(57)【要約】【課題】  飛沫や泡が生じるのを抑制し、分注対象物以外の汚染を防止する。【解決手段】  ノズルを備えるシリンジと、前記ノズルを介して前記シリンジ内の液体を吐出する圧力を発生させる第１のポンプと、前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体の一部を吐出させた後に、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させる制御部と、を有する。【選択図】  図１
2012132148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルを備えるシリンジと、
前記ノズルを介して前記シリンジ内の液体を吐出する圧力を発生させる第１のポンプと、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体の一部を吐出させた後に、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させる制御部と、
を有することを特徴とする分注装置。
【請求項２】
前記シリンジと前記第１のポンプとの間の第１の流路を開閉する第１のバルブと、
前記シリンジと外気との間の第２の流路を開閉する第２のバルブと、
をさらに有し、
前記制御部は、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、
前記第２のバルブを閉じ、前記第１のポンプを駆動するとともに前記第１のバルブを開いて、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体の一部を吐出させた後に、
前記第１のバルブを閉じ、前記第２のバルブを開いて、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。
【請求項３】
前記シリンジと前記第１のポンプとの間の第１の流路を開閉する第１のバルブと、
前記第１の流路のうち前記第１のポンプと前記第１のバルブとの間の流路と、外気との間の第２の流路を開閉し、外気から前記第１の流路への気体の流入を許容するとともに前記第１の流路から外気への気体の流出を阻止する第２のバルブと、
をさらに有し、
前記制御部は、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、
前記第１のポンプを駆動するとともに前記第１のバルブを開いて、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体の一部を吐出させた後に、
前記第１のバルブを開いた状態で前記第１のポンプを停止して、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。
【請求項４】
前記ノズルを介して前記シリンジ内に液体を吸入する圧力を発生させる第２のポンプと、
前記シリンジと前記第２のポンプとの間の第３の流路を開閉する第３のバルブと、
をさらに有し、
前記制御部は、
前記シリンジ内に液体を吸入する場合には、
前記第２のポンプを駆動するとともに前記第３のバルブを開いて、前記第２のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内に液体を吸入させることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の分注装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体の大部分を吐出させた後に、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載の分注装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５の何れかに記載の分注装置と、
前記シリンジ内の液体が分注される対象物および前記シリンジの少なくとも一方を移動させ、前記シリンジ内の液体を前記対象物に分注する位置に前記シリンジを相対的に移動させる駆動部と、
を備えることを特徴とする分注システム。
【請求項７】
ノズルを備えるシリンジと、
前記ノズルを介して前記シリンジ内の液体を吐出する圧力を発生させる第１のポンプと、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記シリンジ内の液体の一部を自重によって流出させた後に、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体を吐出させる制御部と、
を有することを特徴とする分注装置。
【請求項８】
前記シリンジと前記第１のポンプとの間の第１の流路を開閉する第１のバルブと、
前記シリンジと外気との間の第２の流路を開閉する第２のバルブと、
をさらに有し、
前記制御部は、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、
前記第１のバルブを閉じ、前記第２のバルブを開いて、前記シリンジ内の液体の一部を自重によって流出させた後に、
前記第２のバルブを閉じ、前記第１のポンプを駆動するとともに前記第１のバルブを開いて、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体を吐出させることを特徴とする請求項７に記載の分注装置。
【請求項９】
前記シリンジと前記第１のポンプとの間の第１の流路を開閉する第１のバルブと、
前記第１の流路のうち前記第１のポンプと前記第１のバルブとの間の流路と、外気との間の第２の流路を開閉し、外気から前記第１の流路への気体の流入を許容するとともに前記第１の流路から外気への気体の流出を阻止する第２のバルブと、
をさらに有し、
前記制御部は、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、
前記第１のポンプを停止した状態で前記第１のバルブを開いて、前記シリンジ内の液体の一部を自重によって流出させた後に、
前記第１のバルブを開いた状態で前記第１のポンプを駆動して、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体を吐出させることを特徴とする請求項７に記載の分注装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記シリンジ内の液体の一部を自重によって流出させ、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体のさらに一部を吐出させた後に、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の分注装置。
【請求項１１】
前記ノズルを介して前記シリンジ内に液体を吸入する圧力を発生させる第２のポンプと、
前記シリンジと前記第２のポンプとの間の第３の流路を開閉する第３のバルブと、
をさらに有し、
前記制御部は、
前記シリンジ内に液体を吸入する場合には、
前記第２のポンプを駆動するとともに前記第３のバルブを開いて、前記第２のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内に液体を吸入させることを特徴とする請求項８ないし請求項１０の何れかに記載の分注装置。
【請求項１２】
請求項７ないし請求項１１の何れかに記載の分注装置と、
前記シリンジ内の液体が分注される対象物および前記シリンジの少なくとも一方を移動させ、前記シリンジ内の液体を前記対象物に分注する位置に前記シリンジを相対的に移動させる駆動部と、
を備えることを特徴とする分注システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分注装置および分注システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンジなどを用いてノズルから液体を吐出する分注装置（分注器）は、様々な用途に用いられている。
例えば、特許文献１では、培養容器に対するピペッティング操作に用いられる分注装置（ピペット装置）を備えた自動細胞培養装置が開示されている。また、例えば、特許文献２では、インクジェットプリンタのプリンタヘッドに用いることができる分注装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２９１１０３号公報
【特許文献２】特開２００４−１４１８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような分注装置では、液体に圧力を加えることによって、ノズルから液体を吐出している。例えば、一般的なインクジェットプリンタでは、ピエゾ素子（圧電素子）や加熱によって発生する気泡を用いてインク滴に圧力を加え、インク滴を吐出することができる。また、例えば、コンティニュアス型（連続吐出型）のインクジェットプリンタや、シリンジを用いた分注装置では、ポンプを用いて圧力を発生させ、液体を吐出することができる。【０００５】
しかしながら、ポンプを用いて液体を分注する場合、分注の開始時や終了時には、ノズルの先端において液相と気相とが混在しやすいため、飛沫や泡が生じる場合がある。飛沫が生じると、液体を分注する対象物以外にも液体が飛び散り、周囲が汚染されることもある。また、泡が生じた場合も、泡がはじけて飛沫が生じたり、ノズルの先端に付着した泡がシリンジの移動時に垂れたりして、周囲が汚染されることがある。【０００６】
特に、細胞培養装置に用いられるような分注装置は、コンティニュアス型のインクジェットプリンタと異なり、連続的に溶液を吐出しないため、分注を開始・終了する度に飛沫や泡が生じる可能性がある。そのため、ポンプを用いて溶液を吐出すると、ディッシュ（培養皿）の外部に溶液が飛び散ったり、垂れたりして、コンタミネーション（contamination）の原因となり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した課題を解決する主たる本発明は、ノズルを備えるシリンジと、前記ノズルを介して前記シリンジ内の液体を吐出する圧力を発生させる第１のポンプと、前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体の一部を吐出させた後に、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させる制御部と、を有することを特徴とする分注装置である。【０００８】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、飛沫や泡が生じるのを抑制し、分注対象物以外の汚染を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態における分注装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における分注装置を備えた分注システムの適用例を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態における分注装置を用いた液体の充填・分注動作の一例を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態における分注装置の制御を説明するフローチャートである。
【図５】充填動作における各ポンプおよび各バルブの状態を示すブロック図である。
【図６】分注動作１における各ポンプおよび各バルブの状態を示すブロック図である。
【図７】分注動作２における各ポンプおよび各バルブの状態を示すブロック図である。
【図８】６ｍｌの液体を分注する場合における分注動作１および２の各動作時間の一例を示す図である。
【図９】分注装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図１０】図９に示した分注装置において、充填動作における各ポンプおよび各バルブの状態を示すブロック図である。
【図１１】図９に示した分注装置において、分注動作１における各ポンプおよび各バルブの状態を示すブロック図である。
【図１２】図９に示した分注装置において、分注動作２における各ポンプおよび各バルブの状態を示すブロック図である。
【図１３】分注装置の他の制御例を説明するフローチャートである。
【図１４】図１３に示した制御を行って、６ｍｌの液体を分注する場合における分注動作１および２の各動作時間の一例を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態における分注装置の制御を説明するフローチャートである。
【図１６】６ｍｌの液体を分注する場合における分注動作１および２の各動作時間の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１２】
＝＝＝分注システムおよび分注装置の構成＝＝＝
以下、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態における分注システムおよび分注装置の構成について説明する。
【００１３】
図２は、本実施形態の分注装置を備えた分注システムの適用例として、細胞培養装置の構成を示している。図２に示されている分注システム（細胞培養装置）は、液体（培地などの分注用溶液）を分注するためのシリンジ１、および分注対象物である培地を入れるディッシュ５を含み、さらにシリンジ１およびディッシュ５をそれぞれ駆動するシリンジ駆動部３およびディッシュ駆動部４を含んで構成されている。また、シリンジ１は、ノズル１１を備えている。
【００１４】
なお、シリンジ駆動部３は、シリンジ１の位置や姿勢を制御することによってノズル１１の位置や姿勢を制御することができ、ディッシュ駆動部４は、ディッシュ５の位置や姿勢、さらに回転などを制御することができる。そして、シリンジ駆動部３およびディッシュ駆動部４の制御によって、シリンジ１（ノズル１１）と分注対象物との相対位置が制御され、液体を分注対象物に分注する位置にシリンジ１（ノズル１１）を相対的に移動させることができる。以下においては、シリンジ駆動部３およびディッシュ駆動部４を合わせて駆動部と称することとする。
【００１５】
図１に示されている分注装置は、シリンジ１以外に、制御部２、フィルタ１２、ポンプＰ１、Ｐ２、およびバルブＶ１ないしＶ３を含んで構成されている。また、制御部２は、各ポンプおよび各バルブを制御するための制御信号Ｓｐ１、Ｓｐ２、およびＳｖ１ないしＳｖ３を出力している。
【００１６】
（第１の）ポンプＰ１は、外気をシリンジ１内に導入して、ノズル１１を介してシリンジ１内の液体を吐出する圧力を発生させる吐出用ポンプである。また、（第２の）ポンプＰ２は、シリンジ１内の気体（空気）を排出して、ノズル１１を介してシリンジ１内に液体を吸入する圧力（負圧）を発生させる吸入用ポンプである。
【００１７】
（第１の）バルブＶ１は、シリンジ１とポンプＰ１との間の（第１の）流路を開閉するように接続されている。また、（第２の）バルブＶ２は、シリンジ１と外気との間の（第２の）流路を開閉するように接続されている。さらに、（第３の）バルブＶ３は、シリンジ１とポンプＰ２との間の（第３の）流路を開閉するように接続されている。なお、各バルブとして、例えば、制御信号によって制御可能なソレノイドバルブ（電磁弁）や電動ピンチバルブなどを用いることができる。
【００１８】
第１ないし第３の各流路は、１点で合流・分岐しており、当該合流・分岐点とシリンジ１との間の流路には、雑菌などの混入によってシリンジ１内の液体が汚染されるのを防止するため、例えばメンブレンフィルタなどのフィルタ１２が挿入されている。また、ポンプＰ１、Ｐ２、およびバルブＶ２と外気との間の流路は、適宜合流・分岐していてもよい。
【００１９】
＝＝＝分注装置の第１の制御＝＝＝
以下、図３ないし図８を適宜参照して、本実施形態における分注装置の動作について説明する。
【００２０】
図３は、本実施形態の分注装置を用いて液体の充填・分注を行う一連の動作の一例を示しており、図４は、当該充填・分注動作を行う場合の分注装置の制御フローを示している。図３において、分注装置は、リザーバ６に溜められた培地溶液などの液体をシリンジ１内に吸入（充填動作）し、ディッシュ５にシリンジ１内の液体を吐出（分注動作）した後、シリンジ１内に残留している液体や泡などを廃液タンク７に吐出（廃液動作）する、一連の充填・分注動作を行っている。
【００２１】
なお、分注装置は、ディッシュ５から液体を吸入（充填動作）してリザーバ６に液体を吐出（分注動作）したり、ディッシュ５から液体を吸入（充填動作）してディッシュ５に液体を吐出（分注動作）したり、リザーバ６から液体を吸入（充填動作）してリザーバ６に液体を吐出（分注動作）したりすることもできる。また、リザーバ６から液体を吸入（充填動作）して廃液タンク７に液体を吐出（廃液動作）することもできる。以下においては、いずれの場合も、充填動作、分注動作、および廃液動作を行うためにシリンジ１（ノズル１１）を移動させるべき位置を、それぞれ充填位置、分注位置、および廃液位置と称することとする。
【００２２】
図４において、分注装置は、一連の充填・分注動作が開始されると（Ｓ１１）、まず、駆動部の制御によってシリンジ１を充填位置（図３においてリザーバ６）に移動させ（Ｓ１２）、充填動作を行う（Ｓ１３）。充填動作では、図５に示すように、制御部２の制御によって、ポンプＰ１を停止し、バルブＶ１およびＶ２を閉じた状態で、ポンプＰ２を駆動するとともにバルブＶ３を開いて、ポンプＰ２が発生させる圧力（負圧）によってシリンジ１内に液体を吸入させる（ポンプ駆動吸入）。
【００２３】
次に、分注装置は、駆動部の制御によってシリンジ１を分注位置（図３においてディッシュ５）に移動させ（Ｓ２１）、分注動作を行う（Ｓ２２およびＳ２３）。なお、本実施形態における分注動作は、分注開始時から行われる分注動作１（Ｓ２２）と、分注動作１の後に続いて行われる分注動作２（Ｓ２３）とからなる。
【００２４】
分注動作１では、図６に示すように、制御部２の制御によって、バルブＶ２を閉じた状態のまま、ポンプＰ２を停止するとともにバルブＶ３を閉じ、さらにポンプＰ１を駆動するとともにバルブＶ１を開いて、ポンプＰ１が発生させる圧力によってシリンジ１内の液体の一部を吐出させる（ポンプ駆動吐出）。また、分注動作２では、図７に示すように、制御部２の制御によって、ポンプＰ２を停止し、バルブＶ３を閉じた状態のまま、ポンプＰ１を停止するとともにバルブＶ１を閉じ、バルブＶ２を開いて、シリンジ１内の液体を自重によって流出、すなわち、自然落下させる。本実施形態では、当該自然落下による液体の流出をフリーフォール吐出と称することとする。
【００２５】
このようにして、本実施形態の分注装置は、分注開始時から分注動作１を行い、分注動作１の後に分注動作２を行っている。そのため、ポンプ駆動吐出によって速やかに分注した後に、フリーフォール吐出によって緩やかに液体のみを分注することができ、分注終了時に飛沫や泡が生じるのを抑制し、分注対象物以外の汚染を防止することができる。
【００２６】
ここで、図８は、一例として、５ｍｌ／ｓで液体を吐出するポンプＰ１を用いて６ｍｌの液体を分注する場合における分注動作１および２の各動作時間を示している。図８において、分注開始時から分注動作１を１．０４秒間行うことによって、シリンジ１内の液体の大部分（９０％弱程度）がノズル１１から吐出される。また、続いて分注動作２を３．５秒間行うことによって、シリンジ１内の液体の残り（１０％強程度）がノズル１１から略すべて流出する。
【００２７】
なお、このとき、分注動作２では、液体の表面張力によってシリンジ１内やノズル１１内にごく少量の液体を残すことができる。したがって、それら最後の液滴をポンプ駆動吐出によって強制的に吐出する場合に生じる泡や、さらに泡の破裂によって生じる飛沫を抑制することができる。また、ノズル１１の吐出口（先端）の内径は、分注される液体の表面張力などを考慮して設定され、本実施形態では、一例として、０．２５ｍｍないし５．０ｍｍ程度を想定している。
【００２８】
また、本実施形態では、分注動作１で吐出する液体の量は、ポンプの送液量の誤差を考慮して設定している。例えば、送液量誤差が±１０％の場合には、吐出量全体の９０％弱を分注動作１で吐出するよう設定し、全量をポンプ駆動吐出しないで、送液量誤差に相当する分量をシリンジ１内に残すようにしている。これにより、最後までポンプ駆動吐出した場合に生じるおそれがある泡や飛沫の発生を回避している。
【００２９】
次に、分注装置は、分注終了動作を行う（Ｓ３１）。分注終了動作では、シリンジ１の移動によってノズル１１から液滴や泡が垂れるのを防止するため、例えば、駆動部の制御によってノズル１１の先端をディッシュ５の端面や液面に接触させ、ノズル１１の先端の液滴や泡を除去する。
【００３０】
最後に、分注装置は、駆動部の制御によってシリンジ１を廃液位置（図３において廃液タンク７）に移動させ（Ｓ３２）、廃液動作を行い（Ｓ３３）、一連の充填・分注動作を終了する（Ｓ３４）。廃液動作では、分注動作１と同様に、制御部２の制御によってポンプ駆動吐出を行い、ポンプＰ１が発生させる圧力によってシリンジ１内に残留している液体や泡などを廃液タンク７に吐出させる（ポンプ駆動吐出）。なお、廃液動作は、例えば、十分な深さの廃液タンク７にノズル１１を深く挿入し、ノズル１１の先端を廃液タンク７の内壁に接触させながら行うなど、ポンプ駆動吐出を行っても周囲が汚染されないような対策を行うことが望ましい。
【００３１】
＝＝＝分注装置の他の構成例＝＝＝
上記実施形態では、分注装置の制御部２は、２個のポンプＰ１、Ｐ２、および３個のバルブＶ１ないしＶ３を制御するための制御信号を出力しているが、これに限定されるものではない。例えば図９に示すように、バルブＰ２に代えて、制御部２による制御を必要としないチェックバルブ（逆止弁）ＣＶを第２のバルブとして用いることもできる。当該分注装置において、チェックバルブＣＶは、ポンプＰ１とバルブＶ１との間の流路と、外気との間の（第２の）流路を開閉するように接続されており、外気の流入を許容するものの、外気への気体の流出を阻止する。
【００３２】
チェックバルブＣＶを用いた場合、充填動作では、図１０に示すように、制御部２の制御によって、ポンプＰ１を停止し、バルブＶ１を閉じた状態で、ポンプＰ２を駆動するとともにバルブＶ３を開くことによって、ポンプ駆動吸入を行うことができる。
【００３３】
また、分注動作１では、図１１に示すように、制御部２の制御によって、ポンプＰ２を停止するとともにバルブＶ３を閉じ、さらにポンプＰ１を駆動するとともにバルブＶ１を開く。この場合、チェックバルブＣＶは、ポンプＰ１が発生させる圧力によって閉じるため、ポンプ駆動吐出を行うことができる。
【００３４】
また、分注動作２では、図１２に示すように、制御部２の制御によって、ポンプＰ２を停止し、バルブＶ３を閉じ、バルブＶ１を開いた状態のまま、ポンプＰ１を停止する。この場合、チェックバルブＣＶは、シリンジ１内の液体の自重による圧力（負圧）によって開くため、チェックバルブＣＶおよびバルブＶ１を介してシリンジ１内に外気が流入し、フリーフォール吐出を行うことができる。
【００３５】
このようにして、図９に示した分注装置では、制御部２は、２個のポンプＰ１、Ｐ２、および２個のバルブＶ１、Ｖ３を制御するための制御信号を出力すればよく、制御信号を削減することができる。しかしながら、当該分注装置では、チェックバルブＣＶを開くための圧力は、シリンジ１内の液体の自重による圧力（負圧）のみであるため、ノズル１１の形状や液体の粘度などの条件によっては、チェックバルブＣＶが十分に開かない可能性がある。一方、図１に示した分注装置では、バルブＶ２を制御することによって、確実にフリーフォール吐出を行うことができる。
【００３６】
前述したように、図１および図９に示した分注装置において、分注開始時から分注動作１を行い、分注動作１の後に分注動作２を行うことによって、ポンプ駆動吐出によって速やかに分注した後に、フリーフォール吐出によって緩やかに液体のみを分注することができ、分注終了時に飛沫や泡が生じるのを抑制し、分注対象物以外の汚染を防止することができる。
【００３７】
また、図１に示した分注装置において、制御部２は、シリンジ１と吐出用ポンプＰ１との間の（第１の）流路を開閉するバルブＶ１、およびシリンジ１と外気との間の（第２の）流路を開閉するバルブＶ２を制御することによって、ポンプ駆動吐出を行った後に、確実にフリーフォール吐出を行うことができる。
【００３８】
＝＝＝分注装置の第２の制御＝＝＝
次に、本実施形態における分注装置の第２の制御について説明する。
図１５は、充填・分注動作を行う場合の分注装置の第２の制御フローを示している。
【００３９】
図１５において、分注装置は、一連の充填・分注動作が開始されると（Ｓ１１Ａ）、まず、駆動部の制御によってシリンジ１を充填位置（図３においてリザーバ６）に移動させ（Ｓ１２Ａ）、充填動作を行う（Ｓ１３Ａ）。充填動作では、図５に示すように、制御部２の制御によって、ポンプＰ１を停止し、バルブＶ１およびＶ２を閉じた状態で、ポンプＰ２を駆動するとともにバルブＶ３を開いて、ポンプＰ２が発生させる圧力（負圧）によってシリンジ１内に液体を吸入させる（ポンプ駆動吸入）。
【００４０】
次に、分注装置は、駆動部の制御によってシリンジ１を分注位置（図３においてディッシュ５）に移動させ（Ｓ２１Ａ）、分注動作を行う（Ｓ２２ＡおよびＳ２３Ａ）。なお、本実施形態における分注動作は、分注開始時に行われる分注動作２（Ｓ２２Ａ）と、分注動作２の後に続いて行われる分注動作１（Ｓ２３Ａ）とからなる。
【００４１】
分注動作２では、図７に示すように、制御部２の制御によって、ポンプＰ１を停止し、バルブＶ１を閉じた状態のまま、ポンプＰ２を停止するとともにバルブＶ３を閉じ、バルブＶ２を開いて、シリンジ１内の液体の一部を自重によって流出、すなわち、自然落下させる。本実施形態では、当該自然落下による液体の流出をフリーフォール吐出と称することとする。また、分注動作１では、図６に示すように、制御部２の制御によって、ポンプＰ２を停止し、バルブＶ３を閉じた状態のまま、バルブＶ２を閉じ、ポンプＰ１を駆動するとともにバルブＶ１を開いて、ポンプＰ１が発生させる圧力によってシリンジ１内の液体を吐出させる（ポンプ駆動吐出）。
【００４２】
このようにして、本実施形態の分注装置は、分注開始時に分注動作２を行い、分注動作２の後に分注動作１を行っている。そのため、フリーフォール吐出によって緩やかに分注を開始し、ノズル１１の先端の気相を除去した後にポンプ駆動吐出を行うことができ、分注開始時に飛沫や泡が生じるのを抑制し、分注対象物以外の汚染を防止することができる。
【００４３】
ここで、図１６は、一例として、５ｍｌ／ｓで液体を吐出するポンプＰ１を用いて６ｍｌの液体を分注する場合における分注動作１および２の各動作時間を示している。図１６において、分注開始時には、分注動作２を１秒間行うことによって、シリンジ１内の液体がノズル１１から少量（１、２滴程度）流出する。また、続いて分注動作１を１．２秒間行うことによって、シリンジ１内の液体がノズル１１から略すべて吐出される。なお、分注動作１を５ｍｌ／ｓで１．２秒間行っても、実際には、少量の液体や泡がシリンジ１内に残留している場合がある。
【００４４】
次に、分注装置は、分注終了動作を行う（Ｓ３１Ａ）。分注終了動作では、シリンジ１の移動によってノズル１１から液滴や泡が垂れるのを防止するため、例えば、駆動部の制御によってノズル１１の先端をディッシュ５の端面や液面に接触させ、ノズル１１の先端の液滴や泡を除去する。
【００４５】
最後に、分注装置は、駆動部の制御によってシリンジ１を廃液位置（図３において廃液タンク７）に移動させ（Ｓ３２Ａ）、廃液動作を行い（Ｓ３３Ａ）、一連の充填・分注動作を終了する（Ｓ３４Ａ）。
【００４６】
ところで、図９に示す他の構成例のようにチェックバルブＣＶを用いた場合、充填動作では、図１０に示すように、制御部２の制御によって、ポンプＰ１を停止し、バルブＶ１を閉じた状態で、ポンプＰ２を駆動するとともにバルブＶ３を開くことによって、ポンプ駆動吸入を行うことができる。
【００４７】
＝＝＝分注装置の他の制御例＝＝＝
上記実施形態では、分注装置は、分注開始時に分注動作２を行ってシリンジ１内の液体を少量流出させた後に、分注動作１を行ってシリンジ１内の液体を略すべて吐出しているが、これに限定されるものではない。例えば図１３に示すように、分注動作１の後にさらに分注動作２を行ってもよい。
【００４８】
ここで、図１４は、一例として、５ｍｌ／ｓで液体を吐出するポンプＰ１を用いて図１３に示した制御を行って、６ｍｌの液体を分注する場合における分注動作１および２の各動作時間を示している。図１４において、分注開始時には、図１６と同様に、分注動作２を１秒間行うことによって、シリンジ１内の液体がノズル１１から少量（１、２滴程度）流出する。また、続いて分注動作１を１．０４秒間行うことによって、シリンジ１内の液体の大部分（９０％弱程度）がノズル１１から吐出される。さらに、続いて分注動作２を３．５秒間行うことによって、シリンジ１内の液体の残り（１０％強程度）がノズル１１から略すべて流出する。
【００４９】
なお、当該最後の分注動作２では、液体の表面張力によってシリンジ１内やノズル１１内にごく少量の液体を残すことができる。したがって、それら最後の液滴をポンプ駆動吐出によって強制的に吐出する場合に生じる泡や、さらに泡の破裂によって生じる飛沫を抑制することができる。また、ノズル１１の吐出口（先端）の内径は、分注される液体の表面張力などを考慮して設定され、本実施形態では、一例として、０．２５ｍｍないし５．０ｍｍ程度を想定している。
【００５０】
また、本実施形態では、分注動作１で吐出する液体の量は、ポンプの送液量の誤差を考慮して設定している。例えば、送液量誤差が±１０％の場合には、吐出量全体の９０％弱を分注動作１で吐出するよう設定し、全量をポンプ駆動吐出しないで、送液量誤差に相当する分量をシリンジ１内に残すようにしている。これにより、最後までポンプ駆動吐出した場合に生じるおそれがある泡や飛沫の発生を回避している。
【００５１】
このようにして、図１３の制御フローにおいては、分注開始時に分注動作２を行い、分注動作２の後に分注動作１を行い、分注動作１の後にさらに分注動作２を行っている。そのため、ポンプ駆動吐出によって速やかに分注した後に、フリーフォール吐出によって緩やかに液体のみを分注することができ、分注終了時にも飛沫や泡が生じるのを抑制し、分注対象物以外の汚染を防止することができる。
【００５２】
前述したように、図１および図９に示した分注装置において、分注開始時に分注動作２を行い、分注動作２の後に分注動作１を行うことによって、フリーフォール吐出によって緩やかに分注を開始し、ノズル１１の先端の気相を除去した後にポンプ駆動吐出を行うことができ、分注開始時に飛沫や泡が生じるのを抑制し、分注対象物以外の汚染を防止することができる。
【００５３】
また、図１に示した分注装置において、制御部２は、シリンジ１と吐出用ポンプＰ１との間の（第１の）流路を開閉するバルブＶ１、およびシリンジ１と外気との間の（第２の）流路を開閉するバルブＶ２を制御することによって、確実にフリーフォール吐出を行った後に、ポンプ駆動吐出を行うことができる。
【００５４】
また、分注動作１の後にさらに分注動作２を行うことによって、分注終了時にも飛沫や泡が生じるのを抑制し、分注対象物以外の汚染を防止することができる。
【００５５】
また、図９に示した分注装置において、吐出用ポンプＰ１とバルブＶ１との間の流路と、外気との間の（第２の）流路を開閉し、外気の流入を許容するものの、外気への気体の流出を阻止するチェックバルブＣＶを用いることによって、制御部２から出力される、第２のバルブを制御するための制御信号Ｓｖ２を削減することができる。
【００５６】
また、制御部２は、シリンジ１と吸入用ポンプＰ２との間の（第３の）流路を開閉するバルブＶ３をさらに制御することによって、充填動作および分注動作を含む一連の充填・分注動作を行うことができる。
【００５７】
また、シリンジ１内の液体の大部分をポンプ駆動吐出によって分注した後に、シリンジ１内の液体の残りをフリーフォール吐出によって分注することによって、分注対象物以外の汚染を防止しつつ、分注動作に要する時間を短縮することができる。
【００５８】
また、図２に示した分注システムにおいて、シリンジ駆動部３およびディッシュ駆動部４は、シリンジ１（ノズル１１）と分注対象物との相対位置を制御することによって、分注位置にシリンジ１（ノズル１１）を相対的に移動させることができる。
【００５９】
なお、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【００６０】
上記実施形態では、分注装置を備えた分注システムの適用例として、細胞培養装置に用いられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。分注装置が分注する液体は、インクや接着剤など、分注対象物以外の汚染を防止する必要がある他の液体であってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１  シリンジ，  ２  制御部，  ３  シリンジ駆動部，  ４  ディッシュ駆動部，  ５  ディッシュ（培養皿），  ６  リザーバ，  ７  廃液タンク，  １１  ノズル，  １２  フィルタ，  Ｐ１、Ｐ２  ポンプ，  Ｖ１〜Ｖ３  バルブ，  ＣＶ  チェックバルブ（逆止弁）
【図１】
2012132148.tif 000003
【図２】
2012132148.tif 000004
【図３】
2012132148.tif 000005
【図４】
2012132148.tif 000006
【図５】
2012132148.tif 000007
【図６】
2012132148.tif 000008
【図７】
2012132148.tif 000009
【図８】
2012132148.tif 000010
【図９】
2012132148.tif 000011
【図１０】
2012132148.tif 000012
【図１１】
2012132148.tif 000013
【図１２】
2012132148.tif 000014
【図１３】
2012132148.tif 000015
【図１４】
2012132148.tif 000016
【図１５】
2012132148.tif 000017
【図１６】
2012132148.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月26日(2012.10.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（削除）
【請求項２】
ノズルを備えるシリンジと、
前記ノズルを介して前記シリンジ内の液体を吐出する圧力を発生させる第１のポンプと、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体の一部を吐出させた後に、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させる制御部と、
前記シリンジと前記第１のポンプとの間の第１の流路を開閉する第１のバルブと、
前記シリンジと外気との間の第２の流路を開閉する第２のバルブと、
を有し、
前記制御部は、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、
前記第２のバルブを閉じ、前記第１のポンプを駆動するとともに前記第１のバルブを開いて、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体の一部を吐出させた後に、
前記第１のバルブを閉じ、前記第２のバルブを開いて、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させることを特徴とする分注装置。
【請求項３】
ノズルを備えるシリンジと、
前記ノズルを介して前記シリンジ内の液体を吐出する圧力を発生させる第１のポンプと、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体の一部を吐出させた後に、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させる制御部と、
前記シリンジと前記第１のポンプとの間の第１の流路を開閉する第１のバルブと、
前記第１の流路のうち前記第１のポンプと前記第１のバルブとの間の流路と、外気との間の第２の流路を開閉し、外気から前記第１の流路への気体の流入を許容するとともに前記第１の流路から外気への気体の流出を阻止する第２のバルブと、
を有し、
前記制御部は、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、
前記第１のポンプを駆動するとともに前記第１のバルブを開いて、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体の一部を吐出させた後に、
前記第１のバルブを開いた状態で前記第１のポンプを停止して、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させることを特徴とする分注装置。
【請求項４】
前記ノズルを介して前記シリンジ内に液体を吸入する圧力を発生させる第２のポンプと、
前記シリンジと前記第２のポンプとの間の第３の流路を開閉する第３のバルブと、
をさらに有し、
前記制御部は、
前記シリンジ内に液体を吸入する場合には、
前記第２のポンプを駆動するとともに前記第３のバルブを開いて、前記第２のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内に液体を吸入させることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の分注装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体の大部分を吐出させた後に、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させることを特徴とする請求項２ないし請求項４の何れかに記載の分注装置。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５の何れかに記載の分注装置と、
前記シリンジ内の液体が分注される対象物および前記シリンジの少なくとも一方を移動させ、前記シリンジ内の液体を前記対象物に分注する位置に前記シリンジを相対的に移動させる駆動部と、
を備えることを特徴とする分注システム。
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
ノズルを備えるシリンジと、
前記ノズルを介して前記シリンジ内の液体を吐出する圧力を発生させる第１のポンプと、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記シリンジ内の液体の一部を自重によって流出させた後に、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体を吐出させる制御部と、
前記シリンジと前記第１のポンプとの間の第１の流路を開閉する第１のバルブと、
前記シリンジと外気との間の第２の流路を開閉する第２のバルブと、
を有し、
前記制御部は、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、
前記第１のバルブを閉じ、前記第２のバルブを開いて、前記シリンジ内の液体の一部を自重によって流出させた後に、
前記第２のバルブを閉じ、前記第１のポンプを駆動するとともに前記第１のバルブを開いて、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体を吐出させることを特徴とする分注装置。
【請求項９】
ノズルを備えるシリンジと、
前記ノズルを介して前記シリンジ内の液体を吐出する圧力を発生させる第１のポンプと、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記シリンジ内の液体の一部を自重によって流出させた後に、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体を吐出させる制御部と、
前記シリンジと前記第１のポンプとの間の第１の流路を開閉する第１のバルブと、
前記第１の流路のうち前記第１のポンプと前記第１のバルブとの間の流路と、外気との間の第２の流路を開閉し、外気から前記第１の流路への気体の流入を許容するとともに前記第１の流路から外気への気体の流出を阻止する第２のバルブと、
を有し、
前記制御部は、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、
前記第１のポンプを停止した状態で前記第１のバルブを開いて、前記シリンジ内の液体の一部を自重によって流出させた後に、
前記第１のバルブを開いた状態で前記第１のポンプを駆動して、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体を吐出させることを特徴とする分注装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記シリンジ内の液体の一部を自重によって流出させ、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体のさらに一部を吐出させた後に、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の分注装置。
【請求項１１】
前記ノズルを介して前記シリンジ内に液体を吸入する圧力を発生させる第２のポンプと、
前記シリンジと前記第２のポンプとの間の第３の流路を開閉する第３のバルブと、
をさらに有し、
前記制御部は、
前記シリンジ内に液体を吸入する場合には、
前記第２のポンプを駆動するとともに前記第３のバルブを開いて、前記第２のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内に液体を吸入させることを特徴とする請求項８ないし請求項１０の何れかに記載の分注装置。
【請求項１２】
請求項８ないし請求項１１の何れかに記載の分注装置と、
前記シリンジ内の液体が分注される対象物および前記シリンジの少なくとも一方を移動させ、前記シリンジ内の液体を前記対象物に分注する位置に前記シリンジを相対的に移動させる駆動部と、
を備えることを特徴とする分注システム。
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月22日(2013.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルを備えるシリンジと、
前記ノズルを介して前記シリンジ内の液体を吐出する圧力を発生させる第１のポンプと、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体の一部を吐出させた後に、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させる制御部と、
前記シリンジと前記第１のポンプとの間の第１の流路を開閉する第１のバルブと、
前記シリンジと外気との間の第２の流路を開閉する第２のバルブと、
を有し、
前記制御部は、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、
前記第２のバルブを閉じ、前記第１のポンプを駆動するとともに前記第１のバルブを開いて、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体の一部を吐出させた後に、
前記第１のバルブを閉じ、前記第２のバルブを開いて、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させることを特徴とする分注装置。
【請求項２】
ノズルを備えるシリンジと、
前記ノズルを介して前記シリンジ内の液体を吐出する圧力を発生させる第１のポンプと、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体の一部を吐出させた後に、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させる制御部と、
前記シリンジと前記第１のポンプとの間の第１の流路を開閉する第１のバルブと、
前記第１の流路のうち前記第１のポンプと前記第１のバルブとの間の流路と、外気との間の第２の流路を開閉し、外気から前記第１の流路への気体の流入を許容するとともに前記第１の流路から外気への気体の流出を阻止する第２のバルブと、
を有し、
前記制御部は、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、
前記第１のポンプを駆動するとともに前記第１のバルブを開いて、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体の一部を吐出させた後に、
前記第１のバルブを開いた状態で前記第１のポンプを停止して、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させることを特徴とする分注装置。
【請求項３】
前記ノズルを介して前記シリンジ内に液体を吸入する圧力を発生させる第２のポンプと、
前記シリンジと前記第２のポンプとの間の第３の流路を開閉する第３のバルブと、
をさらに有し、
前記制御部は、
前記シリンジ内に液体を吸入する場合には、
前記第２のポンプを駆動するとともに前記第３のバルブを開いて、前記第２のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内に液体を吸入させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の分注装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体の大部分を吐出させた後に、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の分注装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れかに記載の分注装置と、
前記シリンジ内の液体が分注される対象物および前記シリンジの少なくとも一方を移動させ、前記シリンジ内の液体を前記対象物に分注する位置に前記シリンジを相対的に移動させる駆動部と、
を備えることを特徴とする分注システム。
【請求項６】
ノズルを備えるシリンジと、
前記ノズルを介して前記シリンジ内の液体を吐出する圧力を発生させる第１のポンプと、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記シリンジ内の液体の一部を自重によって流出させた後に、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体を吐出させる制御部と、
前記シリンジと前記第１のポンプとの間の第１の流路を開閉する第１のバルブと、
前記シリンジと外気との間の第２の流路を開閉する第２のバルブと、
を有し、
前記制御部は、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、
前記第１のバルブを閉じ、前記第２のバルブを開いて、前記シリンジ内の液体の一部を自重によって流出させた後に、
前記第２のバルブを閉じ、前記第１のポンプを駆動するとともに前記第１のバルブを開いて、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体を吐出させることを特徴とする分注装置。
【請求項７】
ノズルを備えるシリンジと、
前記ノズルを介して前記シリンジ内の液体を吐出する圧力を発生させる第１のポンプと、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記シリンジ内の液体の一部を自重によって流出させた後に、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体を吐出させる制御部と、
前記シリンジと前記第１のポンプとの間の第１の流路を開閉する第１のバルブと、
前記第１の流路のうち前記第１のポンプと前記第１のバルブとの間の流路と、外気との間の第２の流路を開閉し、外気から前記第１の流路への気体の流入を許容するとともに前記第１の流路から外気への気体の流出を阻止する第２のバルブと、
を有し、
前記制御部は、
前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、
前記第１のポンプを停止した状態で前記第１のバルブを開いて、前記シリンジ内の液体の一部を自重によって流出させた後に、
前記第１のバルブを開いた状態で前記第１のポンプを駆動して、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体を吐出させることを特徴とする分注装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記シリンジ内の液体の一部を自重によって流出させ、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体のさらに一部を吐出させた後に、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の分注装置。
【請求項９】
前記ノズルを介して前記シリンジ内に液体を吸入する圧力を発生させる第２のポンプと、
前記シリンジと前記第２のポンプとの間の第３の流路を開閉する第３のバルブと、
をさらに有し、
前記制御部は、
前記シリンジ内に液体を吸入する場合には、
前記第２のポンプを駆動するとともに前記第３のバルブを開いて、前記第２のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内に液体を吸入させることを特徴とする請求項６ないし請求項８の何れかに記載の分注装置。
【請求項１０】
請求項６ないし請求項９の何れかに記載の分注装置と、
前記シリンジ内の液体が分注される対象物および前記シリンジの少なくとも一方を移動させ、前記シリンジ内の液体を前記対象物に分注する位置に前記シリンジを相対的に移動させる駆動部と、
を備えることを特徴とする分注システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
前述した課題を解決する主たる本発明は、ノズルを備えるシリンジと、前記ノズルを介して前記シリンジ内の液体を吐出する圧力を発生させる第１のポンプと、前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体の一部を吐出させた後に、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させる制御部と、前記シリンジと前記第１のポンプとの間の第１の流路を開閉する第１のバルブと、前記シリンジと外気との間の第２の流路を開閉する第２のバルブと、を有し、前記制御部は、前記シリンジ内の液体を吐出する場合には、前記第２のバルブを閉じ、前記第１のポンプを駆動するとともに前記第１のバルブを開いて、前記第１のポンプが発生させる圧力によって前記シリンジ内の液体の一部を吐出させた後に、前記第１のバルブを閉じ、前記第２のバルブを開いて、前記シリンジ内の液体を自重によって流出させることを特徴とする分注装置である。
【国際調査報告】
2012132148.tif 000019
2012132148.tif 000020