吐出装置および液体分注装置並びに液体分注方法
【課題】微量の液滴を高精度に飛翔吐出することができ、しかも異なる種類の試料・試薬をコンタミネーションの問題なく吐出することができる装置及び方法の提供。
【解決手段】複数回吐出する分量の吐出液体を吸引し、微量の液滴を連続的に飛翔吐出する吐出装置であって、ノズル部と、調圧された圧力伝達媒質をノズル部側に供給する貯留部と、調圧された加圧気体を貯留部側に供給する加圧部と、ポンプ機構と、ノズル部、貯留部及びポンプ機構を連通する分岐部と、分岐部とノズル部とを連通または遮断する吐出バルブと、分岐部と貯留部とを連通または遮断する供給バルブを備え、吐出バルブを閉じ、供給バルブを開いた状態で、加圧部により調圧された加圧気体を貯留部側に供給するとともに貯留部により調圧された圧力伝達媒質を供給バルブ側に供給し、続いて吐出バルブを所定のタイミングで開閉して微量の液滴を連続的に飛翔吐出する装置及び方法。
【解決手段】複数回吐出する分量の吐出液体を吸引し、微量の液滴を連続的に飛翔吐出する吐出装置であって、ノズル部と、調圧された圧力伝達媒質をノズル部側に供給する貯留部と、調圧された加圧気体を貯留部側に供給する加圧部と、ポンプ機構と、ノズル部、貯留部及びポンプ機構を連通する分岐部と、分岐部とノズル部とを連通または遮断する吐出バルブと、分岐部と貯留部とを連通または遮断する供給バルブを備え、吐出バルブを閉じ、供給バルブを開いた状態で、加圧部により調圧された加圧気体を貯留部側に供給するとともに貯留部により調圧された圧力伝達媒質を供給バルブ側に供給し、続いて吐出バルブを所定のタイミングで開閉して微量の液滴を連続的に飛翔吐出する装置及び方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出液体を一のノズルより吸引し、一回で吸引した吐出液体を複数回にわたって微量ずつ非接触吐出する技術に関する。より詳細には、例えば、吐出液体とは別の液体を圧力伝達媒質とし、複数種の吐出液体を単一のノズルで圧力の作用により数十μＬ（マイクロリットル）以下の微量ないし数十ｎＬ（ナノリットル）以下の極微量ずつ飛翔吐出する卓上型の液体分注装置および液体分注方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物学、化学、医療の分野において分析、検査を行うために液体試料や液体試薬を試験管やマイクロプレート等の容器へ微量ずつ小分けにするものとして分注装置と呼ばれるものが用いられている。特に、動物や植物の遺伝情報の解析、創薬におけるスクリーニング、医療における血液検査やウイルス検査などの検体検査等の膨大な量のサンプル、試薬などを分注する用途において注目されている。これは、人間がピペットなどを用いて手作業で行うことが困難な多量の操作を分注装置が高速かつ正確に行えるからである。上述のように多量の分注を行うことから、一般に高価で稀少な試料を有効に活用するために、一滴の吐出量は微量（例えば、μＬ（マイクロリットル）からｎＬ（ナノリットル）のオーダー）であることが要求され、分注装置にも微量で正確な吐出が要求される。また、多量の操作を効率的に進める観点から、一度に多数の種類の分析、検査を行うこともあり、そのために一台の分注装置で多種の液体を吐出することも要求される。
【０００３】
一般的に分注装置は、液体試料や液体試薬を貯留する容器から試料・試薬を抽出するポンプや抽出した試料・試薬の吐出を行うノズル、それらを接続する配管などからなる吐出部、ノズルや分注対象の容器などを相対移動させる機構である駆動部、ポンプや駆動部などの機器類の動作を制御する制御部から主に構成される。上記構成の中でも特に重要なのが、直接に液体試料や液体試薬を扱う吐出部である。
吐出部には様々なタイプがあるが、試料・試薬が供給される方向で大まかに二つに分けることができる。一つは、試料・試薬の供給が排出口（ノズル）の反対端からされるタイプ、もう一つは、試料・試薬の供給が排出口（ノズル）と同一端からされるタイプ、すなわち、排出口（ノズル）から試料・試薬を吸引し、排出口（ノズル）から試料・試薬を吐出するタイプである。特に、試料・試薬が高価或いは稀少であって少量しか用意できない場合にポンプや配管等を動作に必要な試料・試薬で満たすことができないとき、または吐出する試料・試薬の種類が多くあってポンプや配管等に満たした動作に必要な試料・試薬の除去や洗浄に手間がかかるとき等には、試料・試薬の供給が排出口（ノズル）と同一端からされるタイプ、すなわち、排出口（ノズル）から試料・試薬を吸引し、排出口（ノズル）から試料・試薬を吐出するタイプが用いられることが多い。
このようなタイプの分注装置では、微量で正確な吐出を行うため、排出口（ノズル）から吐出される試料・試薬を目標に到達する前に排出口（ノズル）先端から離間させ、飛翔させながら目標に向かうように吐出させることが多い。本明細書内では、このような吐出を「飛翔吐出」または「非接触吐出」と呼ぶこととする。
【０００４】
ところで、特許文献１には、ピストンの往復動により吐出させる分注装置では分注誤差が現れるため、数μＬ未満の精度が要求される分注作業に適さないという課題があることが記載される。そこで、特許文献１では、圧力気体供給源からの正圧付与（またはこれと共にシリンダ装置からの正圧付与）によって液体吐出することにより２００μＬ程度の吐出を一定の精度で行うことを可能とする分注装置が提案されている。しかし、特許文献１の装置では気体（空気）が圧力伝達の媒質となっているため、その圧縮性により応答性や精度が問題となる場合がある。そのため特許文献２のような液体を圧力伝達の媒質とする分注装置も提案されている。さらに、液体を圧力伝達の媒質とする分注装置の中でも、ポンプのピストン（プランジャ）の作用により直接吐出させるのではなく、配管の途中にバルブを設けて、ポンプや他の加圧手段により予め加圧しておき、バルブの開閉により吐出を行う特許文献３や特許文献４のような分注装置も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１８２６６５号公報
【特許文献２】特開平１０−９６７３５号公報
【特許文献３】特開２００６−３０８３７４号公報
【特許文献４】特開２００６−２８４４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一滴の量が微量（例えば、数十μＬ以下）、特に極微量（例えば、数十ｎＬ以下）の「飛翔吐出」または「非接触吐出」を行う場合、ピストン（プランジャ）の作用で吐出させる構成においては、移動距離が短いために十分な加速ができず、液滴を飛翔させられるだけの力（圧力）を与えることができなかった。
他方で、特許文献３に記載される分注装置のように液状の伝達媒質（システムリキッド）をポンプで加圧する構成の場合、センサなどの機器を設け、液体の圧力変化をフィードバックする制御が必要であり（例えば、同文献［００３０］参照）、圧力を一定に保つ仕組みが複雑になってしまうという問題があった。また、液体を連続吐出する間は常にポンプを動作させた状態であるので、ポンプへの負荷が大きく、ポンプの寿命が短命になるという問題もある。
さらに、特許文献４に記載される分注装置のように液状の伝達媒体を気体で直接加圧する構成の場合、気体加圧の作用が直接試料に伝わってしまうことの問題がある。すなわち、バッファタンク内の液状の伝達媒体が減ることによる水頭差の影響を受けてしまうこと、気体の圧縮性の影響を受けてしまうこと、気体加圧源の圧力変動（脈動）の影響を受けてしまうこと、などの問題が起きていた。そして、これらの影響を受けると、水頭差および気体の圧縮性に起因する応答性の悪さや、気体加圧源の圧力変動（脈動）に起因する安定性の悪さを有する圧力が付与された伝達媒体がバルブに供給されてしまうため、分注精度が損なわれるという問題があった。
【０００７】
異なる種類の試料・試薬を吐出する際の、ノズルでの試料・試薬の混交（コンタミネーション）の問題も解決されるべき課題である。特許文献２には、洗浄液を流路内に流す構成が開示されるが、それだけではノズル先端（特に外面）に洗浄液が残り、試料・試薬吸引時に試料・試薬を混交してしまうおそれがあった。また、廃液の処理、洗浄液の供給、ノズルの乾燥も含めた一連の洗浄作業を実現することができる分注装置が求められていた。特に、一連の洗浄作業を実現することができる卓上型の分注装置が求められていた。
【０００８】
そこで本発明は、上記課題を解決した吐出装置および液体分注装置並びに液体分注方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、流路内に圧力伝達媒質が充填されたノズル部の吐出口から空隙を介して複数回吐出する分量の吐出液体を吸引し、微量の液滴を連続的に飛翔吐出する吐出装置であって、吐出口と連通する流路を有するノズル部と、調圧された液状の圧力伝達媒質をノズル部側に供給する貯留部と、調圧された加圧気体を貯留部側に供給する加圧部と、貯留部およびノズル部と流体的に連通されるポンプ機構と、ノズル部、貯留部およびポンプ機構を連通する分岐流路が設けられた分岐部と、分岐部とノズル部とを連通または遮断する吐出バルブと、分岐部と貯留部とを連通または遮断する供給バルブと、制御部と、を備え、前記制御部が、吐出バルブを閉じ、供給バルブを開いた状態で、加圧部により調圧された加圧気体を貯留部側に供給するとともに貯留部により調圧された液状の圧力伝達媒質を供給バルブ側に供給し、続いて吐出バルブを所定のタイミングで開閉することにより微量の液滴を連続的に飛翔吐出することを特徴とする吐出装置である。
第２の発明は、第１の発明において、前記加圧部が気体用レギュレータを備え、前記貯留部が液体用レギュレータを備えることを特徴とする。
第３の発明は、第１の発明において、前記加圧部がディスペンスコントローラを備えることを特徴とする。
第４の発明は、第１ないし３の発明において、前記分岐部をブロック状部材で構成し、当該ブロック状部材、前記供給バルブ、前記ポンプ機構、前記吐出バルブおよび前記ノズル部を一つのベースに対して一体的に配設して構成したヘッド部を備えることを特徴とする。
第５の発明は、第１ないし４のいずれかの発明に係る吐出装置と、分注目標容器と吐出液体容器とを載置するワークテーブルと、ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動させるＸＹＺ移動機構と、を備えることを特徴とする液体分注装置である。
第６の発明は、第５の発明において、前記ノズル部から吐出された液体を受ける排出部および洗浄液湧出口を備える洗浄ユニットと、前記ノズル部の先端に吸引力を作用させて乾燥させる乾燥ユニットと、をさらに備えることを特徴とする。
第７の発明は、第５または６の発明において、卓上型であることを特徴とする。
【００１０】
第８の発明は、吐出口と連通する流路を有するノズル部と、調圧された液状の圧力伝達媒質をノズル部側に供給する貯留部と、調圧された加圧気体を貯留部側に供給する加圧部と、貯留部およびノズル部と流体的に連通されるポンプ機構と、ノズル部、貯留部およびポンプ機構を連通する分岐流路が設けられた分岐部と、分岐部とノズル部とを連通または遮断する吐出バルブと、分岐部と貯留部とを連通または遮断する供給バルブと、分注目標容器と吐出液体容器とを載置するワークテーブルと、ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動させるＸＹＺ移動機構と、を備えた液体分注装置を用いて吐出液体を連続的に吐出する液体分注方法であって、流路内に圧力伝達媒質が充填されたノズル部の吐出口から空隙を介して複数回吐出する分量の吐出液体を吸引する第１の工程、吐出バルブを閉じ、供給バルブを開いた状態で、加圧部により調圧された加圧気体を貯留部側に供給するとともに貯留部により調圧された液状の圧力伝達媒質を供給バルブ側に供給する第２の工程、ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動しながら、吐出バルブを所定のタイミングで開閉することにより微量の液滴を連続的に飛翔吐出する第３の工程、を含んでなる液体分注方法である。
第９の発明は、吐出口と連通する流路を有するノズル部と、調圧された液状の圧力伝達媒質をノズル部側に供給する貯留部と、調圧された加圧気体を貯留部側に供給する加圧部と、貯留部およびノズル部と流体的に連通されるポンプ機構と、ノズル部、貯留部およびポンプ機構を連通する分岐流路が設けられた分岐部と、分岐部とノズル部とを連通または遮断する吐出バルブと、分岐部と貯留部とを連通または遮断する供給バルブと、分注目標容器と吐出液体容器とを載置するワークテーブルと、ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動させるＸＹＺ移動機構と、前記ノズル部から吐出された液体を受ける排出部および洗浄液湧出口を備える洗浄ユニットと、前記ノズル部の先端に吸引力を作用させて乾燥させる乾燥ユニットと、を備えた液体分注装置を用いて複数種類の吐出液体を連続的に吐出する液体分注方法であって、第１の吐出液体について、流路内に圧力伝達媒質が充填されたノズル部の吐出口から空隙を介して複数回吐出する分量の吐出液体を吸引する第１の工程、吐出バルブを閉じ、供給バルブを開いた状態で、加圧部により調圧された加圧気体を貯留部側に供給するとともに貯留部により調圧された液状の圧力伝達媒質を供給バルブ側に供給する第２の工程、ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動しながら、吐出バルブを所定のタイミングで開閉することにより微量の液滴を連続的に飛翔吐出する第３の工程、ノズル部を洗浄ユニットへ移動し、ノズル部内に残存する吐出液体を排出し、ノズル部の先端を洗浄する第４の工程、ノズル部を乾燥ユニットへ移動し、ノズル部の先端を乾燥する第５の工程、ノズル部を洗浄ユニットへ移動し、供給バルブを閉じ、吐出バルブを開いた状態で、圧力伝達媒質を吐出口から排出する第６の工程、第２の吐出液体について、第１ないし第３の工程を実行する第７の工程、を含んでなる液体分注方法である。
第１０の発明は、第８または９の発明において、一回に吐出される液滴の分量が１μＬ以下であることを特徴とする。
第１１の発明は、第１０の発明において、一回に吐出される液滴の分量が数十ｎＬ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、圧力センサ等を設けず、測定値をフィードバックさせる必要がないので、圧力を一定に保つ構成が簡素かつ制御が簡単となる。
また、ポンプで液体を吐出するための加圧を行わないのでポンプに負荷がかからず、各機器（特にポンプやアクチュエータ）の長寿命化につながる。
さらに、気体の圧力と液体の圧力を別々に調節するため、気体加圧の作用が直接試料・試薬に伝わることがないので、圧力の印加に対する応答性や安定性がよくなり、高精度な吐出を実現することができる。
【００１２】
また、洗浄液でのノズル内外の洗浄に加え、洗浄後にノズル先端の乾燥を行うので、コンタミネーションを確実に防ぐことができる。
また、廃液の処理や洗浄液の供給も含めた洗浄と乾燥を行うユニットをノズル可動範囲に設けた構成においては、ノズル先端の洗浄から乾燥までの一連の作業を自動化することができる。くわえて、複数種の吐出液体の分注作業も自動化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る分注装置を構成する吐出装置を説明する説明図である。
【図２】本発明に係る分注装置の洗浄乾燥ユニットを示す概略斜視図である。
【図３】本発明に係る分注装置の洗浄ユニットを説明する上面図である。
【図４】本発明に係る分注装置の洗浄ユニットを説明する断面図である。
【図５】本発明に係る分注方法における媒質供給工程の前半を説明する説明図である。
【図６】本発明に係る分注方法における媒質供給工程の後半を説明する説明図である。
【図７】本発明に係る分注方法における吸引工程を説明する説明図である。
【図８】本発明に係る分注方法における加圧工程を説明する説明図である。
【図９】本発明に係る分注方法における吐出工程を説明する説明図である。
【図１０】本発明に係る分注方法における排出洗浄乾燥工程を説明する説明図である。
【図１１】本発明に係る分注方法における初期化工程を説明する説明図である。
【図１２】本発明に係る分注装置の全体構成を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明を実施するための形態の一例を説明する。以下では、液体試料や液体試薬をまとめて吐出液体と呼ぶ。
［構成］
図１に本実施の形態に係る分注装置の吐出装置１を説明する図を示す。吐出装置１を構成するヘッド部３４（図１中点線で囲った部分。詳細は後述）は、ＸＹＺ移動機構によりＸＹＺ方向に移動自在とされ、ヘッド部３４と分注目標容器４２とを相対移動することにより液体の分注が行われる。
本実施の形態に係る分注装置の吐出装置１は、吐出口と連通する流路を有するノズル部と、調圧された液状の圧力伝達媒質をノズル部側に供給する貯留部と、調圧された加圧気体を貯留部側に供給する加圧部と、貯留部およびノズル部と流体的に連通されるポンプ機構と、ノズル部、貯留部およびポンプ機構を連通する分岐流路が設けられた分岐部と、分岐部とノズル部とを連通または遮断する吐出バルブと、分岐部と貯留部とを連通または遮断する供給バルブ６と、制御部１３と、ノズル１２先端外面の洗浄及び乾燥を行う洗浄乾燥ユニット１４と、を備えて構成される。
ノズル部は、吐出液体３０を吸引して一時的に溜め込んだあと吐出を行うノズル１２を有する。
貯留部は、圧力伝達媒質２を貯留する貯留容器３、貯留容器３と供給バルブ６との間に設置されて貯留容器３から供給される圧力伝達媒質２を所望の圧力に調整する液体用レギュレータ７を有する。
加圧部は、貯留容器３に気体配管を介して接続されて加圧気体を供給する加圧気体源４、貯留容器３と加圧気体源４との間に設置されて加圧気体源４からの加圧気体を所望の圧力に調整する気体用レギュレータ５を有する。
分岐部は、貯留容器３から供給される圧力伝達媒質２をポンプ９方向とノズル１２方向へ分岐させる分岐ブロック８を有する。
ポンプ機構は、分岐ブロック８の口の一つに接続されて圧力伝達媒質２を介して吐出液体３０を吸引および排出を行うポンプ９、ポンプ９を作動させるアクチュエータ１０を有する。
制御部１３は、アクチュエータ１０や供給バルブ６、吐出バルブ１１を制御する。以下、各機器の詳細について説明する。
【００１５】
本実施の形態の貯留容器３は密閉容器を用いており、その内部に圧力伝達媒質２を貯留している。圧力伝達媒質２は液体からなり、バルブ（６、１１）やポンプ９、ノズル１２、これらを接続する配管を満たし、圧力の作用をノズル１２に吸引した吐出液体３０へ伝える役割を果たす。また、圧力伝達媒質２は洗浄液も兼ねており、ノズル１２から吐出液体３０と共に排出することにより、ノズル１２内部（特に吐出液体３０を吸引した部分）の洗浄を行う。圧力伝達媒質２としては、例えば水や水と同程度の粘度を有する液体を用いる。洗浄を良好に行うために界面活性剤等を含むものを用いてもよい。
貯留容器３の上部には、加圧気体を供給する加圧気体源４が気体配管を介して接続されており、その気体配管の途中には加圧気体を所望の圧力に調整する気体用レギュレータ５が設置されている。気体用レギュレータ５としては、周知の気体用レギュレータを用いることができる。なお、気体用レギュレータ５には、調整値確認のためゲージ（圧力計）１５が付属していることが好ましい。ゲージ（圧力計）１５は、アナログ式でもデジタル式でもどちらも用いることができるのは言うまでもない。また、調圧に際しては、レギュレータに付属のツマミを回して調節してもよいし、電空式を用いて制御部１３にて調節するようにしてもよい。ここで、気体用レギュレータ５の代わりにディスペンスコントローラを用いてもよい。ディスペンスコントローラを用いることで、圧力値の設定・変更などが容易に行えるようになる。
【００１６】
貯留容器３の下部には、後述するポンプ９や後述するノズル１２への圧力伝達媒質２の供給開始および停止を行う供給バルブ６が液体配管を介して接続されている。本実施の形態においては、供給バルブ１２に電磁式の開閉バルブを用いており、バルブの開閉により圧力伝達媒質２の供給開始および停止を行う。なお、開閉の制御は後述する制御部１３にて行う。
貯留容器３と供給バルブ６とを接続する液体配管の途中には液体用レギュレータ７が設置されている。液体用レギュレータ７としては、周知の液体用レギュレータを用いることができる。なお、液体用レギュレータ７には気体用レギュレータ５と同様に、調整値確認のためゲージ（圧力計）１５が付属していることが好ましい。ゲージ（圧力計）１５は、アナログ式でもデジタル式でもどちらも用いることができるのは言うまでもない。また、調圧に際しては、レギュレータに付属のツマミを回して調節してもよいし、電空式を用いて制御部１３にて調節するようにしてもよい。この液体用レギュレータ７と上述の気体用レギュレータ５を二段階で設けることで、加圧気体源４から供給される加圧気体を気体用レギュレータ５で調圧・安定させ、その安定した加圧気体が作用する圧力伝達媒質２を液体用レギュレータ７でさらに調圧・安定させることができる。これにより、貯留容器３での水頭差や加圧源４の圧力変動（脈動）、圧縮性の影響などを除去することができる。また、液体用レギュレータ７を供給バルブ６の入口手前に設けることで、調圧・安定させた圧力伝達媒質２を吐出に関係する供給バルブ６およびその出口側に接続された機器へ供給することができ、吐出の精度や安定性を向上させることができる。
【００１７】
供給バルブ６の出口側には、貯留容器３から供給バルブ６を通して供給される圧力伝達媒質２を後述するポンプ９の方向および同じく後述するノズル１２の方向へ分岐させる流路を内設した分岐ブロック８が接続されている。本実施の形態では、分岐ブロック８内の流路は略Ｔ字状に形成されている。配管を用いずにブロック状部材に穿孔することで、第一に、管に比べて壁を厚くすることができるので、耐圧性が向上する。それにより、圧力が印加されることによる流路の膨張（或いは収縮）を減少させ、耐久性や精度を向上することができる。第二に、ブロック８にバルブ（６、１１）やポンプ９を直接設置することもできるので、継ぎ手を極力用いない構成とすることができ、継ぎ手がある場合に比べて漏れや破損を減少でき、メンテナンス性を向上できる。第三に、流路を直線的に形成することで流路を短くでき、圧力印加に対する応答性を向上することができる。
分岐ブロック８の開口の一つ（図１の上方側の開口）には、圧力伝達媒質２を介して吐出液体３０を吸引および排出を行うポンプ９が流体的に連通されている。ポンプ９としては、例えばシリンジポンプ、ピストンポンプ（プランジャポンプ）などの往復式容積型ポンプを用いることができる。本実施の形態においては、ポンプ９は吐出には使用せず、吐出液体３０の吸引および排出のみに用いる。また、圧力伝達媒質２の加圧にも使用しない。すなわち、ポンプ９が吐出時の動作には関与することがないので、吐出のための細かな制御が不要となり、ポンプ９では吐出のための加圧を行わないので、加圧による負荷がポンプ９にはかからない。
上記ポンプ９にはこれを動作させるアクチュエータ１０が設けられている。アクチュエータ１０としては、往復式容積型ポンプに対応して、例えばボールネジとモータ（電動機）の組み合わせ、或いはエアシリンダなど直動式のものを用いる。なお、後述する制御部１３にてアクチュエータ１０の動作を制御することによりポンプ９の動作を制御する。
卓上型の分注装置を構成する際には、ポンプ９およびアクチュエータ１０をノズル１２の上方に配置することが好ましい。このような配置とすることにより、後述するヘッド部３４を縦長にスリムに構成でき、ヘッド部３４を横並びに配置することも容易になるからである。また、ヘッド部３４をＺ軸に取り付けたときの見栄えも縦長のヘッド部の方がよい。
【００１８】
分岐ブロック８の他の開口（図１の下方側の開口）には、その開閉により吐出を制御する吐出バルブ１１が流体的に連通されている。本実施の形態では、吐出バルブ１１に小型のプランジャバルブを用いている。ここで、他種のバルブを用いてもよいが、その場合は高速に開閉できるものであることが好ましい。この吐出バルブ１１を高速に開閉することにより吐出を行う。なお、開閉の制御は後述する制御部１３にて行う。
吐出バルブ１１の分岐ブロック８と接続される開口と反対側の開口には、ノズル１２が流体的に連通されている。ノズル１２は、吐出液体３０を吐出液体容器４１から吸引して一時的に溜め込んだあと、分注目標容器４２へ吐出を行うためのものである。本実施の形態では、異なる種類の吐出液体を分注する際にもノズル１２を交換することなく、分注（吐出）の都度洗浄を行いながら一つのノズル１２で吐出を行う。ノズル１２先端部は撥水性を有する材料でコーティングされていることが好ましい。材料としては、フッ素系樹脂やシリコン系樹脂などが例示される。ノズル１２先端部が撥水性を有する材料でコーティングされていることで、吐出液体３０の吸引や洗浄の際、ノズル１２外面に吐出液体３０や洗浄液２が付着したまま残ることが少なくなり、不要な垂れや混交を防ぐことができる。
【００１９】
上記した吐出バルブ１１からノズル１２までを連通する流路の距離はできる限り短く構成することが好ましい。なぜなら、後述する吐出動作時に、圧力の伝達が速やかに行われるようになり、飛翔しやすく吐出量の安定した吐出が行えるようになるからである。
上述の二種のバルブ（６、１１）やポンプ９を動作させるアクチュエータ１０には動作を制御する制御部１３が接続されている。この制御部１３によりバルブ（６、１１）の開閉、アクチュエータ１０の速度や移動距離などを制御する。また、レギュレータ（５、７）を電空式にした場合は、その制御も行うとよい。なお、以下ではこの制御部１３を吐出に関する制御を行うことから「吐出制御部」と呼ぶことがある。
【００２０】
本実施の形態では、上記の各機器に加え、ノズル１２先端外面の洗浄等を行う洗浄乾燥ユニット１４を備えている。その詳細を図２等を参照しながら説明する。この洗浄乾燥ユニット１４は、ノズル１２先端外面の洗浄および分注し終えて残った吐出液体３０の排出ならびにノズル１２先端内面の洗浄を行う洗浄ユニット１６と、洗浄後のノズル１２先端外面の乾燥を行う乾燥ユニット１７とに分かれている。
洗浄ユニット１６はさらに、洗浄部１８と排出部２０とからなる。はじめに洗浄部１８は、洗浄液２が供給される配管１９が連通する湧出口１８を備える。洗浄液貯留容器３６に貯留された洗浄液２は、ポンプ３８の補助により、図２の符号２３の方向から洗浄ユニット１６へ供給され、湧出口１８から上向きに洗浄液２を湧出する（符号２４）。ここで、湧出する洗浄液２は、湧き水程度の水勢であり、噴水のように高々と水柱を形成するような水勢ではない。この洗浄液２が湧出している部分にノズル１２を浸すことで、ノズル１２外面を洗浄することができる。湧出口１８では洗浄液２が連続的に湧出しているので吐出液体等の洗い落とされたものは洗浄液供給側には逆流しないようになっている。なお、洗浄液２は、前述の圧力伝達媒質２と同一の液体であることが好ましい。つぎに排出部２０は、図３に示すように、洗浄部（湧出口）１８の周囲に形成された上面視コの字状の溝となっている。図４に示すように、湧出口１８と配管１９をつなぐ断面Ｌ字状の流路の外壁は洗浄ユニット１６の内底に接しており、この断面Ｌ字状の流路部分は、洗浄液２が溢れ出ないよう一段低くなっているが、排出部２０とは異なり溝とはなっていない。湧出口１８から湧出した洗浄液２は排出部２０の溝を通ってユニット壁面に開けられた排出口２１より排出される（符号２５の矢印方向）。また、分注し終えて残った吐出液体３０の排出もこの排出部２０で行う。排出された洗浄液２や吐出液体３０は、排出口２１に接続された配管２２を通じて廃液容器３７へと流入する。このとき、洗浄部１８と同様に、ポンプ３９の補助により廃液を確実に送出することが好ましい。
【００２１】
乾燥ユニット１７は、その上面にノズル１２先端を挿し込むのに十分な大きさを持つ孔、言い換えるとその径がノズル１２の外径よりも大きな孔２６が開いており、孔２６はユニット内部から配管２７を通じて真空源４４と流体的に連通している。この孔２６を挿入孔と呼ぶ。この挿入孔２６にノズル１２先端を挿し込み、周囲の空気を吸い込むことでノズル１２先端外面に付着した洗浄液等を吸い込みノズル１２先端を乾燥した状態にする。図２において、空気の流れを符号２８で示す。なお、乾燥ユニット１７と真空源４４の間には、吸い込んだ空気から液体を取り分けるフィルターに相当するものが設けられている。
このように、廃液の処理や洗浄液の供給も含めた洗浄と乾燥を行うユニット１４をノズル可動範囲に設けているため、容易にノズル１２先端の洗浄から乾燥までを行うことができ、かつ一連の動作を自動化することができる。くわえて、ノズル１２内部および外部の洗浄ならびに乾燥を一つのユニット１４で一括して行うことができるので、複数種の吐出液体３０の吐出を行う場合の洗浄乾燥作業も自動化することができる。
【００２２】
［分注方法］
図５〜１１に本実施の形態に係る分注方法を説明する図を示す。これらの図では液体用レギュレータ５からノズル１２までの間の機器類を示し、それ以外は省略している。
（１）圧力伝達媒質の供給（図５および６）
吐出を行う前の準備段階として、空の状態の流路（供給バルブ６からポンプ９およびノズル１２までの略Ｔ字状の流路）に圧力伝達媒質２を満たす。
まず初めに、吐出装置１を構成する各機器のうち、ポンプ９のピストン２９を外し、吐出バルブ１１を「閉」状態に、供給バルブ６を「閉」状態にそれぞれしておく。次に、圧力伝達媒質２の入った貯留容器３を供給バルブ６入口側に接続し、貯留容器３に加圧気体源４を接続する。このとき、気体用レギュレータ５はゼロに調整した状態にしておく。また、液体用レギュレータ７は後述する吐出圧力に調整した状態にしておく。そして、気体用レギュレータ５を所定圧力へ調整すると、加圧気体の作用により供給バルブ６入口まで圧力伝達媒質２が供給される。なお、気体用レギュレータ５の設定圧力は、下流側に設置してある液体用レギュレータ７などでの損失分を考慮して、液体用レギュレータ７での設定圧力より少し高めに設定しておくとよい。ついで、ノズル１２先端をＸＹＺ移動機構にて洗浄乾燥ユニット１４の洗浄ユニット１６の排出部２０上へ移動する。そして、供給バルブ６を「開」状態にすると、加圧気体の作用により、供給バルブ６の先（出口側）へと圧力伝達媒質２が供給される。すると、圧力伝達媒質２は、図５に示すように、一部はノズル１２方向へも流れるが、まずポンプ９方向へ流れる。そして、圧力伝達媒質２がポンプ９の上端に達するか溢れ出てきたら供給バルブ６を「閉」状態にする。そこへ外してあったピストン２９を差し込み、ピストン端をアクチュエータに固定する。吐出バルブ１１および供給バルブ６を共に「開」状態にすると、図６に示すように、圧力伝達媒質２はノズル１２方向へと流れ、ついにノズル１２先端から流出するに至る。圧力伝達媒質２がノズル１２先端より流出することを確認したら、供給バルブ６を「閉」状態にする。最後に、ピストン２９を「進出」位置にする。以上で、流路に圧力伝達媒質２を満たす作業は完了する。
【００２３】
（２）吐出液体の吸引（図７）
圧力伝達媒質の供給を終えたら、実際に分注する吐出液体３０を必要量吸引する作業を行う。
まず、ノズル１２先端をＸＹＺ移動機構にて分注を行う吐出液体３０が蓄えられている容器４１上へ移動する。次に、吐出液体３０の吸引を行う前に、空気中でポンプ９のピストン２９を微量後退させ、ノズル１２先端に空気を微量吸引し、空隙３１を形成する。これは、圧力伝達媒質２と吐出液体３０との混交を防ぐためである。吸引する空気量は、多すぎると吐出量が不安定となるし、逆に少なすぎると圧力伝達媒質２と吐出液体３０との混交を起こしてしまうので、滴量を選択する。具体例を挙げると、本実施の形態では一滴の量の１０％前後の量を吸引している。ついで、ノズル１２先端を吐出する吐出液体３０に浸し、ポンプ９のピストン２９を後退させて吐出液体３０を吸引する。吸引量の調整はポンプ９のピストン２９の後退量によって行う。ここで、吸引する吐出液体３０の量は、分注する全体の量よりも少し多めにすることが好ましい。なぜなら、吸引量と分注量が一致していると、分注の終わりに近づくに従い、吐出液体３０吸引前に吸引した空気３１の影響を受けて吐出量が不安定になったり、最後の吐出で空気３１の部分に達してしまい、吐出時に飛び散りを起こしたりすることがあるからである。
ここで、ノズル１２の先端部分は、一回で分注する量（例えば、複数の凹部を一体的に設けたプレートの全ての凹部に吐出しようとする場合はその合計量）を蓄えられる長さとすることが好ましい。また、ノズル１２の径は吐出する一滴の量に応じて適宜選択する。例えば、本実施の形態では、内径０．１［ｍｍ］前後で長さ５〜１０［ｍｍ］の先端部分を有する先細りの円錐形状ノズルを用いている。
【００２４】
（３）圧力伝達媒質の加圧（図８）
吐出液体３０の吸引の次は、圧力伝達媒質２を吐出圧力まで加圧する。
初めに、吐出バルブ１１を「閉」状態としたあと、つづけて供給バルブ６を「開」状態とする。すると、加圧気体の作用により、供給バルブ６から吐出バルブ１１入口までの流路内の圧力伝達媒質２が加圧される。貯留容器３と供給バルブ６との間には液体用レギュレータ７が設置してあるので、液体用レギュレータ７出口から吐出バルブ１１入口までの流路内の圧力伝達媒質２は、液体用レギュレータ７の設定圧力（＝吐出圧力）に加圧される。この液体用レギュレータ７と上述の気体用レギュレータ５を二段階で設けることで、加圧気体源４から供給される加圧気体を気体用レギュレータ５で調圧・安定させ、その安定した加圧気体が作用する圧力伝達媒質２を液体用レギュレータ７でさらに調圧・安定させることになるので、貯留容器３での水頭差や加圧源４の圧力変動（脈動）、圧縮性の影響などを除去することができる。一方で、吐出バルブ１１出口側からノズル１２までの流路内にある吐出液体３０はまだ加圧されていない。しかし前述のように、吐出バルブ１１からノズル１２までの距離はできる限り短く構成されているので、吐出時の圧力の伝達が速やかに行われるようになっている。なお、液体用レギュレータ７の圧力の設定値については、一滴の量や飛翔するか否かによって予め実験などで求めておく。ただし、後述するバルブ開閉時間と併せて考えることが必要である（具体的数値例は下記（４）を参照）。
【００２５】
（４）吐出液体の吐出（図９）
圧力伝達媒質の加圧を終えたところで吐出を開始する。
まず、ノズル１２先端が分注を行う目標容器４２の上方に位置するようＸＹＺ移動機構により後述するヘッド部３４を移動する。ついで、吐出バルブ１１を「開」状態にすると、吐出バルブ１１出口側のノズル１２内にある吐出液体３０に圧力伝達媒質２を介して圧力が伝達し、吐出液体３０がノズル１２より流出し始める。所定時間経過後、吐出バルブ１１を「閉」状態にすると、圧力の伝達が止まり、吐出液体３０のノズル１２よりの流出が止まる。ポンプ９のピストン２９の作用で吐出させる構成よりも高い圧力を印加し、かつ、吐出バルブ１１を高速に開閉することで、吐出液体３０を滴状にしてノズル１２より飛翔させて分注目標容器４２の分注位置へと吐出することができる。また、加圧気体源４からの圧力の作用による吐出方法であれば、ピストン２９の作用による吐出方法では難しい一滴の量が微量である飛翔吐出も可能である。分注目標容器４２に複数の分注位置がある場合は、上記のノズル１２の移動と吐出バルブ１１の開閉を繰り返す。なお、時間の設定値については、圧力値と同様、一滴の量や飛翔するか否かによって予め実験などによって求めておく。ここで、吐出量の調整はバルブ開閉時間によって主に行う。言い換えると、圧力設定は一度決定したらほとんど変更しない。これは、時間の方が圧力に比べ応答性がよいからである。また、時間と吐出量はほぼ比例関係にあるので、比較的容易に設定を調整できるからでもある。具体例を挙げると、約１［ｍＰａ・ｓ］（ミリパスカル秒）の粘度の吐出液体に、３０［ｋＰａ］（キロパスカル）の圧力を印加し、１［ｍｓｅｃ］（ミリ秒）吐出バルブを開閉すると約６０［ｎＬ］（ナノリットル）吐出される。同じ液体に同じ圧力を印加し、バルブ開閉時間を２［ｍｓｅｃ］（ミリ秒）とすると約１２０［ｎＬ］（ナノリットル）吐出される。
【００２６】
（５）排出・洗浄・乾燥（図１０）
分注目標容器４２の全ての分注位置へ吐出を終えた場合、或いは別種の吐出液体３０を吐出したい場合など、ノズル１２内に残った吐出液体３０を排出し、同時にノズル１２内外の洗浄を行う。
初めに、吐出バルブ１１を「閉」状態とし、ノズル１２先端が洗浄乾燥ユニット１４の洗浄ユニット１６の排出部２０へ位置するようＸＹＺ移動機構により後述するヘッド部３４を移動する。続いて、吐出バルブ１１を「開」状態にしてノズル１２内に残っている吐出液体３０を排出する。このとき、ノズル１２内の吐出液体３０を圧力伝達媒質２で押し出しながら圧力伝達媒質２と共に排出する。そうすることで、洗浄液２を兼ねている圧力伝達媒質２がノズル１２先端内面の洗浄を行うことができる。また、排出する際は周囲に飛び散らないよう、ＸＹＺ移動機構にてノズル１２を洗浄ユニット１４の排出部２０の壁面上端より下に位置させてから排出するとよい。排出を終えたら、吐出バルブ１１を「閉」状態にする。次に、ノズル１２先端をＸＹＺ移動機構にて洗浄乾燥ユニット１４の洗浄ユニット１６の洗浄部１８へ移動し、洗浄部１８より湧出している洗浄液２でノズル１２外面の洗浄を行う。ノズル１２を洗浄する際には、ノズル１２を湧出口１８の中にまで挿入するのではなく、湧出口１８の上に湧き出している部分に浸せばよい。洗浄するノズル１２の領域を変更したい場合は、洗浄液２が湧出する水勢を調整することで変更すればよい。洗浄液２は圧力伝達媒質２と同じものを用いることが好ましい。もし洗浄液２と圧力伝達媒質２が異なると、ノズル１２先端の洗浄液２へ浸した部分で洗浄液２と圧力伝達媒質２の混交が起きてしまうからである。
続いて、ノズル１２先端をＸＹＺ移動機構にて洗浄乾燥ユニット１４の乾燥ユニット１７上へ移動し、ノズル１２先端を挿入孔２６へ挿し込む。そして、ノズル１２周囲の空気を吸い込んでノズル１２外面に付着した余分の液体（主に洗浄液２）を吸引することで、ノズル１２先端の乾燥を行う。このように、ノズル１２先端外面に洗浄液等を付着したままにしておかず、乾燥した状態にすることで、次に吐出液体３０の吸引を行うときには、洗浄液２と吐出液体３０との混交を確実に防ぐことが可能となる。
【００２７】
（６）初期化（図１１）
排出・洗浄・乾燥後、次の吸引を行うために、それまでの圧力の除去および初期状態に戻す操作を行う。
まず、ノズル１２先端をＸＹＺ移動機構にて洗浄乾燥ユニット１４の洗浄ユニット１６の排出部２０上へ移動し、供給バルブ６を「閉」状態にし、吐出バルブ１１を「開」状態にする。すると、圧力伝達媒質２の供給は停止され、供給バルブ６出口からノズル１２までの流路内の圧力が除去された状態（圧力＝０、大気圧）になる。ついで、ポンプ９のピストン２９を進出させ、ノズル１２の吐出口から吐出液体３０を吸引できる状態とする。このときにピストン２９が進出した分の圧力伝達媒質２がノズル１２より洗浄ユニット１６の排出部２０に排出される。ここまでの操作を終えると、上記（１）の最後の状態と同じになり、いつでも次の操作が行えるよう準備が整う。
【００２８】
別種の吐出液体３０の吐出を行う場合は上記（２）〜（６）を吐出液体３０の種類を変える毎に繰り返す。同種の吐出液体３０において、一度の吸引では吐出液体３０が不足するときにも上記（２）〜（６）を繰り返すことが好ましい。なぜなら、吸引をする際にポンプ９のピストン２９を一度下げなければならないからである。
【００２９】
以上に説明したように、本発明では、圧力調整のために液体用レギュレータ７と気体用レギュレータ５を二段階で設けているため、加圧気体源４から供給される加圧気体を気体用レギュレータ５で調圧・安定させ、その安定した加圧気体が作用する圧力伝達媒質２を液体用レギュレータ７でさらに調圧・安定させることになるので、貯留容器３での水頭差や加圧源４の圧力変動（脈動）、圧縮性の影響などを除去することができる。また、液体用レギュレータ７を供給バルブ６の入口手前に設けることで、調圧・安定させた圧力伝達媒質２を吐出に関係する供給バルブ６およびその出口側に接続された機器へ供給することができ、吐出の精度や安定性を向上させることができる。
【００３０】
また、廃液の処理や洗浄液の供給も含めた洗浄と乾燥を行うユニット１４をノズル可動範囲に設けているため、迅速かつ容易にノズル１２先端の洗浄から乾燥までを行うことができ、かつ一連の動作を自動化することができる。そして、ノズル１２先端外面に洗浄液等を付着したままにしておかず、乾燥した状態にすることで、次に吐出液体の吸引を行うときには、洗浄液と吐出液体との混交を確実に防ぐことが可能となる。くわえて、ノズル１２内部および外部の洗浄ならびに乾燥を一つのユニット１４で一括して行うことができるので、複数種の吐出液体３０の吐出を行う場合の洗浄乾燥作業も自動化することができる。
さらに、ポンプ９のピストン２９の作用によるよりも高い圧力を印加でき、かつ、吐出バルブ１１を高速に開閉することができるので、吐出液体３０を滴状にしてノズル１２より飛翔させて目標へと吐出することが可能である。また、圧力の作用による吐出方法であるので、ピストン２９の作用による吐出方法では難しい一滴の量が微量である飛翔吐出も可能である。
【００３１】
以下では、本発明の詳細を実施例により説明するが、本発明は何ら実施例により限定されるものではない。
【実施例】
【００３２】
［全体構成］
図１２に本実施例に係る分注装置の全体構成を説明する図を示す。
本実施例に係る分注装置３３は、吐出液体３０の吸引および吐出並びにノズル１２の洗浄等を行う吐出装置１、分注目標容器４２や吐出液体容器４１をその上に載置するワークテーブル４０、ノズル１２とワークテーブル４０とを相対的に移動させるＸＹＺ移動機構を主要な要素とする。以下、それぞれの詳細について説明する。
【００３３】
（１）吐出装置
基本的な構成は図１に示したものと同じであるが、機器毎に設置箇所が異なる。
まず、ノズル１２、分岐ブロック８、ポンプ９、アクチュエータ１０、供給バルブ６は一つのベースに対して一体的に取り付けられ、後述するＺ移動機構４７に設置される。このベースに取り付けられたひとまとまりをヘッド部３４（図１の点線で囲った部分）と呼ぶ。ヘッド部３４はノズル１２部分を除き、カバーで覆われている。
つぎに、液体用レギュレータ７、貯留容器３、気体用レギュレータ５は分注装置３３の筐体側面に設置される。ここで、レギュレータ（５、７）や貯留容器３をヘッド部３４とは別に設置しているのは、レギュレータ（５、７）や貯留容器３までヘッド部３４に含めてしまうと、ヘッド部３４が重量化、大型化してしまい、ＸＹＺ移動機構の位置決め精度や耐久性などに影響を及ぼしてしまうためである。貯留容器３は、実施の形態で述べたように密閉容器であればよく、その材質、形状等を問わない。例えば、タンクやビン或いはエア式ディスペンサで用いるシリンジを用いてもよい。また図１２では、各レギュレータ（５、７）に付属のゲージ（圧力計）１５としてアナログ式を描いているが、デジタル式を用いてもよいことは言うまでもない。ここで、実施の形態で述べたように、気体用レギュレータの代わりにディスペンスコントローラを用いてもよい。
上記ヘッド部３４の供給バルブ６と液体用レギュレータ７の間は、点線で図示する配管３５で接続される。配管３５はヘッド部３４が移動することを考慮して可撓性を有する材料により構成することが好ましい。
加圧気体源４は、分注装置３３とは別に設けられており、配管を介して気体用レギュレータ５に接続される。ここでは簡略化して図示している。具体例を挙げると、一般的な圧縮機を用いたり、工場設備から直接供給を受けたりすることが開示される。
洗浄乾燥ユニット１４は、ワークテーブル４０横の筐体上面のテーブル移動に干渉しない位置に設置される。洗浄乾燥ユニット１４は図２と同じ構成であり、洗浄ユニット１６と乾燥ユニット１７とから構成される。洗浄ユニット１６に付属する洗浄液容器３６、廃液容器３７、洗浄液ポンプ３８、廃液ポンプ３９は分注装置３３の本体側面でレギュレータ（５、７）とは反対側の筐体側面の洗浄乾燥ユニット１４に隣接した位置に設置される。
上記洗浄ユニット１６と洗浄液容器３６および廃液容器３７とは洗浄液ポンプ３８および廃液ポンプ３９をそれぞれ経由して配管で接続されている。配管は洗浄液容器３６から洗浄液２を洗浄液ポンプ３８により洗浄部１８へ送出する系統、および排出部２０から排出される廃液を廃液ポンプ３９により廃液容器３７へ送出する系統の二系統が存在する。
吐出制御部１３は、分注装置３３筐体の洗浄乾燥ユニット１４側の側面に設置される。吐出制御部１３は、ポンプ９を動作させるアクチュエータ１０や二種のバルブ（６、１１）の動作を制御する。また、この吐出制御部１３は、上述の洗浄ユニット１６が備える洗浄液ポンプ３８、廃液ポンプ３９の動作の制御も行う。
【００３４】
（２）ワークテーブル
ワークテーブル４０はその上面に吐出液体容器４１、分注目標容器４２が載置される。本実施例においてこれら容器（４１、４２）は、複数の凹部（ウェル）を一体的に設けたプレート状をしており、その複数の凹部に複数種の試料・試薬や検体が入っている。そして、凹部内の試料・試薬を吸引したり、或いは凹部へ向けて試料・試薬を吐出したりすることにより分析、検査を行う。
上記各容器（４１、４２）を固定する方法としては、テーブル４０内部から上面に通じる複数の孔を開け、その孔から空気を吸い込むことで容器を吸着固定する方法、容器を固定用部材で挟み込み、その部材をネジ等の固定手段でテーブル４０に固定することで容器を固定する方法などが挙げられる。なお、吸着固定の場合は別途真空源４４を接続する必要がある。また、吸着のオンオフを制御する必要もある。取り扱いの簡便さを考慮するならば、吸着固定を採用するとよい。本実施例では、吸着固定する場合を示しており、上記乾燥ユニット１７での吸引およびワークテーブル４０での吸着固定で用いる負圧気体を制御するための真空制御部４３を分注装置３３の筐体側面に設置している。真空源４４は、分注装置３３とは別に設けられており、配管で真空制御部４３と接続される。
上記各容器（４１、４２）は、洗浄乾燥ユニット１４のようにワークテーブル４０の移動に干渉しない位置に載置することも可能であるが、ワークテーブル４０にスペースが充分あるならば一緒に載せてしまう方がよい。なぜなら、その方が吐出液体容器４１と分注目標容器４２との間を移動する距離が短くなり、その分作業時間の短縮につながるからである。
【００３５】
（３）ＸＹＺ移動機構
ＸＹＺ移動機構は、門型のフレーム上に設置され、ヘッド部３４の設置されたＺ移動機構４７を符号４８の方向へ移動させるＸ移動機構４５、そのＸ移動機構４５の下方に設置され、ワークテーブル４０を符号４９の方向へ移動させるＹ移動機構４６、Ｘ移動機構４５上に設置され、ヘッド部３４を符号５０の方向へ移動させるＺ移動機構４７から構成される。
Ｙ移動機構４６下の筐体内には移動機構のための制御部（図示せず）が内設される。この制御部はＸＹＺ移動動作の制御および吐出装置１を制御する吐出制御部１３への動作信号の発信も行う。また、ＸＹＺ移動動作や吐出動作タイミングなどをルーチン化した塗布プログラムを記憶する記憶装置（図示せず）を有する。
【００３６】
［分注動作］
上記分注装置３３の一連の動作を簡単に説明する。基本的動作は実施の形態で示したものとほぼ同じである。本実施例の吐出液体は血液や尿、並びにそれらの中から抗原や抗体を検出するための試薬であり、２０〜３０ｎＬ（ナノリットル）の分注量で９６個（８×１２）のウェルが形成されたマイクロプレートへの分注を行う。
最初に、吐出液体容器４１と分注目標容器４２とをワークテーブル４０の上に載置し、固定する。また、圧力伝達媒質２の入った貯留容器３、洗浄液容器３６、廃液容器３７を設置し、配管をポンプ（３８、３９）やヘッド部３４等へと接続する。
ついで、実施の形態で示した図５〜図１１の手順に従い、圧力伝達媒質２の供給、吐出液体３０の吸引、加圧を行う。
そして、分注目標容器４２に対してヘッド部３４を移動させて吐出液体３０の吐出を行う（図９参照）。この際、複数の凹部へ連続して吐出を行う場合には、凹部の上方に位置するたびにヘッド部３４を停止させるのではなく、移動しながら吐出を行うと作業時間の短縮を図ることができる。
【００３７】
分注作業の途中で別種の吐出液体３０の吐出を行う場合は、実施の形態で示した排出・洗浄・乾燥の手順に従い、分注し終えた吐出液体３０を排出・洗浄・乾燥し、新たな吐出液体３０の吸引を行って、吐出を行う（図１０、図１１参照）。さらに他の吐出液体３０の吐出をするのであれば上記した排出・洗浄・乾燥・吸引・吐出の工程を繰り返す。作業を終える場合には、排出・洗浄・乾燥の工程を終えた後に全体の作業を終えるとよい。
このような自動化された分注装置３３を用いれば、人間がピペットなどを用いて手作業で行うことが困難な多量の操作を高速に行うことが可能である。実施例１の分注装置３３により、分注精度も吐出量のばらつきとして約１〜０．５％の高精度を実現できることが確認された。
【符号の説明】
【００３８】
１ 吐出装置／２ 圧力伝達媒質、洗浄液／３ 貯留容器／４ 加圧気体源／５ 気体用レギュレータ／６ 供給バルブ／７ 液体用レギュレータ／８ 分岐ブロック／９ ポンプ／１０ アクチュエータ／１１ 吐出バルブ／１２ ノズル／１３ 吐出制御部／１４ 洗浄乾燥ユニット／１５ ゲージ（圧力計）／１６ 洗浄ユニット／１７ 乾燥ユニット／１８ 洗浄部、湧出口／１９ 洗浄液供給配管／２０ 排出部／２１ 排出口／２２ 廃液送出配管／２３ 洗浄液流入方向／２４ 洗浄液湧出方向／２５ 廃液流出方向／２６ 挿入孔／２７ 吸引空気流出配管／２８ 吸引空気流出方向／２９ ピストン／３０ 吐出液体（液体試料、液体試薬）／３１ 空隙（混交防止用空気）／３２ 加圧領域／３３ 分注装置／３４ ヘッド部／３５ 配管（供給バルブ―液体用レギュレータ間）／３６ 洗浄液容器／３７ 廃液容器／３８ 洗浄液ポンプ／３９ 廃液ポンプ／４０ ワークテーブル／４１ 吐出液体容器／４２ 分注目標容器／４３ 真空制御部／４４ 真空源／４５ Ｘ移動機構／４６ Ｙ移動機構／４７ Ｚ移動機構／４８ Ｘ移動方向／４９ Ｙ移動方向／５０ Ｚ移動方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出液体を一のノズルより吸引し、一回で吸引した吐出液体を複数回にわたって微量ずつ非接触吐出する技術に関する。より詳細には、例えば、吐出液体とは別の液体を圧力伝達媒質とし、複数種の吐出液体を単一のノズルで圧力の作用により数十μＬ（マイクロリットル）以下の微量ないし数十ｎＬ（ナノリットル）以下の極微量ずつ飛翔吐出する卓上型の液体分注装置および液体分注方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物学、化学、医療の分野において分析、検査を行うために液体試料や液体試薬を試験管やマイクロプレート等の容器へ微量ずつ小分けにするものとして分注装置と呼ばれるものが用いられている。特に、動物や植物の遺伝情報の解析、創薬におけるスクリーニング、医療における血液検査やウイルス検査などの検体検査等の膨大な量のサンプル、試薬などを分注する用途において注目されている。これは、人間がピペットなどを用いて手作業で行うことが困難な多量の操作を分注装置が高速かつ正確に行えるからである。上述のように多量の分注を行うことから、一般に高価で稀少な試料を有効に活用するために、一滴の吐出量は微量（例えば、μＬ（マイクロリットル）からｎＬ（ナノリットル）のオーダー）であることが要求され、分注装置にも微量で正確な吐出が要求される。また、多量の操作を効率的に進める観点から、一度に多数の種類の分析、検査を行うこともあり、そのために一台の分注装置で多種の液体を吐出することも要求される。
【０００３】
一般的に分注装置は、液体試料や液体試薬を貯留する容器から試料・試薬を抽出するポンプや抽出した試料・試薬の吐出を行うノズル、それらを接続する配管などからなる吐出部、ノズルや分注対象の容器などを相対移動させる機構である駆動部、ポンプや駆動部などの機器類の動作を制御する制御部から主に構成される。上記構成の中でも特に重要なのが、直接に液体試料や液体試薬を扱う吐出部である。
吐出部には様々なタイプがあるが、試料・試薬が供給される方向で大まかに二つに分けることができる。一つは、試料・試薬の供給が排出口（ノズル）の反対端からされるタイプ、もう一つは、試料・試薬の供給が排出口（ノズル）と同一端からされるタイプ、すなわち、排出口（ノズル）から試料・試薬を吸引し、排出口（ノズル）から試料・試薬を吐出するタイプである。特に、試料・試薬が高価或いは稀少であって少量しか用意できない場合にポンプや配管等を動作に必要な試料・試薬で満たすことができないとき、または吐出する試料・試薬の種類が多くあってポンプや配管等に満たした動作に必要な試料・試薬の除去や洗浄に手間がかかるとき等には、試料・試薬の供給が排出口（ノズル）と同一端からされるタイプ、すなわち、排出口（ノズル）から試料・試薬を吸引し、排出口（ノズル）から試料・試薬を吐出するタイプが用いられることが多い。
このようなタイプの分注装置では、微量で正確な吐出を行うため、排出口（ノズル）から吐出される試料・試薬を目標に到達する前に排出口（ノズル）先端から離間させ、飛翔させながら目標に向かうように吐出させることが多い。本明細書内では、このような吐出を「飛翔吐出」または「非接触吐出」と呼ぶこととする。
【０００４】
ところで、特許文献１には、ピストンの往復動により吐出させる分注装置では分注誤差が現れるため、数μＬ未満の精度が要求される分注作業に適さないという課題があることが記載される。そこで、特許文献１では、圧力気体供給源からの正圧付与（またはこれと共にシリンダ装置からの正圧付与）によって液体吐出することにより２００μＬ程度の吐出を一定の精度で行うことを可能とする分注装置が提案されている。しかし、特許文献１の装置では気体（空気）が圧力伝達の媒質となっているため、その圧縮性により応答性や精度が問題となる場合がある。そのため特許文献２のような液体を圧力伝達の媒質とする分注装置も提案されている。さらに、液体を圧力伝達の媒質とする分注装置の中でも、ポンプのピストン（プランジャ）の作用により直接吐出させるのではなく、配管の途中にバルブを設けて、ポンプや他の加圧手段により予め加圧しておき、バルブの開閉により吐出を行う特許文献３や特許文献４のような分注装置も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１８２６６５号公報
【特許文献２】特開平１０−９６７３５号公報
【特許文献３】特開２００６−３０８３７４号公報
【特許文献４】特開２００６−２８４４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一滴の量が微量（例えば、数十μＬ以下）、特に極微量（例えば、数十ｎＬ以下）の「飛翔吐出」または「非接触吐出」を行う場合、ピストン（プランジャ）の作用で吐出させる構成においては、移動距離が短いために十分な加速ができず、液滴を飛翔させられるだけの力（圧力）を与えることができなかった。
他方で、特許文献３に記載される分注装置のように液状の伝達媒質（システムリキッド）をポンプで加圧する構成の場合、センサなどの機器を設け、液体の圧力変化をフィードバックする制御が必要であり（例えば、同文献［００３０］参照）、圧力を一定に保つ仕組みが複雑になってしまうという問題があった。また、液体を連続吐出する間は常にポンプを動作させた状態であるので、ポンプへの負荷が大きく、ポンプの寿命が短命になるという問題もある。
さらに、特許文献４に記載される分注装置のように液状の伝達媒体を気体で直接加圧する構成の場合、気体加圧の作用が直接試料に伝わってしまうことの問題がある。すなわち、バッファタンク内の液状の伝達媒体が減ることによる水頭差の影響を受けてしまうこと、気体の圧縮性の影響を受けてしまうこと、気体加圧源の圧力変動（脈動）の影響を受けてしまうこと、などの問題が起きていた。そして、これらの影響を受けると、水頭差および気体の圧縮性に起因する応答性の悪さや、気体加圧源の圧力変動（脈動）に起因する安定性の悪さを有する圧力が付与された伝達媒体がバルブに供給されてしまうため、分注精度が損なわれるという問題があった。
【０００７】
異なる種類の試料・試薬を吐出する際の、ノズルでの試料・試薬の混交（コンタミネーション）の問題も解決されるべき課題である。特許文献２には、洗浄液を流路内に流す構成が開示されるが、それだけではノズル先端（特に外面）に洗浄液が残り、試料・試薬吸引時に試料・試薬を混交してしまうおそれがあった。また、廃液の処理、洗浄液の供給、ノズルの乾燥も含めた一連の洗浄作業を実現することができる分注装置が求められていた。特に、一連の洗浄作業を実現することができる卓上型の分注装置が求められていた。
【０００８】
そこで本発明は、上記課題を解決した吐出装置および液体分注装置並びに液体分注方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、流路内に圧力伝達媒質が充填されたノズル部の吐出口から空隙を介して複数回吐出する分量の吐出液体を吸引し、微量の液滴を連続的に飛翔吐出する吐出装置であって、吐出口と連通する流路を有するノズル部と、調圧された液状の圧力伝達媒質をノズル部側に供給する貯留部と、調圧された加圧気体を貯留部側に供給する加圧部と、貯留部およびノズル部と流体的に連通されるポンプ機構と、ノズル部、貯留部およびポンプ機構を連通する分岐流路が設けられた分岐部と、分岐部とノズル部とを連通または遮断する吐出バルブと、分岐部と貯留部とを連通または遮断する供給バルブと、制御部と、を備え、前記制御部が、吐出バルブを閉じ、供給バルブを開いた状態で、加圧部により調圧された加圧気体を貯留部側に供給するとともに貯留部により調圧された液状の圧力伝達媒質を供給バルブ側に供給し、続いて吐出バルブを所定のタイミングで開閉することにより微量の液滴を連続的に飛翔吐出することを特徴とする吐出装置である。
第２の発明は、第１の発明において、前記加圧部が気体用レギュレータを備え、前記貯留部が液体用レギュレータを備えることを特徴とする。
第３の発明は、第１の発明において、前記加圧部がディスペンスコントローラを備えることを特徴とする。
第４の発明は、第１ないし３の発明において、前記分岐部をブロック状部材で構成し、当該ブロック状部材、前記供給バルブ、前記ポンプ機構、前記吐出バルブおよび前記ノズル部を一つのベースに対して一体的に配設して構成したヘッド部を備えることを特徴とする。
第５の発明は、第１ないし４のいずれかの発明に係る吐出装置と、分注目標容器と吐出液体容器とを載置するワークテーブルと、ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動させるＸＹＺ移動機構と、を備えることを特徴とする液体分注装置である。
第６の発明は、第５の発明において、前記ノズル部から吐出された液体を受ける排出部および洗浄液湧出口を備える洗浄ユニットと、前記ノズル部の先端に吸引力を作用させて乾燥させる乾燥ユニットと、をさらに備えることを特徴とする。
第７の発明は、第５または６の発明において、卓上型であることを特徴とする。
【００１０】
第８の発明は、吐出口と連通する流路を有するノズル部と、調圧された液状の圧力伝達媒質をノズル部側に供給する貯留部と、調圧された加圧気体を貯留部側に供給する加圧部と、貯留部およびノズル部と流体的に連通されるポンプ機構と、ノズル部、貯留部およびポンプ機構を連通する分岐流路が設けられた分岐部と、分岐部とノズル部とを連通または遮断する吐出バルブと、分岐部と貯留部とを連通または遮断する供給バルブと、分注目標容器と吐出液体容器とを載置するワークテーブルと、ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動させるＸＹＺ移動機構と、を備えた液体分注装置を用いて吐出液体を連続的に吐出する液体分注方法であって、流路内に圧力伝達媒質が充填されたノズル部の吐出口から空隙を介して複数回吐出する分量の吐出液体を吸引する第１の工程、吐出バルブを閉じ、供給バルブを開いた状態で、加圧部により調圧された加圧気体を貯留部側に供給するとともに貯留部により調圧された液状の圧力伝達媒質を供給バルブ側に供給する第２の工程、ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動しながら、吐出バルブを所定のタイミングで開閉することにより微量の液滴を連続的に飛翔吐出する第３の工程、を含んでなる液体分注方法である。
第９の発明は、吐出口と連通する流路を有するノズル部と、調圧された液状の圧力伝達媒質をノズル部側に供給する貯留部と、調圧された加圧気体を貯留部側に供給する加圧部と、貯留部およびノズル部と流体的に連通されるポンプ機構と、ノズル部、貯留部およびポンプ機構を連通する分岐流路が設けられた分岐部と、分岐部とノズル部とを連通または遮断する吐出バルブと、分岐部と貯留部とを連通または遮断する供給バルブと、分注目標容器と吐出液体容器とを載置するワークテーブルと、ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動させるＸＹＺ移動機構と、前記ノズル部から吐出された液体を受ける排出部および洗浄液湧出口を備える洗浄ユニットと、前記ノズル部の先端に吸引力を作用させて乾燥させる乾燥ユニットと、を備えた液体分注装置を用いて複数種類の吐出液体を連続的に吐出する液体分注方法であって、第１の吐出液体について、流路内に圧力伝達媒質が充填されたノズル部の吐出口から空隙を介して複数回吐出する分量の吐出液体を吸引する第１の工程、吐出バルブを閉じ、供給バルブを開いた状態で、加圧部により調圧された加圧気体を貯留部側に供給するとともに貯留部により調圧された液状の圧力伝達媒質を供給バルブ側に供給する第２の工程、ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動しながら、吐出バルブを所定のタイミングで開閉することにより微量の液滴を連続的に飛翔吐出する第３の工程、ノズル部を洗浄ユニットへ移動し、ノズル部内に残存する吐出液体を排出し、ノズル部の先端を洗浄する第４の工程、ノズル部を乾燥ユニットへ移動し、ノズル部の先端を乾燥する第５の工程、ノズル部を洗浄ユニットへ移動し、供給バルブを閉じ、吐出バルブを開いた状態で、圧力伝達媒質を吐出口から排出する第６の工程、第２の吐出液体について、第１ないし第３の工程を実行する第７の工程、を含んでなる液体分注方法である。
第１０の発明は、第８または９の発明において、一回に吐出される液滴の分量が１μＬ以下であることを特徴とする。
第１１の発明は、第１０の発明において、一回に吐出される液滴の分量が数十ｎＬ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、圧力センサ等を設けず、測定値をフィードバックさせる必要がないので、圧力を一定に保つ構成が簡素かつ制御が簡単となる。
また、ポンプで液体を吐出するための加圧を行わないのでポンプに負荷がかからず、各機器（特にポンプやアクチュエータ）の長寿命化につながる。
さらに、気体の圧力と液体の圧力を別々に調節するため、気体加圧の作用が直接試料・試薬に伝わることがないので、圧力の印加に対する応答性や安定性がよくなり、高精度な吐出を実現することができる。
【００１２】
また、洗浄液でのノズル内外の洗浄に加え、洗浄後にノズル先端の乾燥を行うので、コンタミネーションを確実に防ぐことができる。
また、廃液の処理や洗浄液の供給も含めた洗浄と乾燥を行うユニットをノズル可動範囲に設けた構成においては、ノズル先端の洗浄から乾燥までの一連の作業を自動化することができる。くわえて、複数種の吐出液体の分注作業も自動化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る分注装置を構成する吐出装置を説明する説明図である。
【図２】本発明に係る分注装置の洗浄乾燥ユニットを示す概略斜視図である。
【図３】本発明に係る分注装置の洗浄ユニットを説明する上面図である。
【図４】本発明に係る分注装置の洗浄ユニットを説明する断面図である。
【図５】本発明に係る分注方法における媒質供給工程の前半を説明する説明図である。
【図６】本発明に係る分注方法における媒質供給工程の後半を説明する説明図である。
【図７】本発明に係る分注方法における吸引工程を説明する説明図である。
【図８】本発明に係る分注方法における加圧工程を説明する説明図である。
【図９】本発明に係る分注方法における吐出工程を説明する説明図である。
【図１０】本発明に係る分注方法における排出洗浄乾燥工程を説明する説明図である。
【図１１】本発明に係る分注方法における初期化工程を説明する説明図である。
【図１２】本発明に係る分注装置の全体構成を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明を実施するための形態の一例を説明する。以下では、液体試料や液体試薬をまとめて吐出液体と呼ぶ。
［構成］
図１に本実施の形態に係る分注装置の吐出装置１を説明する図を示す。吐出装置１を構成するヘッド部３４（図１中点線で囲った部分。詳細は後述）は、ＸＹＺ移動機構によりＸＹＺ方向に移動自在とされ、ヘッド部３４と分注目標容器４２とを相対移動することにより液体の分注が行われる。
本実施の形態に係る分注装置の吐出装置１は、吐出口と連通する流路を有するノズル部と、調圧された液状の圧力伝達媒質をノズル部側に供給する貯留部と、調圧された加圧気体を貯留部側に供給する加圧部と、貯留部およびノズル部と流体的に連通されるポンプ機構と、ノズル部、貯留部およびポンプ機構を連通する分岐流路が設けられた分岐部と、分岐部とノズル部とを連通または遮断する吐出バルブと、分岐部と貯留部とを連通または遮断する供給バルブ６と、制御部１３と、ノズル１２先端外面の洗浄及び乾燥を行う洗浄乾燥ユニット１４と、を備えて構成される。
ノズル部は、吐出液体３０を吸引して一時的に溜め込んだあと吐出を行うノズル１２を有する。
貯留部は、圧力伝達媒質２を貯留する貯留容器３、貯留容器３と供給バルブ６との間に設置されて貯留容器３から供給される圧力伝達媒質２を所望の圧力に調整する液体用レギュレータ７を有する。
加圧部は、貯留容器３に気体配管を介して接続されて加圧気体を供給する加圧気体源４、貯留容器３と加圧気体源４との間に設置されて加圧気体源４からの加圧気体を所望の圧力に調整する気体用レギュレータ５を有する。
分岐部は、貯留容器３から供給される圧力伝達媒質２をポンプ９方向とノズル１２方向へ分岐させる分岐ブロック８を有する。
ポンプ機構は、分岐ブロック８の口の一つに接続されて圧力伝達媒質２を介して吐出液体３０を吸引および排出を行うポンプ９、ポンプ９を作動させるアクチュエータ１０を有する。
制御部１３は、アクチュエータ１０や供給バルブ６、吐出バルブ１１を制御する。以下、各機器の詳細について説明する。
【００１５】
本実施の形態の貯留容器３は密閉容器を用いており、その内部に圧力伝達媒質２を貯留している。圧力伝達媒質２は液体からなり、バルブ（６、１１）やポンプ９、ノズル１２、これらを接続する配管を満たし、圧力の作用をノズル１２に吸引した吐出液体３０へ伝える役割を果たす。また、圧力伝達媒質２は洗浄液も兼ねており、ノズル１２から吐出液体３０と共に排出することにより、ノズル１２内部（特に吐出液体３０を吸引した部分）の洗浄を行う。圧力伝達媒質２としては、例えば水や水と同程度の粘度を有する液体を用いる。洗浄を良好に行うために界面活性剤等を含むものを用いてもよい。
貯留容器３の上部には、加圧気体を供給する加圧気体源４が気体配管を介して接続されており、その気体配管の途中には加圧気体を所望の圧力に調整する気体用レギュレータ５が設置されている。気体用レギュレータ５としては、周知の気体用レギュレータを用いることができる。なお、気体用レギュレータ５には、調整値確認のためゲージ（圧力計）１５が付属していることが好ましい。ゲージ（圧力計）１５は、アナログ式でもデジタル式でもどちらも用いることができるのは言うまでもない。また、調圧に際しては、レギュレータに付属のツマミを回して調節してもよいし、電空式を用いて制御部１３にて調節するようにしてもよい。ここで、気体用レギュレータ５の代わりにディスペンスコントローラを用いてもよい。ディスペンスコントローラを用いることで、圧力値の設定・変更などが容易に行えるようになる。
【００１６】
貯留容器３の下部には、後述するポンプ９や後述するノズル１２への圧力伝達媒質２の供給開始および停止を行う供給バルブ６が液体配管を介して接続されている。本実施の形態においては、供給バルブ１２に電磁式の開閉バルブを用いており、バルブの開閉により圧力伝達媒質２の供給開始および停止を行う。なお、開閉の制御は後述する制御部１３にて行う。
貯留容器３と供給バルブ６とを接続する液体配管の途中には液体用レギュレータ７が設置されている。液体用レギュレータ７としては、周知の液体用レギュレータを用いることができる。なお、液体用レギュレータ７には気体用レギュレータ５と同様に、調整値確認のためゲージ（圧力計）１５が付属していることが好ましい。ゲージ（圧力計）１５は、アナログ式でもデジタル式でもどちらも用いることができるのは言うまでもない。また、調圧に際しては、レギュレータに付属のツマミを回して調節してもよいし、電空式を用いて制御部１３にて調節するようにしてもよい。この液体用レギュレータ７と上述の気体用レギュレータ５を二段階で設けることで、加圧気体源４から供給される加圧気体を気体用レギュレータ５で調圧・安定させ、その安定した加圧気体が作用する圧力伝達媒質２を液体用レギュレータ７でさらに調圧・安定させることができる。これにより、貯留容器３での水頭差や加圧源４の圧力変動（脈動）、圧縮性の影響などを除去することができる。また、液体用レギュレータ７を供給バルブ６の入口手前に設けることで、調圧・安定させた圧力伝達媒質２を吐出に関係する供給バルブ６およびその出口側に接続された機器へ供給することができ、吐出の精度や安定性を向上させることができる。
【００１７】
供給バルブ６の出口側には、貯留容器３から供給バルブ６を通して供給される圧力伝達媒質２を後述するポンプ９の方向および同じく後述するノズル１２の方向へ分岐させる流路を内設した分岐ブロック８が接続されている。本実施の形態では、分岐ブロック８内の流路は略Ｔ字状に形成されている。配管を用いずにブロック状部材に穿孔することで、第一に、管に比べて壁を厚くすることができるので、耐圧性が向上する。それにより、圧力が印加されることによる流路の膨張（或いは収縮）を減少させ、耐久性や精度を向上することができる。第二に、ブロック８にバルブ（６、１１）やポンプ９を直接設置することもできるので、継ぎ手を極力用いない構成とすることができ、継ぎ手がある場合に比べて漏れや破損を減少でき、メンテナンス性を向上できる。第三に、流路を直線的に形成することで流路を短くでき、圧力印加に対する応答性を向上することができる。
分岐ブロック８の開口の一つ（図１の上方側の開口）には、圧力伝達媒質２を介して吐出液体３０を吸引および排出を行うポンプ９が流体的に連通されている。ポンプ９としては、例えばシリンジポンプ、ピストンポンプ（プランジャポンプ）などの往復式容積型ポンプを用いることができる。本実施の形態においては、ポンプ９は吐出には使用せず、吐出液体３０の吸引および排出のみに用いる。また、圧力伝達媒質２の加圧にも使用しない。すなわち、ポンプ９が吐出時の動作には関与することがないので、吐出のための細かな制御が不要となり、ポンプ９では吐出のための加圧を行わないので、加圧による負荷がポンプ９にはかからない。
上記ポンプ９にはこれを動作させるアクチュエータ１０が設けられている。アクチュエータ１０としては、往復式容積型ポンプに対応して、例えばボールネジとモータ（電動機）の組み合わせ、或いはエアシリンダなど直動式のものを用いる。なお、後述する制御部１３にてアクチュエータ１０の動作を制御することによりポンプ９の動作を制御する。
卓上型の分注装置を構成する際には、ポンプ９およびアクチュエータ１０をノズル１２の上方に配置することが好ましい。このような配置とすることにより、後述するヘッド部３４を縦長にスリムに構成でき、ヘッド部３４を横並びに配置することも容易になるからである。また、ヘッド部３４をＺ軸に取り付けたときの見栄えも縦長のヘッド部の方がよい。
【００１８】
分岐ブロック８の他の開口（図１の下方側の開口）には、その開閉により吐出を制御する吐出バルブ１１が流体的に連通されている。本実施の形態では、吐出バルブ１１に小型のプランジャバルブを用いている。ここで、他種のバルブを用いてもよいが、その場合は高速に開閉できるものであることが好ましい。この吐出バルブ１１を高速に開閉することにより吐出を行う。なお、開閉の制御は後述する制御部１３にて行う。
吐出バルブ１１の分岐ブロック８と接続される開口と反対側の開口には、ノズル１２が流体的に連通されている。ノズル１２は、吐出液体３０を吐出液体容器４１から吸引して一時的に溜め込んだあと、分注目標容器４２へ吐出を行うためのものである。本実施の形態では、異なる種類の吐出液体を分注する際にもノズル１２を交換することなく、分注（吐出）の都度洗浄を行いながら一つのノズル１２で吐出を行う。ノズル１２先端部は撥水性を有する材料でコーティングされていることが好ましい。材料としては、フッ素系樹脂やシリコン系樹脂などが例示される。ノズル１２先端部が撥水性を有する材料でコーティングされていることで、吐出液体３０の吸引や洗浄の際、ノズル１２外面に吐出液体３０や洗浄液２が付着したまま残ることが少なくなり、不要な垂れや混交を防ぐことができる。
【００１９】
上記した吐出バルブ１１からノズル１２までを連通する流路の距離はできる限り短く構成することが好ましい。なぜなら、後述する吐出動作時に、圧力の伝達が速やかに行われるようになり、飛翔しやすく吐出量の安定した吐出が行えるようになるからである。
上述の二種のバルブ（６、１１）やポンプ９を動作させるアクチュエータ１０には動作を制御する制御部１３が接続されている。この制御部１３によりバルブ（６、１１）の開閉、アクチュエータ１０の速度や移動距離などを制御する。また、レギュレータ（５、７）を電空式にした場合は、その制御も行うとよい。なお、以下ではこの制御部１３を吐出に関する制御を行うことから「吐出制御部」と呼ぶことがある。
【００２０】
本実施の形態では、上記の各機器に加え、ノズル１２先端外面の洗浄等を行う洗浄乾燥ユニット１４を備えている。その詳細を図２等を参照しながら説明する。この洗浄乾燥ユニット１４は、ノズル１２先端外面の洗浄および分注し終えて残った吐出液体３０の排出ならびにノズル１２先端内面の洗浄を行う洗浄ユニット１６と、洗浄後のノズル１２先端外面の乾燥を行う乾燥ユニット１７とに分かれている。
洗浄ユニット１６はさらに、洗浄部１８と排出部２０とからなる。はじめに洗浄部１８は、洗浄液２が供給される配管１９が連通する湧出口１８を備える。洗浄液貯留容器３６に貯留された洗浄液２は、ポンプ３８の補助により、図２の符号２３の方向から洗浄ユニット１６へ供給され、湧出口１８から上向きに洗浄液２を湧出する（符号２４）。ここで、湧出する洗浄液２は、湧き水程度の水勢であり、噴水のように高々と水柱を形成するような水勢ではない。この洗浄液２が湧出している部分にノズル１２を浸すことで、ノズル１２外面を洗浄することができる。湧出口１８では洗浄液２が連続的に湧出しているので吐出液体等の洗い落とされたものは洗浄液供給側には逆流しないようになっている。なお、洗浄液２は、前述の圧力伝達媒質２と同一の液体であることが好ましい。つぎに排出部２０は、図３に示すように、洗浄部（湧出口）１８の周囲に形成された上面視コの字状の溝となっている。図４に示すように、湧出口１８と配管１９をつなぐ断面Ｌ字状の流路の外壁は洗浄ユニット１６の内底に接しており、この断面Ｌ字状の流路部分は、洗浄液２が溢れ出ないよう一段低くなっているが、排出部２０とは異なり溝とはなっていない。湧出口１８から湧出した洗浄液２は排出部２０の溝を通ってユニット壁面に開けられた排出口２１より排出される（符号２５の矢印方向）。また、分注し終えて残った吐出液体３０の排出もこの排出部２０で行う。排出された洗浄液２や吐出液体３０は、排出口２１に接続された配管２２を通じて廃液容器３７へと流入する。このとき、洗浄部１８と同様に、ポンプ３９の補助により廃液を確実に送出することが好ましい。
【００２１】
乾燥ユニット１７は、その上面にノズル１２先端を挿し込むのに十分な大きさを持つ孔、言い換えるとその径がノズル１２の外径よりも大きな孔２６が開いており、孔２６はユニット内部から配管２７を通じて真空源４４と流体的に連通している。この孔２６を挿入孔と呼ぶ。この挿入孔２６にノズル１２先端を挿し込み、周囲の空気を吸い込むことでノズル１２先端外面に付着した洗浄液等を吸い込みノズル１２先端を乾燥した状態にする。図２において、空気の流れを符号２８で示す。なお、乾燥ユニット１７と真空源４４の間には、吸い込んだ空気から液体を取り分けるフィルターに相当するものが設けられている。
このように、廃液の処理や洗浄液の供給も含めた洗浄と乾燥を行うユニット１４をノズル可動範囲に設けているため、容易にノズル１２先端の洗浄から乾燥までを行うことができ、かつ一連の動作を自動化することができる。くわえて、ノズル１２内部および外部の洗浄ならびに乾燥を一つのユニット１４で一括して行うことができるので、複数種の吐出液体３０の吐出を行う場合の洗浄乾燥作業も自動化することができる。
【００２２】
［分注方法］
図５〜１１に本実施の形態に係る分注方法を説明する図を示す。これらの図では液体用レギュレータ５からノズル１２までの間の機器類を示し、それ以外は省略している。
（１）圧力伝達媒質の供給（図５および６）
吐出を行う前の準備段階として、空の状態の流路（供給バルブ６からポンプ９およびノズル１２までの略Ｔ字状の流路）に圧力伝達媒質２を満たす。
まず初めに、吐出装置１を構成する各機器のうち、ポンプ９のピストン２９を外し、吐出バルブ１１を「閉」状態に、供給バルブ６を「閉」状態にそれぞれしておく。次に、圧力伝達媒質２の入った貯留容器３を供給バルブ６入口側に接続し、貯留容器３に加圧気体源４を接続する。このとき、気体用レギュレータ５はゼロに調整した状態にしておく。また、液体用レギュレータ７は後述する吐出圧力に調整した状態にしておく。そして、気体用レギュレータ５を所定圧力へ調整すると、加圧気体の作用により供給バルブ６入口まで圧力伝達媒質２が供給される。なお、気体用レギュレータ５の設定圧力は、下流側に設置してある液体用レギュレータ７などでの損失分を考慮して、液体用レギュレータ７での設定圧力より少し高めに設定しておくとよい。ついで、ノズル１２先端をＸＹＺ移動機構にて洗浄乾燥ユニット１４の洗浄ユニット１６の排出部２０上へ移動する。そして、供給バルブ６を「開」状態にすると、加圧気体の作用により、供給バルブ６の先（出口側）へと圧力伝達媒質２が供給される。すると、圧力伝達媒質２は、図５に示すように、一部はノズル１２方向へも流れるが、まずポンプ９方向へ流れる。そして、圧力伝達媒質２がポンプ９の上端に達するか溢れ出てきたら供給バルブ６を「閉」状態にする。そこへ外してあったピストン２９を差し込み、ピストン端をアクチュエータに固定する。吐出バルブ１１および供給バルブ６を共に「開」状態にすると、図６に示すように、圧力伝達媒質２はノズル１２方向へと流れ、ついにノズル１２先端から流出するに至る。圧力伝達媒質２がノズル１２先端より流出することを確認したら、供給バルブ６を「閉」状態にする。最後に、ピストン２９を「進出」位置にする。以上で、流路に圧力伝達媒質２を満たす作業は完了する。
【００２３】
（２）吐出液体の吸引（図７）
圧力伝達媒質の供給を終えたら、実際に分注する吐出液体３０を必要量吸引する作業を行う。
まず、ノズル１２先端をＸＹＺ移動機構にて分注を行う吐出液体３０が蓄えられている容器４１上へ移動する。次に、吐出液体３０の吸引を行う前に、空気中でポンプ９のピストン２９を微量後退させ、ノズル１２先端に空気を微量吸引し、空隙３１を形成する。これは、圧力伝達媒質２と吐出液体３０との混交を防ぐためである。吸引する空気量は、多すぎると吐出量が不安定となるし、逆に少なすぎると圧力伝達媒質２と吐出液体３０との混交を起こしてしまうので、滴量を選択する。具体例を挙げると、本実施の形態では一滴の量の１０％前後の量を吸引している。ついで、ノズル１２先端を吐出する吐出液体３０に浸し、ポンプ９のピストン２９を後退させて吐出液体３０を吸引する。吸引量の調整はポンプ９のピストン２９の後退量によって行う。ここで、吸引する吐出液体３０の量は、分注する全体の量よりも少し多めにすることが好ましい。なぜなら、吸引量と分注量が一致していると、分注の終わりに近づくに従い、吐出液体３０吸引前に吸引した空気３１の影響を受けて吐出量が不安定になったり、最後の吐出で空気３１の部分に達してしまい、吐出時に飛び散りを起こしたりすることがあるからである。
ここで、ノズル１２の先端部分は、一回で分注する量（例えば、複数の凹部を一体的に設けたプレートの全ての凹部に吐出しようとする場合はその合計量）を蓄えられる長さとすることが好ましい。また、ノズル１２の径は吐出する一滴の量に応じて適宜選択する。例えば、本実施の形態では、内径０．１［ｍｍ］前後で長さ５〜１０［ｍｍ］の先端部分を有する先細りの円錐形状ノズルを用いている。
【００２４】
（３）圧力伝達媒質の加圧（図８）
吐出液体３０の吸引の次は、圧力伝達媒質２を吐出圧力まで加圧する。
初めに、吐出バルブ１１を「閉」状態としたあと、つづけて供給バルブ６を「開」状態とする。すると、加圧気体の作用により、供給バルブ６から吐出バルブ１１入口までの流路内の圧力伝達媒質２が加圧される。貯留容器３と供給バルブ６との間には液体用レギュレータ７が設置してあるので、液体用レギュレータ７出口から吐出バルブ１１入口までの流路内の圧力伝達媒質２は、液体用レギュレータ７の設定圧力（＝吐出圧力）に加圧される。この液体用レギュレータ７と上述の気体用レギュレータ５を二段階で設けることで、加圧気体源４から供給される加圧気体を気体用レギュレータ５で調圧・安定させ、その安定した加圧気体が作用する圧力伝達媒質２を液体用レギュレータ７でさらに調圧・安定させることになるので、貯留容器３での水頭差や加圧源４の圧力変動（脈動）、圧縮性の影響などを除去することができる。一方で、吐出バルブ１１出口側からノズル１２までの流路内にある吐出液体３０はまだ加圧されていない。しかし前述のように、吐出バルブ１１からノズル１２までの距離はできる限り短く構成されているので、吐出時の圧力の伝達が速やかに行われるようになっている。なお、液体用レギュレータ７の圧力の設定値については、一滴の量や飛翔するか否かによって予め実験などで求めておく。ただし、後述するバルブ開閉時間と併せて考えることが必要である（具体的数値例は下記（４）を参照）。
【００２５】
（４）吐出液体の吐出（図９）
圧力伝達媒質の加圧を終えたところで吐出を開始する。
まず、ノズル１２先端が分注を行う目標容器４２の上方に位置するようＸＹＺ移動機構により後述するヘッド部３４を移動する。ついで、吐出バルブ１１を「開」状態にすると、吐出バルブ１１出口側のノズル１２内にある吐出液体３０に圧力伝達媒質２を介して圧力が伝達し、吐出液体３０がノズル１２より流出し始める。所定時間経過後、吐出バルブ１１を「閉」状態にすると、圧力の伝達が止まり、吐出液体３０のノズル１２よりの流出が止まる。ポンプ９のピストン２９の作用で吐出させる構成よりも高い圧力を印加し、かつ、吐出バルブ１１を高速に開閉することで、吐出液体３０を滴状にしてノズル１２より飛翔させて分注目標容器４２の分注位置へと吐出することができる。また、加圧気体源４からの圧力の作用による吐出方法であれば、ピストン２９の作用による吐出方法では難しい一滴の量が微量である飛翔吐出も可能である。分注目標容器４２に複数の分注位置がある場合は、上記のノズル１２の移動と吐出バルブ１１の開閉を繰り返す。なお、時間の設定値については、圧力値と同様、一滴の量や飛翔するか否かによって予め実験などによって求めておく。ここで、吐出量の調整はバルブ開閉時間によって主に行う。言い換えると、圧力設定は一度決定したらほとんど変更しない。これは、時間の方が圧力に比べ応答性がよいからである。また、時間と吐出量はほぼ比例関係にあるので、比較的容易に設定を調整できるからでもある。具体例を挙げると、約１［ｍＰａ・ｓ］（ミリパスカル秒）の粘度の吐出液体に、３０［ｋＰａ］（キロパスカル）の圧力を印加し、１［ｍｓｅｃ］（ミリ秒）吐出バルブを開閉すると約６０［ｎＬ］（ナノリットル）吐出される。同じ液体に同じ圧力を印加し、バルブ開閉時間を２［ｍｓｅｃ］（ミリ秒）とすると約１２０［ｎＬ］（ナノリットル）吐出される。
【００２６】
（５）排出・洗浄・乾燥（図１０）
分注目標容器４２の全ての分注位置へ吐出を終えた場合、或いは別種の吐出液体３０を吐出したい場合など、ノズル１２内に残った吐出液体３０を排出し、同時にノズル１２内外の洗浄を行う。
初めに、吐出バルブ１１を「閉」状態とし、ノズル１２先端が洗浄乾燥ユニット１４の洗浄ユニット１６の排出部２０へ位置するようＸＹＺ移動機構により後述するヘッド部３４を移動する。続いて、吐出バルブ１１を「開」状態にしてノズル１２内に残っている吐出液体３０を排出する。このとき、ノズル１２内の吐出液体３０を圧力伝達媒質２で押し出しながら圧力伝達媒質２と共に排出する。そうすることで、洗浄液２を兼ねている圧力伝達媒質２がノズル１２先端内面の洗浄を行うことができる。また、排出する際は周囲に飛び散らないよう、ＸＹＺ移動機構にてノズル１２を洗浄ユニット１４の排出部２０の壁面上端より下に位置させてから排出するとよい。排出を終えたら、吐出バルブ１１を「閉」状態にする。次に、ノズル１２先端をＸＹＺ移動機構にて洗浄乾燥ユニット１４の洗浄ユニット１６の洗浄部１８へ移動し、洗浄部１８より湧出している洗浄液２でノズル１２外面の洗浄を行う。ノズル１２を洗浄する際には、ノズル１２を湧出口１８の中にまで挿入するのではなく、湧出口１８の上に湧き出している部分に浸せばよい。洗浄するノズル１２の領域を変更したい場合は、洗浄液２が湧出する水勢を調整することで変更すればよい。洗浄液２は圧力伝達媒質２と同じものを用いることが好ましい。もし洗浄液２と圧力伝達媒質２が異なると、ノズル１２先端の洗浄液２へ浸した部分で洗浄液２と圧力伝達媒質２の混交が起きてしまうからである。
続いて、ノズル１２先端をＸＹＺ移動機構にて洗浄乾燥ユニット１４の乾燥ユニット１７上へ移動し、ノズル１２先端を挿入孔２６へ挿し込む。そして、ノズル１２周囲の空気を吸い込んでノズル１２外面に付着した余分の液体（主に洗浄液２）を吸引することで、ノズル１２先端の乾燥を行う。このように、ノズル１２先端外面に洗浄液等を付着したままにしておかず、乾燥した状態にすることで、次に吐出液体３０の吸引を行うときには、洗浄液２と吐出液体３０との混交を確実に防ぐことが可能となる。
【００２７】
（６）初期化（図１１）
排出・洗浄・乾燥後、次の吸引を行うために、それまでの圧力の除去および初期状態に戻す操作を行う。
まず、ノズル１２先端をＸＹＺ移動機構にて洗浄乾燥ユニット１４の洗浄ユニット１６の排出部２０上へ移動し、供給バルブ６を「閉」状態にし、吐出バルブ１１を「開」状態にする。すると、圧力伝達媒質２の供給は停止され、供給バルブ６出口からノズル１２までの流路内の圧力が除去された状態（圧力＝０、大気圧）になる。ついで、ポンプ９のピストン２９を進出させ、ノズル１２の吐出口から吐出液体３０を吸引できる状態とする。このときにピストン２９が進出した分の圧力伝達媒質２がノズル１２より洗浄ユニット１６の排出部２０に排出される。ここまでの操作を終えると、上記（１）の最後の状態と同じになり、いつでも次の操作が行えるよう準備が整う。
【００２８】
別種の吐出液体３０の吐出を行う場合は上記（２）〜（６）を吐出液体３０の種類を変える毎に繰り返す。同種の吐出液体３０において、一度の吸引では吐出液体３０が不足するときにも上記（２）〜（６）を繰り返すことが好ましい。なぜなら、吸引をする際にポンプ９のピストン２９を一度下げなければならないからである。
【００２９】
以上に説明したように、本発明では、圧力調整のために液体用レギュレータ７と気体用レギュレータ５を二段階で設けているため、加圧気体源４から供給される加圧気体を気体用レギュレータ５で調圧・安定させ、その安定した加圧気体が作用する圧力伝達媒質２を液体用レギュレータ７でさらに調圧・安定させることになるので、貯留容器３での水頭差や加圧源４の圧力変動（脈動）、圧縮性の影響などを除去することができる。また、液体用レギュレータ７を供給バルブ６の入口手前に設けることで、調圧・安定させた圧力伝達媒質２を吐出に関係する供給バルブ６およびその出口側に接続された機器へ供給することができ、吐出の精度や安定性を向上させることができる。
【００３０】
また、廃液の処理や洗浄液の供給も含めた洗浄と乾燥を行うユニット１４をノズル可動範囲に設けているため、迅速かつ容易にノズル１２先端の洗浄から乾燥までを行うことができ、かつ一連の動作を自動化することができる。そして、ノズル１２先端外面に洗浄液等を付着したままにしておかず、乾燥した状態にすることで、次に吐出液体の吸引を行うときには、洗浄液と吐出液体との混交を確実に防ぐことが可能となる。くわえて、ノズル１２内部および外部の洗浄ならびに乾燥を一つのユニット１４で一括して行うことができるので、複数種の吐出液体３０の吐出を行う場合の洗浄乾燥作業も自動化することができる。
さらに、ポンプ９のピストン２９の作用によるよりも高い圧力を印加でき、かつ、吐出バルブ１１を高速に開閉することができるので、吐出液体３０を滴状にしてノズル１２より飛翔させて目標へと吐出することが可能である。また、圧力の作用による吐出方法であるので、ピストン２９の作用による吐出方法では難しい一滴の量が微量である飛翔吐出も可能である。
【００３１】
以下では、本発明の詳細を実施例により説明するが、本発明は何ら実施例により限定されるものではない。
【実施例】
【００３２】
［全体構成］
図１２に本実施例に係る分注装置の全体構成を説明する図を示す。
本実施例に係る分注装置３３は、吐出液体３０の吸引および吐出並びにノズル１２の洗浄等を行う吐出装置１、分注目標容器４２や吐出液体容器４１をその上に載置するワークテーブル４０、ノズル１２とワークテーブル４０とを相対的に移動させるＸＹＺ移動機構を主要な要素とする。以下、それぞれの詳細について説明する。
【００３３】
（１）吐出装置
基本的な構成は図１に示したものと同じであるが、機器毎に設置箇所が異なる。
まず、ノズル１２、分岐ブロック８、ポンプ９、アクチュエータ１０、供給バルブ６は一つのベースに対して一体的に取り付けられ、後述するＺ移動機構４７に設置される。このベースに取り付けられたひとまとまりをヘッド部３４（図１の点線で囲った部分）と呼ぶ。ヘッド部３４はノズル１２部分を除き、カバーで覆われている。
つぎに、液体用レギュレータ７、貯留容器３、気体用レギュレータ５は分注装置３３の筐体側面に設置される。ここで、レギュレータ（５、７）や貯留容器３をヘッド部３４とは別に設置しているのは、レギュレータ（５、７）や貯留容器３までヘッド部３４に含めてしまうと、ヘッド部３４が重量化、大型化してしまい、ＸＹＺ移動機構の位置決め精度や耐久性などに影響を及ぼしてしまうためである。貯留容器３は、実施の形態で述べたように密閉容器であればよく、その材質、形状等を問わない。例えば、タンクやビン或いはエア式ディスペンサで用いるシリンジを用いてもよい。また図１２では、各レギュレータ（５、７）に付属のゲージ（圧力計）１５としてアナログ式を描いているが、デジタル式を用いてもよいことは言うまでもない。ここで、実施の形態で述べたように、気体用レギュレータの代わりにディスペンスコントローラを用いてもよい。
上記ヘッド部３４の供給バルブ６と液体用レギュレータ７の間は、点線で図示する配管３５で接続される。配管３５はヘッド部３４が移動することを考慮して可撓性を有する材料により構成することが好ましい。
加圧気体源４は、分注装置３３とは別に設けられており、配管を介して気体用レギュレータ５に接続される。ここでは簡略化して図示している。具体例を挙げると、一般的な圧縮機を用いたり、工場設備から直接供給を受けたりすることが開示される。
洗浄乾燥ユニット１４は、ワークテーブル４０横の筐体上面のテーブル移動に干渉しない位置に設置される。洗浄乾燥ユニット１４は図２と同じ構成であり、洗浄ユニット１６と乾燥ユニット１７とから構成される。洗浄ユニット１６に付属する洗浄液容器３６、廃液容器３７、洗浄液ポンプ３８、廃液ポンプ３９は分注装置３３の本体側面でレギュレータ（５、７）とは反対側の筐体側面の洗浄乾燥ユニット１４に隣接した位置に設置される。
上記洗浄ユニット１６と洗浄液容器３６および廃液容器３７とは洗浄液ポンプ３８および廃液ポンプ３９をそれぞれ経由して配管で接続されている。配管は洗浄液容器３６から洗浄液２を洗浄液ポンプ３８により洗浄部１８へ送出する系統、および排出部２０から排出される廃液を廃液ポンプ３９により廃液容器３７へ送出する系統の二系統が存在する。
吐出制御部１３は、分注装置３３筐体の洗浄乾燥ユニット１４側の側面に設置される。吐出制御部１３は、ポンプ９を動作させるアクチュエータ１０や二種のバルブ（６、１１）の動作を制御する。また、この吐出制御部１３は、上述の洗浄ユニット１６が備える洗浄液ポンプ３８、廃液ポンプ３９の動作の制御も行う。
【００３４】
（２）ワークテーブル
ワークテーブル４０はその上面に吐出液体容器４１、分注目標容器４２が載置される。本実施例においてこれら容器（４１、４２）は、複数の凹部（ウェル）を一体的に設けたプレート状をしており、その複数の凹部に複数種の試料・試薬や検体が入っている。そして、凹部内の試料・試薬を吸引したり、或いは凹部へ向けて試料・試薬を吐出したりすることにより分析、検査を行う。
上記各容器（４１、４２）を固定する方法としては、テーブル４０内部から上面に通じる複数の孔を開け、その孔から空気を吸い込むことで容器を吸着固定する方法、容器を固定用部材で挟み込み、その部材をネジ等の固定手段でテーブル４０に固定することで容器を固定する方法などが挙げられる。なお、吸着固定の場合は別途真空源４４を接続する必要がある。また、吸着のオンオフを制御する必要もある。取り扱いの簡便さを考慮するならば、吸着固定を採用するとよい。本実施例では、吸着固定する場合を示しており、上記乾燥ユニット１７での吸引およびワークテーブル４０での吸着固定で用いる負圧気体を制御するための真空制御部４３を分注装置３３の筐体側面に設置している。真空源４４は、分注装置３３とは別に設けられており、配管で真空制御部４３と接続される。
上記各容器（４１、４２）は、洗浄乾燥ユニット１４のようにワークテーブル４０の移動に干渉しない位置に載置することも可能であるが、ワークテーブル４０にスペースが充分あるならば一緒に載せてしまう方がよい。なぜなら、その方が吐出液体容器４１と分注目標容器４２との間を移動する距離が短くなり、その分作業時間の短縮につながるからである。
【００３５】
（３）ＸＹＺ移動機構
ＸＹＺ移動機構は、門型のフレーム上に設置され、ヘッド部３４の設置されたＺ移動機構４７を符号４８の方向へ移動させるＸ移動機構４５、そのＸ移動機構４５の下方に設置され、ワークテーブル４０を符号４９の方向へ移動させるＹ移動機構４６、Ｘ移動機構４５上に設置され、ヘッド部３４を符号５０の方向へ移動させるＺ移動機構４７から構成される。
Ｙ移動機構４６下の筐体内には移動機構のための制御部（図示せず）が内設される。この制御部はＸＹＺ移動動作の制御および吐出装置１を制御する吐出制御部１３への動作信号の発信も行う。また、ＸＹＺ移動動作や吐出動作タイミングなどをルーチン化した塗布プログラムを記憶する記憶装置（図示せず）を有する。
【００３６】
［分注動作］
上記分注装置３３の一連の動作を簡単に説明する。基本的動作は実施の形態で示したものとほぼ同じである。本実施例の吐出液体は血液や尿、並びにそれらの中から抗原や抗体を検出するための試薬であり、２０〜３０ｎＬ（ナノリットル）の分注量で９６個（８×１２）のウェルが形成されたマイクロプレートへの分注を行う。
最初に、吐出液体容器４１と分注目標容器４２とをワークテーブル４０の上に載置し、固定する。また、圧力伝達媒質２の入った貯留容器３、洗浄液容器３６、廃液容器３７を設置し、配管をポンプ（３８、３９）やヘッド部３４等へと接続する。
ついで、実施の形態で示した図５〜図１１の手順に従い、圧力伝達媒質２の供給、吐出液体３０の吸引、加圧を行う。
そして、分注目標容器４２に対してヘッド部３４を移動させて吐出液体３０の吐出を行う（図９参照）。この際、複数の凹部へ連続して吐出を行う場合には、凹部の上方に位置するたびにヘッド部３４を停止させるのではなく、移動しながら吐出を行うと作業時間の短縮を図ることができる。
【００３７】
分注作業の途中で別種の吐出液体３０の吐出を行う場合は、実施の形態で示した排出・洗浄・乾燥の手順に従い、分注し終えた吐出液体３０を排出・洗浄・乾燥し、新たな吐出液体３０の吸引を行って、吐出を行う（図１０、図１１参照）。さらに他の吐出液体３０の吐出をするのであれば上記した排出・洗浄・乾燥・吸引・吐出の工程を繰り返す。作業を終える場合には、排出・洗浄・乾燥の工程を終えた後に全体の作業を終えるとよい。
このような自動化された分注装置３３を用いれば、人間がピペットなどを用いて手作業で行うことが困難な多量の操作を高速に行うことが可能である。実施例１の分注装置３３により、分注精度も吐出量のばらつきとして約１〜０．５％の高精度を実現できることが確認された。
【符号の説明】
【００３８】
１ 吐出装置／２ 圧力伝達媒質、洗浄液／３ 貯留容器／４ 加圧気体源／５ 気体用レギュレータ／６ 供給バルブ／７ 液体用レギュレータ／８ 分岐ブロック／９ ポンプ／１０ アクチュエータ／１１ 吐出バルブ／１２ ノズル／１３ 吐出制御部／１４ 洗浄乾燥ユニット／１５ ゲージ（圧力計）／１６ 洗浄ユニット／１７ 乾燥ユニット／１８ 洗浄部、湧出口／１９ 洗浄液供給配管／２０ 排出部／２１ 排出口／２２ 廃液送出配管／２３ 洗浄液流入方向／２４ 洗浄液湧出方向／２５ 廃液流出方向／２６ 挿入孔／２７ 吸引空気流出配管／２８ 吸引空気流出方向／２９ ピストン／３０ 吐出液体（液体試料、液体試薬）／３１ 空隙（混交防止用空気）／３２ 加圧領域／３３ 分注装置／３４ ヘッド部／３５ 配管（供給バルブ―液体用レギュレータ間）／３６ 洗浄液容器／３７ 廃液容器／３８ 洗浄液ポンプ／３９ 廃液ポンプ／４０ ワークテーブル／４１ 吐出液体容器／４２ 分注目標容器／４３ 真空制御部／４４ 真空源／４５ Ｘ移動機構／４６ Ｙ移動機構／４７ Ｚ移動機構／４８ Ｘ移動方向／４９ Ｙ移動方向／５０ Ｚ移動方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路内に圧力伝達媒質が充填されたノズル部の吐出口から空隙を介して複数回吐出する分量の吐出液体を吸引し、微量の液滴を連続的に飛翔吐出する吐出装置であって、
吐出口と連通する流路を有するノズル部と、
調圧された液状の圧力伝達媒質をノズル部側に供給する貯留部と、
調圧された加圧気体を貯留部側に供給する加圧部と、
貯留部およびノズル部と流体的に連通されるポンプ機構と、
ノズル部、貯留部およびポンプ機構を連通する分岐流路が設けられた分岐部と、
分岐部とノズル部とを連通または遮断する吐出バルブと、
分岐部と貯留部とを連通または遮断する供給バルブと、
制御部と、
を備え、
前記制御部が、吐出バルブを閉じ、供給バルブを開いた状態で、加圧部により調圧された加圧気体を貯留部側に供給するとともに貯留部により調圧された液状の圧力伝達媒質を供給バルブ側に供給し、続いて吐出バルブを所定のタイミングで開閉することにより微量の液滴を連続的に飛翔吐出することを特徴とする吐出装置。
【請求項２】
前記加圧部が気体用レギュレータを備え、前記貯留部が液体用レギュレータを備えることを特徴とする請求項１の吐出装置。
【請求項３】
前記加圧部がディスペンスコントローラを備えることを特徴とする請求項１の吐出装置。
【請求項４】
前記分岐部をブロック状部材で構成し、当該ブロック状部材、前記供給バルブ、前記ポンプ機構、前記吐出バルブおよび前記ノズル部を一つのベースに対して一体的に配設して構成したヘッド部を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの吐出装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかの吐出装置と、分注目標容器と吐出液体容器とを載置するワークテーブルと、ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動させるＸＹＺ移動機構と、を備えることを特徴とする液体分注装置。
【請求項６】
前記ノズル部から吐出された液体を受ける排出部および洗浄液湧出口を備える洗浄ユニットと、前記ノズル部の先端に吸引力を作用させて乾燥させる乾燥ユニットと、をさらに備えることを特徴とする請求項５の液体分注装置。
【請求項７】
卓上型であることを特徴とする請求項５または６の液体分注装置。
【請求項８】
吐出口と連通する流路を有するノズル部と、調圧された液状の圧力伝達媒質をノズル部側に供給する貯留部と、調圧された加圧気体を貯留部側に供給する加圧部と、貯留部およびノズル部と流体的に連通されるポンプ機構と、ノズル部、貯留部およびポンプ機構を連通する分岐流路が設けられた分岐部と、分岐部とノズル部とを連通または遮断する吐出バルブと、分岐部と貯留部とを連通または遮断する供給バルブと、分注目標容器と吐出液体容器とを載置するワークテーブルと、ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動させるＸＹＺ移動機構と、を備えた液体分注装置を用いて吐出液体を連続的に吐出する液体分注方法であって、
流路内に圧力伝達媒質が充填されたノズル部の吐出口から空隙を介して複数回吐出する分量の吐出液体を吸引する第１の工程、
吐出バルブを閉じ、供給バルブを開いた状態で、加圧部により調圧された加圧気体を貯留部側に供給するとともに貯留部により調圧された液状の圧力伝達媒質を供給バルブ側に供給する第２の工程、
ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動しながら、吐出バルブを所定のタイミングで開閉することにより微量の液滴を連続的に飛翔吐出する第３の工程、
を含んでなる液体分注方法。
【請求項９】
吐出口と連通する流路を有するノズル部と、調圧された液状の圧力伝達媒質をノズル部側に供給する貯留部と、調圧された加圧気体を貯留部側に供給する加圧部と、貯留部およびノズル部と流体的に連通されるポンプ機構と、ノズル部、貯留部およびポンプ機構を連通する分岐流路が設けられた分岐部と、分岐部とノズル部とを連通または遮断する吐出バルブと、分岐部と貯留部とを連通または遮断する供給バルブと、分注目標容器と吐出液体容器とを載置するワークテーブルと、ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動させるＸＹＺ移動機構と、前記ノズル部から吐出された液体を受ける排出部および洗浄液湧出口を備える洗浄ユニットと、前記ノズル部の先端に吸引力を作用させて乾燥させる乾燥ユニットと、を備えた液体分注装置を用いて複数種類の吐出液体を連続的に吐出する液体分注方法であって、
第１の吐出液体について、流路内に圧力伝達媒質が充填されたノズル部の吐出口から空隙を介して複数回吐出する分量の吐出液体を吸引する第１の工程、
吐出バルブを閉じ、供給バルブを開いた状態で、加圧部により調圧された加圧気体を貯留部側に供給するとともに貯留部により調圧された液状の圧力伝達媒質を供給バルブ側に供給する第２の工程、
ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動しながら、吐出バルブを所定のタイミングで開閉することにより微量の液滴を連続的に飛翔吐出する第３の工程、
ノズル部を洗浄ユニットへ移動し、ノズル部内に残存する吐出液体を排出し、ノズル部の先端を洗浄する第４の工程、
ノズル部を乾燥ユニットへ移動し、ノズル部の先端を乾燥する第５の工程、
ノズル部を洗浄ユニットへ移動し、供給バルブを閉じ、吐出バルブを開いた状態で、圧力伝達媒質を吐出口から排出する第６の工程、
第２の吐出液体について、第１ないし第３の工程を実行する第７の工程、
を含んでなる液体分注方法。
【請求項１０】
一回に吐出される液滴の分量が１μＬ以下であることを特徴とする請求項８または９の液体分注方法。
【請求項１１】
一回に吐出される液滴の分量が数十ｎＬ以下であることを特徴とする請求項１０の液体分注方法。
【請求項１】
流路内に圧力伝達媒質が充填されたノズル部の吐出口から空隙を介して複数回吐出する分量の吐出液体を吸引し、微量の液滴を連続的に飛翔吐出する吐出装置であって、
吐出口と連通する流路を有するノズル部と、
調圧された液状の圧力伝達媒質をノズル部側に供給する貯留部と、
調圧された加圧気体を貯留部側に供給する加圧部と、
貯留部およびノズル部と流体的に連通されるポンプ機構と、
ノズル部、貯留部およびポンプ機構を連通する分岐流路が設けられた分岐部と、
分岐部とノズル部とを連通または遮断する吐出バルブと、
分岐部と貯留部とを連通または遮断する供給バルブと、
制御部と、
を備え、
前記制御部が、吐出バルブを閉じ、供給バルブを開いた状態で、加圧部により調圧された加圧気体を貯留部側に供給するとともに貯留部により調圧された液状の圧力伝達媒質を供給バルブ側に供給し、続いて吐出バルブを所定のタイミングで開閉することにより微量の液滴を連続的に飛翔吐出することを特徴とする吐出装置。
【請求項２】
前記加圧部が気体用レギュレータを備え、前記貯留部が液体用レギュレータを備えることを特徴とする請求項１の吐出装置。
【請求項３】
前記加圧部がディスペンスコントローラを備えることを特徴とする請求項１の吐出装置。
【請求項４】
前記分岐部をブロック状部材で構成し、当該ブロック状部材、前記供給バルブ、前記ポンプ機構、前記吐出バルブおよび前記ノズル部を一つのベースに対して一体的に配設して構成したヘッド部を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの吐出装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかの吐出装置と、分注目標容器と吐出液体容器とを載置するワークテーブルと、ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動させるＸＹＺ移動機構と、を備えることを特徴とする液体分注装置。
【請求項６】
前記ノズル部から吐出された液体を受ける排出部および洗浄液湧出口を備える洗浄ユニットと、前記ノズル部の先端に吸引力を作用させて乾燥させる乾燥ユニットと、をさらに備えることを特徴とする請求項５の液体分注装置。
【請求項７】
卓上型であることを特徴とする請求項５または６の液体分注装置。
【請求項８】
吐出口と連通する流路を有するノズル部と、調圧された液状の圧力伝達媒質をノズル部側に供給する貯留部と、調圧された加圧気体を貯留部側に供給する加圧部と、貯留部およびノズル部と流体的に連通されるポンプ機構と、ノズル部、貯留部およびポンプ機構を連通する分岐流路が設けられた分岐部と、分岐部とノズル部とを連通または遮断する吐出バルブと、分岐部と貯留部とを連通または遮断する供給バルブと、分注目標容器と吐出液体容器とを載置するワークテーブルと、ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動させるＸＹＺ移動機構と、を備えた液体分注装置を用いて吐出液体を連続的に吐出する液体分注方法であって、
流路内に圧力伝達媒質が充填されたノズル部の吐出口から空隙を介して複数回吐出する分量の吐出液体を吸引する第１の工程、
吐出バルブを閉じ、供給バルブを開いた状態で、加圧部により調圧された加圧気体を貯留部側に供給するとともに貯留部により調圧された液状の圧力伝達媒質を供給バルブ側に供給する第２の工程、
ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動しながら、吐出バルブを所定のタイミングで開閉することにより微量の液滴を連続的に飛翔吐出する第３の工程、
を含んでなる液体分注方法。
【請求項９】
吐出口と連通する流路を有するノズル部と、調圧された液状の圧力伝達媒質をノズル部側に供給する貯留部と、調圧された加圧気体を貯留部側に供給する加圧部と、貯留部およびノズル部と流体的に連通されるポンプ機構と、ノズル部、貯留部およびポンプ機構を連通する分岐流路が設けられた分岐部と、分岐部とノズル部とを連通または遮断する吐出バルブと、分岐部と貯留部とを連通または遮断する供給バルブと、分注目標容器と吐出液体容器とを載置するワークテーブルと、ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動させるＸＹＺ移動機構と、前記ノズル部から吐出された液体を受ける排出部および洗浄液湧出口を備える洗浄ユニットと、前記ノズル部の先端に吸引力を作用させて乾燥させる乾燥ユニットと、を備えた液体分注装置を用いて複数種類の吐出液体を連続的に吐出する液体分注方法であって、
第１の吐出液体について、流路内に圧力伝達媒質が充填されたノズル部の吐出口から空隙を介して複数回吐出する分量の吐出液体を吸引する第１の工程、
吐出バルブを閉じ、供給バルブを開いた状態で、加圧部により調圧された加圧気体を貯留部側に供給するとともに貯留部により調圧された液状の圧力伝達媒質を供給バルブ側に供給する第２の工程、
ノズル部とワークテーブルとを相対的に移動しながら、吐出バルブを所定のタイミングで開閉することにより微量の液滴を連続的に飛翔吐出する第３の工程、
ノズル部を洗浄ユニットへ移動し、ノズル部内に残存する吐出液体を排出し、ノズル部の先端を洗浄する第４の工程、
ノズル部を乾燥ユニットへ移動し、ノズル部の先端を乾燥する第５の工程、
ノズル部を洗浄ユニットへ移動し、供給バルブを閉じ、吐出バルブを開いた状態で、圧力伝達媒質を吐出口から排出する第６の工程、
第２の吐出液体について、第１ないし第３の工程を実行する第７の工程、
を含んでなる液体分注方法。
【請求項１０】
一回に吐出される液滴の分量が１μＬ以下であることを特徴とする請求項８または９の液体分注方法。
【請求項１１】
一回に吐出される液滴の分量が数十ｎＬ以下であることを特徴とする請求項１０の液体分注方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２０９１５３（Ｐ２０１１−２０９１５３Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７８１７６（Ｐ２０１０−７８１７６）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（３９００２６３８７）武蔵エンジニアリング株式会社 (56)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（３９００２６３８７）武蔵エンジニアリング株式会社 (56)
【Ｆターム（参考）】
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