検査装置およびその使用方法
【課題】高価なシリンジポンプなどを用いることなく微小量の試薬を精度良く分注でき、検体、試薬の変更時に分注機構の洗浄作業を不要とした検査装置を提案すること。
【解決手段】臨床検査装置１は、液滴吐出ヘッド１と液体貯留部２１とを備え、液滴吐出ヘッド１は、駆動ユニット１１（１）〜１１（３）と、これらに着脱可能に装着された使い捨てのノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）からなり、駆動ユニットには圧電素子１０２が搭載され、ノズルカートリッジにはノズル３３、圧力発生用流路３４および貯留部３２のみが形成されている。空のノズルカートリッジを駆動ユニットに装着して液体貯留部２１においてノズル３３から洗浄液を吸引して排出することでノズルカートリッジ内を洗浄した後、液体貯留部２１においてノズル３３からノズルカートリッジ内に薬液を吸引し、検査チップ４に対峙する位置においてノズル３３から薬液の液滴を吐出する。
【解決手段】臨床検査装置１は、液滴吐出ヘッド１と液体貯留部２１とを備え、液滴吐出ヘッド１は、駆動ユニット１１（１）〜１１（３）と、これらに着脱可能に装着された使い捨てのノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）からなり、駆動ユニットには圧電素子１０２が搭載され、ノズルカートリッジにはノズル３３、圧力発生用流路３４および貯留部３２のみが形成されている。空のノズルカートリッジを駆動ユニットに装着して液体貯留部２１においてノズル３３から洗浄液を吸引して排出することでノズルカートリッジ内を洗浄した後、液体貯留部２１においてノズル３３からノズルカートリッジ内に薬液を吸引し、検査チップ４に対峙する位置においてノズル３３から薬液の液滴を吐出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体（試料）に試薬を加え、反応させることで、定量・定性分析する検査装置、例えば、一般生化学検査、免疫検査などの検査を行うための検査装置に関するものである。さらに詳しくは、インクジェットプリンタに使用されているインクジェットヘッドと同様な機構の液滴吐出ヘッドを用いて、検体検査用の薬液あるいは検体を、検体と試液を反応させるための検査チップに分注する検査装置および、その使用方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
検査装置は、特許文献１に記載されているように、試薬容器から反応容器に試薬を分注する試薬分注機構と、検体容器から反応容器に検体を分注する検体分注機構と、反応容器内での検体と試薬の反応状態を測定する光学式などの測定部を備えている。生化学検査、臨床検査は比色反応、吸光度などにより検体中の被検出物の量を測定するので、検体および試薬の分注量を高精度に制御する必要がある。このため、試薬の分注および検体の分注には一般に高価なシリンジポンプ式のディスペンサが用いられている。ディスペンサは、検査対象の検体、あるいは使用する検査用の試薬が変わるごとに、綿密に洗浄し、洗浄によって発生した廃液を処理する必要がある。
【特許文献１】特開２００２−３１１０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の分注機構では、微小な分注量を高い精度で制御するための高価なシリンジポンプ等が使用されており、検査装置のコストダウンには不利である。シリンジポンプは内筒をピストンが摺動し、移動するため、構造が複雑であり、耐久性にも大きな課題がある。また、試薬、検体などを変える度にコンタミネーションが起こらないよう、ディスペンサの洗浄作業を綿密に行う必要があるので、検査作業効率が悪く、短時間で各種の検査を行うには適していない。
【０００４】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、高価なシリンジポンプなどを用いることなく微小量の試薬などを精度良く分注でき、また、検体および試薬の変更時に分注機構の洗浄作業を不要とした検査装置、およびその使用方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の検査装置は、
ノズルから液滴を吐出可能であると共に、当該ノズルを介して液体を内部に吸引可能な液滴吐出ヘッドと、
この液滴吐出ヘッドを、待機位置、前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出位置、および前記ノズルから液体を吸引する液体吸引位置に搬送するヘッドキャリッジと、
前記液体吸引位置において前記液滴吐出ヘッドによって吸引される液体を貯留している液体貯留部と、
前記液滴吐出位置において前記液滴吐出ヘッドから吐出された液滴を付着させるための検査チップを載置する検査テーブルと、
前記ノズルから液体を吸引するために必要な吸引力を前記液滴吐出ヘッドに供給するヘッド吸引ポンプとを有し、
前記液滴吐出ヘッドは、
ノズルカートリッジと駆動ユニットを備えており、
前記ノズルカートリッジは、前記ノズルと、当該ノズルを介して吸引された液体を貯留するための貯留部と、前記ノズルおよび前記貯留部の間を連通している圧力発生用流路とを備えており、
前記駆動ユニットは、前記ノズルカートリッジが着脱可能な状態で装着されるカートリッジ装着部と、当該カートリッジ装着部に装着された前記ノズルカートリッジの前記圧力発生用流路の内容積を変化させて前記ノズルから液滴を吐出させるための圧力変動を発生させるアクチュエータとを備えていることを特徴としている。
【０００６】
本発明では、ヘッドキャリッジに搭載されている駆動ユニットのカートリッジ装着部にノズルカートリッジを装着すると、インクジェットプリンタのインクジェットヘッドと同様な機構の液滴吐出ヘッドが構成される。また、ノズルカートリッジの側ではなく、駆動ユニットの側に高価な圧電素子などのアクチュエータが搭載されている。薬液を分注するためには、液滴吐出ヘッドを液体貯留部に移動し、ここにおいてヘッド吸引ポンプを用いて、ノズルからノズルカートリッジの貯留部に検体検査に必要な量の薬液を吸引し、しかる後に、液体吐出位置に移動して、検体が供給されている検査チップの所定の部位に向けて、薬液をノズルから吐出すればよい。
【０００７】
本発明によれば、インクジェットヘッドと同様な機構を採用して、薬液の分注をノズルから液滴を吐出することにより行っているので、分注される薬液の量を高精度に制御することができ、検体検査を精度良く行うことができる。また、試薬あるいは検体を変えて検査を行う場合には、ノズルカートリッジを駆動ユニットから抜き、新たなノズルカートリッジに交換するだけでよく、分注機構の洗浄作業などが不要である。さらに、駆動ユニットから外した使用済みのノズルカートリッジには高価がアクチュエータが搭載されていないので、ノズルカートリッジを安価に構成でき、これを使い捨てとしても費用効率が低下することがない。さらに、シリンジポンプの内筒とピストンのように摺動する部位がないため、耐久性にも優れている。
【０００８】
ここで、使用済みのノズルカートリッジに薬液などが残ったまま廃棄することは環境汚染の点から望ましくないので、前記待機位置において前記ノズルを吸引して前記ノズルカートリッジ内の液体を吸引して回収するための廃液回収部を配置しておくことが望ましい。
【０００９】
また、空のノズルカートリッジに異物などが付着している場合には、それによって検体あるいは試薬が汚染され、検査精度が低下するおそれがある。そこで、前記液体貯留部に、検体検査用の薬液を貯留している薬液貯留部と、前記液体吐出ヘッドを洗浄するための洗浄液を貯留している洗浄液貯留部とを配置しておくことが望ましい。この場合には、ノズルカートリッジに洗浄液を吸引し、廃液回収部において洗浄液を外部に吸引して排出させることにより、ノズルカートリッジ内を洗浄できる。
【００１０】
次に、前記ヘッドキャリッジは、前記液滴吐出ヘッドを、前記待機位置から前記液滴吐出位置を経由して前記液体吸引位置に至る直線状のヘッド移動経路に沿って移動させるものとすることができる。
【００１１】
この場合には、検査チップ供給機構によって前記検査チップが供給される検査テーブルを、前記ヘッド移動経路とは異なる方向、例えば直交する方向に移動可能にしておけば、液体吐出ヘッドのノズルと検査チップの相対位置を任意に設定できる。
【００１２】
一方、検体検査においては複数種類の薬液が使用される場合が多い。このため、前記液滴吐出ヘッドを、複数の前記駆動ユニットおよび前記ノズルカートリッジを備えた構成とし、前記液体貯留部には、少なくとも前記ノズルカートリッジに対応する数の液体貯留部を配置し、各液体貯留部に異なる薬液を貯留しておけばよい。
【００１３】
ここで、本発明において用いる前記液体吐出ヘッドは次の構成のものを採用することができる。すなわち、前記ノズルカートリッジは、前記駆動ユニットの前記カートリッジ装着部に着脱可能に装着される装着部を備え、当該装着部に、前記圧力発生用流路および、当該圧力発生用流路の一部を規定している面外方向に振動可能な流路側振動板とが形成されている。前記駆動ユニットは、前記カートリッジ装着部である装着穴と、この装着穴内に配置された面外方向に振動可能な駆動側振動板と、前記装着穴内において前記駆動側振動板に対向した位置に配置された弾性部材と、前記アクチュエータである圧電素子とを備えている。また、前記駆動側振動板は、前記装着穴に挿入された前記装着部の前記流路側振動板に当接可能な位置に配置され、前記圧電素子によって振動するようになっている。さらに、前記弾性部材は、前記装着穴に挿入された前記装着部によって弾性変形して、当該装着部を弾性復帰力によって前記駆動側振動板に向けて付勢可能な位置に配置されている。
【００１４】
次に、本発明は、上記構成の検査装置のうち、前記廃液回収部および前記洗浄液貯留部を備えた検査装置の使用方法であって、
前記待機位置にある前記駆動ユニットに空の前記ノズルカートリッジを装着して前記液滴吐出ヘッドを構成し、
前記液滴吐出ヘッドを前記液体吸収位置に移動して、前記ノズルから前記洗浄液を吸引し、
前記液滴吐出ヘッドを前記待機位置に戻して、前記ノズルカートリッジ内の前記洗浄液を、前記ノズルを介して前記廃液回収部に吸引回収し、
前記液滴吐出ヘッドを前記液体吸引位置に移動して、前記ノズルから検体検査に必要な量の前記薬液を吸引して前記貯留部に溜め、
前記液滴吐出ヘッドを前記液体吐出位置に移動して、前記ノズルから前記検査チップに前記薬液を吐出し、
前記液滴吐出ヘッドを前記待機位置に戻すことを特徴としている。
【００１５】
ここで、前記駆動ユニットに装着されている前記ノズルカートリッジを交換する際には、前記待機位置において、前記ノズルを介して前記ノズルカートリッジ内に残っている薬液を前記廃液回収部に吸引回収し、しかる後に、当該ノズルカートリッジを前記駆動ユニットから外して廃棄することが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の検査装置では、インクジェットプリンタに使用されているインクジェットヘッドと同様な機構の液滴吐出ヘッドを用いて、薬液の分注をノズルから液滴を吐出する形態で行っている。したがって、分注される薬液の量を高精度に制御することができ、検体検査を精度良く行うことができる。
【００１７】
また、試薬あるいは検体を変えて検査を行う場合には、ノズルカートリッジを駆動ユニットから抜き、新たなノズルカートリッジに交換するだけでよく、分注機構の洗浄作業などが不要である。
【００１８】
さらに、駆動ユニットから外した使用済みのノズルカートリッジにはアクチュエータが搭載されていないので、ノズルカートリッジを安価に構成でき、これを使い捨てとしても費用効率が低下することがない。さらに、アクチュエータが摺動する構成ではないので、耐久性にも優れている。
【００１９】
一方、本発明の検査装置の使用方法では、使用済みのノズルカートリッジに残っている薬液を廃液回収部に吸引回収し、空にした使用済みのノズルカートリッジを廃棄しているので、環境汚染を引き起こすことが無いなどの利点がある。
【００２０】
また、新しい空のノズルカートリッジを装着した場合には、薬液を吸引する前に、洗浄液の吸引および排出動作を行って、異物などを除去している。したがって、空のノズルカートリッジに付着していた異物によって検体あるいは試薬が汚染され、検査精度が低下するなどの弊害を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した検査装置の例として臨床検査装置の実施の形態を説明する。
【００２２】
（全体構成）
図１は本実施の形態に係る臨床検査装置の主要部分の概略構成図であり、図２はその正面図であり、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した部分を示す概略断面図である。これらの図を参照して臨床検査装置の全体構成を説明する。
【００２３】
臨床検査装置１は、矩形枠状の装置フレーム２の底面中央部分に取り付けた前後方向（Ｙ方向）に出し入れ可能な検査テーブル３を有している。検査テーブル３には、検体が予め供給されている１枚の検査チップ４が載置されるようになっている。検査チップ４は、装置フレーム２の後側中央部分に取り付けられているチップマガジン５に収納されている。検査チップ４については詳細を後述する（図６、７参照）。
【００２４】
装置フレーム２には、検査テーブル３の上方を経由して左右方向（Ｘ方向）に往復移動可能なヘッドキャリッジ６が取り付けられている。キャリッジ６は、Ｘ方向に掛け渡したキャリッジガイド軸７に沿って、キャリッジモータ８ａ、タイミングベルト８ｂ、プーリ８ｃなどからなるキャリッジ駆動機構によってＸ方向に移動する。ヘッドキャリッジ６には、検体検査用の薬液を検査チップ４に分注するための液滴吐出ヘッド１０が搭載されている。
【００２５】
液滴吐出ヘッド１０は、キャリッジ６に搭載されている３連式の駆動ユニット１１（１）〜１１（３）と、これらの駆動ユニット１１（１）〜１１（３）のそれぞれの装着穴１２（１）〜１２（３）に着脱可能に上側から装着される３本のノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）とを備えている。
【００２６】
図３から分かるように、ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）は、その上半部分が薬液を貯留するための貯留部３１とされ、その下半部分が装着穴１２（１）〜１２（３）に装着可能な装着部３２とされている。この装着部３２の先端には液滴吐出用のノズル３３が形成されており、装着部３２の内部には、液滴をノズル３３から吐出させるために必要な圧力変動を発生させるための圧力発生用流路３４が形成されている。圧力発生用流路３４の一端がノズル３３に連通しており、その他端が貯留部３１に連通している。液滴吐出ヘッド１０の詳細については後述する（図８〜図１３参照）。
【００２７】
次に、図１、３に示すように、ヘッドキャリッジ６には、３本のノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）を覆う状態に、吸引流路板１４が着脱可能な状態で装着されている。吸引流路板１４の上面には不図示のフィルムで封鎖された各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の貯留部３１内に連通する３本の吸引流路１４ａ〜１４ｃが形成されている。これらの吸引流路１４ａ〜１４ｃの一端は、図３から分かるように、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の貯留部３１の内部に連通している。これらの吸引流路１４ａ〜１４ｃの他端は、ヘッドキャリッジ６と装置フレーム２の間にＵ状に湾曲させて架け渡したフレキシブル配線板１５に沿って引き出されている不図示の可撓性の吸引チューブを介して、装置フレーム２の背面に搭載されているヘッド吸引ポンプ１６の吸引ポート（図示せず）に繋がっている。
【００２８】
吸引チューブと吸引ポートの間には三方電磁弁（図示せず）が配置されている。三方電磁弁を切り替えることにより、ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の内部をヘッド吸引ポンプ１６によって吸引可能である。また、ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）とヘッド吸引ポンプ１６の間を切断して、ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の貯留部３１内を大気開放できるようになっている。
【００２９】
次に、装置フレーム２の底部における検査テーブル３の一方の側には、廃液回収ユニット１７が配置されている。廃液回収ユニット１７は、ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）のノズル３３が形成されている先端部分を覆うためのキャップ１８と、チューブポンプなどの廃液回収ポンプ１９と、廃液回収ポンプ１９によって吸引された廃液の回収部（図示せず）とを備えている。キャップ１８をノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３９の先端部分に被せて、廃液回収ポンプ１９を駆動することにより、各ノズル３３を介して各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）内の液体を外部に排出して回収することができるようになっている。
【００３０】
装置フレーム２の底部における検査テーブル３の他方の側には、液体貯留ユニット２１が配置されている。この液体貯留ユニット２１は、マトリックス状に液体貯留用のウエル２２が形成されているウエルプレート２３と、このウエルプレート２３を昇降させるための昇降ユニット２４とを備えている。例えば、３行５列のウエル２２（１，１）〜２２（３，５）が形成されており、各行の間隔は３本のノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）のノズル３３に対応した間隔とされている。
【００３１】
例えば、１列分の３個のウエル２２（１，１）〜２２（３，１）は洗浄液が貯留された洗浄液貯留部である。残りのウエルは薬液貯留部であり、第１行目の４個のウエル２２（１，２）〜（１，５）は試薬（指標薬）が貯留された試薬貯留部、第２行目の４個のウエル２２（２，２）〜２２（２，５）は反応薬が貯留された反応薬貯留部、第３行目の４個のウエル２２（３，２）〜２２（３，５）は緩衝薬が貯留された緩衝薬貯留部である。
【００３２】
なお、図２に破線で示すように、検査テーブル３における検査チップ４の載置位置の下方の部位には、検査チップ４における検体の反応結果を計測あるいは分析するための分析ユニット２５が配置されている。また、液送ポンプユニット２６が配置されている。
【００３３】
ここで、図２を参照して、ヘッドキャリッジ６に搭載されている液滴吐出ヘッド１０の移動位置について説明する。液滴吐出ヘッド１０は、その各ノズル３３が、廃液回収ユニット１７に対峙した待機位置１０Ａと、検査テーブル３上の検査チップ４に対峙した分注位置１０Ｂ（液滴吐出位置）と、液体貯留部２１における洗浄液貯留用のウエル２２（１，１）〜２２（３，１）に対峙した洗浄液吸引位置１０Ｃと、これら以外のウエルの各列に対峙した４箇所の薬液吸引位置１０Ｄを経由するヘッド移動経路に沿って搬送されるようになっている。なお、図２は、液滴吐出ヘッド１０のノズル３３が３列目のウエル２（１，３）〜２（３，３）に位置している状態を示してあり、図１は、液滴吐出ヘッド１０が待機位置１０Ａに位置している状態を示してある。
【００３４】
（分注動作）
次に、図４および図５は、臨床検査装置１における動作のうち、主に薬液分注動作を示す説明図である。
【００３５】
まず図１、３に示すように、待機位置１０Ａに待機しているヘッドキャリッジ６に搭載されている駆動ユニット１１（１）〜１１（３）の装着穴１２（１）〜１２（３）に、空のノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）をそれぞれ装着して、液滴吐出ヘッド１０を構成する。また、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の上に吸引流路板１４を取り付ける。
【００３６】
次に、図４（ａ）に示すように、検査テーブル３を前方に引き出し、チップマガジン５から取り出された検査チップ４を検査テーブル３における予め定めた位置に載せる。検査チップ４を載せた後に、検査テーブル３を元の位置に引き込む。
【００３７】
この後は、図４（ｂ）に示すように、ヘッドキャリッジ６によって液滴吐出ヘッド１０を洗浄液吸引位置１０Ｃに移動する。洗浄液吸引位置１０Ｃにおいて、昇降ユニット２４によってウエルプレート２３を上昇させ、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）のノズル３３が形成されている先端部分を洗浄液貯留部であるウエル２２（１，１）〜２２（３，１）に貯留されている洗浄液内に差し込む。この状態で、ヘッド吸引ポンプ１６を駆動して、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の貯留部３１の内部を負圧状態にする。これにより、各ノズル３３を介して、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の貯留部３１の内部に洗浄液が吸引される。
【００３８】
次に、図４（ｃ）に示すように、ヘッドキャリッジ６によって液滴吐出ヘッド１０を待機位置１０Ａに戻し、廃液回収ユニット１７のキャップ１８を上昇させて、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）のノズル３３を密閉状態で覆う（図３参照）。この状態で廃液回収ポンプ１９を駆動して、各ノズル３３を介して、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の内部から洗浄液を吸い出して回収する。これにより、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）における貯留部３１の内部、圧力発生用流路３４およびノズル３３が洗浄される。
【００３９】
この後は、図５（ａ）に示すように、ヘッドキャリッジ６によって液滴吐出ヘッド１０を薬液吸引位置１０Ｄに移動し、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の各ノズル３３を薬液貯留部としての第２〜第５のウエル列のいずれかに位置決めする。この状態で、昇降ユニット２４によってウエルプレート２３を上昇させ、各ノズル３３を各ウエルに貯留されている薬液内に差し込む。次に、ヘッド吸引ポンプ１６を駆動して、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の貯留部３１の内部を負圧状態にする。これにより、各ノズル３３を介して、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の貯留部３１の内部に薬液が吸引される。例えば、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の貯留部３１に、それぞれ、指標薬、反応薬および緩衝薬が吸引される。
【００４０】
次に、図５（ｂ）に示すように、ヘッドキャリッジ６によって液滴吐出ヘッド１０を分注位置１０Ｂに移動し、検査チップ４に各ノズル３３から薬液を必要回数吐出する。これにより、検査チップ４に各薬液が分注される。例えば、液滴吐出ヘッド１０の各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）のノズル３３を順次に検査チップ４の吐出位置に位置決めして、各ノズル３３から薬液を吐出する。各ノズル３３と検査チップ４の吐出位置との位置決めは、検査テーブル３をＹ方向に移動させることにより行われる。この後は、液滴吐出ヘッド１０を待機位置に戻す。
【００４１】
上記の図４（ａ）の検体導入と、図５（ａ）の薬液吸引と、図５（ｂ）の薬液分注動作を繰り返し行うことにより、必要枚数分の検査チップ４に各薬液を分注することができる。
【００４２】
同一種類の薬液の分注が終了した後は、図５（ｃ）に示すように、液滴吐出ヘッド１０を待機位置に戻す。そして、廃液回収ユニット１７のキャップ１８を上昇させて、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）のノズル３３を密閉状態で覆う（図３参照）。この状態で廃液回収ポンプ１９を駆動して、各ノズル３３を介して、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の内部に残っている薬液を吸い出して回収する。空となった使用済みの各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）を、各駆動ユニット１１（１）〜１１（３）から取り外して廃棄する。
【００４３】
（検査チップ）
図６および図７を参照して検査チップ４の一例を説明する。図６（ａ）および（ｂ）は、検査チップ４を示す斜視図および検査テーブル３に載せた状態を示す概略断面図であり、図７（ａ）〜（ｃ）は検査チップ４の平面図、正面図および縦断面図である。
【００４４】
検査チップ４は扁平な矩形状の基板４１を備えており、この基板４１の平坦な表面４２には、円形の検体および緩衝薬の導入孔４３と、円形の指標薬の導入孔４４と、円形の反応薬の導入孔４５と、長円形の反応チャンバ４６とが形成されている。導入孔４３、４４、４５にはそれぞれ連通溝４７、４８、４９が繋がっており、これらの連通溝４７〜４９は途中位置で合流して反応チャンバ４６に繋がっている。反応チャンバ４６は連通溝５０を介して基板４１の内部に形成した測定セル５１に繋がっている。
【００４５】
検査テーブル３に載せた検査チップ４の各導入孔４３〜４５には、液滴吐出ヘッド１０によって、指標薬、反応薬および緩衝薬がそれぞれ分注される。本例では、先に述べたように、ノズルカートリッジ１３（１）のノズル３３から指標薬が吐出され、ノズルカートリッジ１３（２）のノズル３３から反応薬が吐出され、ノズルカートリッジ１３（３）のノズル３３から緩衝薬が吐出される。これらの導入孔４３〜４５に分注された薬液は、毛細管力によって各連通溝４７〜４９に沿って反応チャンバ４６に移動する。緩衝薬と共に反応チャンバ４６に移動した検体（例えば血しょう）がここで反応薬と反応する。
【００４６】
次に、測定セル５１は、基板４１の裏面から垂直に突出している光透過性の突出板部分５２の内部に形成された微小幅の通路である。測定セル５１は、突出板部分５２の端面に開けた接続孔５３に連通している。接続孔５３は気体透過性および液体不透過性のフィルム５４で封鎖されている。フィルム５４としては、例えば、ゴアテックス（商品名）を用いることができる。
【００４７】
図６（ｂ）に示すように、検査テーブル３の上面には、検査チップ４の装着用凹部５５が形成されており、この凹部５５の底中央には検査チップ４の突出板部分５２が差し込まれる溝５６が形成されている。検査テーブル３には、この溝５６の両側に配置された白色レーザ光源５７および受光部５８を備えた光学式測定部を備えた分析ユニット２５が配置されている。そして、例えば、分析ユニット２５によって吸光度が計測される。
【００４８】
検査テーブル３に検査チップ４を装着すると、検査チップ４の測定セル５１に連通している接続孔５３が、フィルム５４を介して、液送ポンプユニット２６の吸引ポート（図示せず）に接続された状態になる。液送ポンプユニット２６を駆動して測定セル５１を負圧状態にすると、連通溝５０を介して測定セル５１に連通している反応チャンバ４６に溜まっている検体および薬液が当該測定セル５１に導入される。導入された検体の反応状態を表す吸光度が、分析ユニット２５の測定部によって測定される。
【００４９】
（液滴吐出ヘッド）
次に、図８〜図１３を参照して液滴吐出ヘッド１０の構造を詳細に説明する。液滴吐出ヘッド１０を構成している各駆動ユニット１１（１）〜１１（３）は同一構造であり、また、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）も同一構造である。よって、以下の説明においては、駆動ユニット１１（１）およびノズルカートリッジ１３（１）からなる液滴吐出ヘッド１００の部分を説明する。
【００５０】
図８（ａ）および（ｂ）は液滴吐出ヘッド１００を後側および前側から見た場合の斜視図である。図９は液滴吐出ヘッド１００を分離した状態の斜視図である。図１０（ａ）および（ｂ）は液滴吐出ヘッド１００の正面図および縦断面図である。まず、これらの図を参照して液滴吐出ヘッド１００の主要構成を説明する。
【００５１】
液滴吐出ヘッド１００は、アクチュエータとして圧電素子１０２が内蔵されている駆動ユニット１１（１）と、先端にノズル３３が形成されているノズルカートリッジ１３（１）とを有している。ノズルカートリッジ１３（１）は駆動ユニット１１（１）に対して取り外し可能な状態で装着されている。
【００５２】
ノズルカートリッジ１３（１）は、円筒状の貯留部３１と、この貯留部３１の先端面から同軸状に突出している装着部３２とを備えている。装着部３２の先端面の中心にノズル３３が形成されており、装着部３２の内部にはノズル３３に連通した圧力発生用流路３４が形成されている。この圧力発生用流路３４の一方の側面は面外方向に振動可能な流路側振動板１０９によって規定されている。
【００５３】
駆動ユニット１１（１）は、装着部３２が着脱可能な状態で挿入されている装着穴１２（１）を備えている。この装着穴１２（１）の内周面の一部は面外方向に振動可能な駆動側振動板１１２によって規定されている。この駆動側振動板１１２の背面側に積層型のピエゾ素子からなる圧電素子１０２が配置されており、圧電素子１０２が変位すると駆動側振動板１１２が振動する。また、駆動側振動板１１２に対向している装着穴１２（１）の内周面部分は弾性部材１１３によって規定されている。
【００５４】
駆動側振動板１１２は、装着穴１２（１）に挿入されたノズルカートリッジ１３（１）の装着部３２の流路側振動板１０９に当接可能な位置に配置されている。また、弾性部材１１３は、挿入された装着部３２によって装着穴１２（１）の外方に弾性変形させられ、その弾性復帰力によって装着部３２を駆動側振動板１１２に向けて付勢した状態となっている。したがって、装着部３２を弾性部材１１３による付勢力に逆らって装着穴１２（１）から引き抜くことができ、装着部３２を引き抜くことにより、図９に示すように、駆動ユニット１１（１）からノズルカートリッジ１３（１）を分離させることができる。
【００５５】
次に、図１１は駆動ユニット１１（１）とノズルカートリッジ１３（１）が分離した状態を縦断面と共に示す斜視図であり、図１２はノズルカートリッジ１３（１）の分解斜視図であり、図１３は駆動ユニット１１（１）の分解斜視図である。これらの図も参照して、ノズルカートリッジ１３（１）および駆動ユニット１１（１）の構造を更に詳細に説明する。
【００５６】
まず、ノズルカートリッジ１３（１）の貯留部３１は、その後端が開口部１２１となっており、当該貯留部３１の中空部１２２と、開口部１２１から挿入された扁平なカップ状のピストン１２３によって液密状態の液体貯留室１２４が形成されている。ここに、ノズル３３から吸引した薬液を貯留可能である。開口部１２１はキャップ１２６で封鎖されているが、当該キャップ１２６とピストン１２３の間は、キャップ１２６に形成した不図示の大気連通孔を介して大気開放されている。ピストン１２３は、液体貯留室１２４が空の状態においては、その底面１２７の側に位置している。薬液が吸引されると、それに伴って液密状態を保持したまま、キャップ１２６の側に移動する。また、液体貯留室１２４に貯留されている薬液の消費に伴って、液密状態を保持したまま、底面１２７の側に移動する。
【００５７】
先に述べたように、ノズルカートリッジ１３（１）には吸引流路板１４が被せられ、当該吸引流路板１４に形成されている吸引流路１４ａがキャップ１２６の不図示の大気連通孔に連通した状態になっている（図１、図３参照）。したがって、液体貯留室１２４をヘッド吸引ポンプ１６の側に連通させ、この状態で当該ヘッド吸引ポンプ１６を駆動すると、ノズル３３から圧力発生用流路３４を介して液体貯留室１２４内に液体が吸引される。
【００５８】
次に、貯留部３１の先から同軸状に突出している装着部３２は、貯留部３１と一体形成されている一定厚さ、および一定幅の突出板１２８と、この突出板１２８の表面に装着した流路基板１２９と、この流路基板１２９の表面に貼り付けられている流路側振動板１０９とを備えている。突出板１２８には、裏面中央から垂直に突出している突条部１３１が一体形成されている。図１２に示すように、当該突出板１２８の表面には流路基板１２９を装着するための凹部１３２が形成されている。流路基板１２９の表面には圧力発生用流路３４を形成するための流路溝１３３が形成されており、この流路溝１３３の先端は液滴吐出ノズル３３を形成するためのノズル溝１３４に連通している。流路溝１３３の後端には細い連通溝１３５が形成されており、この連通溝１３５は、液体貯留室１２４の底面１２７を貫通して当該液体貯留室１２４に繋がっている液体供給穴１３６に連通している。
【００５９】
この流路基板１２９の表面に貼り付けられている流路側振動板１０９は、流路基板１２９に対応する輪郭形状をした薄い外周縁部分１３７と、この外周縁部分１３７によって取り囲まれている厚い中央部分１３８とを備えている。中央部分１３８は流路溝１３３の開口形状よりも一回り小さな領域に形成されている。この構成の流路基板１２９の裏面側はほぼ平坦面とされ、その中央部分１３８の上面部分は細長い長方形の平坦面とされ、この平坦面が駆動側振動板１１２に当接する当接面１３９となっている。
【００６０】
流路基板１２９の表面に流路側振動板１０９を貼り合わせることにより、これらの間に、ノズル３３、圧力発生用流路３４、液体供給穴１３６に連通した連通路１４０が形成される。
【００６１】
この構成のノズルカートリッジ１３（１）の貯留部３１および突出板１２８からなる部品、流路基板１２９、流路側振動板１０８は、ステンレススチール、ガラス、シリコン、プラスチックなどの各種の素材から形成することができる。使い捨ての場合には、少なくとも貯留部３１および突出板１２８からなる部品を廉価なプラスチック素材から形成することが望ましい。
【００６２】
次に、駆動ユニット１１（１）の構造を説明する。駆動ユニット１１（１）は、装着穴１２（１）が形成されているユニットケース１４１を備えている。このユニットケース１４１における装着穴１２（１）の挿入側の開口部１４２の形状は、ノズルカートリッジ１３（１）の装着部３２の輪郭形状と相補的な形状をしており、これらの輪郭形状によって装着部３２を装着穴１２（１）に挿入する際の向きが規定されている。
【００６３】
装着穴１２（１）に挿入された装着部３２における流路側振動板１０９に対峙する装着穴内周面部分は、ユニットケース１４１に取り付けた駆動側振動板１１２によって規定されている。この駆動側振動板１１２は、流路側振動板１０９の平坦な当接面１３９に対峙する平坦な対峙面１４３を備えている。この対峙面１４３における当接面１３９に対峙する領域内の部位には、その上端部分に１個の突起１４４、その下端部分に２個の突起１４５、１４６が形成されており、これらの３個の突起１４４ないし１４６が流路側振動板１０８の当接面１３９に当接するようになっている。
【００６４】
この駆動側振動板１１２の対峙面１４３の裏面側には圧電素子１０２が配置されている。圧電素子１０２はセラミック製などの固定板１４７に取り付けられており、固定板１４７はユニットケース１４１に取り付けられている。圧電素子１０２の変位面１０２ａが駆動側振動板１１２の対峙面１４３の裏面に当接状態に保持されている。したがって、駆動側振動板１１２は圧電素子１０２の変位に伴って振動する。
【００６５】
一方、装着穴１２（１）における駆動側振動板１１２とは反対側の内周面部分、すなわち、装着部３２における突条部１３１に対峙する部位には細長い直方体形状の弾性部材１１３が配置されている。この弾性部材１１３の表面は僅かに装着穴１２（１）の内方に突出しており、挿入された突条部１３１によって外方に押し潰され、これによって発生する弾性復帰力によって装着部３２を反対側の駆動側振動板１１２に向けて付勢している。
【００６６】
したがって、装着部３２の流路側振動板１０９の当接面１３９は所定の付勢力で駆動側振動板１１２の対峙面１４３に形成されている３個の突起１４４ないし１４６に押し付けられている。この結果、圧電素子１０２によって駆動側振動板１１２が振動すると、これに追従して、流路側振動板１０８における剛性の高い中央部分１３８が撓むことなく全体として振動し、圧力発生用流路３４の容積が増減してその内圧が変動する。
【００６７】
なお、ユニットケース１４１における挿入側の開口部１４２が形成されている端面部分１４８からはほぼ１８０度の弧を張る円弧状支持板１４９が突出している。装着穴１２（１）に装着部３２が挿入された状態のノズルカートリッジ１３（１）における貯留部３１の先端側の外周面部分が当該円弧状支持板１４９によって保持され、ノズルカートリッジ１３（１）のガタツキが防止される。また、ユニットケース１４１の側面にはフレキシブルケーブル１５０が取り付けられており、ここを介して圧電素子１０２の電極に駆動電圧が供給される。
【００６８】
なお、ユニットケース１４１もステンレススチール、ガラス、シリコン、プラスチックなどの各種の素材から形成することができる。製造コストを低減するためには、プラスチック製の射出成形品とすることが望ましい。
【００６９】
このように構成した液滴吐出ヘッド１００では、ノズルカートリッジ１３（１）の装着部３２が駆動ユニット１１（１）の装着穴１２（１）に挿入された状態においては、装着部３２によって弾性部材１１３が弾性変形させられており、当該弾性部材１１３の弾性復帰力によって装着部３２の流路側振動板１０８が駆動ユニット１１（１）の側の駆動側振動板１１２の３個の突起１４４ないし１４６に当接した状態に保持される。
【００７０】
圧電素子１０２によって駆動側振動板１１２を振動させると、この駆動側振動板１１２に当接状態に保持されている流路側振動板１０９も一緒に振動する。すなわち、その剛性の高い中央部分１３８が平板状態のまま全体として面外方向に振動し、圧力発生用流路３４の容積が変動する。本例では引き打ちにより液滴を吐出させるようにしている。そのために、まず、圧電素子１０２を収縮させる。これにより駆動側振動板１１２が流路側振動板１０９から後退する方向に変位する。流路側振動板１０９は駆動側振動板１１２に押し付けられているので、駆動側振動板１１２に追従して駆動側振動板１１２の側に変位する。この結果、圧力発生用流路３４の容積が一時的に増加する。しかる後は圧電素子１０２が伸長し、流路側振動板１０９が押し戻され、圧力発生用流路３４の容積が減少し内圧が一時的に増加し、これによって、ノズル３３から薬液の液滴が吐出する。
【００７１】
ここで、ノズルカートリッジ１３（１）の装着部３２は弾性部材１１３の弾性復帰力によって駆動ユニット１１（１）の装着穴１２（１）に保持されており、その弾性復帰力による付勢力に逆らって装着部３２を装着穴１２（１）から引き抜くという簡単な操作により、ノズルカートリッジ１３（１）を駆動ユニット１１（１）から取り外すことができる。したがって、先に述べたように、使用済みのノズルカートリッジ１３（１）のみを交換すればよく、圧電素子１０２を備えた高価な駆動ユニット１１（１）はそのまま継続して用いることができるので経済的である。
【００７２】
以上説明したように、本実施の形態に係る臨床検査装置１では、インクジェットプリンタに使用されているインクジェットヘッドと同様な機構の液滴吐出ヘッド１０を用いて、薬液の分注をノズル３３から液滴を吐出する形態で行っている。したがって、分注される薬液の量を高精度に制御することができ、検体検査を精度良く行うことができる。
【００７３】
また、試薬あるいは検体を変えて検査を行う場合には、ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）を駆動ユニット１１（１）〜１１（３）から抜き、新たなノズルカートリッジに交換するだけでよく、分注機構の洗浄作業などが不要である。ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）は圧電素子が搭載されておらず、安価に製造できる。よって、これを使い捨てとしても費用効率が低下することがない。
【００７４】
さらに、使用済みのノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）に残っている薬液を廃液回収ユニット１７に吸引回収し、空にした使用済みのノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）を廃棄しているので、環境汚染を引き起こすことが無いなどの利点がある。
【００７５】
さらには、新しい空のノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）を装着した場合には、薬液を吸引する前に、洗浄液の吸引および排出動作を行って、異物などを除去している。したがって、空のノズルカートリッジに付着していた異物によって検体あるいは試薬が汚染され、検査精度が低下するなどの弊害を防止できる。
【００７６】
（その他の実施の形態）
なお、上記の例では、インクジェット方式の液滴吐出ヘッド１０を用いて、指標薬、反応薬などの薬液を分注している。検体も液滴吐出ヘッド１０を用いて検体チップ４に分注することも可能である。
【００７７】
また、上記の例では、液滴吐出ヘッド１０は３連式であるが、２連、１連あるいは４連以上の構造としてもよいことは勿論である。
【００７８】
さらに、上記の例は臨床検査装置に関するものであるが、本発明は他の検査装置にも同様に適用可能である。例えば、試料または試薬を一定量正確に注入するガスクロマトグラフィや高速液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）などの検査装置にも本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明を適用した臨床検査装置の主要部分の概略構成図である。
【図２】図１の臨床検査装置の正面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した部分の断面図である。
【図４】図１の臨床検査装置の分注動作を示す説明図である。
【図５】図１の臨床検査装置の分注動作を示す説明図である。
【図６】検査チップの斜視図および検査テーブルに装着した状態の断面図である。
【図７】検査チップの平面図、正面図および断面図である。
【図８】図１の臨床検査装置の液滴吐出ヘッドを示す斜視図である。
【図９】図８の液滴吐出ヘッドの分離状態を示す斜視図である。
【図１０】図８の液滴吐出ヘッドの正面図および縦断面図である。
【図１１】図８の液滴吐出ヘッドの分離状態を縦断面と共に示す斜視図である。
【図１２】図８の液滴吐出ヘッドのノズルカートリッジの分解斜視図である。
【図１３】図８の液滴吐出ヘッドの駆動ユニットの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 臨床検査装置、２ 装置フレーム、３ 検査テーブル、４ 検査チップ、５ チップマガジン、６ ヘッドキャリッジ、７ キャリッジガイド軸、８ａ キャリッジモータ、８ｂ タイミングベルト、８ｃ プーリ、１０ 液滴吐出ヘッド、１０Ａ 待機位置、１０Ｂ 分注位置、１０Ｃ 洗浄液吸引位置、１０Ｄ 薬液吸引位置、１１（１）〜１１（３） 駆動ユニット、１２（１）〜１２（３） 装着穴、１３（１）〜１３（３） ノズルカートリッジ、１４ 吸引流路板、１４ａ〜１４ｃ 吸引流路、１５ フレキシブル配線板、１６ ヘッド吸引ポンプ、１７ 廃液回収ユニット、１８ キャップ、１９ 廃液回収ポンプ、２１ 液体貯留部、２２（１，１）〜２２（３，５） ウエル、２３ ウエルプレート、２４ 昇降ユニット、２５ 分析ユニット、２６ 液送ポンプ、３１ 貯留部、３２ 装着部、３３ ノズル、３４ 液体流路、４１ 基板、４２ 表面、４３〜４５ 導入孔、４６ 反応チャンバ、４７〜５０ 連通溝、５１ 測定セル、５２ 突出板部分、５３ 接続孔、５４ フィルム、５５ 装着用凹部、５６ 溝、５７ レーザ光源、５８ 受光部、１００ 液滴吐出ヘッド、１０２ 圧電素子、１０２ａ 変位面、１０９ 流路側振動板、１１２ 駆動側振動板、１１３ 弾性部材、１２１ 開口部、１２２ 中空部、１２３ ピストン、１２４ 液体貯留室、１２６ キャップ、１２７ 先端面、１２８ 突出板、１２９ 流路基板、１３１ 突条部、１３２ 凹部、１３３ 流路溝、１３４ ノズル溝、１３５ 連通溝、１３６ 液体供給穴、１３７ 外周縁部分、１３８ 中央部分、１３９ 当接面、１４０連通路、１４１ ユニットケース、１４２ 開口部、１４３ 対峙面、１４４〜１４６ 突起、１４７ 固定板、１４８ 端面部分、１４９ 円弧状支持板、１５０ フレキシブルケーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体（試料）に試薬を加え、反応させることで、定量・定性分析する検査装置、例えば、一般生化学検査、免疫検査などの検査を行うための検査装置に関するものである。さらに詳しくは、インクジェットプリンタに使用されているインクジェットヘッドと同様な機構の液滴吐出ヘッドを用いて、検体検査用の薬液あるいは検体を、検体と試液を反応させるための検査チップに分注する検査装置および、その使用方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
検査装置は、特許文献１に記載されているように、試薬容器から反応容器に試薬を分注する試薬分注機構と、検体容器から反応容器に検体を分注する検体分注機構と、反応容器内での検体と試薬の反応状態を測定する光学式などの測定部を備えている。生化学検査、臨床検査は比色反応、吸光度などにより検体中の被検出物の量を測定するので、検体および試薬の分注量を高精度に制御する必要がある。このため、試薬の分注および検体の分注には一般に高価なシリンジポンプ式のディスペンサが用いられている。ディスペンサは、検査対象の検体、あるいは使用する検査用の試薬が変わるごとに、綿密に洗浄し、洗浄によって発生した廃液を処理する必要がある。
【特許文献１】特開２００２−３１１０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の分注機構では、微小な分注量を高い精度で制御するための高価なシリンジポンプ等が使用されており、検査装置のコストダウンには不利である。シリンジポンプは内筒をピストンが摺動し、移動するため、構造が複雑であり、耐久性にも大きな課題がある。また、試薬、検体などを変える度にコンタミネーションが起こらないよう、ディスペンサの洗浄作業を綿密に行う必要があるので、検査作業効率が悪く、短時間で各種の検査を行うには適していない。
【０００４】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、高価なシリンジポンプなどを用いることなく微小量の試薬などを精度良く分注でき、また、検体および試薬の変更時に分注機構の洗浄作業を不要とした検査装置、およびその使用方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の検査装置は、
ノズルから液滴を吐出可能であると共に、当該ノズルを介して液体を内部に吸引可能な液滴吐出ヘッドと、
この液滴吐出ヘッドを、待機位置、前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出位置、および前記ノズルから液体を吸引する液体吸引位置に搬送するヘッドキャリッジと、
前記液体吸引位置において前記液滴吐出ヘッドによって吸引される液体を貯留している液体貯留部と、
前記液滴吐出位置において前記液滴吐出ヘッドから吐出された液滴を付着させるための検査チップを載置する検査テーブルと、
前記ノズルから液体を吸引するために必要な吸引力を前記液滴吐出ヘッドに供給するヘッド吸引ポンプとを有し、
前記液滴吐出ヘッドは、
ノズルカートリッジと駆動ユニットを備えており、
前記ノズルカートリッジは、前記ノズルと、当該ノズルを介して吸引された液体を貯留するための貯留部と、前記ノズルおよび前記貯留部の間を連通している圧力発生用流路とを備えており、
前記駆動ユニットは、前記ノズルカートリッジが着脱可能な状態で装着されるカートリッジ装着部と、当該カートリッジ装着部に装着された前記ノズルカートリッジの前記圧力発生用流路の内容積を変化させて前記ノズルから液滴を吐出させるための圧力変動を発生させるアクチュエータとを備えていることを特徴としている。
【０００６】
本発明では、ヘッドキャリッジに搭載されている駆動ユニットのカートリッジ装着部にノズルカートリッジを装着すると、インクジェットプリンタのインクジェットヘッドと同様な機構の液滴吐出ヘッドが構成される。また、ノズルカートリッジの側ではなく、駆動ユニットの側に高価な圧電素子などのアクチュエータが搭載されている。薬液を分注するためには、液滴吐出ヘッドを液体貯留部に移動し、ここにおいてヘッド吸引ポンプを用いて、ノズルからノズルカートリッジの貯留部に検体検査に必要な量の薬液を吸引し、しかる後に、液体吐出位置に移動して、検体が供給されている検査チップの所定の部位に向けて、薬液をノズルから吐出すればよい。
【０００７】
本発明によれば、インクジェットヘッドと同様な機構を採用して、薬液の分注をノズルから液滴を吐出することにより行っているので、分注される薬液の量を高精度に制御することができ、検体検査を精度良く行うことができる。また、試薬あるいは検体を変えて検査を行う場合には、ノズルカートリッジを駆動ユニットから抜き、新たなノズルカートリッジに交換するだけでよく、分注機構の洗浄作業などが不要である。さらに、駆動ユニットから外した使用済みのノズルカートリッジには高価がアクチュエータが搭載されていないので、ノズルカートリッジを安価に構成でき、これを使い捨てとしても費用効率が低下することがない。さらに、シリンジポンプの内筒とピストンのように摺動する部位がないため、耐久性にも優れている。
【０００８】
ここで、使用済みのノズルカートリッジに薬液などが残ったまま廃棄することは環境汚染の点から望ましくないので、前記待機位置において前記ノズルを吸引して前記ノズルカートリッジ内の液体を吸引して回収するための廃液回収部を配置しておくことが望ましい。
【０００９】
また、空のノズルカートリッジに異物などが付着している場合には、それによって検体あるいは試薬が汚染され、検査精度が低下するおそれがある。そこで、前記液体貯留部に、検体検査用の薬液を貯留している薬液貯留部と、前記液体吐出ヘッドを洗浄するための洗浄液を貯留している洗浄液貯留部とを配置しておくことが望ましい。この場合には、ノズルカートリッジに洗浄液を吸引し、廃液回収部において洗浄液を外部に吸引して排出させることにより、ノズルカートリッジ内を洗浄できる。
【００１０】
次に、前記ヘッドキャリッジは、前記液滴吐出ヘッドを、前記待機位置から前記液滴吐出位置を経由して前記液体吸引位置に至る直線状のヘッド移動経路に沿って移動させるものとすることができる。
【００１１】
この場合には、検査チップ供給機構によって前記検査チップが供給される検査テーブルを、前記ヘッド移動経路とは異なる方向、例えば直交する方向に移動可能にしておけば、液体吐出ヘッドのノズルと検査チップの相対位置を任意に設定できる。
【００１２】
一方、検体検査においては複数種類の薬液が使用される場合が多い。このため、前記液滴吐出ヘッドを、複数の前記駆動ユニットおよび前記ノズルカートリッジを備えた構成とし、前記液体貯留部には、少なくとも前記ノズルカートリッジに対応する数の液体貯留部を配置し、各液体貯留部に異なる薬液を貯留しておけばよい。
【００１３】
ここで、本発明において用いる前記液体吐出ヘッドは次の構成のものを採用することができる。すなわち、前記ノズルカートリッジは、前記駆動ユニットの前記カートリッジ装着部に着脱可能に装着される装着部を備え、当該装着部に、前記圧力発生用流路および、当該圧力発生用流路の一部を規定している面外方向に振動可能な流路側振動板とが形成されている。前記駆動ユニットは、前記カートリッジ装着部である装着穴と、この装着穴内に配置された面外方向に振動可能な駆動側振動板と、前記装着穴内において前記駆動側振動板に対向した位置に配置された弾性部材と、前記アクチュエータである圧電素子とを備えている。また、前記駆動側振動板は、前記装着穴に挿入された前記装着部の前記流路側振動板に当接可能な位置に配置され、前記圧電素子によって振動するようになっている。さらに、前記弾性部材は、前記装着穴に挿入された前記装着部によって弾性変形して、当該装着部を弾性復帰力によって前記駆動側振動板に向けて付勢可能な位置に配置されている。
【００１４】
次に、本発明は、上記構成の検査装置のうち、前記廃液回収部および前記洗浄液貯留部を備えた検査装置の使用方法であって、
前記待機位置にある前記駆動ユニットに空の前記ノズルカートリッジを装着して前記液滴吐出ヘッドを構成し、
前記液滴吐出ヘッドを前記液体吸収位置に移動して、前記ノズルから前記洗浄液を吸引し、
前記液滴吐出ヘッドを前記待機位置に戻して、前記ノズルカートリッジ内の前記洗浄液を、前記ノズルを介して前記廃液回収部に吸引回収し、
前記液滴吐出ヘッドを前記液体吸引位置に移動して、前記ノズルから検体検査に必要な量の前記薬液を吸引して前記貯留部に溜め、
前記液滴吐出ヘッドを前記液体吐出位置に移動して、前記ノズルから前記検査チップに前記薬液を吐出し、
前記液滴吐出ヘッドを前記待機位置に戻すことを特徴としている。
【００１５】
ここで、前記駆動ユニットに装着されている前記ノズルカートリッジを交換する際には、前記待機位置において、前記ノズルを介して前記ノズルカートリッジ内に残っている薬液を前記廃液回収部に吸引回収し、しかる後に、当該ノズルカートリッジを前記駆動ユニットから外して廃棄することが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の検査装置では、インクジェットプリンタに使用されているインクジェットヘッドと同様な機構の液滴吐出ヘッドを用いて、薬液の分注をノズルから液滴を吐出する形態で行っている。したがって、分注される薬液の量を高精度に制御することができ、検体検査を精度良く行うことができる。
【００１７】
また、試薬あるいは検体を変えて検査を行う場合には、ノズルカートリッジを駆動ユニットから抜き、新たなノズルカートリッジに交換するだけでよく、分注機構の洗浄作業などが不要である。
【００１８】
さらに、駆動ユニットから外した使用済みのノズルカートリッジにはアクチュエータが搭載されていないので、ノズルカートリッジを安価に構成でき、これを使い捨てとしても費用効率が低下することがない。さらに、アクチュエータが摺動する構成ではないので、耐久性にも優れている。
【００１９】
一方、本発明の検査装置の使用方法では、使用済みのノズルカートリッジに残っている薬液を廃液回収部に吸引回収し、空にした使用済みのノズルカートリッジを廃棄しているので、環境汚染を引き起こすことが無いなどの利点がある。
【００２０】
また、新しい空のノズルカートリッジを装着した場合には、薬液を吸引する前に、洗浄液の吸引および排出動作を行って、異物などを除去している。したがって、空のノズルカートリッジに付着していた異物によって検体あるいは試薬が汚染され、検査精度が低下するなどの弊害を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した検査装置の例として臨床検査装置の実施の形態を説明する。
【００２２】
（全体構成）
図１は本実施の形態に係る臨床検査装置の主要部分の概略構成図であり、図２はその正面図であり、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した部分を示す概略断面図である。これらの図を参照して臨床検査装置の全体構成を説明する。
【００２３】
臨床検査装置１は、矩形枠状の装置フレーム２の底面中央部分に取り付けた前後方向（Ｙ方向）に出し入れ可能な検査テーブル３を有している。検査テーブル３には、検体が予め供給されている１枚の検査チップ４が載置されるようになっている。検査チップ４は、装置フレーム２の後側中央部分に取り付けられているチップマガジン５に収納されている。検査チップ４については詳細を後述する（図６、７参照）。
【００２４】
装置フレーム２には、検査テーブル３の上方を経由して左右方向（Ｘ方向）に往復移動可能なヘッドキャリッジ６が取り付けられている。キャリッジ６は、Ｘ方向に掛け渡したキャリッジガイド軸７に沿って、キャリッジモータ８ａ、タイミングベルト８ｂ、プーリ８ｃなどからなるキャリッジ駆動機構によってＸ方向に移動する。ヘッドキャリッジ６には、検体検査用の薬液を検査チップ４に分注するための液滴吐出ヘッド１０が搭載されている。
【００２５】
液滴吐出ヘッド１０は、キャリッジ６に搭載されている３連式の駆動ユニット１１（１）〜１１（３）と、これらの駆動ユニット１１（１）〜１１（３）のそれぞれの装着穴１２（１）〜１２（３）に着脱可能に上側から装着される３本のノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）とを備えている。
【００２６】
図３から分かるように、ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）は、その上半部分が薬液を貯留するための貯留部３１とされ、その下半部分が装着穴１２（１）〜１２（３）に装着可能な装着部３２とされている。この装着部３２の先端には液滴吐出用のノズル３３が形成されており、装着部３２の内部には、液滴をノズル３３から吐出させるために必要な圧力変動を発生させるための圧力発生用流路３４が形成されている。圧力発生用流路３４の一端がノズル３３に連通しており、その他端が貯留部３１に連通している。液滴吐出ヘッド１０の詳細については後述する（図８〜図１３参照）。
【００２７】
次に、図１、３に示すように、ヘッドキャリッジ６には、３本のノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）を覆う状態に、吸引流路板１４が着脱可能な状態で装着されている。吸引流路板１４の上面には不図示のフィルムで封鎖された各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の貯留部３１内に連通する３本の吸引流路１４ａ〜１４ｃが形成されている。これらの吸引流路１４ａ〜１４ｃの一端は、図３から分かるように、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の貯留部３１の内部に連通している。これらの吸引流路１４ａ〜１４ｃの他端は、ヘッドキャリッジ６と装置フレーム２の間にＵ状に湾曲させて架け渡したフレキシブル配線板１５に沿って引き出されている不図示の可撓性の吸引チューブを介して、装置フレーム２の背面に搭載されているヘッド吸引ポンプ１６の吸引ポート（図示せず）に繋がっている。
【００２８】
吸引チューブと吸引ポートの間には三方電磁弁（図示せず）が配置されている。三方電磁弁を切り替えることにより、ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の内部をヘッド吸引ポンプ１６によって吸引可能である。また、ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）とヘッド吸引ポンプ１６の間を切断して、ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の貯留部３１内を大気開放できるようになっている。
【００２９】
次に、装置フレーム２の底部における検査テーブル３の一方の側には、廃液回収ユニット１７が配置されている。廃液回収ユニット１７は、ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）のノズル３３が形成されている先端部分を覆うためのキャップ１８と、チューブポンプなどの廃液回収ポンプ１９と、廃液回収ポンプ１９によって吸引された廃液の回収部（図示せず）とを備えている。キャップ１８をノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３９の先端部分に被せて、廃液回収ポンプ１９を駆動することにより、各ノズル３３を介して各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）内の液体を外部に排出して回収することができるようになっている。
【００３０】
装置フレーム２の底部における検査テーブル３の他方の側には、液体貯留ユニット２１が配置されている。この液体貯留ユニット２１は、マトリックス状に液体貯留用のウエル２２が形成されているウエルプレート２３と、このウエルプレート２３を昇降させるための昇降ユニット２４とを備えている。例えば、３行５列のウエル２２（１，１）〜２２（３，５）が形成されており、各行の間隔は３本のノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）のノズル３３に対応した間隔とされている。
【００３１】
例えば、１列分の３個のウエル２２（１，１）〜２２（３，１）は洗浄液が貯留された洗浄液貯留部である。残りのウエルは薬液貯留部であり、第１行目の４個のウエル２２（１，２）〜（１，５）は試薬（指標薬）が貯留された試薬貯留部、第２行目の４個のウエル２２（２，２）〜２２（２，５）は反応薬が貯留された反応薬貯留部、第３行目の４個のウエル２２（３，２）〜２２（３，５）は緩衝薬が貯留された緩衝薬貯留部である。
【００３２】
なお、図２に破線で示すように、検査テーブル３における検査チップ４の載置位置の下方の部位には、検査チップ４における検体の反応結果を計測あるいは分析するための分析ユニット２５が配置されている。また、液送ポンプユニット２６が配置されている。
【００３３】
ここで、図２を参照して、ヘッドキャリッジ６に搭載されている液滴吐出ヘッド１０の移動位置について説明する。液滴吐出ヘッド１０は、その各ノズル３３が、廃液回収ユニット１７に対峙した待機位置１０Ａと、検査テーブル３上の検査チップ４に対峙した分注位置１０Ｂ（液滴吐出位置）と、液体貯留部２１における洗浄液貯留用のウエル２２（１，１）〜２２（３，１）に対峙した洗浄液吸引位置１０Ｃと、これら以外のウエルの各列に対峙した４箇所の薬液吸引位置１０Ｄを経由するヘッド移動経路に沿って搬送されるようになっている。なお、図２は、液滴吐出ヘッド１０のノズル３３が３列目のウエル２（１，３）〜２（３，３）に位置している状態を示してあり、図１は、液滴吐出ヘッド１０が待機位置１０Ａに位置している状態を示してある。
【００３４】
（分注動作）
次に、図４および図５は、臨床検査装置１における動作のうち、主に薬液分注動作を示す説明図である。
【００３５】
まず図１、３に示すように、待機位置１０Ａに待機しているヘッドキャリッジ６に搭載されている駆動ユニット１１（１）〜１１（３）の装着穴１２（１）〜１２（３）に、空のノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）をそれぞれ装着して、液滴吐出ヘッド１０を構成する。また、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の上に吸引流路板１４を取り付ける。
【００３６】
次に、図４（ａ）に示すように、検査テーブル３を前方に引き出し、チップマガジン５から取り出された検査チップ４を検査テーブル３における予め定めた位置に載せる。検査チップ４を載せた後に、検査テーブル３を元の位置に引き込む。
【００３７】
この後は、図４（ｂ）に示すように、ヘッドキャリッジ６によって液滴吐出ヘッド１０を洗浄液吸引位置１０Ｃに移動する。洗浄液吸引位置１０Ｃにおいて、昇降ユニット２４によってウエルプレート２３を上昇させ、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）のノズル３３が形成されている先端部分を洗浄液貯留部であるウエル２２（１，１）〜２２（３，１）に貯留されている洗浄液内に差し込む。この状態で、ヘッド吸引ポンプ１６を駆動して、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の貯留部３１の内部を負圧状態にする。これにより、各ノズル３３を介して、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の貯留部３１の内部に洗浄液が吸引される。
【００３８】
次に、図４（ｃ）に示すように、ヘッドキャリッジ６によって液滴吐出ヘッド１０を待機位置１０Ａに戻し、廃液回収ユニット１７のキャップ１８を上昇させて、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）のノズル３３を密閉状態で覆う（図３参照）。この状態で廃液回収ポンプ１９を駆動して、各ノズル３３を介して、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の内部から洗浄液を吸い出して回収する。これにより、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）における貯留部３１の内部、圧力発生用流路３４およびノズル３３が洗浄される。
【００３９】
この後は、図５（ａ）に示すように、ヘッドキャリッジ６によって液滴吐出ヘッド１０を薬液吸引位置１０Ｄに移動し、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の各ノズル３３を薬液貯留部としての第２〜第５のウエル列のいずれかに位置決めする。この状態で、昇降ユニット２４によってウエルプレート２３を上昇させ、各ノズル３３を各ウエルに貯留されている薬液内に差し込む。次に、ヘッド吸引ポンプ１６を駆動して、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の貯留部３１の内部を負圧状態にする。これにより、各ノズル３３を介して、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の貯留部３１の内部に薬液が吸引される。例えば、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の貯留部３１に、それぞれ、指標薬、反応薬および緩衝薬が吸引される。
【００４０】
次に、図５（ｂ）に示すように、ヘッドキャリッジ６によって液滴吐出ヘッド１０を分注位置１０Ｂに移動し、検査チップ４に各ノズル３３から薬液を必要回数吐出する。これにより、検査チップ４に各薬液が分注される。例えば、液滴吐出ヘッド１０の各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）のノズル３３を順次に検査チップ４の吐出位置に位置決めして、各ノズル３３から薬液を吐出する。各ノズル３３と検査チップ４の吐出位置との位置決めは、検査テーブル３をＹ方向に移動させることにより行われる。この後は、液滴吐出ヘッド１０を待機位置に戻す。
【００４１】
上記の図４（ａ）の検体導入と、図５（ａ）の薬液吸引と、図５（ｂ）の薬液分注動作を繰り返し行うことにより、必要枚数分の検査チップ４に各薬液を分注することができる。
【００４２】
同一種類の薬液の分注が終了した後は、図５（ｃ）に示すように、液滴吐出ヘッド１０を待機位置に戻す。そして、廃液回収ユニット１７のキャップ１８を上昇させて、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）のノズル３３を密閉状態で覆う（図３参照）。この状態で廃液回収ポンプ１９を駆動して、各ノズル３３を介して、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）の内部に残っている薬液を吸い出して回収する。空となった使用済みの各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）を、各駆動ユニット１１（１）〜１１（３）から取り外して廃棄する。
【００４３】
（検査チップ）
図６および図７を参照して検査チップ４の一例を説明する。図６（ａ）および（ｂ）は、検査チップ４を示す斜視図および検査テーブル３に載せた状態を示す概略断面図であり、図７（ａ）〜（ｃ）は検査チップ４の平面図、正面図および縦断面図である。
【００４４】
検査チップ４は扁平な矩形状の基板４１を備えており、この基板４１の平坦な表面４２には、円形の検体および緩衝薬の導入孔４３と、円形の指標薬の導入孔４４と、円形の反応薬の導入孔４５と、長円形の反応チャンバ４６とが形成されている。導入孔４３、４４、４５にはそれぞれ連通溝４７、４８、４９が繋がっており、これらの連通溝４７〜４９は途中位置で合流して反応チャンバ４６に繋がっている。反応チャンバ４６は連通溝５０を介して基板４１の内部に形成した測定セル５１に繋がっている。
【００４５】
検査テーブル３に載せた検査チップ４の各導入孔４３〜４５には、液滴吐出ヘッド１０によって、指標薬、反応薬および緩衝薬がそれぞれ分注される。本例では、先に述べたように、ノズルカートリッジ１３（１）のノズル３３から指標薬が吐出され、ノズルカートリッジ１３（２）のノズル３３から反応薬が吐出され、ノズルカートリッジ１３（３）のノズル３３から緩衝薬が吐出される。これらの導入孔４３〜４５に分注された薬液は、毛細管力によって各連通溝４７〜４９に沿って反応チャンバ４６に移動する。緩衝薬と共に反応チャンバ４６に移動した検体（例えば血しょう）がここで反応薬と反応する。
【００４６】
次に、測定セル５１は、基板４１の裏面から垂直に突出している光透過性の突出板部分５２の内部に形成された微小幅の通路である。測定セル５１は、突出板部分５２の端面に開けた接続孔５３に連通している。接続孔５３は気体透過性および液体不透過性のフィルム５４で封鎖されている。フィルム５４としては、例えば、ゴアテックス（商品名）を用いることができる。
【００４７】
図６（ｂ）に示すように、検査テーブル３の上面には、検査チップ４の装着用凹部５５が形成されており、この凹部５５の底中央には検査チップ４の突出板部分５２が差し込まれる溝５６が形成されている。検査テーブル３には、この溝５６の両側に配置された白色レーザ光源５７および受光部５８を備えた光学式測定部を備えた分析ユニット２５が配置されている。そして、例えば、分析ユニット２５によって吸光度が計測される。
【００４８】
検査テーブル３に検査チップ４を装着すると、検査チップ４の測定セル５１に連通している接続孔５３が、フィルム５４を介して、液送ポンプユニット２６の吸引ポート（図示せず）に接続された状態になる。液送ポンプユニット２６を駆動して測定セル５１を負圧状態にすると、連通溝５０を介して測定セル５１に連通している反応チャンバ４６に溜まっている検体および薬液が当該測定セル５１に導入される。導入された検体の反応状態を表す吸光度が、分析ユニット２５の測定部によって測定される。
【００４９】
（液滴吐出ヘッド）
次に、図８〜図１３を参照して液滴吐出ヘッド１０の構造を詳細に説明する。液滴吐出ヘッド１０を構成している各駆動ユニット１１（１）〜１１（３）は同一構造であり、また、各ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）も同一構造である。よって、以下の説明においては、駆動ユニット１１（１）およびノズルカートリッジ１３（１）からなる液滴吐出ヘッド１００の部分を説明する。
【００５０】
図８（ａ）および（ｂ）は液滴吐出ヘッド１００を後側および前側から見た場合の斜視図である。図９は液滴吐出ヘッド１００を分離した状態の斜視図である。図１０（ａ）および（ｂ）は液滴吐出ヘッド１００の正面図および縦断面図である。まず、これらの図を参照して液滴吐出ヘッド１００の主要構成を説明する。
【００５１】
液滴吐出ヘッド１００は、アクチュエータとして圧電素子１０２が内蔵されている駆動ユニット１１（１）と、先端にノズル３３が形成されているノズルカートリッジ１３（１）とを有している。ノズルカートリッジ１３（１）は駆動ユニット１１（１）に対して取り外し可能な状態で装着されている。
【００５２】
ノズルカートリッジ１３（１）は、円筒状の貯留部３１と、この貯留部３１の先端面から同軸状に突出している装着部３２とを備えている。装着部３２の先端面の中心にノズル３３が形成されており、装着部３２の内部にはノズル３３に連通した圧力発生用流路３４が形成されている。この圧力発生用流路３４の一方の側面は面外方向に振動可能な流路側振動板１０９によって規定されている。
【００５３】
駆動ユニット１１（１）は、装着部３２が着脱可能な状態で挿入されている装着穴１２（１）を備えている。この装着穴１２（１）の内周面の一部は面外方向に振動可能な駆動側振動板１１２によって規定されている。この駆動側振動板１１２の背面側に積層型のピエゾ素子からなる圧電素子１０２が配置されており、圧電素子１０２が変位すると駆動側振動板１１２が振動する。また、駆動側振動板１１２に対向している装着穴１２（１）の内周面部分は弾性部材１１３によって規定されている。
【００５４】
駆動側振動板１１２は、装着穴１２（１）に挿入されたノズルカートリッジ１３（１）の装着部３２の流路側振動板１０９に当接可能な位置に配置されている。また、弾性部材１１３は、挿入された装着部３２によって装着穴１２（１）の外方に弾性変形させられ、その弾性復帰力によって装着部３２を駆動側振動板１１２に向けて付勢した状態となっている。したがって、装着部３２を弾性部材１１３による付勢力に逆らって装着穴１２（１）から引き抜くことができ、装着部３２を引き抜くことにより、図９に示すように、駆動ユニット１１（１）からノズルカートリッジ１３（１）を分離させることができる。
【００５５】
次に、図１１は駆動ユニット１１（１）とノズルカートリッジ１３（１）が分離した状態を縦断面と共に示す斜視図であり、図１２はノズルカートリッジ１３（１）の分解斜視図であり、図１３は駆動ユニット１１（１）の分解斜視図である。これらの図も参照して、ノズルカートリッジ１３（１）および駆動ユニット１１（１）の構造を更に詳細に説明する。
【００５６】
まず、ノズルカートリッジ１３（１）の貯留部３１は、その後端が開口部１２１となっており、当該貯留部３１の中空部１２２と、開口部１２１から挿入された扁平なカップ状のピストン１２３によって液密状態の液体貯留室１２４が形成されている。ここに、ノズル３３から吸引した薬液を貯留可能である。開口部１２１はキャップ１２６で封鎖されているが、当該キャップ１２６とピストン１２３の間は、キャップ１２６に形成した不図示の大気連通孔を介して大気開放されている。ピストン１２３は、液体貯留室１２４が空の状態においては、その底面１２７の側に位置している。薬液が吸引されると、それに伴って液密状態を保持したまま、キャップ１２６の側に移動する。また、液体貯留室１２４に貯留されている薬液の消費に伴って、液密状態を保持したまま、底面１２７の側に移動する。
【００５７】
先に述べたように、ノズルカートリッジ１３（１）には吸引流路板１４が被せられ、当該吸引流路板１４に形成されている吸引流路１４ａがキャップ１２６の不図示の大気連通孔に連通した状態になっている（図１、図３参照）。したがって、液体貯留室１２４をヘッド吸引ポンプ１６の側に連通させ、この状態で当該ヘッド吸引ポンプ１６を駆動すると、ノズル３３から圧力発生用流路３４を介して液体貯留室１２４内に液体が吸引される。
【００５８】
次に、貯留部３１の先から同軸状に突出している装着部３２は、貯留部３１と一体形成されている一定厚さ、および一定幅の突出板１２８と、この突出板１２８の表面に装着した流路基板１２９と、この流路基板１２９の表面に貼り付けられている流路側振動板１０９とを備えている。突出板１２８には、裏面中央から垂直に突出している突条部１３１が一体形成されている。図１２に示すように、当該突出板１２８の表面には流路基板１２９を装着するための凹部１３２が形成されている。流路基板１２９の表面には圧力発生用流路３４を形成するための流路溝１３３が形成されており、この流路溝１３３の先端は液滴吐出ノズル３３を形成するためのノズル溝１３４に連通している。流路溝１３３の後端には細い連通溝１３５が形成されており、この連通溝１３５は、液体貯留室１２４の底面１２７を貫通して当該液体貯留室１２４に繋がっている液体供給穴１３６に連通している。
【００５９】
この流路基板１２９の表面に貼り付けられている流路側振動板１０９は、流路基板１２９に対応する輪郭形状をした薄い外周縁部分１３７と、この外周縁部分１３７によって取り囲まれている厚い中央部分１３８とを備えている。中央部分１３８は流路溝１３３の開口形状よりも一回り小さな領域に形成されている。この構成の流路基板１２９の裏面側はほぼ平坦面とされ、その中央部分１３８の上面部分は細長い長方形の平坦面とされ、この平坦面が駆動側振動板１１２に当接する当接面１３９となっている。
【００６０】
流路基板１２９の表面に流路側振動板１０９を貼り合わせることにより、これらの間に、ノズル３３、圧力発生用流路３４、液体供給穴１３６に連通した連通路１４０が形成される。
【００６１】
この構成のノズルカートリッジ１３（１）の貯留部３１および突出板１２８からなる部品、流路基板１２９、流路側振動板１０８は、ステンレススチール、ガラス、シリコン、プラスチックなどの各種の素材から形成することができる。使い捨ての場合には、少なくとも貯留部３１および突出板１２８からなる部品を廉価なプラスチック素材から形成することが望ましい。
【００６２】
次に、駆動ユニット１１（１）の構造を説明する。駆動ユニット１１（１）は、装着穴１２（１）が形成されているユニットケース１４１を備えている。このユニットケース１４１における装着穴１２（１）の挿入側の開口部１４２の形状は、ノズルカートリッジ１３（１）の装着部３２の輪郭形状と相補的な形状をしており、これらの輪郭形状によって装着部３２を装着穴１２（１）に挿入する際の向きが規定されている。
【００６３】
装着穴１２（１）に挿入された装着部３２における流路側振動板１０９に対峙する装着穴内周面部分は、ユニットケース１４１に取り付けた駆動側振動板１１２によって規定されている。この駆動側振動板１１２は、流路側振動板１０９の平坦な当接面１３９に対峙する平坦な対峙面１４３を備えている。この対峙面１４３における当接面１３９に対峙する領域内の部位には、その上端部分に１個の突起１４４、その下端部分に２個の突起１４５、１４６が形成されており、これらの３個の突起１４４ないし１４６が流路側振動板１０８の当接面１３９に当接するようになっている。
【００６４】
この駆動側振動板１１２の対峙面１４３の裏面側には圧電素子１０２が配置されている。圧電素子１０２はセラミック製などの固定板１４７に取り付けられており、固定板１４７はユニットケース１４１に取り付けられている。圧電素子１０２の変位面１０２ａが駆動側振動板１１２の対峙面１４３の裏面に当接状態に保持されている。したがって、駆動側振動板１１２は圧電素子１０２の変位に伴って振動する。
【００６５】
一方、装着穴１２（１）における駆動側振動板１１２とは反対側の内周面部分、すなわち、装着部３２における突条部１３１に対峙する部位には細長い直方体形状の弾性部材１１３が配置されている。この弾性部材１１３の表面は僅かに装着穴１２（１）の内方に突出しており、挿入された突条部１３１によって外方に押し潰され、これによって発生する弾性復帰力によって装着部３２を反対側の駆動側振動板１１２に向けて付勢している。
【００６６】
したがって、装着部３２の流路側振動板１０９の当接面１３９は所定の付勢力で駆動側振動板１１２の対峙面１４３に形成されている３個の突起１４４ないし１４６に押し付けられている。この結果、圧電素子１０２によって駆動側振動板１１２が振動すると、これに追従して、流路側振動板１０８における剛性の高い中央部分１３８が撓むことなく全体として振動し、圧力発生用流路３４の容積が増減してその内圧が変動する。
【００６７】
なお、ユニットケース１４１における挿入側の開口部１４２が形成されている端面部分１４８からはほぼ１８０度の弧を張る円弧状支持板１４９が突出している。装着穴１２（１）に装着部３２が挿入された状態のノズルカートリッジ１３（１）における貯留部３１の先端側の外周面部分が当該円弧状支持板１４９によって保持され、ノズルカートリッジ１３（１）のガタツキが防止される。また、ユニットケース１４１の側面にはフレキシブルケーブル１５０が取り付けられており、ここを介して圧電素子１０２の電極に駆動電圧が供給される。
【００６８】
なお、ユニットケース１４１もステンレススチール、ガラス、シリコン、プラスチックなどの各種の素材から形成することができる。製造コストを低減するためには、プラスチック製の射出成形品とすることが望ましい。
【００６９】
このように構成した液滴吐出ヘッド１００では、ノズルカートリッジ１３（１）の装着部３２が駆動ユニット１１（１）の装着穴１２（１）に挿入された状態においては、装着部３２によって弾性部材１１３が弾性変形させられており、当該弾性部材１１３の弾性復帰力によって装着部３２の流路側振動板１０８が駆動ユニット１１（１）の側の駆動側振動板１１２の３個の突起１４４ないし１４６に当接した状態に保持される。
【００７０】
圧電素子１０２によって駆動側振動板１１２を振動させると、この駆動側振動板１１２に当接状態に保持されている流路側振動板１０９も一緒に振動する。すなわち、その剛性の高い中央部分１３８が平板状態のまま全体として面外方向に振動し、圧力発生用流路３４の容積が変動する。本例では引き打ちにより液滴を吐出させるようにしている。そのために、まず、圧電素子１０２を収縮させる。これにより駆動側振動板１１２が流路側振動板１０９から後退する方向に変位する。流路側振動板１０９は駆動側振動板１１２に押し付けられているので、駆動側振動板１１２に追従して駆動側振動板１１２の側に変位する。この結果、圧力発生用流路３４の容積が一時的に増加する。しかる後は圧電素子１０２が伸長し、流路側振動板１０９が押し戻され、圧力発生用流路３４の容積が減少し内圧が一時的に増加し、これによって、ノズル３３から薬液の液滴が吐出する。
【００７１】
ここで、ノズルカートリッジ１３（１）の装着部３２は弾性部材１１３の弾性復帰力によって駆動ユニット１１（１）の装着穴１２（１）に保持されており、その弾性復帰力による付勢力に逆らって装着部３２を装着穴１２（１）から引き抜くという簡単な操作により、ノズルカートリッジ１３（１）を駆動ユニット１１（１）から取り外すことができる。したがって、先に述べたように、使用済みのノズルカートリッジ１３（１）のみを交換すればよく、圧電素子１０２を備えた高価な駆動ユニット１１（１）はそのまま継続して用いることができるので経済的である。
【００７２】
以上説明したように、本実施の形態に係る臨床検査装置１では、インクジェットプリンタに使用されているインクジェットヘッドと同様な機構の液滴吐出ヘッド１０を用いて、薬液の分注をノズル３３から液滴を吐出する形態で行っている。したがって、分注される薬液の量を高精度に制御することができ、検体検査を精度良く行うことができる。
【００７３】
また、試薬あるいは検体を変えて検査を行う場合には、ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）を駆動ユニット１１（１）〜１１（３）から抜き、新たなノズルカートリッジに交換するだけでよく、分注機構の洗浄作業などが不要である。ノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）は圧電素子が搭載されておらず、安価に製造できる。よって、これを使い捨てとしても費用効率が低下することがない。
【００７４】
さらに、使用済みのノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）に残っている薬液を廃液回収ユニット１７に吸引回収し、空にした使用済みのノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）を廃棄しているので、環境汚染を引き起こすことが無いなどの利点がある。
【００７５】
さらには、新しい空のノズルカートリッジ１３（１）〜１３（３）を装着した場合には、薬液を吸引する前に、洗浄液の吸引および排出動作を行って、異物などを除去している。したがって、空のノズルカートリッジに付着していた異物によって検体あるいは試薬が汚染され、検査精度が低下するなどの弊害を防止できる。
【００７６】
（その他の実施の形態）
なお、上記の例では、インクジェット方式の液滴吐出ヘッド１０を用いて、指標薬、反応薬などの薬液を分注している。検体も液滴吐出ヘッド１０を用いて検体チップ４に分注することも可能である。
【００７７】
また、上記の例では、液滴吐出ヘッド１０は３連式であるが、２連、１連あるいは４連以上の構造としてもよいことは勿論である。
【００７８】
さらに、上記の例は臨床検査装置に関するものであるが、本発明は他の検査装置にも同様に適用可能である。例えば、試料または試薬を一定量正確に注入するガスクロマトグラフィや高速液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）などの検査装置にも本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明を適用した臨床検査装置の主要部分の概略構成図である。
【図２】図１の臨床検査装置の正面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した部分の断面図である。
【図４】図１の臨床検査装置の分注動作を示す説明図である。
【図５】図１の臨床検査装置の分注動作を示す説明図である。
【図６】検査チップの斜視図および検査テーブルに装着した状態の断面図である。
【図７】検査チップの平面図、正面図および断面図である。
【図８】図１の臨床検査装置の液滴吐出ヘッドを示す斜視図である。
【図９】図８の液滴吐出ヘッドの分離状態を示す斜視図である。
【図１０】図８の液滴吐出ヘッドの正面図および縦断面図である。
【図１１】図８の液滴吐出ヘッドの分離状態を縦断面と共に示す斜視図である。
【図１２】図８の液滴吐出ヘッドのノズルカートリッジの分解斜視図である。
【図１３】図８の液滴吐出ヘッドの駆動ユニットの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 臨床検査装置、２ 装置フレーム、３ 検査テーブル、４ 検査チップ、５ チップマガジン、６ ヘッドキャリッジ、７ キャリッジガイド軸、８ａ キャリッジモータ、８ｂ タイミングベルト、８ｃ プーリ、１０ 液滴吐出ヘッド、１０Ａ 待機位置、１０Ｂ 分注位置、１０Ｃ 洗浄液吸引位置、１０Ｄ 薬液吸引位置、１１（１）〜１１（３） 駆動ユニット、１２（１）〜１２（３） 装着穴、１３（１）〜１３（３） ノズルカートリッジ、１４ 吸引流路板、１４ａ〜１４ｃ 吸引流路、１５ フレキシブル配線板、１６ ヘッド吸引ポンプ、１７ 廃液回収ユニット、１８ キャップ、１９ 廃液回収ポンプ、２１ 液体貯留部、２２（１，１）〜２２（３，５） ウエル、２３ ウエルプレート、２４ 昇降ユニット、２５ 分析ユニット、２６ 液送ポンプ、３１ 貯留部、３２ 装着部、３３ ノズル、３４ 液体流路、４１ 基板、４２ 表面、４３〜４５ 導入孔、４６ 反応チャンバ、４７〜５０ 連通溝、５１ 測定セル、５２ 突出板部分、５３ 接続孔、５４ フィルム、５５ 装着用凹部、５６ 溝、５７ レーザ光源、５８ 受光部、１００ 液滴吐出ヘッド、１０２ 圧電素子、１０２ａ 変位面、１０９ 流路側振動板、１１２ 駆動側振動板、１１３ 弾性部材、１２１ 開口部、１２２ 中空部、１２３ ピストン、１２４ 液体貯留室、１２６ キャップ、１２７ 先端面、１２８ 突出板、１２９ 流路基板、１３１ 突条部、１３２ 凹部、１３３ 流路溝、１３４ ノズル溝、１３５ 連通溝、１３６ 液体供給穴、１３７ 外周縁部分、１３８ 中央部分、１３９ 当接面、１４０連通路、１４１ ユニットケース、１４２ 開口部、１４３ 対峙面、１４４〜１４６ 突起、１４７ 固定板、１４８ 端面部分、１４９ 円弧状支持板、１５０ フレキシブルケーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルから液滴を吐出可能であると共に、当該ノズルを介して液体を内部に吸引可能な液滴吐出ヘッドと、
この液滴吐出ヘッドを、待機位置、前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出位置、および前記ノズルから液体を吸引する液体吸引位置に搬送するヘッドキャリッジと、
前記液体吸引位置において前記液滴吐出ヘッドによって吸引される液体を貯留している液体貯留部と、
前記液滴吐出位置において前記液滴吐出ヘッドから吐出された液滴を付着させるための検査チップを載置する検査テーブルと、
前記ノズルから液体を吸引するために必要な吸引力を前記液滴吐出ヘッドに供給するヘッド吸引ポンプとを有し、
前記液滴吐出ヘッドは、
ノズルカートリッジと駆動ユニットを備えており、
前記ノズルカートリッジは、前記ノズルと、当該ノズルを介して吸引された液体を貯留するための貯留部と、前記ノズルおよび前記貯留部の間を連通している圧力発生用流路とを備えており、
前記駆動ユニットは、前記ノズルカートリッジが着脱可能な状態で装着されるカートリッジ装着部と、当該カートリッジ装着部に装着された前記ノズルカートリッジの前記圧力発生用流路の内容積を変化させて前記ノズルから液滴を吐出させるための圧力変動を発生させるアクチュエータとを備えていることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記待機位置において前記ノズルを吸引して前記ノズルカートリッジ内の液体を吸引して回収するための廃液回収部を有していることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記液体貯留部は、検体検査用の薬液を貯留している薬液貯留部と、前記液体吐出ヘッドを洗浄するための洗浄液を貯留している洗浄液貯留部とを備えていることを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記ヘッドキャリッジは、前記液滴吐出ヘッドを、前記待機位置から前記液滴吐出位置を経由して前記液体吸引位置に至る直線状のヘッド移動経路に沿って移動させるものであることを特徴とする請求項３に記載の検査装置。
【請求項５】
前記検査テーブルを、前記ヘッド移動経路とは異なる方向に移動させる検査チップ供給機構を有していることを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
【請求項６】
前記液滴吐出ヘッドは、複数の前記駆動ユニットおよび前記ノズルカートリッジを備えており、
前記液体貯留部は、少なくとも前記ノズルカートリッジに対応する数の液体貯留部を備えていることを特徴とする請求項５に記載の検査装置。
【請求項７】
前記液滴吐出ヘッドの前記ノズルカートリッジは、前記駆動ユニットの前記カートリッジ装着部に着脱可能に装着される装着部を備え、当該装着部に、前記圧力発生用流路および、当該圧力発生用流路の一部を規定している面外方向に振動可能な流路側振動板とが形成されており、
前記液滴吐出ヘッドの前記駆動ユニットは、前記カートリッジ装着部である装着穴と、この装着穴内に配置された面外方向に振動可能な駆動側振動板と、前記装着穴内において前記駆動側振動板に対向した位置に配置された弾性部材と、前記アクチュエータである圧電素子とを備えており、
前記駆動側振動板は、前記装着穴に挿入された前記装着部の前記流路側振動板に当接可能な位置に配置され、前記圧電素子によって振動するようになっており、
前記弾性部材は、前記装着穴に挿入された前記装着部によって弾性変形して、当該装着部を弾性復帰力によって前記駆動側振動板に向けて付勢可能な位置に配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のうちのいずれかの項に記載の検査装置。
【請求項８】
請求項３に記載の検査装置の使用方法であって、
前記待機位置にある前記駆動ユニットに空の前記ノズルカートリッジを装着して前記液滴吐出ヘッドを構成し、
前記液滴吐出ヘッドを前記液体吸収位置に移動して、前記ノズルから前記洗浄液を吸引し、
前記液滴吐出ヘッドを前記待機位置に戻して、前記ノズルカートリッジ内の前記洗浄液を、前記ノズルを介して前記廃液回収部に吸引回収し、
前記液滴吐出ヘッドを前記液体吸引位置に移動して、前記ノズルから検体検査に必要な量の前記薬液を吸引して前記貯留部に溜め、
前記液滴吐出ヘッドを前記液体吐出位置に移動して、前記ノズルから前記検査チップに前記薬液を吐出し、
前記液滴吐出ヘッドを前記待機位置に戻すことを特徴とする検査装置の使用方法。
【請求項９】
前記駆動ユニットに装着されている前記ノズルカートリッジを交換する際には、前記待機位置において、前記ノズルを介して前記ノズルカートリッジ内に残っている薬液を前記廃液回収部に吸引回収し、
しかる後に、当該ノズルカートリッジを前記駆動ユニットから外して廃棄することを特徴とする請求項８に記載の検査装置の使用方法。
【請求項１】
ノズルから液滴を吐出可能であると共に、当該ノズルを介して液体を内部に吸引可能な液滴吐出ヘッドと、
この液滴吐出ヘッドを、待機位置、前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出位置、および前記ノズルから液体を吸引する液体吸引位置に搬送するヘッドキャリッジと、
前記液体吸引位置において前記液滴吐出ヘッドによって吸引される液体を貯留している液体貯留部と、
前記液滴吐出位置において前記液滴吐出ヘッドから吐出された液滴を付着させるための検査チップを載置する検査テーブルと、
前記ノズルから液体を吸引するために必要な吸引力を前記液滴吐出ヘッドに供給するヘッド吸引ポンプとを有し、
前記液滴吐出ヘッドは、
ノズルカートリッジと駆動ユニットを備えており、
前記ノズルカートリッジは、前記ノズルと、当該ノズルを介して吸引された液体を貯留するための貯留部と、前記ノズルおよび前記貯留部の間を連通している圧力発生用流路とを備えており、
前記駆動ユニットは、前記ノズルカートリッジが着脱可能な状態で装着されるカートリッジ装着部と、当該カートリッジ装着部に装着された前記ノズルカートリッジの前記圧力発生用流路の内容積を変化させて前記ノズルから液滴を吐出させるための圧力変動を発生させるアクチュエータとを備えていることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記待機位置において前記ノズルを吸引して前記ノズルカートリッジ内の液体を吸引して回収するための廃液回収部を有していることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記液体貯留部は、検体検査用の薬液を貯留している薬液貯留部と、前記液体吐出ヘッドを洗浄するための洗浄液を貯留している洗浄液貯留部とを備えていることを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記ヘッドキャリッジは、前記液滴吐出ヘッドを、前記待機位置から前記液滴吐出位置を経由して前記液体吸引位置に至る直線状のヘッド移動経路に沿って移動させるものであることを特徴とする請求項３に記載の検査装置。
【請求項５】
前記検査テーブルを、前記ヘッド移動経路とは異なる方向に移動させる検査チップ供給機構を有していることを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
【請求項６】
前記液滴吐出ヘッドは、複数の前記駆動ユニットおよび前記ノズルカートリッジを備えており、
前記液体貯留部は、少なくとも前記ノズルカートリッジに対応する数の液体貯留部を備えていることを特徴とする請求項５に記載の検査装置。
【請求項７】
前記液滴吐出ヘッドの前記ノズルカートリッジは、前記駆動ユニットの前記カートリッジ装着部に着脱可能に装着される装着部を備え、当該装着部に、前記圧力発生用流路および、当該圧力発生用流路の一部を規定している面外方向に振動可能な流路側振動板とが形成されており、
前記液滴吐出ヘッドの前記駆動ユニットは、前記カートリッジ装着部である装着穴と、この装着穴内に配置された面外方向に振動可能な駆動側振動板と、前記装着穴内において前記駆動側振動板に対向した位置に配置された弾性部材と、前記アクチュエータである圧電素子とを備えており、
前記駆動側振動板は、前記装着穴に挿入された前記装着部の前記流路側振動板に当接可能な位置に配置され、前記圧電素子によって振動するようになっており、
前記弾性部材は、前記装着穴に挿入された前記装着部によって弾性変形して、当該装着部を弾性復帰力によって前記駆動側振動板に向けて付勢可能な位置に配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のうちのいずれかの項に記載の検査装置。
【請求項８】
請求項３に記載の検査装置の使用方法であって、
前記待機位置にある前記駆動ユニットに空の前記ノズルカートリッジを装着して前記液滴吐出ヘッドを構成し、
前記液滴吐出ヘッドを前記液体吸収位置に移動して、前記ノズルから前記洗浄液を吸引し、
前記液滴吐出ヘッドを前記待機位置に戻して、前記ノズルカートリッジ内の前記洗浄液を、前記ノズルを介して前記廃液回収部に吸引回収し、
前記液滴吐出ヘッドを前記液体吸引位置に移動して、前記ノズルから検体検査に必要な量の前記薬液を吸引して前記貯留部に溜め、
前記液滴吐出ヘッドを前記液体吐出位置に移動して、前記ノズルから前記検査チップに前記薬液を吐出し、
前記液滴吐出ヘッドを前記待機位置に戻すことを特徴とする検査装置の使用方法。
【請求項９】
前記駆動ユニットに装着されている前記ノズルカートリッジを交換する際には、前記待機位置において、前記ノズルを介して前記ノズルカートリッジ内に残っている薬液を前記廃液回収部に吸引回収し、
しかる後に、当該ノズルカートリッジを前記駆動ユニットから外して廃棄することを特徴とする請求項８に記載の検査装置の使用方法。
【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１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−１８５５０５（Ｐ２００８−１８５５０５Ａ）
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０５５６（Ｐ２００７−２０５５６）
【出願日】平成１９年１月３１日（２００７．１．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月３１日（２００７．１．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]