検査装置
【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】検査装置１は、検体と試薬を反応させるための検査チップ４に試薬を分注する分注機構１２を有している。分注機構１２は、試薬が貯留されたインクカートリッジ１５（１）〜１５（３）と、当該インクカートリッジが着脱可能な状態で装着される装着穴１４（１）〜１４（３）を備えたカートリッジ装着部１３（１）〜１３（３）とを有している。使い捨てとされるノズルカートリッジには吐出ヘッド１０４と液体流路１０８が形成されている。吐出圧力発生用の圧電素子１０２はカートリッジ装着部の側に配置されているので繰り返し使用される。
【解決手段】検査装置１は、検体と試薬を反応させるための検査チップ４に試薬を分注する分注機構１２を有している。分注機構１２は、試薬が貯留されたインクカートリッジ１５（１）〜１５（３）と、当該インクカートリッジが着脱可能な状態で装着される装着穴１４（１）〜１４（３）を備えたカートリッジ装着部１３（１）〜１３（３）とを有している。使い捨てとされるノズルカートリッジには吐出ヘッド１０４と液体流路１０８が形成されている。吐出圧力発生用の圧電素子１０２はカートリッジ装着部の側に配置されているので繰り返し使用される。
【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、免疫検査などの臨床検査を行うための臨床検査装置に関するものである。さらに詳しくは、インクジェットヘッドと同様な機構の試薬あるいは検体の分注機構を用いて、試薬あるいは検体を分注する検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
臨床検査装置は、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、臨床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とピストンとが密封性を確保した状態で、ピストンを摺動させて、ポンプ内容積を変化させることで吸引・吐出を行うので、耐久性に大きな課題がある。また、試薬、検体などを変える度にディスペンサの洗浄作業などが必要であるので、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の分注方法、および、検査装置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、本発明の検査装置の分注方法は、
試薬あるいは検体を貯留した容器として、試薬あるいは検体の貯留部と、吐出ノズルと、前記貯留部に貯留されている前記試薬あるいは検体を当該吐出ノズルに供給する流路とを備えたノズルカートリッジを用意し、
検査装置に、前記ノズルカートリッジを着脱可能な状態で装着するためのカートリッジ装着部を配置し、
当該カートリッジ装着部には、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流路の内容積を変化させて前記吐出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を取り付け、
前記試薬あるいは検体の分注時には、前記ノズルカートリッジを前記カートリッジ装着部に装着し、前記アクチュエータを駆動して、前記ノズルカートリッジの前記吐出ノズルから、前記試薬あるいは検体の液滴を吐出させることを特徴としている。
【０００６】
また、本発明の検査装置は、
試薬あるいは検体を分注する分注機構を有し、
当該分注機構は、吐出ノズル、前記試薬あるいは検体を貯留した貯留部、および、当該貯留部に貯留されている前記試薬あるいは検体を前記吐出ノズルに供給する流路を備えたノズルカートリッジと、当該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を有しており、
前記カートリッジ装着部は、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流路の内容積を変化させて前記吐出ノズルから前記試薬あるいは検体の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を備えていることを特徴としている。
【０００７】
本発明では、試薬あるいは検体の分注機構としてインクジェトプリンタのインクジェットヘッドと同様な機構を採用している。また、使い捨てとされる試薬あるいは検体が収納されているノズルカートリッジに、吐出ヘッドおよび、吐出圧力発生用の流路のみを形成しておき、圧電素子などの高価なアクチュエータをカートリッジ装着部の側に配置してある。
【０００８】
インクジェットヘッドと同様な機構を採用することにより、分注される試薬あるいは検体の微小量を高精度に管理することができ、検体の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カートリッジ装着部から抜き、別の試薬あるいは検体が収納されているノズルカートリッジに交換するだけでよく、分注機構の試薬あるいは検体の通路部分の洗浄作業が不要である。さらに、収納されている試薬あるいは検体が無くなると、インクカートリッジは廃棄されるが、高価なアクチュエータはカートリッジ装着ユニットの側に配置されているので繰り返し使用することができ、費用効率が良い。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。
【０００９】
ここで、前記カートリッジ装着部を、当該カートリッジ装着部に前記ノズルカートリッジを装着するためのカートリッジ装着位置および前記検査部に前記試薬あるいは検体を分注する分注位置に搬送するキャリッジを配置することが望ましい。
【００１０】
また、複数の前記カートリッジ装着部が連結された構造の多連式装着部を用いることにより、異なる種類の試薬などを分注する作業を効率化できる。
【００１１】
さらに、各種の試液および検体を用いて効率良く検査を行うためには、複数本の前記ノズルカートリッジが収納されるカートリッジマガジンと、ここから、必要本数の前記ノズルカートリッジを取り出して前記カートリッジ装着部に装着するカートリッジ搬送機構とを配置することが望ましい。
【００１２】
次に、本発明において、前記ノズルカートリッジは、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、前記流路および、当該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た構成とすることができる。また、前記カートリッジ装着部は、前記ノズルカートリッジの前記装着部が装着される装着穴と、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た構成とすることができる。この場合、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しておけばよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の検査装置では、試液あるいは検体の分注機構としてインクジェットヘッドと同様な機構を採用している。また、使い捨てとされる試液あるいは検体が収納されているノズルカートリッジには、吐出ヘッドおよび、吐出圧力発生用の流路のみを形成しておき、圧電素子などのアクチュエータをカートリッジ装着部の側に配置してある。
【００１４】
したがって、分注される試液あるいは検体の微小量を高精度に管理することができ、検体の検査を精度良く行うことができる。また、試液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カートリッジ装着部から抜き、別の試液あるいは検体が収納されているノズルカートリッジに交換するだけでよく、従来必要とされていた、分注機構の試液あるいは検体の通路部分の洗浄作業などが不要になる。さらに、使い捨てとされる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、製造コストおよびランニングコストを低減できる。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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（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る。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。チップマガジン５に収納されている検査チップ４は、一点鎖線で示す搬送経路によって不図示のチップ搬送機構によって装置前方に搬送され、想像線で示すように、前方に引き出されている検査テーブル３に乗せられるようになっている。
【００１７】
検査テーブル３の側方には、装置フレーム２の底面部分にメンテナンスユニット６が配置されている。これら検査テーブル３およびメンテナンスユニット６の上方には、キャリッジ７が左右方向（Ｘ方向）に移動可能な状態で配置されている。キャリッジ７は、装置フレーム２の幅方向に掛け渡したキャリッジガイド軸８に沿って、キャリッジモータ９、タイミングベルト１０、プーリ１１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。
【００１８】
キャリッジ７にはインクジェット方式の分注機構１２が搭載されている。分注機構１２は、キャリッジ７に搭載されている３連式のカートリッジ装着部１３（１）〜１３（３）と、当該３連式のカートリッジ装着部のそれぞれに形成されている装着穴１４（１）〜１４（３）にそれぞれ着脱可能に装着される３本のノズルカートリッジ１５（１）〜１５（３）とを有している。ノズルカートリッジ１５（１）〜１５（３）は、太線で示す搬送経路に沿って、不図示のカートリッジ搬送機構によって、各種類の試薬が貯留された多数本のノズルカートリッジが収納されているカートリッジマガジン１６から各カートリッジ装着部１３（１）〜１３（３）に供給されるようになっている。
【００１９】
検査テーブル３における検査チップ４を載せる面の下側の部位には、後述のように光学式の測定部１７が内蔵されている。また、検査テーブル３の側方には液送ポンプユニット１８が装置フレーム２の底面部分に取り付けられている。
【００２０】
図２（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る。図３（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。検査チップ４は扁平な矩形状の基板２１を備えており、この基板２１の平坦な表面２２には、円形の検体および緩衝薬の導入孔２３と、円形の指標液導入孔２４と、円形の反応薬導入孔２５と、長円形の反応チャンバ２６とが形成されている。導入孔２３、２４、２５にはそれぞれ連通溝２７、２８、２９が繋がっており、これらの連通溝２７〜２９は途中位置で合流して反応チャンバ２６に繋がっている。反応チャンバ２６は連通溝３０を介して測定セル３１に繋がっている。
【００２１】
検査テーブル３に載せた検査チップ４の各導入孔２３〜２５には、分注機構１２によって、緩衝薬、指標薬および反応薬がそれぞれ分注される。これらに分注された薬液は、毛細管力によって各連通溝２７〜２９に沿って反応チャンバ２６に移動する。緩衝薬と共に反応チャンバ２６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。
【００２２】
次に、測定セル３１は、基板２１の裏面から垂直に突出している光透過性の突出板部分３２の内部に形成された微小幅の通路である。測定セル３１は、突出板部分３２の端面に開けた接続孔３３に連通している。接続孔３３は気体透過性および液体不透過性のフィルム３４で封鎖されている。フィルム３４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。
【００２３】
図２（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３５が形成されており、この凹部３５の底中央には検査チップ４の突出板部分３２が差し込まれる溝３６が形成されている。検査テーブル３には、この溝３６の両側に配置された白色レーザ光源３７および受光部３８を備えた光学式の測定部１７が配置されている。例えば、測定部１７は吸光度計である。
【００２４】
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３１に連通している接続孔３３が、フィルム３４を介して、液送ポンプユニット１８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１８を駆動して測定セル３１を負圧状態にすると、連通溝３０を介して測定セル３１に連通している反応チャンバ２６に溜まっている検体および薬液が当該測定セル３１に導入される。導入された検体の反応状態が、測定部１７によって吸光度として検出される。
【００２５】
（分注機構）
次に、図４〜図１０を参照して、分注機構１２の構造を詳細に説明する。
【００２６】
図４は分注機構１２のみを取り出して示す斜視図である。分注機構１２は、３連式のカートリッジ装着部１３（１）〜１３（３）と、これらに着脱可能に装着されるノズルカートリッジ１５（１）〜１５（３）から構成されている。ノズルカートリッジ１５（１）は緩衝薬用のノズルカートリッジであり、ノズルカートリッジ１５（２）は反応薬用のノズルカートリッジであり、ノズルカートリッジ１５（３）は指標薬用のノズルカートリッジである。各カートリッジ装着部および各ノズルカートリッジの構造は同一であるので、中央の反応薬用のノズルカートリッジ１５（２）およびカートリッジ装着部１３（２）から構成される反応薬分注機構を以下に説明する。
【００２７】
図５（ａ）および（ｂ）は反応薬分注機構を後側および前側から見た場合の斜視図である。図６は反応薬分注機構を分離した状態の斜視図である。図７（ａ）および（ｂ）は反応薬分注機構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反応薬分注機構の主要構成を説明する。
【００２８】
反応薬分注機構１００は、アクチュエータとして圧電素子１０２が内蔵されているカートリッジ装着部１３（２）と、先端に吐出ノズル１０４が形成されているノズルカートリッジ１５（２）とを有している。ノズルカートリッジ１５（２）は、円筒状の液体容器１０６（貯留部）と、この液体容器１０６の先端面から同軸状に突出している装着部１０７とを備えている。装着部１０７の先端面の中心に液滴吐出ノズル１０４が形成されており、装着部１０７の内部には液滴吐出ノズル１０４に連通した液体流路１０８が形成されている。この液体流路１０８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。
【００２９】
カートリッジ装着部１３（２）は、ノズルカートリッジ１５（２）の装着部１０７が着脱可能な状態で挿入されている装着穴１４（２）を備えている。この装着穴１４（２）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１４（２）の内周面部分は弾性部材１１３によって規定されている。
【００３０】
駆動側振動板１１２は、装着穴１４（２）に挿入されたノズルカートリッジ１５（２）の装着部１０７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１０７によって装着穴１４（２）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１０７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１０７を弾性部材１１３による付勢力に逆らって装着穴１４（２）から引き抜くことができ、装着部１０７を引き抜くことにより、図６に示すように、カートリッジ装着部１３（２）からノズルカートリッジ１５（２）を分離させることができる。
【００３１】
次に、図８はカートリッジ装着部１３（２）とノズルカートリッジ１５（２）が分離した状態を縦断面と共に示す斜視図であり、図９はノズルカートリッジ１５（２）の分解斜視図であり、図１０はカートリッジ装着部１３（２）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１５（２）およびカートリッジ装着部１３（２）の構造を更に詳細に説明する。
【００３２】
まず、ノズルカートリッジ１５（２）の液体容器１０６は、その後端が開口部１２１となっており、当該液体容器１０６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部１２４が形成されており、ここに反応薬１２５が充填されている。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おり、ピストン１２３は反応薬１２５の消費に伴って、液密状態を保持したまま、液体容器１０６の先端面１２７の側に移動するようになっている。
【００３３】
液体容器１０６の先端面１２７から同軸状に突出している装着部１０７は、液体容器１０６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９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の表面には液体流路１０８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１０４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、液体容器１０６の先端面１２７を貫通して液体貯留部１２４に繋がっている液体供給穴１３６に連通している。
【００３４】
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。
【００３５】
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、液滴吐出ノズル１０４、液体流路１０６、液体供給穴１３６に連通した連通路１４０が形成される。
【００３６】
この構成のノズルカートリッジ１５（２）の液体容器１０６および突出板１２８からなる部品、流路基板１２９、流路側振動板１０９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、少なくとも液体容器１０６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。
【００３７】
次に、カートリッジ装着部１３（２）の構造を説明する。カートリッジ装着部１３（２）は、装着穴１４（２）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１４（２）の挿入側の開口部１４２の形状は、ノズルカートリッジ１５（２）の装着部１０７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１０７を装着穴１４（２）に挿入する際の向きが規定されている。
【００３８】
装着穴１４（２）に挿入された装着部１０７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１０９の当接面１３９に当接するようになっている。
【００３９】
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。
【００４０】
一方、装着穴１４（２）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１０７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１４（２）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１０７を反対側の駆動側振動板１１２に向けて付勢している。
【００４１】
したがって、装着部１０７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１０９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、液体流路１０８の容積が増減してその内圧が変動する。
【００４２】
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１４（２）に装着部１０７が挿入された状態のノズルカートリッジ１５（２）における液体容器１０６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１５（２）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。
【００４３】
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。
【００４４】
このように構成した反応薬分注機構１００では、ノズルカートリッジ１５（２）の装着部１０７がカートリッジ装着部１３（２）の装着穴１４（２）に挿入された状態においては、装着部１０７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１０７の流路側振動板１０９がカートリッジ装着部１３（２）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。
【００４５】
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、液体流路１０８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、液体流路１０８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、液体流路１０８の容積が減少し内圧が一時的に増加し、これによって、液滴吐出ノズル１０４から反応薬が吐出する。
【００４６】
ここで、ノズルカートリッジ１５（２）の装着部１０７は弾性部材１１３の弾性復帰力によってカートリッジ装着部１３（２）の装着穴１４（２）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１０７を装着穴１４（２）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１５（２）をカートリッジ装着部１３（２）から取り外すことができる。したがって、液滴吐出ノズル１０４に目詰まりが発生した場合には、ノズルカートリッジ１５（２）のみを交換すればよく、圧電素子１０２を備えたカートリッジ装着部１３（２）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。
【００４７】
（臨床検査装置の動作説明）
次に、図１、図１１〜図１３を参照して、本例の臨床検査装置１の動作を纏めて説明する。
【００４８】
まず、図１に示すように、臨床検査装置１のチップマガジン５に検体（例えば、血しょう）が供給された検査チップ４を装着する。次に、カートリッジマガジン１６から、緩衝薬、反応薬および指標薬がそれぞれ収納されている３本のノズルカートリッジ１５（１）〜１３（３）を取り出して、３連式のカートリッジ装着部１３（１）〜１３（３）の各装着穴１４（１）〜１４（３）に装着する。
【００４９】
次に、図１１に示すように、検査テーブル３を前方に引き出し、検査チップ４をチップマガジン５から取り出して検査テーブル３の上面に装着する。装着後には検査テーブル３を元の位置に引き戻す。図１２には、このようにして、ノズルカートリッジ１５（１）〜１５（３）および検査チップ４が装着された後の状態を示してある。
【００５０】
この後は、図１３に示すように、キャリッジ７によって分注機構１２をＸ方向に移動して、検査テーブル３の検査チップ４の真上に位置決めする。例えば、分注機構１２を検査チップ４の真上に位置決めした状態において、分注機構１２の指標薬のノズルカートリッジ１５（３）の吐出ノズル１０４が、検査チップ４の指標薬導入孔２４の真上に位置するものとする。この場合には、まず、カートリッジ装着部１３（３）の圧電素子１０２を駆動して、指標薬を吐出させて導入孔２４に分注する。
【００５１】
次に、検査テーブル３をＹ方向（前後方向）に微小移動させると共に、キャリッジ７をＸ方向（左右方向）に微小移動させ、例えば、検査チップ４の導入孔２３の真上に、緩衝薬のノズルカートリッジ１５（１）の吐出ノズル１０４を位置決めする。そして、緩衝薬を吐出して導入孔２３に分注する。同様にして、残りの導入孔２５に反応薬を分注する。このように、インクジェット方式の分注機構１２を用いて各薬液を分注しているので、微小量の薬液を精度良く分注できる。
【００５２】
分注動作が終了した後は、キャリッジ７を再びメンテナンスユニット６の真上に対峙した待機位置に戻す。メンテナンスユニット６は、インクジェットプリンタのインクジェットヘッドのメンテナンスユニットと同様に、各ノズルカートリッジ１５（１）〜１５（３）の液滴吐出ノズル１０４の乾燥、異物付着、異物混入などを防止するためのものである。
【００５３】
この後は、検査チップ４において、そこに分注された薬液が毛細管力によって各連通溝２７〜２９に沿って反応チャンバ２６に移動し、緩衝薬と共に反応チャンバ２６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。所定時間経過後に、液送ポンプユニット１８が駆動され、その吸引ポートに連通している検査チップ４の測定セル３１が負圧状態になる。この結果、反応チャンバ２６から検体を含む薬液が測定セル３１に導入される。本例では、導入された検体の反応状態を表す吸光度が、検体テーブル３に内蔵されている測定部１７によって測定される。
【００５４】
ここで、異なる種類の試薬などを用いて検体の検査を行う場合には、各ノズルカートリッジ１５（１）〜１５（３）を引き抜き、別のカートリッジに交換するだけでよい。したがって、分注機構１２の洗浄作業などは不要である。
【００５５】
また、ノズルカートリッジ１５が空になった場合には廃棄される。この場合、ノズルカートリッジ１５にはアクチュエータ（圧電素子）が搭載されていないので、ノズルカートリッジ１５を安価に製造でき、使い捨てとしても費用効率が低下することがない。
【００５６】
（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分注機構１２を用いて、指標薬、反応薬などの薬液を分注している。検体を同様な分注機構を用いて検体チップ４に分注することも可能である。
【００５７】
また、上記の例では、分注機構１２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。
【００５８】
さらに、上記の説明は、本発明を臨床検査装置に適用したものであるが、本発明は臨床検査装置以外の検査装置にも同様に適用することができる。例えば、試料または試薬を一定量正確に注入する検査装置の例として、ガスクロマトグラフィや高速液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）などがあり、これらにも本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【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】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３】検査チップの平面図、正面図および断面図である。
【図４】３連式分注機構を示す斜視図である。
【図５】分注機構を異なる方向から見た場合の斜視図である。
【図６】分注機構の分離状態を示す斜視図である。
【図７】分注機構の正面図および縦断面図である。
【図８】分注機構の分離状態を縦断面と共に示す斜視図である。
【図９】ノズルカートリッジの分解斜視図である。
【図１０】カートリッジ装着部の分解斜視図である。
【図１１】検査テーブルが引き出された状態の臨床検査装置を示す概略説明図である。
【図１２】検査チップとノズルカートリッジが装着された後の臨床検査装置の概略説明図である。
【図１３】分注動作を行っている臨床検査装置の概略説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
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 メンテナンスユニット、７ キャリッジ、８ キャリッジガイド軸、９ キャリッジモータ、１０ タイミングベルト、１１ プーリ、１２ 分注機構、１３（１）〜１３（３） カートリッジ装着部、１４（１）〜１４（３） 装着穴、１５（１）〜１５（３） ノズルカートリッジ、１６ カートリッジマガジン、１７ 測定部、１８ 液送ポンプユニット、２１ 基板、２２ 表面、２３〜２５ 導入孔、２６ 反応チャンバ、２７〜３０ 連通溝、３１ 測定セル、３２ 突出板部分、３３ 接続孔、３４ フィルム、３５ 装着用凹部、３６ 溝、３７ レーザ光源、３８ 受光部、１００ 分注機構、１０２ 圧電素子、１０４ 液滴吐出ノズル、１０６ 液体容器、１０７ 装着部、１０８ 液体流路、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 液体貯留部、１２５ 液体、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、１４４，１４５，１４６ 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、免疫検査などの臨床検査を行うための臨床検査装置に関するものである。さらに詳しくは、インクジェットヘッドと同様な機構の試薬あるいは検体の分注機構を用いて、試薬あるいは検体を分注する検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
臨床検査装置は、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、臨床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とピストンとが密封性を確保した状態で、ピストンを摺動させて、ポンプ内容積を変化させることで吸引・吐出を行うので、耐久性に大きな課題がある。また、試薬、検体などを変える度にディスペンサの洗浄作業などが必要であるので、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の分注方法、および、検査装置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、本発明の検査装置の分注方法は、
試薬あるいは検体を貯留した容器として、試薬あるいは検体の貯留部と、吐出ノズルと、前記貯留部に貯留されている前記試薬あるいは検体を当該吐出ノズルに供給する流路とを備えたノズルカートリッジを用意し、
検査装置に、前記ノズルカートリッジを着脱可能な状態で装着するためのカートリッジ装着部を配置し、
当該カートリッジ装着部には、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流路の内容積を変化させて前記吐出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を取り付け、
前記試薬あるいは検体の分注時には、前記ノズルカートリッジを前記カートリッジ装着部に装着し、前記アクチュエータを駆動して、前記ノズルカートリッジの前記吐出ノズルから、前記試薬あるいは検体の液滴を吐出させることを特徴としている。
【０００６】
また、本発明の検査装置は、
試薬あるいは検体を分注する分注機構を有し、
当該分注機構は、吐出ノズル、前記試薬あるいは検体を貯留した貯留部、および、当該貯留部に貯留されている前記試薬あるいは検体を前記吐出ノズルに供給する流路を備えたノズルカートリッジと、当該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を有しており、
前記カートリッジ装着部は、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流路の内容積を変化させて前記吐出ノズルから前記試薬あるいは検体の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を備えていることを特徴としている。
【０００７】
本発明では、試薬あるいは検体の分注機構としてインクジェトプリンタのインクジェットヘッドと同様な機構を採用している。また、使い捨てとされる試薬あるいは検体が収納されているノズルカートリッジに、吐出ヘッドおよび、吐出圧力発生用の流路のみを形成しておき、圧電素子などの高価なアクチュエータをカートリッジ装着部の側に配置してある。
【０００８】
インクジェットヘッドと同様な機構を採用することにより、分注される試薬あるいは検体の微小量を高精度に管理することができ、検体の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カートリッジ装着部から抜き、別の試薬あるいは検体が収納されているノズルカートリッジに交換するだけでよく、分注機構の試薬あるいは検体の通路部分の洗浄作業が不要である。さらに、収納されている試薬あるいは検体が無くなると、インクカートリッジは廃棄されるが、高価なアクチュエータはカートリッジ装着ユニットの側に配置されているので繰り返し使用することができ、費用効率が良い。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。
【０００９】
ここで、前記カートリッジ装着部を、当該カートリッジ装着部に前記ノズルカートリッジを装着するためのカートリッジ装着位置および前記検査部に前記試薬あるいは検体を分注する分注位置に搬送するキャリッジを配置することが望ましい。
【００１０】
また、複数の前記カートリッジ装着部が連結された構造の多連式装着部を用いることにより、異なる種類の試薬などを分注する作業を効率化できる。
【００１１】
さらに、各種の試液および検体を用いて効率良く検査を行うためには、複数本の前記ノズルカートリッジが収納されるカートリッジマガジンと、ここから、必要本数の前記ノズルカートリッジを取り出して前記カートリッジ装着部に装着するカートリッジ搬送機構とを配置することが望ましい。
【００１２】
次に、本発明において、前記ノズルカートリッジは、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、前記流路および、当該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た構成とすることができる。また、前記カートリッジ装着部は、前記ノズルカートリッジの前記装着部が装着される装着穴と、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た構成とすることができる。この場合、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しておけばよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の検査装置では、試液あるいは検体の分注機構としてインクジェットヘッドと同様な機構を採用している。また、使い捨てとされる試液あるいは検体が収納されているノズルカートリッジには、吐出ヘッドおよび、吐出圧力発生用の流路のみを形成しておき、圧電素子などのアクチュエータをカートリッジ装着部の側に配置してある。
【００１４】
したがって、分注される試液あるいは検体の微小量を高精度に管理することができ、検体の検査を精度良く行うことができる。また、試液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カートリッジ装着部から抜き、別の試液あるいは検体が収納されているノズルカートリッジに交換するだけでよく、従来必要とされていた、分注機構の試液あるいは検体の通路部分の洗浄作業などが不要になる。さらに、使い捨てとされる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、製造コストおよびランニングコストを低減できる。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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（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る。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。チップマガジン５に収納されている検査チップ４は、一点鎖線で示す搬送経路によって不図示のチップ搬送機構によって装置前方に搬送され、想像線で示すように、前方に引き出されている検査テーブル３に乗せられるようになっている。
【００１７】
検査テーブル３の側方には、装置フレーム２の底面部分にメンテナンスユニット６が配置されている。これら検査テーブル３およびメンテナンスユニット６の上方には、キャリッジ７が左右方向（Ｘ方向）に移動可能な状態で配置されている。キャリッジ７は、装置フレーム２の幅方向に掛け渡したキャリッジガイド軸８に沿って、キャリッジモータ９、タイミングベルト１０、プーリ１１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。
【００１８】
キャリッジ７にはインクジェット方式の分注機構１２が搭載されている。分注機構１２は、キャリッジ７に搭載されている３連式のカートリッジ装着部１３（１）〜１３（３）と、当該３連式のカートリッジ装着部のそれぞれに形成されている装着穴１４（１）〜１４（３）にそれぞれ着脱可能に装着される３本のノズルカートリッジ１５（１）〜１５（３）とを有している。ノズルカートリッジ１５（１）〜１５（３）は、太線で示す搬送経路に沿って、不図示のカートリッジ搬送機構によって、各種類の試薬が貯留された多数本のノズルカートリッジが収納されているカートリッジマガジン１６から各カートリッジ装着部１３（１）〜１３（３）に供給されるようになっている。
【００１９】
検査テーブル３における検査チップ４を載せる面の下側の部位には、後述のように光学式の測定部１７が内蔵されている。また、検査テーブル３の側方には液送ポンプユニット１８が装置フレーム２の底面部分に取り付けられている。
【００２０】
図２（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る。図３（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。検査チップ４は扁平な矩形状の基板２１を備えており、この基板２１の平坦な表面２２には、円形の検体および緩衝薬の導入孔２３と、円形の指標液導入孔２４と、円形の反応薬導入孔２５と、長円形の反応チャンバ２６とが形成されている。導入孔２３、２４、２５にはそれぞれ連通溝２７、２８、２９が繋がっており、これらの連通溝２７〜２９は途中位置で合流して反応チャンバ２６に繋がっている。反応チャンバ２６は連通溝３０を介して測定セル３１に繋がっている。
【００２１】
検査テーブル３に載せた検査チップ４の各導入孔２３〜２５には、分注機構１２によって、緩衝薬、指標薬および反応薬がそれぞれ分注される。これらに分注された薬液は、毛細管力によって各連通溝２７〜２９に沿って反応チャンバ２６に移動する。緩衝薬と共に反応チャンバ２６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。
【００２２】
次に、測定セル３１は、基板２１の裏面から垂直に突出している光透過性の突出板部分３２の内部に形成された微小幅の通路である。測定セル３１は、突出板部分３２の端面に開けた接続孔３３に連通している。接続孔３３は気体透過性および液体不透過性のフィルム３４で封鎖されている。フィルム３４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。
【００２３】
図２（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３５が形成されており、この凹部３５の底中央には検査チップ４の突出板部分３２が差し込まれる溝３６が形成されている。検査テーブル３には、この溝３６の両側に配置された白色レーザ光源３７および受光部３８を備えた光学式の測定部１７が配置されている。例えば、測定部１７は吸光度計である。
【００２４】
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３１に連通している接続孔３３が、フィルム３４を介して、液送ポンプユニット１８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１８を駆動して測定セル３１を負圧状態にすると、連通溝３０を介して測定セル３１に連通している反応チャンバ２６に溜まっている検体および薬液が当該測定セル３１に導入される。導入された検体の反応状態が、測定部１７によって吸光度として検出される。
【００２５】
（分注機構）
次に、図４〜図１０を参照して、分注機構１２の構造を詳細に説明する。
【００２６】
図４は分注機構１２のみを取り出して示す斜視図である。分注機構１２は、３連式のカートリッジ装着部１３（１）〜１３（３）と、これらに着脱可能に装着されるノズルカートリッジ１５（１）〜１５（３）から構成されている。ノズルカートリッジ１５（１）は緩衝薬用のノズルカートリッジであり、ノズルカートリッジ１５（２）は反応薬用のノズルカートリッジであり、ノズルカートリッジ１５（３）は指標薬用のノズルカートリッジである。各カートリッジ装着部および各ノズルカートリッジの構造は同一であるので、中央の反応薬用のノズルカートリッジ１５（２）およびカートリッジ装着部１３（２）から構成される反応薬分注機構を以下に説明する。
【００２７】
図５（ａ）および（ｂ）は反応薬分注機構を後側および前側から見た場合の斜視図である。図６は反応薬分注機構を分離した状態の斜視図である。図７（ａ）および（ｂ）は反応薬分注機構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反応薬分注機構の主要構成を説明する。
【００２８】
反応薬分注機構１００は、アクチュエータとして圧電素子１０２が内蔵されているカートリッジ装着部１３（２）と、先端に吐出ノズル１０４が形成されているノズルカートリッジ１５（２）とを有している。ノズルカートリッジ１５（２）は、円筒状の液体容器１０６（貯留部）と、この液体容器１０６の先端面から同軸状に突出している装着部１０７とを備えている。装着部１０７の先端面の中心に液滴吐出ノズル１０４が形成されており、装着部１０７の内部には液滴吐出ノズル１０４に連通した液体流路１０８が形成されている。この液体流路１０８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。
【００２９】
カートリッジ装着部１３（２）は、ノズルカートリッジ１５（２）の装着部１０７が着脱可能な状態で挿入されている装着穴１４（２）を備えている。この装着穴１４（２）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１４（２）の内周面部分は弾性部材１１３によって規定されている。
【００３０】
駆動側振動板１１２は、装着穴１４（２）に挿入されたノズルカートリッジ１５（２）の装着部１０７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１０７によって装着穴１４（２）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１０７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１０７を弾性部材１１３による付勢力に逆らって装着穴１４（２）から引き抜くことができ、装着部１０７を引き抜くことにより、図６に示すように、カートリッジ装着部１３（２）からノズルカートリッジ１５（２）を分離させることができる。
【００３１】
次に、図８はカートリッジ装着部１３（２）とノズルカートリッジ１５（２）が分離した状態を縦断面と共に示す斜視図であり、図９はノズルカートリッジ１５（２）の分解斜視図であり、図１０はカートリッジ装着部１３（２）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１５（２）およびカートリッジ装着部１３（２）の構造を更に詳細に説明する。
【００３２】
まず、ノズルカートリッジ１５（２）の液体容器１０６は、その後端が開口部１２１となっており、当該液体容器１０６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部１２４が形成されており、ここに反応薬１２５が充填されている。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おり、ピストン１２３は反応薬１２５の消費に伴って、液密状態を保持したまま、液体容器１０６の先端面１２７の側に移動するようになっている。
【００３３】
液体容器１０６の先端面１２７から同軸状に突出している装着部１０７は、液体容器１０６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９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の表面には液体流路１０８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１０４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、液体容器１０６の先端面１２７を貫通して液体貯留部１２４に繋がっている液体供給穴１３６に連通している。
【００３４】
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。
【００３５】
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、液滴吐出ノズル１０４、液体流路１０６、液体供給穴１３６に連通した連通路１４０が形成される。
【００３６】
この構成のノズルカートリッジ１５（２）の液体容器１０６および突出板１２８からなる部品、流路基板１２９、流路側振動板１０９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、少なくとも液体容器１０６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。
【００３７】
次に、カートリッジ装着部１３（２）の構造を説明する。カートリッジ装着部１３（２）は、装着穴１４（２）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１４（２）の挿入側の開口部１４２の形状は、ノズルカートリッジ１５（２）の装着部１０７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１０７を装着穴１４（２）に挿入する際の向きが規定されている。
【００３８】
装着穴１４（２）に挿入された装着部１０７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１０９の当接面１３９に当接するようになっている。
【００３９】
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。
【００４０】
一方、装着穴１４（２）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１０７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１４（２）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１０７を反対側の駆動側振動板１１２に向けて付勢している。
【００４１】
したがって、装着部１０７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１０９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、液体流路１０８の容積が増減してその内圧が変動する。
【００４２】
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１４（２）に装着部１０７が挿入された状態のノズルカートリッジ１５（２）における液体容器１０６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１５（２）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。
【００４３】
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。
【００４４】
このように構成した反応薬分注機構１００では、ノズルカートリッジ１５（２）の装着部１０７がカートリッジ装着部１３（２）の装着穴１４（２）に挿入された状態においては、装着部１０７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１０７の流路側振動板１０９がカートリッジ装着部１３（２）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。
【００４５】
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、液体流路１０８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、液体流路１０８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、液体流路１０８の容積が減少し内圧が一時的に増加し、これによって、液滴吐出ノズル１０４から反応薬が吐出する。
【００４６】
ここで、ノズルカートリッジ１５（２）の装着部１０７は弾性部材１１３の弾性復帰力によってカートリッジ装着部１３（２）の装着穴１４（２）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１０７を装着穴１４（２）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１５（２）をカートリッジ装着部１３（２）から取り外すことができる。したがって、液滴吐出ノズル１０４に目詰まりが発生した場合には、ノズルカートリッジ１５（２）のみを交換すればよく、圧電素子１０２を備えたカートリッジ装着部１３（２）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。
【００４７】
（臨床検査装置の動作説明）
次に、図１、図１１〜図１３を参照して、本例の臨床検査装置１の動作を纏めて説明する。
【００４８】
まず、図１に示すように、臨床検査装置１のチップマガジン５に検体（例えば、血しょう）が供給された検査チップ４を装着する。次に、カートリッジマガジン１６から、緩衝薬、反応薬および指標薬がそれぞれ収納されている３本のノズルカートリッジ１５（１）〜１３（３）を取り出して、３連式のカートリッジ装着部１３（１）〜１３（３）の各装着穴１４（１）〜１４（３）に装着する。
【００４９】
次に、図１１に示すように、検査テーブル３を前方に引き出し、検査チップ４をチップマガジン５から取り出して検査テーブル３の上面に装着する。装着後には検査テーブル３を元の位置に引き戻す。図１２には、このようにして、ノズルカートリッジ１５（１）〜１５（３）および検査チップ４が装着された後の状態を示してある。
【００５０】
この後は、図１３に示すように、キャリッジ７によって分注機構１２をＸ方向に移動して、検査テーブル３の検査チップ４の真上に位置決めする。例えば、分注機構１２を検査チップ４の真上に位置決めした状態において、分注機構１２の指標薬のノズルカートリッジ１５（３）の吐出ノズル１０４が、検査チップ４の指標薬導入孔２４の真上に位置するものとする。この場合には、まず、カートリッジ装着部１３（３）の圧電素子１０２を駆動して、指標薬を吐出させて導入孔２４に分注する。
【００５１】
次に、検査テーブル３をＹ方向（前後方向）に微小移動させると共に、キャリッジ７をＸ方向（左右方向）に微小移動させ、例えば、検査チップ４の導入孔２３の真上に、緩衝薬のノズルカートリッジ１５（１）の吐出ノズル１０４を位置決めする。そして、緩衝薬を吐出して導入孔２３に分注する。同様にして、残りの導入孔２５に反応薬を分注する。このように、インクジェット方式の分注機構１２を用いて各薬液を分注しているので、微小量の薬液を精度良く分注できる。
【００５２】
分注動作が終了した後は、キャリッジ７を再びメンテナンスユニット６の真上に対峙した待機位置に戻す。メンテナンスユニット６は、インクジェットプリンタのインクジェットヘッドのメンテナンスユニットと同様に、各ノズルカートリッジ１５（１）〜１５（３）の液滴吐出ノズル１０４の乾燥、異物付着、異物混入などを防止するためのものである。
【００５３】
この後は、検査チップ４において、そこに分注された薬液が毛細管力によって各連通溝２７〜２９に沿って反応チャンバ２６に移動し、緩衝薬と共に反応チャンバ２６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。所定時間経過後に、液送ポンプユニット１８が駆動され、その吸引ポートに連通している検査チップ４の測定セル３１が負圧状態になる。この結果、反応チャンバ２６から検体を含む薬液が測定セル３１に導入される。本例では、導入された検体の反応状態を表す吸光度が、検体テーブル３に内蔵されている測定部１７によって測定される。
【００５４】
ここで、異なる種類の試薬などを用いて検体の検査を行う場合には、各ノズルカートリッジ１５（１）〜１５（３）を引き抜き、別のカートリッジに交換するだけでよい。したがって、分注機構１２の洗浄作業などは不要である。
【００５５】
また、ノズルカートリッジ１５が空になった場合には廃棄される。この場合、ノズルカートリッジ１５にはアクチュエータ（圧電素子）が搭載されていないので、ノズルカートリッジ１５を安価に製造でき、使い捨てとしても費用効率が低下することがない。
【００５６】
（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分注機構１２を用いて、指標薬、反応薬などの薬液を分注している。検体を同様な分注機構を用いて検体チップ４に分注することも可能である。
【００５７】
また、上記の例では、分注機構１２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。
【００５８】
さらに、上記の説明は、本発明を臨床検査装置に適用したものであるが、本発明は臨床検査装置以外の検査装置にも同様に適用することができる。例えば、試料または試薬を一定量正確に注入する検査装置の例として、ガスクロマトグラフィや高速液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）などがあり、これらにも本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【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】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３】検査チップの平面図、正面図および断面図である。
【図４】３連式分注機構を示す斜視図である。
【図５】分注機構を異なる方向から見た場合の斜視図である。
【図６】分注機構の分離状態を示す斜視図である。
【図７】分注機構の正面図および縦断面図である。
【図８】分注機構の分離状態を縦断面と共に示す斜視図である。
【図９】ノズルカートリッジの分解斜視図である。
【図１０】カートリッジ装着部の分解斜視図である。
【図１１】検査テーブルが引き出された状態の臨床検査装置を示す概略説明図である。
【図１２】検査チップとノズルカートリッジが装着された後の臨床検査装置の概略説明図である。
【図１３】分注動作を行っている臨床検査装置の概略説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
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 メンテナンスユニット、７ キャリッジ、８ キャリッジガイド軸、９ キャリッジモータ、１０ タイミングベルト、１１ プーリ、１２ 分注機構、１３（１）〜１３（３） カートリッジ装着部、１４（１）〜１４（３） 装着穴、１５（１）〜１５（３） ノズルカートリッジ、１６ カートリッジマガジン、１７ 測定部、１８ 液送ポンプユニット、２１ 基板、２２ 表面、２３〜２５ 導入孔、２６ 反応チャンバ、２７〜３０ 連通溝、３１ 測定セル、３２ 突出板部分、３３ 接続孔、３４ フィルム、３５ 装着用凹部、３６ 溝、３７ レーザ光源、３８ 受光部、１００ 分注機構、１０２ 圧電素子、１０４ 液滴吐出ノズル、１０６ 液体容器、１０７ 装着部、１０８ 液体流路、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 液体貯留部、１２５ 液体、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、１４４，１４５，１４６ 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】
試薬あるいは検体を貯留した容器として、試薬あるいは検体の貯留部と、吐出ノズルと、前記貯留部に貯留されている前記試薬あるいは検体を当該吐出ノズルに供給する流路とを備えたノズルカートリッジを用意し、
検査装置に、前記ノズルカートリッジを着脱可能な状態で装着するためのカートリッジ装着部を配置し、
当該カートリッジ装着部には、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流路の内容積を変化させて前記吐出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を取り付け、
前記試薬あるいは検体の分注時には、前記ノズルカートリッジを前記カートリッジ装着部に装着し、前記アクチュエータを駆動して、前記ノズルカートリッジの前記吐出ノズルから、前記試薬あるいは検体の液滴を吐出させることを特徴とする検査装置の分注方法。
【請求項２】
試薬あるいは検体を分注する分注機構を有し、
当該分注機構は、吐出ノズル、前記試薬あるいは検体を貯留した貯留部、および、当該貯留部に貯留されている前記試薬あるいは検体を前記吐出ノズルに供給する流路を備えたノズルカートリッジと、当該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を有しており、
前記カートリッジ装着部は、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流路の内容積を変化させて前記吐出ノズルから前記試薬あるいは検体の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を備えていることを特徴とする検査装置。
【請求項３】
前記カートリッジ装着部を、当該カートリッジ装着部に前記ノズルカートリッジを装着するためのカートリッジ装着位置および前記ノズルから前記試薬あるいは検体を吐出する分注位置に搬送するキャリッジを有し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】
前記カートリッジ装着部が複数連結された構造の多連式装着部を有していることを特徴とする請求項２または３に記載の検査装置。
【請求項５】
前記ノズルカートリッジが収納されているカートリッジマガジンと、
当該カートリッジマガジンから１本あるいは複数本の前記カートリッジを取り出して前記カートリッジ装着部に装着するカートリッジ搬送機構とを有していることを特徴とする請求項２ないし４のうちのいずれかの項に記載の検査装置。
【請求項６】
前記ノズルカートリッジは、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、前記流路および、当該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、
前記カートリッジ装着部は、前記ノズルカートリッジの前記装着部が装着される装着穴と、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２ないし５のうちのいずれかの項に記載の検査装置。
【請求項１】
試薬あるいは検体を貯留した容器として、試薬あるいは検体の貯留部と、吐出ノズルと、前記貯留部に貯留されている前記試薬あるいは検体を当該吐出ノズルに供給する流路とを備えたノズルカートリッジを用意し、
検査装置に、前記ノズルカートリッジを着脱可能な状態で装着するためのカートリッジ装着部を配置し、
当該カートリッジ装着部には、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流路の内容積を変化させて前記吐出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を取り付け、
前記試薬あるいは検体の分注時には、前記ノズルカートリッジを前記カートリッジ装着部に装着し、前記アクチュエータを駆動して、前記ノズルカートリッジの前記吐出ノズルから、前記試薬あるいは検体の液滴を吐出させることを特徴とする検査装置の分注方法。
【請求項２】
試薬あるいは検体を分注する分注機構を有し、
当該分注機構は、吐出ノズル、前記試薬あるいは検体を貯留した貯留部、および、当該貯留部に貯留されている前記試薬あるいは検体を前記吐出ノズルに供給する流路を備えたノズルカートリッジと、当該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を有しており、
前記カートリッジ装着部は、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流路の内容積を変化させて前記吐出ノズルから前記試薬あるいは検体の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を備えていることを特徴とする検査装置。
【請求項３】
前記カートリッジ装着部を、当該カートリッジ装着部に前記ノズルカートリッジを装着するためのカートリッジ装着位置および前記ノズルから前記試薬あるいは検体を吐出する分注位置に搬送するキャリッジを有し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】
前記カートリッジ装着部が複数連結された構造の多連式装着部を有していることを特徴とする請求項２または３に記載の検査装置。
【請求項５】
前記ノズルカートリッジが収納されているカートリッジマガジンと、
当該カートリッジマガジンから１本あるいは複数本の前記カートリッジを取り出して前記カートリッジ装着部に装着するカートリッジ搬送機構とを有していることを特徴とする請求項２ないし４のうちのいずれかの項に記載の検査装置。
【請求項６】
前記ノズルカートリッジは、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、前記流路および、当該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、
前記カートリッジ装着部は、前記ノズルカートリッジの前記装着部が装着される装着穴と、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２ないし５のうちのいずれかの項に記載の検査装置。
【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２００８−１８５５０４（Ｐ２００８−１８５５０４Ａ）
【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２００７−２０５５５（Ｐ２００７−２０５５５）
【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）】
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