎｏ）、ポンプ４の出力を調節し（ステップＳ２０６）、容器５内圧力Ｐ0が所定の圧力Ｐ0ｔｈを超えるようにする。
【００３０】
図９は、ヒータ駆動部１９の動作手順を示すフローチャートである。図９に示すように、ヒータ駆動部１９は、制御部２から制御信号Ｓ７により駆動指示を入力すると（ステップＳ３０１，Ｙｅｓ）、相対湿度計１６ｂから測定信号Ｓ１１を入力し、容器５内の相対湿度の測定を行ない（ステップＳ３０２）、容器５内の相対湿度が所定の値以上で有るか否かを判断する（ステップＳ３０３）。容器５内の相対湿度が所定の値以上で有る場合（ステップＳ３０３，Ｙｅｓ）、制御信号Ｓ７により吐出終了の指示の有無を判断し（ステップＳ３０４）、吐出終了の指示が有る場合（ステップＳ３０４，Ｙｅｓ）、ヒータ１７の駆動制御を終了する。
【００３１】
一方、容器５内の相対湿度が所定の値以上でない場合（ステップＳ３０３，Ｎｏ）、ヒータ１７を駆動加熱し（ステップＳ３０５）、容器５内の液体６を加熱し、容器５内の相対湿度を増加させる。
【００３２】
上述の制御部２、ポンプ駆動部２０、およびヒータ駆動部１９の動作によって、吐出チップ１０の分注液体１５の蒸発が抑制される。そこで、この分注液体１５の蒸発抑制について説明する。図１０−１は、吐出チップ１０と吐出チャンバ９とが分離された状態を示す断面模式図である。図１０−１に示すように、吐出チャンバ９の開閉機構等（図示せず）によって、吐出チップ１０を露出させ、分注液体１５の供給機構等（図示せず）によって、リザーバ１１に分注液体１５を充填するとともに流路１２を介して吐出ノズル１３に分注液体１５を保持させる。分注液体１５が充填された後、吐出チャンバ９によって、吐出チップ１０を密閉する。
【００３３】
図１０−２は、吐出チップ１０が吐出チャンバ９によって密閉された状態を示す断面模式図である。吐出チップ１０は、吐出チャンバ９によって密閉された後、配管７ｃから加湿された気体が導入され、吐出チャンバ９内の相対湿度は所定の値以上となる。
【００３４】
すなわち、分注液体１５中の水分の蒸発と吐出チャンバ９内の水蒸気の液化とが平衡状態となり、分注液体１５の蒸発が抑制されるとともに濃度の変化が防止される。この結果、流路１２および吐出ノズル１３付近における分注液体１５の析出物の発生がなくなり、析出物による閉塞が防止され、分注液体１５の吐出動作が確実に行なえる。なお、容器５とバルブ８ａとの間にポンプを増設し、ポンプ４の負荷を軽減するとともに効率良く加湿された気体を吐出チャンバ９内に送出するようにしてもよい。
【００３５】
この実施の形態３では、ヒータ１７を用いることで吐出チャンバ９によって吐出チップ１０を密閉した後、吐出チャンバ９内の相対湿度を所定の値以上に保つ能力を高め、分注液体１５の蒸発を抑制するとともに分注液体１５の析出物による流路１２および吐出ノズル１３における閉塞を防止することによって、確実に分注動作が連続して行なえる。
【００３６】
（実施の形態４）
つぎに、この発明にかかる実施の形態４について説明する。実施の形態１では、吐出チャンバ内の温度を冷却することによって吐出チャンバ内の相対湿度を所定の値以上に保つようにしていた。また、実施の形態２では、吐出チャンバに加湿された気体を導入し、吐出チャンバ内の相対湿度を所定の値以上に保つようにしていた。また、実施の形態３では、吐出チャンバに送出する気体の加湿を促進させるため、バブラを加熱していた。この実施の形態４では、吐出チャンバ内に加湿された気体を導入するとともに吐出チップの温度を冷却し、確実に吐出チャンバ内の相対湿度を所定の値以上に保つようにしている。
【００３７】
図１１は、この発明の実施の形態４にかかる分注装置２００の概要構成を示すブロック図である。図１１に示すように、この分注装置２００は、図５に示した分注装置２００の制御部２を制御部２Ｃに代え、冷却部２４と、冷却部２４を循環する冷却媒体である冷媒２５と、冷媒２５を循環駆動する冷媒駆動部２６とを有する。その他の構成は、実施の形態２と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００３８】
つぎに、この分注装置２００の分注動作について説明する。図１２は、この分注装置２００の制御部２Ｃが行なう動作手順を示すフローチャートである。図１２に示すように、ポンプ駆動部３およびヒータ駆動部１９を駆動させてからの動作手順（ステップＳ６０１〜Ｓ６０９）は、図７に示した動作手順（ステップＳ１０１１〜Ｓ１０９）に対応する。吐出チャンバ９内の相対湿度が所定の値以上で無い場合（ステップＳ６０８，Ｎｏ）、制御部２Ｃは、制御信号Ｓ１２を冷媒駆動部２６に出力し、冷媒２５を循環させ、冷却部２４を介して吐出チップ１０を冷却し（ステップＳ６１０）、吐出チャンバ９内の相対湿度を所定の値以上に保つ。
【００３９】
この実施の形態４では、吐出チャンバ９内に加湿された気体を導入するバブラと吐出チップ１０を冷却する冷媒２５とを備え、確実に吐出チャンバ９内の相対湿度を所定の値以上にするようにしている。なお、この実施の形態４では、加湿された気体を導入後、吐出チャンバ９内を冷却していたが、この手順を逆にしてもよいし、同時に行なうようにしてもよい。また、容器５内の液体６を加熱するヒータ１７を設けるようにしていたが、ヒータ１７を設けなくてもよい。また、吐出チップ１０と吐出チャンバ９とが分離された状態（図１０−１）で、あらかじめ吐出チップ１０を冷却しておいても良い。また、冷媒２５として液体、あるいは気体を用いてもよい。
【００４０】
この実施の形態４では、空間内の気体と接触する吐出チップ１０を冷却するようにしているため、吐出チップ１０に充填されている分注液体１５が直接冷却され、分注液体１５の蒸発の抑制効果が極めて大きい。もちろん、気体の加湿等を同時に行なわず、吐出チップ１０の冷却のみを行なった場合でも、分注液体１５の蒸発抑制の効果はある。
【００４１】
（実施の形態５）
つぎに実施の形態５について説明する。上述の実施の形態１〜５では、吐出チャンバに湿った気体を導入し、吐出チャンバ内の気体温度を冷却し、あるいは吐出チップを冷却し、分注液体からの蒸発を抑制するようにしていたが、この実施の形態４では、分注液体が蒸発する空間を狭くし、蒸発を抑制するようにしている。
【００４２】
図１３は、この実施の形態５にかかる分注装置３００の概要構成を示すブロック図である。図１３に示すように、この分注装置３００は、図５に示した分注装置１から容器５、液体６、ヒータ１７、相対湿度計１６ａ，１６ｂ、圧力計２１、ヒータ駆動部１９を取り去り、吐出チャンバ９を吐出チャンバ９ａに代え、制御部２を制御部２Ｄに代え、ポンプ駆動部２０をポンプ駆動部２０Ｄに代えている。また、吐出チャンバ９ａは、薄く柔軟性のある樹脂材等によって実現される膜部材９ｂを有し、この膜部材９ｂによって吐出チャンバ９ａ内が仕切られている。
【００４３】
この膜部材９ｂと吐出チップ１０とによって形成される空間は、極めて微小であるため、吐出チャンバ９ａによって密閉された後、分注液体１５が蒸発する蒸発量は、微小となる。したがって、たとえ膜部材９ｂと吐出チップ１０とによって形成された空間が乾いていても蒸発量が制限される。この結果、分注液体１５の析出が抑制され、析出物による閉塞が防止できる。分注液体１５を吐出する場合には、バルブ８ｂを「閉」にするとともにバルブ８ａを「開」にすると、膜部材９ｂが変形し、膜部材９ｂと吐出チップ１０とによって形成される空間を加圧し、分注液体１５を吐出させる。
【００４４】
この実施の形態５では、吐出チップ１０と膜部材９ｂとによって形成される空間を微小にして分注液体の蒸発量を抑制し、分注液体１５の析出による閉塞を防止できる。
【００４５】
（変形例１）
つぎに実施の形態５の変形例１について説明する。上述の実施の形態１〜５では、吐出チャンバに気体を導入して加圧し、分注液体を吐出させるようにしていたが、この実施の形態５の変形例１では、吐出チャンバを変形シート部材で覆い、この変形シート部材を変形させることによって分注液体を吐出させている。
【００４６】
図１４は、この実施の形態５の変形例１にかかる吐出チップ１０ｃと吐出チャンバ９ｄと変形シート部材９ｃとの接続関係を示す分解斜視図である。図１４に示すように、吐出チップ１０ｃは、リザーバ１１、流路１２、吐出ノズル１３を有し、吐出チャンバ９ｄは、リザーバ１１、流路１２、吐出ノズル１３とによって形成される形状に対応した形状の孔を有する。この変形シート部材９ｃを変形させることによって、吐出ノズル１３内の分注液体を吐出するものである。
【００４７】
この実施の形態５の変形例１では、分注液体１５が蒸発する空間を微小にし、分注液体１５の蒸発を抑制するとともに変形シート部材９ｃを変形させることによって、分注液体を吐出することができるので、装置の構成が簡素化する。
【００４８】
（変形例２）
つぎに実施の形態５の変形例２について説明する。実施の形態５では、吐出チップが１つの吐出ノズルを有していたが、この変形例では、複数の吐出ノズルが吐出チップにアレイ状に配置され、一度の操作で同時に複数の分注吐出が行なえるようにしている。
【００４９】
図１５は、この実施の形態５の変形例２にかかる吐出チップ１０ｄと吐出チャンバ９ｆと変形シート部材９ｅとを示す分解斜視図である。図１５に示すように、吐出チップ１０ｄは、アレイ状に複数の吐出ノズル１３、流路１２、リザーバ１１を有している。吐出チャンバ９ｆは、吐出チップ１０ｄに配置された各吐出ノズル位置に対応した位置に矩形状の空間を有し、変形シート部材９ｅによって全体が被覆されている。
【００５０】
分注液体１５を分注吐出する場合、分注吐出したい所望の位置に対応した位置の変形シート部材９ｅを加圧すると、同時に複数の分注吐出ができる。なお、この変形例では、吐出チャンバ９ｆは、矩形状の空間を有していたが、この空間の形状は、矩形状に限る必要はない。以上、実施の形態１〜５では、リザーバ１１、吐出ノズル１３、流路１２を有する吐出チップ１０を用いた分注装置について説明してきたが、リザーバ、流路を持たず吐出ノズルの容積によって計量した液体を吐出する吐出チップを用いても同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる分注装置の概要構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１にかかる制御部が行なう制御動作の手順を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２にかかる分注装置の概要構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態２にかかる制御部が行なう制御動作の手順を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態３にかかる分注装置の概要構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態３にかかる吐出ノズル、流路、およびリザーバの外観を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態３にかかる制御部が行なう制御動作の手順を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態３にかかるポンプ駆動部が行なう駆動制御の手順を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態３にかかるヒータ駆動部が行なう駆動制御の手順を示すフローチャートである。
【図１０−１】この発明の実施の形態３にかかる吐出チャンバと吐出チップとが分離した状態を示す模式図である。
【図１０−２】この発明の実施の形態３にかかる吐出チャンバによって吐出チップが密閉された状態を示す模式図である。
【図１１】この発明の実施の形態４にかかる分注装置の概要構成を示すブロック図である。
【図１２】この発明の実施の形態４にかかる制御部が行なう制御動作の手順を示すフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態５にかかる分注装置の概要構成を示すブロック図である。
【図１４】この発明の実施の形態５の変形例１にかかる吐出チャンバ、吐出チップ、変形シート部材の分解斜視図である。
【図１５】この発明の実施の形態５の変形例２にかかる吐出チャンバ、吐出チップ、変形シート部材の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１，１Ａ，１００，２００，３００ 分注装置
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 制御部
３，３Ｂ バルブ駆動部
４，４ａ ポンプ
５ 容器
６ 液体
７ａ，７ｃ，７ｄ 配管
８ａ，８ｂ バルブ
９，９Ａ，９Ｂ，９ａ，９ｄ 吐出チャンバ
９ｂ 膜部材
９ｅ 変形シート部材
１０，１０ｃ，１０ｄ 吐出チップ
１１ リザーバ
１２ 流路
１３ 吐出ノズル
１４ 吐出口
１５ 分注液体
１６ａ，１６ｂ 相対湿度計
１７ ヒータ
１９ ヒータ駆動部
２０，２０Ａ ポンプ駆動部
２１ 圧力計
２２ 冷却素子駆動部
２３ 冷却素子
２４ 冷却部
２５ 冷媒
２６ 冷媒駆動部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望の微量の液体を分注する分注装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、吐出チップに生体検査に用いられる分注液体を保持させ、この吐出チップを吐出チャンバによって密閉して加圧し、吐出チップが保持する分注液体を吐出する分注装置が知られている（特許文献１）。また、特許文献２には分注液体を貯留するリザーバと、分注液体を吐出する吐出ノズルと、リザーバと吐出ノズルとを結ぶ細い流路とを有する吐出チップが記載されており、こちらも同様に吐出チップに圧力を加えることによって液体を吐出するものである。この流路は細いため、リザーバに分注液体が充填されると毛細管現象によって吐出ノズルに分注液体が流入する。
【０００３】
【特許文献１】特表２０００−５００５６７号公報
【特許文献２】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、液体が微量である場合、吐出チャンバによって吐出チップを密閉された後、分注液体が蒸発して凝固し、この凝固物によって流路、あるいは吐出ノズルの吐出口が閉塞し、分注動作を確実に行うことができない場合が生じるという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で所望量の分注動作を確実に行うことができる分注装置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】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる分注装置は、液体を保持し、その容積によって前記液体の体積を計量する吐出ノズルを有する吐出チップと、前記吐出チップを覆う吐出チャンバと、を具備し、前記吐出チップと前記吐出チャンバとによって形成された空間を加圧し、前記吐出ノズルが保持する前記液体を吐出して分注する分注装置において、前記空間内の気体の相対湿度を所定の値に近づける相対湿度調整手段を有することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２にかかる分注装置は、上記の発明において、前記所定の値は、８０％以上であることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３にかかる分注装置は、上記の発明において、前記相対湿度調整手段は、前記空間内の気体を冷却する冷却手段であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４にかかる分注装置は、上記の発明において、前記冷却手段は、前記気体と接触する部材を冷却することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５にかかる分注装置は、上記の発明において、前記相対湿度調整手段は、前記空間を加圧する気体を加湿する加湿手段であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６にかかる分注装置は、上記の発明において、前記気体の湿度を検出する湿度検出手段をさらに有すること特徴とする。
【００１２】
また、請求項７にかかる分注装置は、上記の発明において、前記吐出チップは、前記吐出ノズルと接続された流路を通じて毛細管力により当該吐出ノズルに導入される前記液体を保持するリザーバをさらに有し、前記リザーバ及び前記吐出ノズル及び前記流路に保持された前記液体は、前記空間内の気体と接触することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８にかかる分注装置は、上記の発明において、前記液体は、血液、血液の抽出成分、唾液、リンパ液等の体液、もしくはこれらの体液から抽出される液体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかる分注装置は、分注液体を保持する吐出チップに分注液体を充填した後、吐出チャンバ内の相対湿度を所定の値に近づけるようにしているので、分注液体の蒸発を抑制するとともに、分注液体の凝固を防止して流路および吐出ノズルの閉塞を防止することができ、結果として分注動作を精度良くかつ確実に行う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】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる分注装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、この実施の形態１にかかる分注装置１００の概要構成を示すブロック図である。図１に示すように、この分注装置１００は、分注液体１５を保持するとともに吐出を行なう吐出チップ１０と、吐出チップ１０を密閉する吐出チャンバ９と、吐出チャンバ９に接続されたペルチェ素子等によって実現される冷却素子２３と、冷却素子２３を駆動する冷却素子駆動部２２と、吐出チップ１０と吐出チャンバ９とによって形成される空間に気体を送出して加圧し、分注液体１５を吐出させるポンプ４と、ポンプ４から送出された気体を吐出チャンバ９内に導入する配管７ｃと、配管７ｃに取付けられ、分注液体１５の吐出のタイミングを制御するバルブ８ａと、バルブ８ａの開閉の駆動を行なうバルブ駆動部３Ｂと、吐出チャンバ９内の相対湿度を検出する相対湿度計１６ａと、冷却素子駆動部２２とバルブ駆動部３Ｂとを制御する制御部２Ｂとを有する。冷却素子２３は、吐出チャンバ９を冷却することによって、吐出チャンバ９と吐出チップ１０とで形成された空間を冷却している。この制御部２Ｂは、冷却素子駆動部２２を介して冷却素子２３を制御し、バルブ駆動部３Ｂを介してバルブ８ａの開閉を制御する。ポンプ４は、前段にバッファタンク（図示せず）備え、分注液体１５を吐出させるに足る圧力の気体を送出している。
【００１７】
ここで、この分注装置１００の分注動作について説明する。図２は、この分注装置１００の制御部２Ｂの動作手順を示すフローチャートである。図２に示すように、まず、制御部２Ｂは、相対湿度計１６ａから測定信号Ｓ１を入力し、冷却素子駆動部２２に制御信号Ｓ６を出力し、冷却素子駆動部２２は、駆動信号Ｓ１１によって冷却素子２３を駆動冷却する（ステップＳ５０１）。測定信号Ｓ６により吐出チャンバ９内の相対湿度が所定の値以上で有るか否かを判断し（ステップＳ５０２）、吐出チャンバ９内の相対湿度が所定の値以上で有る場合（ステップＳ５０２，Ｙｅｓ）、吐出指示を待つ。吐出指示の有無を判断し（ステップＳ５０３）、吐出指示が有る場合（ステップＳ５０３，Ｙｅｓ）、バルブ８ａを「開」にし、分注液体１５を吐出させる（ステップＳ５０４）。その後、バルブ８ａを「閉」にし（ステップＳ５０５）、吐出終了指示の有無を判断する（ステップＳ５０６）。吐出終了指示が有る場合（ステップＳ５０６，Ｙｅｓ）、制御動作を終了する。一方、吐出指示が無い場合（ステップＳ５０６，Ｎｏ）は、再び冷却素子２２の駆動（ステップＳ５０１）に戻り上記動作を繰返す。尚、ここで相対湿度の所定の値以上とは、相対湿度８０％以上であって１００％近傍であることが好ましい。
【００１８】
この実施の形態１では、吐出チャンバ９内の蒸気量を可変せず、温度を可変することによって、吐出チャンバ９内の相対湿度を所定の値以上に保つようにした。つまり、相対湿度は、空気中に含まれる水蒸気量によって定義され、冷却すると環境中の飽和水蒸気量は減少するが、水蒸気量は変化しないため仮想的に湿度を下げることができる。冷却素子２３は、即応性が高いため、加湿された気体を送出するのに比して、対応時間の縮小が行なえるとともに装置の小型化および簡素化が図れる。また、加湿された気体を作成することに比して気体を冷却する方が簡易である。
【００１９】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１では、吐出チャンバと吐出チップとによって形成される空間を冷却し、この空間の相対湿度を所定の値以上に保つようにしていたが、この実施の形態２では、この空間に加湿された気体を導入することによって、相対湿度を所定の値以上に保つようにしている。
【００２０】
図３は、この発明の実施の形態２にかかる分注装置１の概要構成を示すブロック図である。図３に示すように、この分注装置１は、分注液体１５を保持するとともに吐出を行なう吐出チップ１０と、吐出チップ１０を密閉する吐出チャンバ９と、気体を送出するポンプ４と、気体を加湿する液体６を充填した容器５と、ポンプ４から送出された気体を液体６中に導入する配管７ａと、液体６をくぐり加湿された容器５内の気体を吐出チャンバ９に導入する配管７ｃと、吐出チャンバ９内の気体を開放する配管７ｄと、分注液体１５の吐出タイミングを制御するバルブ８ｂと、容器５内の圧力を測定する圧力計２１と、吐出チャンバ９内の気体の相対湿度を測定する相対湿度計１６ａと、ポンプ４を駆動制御するポンプ駆動部２０と、バルブ８ｂを駆動するバルブ駆動部３と、バルブ駆動部３とポンプ駆動部２０とを制御する制御部２とを有する。吐出チップ１０は、分注液体１５を充填するリザーバ１１と、分注液体１５を保持するとともに分注液体１５を吐出する吐出口１４を備える吐出ノズル１３と、吐出ノズル１３とリザーバ１１とを接続する流路１２とを有する。分注装置１は、ポンプ４、液体６を充填した容器５、配管７ａ,７ｃを使って、加湿された気体を吐出チャンバ９と吐出チップ１０とによって形成された空間内へ導入させることによって、空間内の気体の相対湿度を所定の値に近づけている。
【００２１】
図６は、リザーバ１１、流路１２、および吐出口１４を有する吐出ノズル１３の接続関係を示す斜視図である。図６に示すように、リザーバ１１は、分注液体１５を貯留し、分注吐出を複数回分行なえる容積を有し、吐出ノズル１３は、分注吐出を１回行なう容積を有する。つまり、分注液体１５は吐出ノズル１３の容積によって所定の体積が計量される。また、リザーバ１１と吐出ノズル１３とは流路１２によって接続され、吐出ノズル１３から分注液体１５が吐出されるとリザーバ１１に保持された分注液体１５は、毛細管力を利用して流路１２を移動して吐出ノズル１３に供給される。
【００２２】
つぎに、この分注装置１の分注動作について説明する。図４は、この分注装置１の制御部２の動作手順を示すフローチャートである。図４に示すように、まず、制御部２は、制御信号Ｓ６をポンプ駆動部２０に出力し、ポンプ駆動部２０の駆動制御を開始させる（ステップＳ１０１）。その後、分注液体１５の吐出指示が有るか否かを判断する（ステップＳ１０２）。吐出指示が有る場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、バルブ駆動部３に制御信号Ｓ５を出力し、バルブ駆動部３は、バルブ８ｂに駆動信号Ｓ４を出力し、バルブ８ｂを「閉」にし（ステップＳ１０３）、吐出チャンバ９内の空間を加圧することによって分注液体１５を吐出させる（ステップＳ１０４）。吐出終了後、バルブ８ｂを「開」に戻し（ステップＳ１０５）、吐出終了指示を待つ（ステップＳ１０６）。
【００２３】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述の実施の形態２では、バブラ（容器５および液体６）を用いて加湿した気体を吐出チャンバと吐出チップによって形成される空間に導入するようにしていたが、この実施の形態３では、バブラを加熱して気体の加湿を促進するようにしている。
【００２４】
図５は、この発明の実施の形態３にかかる分注装置１Ａの概要構成を示すブロック図である。図５に示すように、この分注装置１Ａは、分注液体１５を保持するとともに吐出を行なう吐出チップ１０と、吐出チップ１０を密閉する吐出チャンバ９と、気体を送出するポンプ４と、気体を加湿する液体６を充填した容器５と、ポンプ４から送出された気体を液体６中に導入する配管７ａと、液体６をくぐり加湿された容器５内の気体を吐出チャンバ９に導入する配管７ｃと、吐出チャンバ９内の気体を開放する配管７ｄと、分注液体１５の吐出タイミングを制御するバルブ８ａ，８ｂと、容器５内の気体の相対湿度を測定する相対湿度計１６ｂと、容器５内の圧力を測定する圧力計２１と、容器５を加熱するヒータ１７と、吐出チャンバ９内の気体の相対湿度を測定する相対湿度計１６ａと、ヒータ１７を駆動制御するヒータ駆動部１９と、ポンプ４を駆動制御するポンプ駆動部２０と、バルブ８ａ，８ｂを駆動するバルブ駆動部３と、バルブ駆動部３とポンプ駆動部２０とヒータ駆動部１９を制御する制御部２とを有する。吐出チップ１０は、分注液体１５を充填するリザーバ１１と、分注液体１５を保持するとともに分注液体１５を吐出する吐出口１４を備える吐出ノズル１３と、吐出ノズル１３とリザーバ１１とを接続する流路１２とを有する。
【００２５】
分注装置１Ａは、ポンプ４、液体６を充填した容器５、配管７ａ，７ｃを使って、加湿された気体を吐出チャンバ９と吐出チップ１０とによって形成された空間内へ導入することによって、この空間内の気体の相対湿度を所定の値以上に近づけている。
【００２６】
つぎに、この分注装置１Ａの分注動作について説明する。図７は、この分注装置１Ａの制御部２の動作手順を示すフローチャートである。図７に示すように、まず、制御部２は、制御信号Ｓ６をポンプ駆動部２０に出力し、ポンプ駆動部２０の駆動制御を開始させるとともに制御信号Ｓ７をヒータ駆動部１９に出力し、ヒータ駆動部１９の駆動制御を開始させる（ステップＳ１０１１）。その後、分注液体１５の吐出指示が有るか否かを判断する（ステップＳ１０２）。吐出指示が有る場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、バルブ駆動部３に制御信号Ｓ５を出力し、バルブ駆動部３は、バルブ８ｂに駆動信号Ｓ４を出力し、バルブ８ｂを「閉」にする（ステップＳ１０３）。その後、バルブ８ａに駆動信号Ｓ３を出力し、バルブ８ａを「開」にして吐出チャンバ９内の空間を加圧することによって、分注液体１５を吐出させる（ステップＳ１０４１）。吐出終了後、バルブ８ｂを「開」に戻し（ステップＳ１０５）、吐出終了指示を待つ（ステップＳ１０６）。
【００２７】
一方、吐出指示が無い場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、バルブ８ｂを「開」にした後、バルブ８ａを「開」にし（ステップＳ１０７）、加湿された気体を吐出チャンバ９内に導入し、吐出チャンバ９内の相対湿度を高める。制御部２は、相対湿度計１６ａから測定信号Ｓ１を入力し、吐出チャンバ９内の相対湿度が所定の値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。吐出チャンバ９内の相対湿度が所定の値以上である場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、バルブ８ａを「閉」にした後、バルブ８ｂを「閉」にする（ステップＳ１０９）。吐出チャンバ９内の相対湿度が所定の値以上に保たれることによって、分注液体１５の蒸発が抑制される。なお、吐出チャンバ９内の相対湿度が所定の値以上になった場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、バルブ８ａ，８ｂを「開」のままにしてポンプ４ｂから送出された気体をフローさせてもよい。このとき、吐出チャンバ９にかかる圧力は分注液体１５の吐出が行なわれない程度となっている。そのため、例えばバルブ８ｂ（配管７ｄ）はバルブ８ａ（配管７ｃ）よりも太くなっていれば良い。また、制御部２は、吐出指示をいつでも受け付け、吐出チャンバ９内の相対湿度が所定の値以上になっていない場合（ステップＳ１０８，Ｎｏ）でも、吐出動作（ステップＳ１０４１）に移行するようにしてもよい。
【００２８】
図８は、ポンプ駆動部２０の動作手順を示すフローチャートである。図８に示すように、ポンプ駆動部２０は、制御部２から制御信号Ｓ６により駆動指示を入力すると（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、圧力計２１から測定信号Ｓ１０を入力し、容器５内の圧力測定を行なう（ステップＳ２０２）。その後、駆動信号Ｓ８をポンプ４に出力し、ポンプ４を駆動する（ステップＳ２０３）。この時、容器５内の圧力Ｐ0が所定の圧力Ｐ0ｔｈを超えているか否かを確認する（ステップＳ２０４）ことによって、気体が逆流しないようにする。容器５内圧力Ｐ0が所定の圧力Ｐ0ｔｈを超えている場合（ステップＳ２０４，Ｙｅｓ）、制御信号Ｓ６による吐出終了指示の有無を判断し（ステップＳ２０５）、吐出終了指示がある場合（ステップＳ２０５，Ｙｅｓ）、ポンプ４の駆動制御を終了する。
【００２９】
一方、容器５内圧力Ｐ0が所定の圧力Ｐ0ｔｈを超えていない場合（ステップ２０４，Ｎｏ）、ポンプ４の出力を調節し（ステップＳ２０６）、容器５内圧力Ｐ0が所定の圧力Ｐ0ｔｈを超えるようにする。
【００３０】
図９は、ヒータ駆動部１９の動作手順を示すフローチャートである。図９に示すように、ヒータ駆動部１９は、制御部２から制御信号Ｓ７により駆動指示を入力すると（ステップＳ３０１，Ｙｅｓ）、相対湿度計１６ｂから測定信号Ｓ１１を入力し、容器５内の相対湿度の測定を行ない（ステップＳ３０２）、容器５内の相対湿度が所定の値以上で有るか否かを判断する（ステップＳ３０３）。容器５内の相対湿度が所定の値以上で有る場合（ステップＳ３０３，Ｙｅｓ）、制御信号Ｓ７により吐出終了の指示の有無を判断し（ステップＳ３０４）、吐出終了の指示が有る場合（ステップＳ３０４，Ｙｅｓ）、ヒータ１７の駆動制御を終了する。
【００３１】
一方、容器５内の相対湿度が所定の値以上でない場合（ステップＳ３０３，Ｎｏ）、ヒータ１７を駆動加熱し（ステップＳ３０５）、容器５内の液体６を加熱し、容器５内の相対湿度を増加させる。
【００３２】
上述の制御部２、ポンプ駆動部２０、およびヒータ駆動部１９の動作によって、吐出チップ１０の分注液体１５の蒸発が抑制される。そこで、この分注液体１５の蒸発抑制について説明する。図１０−１は、吐出チップ１０と吐出チャンバ９とが分離された状態を示す断面模式図である。図１０−１に示すように、吐出チャンバ９の開閉機構等（図示せず）によって、吐出チップ１０を露出させ、分注液体１５の供給機構等（図示せず）によって、リザーバ１１に分注液体１５を充填するとともに流路１２を介して吐出ノズル１３に分注液体１５を保持させる。分注液体１５が充填された後、吐出チャンバ９によって、吐出チップ１０を密閉する。
【００３３】
図１０−２は、吐出チップ１０が吐出チャンバ９によって密閉された状態を示す断面模式図である。吐出チップ１０は、吐出チャンバ９によって密閉された後、配管７ｃから加湿された気体が導入され、吐出チャンバ９内の相対湿度は所定の値以上となる。
【００３４】
すなわち、分注液体１５中の水分の蒸発と吐出チャンバ９内の水蒸気の液化とが平衡状態となり、分注液体１５の蒸発が抑制されるとともに濃度の変化が防止される。この結果、流路１２および吐出ノズル１３付近における分注液体１５の析出物の発生がなくなり、析出物による閉塞が防止され、分注液体１５の吐出動作が確実に行なえる。なお、容器５とバルブ８ａとの間にポンプを増設し、ポンプ４の負荷を軽減するとともに効率良く加湿された気体を吐出チャンバ９内に送出するようにしてもよい。
【００３５】
この実施の形態３では、ヒータ１７を用いることで吐出チャンバ９によって吐出チップ１０を密閉した後、吐出チャンバ９内の相対湿度を所定の値以上に保つ能力を高め、分注液体１５の蒸発を抑制するとともに分注液体１５の析出物による流路１２および吐出ノズル１３における閉塞を防止することによって、確実に分注動作が連続して行なえる。
【００３６】
（実施の形態４）
つぎに、この発明にかかる実施の形態４について説明する。実施の形態１では、吐出チャンバ内の温度を冷却することによって吐出チャンバ内の相対湿度を所定の値以上に保つようにしていた。また、実施の形態２では、吐出チャンバに加湿された気体を導入し、吐出チャンバ内の相対湿度を所定の値以上に保つようにしていた。また、実施の形態３では、吐出チャンバに送出する気体の加湿を促進させるため、バブラを加熱していた。この実施の形態４では、吐出チャンバ内に加湿された気体を導入するとともに吐出チップの温度を冷却し、確実に吐出チャンバ内の相対湿度を所定の値以上に保つようにしている。
【００３７】
図１１は、この発明の実施の形態４にかかる分注装置２００の概要構成を示すブロック図である。図１１に示すように、この分注装置２００は、図５に示した分注装置２００の制御部２を制御部２Ｃに代え、冷却部２４と、冷却部２４を循環する冷却媒体である冷媒２５と、冷媒２５を循環駆動する冷媒駆動部２６とを有する。その他の構成は、実施の形態２と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００３８】
つぎに、この分注装置２００の分注動作について説明する。図１２は、この分注装置２００の制御部２Ｃが行なう動作手順を示すフローチャートである。図１２に示すように、ポンプ駆動部３およびヒータ駆動部１９を駆動させてからの動作手順（ステップＳ６０１〜Ｓ６０９）は、図７に示した動作手順（ステップＳ１０１１〜Ｓ１０９）に対応する。吐出チャンバ９内の相対湿度が所定の値以上で無い場合（ステップＳ６０８，Ｎｏ）、制御部２Ｃは、制御信号Ｓ１２を冷媒駆動部２６に出力し、冷媒２５を循環させ、冷却部２４を介して吐出チップ１０を冷却し（ステップＳ６１０）、吐出チャンバ９内の相対湿度を所定の値以上に保つ。
【００３９】
この実施の形態４では、吐出チャンバ９内に加湿された気体を導入するバブラと吐出チップ１０を冷却する冷媒２５とを備え、確実に吐出チャンバ９内の相対湿度を所定の値以上にするようにしている。なお、この実施の形態４では、加湿された気体を導入後、吐出チャンバ９内を冷却していたが、この手順を逆にしてもよいし、同時に行なうようにしてもよい。また、容器５内の液体６を加熱するヒータ１７を設けるようにしていたが、ヒータ１７を設けなくてもよい。また、吐出チップ１０と吐出チャンバ９とが分離された状態（図１０−１）で、あらかじめ吐出チップ１０を冷却しておいても良い。また、冷媒２５として液体、あるいは気体を用いてもよい。
【００４０】
この実施の形態４では、空間内の気体と接触する吐出チップ１０を冷却するようにしているため、吐出チップ１０に充填されている分注液体１５が直接冷却され、分注液体１５の蒸発の抑制効果が極めて大きい。もちろん、気体の加湿等を同時に行なわず、吐出チップ１０の冷却のみを行なった場合でも、分注液体１５の蒸発抑制の効果はある。
【００４１】
（実施の形態５）
つぎに実施の形態５について説明する。上述の実施の形態１〜５では、吐出チャンバに湿った気体を導入し、吐出チャンバ内の気体温度を冷却し、あるいは吐出チップを冷却し、分注液体からの蒸発を抑制するようにしていたが、この実施の形態４では、分注液体が蒸発する空間を狭くし、蒸発を抑制するようにしている。
【００４２】
図１３は、この実施の形態５にかかる分注装置３００の概要構成を示すブロック図である。図１３に示すように、この分注装置３００は、図５に示した分注装置１から容器５、液体６、ヒータ１７、相対湿度計１６ａ，１６ｂ、圧力計２１、ヒータ駆動部１９を取り去り、吐出チャンバ９を吐出チャンバ９ａに代え、制御部２を制御部２Ｄに代え、ポンプ駆動部２０をポンプ駆動部２０Ｄに代えている。また、吐出チャンバ９ａは、薄く柔軟性のある樹脂材等によって実現される膜部材９ｂを有し、この膜部材９ｂによって吐出チャンバ９ａ内が仕切られている。
【００４３】
この膜部材９ｂと吐出チップ１０とによって形成される空間は、極めて微小であるため、吐出チャンバ９ａによって密閉された後、分注液体１５が蒸発する蒸発量は、微小となる。したがって、たとえ膜部材９ｂと吐出チップ１０とによって形成された空間が乾いていても蒸発量が制限される。この結果、分注液体１５の析出が抑制され、析出物による閉塞が防止できる。分注液体１５を吐出する場合には、バルブ８ｂを「閉」にするとともにバルブ８ａを「開」にすると、膜部材９ｂが変形し、膜部材９ｂと吐出チップ１０とによって形成される空間を加圧し、分注液体１５を吐出させる。
【００４４】
この実施の形態５では、吐出チップ１０と膜部材９ｂとによって形成される空間を微小にして分注液体の蒸発量を抑制し、分注液体１５の析出による閉塞を防止できる。
【００４５】
（変形例１）
つぎに実施の形態５の変形例１について説明する。上述の実施の形態１〜５では、吐出チャンバに気体を導入して加圧し、分注液体を吐出させるようにしていたが、この実施の形態５の変形例１では、吐出チャンバを変形シート部材で覆い、この変形シート部材を変形させることによって分注液体を吐出させている。
【００４６】
図１４は、この実施の形態５の変形例１にかかる吐出チップ１０ｃと吐出チャンバ９ｄと変形シート部材９ｃとの接続関係を示す分解斜視図である。図１４に示すように、吐出チップ１０ｃは、リザーバ１１、流路１２、吐出ノズル１３を有し、吐出チャンバ９ｄは、リザーバ１１、流路１２、吐出ノズル１３とによって形成される形状に対応した形状の孔を有する。この変形シート部材９ｃを変形させることによって、吐出ノズル１３内の分注液体を吐出するものである。
【００４７】
この実施の形態５の変形例１では、分注液体１５が蒸発する空間を微小にし、分注液体１５の蒸発を抑制するとともに変形シート部材９ｃを変形させることによって、分注液体を吐出することができるので、装置の構成が簡素化する。
【００４８】
（変形例２）
つぎに実施の形態５の変形例２について説明する。実施の形態５では、吐出チップが１つの吐出ノズルを有していたが、この変形例では、複数の吐出ノズルが吐出チップにアレイ状に配置され、一度の操作で同時に複数の分注吐出が行なえるようにしている。
【００４９】
図１５は、この実施の形態５の変形例２にかかる吐出チップ１０ｄと吐出チャンバ９ｆと変形シート部材９ｅとを示す分解斜視図である。図１５に示すように、吐出チップ１０ｄは、アレイ状に複数の吐出ノズル１３、流路１２、リザーバ１１を有している。吐出チャンバ９ｆは、吐出チップ１０ｄに配置された各吐出ノズル位置に対応した位置に矩形状の空間を有し、変形シート部材９ｅによって全体が被覆されている。
【００５０】
分注液体１５を分注吐出する場合、分注吐出したい所望の位置に対応した位置の変形シート部材９ｅを加圧すると、同時に複数の分注吐出ができる。なお、この変形例では、吐出チャンバ９ｆは、矩形状の空間を有していたが、この空間の形状は、矩形状に限る必要はない。以上、実施の形態１〜５では、リザーバ１１、吐出ノズル１３、流路１２を有する吐出チップ１０を用いた分注装置について説明してきたが、リザーバ、流路を持たず吐出ノズルの容積によって計量した液体を吐出する吐出チップを用いても同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる分注装置の概要構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１にかかる制御部が行なう制御動作の手順を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２にかかる分注装置の概要構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態２にかかる制御部が行なう制御動作の手順を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態３にかかる分注装置の概要構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態３にかかる吐出ノズル、流路、およびリザーバの外観を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態３にかかる制御部が行なう制御動作の手順を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態３にかかるポンプ駆動部が行なう駆動制御の手順を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態３にかかるヒータ駆動部が行なう駆動制御の手順を示すフローチャートである。
【図１０−１】この発明の実施の形態３にかかる吐出チャンバと吐出チップとが分離した状態を示す模式図である。
【図１０−２】この発明の実施の形態３にかかる吐出チャンバによって吐出チップが密閉された状態を示す模式図である。
【図１１】この発明の実施の形態４にかかる分注装置の概要構成を示すブロック図である。
【図１２】この発明の実施の形態４にかかる制御部が行なう制御動作の手順を示すフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態５にかかる分注装置の概要構成を示すブロック図である。
【図１４】この発明の実施の形態５の変形例１にかかる吐出チャンバ、吐出チップ、変形シート部材の分解斜視図である。
【図１５】この発明の実施の形態５の変形例２にかかる吐出チャンバ、吐出チップ、変形シート部材の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１，１Ａ，１００，２００，３００ 分注装置
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 制御部
３，３Ｂ バルブ駆動部
４，４ａ ポンプ
５ 容器
６ 液体
７ａ，７ｃ，７ｄ 配管
８ａ，８ｂ バルブ
９，９Ａ，９Ｂ，９ａ，９ｄ 吐出チャンバ
９ｂ 膜部材
９ｅ 変形シート部材
１０，１０ｃ，１０ｄ 吐出チップ
１１ リザーバ
１２ 流路
１３ 吐出ノズル
１４ 吐出口
１５ 分注液体
１６ａ，１６ｂ 相対湿度計
１７ ヒータ
１９ ヒータ駆動部
２０，２０Ａ ポンプ駆動部
２１ 圧力計
２２ 冷却素子駆動部
２３ 冷却素子
２４ 冷却部
２５ 冷媒
２６ 冷媒駆動部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を保持し、その容積によって前記液体の体積を計量する吐出ノズルを有する吐出チップと、前記吐出チップを覆う吐出チャンバと、を具備し、
前記吐出チップと前記吐出チャンバとによって形成された空間を加圧し、前記吐出ノズルが保持する前記液体を吐出して分注する分注装置において、
前記空間内の気体の相対湿度を所定の値に近づける相対湿度調整手段を有することを特徴とする分注装置。
【請求項２】
前記所定の値は、８０％以上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】
前記相対湿度調整手段は、前記空間内の気体を冷却する冷却手段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】
前記冷却手段は、前記気体と接触する部材を冷却することを特徴とする請求項３に記載の分注装置。
【請求項５】
前記相対湿度調整手段は、前記空間を加圧する気体を加湿する加湿手段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６】
前記気体の湿度を検出する湿度検出手段をさらに有すること特徴とする請求項５に記載の分注装置。
【請求項７】
前記吐出チップは、前記吐出ノズルと接続された流路を通じて毛細管力により当該吐出ノズルに導入される前記液体を保持するリザーバをさらに有し、
前記リザーバ及び前記吐出ノズル及び前記流路に保持された前記液体は、前記空間内の気体と接触することを特徴とする請求項１に記載の分注装置。
【請求項８】
前記液体は、血液、血液の抽出成分、唾液、リンパ液等の体液、もしくはこれらの体液から抽出される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１】
液体を保持し、その容積によって前記液体の体積を計量する吐出ノズルを有する吐出チップと、前記吐出チップを覆う吐出チャンバと、を具備し、
前記吐出チップと前記吐出チャンバとによって形成された空間を加圧し、前記吐出ノズルが保持する前記液体を吐出して分注する分注装置において、
前記空間内の気体の相対湿度を所定の値に近づける相対湿度調整手段を有することを特徴とする分注装置。
【請求項２】
前記所定の値は、８０％以上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】
前記相対湿度調整手段は、前記空間内の気体を冷却する冷却手段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】
前記冷却手段は、前記気体と接触する部材を冷却することを特徴とする請求項３に記載の分注装置。
【請求項５】
前記相対湿度調整手段は、前記空間を加圧する気体を加湿する加湿手段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６】
前記気体の湿度を検出する湿度検出手段をさらに有すること特徴とする請求項５に記載の分注装置。
【請求項７】
前記吐出チップは、前記吐出ノズルと接続された流路を通じて毛細管力により当該吐出ノズルに導入される前記液体を保持するリザーバをさらに有し、
前記リザーバ及び前記吐出ノズル及び前記流路に保持された前記液体は、前記空間内の気体と接触することを特徴とする請求項１に記載の分注装置。
【請求項８】
前記液体は、血液、血液の抽出成分、唾液、リンパ液等の体液、もしくはこれらの体液から抽出される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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０−１】
【図１０−２】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０−１】
【図１０−２】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−７８６５０（Ｐ２００７−７８６５０Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７０６８５（Ｐ２００５−２７０６８５）
【出願日】平成１７年９月１６日（２００５．９．１６）
【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３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１６日（２００５．９．１６）
【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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