注入装置
【課題】注入量の精度が高く、低コストで供給可能な注入装置を提供する。
【解決手段】吐出ユニット２０から液状の吐出物４が注入されるレシーバ２が搭載されるトレー３の第１の端４１に、レシーバ２に先立って吐出物４を受け入れ可能な第１の液受部４３を設けた注入装置１を提供する。レシーバ２に吐出物４を吐出する本吐出の直前に、第１の液受部４３に吐出物４を吐出する前吐出を設定できるので、吐出量が変動しやすい最初の吐出を本吐出から分離し、本吐出における注入量の精度を向上できる。
【解決手段】吐出ユニット２０から液状の吐出物４が注入されるレシーバ２が搭載されるトレー３の第１の端４１に、レシーバ２に先立って吐出物４を受け入れ可能な第１の液受部４３を設けた注入装置１を提供する。レシーバ２に吐出物４を吐出する本吐出の直前に、第１の液受部４３に吐出物４を吐出する前吐出を設定できるので、吐出量が変動しやすい最初の吐出を本吐出から分離し、本吐出における注入量の精度を向上できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状の吐出物を微小量吐出する分注装置または注入装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微量な成分の解析のために、検査対象となる溶液や媒体などが入ったウェルあるいは試験管などに、検査用の試薬や、培養液などの様々な目的の液体を注入あるいは分注する注入装置が知られている。逆に、試薬などが入ったウェルに検査対象となるサンプル溶液を分注することもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
遺伝子情報の解析、薬剤の評価、その他の生物分やあるいは医療分野などにおける測定および解析に使用されている注入装置では、微小なウェルなどのレシーバがマトリクス状に配置されたマイクロウェルプレートあるいはマイクロプレートの各々のレシーバに対して、所定の量の液体を精度良く注入あるいは分注することが要求されている。微小な注入量の精度を向上するためには、圧縮空気による吐出量を高精度で制御できるバルブジェット方式のディスペンサが採用され、さらに近年では、印刷用に開発が進んだインクジェットの技術が、液体を分注するために利用されている。また、注入位置の精度を向上するためにはディスペンサをＸ−Ｙ方向に精度良く動かすＸ−Ｙステージの技術が利用されている。
【０００４】
解析対象となる情報量が増加すると、注入対象となるレシーバの量も増加するので、解析時間を短縮するには分注処理をさらに高速化する必要がある。また、レシーバの量が増えれば、個々のレシーバはさらに小さなものにして集積度を向上する必要がある。したがって、分注装置としては、さらに精度良く、所定の量の液体を所定の位置に、高速で注入できるものが要求されている。また、信頼性が高く、低コストであることも要求されている。
【０００５】
そこで、本発明においては、マイクロウェルプレートのウェルなどのレシーバに対して安定した量を精度良く吐出できる低コストの注入装置、およびその制御方法を提供することを目的としている。レシーバの高集積化にも容易に対応できる注入装置および注入方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
注入量の精度を向上する１つの方法は、液を吐出する各々のディスペンサの吐出量の精度を向上することである。しかしながら、吐出する対象物が液体であるので、ノズル近傍の液の状態、たとえば、ノズル先端のメニスカス力による凹凸の形成度合い、溶液を保持したタンクからノズルまでの配管内部の状態によって吐出される量は影響され、吐出量が少なくなればなるほど、そのような環境に依存した変動が大きくなる。また、ノズル先端からの吐出物の蒸発によって局部的に液（吐出物）の粘度が上がることにより吐出量にばらつきが発生する。したがって、どのような環境であっても所定の量を精度良く吐出するためには吐出圧を制御したり、配管内の条件を一定に保ったりする必要があり、注入装置のコストが上昇する要因となる。その一方で、どのように調整しても、最初から所定の吐出量が得られるとは限らない。逆に、ある程度ラフな条件設定であっても、注入を続けることにより同じ状態が再現されるので注入量は安定し易い。
【０００７】
そこで、本発明においては、吐出の対象となるレシーバを保持するホルダに、レシーバとは別に、しかしながら、レシーバの近傍に吐出物を受ける液受部を設け、ワークに吐出を開始する直前で予備的な吐出を行なう。これにより、レシーバに吐出液を吐出する本吐出のときは、吐出条件が安定した状態で吐出されるので、吐出量の精度を向上できる。すなわち、本発明の注入装置は、液状の吐出物を吐出する少なくとも１つのノズルを備えた吐出ユニットと、この吐出ユニットの吐出方向に、吐出物を受ける少なくとも１つのレシーバをセット可能なホルダと、吐出ユニットおよびホルダを、このホルダの第１の端から第２の端に向かって相対的に動かす移動機構とを有し、ホルダは、第１の端に、吐出物をレシーバに先立って受け入れ可能な第１の液受部を備えている。
【０００８】
本発明の注入装置では、少なくとも１つのレシーバに吐出物を吐出する前に、ホルダの第１の端に設けられた第１の液受部に、吐出物を吐出する前吐出工程と、少なくとも１つのレシーバに吐出物を吐出する本吐出工程とを有する制御方法を採用できる。したがって、レシーバに吐出物を吐出する本吐出工程の前に、ホルダの第１の端に設けられた第１の液受部に、吐出物を吐出する前吐出工程を行う注入方法により、吐出物を注入あるいは分注できる。このため、最も吐出量の変動の大きな吐出開始直後の吐出を予備吐出として本吐出とは区別して分離する、あるいは捨てることが可能となる。したがって、吐出ユニット自体、すなわち、ディスペンサとして液量を制御する部分の精度を向上しなくても、注入量の精度に最も影響の高い初期の工程を本吐出から除去することにより、レシーバに対して分注する本吐出における実質的な吐出量の精度を向上できる。
【０００９】
分注用のノズルの目詰まりを防止するなどの目的で、吐出ユニットをホルダから離れたホームポジションで予備吐出することも重要である。それに対し、本発明の注入装置においては、ホルダの第１の端に液受部を設けることにより、ホルダ上のレシーバに非常に近い位置で、レシーバに吐出する本吐出と繋がった一連の処理としての予備的な前吐出を行うことができる。したがって、ホルダ上で前吐出から本吐出を一連の処理として実行することが可能であり、本吐出における吐出条件の変動を最小限に留め、安定した条件の基で吐出することにより吐出量の精度を上げることができる。
【００１０】
また、この注入装置を用いた注入方法であると、マイクロウェルなどの複数のレシーバが保持されるホルダ上で、レシーバの直前で前吐出を行えるので、予備的な前吐出から本吐出までは一連のあるいは連続した作業あるいは手順となる。このため、吐出ユニットの位置を大きく動かしたり、吐出ユニットとホルダとの速度を大きく変えたりする必要はなく、注入処理の処理速度に影響を与えることはない。また、予備的な前吐出のために本吐出と全く異なった工程が加わるわけでもない。このため、予備吐出を含めて分注処理の高速化に対し極めて容易に対応できる。また、吐出ユニット自体の構造を改良して注入量の精度を上げなくても、実質的な注入量の精度が上がるので、注入装置の製造および開発コストも低く抑えることができる。さらに、吐出ユニット自体の構造が複雑にならないので、コンパクトで注入精度の高い注入装置を提供できる。
【００１１】
注入を開始した直後の次に吐出量（注入量）の変動が大きくなり易いタイミングは、注入を終了するときである。ノズルからの吐出を停止しようとしても、ノズル付近から余分な液が落下する可能性もあるし、吐出が終わった直後に液ダレを防止しようとして吐出ユニットの作動空気圧を制御したり、吐出中と異なる制御を行うと、それに起因して吐出量が変化する可能性がある。したがって、本発明の注入装置では、さらに、ホルダの第２の端に、レシーバの後で吐出物を受け入れ可能な第２の液受部を設け、吐出終了時の注入量が変化しやすい部分を本吐出から分離できるようにしている。これにより、吐出ユニット自体の液量を制御する部分の精度を向上しなくても、レシーバに対する実質的な吐出量の精度をさらに向上できる。したがって、本発明の注入装置の制御方法は、本吐出工程の後、すなわち、吐出物をレシーバに吐出した後で、ホルダの第２の端に設けられた第２の液受部に、吐出物を吐出する後吐出工程を設けることが望ましい。
【００１２】
これら第１および／または第２の液受部は、単に、予備吐出された吐出液を受けるためだけではなく、ノズルの機能を確認するために利用することが可能である。すなわち、第１の液受部に、少なくとも１つのノズルのいずれかから吐出物が吐出されたことを判断可能なセンサーを設置することにより、本吐出の前に、ノズルの動作を確認することができる。また、第２の液受部に、少なくとも１つのノズルのいずれかから吐出物が吐出されたことを判断可能なセンサーを設置することにより本吐出の後のノズルの動作を確認できる。したがって、これらの液受部に設置されたセンサーの検出結果から、間接的ではあるが、本吐出の間にノズルが正常に動作していたことを確認でき、注入装置の信頼性を向上できる。さらに、吐出ユニットに、少なくとも１つのノズルのいずれかから吐出物が吐出されたことを判断可能なセンサーを設け、吐出ユニットから出力された液滴を検出することにより、本吐出の間のノズルの動作の信頼性を直に確認でき、さらに信頼性を向上できる。
【００１３】
第１および第２の液受部に吐出された吐出液を処理するために適当な手段を設けることにより、ホルダを繰り返し利用したり、取り外してメンテナンスするのが容易になる。処理するための手段の１つは、吐出液を蒸発処理するための加熱手段である。第１および第２の液受部に受け入れられた吐出物を回収する機構を設けることも有効である。さらに、第１および／または第２の液受部を備えたホルダは注入装置と一体になったものであっても良いが、着脱可能なものとすることも可能であり、レシーバを装着あるいは搭載したり、メンテナンスするのが容易となる。そのようなホルダも本発明に含まれる。
【００１４】
吐出ユニットとしては、バルブ方式またはインクジェット方式でノズルから吐出物を吐出するヘッドを用いることが可能であり、特に微量な吐出量を精度良く制御するには適している。
【００１５】
本発明の注入装置は、移動機構によりホルダおよび／または吐出ユニットを一定速度で動かし、吐出ユニットにより吐出物を一定のタイミングで断続的に吐出する制御装置を設けることにより、複数のレシーバに対して断続的に一定量の吐出物を注入できる。また、断続的に吐出する時間の長さを変えることにより、すなわち、破線を描くように注入したときに、破線の各々の要素の長さを変えることにより、各々のレシーバに対して注入される吐出物の量を可変に極めて精度良く制御することができる。レシーバは、マイクロウェルあるいはテストチューブなどのように個々が溶液を保持可能なように区画化されたものに限らず、溶液を吸着支持するようなプレート、基板、テスト用紙上に配置された試験用の区画であっても良い。さらには、シャーレなどに入れられた培地上の所定の区画であっても良い。また、基板や培地には、吐出ユニットから吐出物を連続的に吐出することも可能であり、連続的な試験用の区画を形成したり、試液を連続的に注入することが可能である。
【００１６】
本発明の制御方法は、前吐出処理と、本吐出工程、さらには後吐出工程を実行可能な命令を有する制御プログラム、ファームウェアあるいはプログラム製品として、注入装置の制御装置として採用されるであろうマイクロコンピュータなどに読み取り可能な記録媒体に記録して提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。図１に本発明に係る注入装置の概要を示してある。この注入装置は、分注装置またはディスペンサなどとも呼ばれるものであり、複数のウェルやテストチューブなどのレシーバに対して試薬やサンプル溶液などの液状の吐出物を所定の量だけ注入することができるものである。図１（ａ）は注入装置１を上方から見た平面図であり、図１（ｂ）は、注入装置１を側方から見た図であり、内部の構成を示すために部分的に断面を用いて示してある。
【００１８】
この注入装置１は、液状の吐出物を出力する複数のノズル２１を備えた吐出ユニット（吐出ヘッド）２０を備えており、ノズル２１から下方に向かって吐出物が吐出されるように、ノズル２１を下に向けてベース１０の上に取り付けられている。ベース１０には、吐出ユニット２０の下方を通過するように、吐出物を受け入れる複数のレシーバ２をセット可能なホルダ３と、ホルダ３を搬送するための移動機構５とが配置されている。すなわち、本例の注入装置１は、吐出ユニット２０がベース１０に固定されており、ホルダ３が動いて、ホルダ３にセットされたレシーバ２のそれぞれに吐出物が注入される。
【００１９】
本例の移動機構５は、駆動源となるステッピングモータ１１と、このステッピングモータ１１のシャフトに取り付けられた送りローラ１２と、この送りローラ１２および押えローラ１３により搬送方向Ｘに駆動されるローラプレート１４と、このローラプレート１４に搭載されたトレー台１５とを備えている。そして、トレー台１５の上面１５ａにホルダであるトレー３が搭載され、トレー３にセットされたレシーバ２が吐出ユニット２０の下方を通過する。ベース１０には、トレー台１５の両エッジをガイドするガイドプレート１６および１７が設けられており、トレー３は、所定のルートに沿って、所定のスピードで吐出ユニット２０の下方を通過する。したがって、吐出ユニット２０のノズル２１から適当なタイミングで吐出物を吐出することにより所定のレシーバ２に対し、所定の量の吐出物を注入あるいは分注できる。
【００２０】
注入装置１の移動機構５と、吐出ユニット２０の制御は、マイクロコンピュータからなる制御装置１９により、ＲＯＭなどに格納された制御プログラム５０に従って制御される。また、本例の注入装置１は、ローラプレート１４により搬送されるトレー３の位置を検出するために、吐出ユニット２０の下方に当たる位置に、トレー３あるいはローラプレート１４のエッジを検出することができるセンサー８が配置されており、制御装置１９にセンサー８の出力が供給される。
【００２１】
図２に、吐出ユニット２０の構成を拡大して示してある。吐出ユニット２０は、ベース１０の上方にサポート９により取り付けられている。吐出ユニット２０は、トレー３に搭載された複数のレシーバ２のそれぞれに対して液状の吐出物を吐出するように、トレー３の搬送方向Ｘと直交する方向に、トレー上のレシーバ２と同じピッチで並んだ複数のノズル２１を備えている。ぞれぞれのノズル２１は、サポート９に取り付けられた固定フレーム１８に固定されており、チューブ２３を介して、それぞれのノズル２１に対して所定の量の吐出物を供給する供給部（バルブあるいはアクチュエータ）２２と接続されている。
【００２２】
図３（ａ）に、固定フレーム１８にノズル２１が取り付けられた状態を拡大して示し、図３（ｂ）に固定フレーム１８を上方から見た図を示してある。固定フレーム１８には、供給部２２が配列されたピッチより非常に狭いピッチで、ノズル２１を上下方向に挿入可能な貫通穴４５が複数形成されている。また、ノズル２１を貫通穴４５に挿入した状態で、固定ねじ４７によりノズル２１を固定フレーム１８に固定するための横穴４７が形成されている。本例の吐出ヘッド２０においては、ノズル２１と供給部２２とが分離しており、さらに、ノズル２１と供給部２２がフレキシブルはチューブあるいはホース２３で連結されている。したがって、供給部２２の配列とは独立してノズル２１を配列することが可能であり、さらに、固定フレーム１８に取り付ける穴４５を選択することによりノズル２１のピッチをレシーバ２のピッチや、塗布したい領域のピッチに応じて自由に調整できる。すなわち、ノズル２１および供給部２２がチューブ２３により接続されているので、供給部２２が配置されたピッチより狭いピッチでも、広いピッチでもノズル２１を配列することが可能であり、隣り合うノズル２１の間隔をフレキシブルに調整できる。
【００２３】
図４に、吐出ユニット２０の基本的な構成を示してある。本例の吐出ユニット２０はバルブジェット方式であり、アクチュエータであるソレノイド２６が駆動して所定の量の吐出物をノズル２１に対して加圧して出力する。供給部２２は、ポンプ２４により加圧された吐出物あるいは吐出液４を吸い込んでノズル２１に向かって加圧するソレノイドとして動作するゴムシート２５と、ゴムシート２５を上下に動かすソレノイド２６とを備えている。したがって、制御装置１９によりソレノイド２６を適当なタイミングで上下に動かすことにより、各ノズル２１の単位で、所定の量の吐出液４が液容器２９から吸入され、各ノズル２１から下方に向かって吐出される。
【００２４】
図５に、注入装置１のローラプレート１４にトレー３が搭載された様子を示してある。レシーバ２のホルダであるトレー３は、搬送方向Ｘに長い長方形であり、その中央に複数のレシーバ２を２次元（マトリクス状あるいはアレイ状）に並べて保持できるようになっている。レシーバ２は、本例のようなテストチューブであっても良く、あるいはマイクロウェルであっても良い。レシーバ２をマトリクス状に保持する方法は様々である。レシーバ２がテストチューブであれば、それをマトリクス状に挿入して保持できるようにしたチューブホルダが利用可能である。トレー３はチューブホルダ３１が一体になったものであっても良く、あるいはトレー３の中央にチューブホルダ３１を動かないように取り付けることができるようになったものであっても良い。たとえば、図６（ａ）に示すようなトレー３であれば、中央部分が凹んだ装着部３３となっており、その装着部３３にチューブホルダ３１を装着することにより、トレー３の所定の位置にテストチューブをマトリクス状に並べて配置することができる。
【００２５】
また、レシーバ２がマイクロウェルであれば、複数のマイクロウェルがマトリクス状に配置されたマイクロウェルプレート３２が市販されている。したがって、トレー３の中央の装着部３３にマイクロウェルプレート３２を取り付けることによりレシーバ２をトレー３の上にマトリクス状に並べることができる。
【００２６】
このトレー３の装着部３３の搬送方向Ｘの両端に、溝状の液受部４３および４４が設けられている。図１に示すように、搬送方向Ｘにトレー３が移動し、図面の右側から左側に向かって吐出ユニット２の下をトレー３が通過しながらレシーバ２に吐出物が注入されるときに、液受部４３および４４も含めて吐出ユニット２から吐出物４が吐出されると、トレー３の右側の端（第１の端４１）の液受部４３には、レシーバ２に注入される前の吐出物４が吐出され、トレー３の左側の端（第２の端４２）の液受部４４には、レシーバ２に注入された後の吐出物４が吐出される。
【００２７】
図６に、本例の注入装置１に、レシーバ２をセットし、それぞれのレシーバ２に吐出物を注入する様子を示してある。先に説明したように、まず、図６（ａ）に示すように、レシーバであるテストチューブ２をマトリクス状に配置したレシーバホルダ３１をトレー３の装着部３３にセットする。そして、トレー３をローラプレート１４の上のトレー台１５にセットする。本例のトレー３は、注入装置１から着脱できるものであるが、トレー３がトレー台１５に固定された注入装置を提供することも可能である。いずれの場合も、図６（ｂ）に示すように、移動機構５のモータ１１を駆動してローラプレート１４を搬送方向Ｘに駆動すると、トレー３が吐出ユニット２０の下を通過する。したがって、トレー３にセットされた各々のレシーバ２も吐出ユニット２０の各々のノズル２１の下を通過し、そのときに吐出液が分注される。
【００２８】
その際、吐出ユニット２０は、レシーバ２に先立って、トレー３の右端４１から吐出を開始し、レシーバ２に吐出物４を吐出する前に、第１の液受部４３に吐出物を吐出する（前吐出）。この後、さらに、トレー３は、移動機構５により一定の速度で搬送され、吐出ユニット２０は、ノズル２１の下に達したレシーバ２に対して吐出物４を吐出する（本吐出）。そして、トレー３に配置されたレシーバ２がすべて吐出ユニット２０を通過した後も、吐出ユニット２０は、第２の液受部４４に吐出物４を吐出する（後吐出）。
【００２９】
したがって、本例の注入装置１においては、レシーバ２に吐出物４を注入する本吐出工程の直前に第１の液受部４３に吐出物４を前（プレ）吐出することができる。さらに、本吐出工程の直後に第２の液受部４４に吐出物を後（ポスト）吐出することができる。そして、第１および第２の液受部４３および４４は、レシーバ２を搭載したトレー３に設けられているので、本吐出の直前および直後に吐出物を前吐出および後吐出できる。したがって、吐出ユニット２０としては、前吐出、本吐出および後吐出を１つの連続した注入作業として実行することが可能となり、その注入作業の内で注入量にばらつきが発生しやすい、最初の吐出と、最後の吐出とをレシーバ２に吐出液を入れる本吐出から分離することができる。このため、本吐出中は、吐出ユニット２０は最初状態および最後状態ではなく、定常的な安定した状態で吐出液４をそれぞれのレシーバ２に注入することができる。したがって、本吐出中にレシーバ２には、極めて安定した量の吐出物４が精度良く注入される。
【００３０】
図７に、本吐出も含めて、各々のレシーバ２に吐出物４が注入される様子を模式的に示してある。本例では、本吐出のときに、吐出ユニット２０の下方を移動するレシーバ２のピッチに合わせて、断続的に吐出ユニット２０が駆動され、丁度、破線を描くように、吐出物４が出力される。したがって、この破線の１つ１つの線４ａの長さを変えることにより、各々のレシーバ２に対して注入される吐出物４の量を微細制御できる。また、本吐出のみならず、第１の液受部４３と第２の液受部４４に吐出する前吐出および後吐出も含めて断続的に、破線を描くように吐出物４を注入することができる。したがって、この破線を描くように注入する方法では、特に、前吐出、本吐出および後吐出を全く同じ作業の繰り返しとして実行できる。
【００３１】
図８に注入装置１の動作を、フローチャートを用いて示してある。注入装置１では、図６（ａ）に示したように、レシーバ２をホルダであるトレー３の装着部３３にセットし、移動機構５を作動させる。そして、センサー８からの信号により、第１の液受部４３がノズル２１の下に達したと判断されると、吐出作業を開始する。まず、ステップ５１において、前吐出工程を行い、第１の液受部４３に吐出液４を吐出する。次に、ステップ５２において、本吐出工程を行い、移動機構５によりホルダ３を一定速度で動かしながら、ノズル２１から吐出液４を断続的に、破線を描くように吐出する。これにより、それぞれの試験管２に小量の均一な量の吐出液４が注入される。さらに、ステップ５３において、後吐出工程を行い、第２の液受部４４にサンプル４を吐出する。したがって、前吐出（ステップ５１）、本吐出（ステップ５２）および後吐出（ステップ５３）と分かれているが、印刷ヘッド２０および移動機構５においては、実質的に、これら前吐出、本吐出および後吐出は一例の作業である。このため、制御装置１９では、吐出ユニット２０を制御し、第１の液受部４３に吐出する前吐出のタイミングから、第２の液受部４４に吐出する後吐出のタイミングまで、ほぼ一定した間隔で吐出液４をリズミカルに吐出させれば良い。
【００３２】
したがって、注入装置１を制御するプログラム５０またはプログラム製品は、図８に示した各ステップ５１〜５３を実行可能な命令を有するものとなるが、実質的には、第１の液受部４３からレシーバ２を経て第２の液受部４４まで連続あるいは断続して吐出液４を吐出する処理を実行するプログラムとなる。本例の前吐出、本吐出および後吐出を連続して行う注入方法は、レシーバをセットするためのトレーが差し替え可能な注入装置であれば、第１および第２の液受部４３および４４を備えたトレーに差し替え、前吐出、本吐出および後吐出を行うように注入装置１のプログラムを変更することにより実行できる。このため、前吐出、本吐出および後吐出を行うプログラムも本発明に含まれており、マイクロコンピュータで実行可能なファームウェアとしてＲＯＭに記録したり、ＣＤ−ＲＯＭなどの適当な記録媒体に記録したり、インターネットなどのコンピュータネットワークを介して提供することが可能である。
【００３３】
注入装置１は、ノズル２１が詰まるのを防止したり、吐出物４を変えるためにノズル２１を含めてパージするために、トレー３が吐出ユニット２０の下へ搬送されるまえに、予備吐出を行う工程を備えている。この予備吐出で、正常な吐出が行われることが確認できたとしても、予備吐出してから、トレー３に搭載されたレシーバ２がノズル２１の下まで搬送されるには時間がかかる。したがって、ノズル２１の状態や、バルブジェットの供給部２２の状態あるいは環境が変化する可能性があり、最初の吐出が安定していない可能性が大きい。これに対し、本例の注入装置１を使用した注入方法であれば、前吐出および後吐出で本吐出を挟むことにより、環境の変化により注入量が変動しやすい部分を分離して、本吐出の間は安定した条件で精度の高い注入量を維持できる。
【００３４】
すなわち、前吐出する第１の液受部４３はレシーバ２の直前にあるので、それらの距離は、レシーバ２の間隔とほぼ同じである。したがって、第１の液受部４３は前吐出してから最初のレシーバ２に吐出するまでの時間は、レシーバからレシーバに移動しながら吐出するのと同じ条件となる。このため、レシーバからレシーバへ移動しながら吐出するのと同じ条件で最初のレシーバ２に対して吐出できる。したがって、複数のレシーバ２が搬送方向Ｘに並べられたときに、最初のレシーバ２から安定した状態で注入できる。このため、たとえ、吐出ユニット２０の精度を上げなくても、レシーバ２に対して注入される注入量の精度を向上することができる。
【００３５】
また、後吐出する第２の液受部４４はレシーバ２の直後にあるので、それらの距離はレシーバ２の間隔とほぼ同じである。したがって、最後のレシーバ２に吐出してから、第２の液受部４４に後吐出するまでの時間は、レシーバからレシーバに移動しながら吐出するのと同じ条件となる。このため、レシーバからレシーバへ移動しながら吐出するのと同じ条件で、液ダレも気にせずに、最後のレシーバ２に対しても吐出できる。したがって、複数のレシーバ２が搬送方向Ｘに並べられたときに、最後のレシーバ２に対しても安定した状態で注入できる。このため、本例の注入装置１であると、最初のレシーバから最後のレシーバまで安定した状態で吐出できるので、注入量の精度をさらに向上できる。
【００３６】
図９に異なる形態のトレーを示してある。図９（ａ）に示すトレー３ｅは、マイクロウェル（レシーバ）２がマトリクス状に配置されたマイクロウェルプレート３２を凹状の装着部３３に搭載可能であり、トレー台１５に対して所定の高さに維持されるように４本の脚部４８を備えている。このトレー３ｅにおいても、装着部３３の搬送方向Ｘの両端に、溝状の液受部４３および４４が設けられており、最初のレシーバから最後のレシーバまで安定した状態で吐出できる。また、脚部４８の高さを自由に調整することが可能であり、プレート３２のような薄いものであれば装着部３３の高さを上げることによりノズルとレシーバであるマイクロウェルとの距離を調整できる。また、試験管（テストチューブ）のホルダ３１のように厚いものであれば装着分３３を下げることによりノズルとテストチューブとの距離を調整できる。
【００３７】
図９（ｂ）に示すトレー３ｆは、図９（ａ）に示したトレー３ｅとほぼ同様であるが、搬送方向Ｘに、幅の狭いマイクロウェルプレート３２ａを複数個、たとえば、３個のマイクロウェルプレート３２ａを並べて設置できるように、３つの装着部３３が設けられている。また、両端に設けられた液受部４３および４４に加えて、隣り合う装着部３３の間に溝状の液受部４０が設けられている。このため、いずれのマイクロウェルプレート３２ａであっても、その直後には必ず液受部があるので、最初のレシーバから最後のレシーバまで安定した状態で吐出できる効果が全てのマイクロウェルプレート３２ａについて得られる。なお、装着部３３の間隔が狭い場合には液受部４０を省略することも可能である。
【００３８】
図１０に、本発明の異なる注入装置１ａを示してある。この注入装置１ａのトレー３ａは、第１の液受部４３および第２の液受部４４が、吐出ユニット２０の各々のノズルに対応したセル４９に分割されており、それぞれのセル４９に吐出液４を検出するセンサー５８が配置されている。各々のセンサー５８は、図１１（ａ）に示すように、離間した状態で配置された２つの電極５８ａおよび５８ｂを備えており、これらの間に液４が吐出されて電極間の抵抗や電流が変化することにより液が吐出されたことを検出する。液滴を検出するセンサーはこれに限定される必要はなく、光学式のセンサーなども利用可能である。
【００３９】
さらに、液受部４３および４４を構成する各々のセル４９には、図１１（ｂ）に示すように、吸引ポンプ５９が接続されている。センサー５８で吐出液４が確認されると吸引ポンプ５９を稼動させることにより、センサー５８から液滴を除去し、センサー５８をリセットすることができる。また、吸引ポンプ５９は、液受部４３および４４に排出された吐出液４を廃液タンク５７に回収して除去する機能も備えている。
【００４０】
本例の注入装置１ａであると、第１の液受部４３および第２の液受部４４に設けられたセンサー５８により、ノズル２１の単位で液４が吐出されたか否かを判断することができる。したがって、レシーバ２へ吐出する本吐出の前に、各々のノズル２１が健全であるか否かを判断でき、さらに、本吐出の後に、各々のノズル２１が健全であるか否かを判断できる。このため、本吐出の前後でノズル２１から正常に吐出液４が吐出されたことを確認することにより、本吐出においても各々のレシーバ２に対して正常に吐出されたと間接的ではあるが判断できる。したがって、注入装置１による注入作業の信頼性を向上できる。第１の液受部４３または第２の液受部４４の一方にセンサー５８を設けて吐出されたことを確認するだけでもノズル２１の健全性を確認することができ、信頼性の向上に有効である。
【００４１】
図１２に、本発明のさらに異なる注入装置１ｂを示してある。この注入装置１ｂでは、レシーバ２としてマイクロウェルをセットできるマイクロウェルプレート３２を搭載できるトレー３ｂを採用している。また、吐出ユニット２０の各々のノズル２１の吐出側に、液滴が通過したことを検出可能な光学センサー６３が設けられており、ノズル２１から正常に吐出液４が吐出されたか否かをその都度確認できるようになっている。したがって、この注入装置１ｂでは、本吐出で実際に吐出液４がレシーバ２に対して吐出されたことを１つ１つ確認できる。このため、さらに注入作業の信頼性を向上できる。
【００４２】
また、第１および第２の液受部４３および４４には、吐出された液４を加熱して蒸発させることができるヒータ６１が設置されている。したがって、液受部４３および４４に受け入れられた吐出液４を廃棄する手間が不要であり、簡単なメンテナンスでトレー３ｂを繰り返し利用することができる。
【００４３】
図１３に、本発明のさらに異なる注入装置１ｃを示してある。また、図１４に注入装置１ｃの概略構成を側面図により示してある。この注入装置１ｃでは、メンブレン（たとえば、ＰＶＤＦ（Polyvinylidene fluoride）膜）あるいはプレート３５の表面の分割されたエリア３４をレシーバ２とし、エリア３４を適当な距離を開けて分割できるよう断続的に吐出液４を吐出する。たとえば、ノズル２１の単位で異なる抗体が含まれている試薬を塗布することにより、エリア３４の単位である検査を行う検査プレートを作成できる。本例の注入装置１ｃであれば、プレート３５に塗布する前後に液受部４３および４４に試薬４を吐出できるので、プレート３５の最初および最後のエリア３４に対しても均等に試薬などの吐出物４を塗布できる。したがって、プレート３５を無駄にすることなく検査用のプレートを作成できる。
【００４４】
図１５に示すように、吐出ユニット２０から連続的に吐出することにより、プレート３５あるいは用紙の上に、連続的、実線を印刷するように試薬などの吐出液４を吐出できる。ウェルやテストチューブをレシーバとして吐出物４を吐出する場合は、ウェルやテストチューブの間に試薬などが吐出されると、それらの縁から吐出物がウェルやテストチューブ内に入ることがあり注入量が不安定になる要因となる。したがって、ウェルやテストチューブといったレシーバの単位で確実に注入できるように分断あるいは分割して破線を描くように注入することが望ましい。用紙やプレートなどに試薬などを塗布した後で、切断して利用する場合は切断部分の無駄を省くために断続的に吐出物を吐出できる。一方、線の長さを可変したい時には連続的に吐出物を吐出し、必要な幅にカットして使用することも有効である。
【００４５】
図１４は、吐出液４が塗布されたプレートあるいは用紙３５を連続的に作成するための一例を示してある。トレー３ｃは、上部に用紙３５を複数枚重ねてセット可能であり、最上部の用紙３５が紙押さえローラ７２および７３に位置が動かないようにして吐出ユニット２０の下方を通過し、最上部の用紙３５に吐出液４を塗布する。塗布された最上部の用紙３５は、排紙ローラ７１により排出され、次の用紙３５が表れる。その用紙３５を最上部としてトレー３ｃが吐出ユニット２０の下を再び搬送されることにより、吐出液４が塗布される。
【００４６】
図１６に、本発明のさらに異なる注入装置１ｄを示してある。この注入装置１ｄは、ホルダ３ｄにレシーバ２としてシャーレ７８を搭載し、シャーレ７８の培地７９に対して培養するサンプルなどを吐出物４として注入することができる。シャーレ７８のように、分注する際に、すべてのノズル２１から吐出する必要がない場合は、必要のないノズルから吐出されないようにすることも可能である。そのようなノズル単位の制御は、バルブジェット方式の吐出ユニット２０であっても、図１６に示すような、インクジェットタイプの吐出ユニット２８でも容易である。特に、インクジェットタイプの吐出ユニット２８は、インクジェットプリンタ用に開発された技術を用いて微細な量の制御が必要とする吐出物を分注するのに適している。
【００４７】
なお、上記で説明した注入装置では、ベース１０に固定された吐出ユニット２０に対してトレー３を搬送することにより、それらを相対的に動かすようにしているが、吐出ユニット２０を動かしながら吐出することも可能である。しかしながら、吐出ユニット２０を動かすことにより、移動中に吐出ユニットが振動したり、吐出物をためたタンクと吐出ユニット２０とを接続するチューブが伸び縮みすることが多く、本吐出中に吐出する条件が変動しやすい。したがって、前吐出、本吐出および後吐出の条件ができるだけ変動しないようにして注入量の精度を向上するためには、吐出ユニットを固定し、レシーバをホールドするトレーを移動することが望ましい。また、上記の例では、レシーバを上部に搭載するトレー式のホルダを備えた注入装置を説明しているが、トレーに限らず、ホルダは、吐出ユニットの下方を移動中にレシーバを所定の状態に保持できるようなものであれば良い。
【００４８】
以上に説明したように、本発明においては、吐出の対象となるレシーバを保持するホルダに、レシーバとは別に、しかしながら、レシーバの近傍に吐出物を受ける液受部を設け、ワークに吐出を開始する直前に前吐出でき、また、吐出を終了する際に後吐出ができるようにしている。したがって、レシーバに吐出物を吐出する本吐出工程の前後の最も注入量が不安定になりやすい過程を分離することができ、レシーバに対して吐出物を注入する本吐出における実質的な精度を向上できる。
【００４９】
また、本発明の注入装置であると、マイクロウェルプレートを保持することにより複数のレシーバが保持されるホルダ上で、前吐出、本吐出および後吐出を連続して処理できる。このため、注入処理の処理速度に影響を与えることなく、注入精度を向上できる。また、吐出ユニット自体の構造を改良して注入量の精度を上げなくても、実質的な注入量の精度を上げられる。したがって、処理速度が速く、コンパクトで注入精度の高い注入装置を提供できる。
【００５０】
本発明の注入装置は、液状の吐出物を吐出する少なくとも１つのノズルを備えた吐出ユニットと、この吐出ユニットの吐出方向に、前記吐出物を受ける少なくとも１つのレシーバをセット可能なホルダと、前記吐出ユニットおよび前記ホルダを、このホルダの第１の端から第２の端に向かって相対的に動かす移動機構とを有し、前記ホルダは、前記第１の端に、前記吐出物を前記レシーバに先立って受け入れ可能な第１の液受部を備えている。前記ホルダは、前記第２の端に、前記レシーバの後で前記吐出物を受け入れ可能な第２の液受部を備えていることが望ましい。さらに、前記第１の液受部には、前記少なくとも１つのノズルのいずれかから前記吐出物が吐出されたことを判断可能なセンサーが設置されていることが望ましい。さらに、前記第２の液受部には、前記少なくとも１つのノズルのいずれかから前記吐出物が吐出されたことを判断可能なセンサーを備えていることが望ましい。また、前記吐出ユニットは、前記少なくとも１つのノズルのいずれかから前記吐出物が吐出されたことを判断可能なセンサーを備えていることが望ましい。注入装置は、前記第１の液受部に受け入れられた前記吐出物を回収する機構を有することが望ましい。また、注入装置は、前記ホルダは着脱可能であることが望ましい。さらに、前記吐出ユニットはバルブ方式またはインクジェット方式で前記ノズルから吐出物を吐出する注入装置であることが望ましい。注入装置は、前記移動機構により前記ホルダおよび／または前記吐出ユニットを一定速度で動かし、前記吐出ユニットにより前記吐出物を一定のタイミングで断続的に吐出する制御装置を有することが望ましい。または、注入装置は、前記移動機構により前記ホルダおよび／または前記吐出ユニットを一定速度で動かし、前記吐出ユニットにより前記吐出物を連続的に吐出する制御装置を有することが望ましい。
【００５１】
本発明の他の形態の１つは、液状の吐出物を吐出する少なくとも１つのノズルを備えた吐出ユニットを有する注入装置の、前記吐出ユニットの吐出方向に、前記吐出物を受ける少なくとも１つのレシーバをセット可能なホルダであって、前記注入装置では、前記吐出ユニットおよび前記ホルダが当該ホルダの第１の端から第２の端に向かって相対的に動かされながら前記レシーバに前記吐出物が吐出され、前記第１の端に、前記吐出物を前記レシーバに先立って受け入れ可能な第１の液受部を備えているホルダである。前記ホルダは、前記第２の端に、前記レシーバの後で前記吐出物を受け入れ可能な第２の液受部を備えていることが望ましい。
【００５２】
本発明の他の形態のさらに１つは、液状の吐出物を吐出する少なくとも１つのノズルを備えた吐出ユニットと、この吐出ユニットの吐出方向に、前記吐出物を受ける少なくとも１つのレシーバをセット可能なホルダと、前記吐出ユニットおよび前記ホルダを、このホルダの第１の端から第２の端に向かって相対的に動かす移動機構とを有し、前記ホルダにセットされた前記少なくとも１つのレシーバに前記吐出物を吐出する注入装置の制御方法であって、前記少なくとも１つのレシーバに前記吐出物を吐出する前に、前記ホルダの前記第１の端に設けられた第１の液受部に、前記吐出物を吐出する前吐出工程と、前記少なくとも１つのレシーバに前記吐出物を吐出する本吐出工程とを有する注入装置の制御方法である。前記吐出物を前記レシーバに吐出した後で、前記ホルダの前記第２の端に設けられた第２の液受部に、前記吐出物を吐出する後吐出工程をさらに有することが望ましい。また、前記本吐出工程では、前記移動機構により前記ホルダおよび／または前記吐出ユニットを一定速度で動かし、前記吐出ユニットにより前記吐出物を一定のタイミングで断続的に吐出することも有効である。前記本吐出工程では、前記移動機構により前記ホルダおよび／または前記吐出ユニットを一定速度で動かし、前記吐出ユニットにより前記吐出物を連続的に吐出することも有効である。
【００５３】
本発明の他の形態のさらに１つは、液状の吐出物を吐出する少なくとも１つのノズルを備えた吐出ユニットと、この吐出ユニットの吐出方向に、前記吐出物を受ける少なくとも１つのレシーバをセット可能なホルダと、前記吐出ユニットおよび前記ホルダを、このホルダの第１の端から第２の端に向かって相対的に動かす移動機構とを有し、前記ホルダにセットされた前記少なくとも１つのレシーバに前記吐出物を吐出する注入装置の制御プログラムである。この制御プログラムは、前記少なくとも１つのレシーバに前記吐出物を吐出する前に、前記ホルダの前記第１の端に設けられた第１の液受部に、前記吐出物を吐出する前吐出処理と、前記少なくとも１つのレシーバに前記吐出物を吐出する本吐出処理とを実行可能な命令を有する。制御プログラムは、前記吐出物を前記レシーバに吐出した後で、前記ホルダの前記第２の端に設けられた第２の液受部に、前記吐出物を吐出する後吐出処理を実行可能な命令をさらに有することが望ましい。前記本吐出処理では、前記移動機構により前記ホルダおよび／または前記吐出ユニットを一定速度で動かし、前記吐出ユニットにより前記吐出物を一定のタイミングで断続的に吐出することが望ましい。
【００５４】
本発明の他の形態のさらに１つは、液状の吐出物を吐出する少なくとも１つのノズルを備えた吐出ユニットの吐出方向に、前記吐出物を受ける少なくとも１つのレシーバをホルダに搭載してセットする工程と、前記吐出ユニットおよび前記ホルダを、当該ホルダの第１の端から第２の端に向かって相対的に動かしながら前記レシーバに前記吐出物を注入する本吐出工程と、この本吐出工程の前に、前記ホルダの前記第１の端に設けられた第１の液受部に前記吐出物を吐出する前吐出工程とを有する注入方法である。前記本吐出工程の後に、前記ホルダの前記第２の端に設けられた第２の液受部に前記吐出物を吐出する後吐出工程を有することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】注入装置の全体構成を示す図である。
【図２】注入装置の吐出ユニットの様子を拡大して示す図である。
【図３】図３（ａ）は、ノズルがベースの固定プレートに取り付けられている様子を拡大して示す図、図３（ｂ）は固定プレートを上方から見た平面図である。
【図４】吐出ユニットの詳細を示す図である。
【図５】注入装置のローラプレートにトレーが搭載された様子を示す図である。
【図６】注入装置にレシーバをセットし、それぞれのレシーバに吐出物を注入する様子を示す図である。
【図７】各々のレシーバに吐出物が注入される様子を模式的に示す図である。
【図８】注入装置の動作の概略を示すフローチャートである。
【図９】異なるトレーを示す図である。
【図１０】第１および第２の液受部にセンサーが設置されたホルダを有する注入装置の概略を示す図である。
【図１１】図１０に示す注入装置の各々の液受部に設置されたセンサーの一例を示す図である。
【図１２】吐出ユニットの下方に吐出物を検出するセンサーが設置された注入装置の概略を示す図である。
【図１３】さらに異なる注入装置の例を示す図である。
【図１４】吐出物がプレートまたは用紙を連続的に作成可能な注入装置の概略を示す図である。
【図１５】プレートまたは用紙に吐出物を連続的に吐出する注入装置の概略を示す図である。
【図１６】シャーレに対して吐出物を吐出する注入装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 注入装置
２ レシーバ
３、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ ホルダ（トレー）
４ 液状の吐出物
５ 移動機構
２０ 吐出ユニット
２１ ノズル
４１ 第１の端
４２ 第２の端
４３ 第１の液受部
４４ 第２の液受部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状の吐出物を微小量吐出する分注装置または注入装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微量な成分の解析のために、検査対象となる溶液や媒体などが入ったウェルあるいは試験管などに、検査用の試薬や、培養液などの様々な目的の液体を注入あるいは分注する注入装置が知られている。逆に、試薬などが入ったウェルに検査対象となるサンプル溶液を分注することもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
遺伝子情報の解析、薬剤の評価、その他の生物分やあるいは医療分野などにおける測定および解析に使用されている注入装置では、微小なウェルなどのレシーバがマトリクス状に配置されたマイクロウェルプレートあるいはマイクロプレートの各々のレシーバに対して、所定の量の液体を精度良く注入あるいは分注することが要求されている。微小な注入量の精度を向上するためには、圧縮空気による吐出量を高精度で制御できるバルブジェット方式のディスペンサが採用され、さらに近年では、印刷用に開発が進んだインクジェットの技術が、液体を分注するために利用されている。また、注入位置の精度を向上するためにはディスペンサをＸ−Ｙ方向に精度良く動かすＸ−Ｙステージの技術が利用されている。
【０００４】
解析対象となる情報量が増加すると、注入対象となるレシーバの量も増加するので、解析時間を短縮するには分注処理をさらに高速化する必要がある。また、レシーバの量が増えれば、個々のレシーバはさらに小さなものにして集積度を向上する必要がある。したがって、分注装置としては、さらに精度良く、所定の量の液体を所定の位置に、高速で注入できるものが要求されている。また、信頼性が高く、低コストであることも要求されている。
【０００５】
そこで、本発明においては、マイクロウェルプレートのウェルなどのレシーバに対して安定した量を精度良く吐出できる低コストの注入装置、およびその制御方法を提供することを目的としている。レシーバの高集積化にも容易に対応できる注入装置および注入方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
注入量の精度を向上する１つの方法は、液を吐出する各々のディスペンサの吐出量の精度を向上することである。しかしながら、吐出する対象物が液体であるので、ノズル近傍の液の状態、たとえば、ノズル先端のメニスカス力による凹凸の形成度合い、溶液を保持したタンクからノズルまでの配管内部の状態によって吐出される量は影響され、吐出量が少なくなればなるほど、そのような環境に依存した変動が大きくなる。また、ノズル先端からの吐出物の蒸発によって局部的に液（吐出物）の粘度が上がることにより吐出量にばらつきが発生する。したがって、どのような環境であっても所定の量を精度良く吐出するためには吐出圧を制御したり、配管内の条件を一定に保ったりする必要があり、注入装置のコストが上昇する要因となる。その一方で、どのように調整しても、最初から所定の吐出量が得られるとは限らない。逆に、ある程度ラフな条件設定であっても、注入を続けることにより同じ状態が再現されるので注入量は安定し易い。
【０００７】
そこで、本発明においては、吐出の対象となるレシーバを保持するホルダに、レシーバとは別に、しかしながら、レシーバの近傍に吐出物を受ける液受部を設け、ワークに吐出を開始する直前で予備的な吐出を行なう。これにより、レシーバに吐出液を吐出する本吐出のときは、吐出条件が安定した状態で吐出されるので、吐出量の精度を向上できる。すなわち、本発明の注入装置は、液状の吐出物を吐出する少なくとも１つのノズルを備えた吐出ユニットと、この吐出ユニットの吐出方向に、吐出物を受ける少なくとも１つのレシーバをセット可能なホルダと、吐出ユニットおよびホルダを、このホルダの第１の端から第２の端に向かって相対的に動かす移動機構とを有し、ホルダは、第１の端に、吐出物をレシーバに先立って受け入れ可能な第１の液受部を備えている。
【０００８】
本発明の注入装置では、少なくとも１つのレシーバに吐出物を吐出する前に、ホルダの第１の端に設けられた第１の液受部に、吐出物を吐出する前吐出工程と、少なくとも１つのレシーバに吐出物を吐出する本吐出工程とを有する制御方法を採用できる。したがって、レシーバに吐出物を吐出する本吐出工程の前に、ホルダの第１の端に設けられた第１の液受部に、吐出物を吐出する前吐出工程を行う注入方法により、吐出物を注入あるいは分注できる。このため、最も吐出量の変動の大きな吐出開始直後の吐出を予備吐出として本吐出とは区別して分離する、あるいは捨てることが可能となる。したがって、吐出ユニット自体、すなわち、ディスペンサとして液量を制御する部分の精度を向上しなくても、注入量の精度に最も影響の高い初期の工程を本吐出から除去することにより、レシーバに対して分注する本吐出における実質的な吐出量の精度を向上できる。
【０００９】
分注用のノズルの目詰まりを防止するなどの目的で、吐出ユニットをホルダから離れたホームポジションで予備吐出することも重要である。それに対し、本発明の注入装置においては、ホルダの第１の端に液受部を設けることにより、ホルダ上のレシーバに非常に近い位置で、レシーバに吐出する本吐出と繋がった一連の処理としての予備的な前吐出を行うことができる。したがって、ホルダ上で前吐出から本吐出を一連の処理として実行することが可能であり、本吐出における吐出条件の変動を最小限に留め、安定した条件の基で吐出することにより吐出量の精度を上げることができる。
【００１０】
また、この注入装置を用いた注入方法であると、マイクロウェルなどの複数のレシーバが保持されるホルダ上で、レシーバの直前で前吐出を行えるので、予備的な前吐出から本吐出までは一連のあるいは連続した作業あるいは手順となる。このため、吐出ユニットの位置を大きく動かしたり、吐出ユニットとホルダとの速度を大きく変えたりする必要はなく、注入処理の処理速度に影響を与えることはない。また、予備的な前吐出のために本吐出と全く異なった工程が加わるわけでもない。このため、予備吐出を含めて分注処理の高速化に対し極めて容易に対応できる。また、吐出ユニット自体の構造を改良して注入量の精度を上げなくても、実質的な注入量の精度が上がるので、注入装置の製造および開発コストも低く抑えることができる。さらに、吐出ユニット自体の構造が複雑にならないので、コンパクトで注入精度の高い注入装置を提供できる。
【００１１】
注入を開始した直後の次に吐出量（注入量）の変動が大きくなり易いタイミングは、注入を終了するときである。ノズルからの吐出を停止しようとしても、ノズル付近から余分な液が落下する可能性もあるし、吐出が終わった直後に液ダレを防止しようとして吐出ユニットの作動空気圧を制御したり、吐出中と異なる制御を行うと、それに起因して吐出量が変化する可能性がある。したがって、本発明の注入装置では、さらに、ホルダの第２の端に、レシーバの後で吐出物を受け入れ可能な第２の液受部を設け、吐出終了時の注入量が変化しやすい部分を本吐出から分離できるようにしている。これにより、吐出ユニット自体の液量を制御する部分の精度を向上しなくても、レシーバに対する実質的な吐出量の精度をさらに向上できる。したがって、本発明の注入装置の制御方法は、本吐出工程の後、すなわち、吐出物をレシーバに吐出した後で、ホルダの第２の端に設けられた第２の液受部に、吐出物を吐出する後吐出工程を設けることが望ましい。
【００１２】
これら第１および／または第２の液受部は、単に、予備吐出された吐出液を受けるためだけではなく、ノズルの機能を確認するために利用することが可能である。すなわち、第１の液受部に、少なくとも１つのノズルのいずれかから吐出物が吐出されたことを判断可能なセンサーを設置することにより、本吐出の前に、ノズルの動作を確認することができる。また、第２の液受部に、少なくとも１つのノズルのいずれかから吐出物が吐出されたことを判断可能なセンサーを設置することにより本吐出の後のノズルの動作を確認できる。したがって、これらの液受部に設置されたセンサーの検出結果から、間接的ではあるが、本吐出の間にノズルが正常に動作していたことを確認でき、注入装置の信頼性を向上できる。さらに、吐出ユニットに、少なくとも１つのノズルのいずれかから吐出物が吐出されたことを判断可能なセンサーを設け、吐出ユニットから出力された液滴を検出することにより、本吐出の間のノズルの動作の信頼性を直に確認でき、さらに信頼性を向上できる。
【００１３】
第１および第２の液受部に吐出された吐出液を処理するために適当な手段を設けることにより、ホルダを繰り返し利用したり、取り外してメンテナンスするのが容易になる。処理するための手段の１つは、吐出液を蒸発処理するための加熱手段である。第１および第２の液受部に受け入れられた吐出物を回収する機構を設けることも有効である。さらに、第１および／または第２の液受部を備えたホルダは注入装置と一体になったものであっても良いが、着脱可能なものとすることも可能であり、レシーバを装着あるいは搭載したり、メンテナンスするのが容易となる。そのようなホルダも本発明に含まれる。
【００１４】
吐出ユニットとしては、バルブ方式またはインクジェット方式でノズルから吐出物を吐出するヘッドを用いることが可能であり、特に微量な吐出量を精度良く制御するには適している。
【００１５】
本発明の注入装置は、移動機構によりホルダおよび／または吐出ユニットを一定速度で動かし、吐出ユニットにより吐出物を一定のタイミングで断続的に吐出する制御装置を設けることにより、複数のレシーバに対して断続的に一定量の吐出物を注入できる。また、断続的に吐出する時間の長さを変えることにより、すなわち、破線を描くように注入したときに、破線の各々の要素の長さを変えることにより、各々のレシーバに対して注入される吐出物の量を可変に極めて精度良く制御することができる。レシーバは、マイクロウェルあるいはテストチューブなどのように個々が溶液を保持可能なように区画化されたものに限らず、溶液を吸着支持するようなプレート、基板、テスト用紙上に配置された試験用の区画であっても良い。さらには、シャーレなどに入れられた培地上の所定の区画であっても良い。また、基板や培地には、吐出ユニットから吐出物を連続的に吐出することも可能であり、連続的な試験用の区画を形成したり、試液を連続的に注入することが可能である。
【００１６】
本発明の制御方法は、前吐出処理と、本吐出工程、さらには後吐出工程を実行可能な命令を有する制御プログラム、ファームウェアあるいはプログラム製品として、注入装置の制御装置として採用されるであろうマイクロコンピュータなどに読み取り可能な記録媒体に記録して提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。図１に本発明に係る注入装置の概要を示してある。この注入装置は、分注装置またはディスペンサなどとも呼ばれるものであり、複数のウェルやテストチューブなどのレシーバに対して試薬やサンプル溶液などの液状の吐出物を所定の量だけ注入することができるものである。図１（ａ）は注入装置１を上方から見た平面図であり、図１（ｂ）は、注入装置１を側方から見た図であり、内部の構成を示すために部分的に断面を用いて示してある。
【００１８】
この注入装置１は、液状の吐出物を出力する複数のノズル２１を備えた吐出ユニット（吐出ヘッド）２０を備えており、ノズル２１から下方に向かって吐出物が吐出されるように、ノズル２１を下に向けてベース１０の上に取り付けられている。ベース１０には、吐出ユニット２０の下方を通過するように、吐出物を受け入れる複数のレシーバ２をセット可能なホルダ３と、ホルダ３を搬送するための移動機構５とが配置されている。すなわち、本例の注入装置１は、吐出ユニット２０がベース１０に固定されており、ホルダ３が動いて、ホルダ３にセットされたレシーバ２のそれぞれに吐出物が注入される。
【００１９】
本例の移動機構５は、駆動源となるステッピングモータ１１と、このステッピングモータ１１のシャフトに取り付けられた送りローラ１２と、この送りローラ１２および押えローラ１３により搬送方向Ｘに駆動されるローラプレート１４と、このローラプレート１４に搭載されたトレー台１５とを備えている。そして、トレー台１５の上面１５ａにホルダであるトレー３が搭載され、トレー３にセットされたレシーバ２が吐出ユニット２０の下方を通過する。ベース１０には、トレー台１５の両エッジをガイドするガイドプレート１６および１７が設けられており、トレー３は、所定のルートに沿って、所定のスピードで吐出ユニット２０の下方を通過する。したがって、吐出ユニット２０のノズル２１から適当なタイミングで吐出物を吐出することにより所定のレシーバ２に対し、所定の量の吐出物を注入あるいは分注できる。
【００２０】
注入装置１の移動機構５と、吐出ユニット２０の制御は、マイクロコンピュータからなる制御装置１９により、ＲＯＭなどに格納された制御プログラム５０に従って制御される。また、本例の注入装置１は、ローラプレート１４により搬送されるトレー３の位置を検出するために、吐出ユニット２０の下方に当たる位置に、トレー３あるいはローラプレート１４のエッジを検出することができるセンサー８が配置されており、制御装置１９にセンサー８の出力が供給される。
【００２１】
図２に、吐出ユニット２０の構成を拡大して示してある。吐出ユニット２０は、ベース１０の上方にサポート９により取り付けられている。吐出ユニット２０は、トレー３に搭載された複数のレシーバ２のそれぞれに対して液状の吐出物を吐出するように、トレー３の搬送方向Ｘと直交する方向に、トレー上のレシーバ２と同じピッチで並んだ複数のノズル２１を備えている。ぞれぞれのノズル２１は、サポート９に取り付けられた固定フレーム１８に固定されており、チューブ２３を介して、それぞれのノズル２１に対して所定の量の吐出物を供給する供給部（バルブあるいはアクチュエータ）２２と接続されている。
【００２２】
図３（ａ）に、固定フレーム１８にノズル２１が取り付けられた状態を拡大して示し、図３（ｂ）に固定フレーム１８を上方から見た図を示してある。固定フレーム１８には、供給部２２が配列されたピッチより非常に狭いピッチで、ノズル２１を上下方向に挿入可能な貫通穴４５が複数形成されている。また、ノズル２１を貫通穴４５に挿入した状態で、固定ねじ４７によりノズル２１を固定フレーム１８に固定するための横穴４７が形成されている。本例の吐出ヘッド２０においては、ノズル２１と供給部２２とが分離しており、さらに、ノズル２１と供給部２２がフレキシブルはチューブあるいはホース２３で連結されている。したがって、供給部２２の配列とは独立してノズル２１を配列することが可能であり、さらに、固定フレーム１８に取り付ける穴４５を選択することによりノズル２１のピッチをレシーバ２のピッチや、塗布したい領域のピッチに応じて自由に調整できる。すなわち、ノズル２１および供給部２２がチューブ２３により接続されているので、供給部２２が配置されたピッチより狭いピッチでも、広いピッチでもノズル２１を配列することが可能であり、隣り合うノズル２１の間隔をフレキシブルに調整できる。
【００２３】
図４に、吐出ユニット２０の基本的な構成を示してある。本例の吐出ユニット２０はバルブジェット方式であり、アクチュエータであるソレノイド２６が駆動して所定の量の吐出物をノズル２１に対して加圧して出力する。供給部２２は、ポンプ２４により加圧された吐出物あるいは吐出液４を吸い込んでノズル２１に向かって加圧するソレノイドとして動作するゴムシート２５と、ゴムシート２５を上下に動かすソレノイド２６とを備えている。したがって、制御装置１９によりソレノイド２６を適当なタイミングで上下に動かすことにより、各ノズル２１の単位で、所定の量の吐出液４が液容器２９から吸入され、各ノズル２１から下方に向かって吐出される。
【００２４】
図５に、注入装置１のローラプレート１４にトレー３が搭載された様子を示してある。レシーバ２のホルダであるトレー３は、搬送方向Ｘに長い長方形であり、その中央に複数のレシーバ２を２次元（マトリクス状あるいはアレイ状）に並べて保持できるようになっている。レシーバ２は、本例のようなテストチューブであっても良く、あるいはマイクロウェルであっても良い。レシーバ２をマトリクス状に保持する方法は様々である。レシーバ２がテストチューブであれば、それをマトリクス状に挿入して保持できるようにしたチューブホルダが利用可能である。トレー３はチューブホルダ３１が一体になったものであっても良く、あるいはトレー３の中央にチューブホルダ３１を動かないように取り付けることができるようになったものであっても良い。たとえば、図６（ａ）に示すようなトレー３であれば、中央部分が凹んだ装着部３３となっており、その装着部３３にチューブホルダ３１を装着することにより、トレー３の所定の位置にテストチューブをマトリクス状に並べて配置することができる。
【００２５】
また、レシーバ２がマイクロウェルであれば、複数のマイクロウェルがマトリクス状に配置されたマイクロウェルプレート３２が市販されている。したがって、トレー３の中央の装着部３３にマイクロウェルプレート３２を取り付けることによりレシーバ２をトレー３の上にマトリクス状に並べることができる。
【００２６】
このトレー３の装着部３３の搬送方向Ｘの両端に、溝状の液受部４３および４４が設けられている。図１に示すように、搬送方向Ｘにトレー３が移動し、図面の右側から左側に向かって吐出ユニット２の下をトレー３が通過しながらレシーバ２に吐出物が注入されるときに、液受部４３および４４も含めて吐出ユニット２から吐出物４が吐出されると、トレー３の右側の端（第１の端４１）の液受部４３には、レシーバ２に注入される前の吐出物４が吐出され、トレー３の左側の端（第２の端４２）の液受部４４には、レシーバ２に注入された後の吐出物４が吐出される。
【００２７】
図６に、本例の注入装置１に、レシーバ２をセットし、それぞれのレシーバ２に吐出物を注入する様子を示してある。先に説明したように、まず、図６（ａ）に示すように、レシーバであるテストチューブ２をマトリクス状に配置したレシーバホルダ３１をトレー３の装着部３３にセットする。そして、トレー３をローラプレート１４の上のトレー台１５にセットする。本例のトレー３は、注入装置１から着脱できるものであるが、トレー３がトレー台１５に固定された注入装置を提供することも可能である。いずれの場合も、図６（ｂ）に示すように、移動機構５のモータ１１を駆動してローラプレート１４を搬送方向Ｘに駆動すると、トレー３が吐出ユニット２０の下を通過する。したがって、トレー３にセットされた各々のレシーバ２も吐出ユニット２０の各々のノズル２１の下を通過し、そのときに吐出液が分注される。
【００２８】
その際、吐出ユニット２０は、レシーバ２に先立って、トレー３の右端４１から吐出を開始し、レシーバ２に吐出物４を吐出する前に、第１の液受部４３に吐出物を吐出する（前吐出）。この後、さらに、トレー３は、移動機構５により一定の速度で搬送され、吐出ユニット２０は、ノズル２１の下に達したレシーバ２に対して吐出物４を吐出する（本吐出）。そして、トレー３に配置されたレシーバ２がすべて吐出ユニット２０を通過した後も、吐出ユニット２０は、第２の液受部４４に吐出物４を吐出する（後吐出）。
【００２９】
したがって、本例の注入装置１においては、レシーバ２に吐出物４を注入する本吐出工程の直前に第１の液受部４３に吐出物４を前（プレ）吐出することができる。さらに、本吐出工程の直後に第２の液受部４４に吐出物を後（ポスト）吐出することができる。そして、第１および第２の液受部４３および４４は、レシーバ２を搭載したトレー３に設けられているので、本吐出の直前および直後に吐出物を前吐出および後吐出できる。したがって、吐出ユニット２０としては、前吐出、本吐出および後吐出を１つの連続した注入作業として実行することが可能となり、その注入作業の内で注入量にばらつきが発生しやすい、最初の吐出と、最後の吐出とをレシーバ２に吐出液を入れる本吐出から分離することができる。このため、本吐出中は、吐出ユニット２０は最初状態および最後状態ではなく、定常的な安定した状態で吐出液４をそれぞれのレシーバ２に注入することができる。したがって、本吐出中にレシーバ２には、極めて安定した量の吐出物４が精度良く注入される。
【００３０】
図７に、本吐出も含めて、各々のレシーバ２に吐出物４が注入される様子を模式的に示してある。本例では、本吐出のときに、吐出ユニット２０の下方を移動するレシーバ２のピッチに合わせて、断続的に吐出ユニット２０が駆動され、丁度、破線を描くように、吐出物４が出力される。したがって、この破線の１つ１つの線４ａの長さを変えることにより、各々のレシーバ２に対して注入される吐出物４の量を微細制御できる。また、本吐出のみならず、第１の液受部４３と第２の液受部４４に吐出する前吐出および後吐出も含めて断続的に、破線を描くように吐出物４を注入することができる。したがって、この破線を描くように注入する方法では、特に、前吐出、本吐出および後吐出を全く同じ作業の繰り返しとして実行できる。
【００３１】
図８に注入装置１の動作を、フローチャートを用いて示してある。注入装置１では、図６（ａ）に示したように、レシーバ２をホルダであるトレー３の装着部３３にセットし、移動機構５を作動させる。そして、センサー８からの信号により、第１の液受部４３がノズル２１の下に達したと判断されると、吐出作業を開始する。まず、ステップ５１において、前吐出工程を行い、第１の液受部４３に吐出液４を吐出する。次に、ステップ５２において、本吐出工程を行い、移動機構５によりホルダ３を一定速度で動かしながら、ノズル２１から吐出液４を断続的に、破線を描くように吐出する。これにより、それぞれの試験管２に小量の均一な量の吐出液４が注入される。さらに、ステップ５３において、後吐出工程を行い、第２の液受部４４にサンプル４を吐出する。したがって、前吐出（ステップ５１）、本吐出（ステップ５２）および後吐出（ステップ５３）と分かれているが、印刷ヘッド２０および移動機構５においては、実質的に、これら前吐出、本吐出および後吐出は一例の作業である。このため、制御装置１９では、吐出ユニット２０を制御し、第１の液受部４３に吐出する前吐出のタイミングから、第２の液受部４４に吐出する後吐出のタイミングまで、ほぼ一定した間隔で吐出液４をリズミカルに吐出させれば良い。
【００３２】
したがって、注入装置１を制御するプログラム５０またはプログラム製品は、図８に示した各ステップ５１〜５３を実行可能な命令を有するものとなるが、実質的には、第１の液受部４３からレシーバ２を経て第２の液受部４４まで連続あるいは断続して吐出液４を吐出する処理を実行するプログラムとなる。本例の前吐出、本吐出および後吐出を連続して行う注入方法は、レシーバをセットするためのトレーが差し替え可能な注入装置であれば、第１および第２の液受部４３および４４を備えたトレーに差し替え、前吐出、本吐出および後吐出を行うように注入装置１のプログラムを変更することにより実行できる。このため、前吐出、本吐出および後吐出を行うプログラムも本発明に含まれており、マイクロコンピュータで実行可能なファームウェアとしてＲＯＭに記録したり、ＣＤ−ＲＯＭなどの適当な記録媒体に記録したり、インターネットなどのコンピュータネットワークを介して提供することが可能である。
【００３３】
注入装置１は、ノズル２１が詰まるのを防止したり、吐出物４を変えるためにノズル２１を含めてパージするために、トレー３が吐出ユニット２０の下へ搬送されるまえに、予備吐出を行う工程を備えている。この予備吐出で、正常な吐出が行われることが確認できたとしても、予備吐出してから、トレー３に搭載されたレシーバ２がノズル２１の下まで搬送されるには時間がかかる。したがって、ノズル２１の状態や、バルブジェットの供給部２２の状態あるいは環境が変化する可能性があり、最初の吐出が安定していない可能性が大きい。これに対し、本例の注入装置１を使用した注入方法であれば、前吐出および後吐出で本吐出を挟むことにより、環境の変化により注入量が変動しやすい部分を分離して、本吐出の間は安定した条件で精度の高い注入量を維持できる。
【００３４】
すなわち、前吐出する第１の液受部４３はレシーバ２の直前にあるので、それらの距離は、レシーバ２の間隔とほぼ同じである。したがって、第１の液受部４３は前吐出してから最初のレシーバ２に吐出するまでの時間は、レシーバからレシーバに移動しながら吐出するのと同じ条件となる。このため、レシーバからレシーバへ移動しながら吐出するのと同じ条件で最初のレシーバ２に対して吐出できる。したがって、複数のレシーバ２が搬送方向Ｘに並べられたときに、最初のレシーバ２から安定した状態で注入できる。このため、たとえ、吐出ユニット２０の精度を上げなくても、レシーバ２に対して注入される注入量の精度を向上することができる。
【００３５】
また、後吐出する第２の液受部４４はレシーバ２の直後にあるので、それらの距離はレシーバ２の間隔とほぼ同じである。したがって、最後のレシーバ２に吐出してから、第２の液受部４４に後吐出するまでの時間は、レシーバからレシーバに移動しながら吐出するのと同じ条件となる。このため、レシーバからレシーバへ移動しながら吐出するのと同じ条件で、液ダレも気にせずに、最後のレシーバ２に対しても吐出できる。したがって、複数のレシーバ２が搬送方向Ｘに並べられたときに、最後のレシーバ２に対しても安定した状態で注入できる。このため、本例の注入装置１であると、最初のレシーバから最後のレシーバまで安定した状態で吐出できるので、注入量の精度をさらに向上できる。
【００３６】
図９に異なる形態のトレーを示してある。図９（ａ）に示すトレー３ｅは、マイクロウェル（レシーバ）２がマトリクス状に配置されたマイクロウェルプレート３２を凹状の装着部３３に搭載可能であり、トレー台１５に対して所定の高さに維持されるように４本の脚部４８を備えている。このトレー３ｅにおいても、装着部３３の搬送方向Ｘの両端に、溝状の液受部４３および４４が設けられており、最初のレシーバから最後のレシーバまで安定した状態で吐出できる。また、脚部４８の高さを自由に調整することが可能であり、プレート３２のような薄いものであれば装着部３３の高さを上げることによりノズルとレシーバであるマイクロウェルとの距離を調整できる。また、試験管（テストチューブ）のホルダ３１のように厚いものであれば装着分３３を下げることによりノズルとテストチューブとの距離を調整できる。
【００３７】
図９（ｂ）に示すトレー３ｆは、図９（ａ）に示したトレー３ｅとほぼ同様であるが、搬送方向Ｘに、幅の狭いマイクロウェルプレート３２ａを複数個、たとえば、３個のマイクロウェルプレート３２ａを並べて設置できるように、３つの装着部３３が設けられている。また、両端に設けられた液受部４３および４４に加えて、隣り合う装着部３３の間に溝状の液受部４０が設けられている。このため、いずれのマイクロウェルプレート３２ａであっても、その直後には必ず液受部があるので、最初のレシーバから最後のレシーバまで安定した状態で吐出できる効果が全てのマイクロウェルプレート３２ａについて得られる。なお、装着部３３の間隔が狭い場合には液受部４０を省略することも可能である。
【００３８】
図１０に、本発明の異なる注入装置１ａを示してある。この注入装置１ａのトレー３ａは、第１の液受部４３および第２の液受部４４が、吐出ユニット２０の各々のノズルに対応したセル４９に分割されており、それぞれのセル４９に吐出液４を検出するセンサー５８が配置されている。各々のセンサー５８は、図１１（ａ）に示すように、離間した状態で配置された２つの電極５８ａおよび５８ｂを備えており、これらの間に液４が吐出されて電極間の抵抗や電流が変化することにより液が吐出されたことを検出する。液滴を検出するセンサーはこれに限定される必要はなく、光学式のセンサーなども利用可能である。
【００３９】
さらに、液受部４３および４４を構成する各々のセル４９には、図１１（ｂ）に示すように、吸引ポンプ５９が接続されている。センサー５８で吐出液４が確認されると吸引ポンプ５９を稼動させることにより、センサー５８から液滴を除去し、センサー５８をリセットすることができる。また、吸引ポンプ５９は、液受部４３および４４に排出された吐出液４を廃液タンク５７に回収して除去する機能も備えている。
【００４０】
本例の注入装置１ａであると、第１の液受部４３および第２の液受部４４に設けられたセンサー５８により、ノズル２１の単位で液４が吐出されたか否かを判断することができる。したがって、レシーバ２へ吐出する本吐出の前に、各々のノズル２１が健全であるか否かを判断でき、さらに、本吐出の後に、各々のノズル２１が健全であるか否かを判断できる。このため、本吐出の前後でノズル２１から正常に吐出液４が吐出されたことを確認することにより、本吐出においても各々のレシーバ２に対して正常に吐出されたと間接的ではあるが判断できる。したがって、注入装置１による注入作業の信頼性を向上できる。第１の液受部４３または第２の液受部４４の一方にセンサー５８を設けて吐出されたことを確認するだけでもノズル２１の健全性を確認することができ、信頼性の向上に有効である。
【００４１】
図１２に、本発明のさらに異なる注入装置１ｂを示してある。この注入装置１ｂでは、レシーバ２としてマイクロウェルをセットできるマイクロウェルプレート３２を搭載できるトレー３ｂを採用している。また、吐出ユニット２０の各々のノズル２１の吐出側に、液滴が通過したことを検出可能な光学センサー６３が設けられており、ノズル２１から正常に吐出液４が吐出されたか否かをその都度確認できるようになっている。したがって、この注入装置１ｂでは、本吐出で実際に吐出液４がレシーバ２に対して吐出されたことを１つ１つ確認できる。このため、さらに注入作業の信頼性を向上できる。
【００４２】
また、第１および第２の液受部４３および４４には、吐出された液４を加熱して蒸発させることができるヒータ６１が設置されている。したがって、液受部４３および４４に受け入れられた吐出液４を廃棄する手間が不要であり、簡単なメンテナンスでトレー３ｂを繰り返し利用することができる。
【００４３】
図１３に、本発明のさらに異なる注入装置１ｃを示してある。また、図１４に注入装置１ｃの概略構成を側面図により示してある。この注入装置１ｃでは、メンブレン（たとえば、ＰＶＤＦ（Polyvinylidene fluoride）膜）あるいはプレート３５の表面の分割されたエリア３４をレシーバ２とし、エリア３４を適当な距離を開けて分割できるよう断続的に吐出液４を吐出する。たとえば、ノズル２１の単位で異なる抗体が含まれている試薬を塗布することにより、エリア３４の単位である検査を行う検査プレートを作成できる。本例の注入装置１ｃであれば、プレート３５に塗布する前後に液受部４３および４４に試薬４を吐出できるので、プレート３５の最初および最後のエリア３４に対しても均等に試薬などの吐出物４を塗布できる。したがって、プレート３５を無駄にすることなく検査用のプレートを作成できる。
【００４４】
図１５に示すように、吐出ユニット２０から連続的に吐出することにより、プレート３５あるいは用紙の上に、連続的、実線を印刷するように試薬などの吐出液４を吐出できる。ウェルやテストチューブをレシーバとして吐出物４を吐出する場合は、ウェルやテストチューブの間に試薬などが吐出されると、それらの縁から吐出物がウェルやテストチューブ内に入ることがあり注入量が不安定になる要因となる。したがって、ウェルやテストチューブといったレシーバの単位で確実に注入できるように分断あるいは分割して破線を描くように注入することが望ましい。用紙やプレートなどに試薬などを塗布した後で、切断して利用する場合は切断部分の無駄を省くために断続的に吐出物を吐出できる。一方、線の長さを可変したい時には連続的に吐出物を吐出し、必要な幅にカットして使用することも有効である。
【００４５】
図１４は、吐出液４が塗布されたプレートあるいは用紙３５を連続的に作成するための一例を示してある。トレー３ｃは、上部に用紙３５を複数枚重ねてセット可能であり、最上部の用紙３５が紙押さえローラ７２および７３に位置が動かないようにして吐出ユニット２０の下方を通過し、最上部の用紙３５に吐出液４を塗布する。塗布された最上部の用紙３５は、排紙ローラ７１により排出され、次の用紙３５が表れる。その用紙３５を最上部としてトレー３ｃが吐出ユニット２０の下を再び搬送されることにより、吐出液４が塗布される。
【００４６】
図１６に、本発明のさらに異なる注入装置１ｄを示してある。この注入装置１ｄは、ホルダ３ｄにレシーバ２としてシャーレ７８を搭載し、シャーレ７８の培地７９に対して培養するサンプルなどを吐出物４として注入することができる。シャーレ７８のように、分注する際に、すべてのノズル２１から吐出する必要がない場合は、必要のないノズルから吐出されないようにすることも可能である。そのようなノズル単位の制御は、バルブジェット方式の吐出ユニット２０であっても、図１６に示すような、インクジェットタイプの吐出ユニット２８でも容易である。特に、インクジェットタイプの吐出ユニット２８は、インクジェットプリンタ用に開発された技術を用いて微細な量の制御が必要とする吐出物を分注するのに適している。
【００４７】
なお、上記で説明した注入装置では、ベース１０に固定された吐出ユニット２０に対してトレー３を搬送することにより、それらを相対的に動かすようにしているが、吐出ユニット２０を動かしながら吐出することも可能である。しかしながら、吐出ユニット２０を動かすことにより、移動中に吐出ユニットが振動したり、吐出物をためたタンクと吐出ユニット２０とを接続するチューブが伸び縮みすることが多く、本吐出中に吐出する条件が変動しやすい。したがって、前吐出、本吐出および後吐出の条件ができるだけ変動しないようにして注入量の精度を向上するためには、吐出ユニットを固定し、レシーバをホールドするトレーを移動することが望ましい。また、上記の例では、レシーバを上部に搭載するトレー式のホルダを備えた注入装置を説明しているが、トレーに限らず、ホルダは、吐出ユニットの下方を移動中にレシーバを所定の状態に保持できるようなものであれば良い。
【００４８】
以上に説明したように、本発明においては、吐出の対象となるレシーバを保持するホルダに、レシーバとは別に、しかしながら、レシーバの近傍に吐出物を受ける液受部を設け、ワークに吐出を開始する直前に前吐出でき、また、吐出を終了する際に後吐出ができるようにしている。したがって、レシーバに吐出物を吐出する本吐出工程の前後の最も注入量が不安定になりやすい過程を分離することができ、レシーバに対して吐出物を注入する本吐出における実質的な精度を向上できる。
【００４９】
また、本発明の注入装置であると、マイクロウェルプレートを保持することにより複数のレシーバが保持されるホルダ上で、前吐出、本吐出および後吐出を連続して処理できる。このため、注入処理の処理速度に影響を与えることなく、注入精度を向上できる。また、吐出ユニット自体の構造を改良して注入量の精度を上げなくても、実質的な注入量の精度を上げられる。したがって、処理速度が速く、コンパクトで注入精度の高い注入装置を提供できる。
【００５０】
本発明の注入装置は、液状の吐出物を吐出する少なくとも１つのノズルを備えた吐出ユニットと、この吐出ユニットの吐出方向に、前記吐出物を受ける少なくとも１つのレシーバをセット可能なホルダと、前記吐出ユニットおよび前記ホルダを、このホルダの第１の端から第２の端に向かって相対的に動かす移動機構とを有し、前記ホルダは、前記第１の端に、前記吐出物を前記レシーバに先立って受け入れ可能な第１の液受部を備えている。前記ホルダは、前記第２の端に、前記レシーバの後で前記吐出物を受け入れ可能な第２の液受部を備えていることが望ましい。さらに、前記第１の液受部には、前記少なくとも１つのノズルのいずれかから前記吐出物が吐出されたことを判断可能なセンサーが設置されていることが望ましい。さらに、前記第２の液受部には、前記少なくとも１つのノズルのいずれかから前記吐出物が吐出されたことを判断可能なセンサーを備えていることが望ましい。また、前記吐出ユニットは、前記少なくとも１つのノズルのいずれかから前記吐出物が吐出されたことを判断可能なセンサーを備えていることが望ましい。注入装置は、前記第１の液受部に受け入れられた前記吐出物を回収する機構を有することが望ましい。また、注入装置は、前記ホルダは着脱可能であることが望ましい。さらに、前記吐出ユニットはバルブ方式またはインクジェット方式で前記ノズルから吐出物を吐出する注入装置であることが望ましい。注入装置は、前記移動機構により前記ホルダおよび／または前記吐出ユニットを一定速度で動かし、前記吐出ユニットにより前記吐出物を一定のタイミングで断続的に吐出する制御装置を有することが望ましい。または、注入装置は、前記移動機構により前記ホルダおよび／または前記吐出ユニットを一定速度で動かし、前記吐出ユニットにより前記吐出物を連続的に吐出する制御装置を有することが望ましい。
【００５１】
本発明の他の形態の１つは、液状の吐出物を吐出する少なくとも１つのノズルを備えた吐出ユニットを有する注入装置の、前記吐出ユニットの吐出方向に、前記吐出物を受ける少なくとも１つのレシーバをセット可能なホルダであって、前記注入装置では、前記吐出ユニットおよび前記ホルダが当該ホルダの第１の端から第２の端に向かって相対的に動かされながら前記レシーバに前記吐出物が吐出され、前記第１の端に、前記吐出物を前記レシーバに先立って受け入れ可能な第１の液受部を備えているホルダである。前記ホルダは、前記第２の端に、前記レシーバの後で前記吐出物を受け入れ可能な第２の液受部を備えていることが望ましい。
【００５２】
本発明の他の形態のさらに１つは、液状の吐出物を吐出する少なくとも１つのノズルを備えた吐出ユニットと、この吐出ユニットの吐出方向に、前記吐出物を受ける少なくとも１つのレシーバをセット可能なホルダと、前記吐出ユニットおよび前記ホルダを、このホルダの第１の端から第２の端に向かって相対的に動かす移動機構とを有し、前記ホルダにセットされた前記少なくとも１つのレシーバに前記吐出物を吐出する注入装置の制御方法であって、前記少なくとも１つのレシーバに前記吐出物を吐出する前に、前記ホルダの前記第１の端に設けられた第１の液受部に、前記吐出物を吐出する前吐出工程と、前記少なくとも１つのレシーバに前記吐出物を吐出する本吐出工程とを有する注入装置の制御方法である。前記吐出物を前記レシーバに吐出した後で、前記ホルダの前記第２の端に設けられた第２の液受部に、前記吐出物を吐出する後吐出工程をさらに有することが望ましい。また、前記本吐出工程では、前記移動機構により前記ホルダおよび／または前記吐出ユニットを一定速度で動かし、前記吐出ユニットにより前記吐出物を一定のタイミングで断続的に吐出することも有効である。前記本吐出工程では、前記移動機構により前記ホルダおよび／または前記吐出ユニットを一定速度で動かし、前記吐出ユニットにより前記吐出物を連続的に吐出することも有効である。
【００５３】
本発明の他の形態のさらに１つは、液状の吐出物を吐出する少なくとも１つのノズルを備えた吐出ユニットと、この吐出ユニットの吐出方向に、前記吐出物を受ける少なくとも１つのレシーバをセット可能なホルダと、前記吐出ユニットおよび前記ホルダを、このホルダの第１の端から第２の端に向かって相対的に動かす移動機構とを有し、前記ホルダにセットされた前記少なくとも１つのレシーバに前記吐出物を吐出する注入装置の制御プログラムである。この制御プログラムは、前記少なくとも１つのレシーバに前記吐出物を吐出する前に、前記ホルダの前記第１の端に設けられた第１の液受部に、前記吐出物を吐出する前吐出処理と、前記少なくとも１つのレシーバに前記吐出物を吐出する本吐出処理とを実行可能な命令を有する。制御プログラムは、前記吐出物を前記レシーバに吐出した後で、前記ホルダの前記第２の端に設けられた第２の液受部に、前記吐出物を吐出する後吐出処理を実行可能な命令をさらに有することが望ましい。前記本吐出処理では、前記移動機構により前記ホルダおよび／または前記吐出ユニットを一定速度で動かし、前記吐出ユニットにより前記吐出物を一定のタイミングで断続的に吐出することが望ましい。
【００５４】
本発明の他の形態のさらに１つは、液状の吐出物を吐出する少なくとも１つのノズルを備えた吐出ユニットの吐出方向に、前記吐出物を受ける少なくとも１つのレシーバをホルダに搭載してセットする工程と、前記吐出ユニットおよび前記ホルダを、当該ホルダの第１の端から第２の端に向かって相対的に動かしながら前記レシーバに前記吐出物を注入する本吐出工程と、この本吐出工程の前に、前記ホルダの前記第１の端に設けられた第１の液受部に前記吐出物を吐出する前吐出工程とを有する注入方法である。前記本吐出工程の後に、前記ホルダの前記第２の端に設けられた第２の液受部に前記吐出物を吐出する後吐出工程を有することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】注入装置の全体構成を示す図である。
【図２】注入装置の吐出ユニットの様子を拡大して示す図である。
【図３】図３（ａ）は、ノズルがベースの固定プレートに取り付けられている様子を拡大して示す図、図３（ｂ）は固定プレートを上方から見た平面図である。
【図４】吐出ユニットの詳細を示す図である。
【図５】注入装置のローラプレートにトレーが搭載された様子を示す図である。
【図６】注入装置にレシーバをセットし、それぞれのレシーバに吐出物を注入する様子を示す図である。
【図７】各々のレシーバに吐出物が注入される様子を模式的に示す図である。
【図８】注入装置の動作の概略を示すフローチャートである。
【図９】異なるトレーを示す図である。
【図１０】第１および第２の液受部にセンサーが設置されたホルダを有する注入装置の概略を示す図である。
【図１１】図１０に示す注入装置の各々の液受部に設置されたセンサーの一例を示す図である。
【図１２】吐出ユニットの下方に吐出物を検出するセンサーが設置された注入装置の概略を示す図である。
【図１３】さらに異なる注入装置の例を示す図である。
【図１４】吐出物がプレートまたは用紙を連続的に作成可能な注入装置の概略を示す図である。
【図１５】プレートまたは用紙に吐出物を連続的に吐出する注入装置の概略を示す図である。
【図１６】シャーレに対して吐出物を吐出する注入装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 注入装置
２ レシーバ
３、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ ホルダ（トレー）
４ 液状の吐出物
５ 移動機構
２０ 吐出ユニット
２１ ノズル
４１ 第１の端
４２ 第２の端
４３ 第１の液受部
４４ 第２の液受部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状の吐出物を吐出する少なくとも１つのノズルを備えた吐出ユニットと、
この吐出ユニットの吐出方向に、前記吐出物を受ける少なくとも１つのレシーバをセット可能なホルダと、
前記吐出ユニットおよび前記ホルダを、このホルダの第１の端から第２の端に向かって相対的に動かす移動機構とを有し、
前記ホルダは、前記第１の端に、前記吐出物を前記レシーバに先立って受け入れ可能な第１の液受部を備え、
前記移動機構により前記ホルダおよび／または前記吐出ユニットを一定速度で動かし、前記吐出ユニットにより、前記第１の液受部および前記少なくとも１つのレシーバに対し前記吐出物を一定のタイミングで断続的に吐出する制御装置を有する注入装置。
【請求項１】
液状の吐出物を吐出する少なくとも１つのノズルを備えた吐出ユニットと、
この吐出ユニットの吐出方向に、前記吐出物を受ける少なくとも１つのレシーバをセット可能なホルダと、
前記吐出ユニットおよび前記ホルダを、このホルダの第１の端から第２の端に向かって相対的に動かす移動機構とを有し、
前記ホルダは、前記第１の端に、前記吐出物を前記レシーバに先立って受け入れ可能な第１の液受部を備え、
前記移動機構により前記ホルダおよび／または前記吐出ユニットを一定速度で動かし、前記吐出ユニットにより、前記第１の液受部および前記少なくとも１つのレシーバに対し前記吐出物を一定のタイミングで断続的に吐出する制御装置を有する注入装置。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−２８６０７３（Ｐ２００７−２８６０７３Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０４４０６（Ｐ２００７−２０４４０６）
【出願日】平成１９年８月６日（２００７．８．６）
【分割の表示】特願２００２−１９９７４７（Ｐ２００２−１９９７４７）の分割
【原出願日】平成１４年７月９日（２００２．７．９）
【出願人】（５９８０８６５８９）株式会社マイクロジェット (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月６日（２００７．８．６）
【分割の表示】特願２００２−１９９７４７（Ｐ２００２−１９９７４７）の分割
【原出願日】平成１４年７月９日（２００２．７．９）
【出願人】（５９８０８６５８９）株式会社マイクロジェット (16)
【Ｆターム（参考）】
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