(57)【要約】  【課題】本発明は、任意の分注量が精度良く吐出されるとともに、簡便かつ安価な分注装置を提供することを目的とする。  【解決手段】直径が少なくとも2種類以上異するノズル４０を複数個備えたノズルユニット４と前記ノズル４０内に溶液を送り込むシリンジポンプ１と、前記ノズル４０とシリンジポンプ１間にバルブ３を配置され、各々がチューブ２で連結されたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のチューブの吐出口が各々のノズルに取り付けられたノズルユニットと、前記チューブの給水口に接続されたシリンジポンプを備えた分注装置において、
前記ノズルユニットは、直径が2種類以上の異なるノズルを備え、バルブが前記ノズルと前記シリンジポンプ間に配置され、前記チューブで連結されたことを特徴とする分注装置。
【請求項２】
前記ノズルの吐出容量が素数の値をとり、前記ノズルユニットは、吐出容量が異なる複数個の前記ノズルの組み合わせからな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】
前記ノズルの吐出容量は、前記ノズルの各々の長さは等しく、内径が異なることにより設定されることを特徴とする請求項２に記載の分注装置。
【請求項４】
前記チューブの内径は、前記チューブの内径から求められる断面積と、前記ノズルの内径から求められる断面積との和が、各々の前記チューブと前記ノズル間で、互いに同じ値になるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。
【請求項５】
前記バルブは2方弁が用いられ、前記バルブの開閉時間により、任意の分注量が設定されることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生化学的分析などに用いられる試薬分注装置であって、特に、液体容器内の液体が所定量吸引または分注される際に、微少量の液量が正確に吸引され、精度良く分注されるようにした液滴分注装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
従来の分注装置は、図４に示すようにピペット１０２とシリンダ１０５と駆動装置１０４とから構成されている（例えば、特許文献１参照）。ピペット１０２は複数個のシリンダ１０５と、このシリンダ１０５内に挿入された複数個のピストン１０６を一体に固定する支持板１０８とから構成されている。駆動装置１０４は支持板１０８に連結され、ピストン１０６はシリンダ１０５内を往復運動している。シリンダ１０５は内径が2種類の異なる径で形成されており、各々のシリンダ１０５は、異なる液量範囲に設定されている。ピストン１０６は、シリンダ１０５の内径に応じて太径と細径に形成されている。このように、直径の違う2種類のシリンダ１０５を用いることで、分注量の範囲が広げられている。
【０００３】
また、ノズルチップを用いる従来の分注装置は、図５に示すようにシリンダユニット１１０が先端にノズルチップ１１２を装着し、複数のシリンダ１２１を有するシリンダブロック１１１と、各シリンダ１２１内に密封嵌装されて、駆動装置１０４により一体的にピストン駆動される複数のプランジャーブロック１１３とから構成されている（例えば、特許文献２参照）。プランジャー１２３の外径が太径と小径に形成されている。
太径で形成されたプランジャー１２３では、シリンダ１２１とプランジャー１２３外径間の空域が狭くなることにより、空域には大きな圧縮力が与えられる。この時、溶液が細筒領域１２４を通過する速度は速くなることにより、溶液の分注量と分注速度は大きくなる。
小径で形成されたプランジャー１２３では、シリンダ１２１とプランジャー１２３外径間の空域が大きくなることにより、空域に与えられる圧縮率は小さくなる。この時、溶液が細筒領域１２４を通過する速度は遅くなることにより、溶液の分注量と分注速度は大きくなる。
プランジャー１２３の外径の差異を利用して、プランジャー１２３の挿入容積が違うことにより、シリンダ１２１内の吸引圧と押圧力が調整され、分注量と分注速度が変えられる。
【特許文献１】特開平８−１１７６１８公報（第２−３頁、図１）
【特許文献２】特開２００４−６１３９７公報（第４−５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の分注装置ではピストンが太径と細径を用いられ、プランジャーがシリンダ内を往復動することで分注量の範囲が広げられるが、高精度な分注量が得られるためには、ノズル直径は高精度に加工しておく必要があるために、コスト高になるという問題が生じていた。
また、複数本のプランジャーを一体化した支持台で往復動しているので、分注量の細分化ができない問題が生じていた。すなわち、プランジャーの1ステップあたりの送り量が、太径では10μlに、細径では1μlに相当するとすると、分注量は11μl、22μl、33μl・・・・・99μlとなる。すなわち、11μlより大きく、22μl未満では、液量の調整ができない問題が生じており、中間値を補間する手段がないために任意の液量設定ができないという問題が生じていた。
【０００５】
また、ノズルチップを用いる従来の分注装置でも、一体化した支持台で太径と細径のプランジャーが移動されていたので、分注量を可変させることができないという問題が生じていた。
また、分注量は、プランジャーとシリンジ間の挿入容積で決定されるため、プランジャーの直動性が悪くなると、プランジャーの挿入容積に誤差が生じ、正確な分注ができなくなることにより、所定容量が得られないという問題が生じていた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、任意の分注量が精度良く吐出されるとともに、簡便かつ安価な分注装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、複数個のチューブの吐出口先端に取り付けられたノズルユニットと、前記チューブを通じて送液するシリンジポンプを備えた分注装置において、前記ノズルユニットが、直径が2種類以上の異なるノズルを備え、バルブが前記ノズルと前記シリンジポンプ間に配置され、チューブで連結されたものである。
請求項２に記載の発明は、前記ノズルユニットが、前記ノズルが素数の吐出容量を有し、吐出容量が相違する複数個の前記ノズルの組み合わせからなるものである。
請求項３に記載の発明は、前記ノズルの吐出容量が、前記ノズルの各々の長さは等しく、内径が異なることにより設定されるものである。
請求項４に記載の発明は、前記チューブの内径が、前記チューブの内径から求められる断面積と、前記ノズルの内径から求められる断面積との和が、各々の前記チューブと前記ノズル間で、互いに同じ値になるように設定されるものである。
請求項５に記載の発明は、前記バルブは2方弁が用いられ、前記バルブの開閉時間により、任意の分注量が設定されるものである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載の発明によると、シリンジポンプとノズル間にバルブが配置されたことで、バルブの開閉により溶液が吐出されるノズルは選択され、所定量の溶液が吐出される。
また、請求項２に記載の発明によると、素数の吐出容量からなる複数個のノズルが配置されたことで、任意の分注量が吐出される。たとえば、 1μl、2μl、3μl、5μlの4本のノズルが用いられて、ノズルユニットが構成された場合、各ノズルに対応したバルブが適宜に開閉されることにより、1μl、2μl、3μl・・・・・11μlまでを1μl間隔で分注される。
また、請求項３および４記載の発明によると、複数個のチューブとノズルの断面積の和が一定となるようにしたことで、吐出流量が一定になることにより、分注条件は一定にでき、高精度な分注量が得られる。
また、請求項５記載の発明によると、開閉のみの動作をするバルブが用いられることにより、従来の分注装置のような高精度なシリンジ加工や運動精度が要しないので安価にでき、簡便なシステムが提供できる。
以上のように請求項１から５に記載した発明によると、吐出容量が任意に設定できる。また、分注条件が一定にできることにより高精度な分注ができる、さらに、装置構成が簡便にできることにより、安価な分注装置を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】
【０００８】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明の分注装置の構成を示す模式図である。図において、１はシリンジポンプ、２はチューブ、３は2方弁、４はノズルユニット、４０はノズルである。
分注装置は、チューブ２は、給水口がシリンジポンプ１に接続され、もう一端は、図示しないソケットにより分岐され、2方弁３に接続されている。さらにチューブ２は2方弁３からノズルユニット４内の各ノズル４０に接続されている。
シリンジポンプ１に押圧が加えられると、溶液はチューブ２を通じ、2方弁３へ送液される。各ノズル４０に対応した2方弁３の開閉操作により、チューブ２を通じてノズルユニット４内の各ノズル４０へ送液され、各ノズル４０吐出口より分注される。
ノズルユニット４は図２に示すように、１μlノズル４１、２μlノズル４２、３μlノズル４３、５μlノズル４４から構成されており、各々のノズル長は同じであり、容量に合わせて内径が異なっている。また、バルブ３とノズルユニット４間を接続する各々のチューブ２は、 1μlノズル用チューブ２１の直径を5mmとした時、2μlノズルチューブ２２の直径は、1.25mm、3μlノズルチューブ２３の直径は、0.6mm、5μlノズルチューブ２４の直径は0.25mmとして、断面積と流速の積である流量が一定となるようにした。
本発明が特許文献１および特許文献２と異なる部分は、1台のシリンジポンプ１と吐出容量が素数となるノズル４０を複数個備え、シリンジポンプ１とノズルユニット４間に2方弁３を備えた部分である。また、ノズル４０からの分注流量が一定にするように、2方弁３とノズル４０間のチューブ径とノズル径が断面積と流速の積である流量が一定になるように最適化した部分である。
次に、設定液量を分注する際のバルブ操作について図３を用いて説明する。図中において，■はバルブ開を，□はバルブ閉の状態を示している。
1μlが分注される場合は、1μl用2方弁３１だけが開にされ、その他の2方弁３は閉とする。この手順で、2μl、3μlは分注される。
4μlが分注される場合は、1μl用2方弁３１と、3μl用2方弁３３を開にし、その他の2方弁３は閉とする。2方弁３の開閉操作が適宜行われ、全ての2方弁３が開にされた場合に、11μlが分注される。
次に、シリンジポンプ１の最小送液量で送液する場合の吐出液量について述べる。ノズル４０からの1回の吐出量がシリンジポンプ１の1往復に相当し、シリンジポンプ１の送液量は1000分割できるとすると、 1μl用2方弁３１だけが開にされ、シリンジポンプ１が 1ステップ送液すると、１μｌノズル４１からは、１μｌの1/1000である1nlが分注される。2方弁３の開閉操作により、分注範囲は最小分注量が1nlで最大分注量が11μlを得られ、広い分注範囲で吐出液量が得られる。
【００１０】
ここでは、バルブに各々を制御する2方弁３を用いて説明したが、５方弁や、３方弁の組み合わせでも良く、1〜ｎ個のノズル４０への切換えができるものであれば良い。また、ここでは吐出に関してのみ説明したが、シリンジポンプ１を減圧すれば、バルブが開状態のノズル４０先端より溶液が吸引され、吸引および吐出が可能である。
このような構成にすることで、吐出容量が任意に設定でき、分注条件が一定になることにより高精度な分注ができる、さらに、装置構成が簡便にできることにより、安価な分注装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
微量な液量が精度良く制御されるので、DNA解析等の生化学的分析、免疫学的分析のみならず、接着剤の塗布やレジストの塗布という用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例を示す分注装置の模式図
【図２】本発明の実施例を示すノズルユニットの構成を示す側面図
【図３】本発明の実施例を示す2方弁操作シーケンス
【図４】従来の分注装置を示す側断面図
【図５】従来のノズルチップを用いる分注装置を示す側断面図
【符号の説明】
【００１３】
１  シリンジポンプ
２  チューブ
２１  1μlノズル用チューブ
２２  2μlノズル用チューブ
２３  3μlノズル用チューブ
２４  5μlノズル用チューブ
３  2方弁
３１  1μl用2方弁
３２  2μl用2方弁
３３  3μl用2方弁
３４  5μl用2方弁
４  ノズルユニット
４０  ノズル
４１  1μlノズル
４２  2μlノズル
４３  3μlノズル
４４  5μlノズル
１０２  ピペット
１０４  駆動装置
１０５  シリンダ
１０６  ピストン
１０８  支持板
１１０  シリンダユニット
１１１  シリンダブロック
１１２  ノズルチップ
１１３  プランジャーブロック
１２１  シリンダ
１２３  プランジャー
１２４  細筒領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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