(57)【要約】【課題】極めて少量の液体を扱うことができ、適量の液体を正確に吐出でき、例えば、高価な液体を無駄なく使用できる分注装置を提供する。【解決手段】出入口を有し、容積が可変できる容器、出入口の途中に設けられた弁を具備する分注器、および、前記容器の容積および前記弁を制御する制御器を備え、前記制御器は、薬液の吐出に関わるパラメータの設定を行う操作部と表示部を備え、前記弁を開放状態として、前記容器の容積を微少量だけ増大させ、前記弁を閉鎖状態として、前記容器の容積を所定量に減少させて容器の内圧を高め、前記弁を開放状態にして、前記容器内の媒体を前記出入口から放出することを特徴とする分注装置。【選択図】図１
2006250832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を出し入れする出入口と、容積が可変できる容器と、前記容器と前記出入口の間に設けられた弁を具備する分注器と、
前記容器の容積および前記弁の開閉を制御する制御器を具備する分注装置であって、
前記制御器は、前記弁を開放状態として、前記容器の容積を増大させ、
前記弁を閉鎖状態として、前記容器の容積を所定量に減少させて容器の内圧を高め、
前記弁を開放状態にして、前記容器内の媒体である液体を前記出入口から吐出することを特徴とする分注装置。
【請求項２】
前記容器の容積を増大させることにより、前記液体を前記出入口より吸引する請求項１記載の分注装置。
【請求項３】
前記出入口に着脱可能なノズルチップを結合し、前記液体を吸引する請求項１記載の分注装置。
【請求項４】
前記制御器は、
液体の吐出に関わるパラメータの設定を行う操作部さらに具備する請求項１から請求項３いずれか記載の分注装置。
【請求項５】
前記制御器は、
前記パラメータを表示する表示部をさらに具備する請求項４記載の分注装置。
【請求項６】
シリンジ、ピストン、電磁弁、パイプ、ノズルチップ、および、前記ピストンを駆動するピストン駆動部を備え、
前記シリンジと前記パイプの間に前記電磁弁を設け、前記パイプに前記ノズルチップを結合し、前記シリンジと前記ピストンが形成する容器の容積を、前記ピストン駆動部が制御する分注器と、
前記ピストン駆動部を駆動し、前記電磁弁を駆動する制御器とを具備する分注装置。
【請求項７】
前記電磁弁が開放状態において、前記ピストン駆動部は、前記ピストンを引き出してシリンジ内に空気を満たし、次に、前記ピストン駆動部は、前記ピストンを所定の距離引き出して、前記ノズルチップ先端に薬液を吸引し、次に、前記電磁弁が閉鎖状態において、前記ピストン駆動部は、前記ピストンを押し込んで、前記シリンジ内の空気を圧縮し、次に、前記電磁弁が開放状態において、前記液体を前記ノズルチップから吐出する動作を行うことを特徴とする請求項６記載の分注装置。
【請求項８】
前記制御器は、
液体の吐出に関わるパラメータの設定を行う操作部と、
前記パラメータを表示する表示部をさらに具備し、
前記ラメータ値に基づき前記ピストン駆動部を駆動する請求項６または請求項７記載の分注装置。
【請求項９】
前記パイプを省き、前記電磁弁と前記ノズルチップが結合された請求項６から請求項８いずれか記載の分注装置。
【請求項１０】
前記ノズルチップは、着脱可能である請求項６から請求項９いずれか記載の分注装置。
【請求項１１】
前記出入口から吐出される液体は、約１００ｎＬから約２０μＬの微量の液体である請求項１から請求項１０いずれか記載の分注装置。
【請求項１２】
前記操作部は、吸引量、吐出距離、粘度、吐出圧力のいずれかのパラメータを設定する請求項８または請求項１２記載の分注装置。
【請求項１３】
前記ノズルチップは、少なくとも先端部が透明または半透明の部材よりなる請求項１から請求項１２いずれか記載の分注装置。
【請求項１４】
前記ノズルチップは、内部にフィルタを備えた請求項１から請求項１３いずれか記載の分注装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４いずれか記載の分注装置を構成する分注器。
【請求項１６】
請求項１から請求項１４いずれか記載の分注装置を構成する制御器。
【請求項１７】
請求項３から請求項１４いずれか記載の分注装置を構成するノズルチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微量の液体を所望の量だけ分注することができる分注装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、分注装置としては薬液を容器に収納しておき、容器を指で圧縮して所望の量の薬液を眼球に滴下するものが知られている。一例として、一滴分の点眼液定量部が点眼液吐出口に連接され、点眼液定量部の一滴分の点眼液を点眼液吐出口より直線的に液滴状態で吐出させる圧力を前記点眼液に付加する圧力付加機能及び前記点眼液の吐出作動初期圧を制御する吐出作動初期圧制御機能が具備された点眼器が知られている（特許文献１参照）。また、分与しようとする物質の容器と関連させたポンプを設けておき、小量の液滴を分与する装置がある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−３１９９９９号公報（第１頁、１図）
【特許文献２】特開平０６-１３４０２１号公報（第１頁、１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、高価な薬液剤を極めて少量、特定の容器や位置に分注することにより、薬品の実験、生化学的実験、医薬品の製品の製造などが行われるようになってきているが、従来の分注装置では、一滴分の液体を扱うことが出来ても、極めて少量の液体を扱うことができず、また、ある程度の量の液体を分注装置の容器内に用意しておく必要があり、過大な量の液体を分注する欠点、分注装置に残留する液体が無駄になる欠点を解決することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、本発明の分注装置は、以下のような手段および手順を採用する。
【０００５】
（１）出入口を有し、容積が可変できる容器、出入口の途中に設けられた弁を有する分注器、および、前記容器の容積および前記弁の開閉を制御する制御器を備えた分注装置であって、前記制御器は、薬液の吐出に関わるパラメータの設定を行う操作部と設定された前記パラメータを表示する表示部を備え、前記弁を開放状態として、前記容器の容積を微少量だけ増大させ、前記弁を閉鎖状態として、前記容器の容積を所定量に減少させて容器の内圧を高め、前記弁を開放状態にして、前記容器内の媒体を前記出入口から吐出することを特徴とする分注装置。
（２）前記容器の容積を微少量だけ増大させることにより、微量（約１００ｎＬ以下）の液体を前記出入口より吸引する（１）記載の分注装置。
（３）前記出入口に着脱可能なノズルチップを結合し、微量の液体を吸引する（１）記載の分注装置。
【０００６】
（４）出入口を有し、容積が可変できる容器の前記出入口の途中に弁を設け、前記弁を開放状態として、前記容器の容積を微少量だけ増大させ、前記出入口より微量の液体を吸引するステップ、前記弁を閉鎖状態として、前記容器の容積を所定量に減少させて容器の内圧を高めるステップ、前記弁を開放状態にして、前記吸引した液体を前記出入口から吐出するステップ、を備えた分注方法。
【０００７】
（５）シリンジ、ピストン、電磁弁、パイプ、ノズルチップ、および、ピストン駆動部を備え、前記シリンジと前記パイプの間に前記電磁弁を設け、前記パイプに前記ノズルチップを結合し、前記シリンジと前記ピストンが形成する容器の容積を、前記ピストン駆動部が制御する分注器と、薬液の吐出に関わるパラメータの設定を行う操作部と設定された前記パラメータを表示する表示部を備え、前記入力したパラメータ値に基づき前記ピストン駆動部を駆動し、前記電磁弁を駆動する制御器とを具備した
ことを特徴とする分注装置。
【０００８】
（６）シリンジ、ピストン、電磁弁、パイプ、ノズルチップ、および、ピストン駆動部を備え、前記シリンジと前記パイプの間に前記電磁弁を設け、前記パイプに前記ノズルチップを結合し、前記シリンジと前記ピストンが形成する容器の容積を、前記ピストン駆動部が制御する分注装置であって、前記電磁弁が開放状態において、前記ピストン駆動部は、前記ピストンを引き出してシリンジ内に空気を満たし、次に、前記ピストン駆動部は、前記ピストンを微小距離引き出して、前記ノズルチップ先端に薬液を微少量吸引し、次に、前記電磁弁が閉鎖状態において、前記ピストン駆動部は、前記ピストンを押し込んで、前記シリンジ内の空気を圧縮し、次に、前記電磁弁が開放状態において、前記微少量の薬液を前記ノズルチップから吐出する動作を行う分注器と、薬液の吐出に関わるパラメータの設定を行う操作部と設定された前記パラメータを表示する表示部を備え、前記入力したパラメータ値に基づき前記ピストン駆動部を駆動し、前記電磁弁を駆動する制御器とを具備した
ことを特徴とする分注装置。
（７）前記パイプを省き、前記電磁弁と前記ノズルチップが結合された（５）または（６）何れか記載の分注装置。
（８）前記ノズルチップは、着脱可能である（５）または（６）何れか記載の分注装置。
【０００９】
（９）シリンジ、ピストン、電磁弁、パイプ、ノズルチップ、および、ピストン駆動部を備え、前記シリンジと前記パイプの間に前記電磁弁を設け、前記パイプに前記ノズルチップを結合し、前記シリンジと前記ピストンが形成する容器の容積を、前記ピストン駆動部が制御する分注方法であって、前記電磁弁を開放状態にしておいて、前記ピストンを引き出してシリンジ内に空気を満たすステップ、前記ピストンを微小距離引き出して、前記ノズルチップ先端に薬液を微少量吸引するステップ、前記電磁弁を閉鎖状態にしておいて、前記ピストンを押し込んで前記シリンジ内の空気を圧縮するステップ、および、前記電磁弁を開放状態にして、前記微少量の薬液を前記ノズルチップから吐出するステップ、よりなる分注方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、極めて少量の液体を扱うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の分注装置、の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。
（実施の形態１）
【００１２】
まず、本発明の分注装置の基本的な構成について説明する。本発明の分注装置は、分注器１と制御器２を具備する。分注器１は、液体を出し入れする出入口を有し、容積が可変できる容器と、容器と出入口の間に設けられた弁を備える。容器の容積および弁は、制御器２により制御される。制御器２は、弁を開放状態として、前記容器の容積を微少量だけ増大させることができる。前記弁を閉鎖状態として、前記容器の容積を所定量に減少させて容器の内圧を高めることができる。前記弁を開放状態にして、前記容器内の媒体を前記出入口から放出することができる。具体的な例について次に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の分注装置の具体的な構成を示す図である。本発明の分注装置は、分注器１、制御器２を具備する。分注器１は、基板１０、ピストン駆動部１１、シリンジ１２、ピストン１３、電磁弁１４、パイプ１５、ノズルチップ１６を有する。ピストン駆動部１１は、パルスモータ１１１、駆動軸１１２、ばね１１３を具備する。制御器２は、操作部２１、表示部２２、ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）２３、記憶部２４、電磁弁駆動部２５、および、モータ駆動部２６を具備する。
まず、分注器１について詳述する。
【００１４】
シリンジ１２は、コ型の基板１０の垂直部に固定されている。シリンジ内には、ピストン１３が挿入されており、シリンジ１２の軸方向に移動可能である。シリンジ１２とピストン１３は、小型の注射器や注入機のような構造で、空気を吸引したり排出したりできる出入口を有する容量可変の容器である。ピストン１３の軸には、ばね固定軸１１４が設けられており、ばね固定軸１１４には、ばね１１３が装着されており、ばね１１３は、ピストン１３をシリンジ１２の外部に引き出すように引っ張っている。パルスモータ１１１は、基板１０のもう一方（シリンジ１２が固定されている方とは逆の方）の垂直部に固定されている。ばね１１３の一端も取り付け板（図１の基板１０の垂直部）上に固定されている。パルスモータ１１１の回転によって、駆動軸１１２であるモータシャフトは、図面上で左右方向に移動可能になっている。駆動軸１１２の一端は、ピストン１３の軸に当接している。駆動軸１１２が図の右方向に移動すると、ピストン１３は、ばね１１３の引っ張り力に抗して空気排出方向に移動する。駆動軸１１２が左方向に移動すると、ピストン１３は、ばね１１３に引っ張られて空気吸引方向に移動する。
【００１５】
シリンジ１２の右先端部は細いチューブ状であり、電磁弁１４の一方の口が接続される。電磁弁１４の他方の口には、パイプ１５が接続される。パイプ１５の先端は円錐状であり、ノズルチップ１６が勘合できるようになっている。ノズルチップ１６には、微細な直径の穴が設けられている。電磁弁１４には、シリンジ１２側とパイプ１５側の空気の流通を遮断する弁が設けられており、この弁の開閉は、制御器２から供給される電気信号により行われる。電磁弁１４が開放状態では、シリンジ１２内部、電磁弁１４内部、パイプ１５内部、ノズルチップ１６内部は、外部とつながっており、空気の流通が生じ得る。ピストン１３をシリンジ１２から引き出す方向に引っ張ることにより外部の空気をシリンジ１２内に吸引することができる。電磁弁１４が閉鎖状態では、シリンジ１２内部の空気は外部から遮断される。電磁弁１４が閉鎖状態の際に、ピストン１３をシリンジ１２内に挿入すると、シリンジ１２内の空気は圧縮される。
【００１６】
パルスモータ１１１の構造の一例を図３（Ａ）の断面図に示す。図３（Ａ）において、パルスモータ１１１は、モータシャフト３０、回転子３１、固定子３２、筐体３３から成る。回転子３１、固定子３２は、周知のパルスモータやステッピングモータと同様の構造である。筐体３３には、２つの軸受けが設けられる。一方の軸受けは、スラスト軸受けであり、シャフトは軸方向に自由に移動可能とする。他方の軸受けは、ねじ軸受け３４であって、拡大図に示すように、モータシャフト３０には雄ねじが切られており、筐体３３の軸受け部に設けられた雌ねじ状の穴に挿入されている。回転子３１が、ねじ軸受け３４から見て時計方向に回転すると、モータシャフト３０は、スラスト軸受け３０の方向に移動する。回転子３１が、ねじ軸受け３４から見て反時計方向に回転すると、モータシャフト３０は、ねじ軸受け３４の方向に移動する。すなわち、回転子３１の回転運動をモータシャフト３０の直線運動に変換できる。モータシャフト３０の移動に伴って回転子３１も移動するので、回転子３１のモータシャフト方向の厚さは、固定子３２のモータシャフト方向の長さより小さくして、固定子３２の磁界内に出ないように、かつ筐体に当たらないようにする。モータシャフト３０に切る雄ねじ部分の長さは、ピストン１３が必要な移動最大距離に若干の余裕を加えた長さでよい。
【００１７】
ばね１１３の引っ張り力により、ピストン１３の軸の端部は、駆動軸１１２であるモータシャフト３０に当接しているので、パルスモータ１１１を、ピストン１３の方向に向かって反時計方向に回転させると、ピストン１３はシリンジ１２から引き出される方向へ移動する。パルスモータ１１１をピストン１３の方向に向かって時計方向に回転させると、ピストン１３は、シリンジ１２内部に押し込まれる。
【００１８】
本発明では、ピストン１３の位置、移動方向と電磁弁１４の開閉とを制御することにより、薬液１８の入った容器から薬液の微量サンプル１７をノズルチップ１６内に吸引し、サンプル１７をノズルチップ１６から実験用のシャーレなどに向けて吐出させる。本発明の分注装置の動作について、図２（Ａ）〜（Ｄ）により説明する。なお、薬液１８は、液体の一例であり、他の液体でも良い。
【００１９】
まず、新しいノズルチップ１６をパイプ１５の先端に嵌め込む。図２（Ａ）に示すように、パルスモータ１１１を反時計方向に回転させて、シリンジ１２からピストン１３を引き出し、ピストン１３を所定位置Ｐ１まで移動させる。なお、位置Ｐ１は、シリンジ１２の開口端（図１では左端）を基準としてピストン１３の挿入方向に向けて計った距離とする。このときには、電磁弁１４は、開放状態にしておく。シリンジ１２内部には常圧空気が満たされる。
【００２０】
次に、図２（Ｂ）において、ノズルチップ１６の先端を薬液１８容器内の薬液に浸けて、パルスモータ１１１を反時計方向に少しだけ回転させ、ピストン１３を所定位置Ｐ２に少しだけ引き出す。電磁弁１４は開放状態のままとする。シリンジ１２の断面内法の円形面積Ｓｓとピストン１３の移動距離（Ｐ１〜Ｐ２）の積に相当する容量の薬液がサンプル１７としてノズルチップ１６の先端部に吸引される。
【００２１】
次に、図２（Ｃ）に示すように、電磁弁１４を閉鎖状態とし、パルスモータ１１１を時計方向に回転させて、ピストン１３を、所定位置Ｐ３になるまでシリンジ１２内部方向に押し込む。電磁弁１４が閉鎖状態であるので、シリンジ１２内の空気は圧縮され高圧になる。
【００２２】
次に、分注器１を移動させて、ノズルチップ１６の先端が実験用のシャーレなどの容器や実験器具の上に位置するようにして、図２（Ｄ）に示すように、電磁弁１４を開放状態にする。シリンジ１２内の圧縮空気は電磁弁１４、パイプ１５、ノズルチップ１６を経て放出され、ノズルチップ１６先端のサンプル１７を吐出させる。極めて微量のサンプル１７を正確に吐出できる。
【００２３】
次に、制御器２について説明する。図１に示した制御器２は、分注器１の薬液の吸引量や、吐出の強さなどの使用条件のような吐出に関わるパラメータの設定や、吸引、吐出におけるピストン１３や電磁弁１４の制御を行う。制御器２において、操作部２１は、薬液の吸引量、薬液の吐出の強さの設定、薬液の吸引操作、薬液の吐出操作などを操作指示する部分であって、典型的にはスイッチにより構成される。表示部２２は、薬液の吸引量、薬液の吐出の強さなどの設定値を表示するディスプレイ装置であって、液晶パネルを用いた表示装置が適用できる。ＭＰＵ２３は、マイクロプロセッサであって、後述する各種処理を行う。記憶部２４は、各種パラメータ項目名、単位名、薬液の吸引量、薬液の吐出の強さなどのパラメータ設定値、各種パラメータの算出式などの算出手順、および、ＭＰＵ２３が行う処理の手順のプログラムなどを記憶するメモリであって、不揮発性記憶装置が適している。電磁弁駆動部２５は、前記電磁弁１４の開閉駆動を行うドライバ回路である。モータ駆動部２６は、前記パルスモータ１１１用に駆動パルス信号を生成し供給するドライバ回路である。特に図示しないが、制御器２には電源が設けられる。電源は、電池であってもよいし、交流電源を整流したものでもよい。記憶部２４に揮発性メモリを使用する場合は、電池電源によって記憶保持を行うようにすればよい。
【００２４】
図４（Ａ）に、操作部２１と表示部２２の一例を示す。図４（Ａ）において、操作部２１には、押ボタン状のパラメータ選択スイッチ４１、数値を増減設定するために上下に傾けられるレバー状の数値選択スイッチ４２、薬液の吸引を指示する押ボタン状のスイッチである吸引ボタン４３、および、薬液の吐出を指示する押ボタン状のスイッチである吐出ボタン４４が設けられている。これらのスイッチは、それぞれ、ＭＰＵ２３の割込み端子に接続され、ＭＰＵ２３は各スイッチやボタンの操作を検知したときに、ＭＰＵ２３において割り込みが発生するように構成される。表示部２２には、吸引量（μＬ）、吐出距離（ｃｍ）、薬液の粘度（ｃＰ）の表示エリアが設けられ、吸引量：０．ＸＸ（μＬ）、吐出距離：ＹＹ（ｃｍ）、薬液の粘度：ＺＺ（ｃＰ）のように３つのパラメータ項目名、単位とパラメータ設定値の表示が可能である。３つの内の１つのパラメータ項目が選択され、その表示の回りには、選択されていることを示す枠が表示される。図４（Ａ）の例では、「吐出距離」の欄に枠が表示されている。枠を表示する代りに数値を点滅させてもよい。
【００２５】
図４（Ａ）の例では、操作部２１を操作することにより３つのパラメータを設定することが可能である。その操作手順および制御器２の動作について、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示したフローチャートを用いて説明する。記憶部２４には、あらかじめ、パラメータ項目名、単位名、および、デフォルト値をテーブルとして記憶しておき、このテーブルから読み出して表示に使用するものとする。一例としては、吸引量：１．００（μＬ）、吐出距離：５．０（ｃｍ）、薬液の粘度：１．０（ｃＰ）（＝センチ・ポアズ）などである。また、各パラメータ項目に対応して、それらの設定値の記憶エリアも記憶部２４に設けておく。
【００２６】
制御器２の電源がＯＮになると、ＭＰＵ２３において、メインルーチンが起動され、ＭＰＵ２３は、パラメータ項目名、単位名、デフォルト値を記憶部２４から読み出し、表示部２２に表示させる。枠表示は、最上段の「吸引量」の位置とする。この処理後に、ＭＰＵ２３は、割り込み待ちの状態になる。パラメータ選択スイッチ４１がＯＮになると、図５（Ａ）の手順において、（Ｓ１０）において割込み待ちが発生し、（Ｓ１１）に進み、入力パラメータ項目を選択する。すなわち、表示部２２において枠に囲まれて選択されているパラメータ項目を１つ下の項目に切り換える。図４（Ａ）では、「吸引量」から「吐出距離」に切り替わった状態を示す。この後、ＭＰＵ２３は、（Ｓ１０）の割り込み待ち状態に戻る。パラメータ選択スイッチ４１をＯＮにするたびに、選択されるパラメータ項目が「吸引量」、「吐出距離」、「粘度」の順に１つずつ循環的に切り替わる。ＭＰＵ２３は、選択されたパラメータ項目が何であるかを記憶部２４に記憶しておく。使用者は、所望のパラメータ項目を選択の後、数値選択スイッチ４２を操作してパラメータ値を入力する。数値選択スイッチ４２のレバーを上に倒すと表示部２２に表示されているＹＹの値をデフォルト値から増加させることができる。数値選択スイッチ４２のレバーを下に倒すと表示部２２に表示されているＹＹの値を減少させることができる。この動作は、図５（Ｂ）のフローチャートの手順により行える。ＭＰＵ２３は、（Ｓ２０）において、数値選択スイッチ４２からの割り込みを待っており、数値選択スイッチ４２が操作されると割り込みが発生し、（Ｓ２１）に進む。（Ｓ２１）において、数値選択スイッチ４２の操作に応じて、入力パラメータ項目にパラメータ値を入力する。すなわち、ＭＰＵ２３は、数値選択スイッチ４２のレバーの操作が上方向か下方向かを検知し、上方向の場合、記憶部２４内のパラメータ値欄の内、選択されているパラメータ項目に対応したメモリ内の数値を所定変化分だけ増加させ、その数値を設定値として表示部２２に表示させる。下方向の場合、選択されているパラメータ項目に対応したパラメータ値欄の数値を所定値だけ減少させ、その数値を設定値として表示部２２に表示させる。次に、（Ｓ２２）に進み、入力されているパラメータ値、すなわち前記設定値に従い、ピストン位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を算出し（Ｓ２０）に戻る。算出方法については後述する。（Ｓ２０）に戻ったときに、まだ、数値選択スイッチ４２が操作されていると、その操作に従って、再び割り込みが発生し、（Ｓ２１）、（Ｓ２２）が実行される。
【００２７】
使用者は、表示される数値を見て、希望の数値になったところで、レバーを離すと、そのときの記憶部２４内の数値が、当該パラメータ項目での設定数値となる。ＭＰＵ２３は、そのときの設定値に従い（Ｓ２２）を実行した後、（Ｓ２０）の割り込み待ちに戻る。以上により１つのパラメータ項目のパラメータ値が設定される。使用者が、「吸引量」、「吐出距離」、「粘度」について、上記操作を行い、ＭＰＵ２３が、（Ｓ１０）〜（Ｓ１１）、（Ｓ２０）〜（Ｓ２２）を実行すれば、「吸引量」、「吐出距離」、「粘度」のそれぞれのパラメータ値の設定が済む。ＭＰＵ２３は、（Ｓ２２）において、「吸引量」、「吐出距離」、「粘度」の最新の設定値に基づきピストン位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を算出することになる。
【００２８】
薬液のノズルチップ１６からの吐出距離ＹＹは、薬液の吸引量ＸＸ、薬液の粘度ＺＺ、シリンジ内の圧縮空気の圧力Ｐｓによりおおむね決まる。これらの関係を表す近似式は、一般的な力学または流体力学の原理により求めることが可能である。近似式とその解法のプログラムを記憶部２４に記憶しておき、ＭＰＵ２３が、プログラムを使用して、設定された吐出距離ＹＹ、薬液の吸引量ＸＸ、薬液の粘度ＺＺから、シリンジ内に必要な圧縮空気の圧力Ｐｓを求めればよい。
【００２９】
また、実験により、吐出距離ＹＹ、薬液の吸引量ＸＸ、薬液の粘度ＺＺ、シリンジ内の圧縮空気の圧力Ｐｓの関係を求め、この実験結果を利用して圧力Ｐｓを算出することも可能である。たとえば、薬液の吸引量ＸＸ、薬液の粘度ＺＺ、シリンジ内の圧縮空気の圧力Ｐｓについて、それぞれ、例えば５通りの条件を選んで吐出実験を行い、吐出距離ＹＹを求める。このようにして得られた５×５×５＝１２５通りの（ＸＸ、ＹＹ、ＺＺ、Ｐｓ）のテーブルを記憶部２４に記憶しておく。操作部２１と表示部２２を使用して設定された吐出距離ＹＹ、薬液の吸引量ＸＸ、薬液の粘度ＺＺを元に、１２５通りのテーブルの数値を使用した補間演算により、シリンジ内の圧縮空気の圧力Ｐｓを近似的に求めることができる。吐出距離ＹＹ、薬液の吸引量ＸＸ、薬液の粘度ＺＺによる３次元空間において、１２５点により形成される６４個の立方体または直方体のエリアの内、設定値（ＸＸ、ＹＹ、ＺＺ）が属する直方体の頂点８点に対応する圧力Ｐｓの値の平均値を算出して使用してもよい。更に正確を期す場合は、（ＸＸ、ＹＹ、ＺＺ）と上記８点との距離に従って圧力Ｐｓの値の補間値を求める演算を３つの軸方向で順次行い、圧力Ｐｓを求めればよい。このような補間演算の演算過程をプログラム化して記憶部２４に格納しておき、ＭＰＵ２３がプログラムを読み出しながら補間演算を行い、圧力Ｐｓを近似的に求めればよい。
【００３０】
次に、薬液の吸引量ＸＸ、圧力Ｐｓよりピストンの位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を計算する。シリンジ１２の内部の断面積をＳｓとすると、吸引量ＸＸ＝Ｓｓ×（Ｐ１−Ｐ２）である。ピストン１３がＰ１の位置にあるときのシリンジ内のピストン１３から電磁弁１４の弁までの容積をＶ１とすると、ピストン１３がＰ２の位置にあるときのシリンジ内のピストン１３から電磁弁１４の弁までの容積Ｖ２は、Ｖ１＋Ｓｓ×（Ｐ１−Ｐ２）である。Ｐ２からＰ３まで圧縮したとき、圧力Ｐｓ＝Ｖ２／｛Ｖ２−Ｓｓ×（Ｐ３−Ｐ２）｝である。Ｐ１をピストンの基準位置としてあらかじめ決めておけば、Ｐ２とＰ３を計算で求めることができる。このための計算の手順をプログラムとして記憶部２４に記憶しておき、ＭＰＵ２３がプログラムを読み出して計算を行い、Ｐ２とＰ３を求める。
【００３１】
図１に示した制御器２は、上記Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の値を使用して、図２で説明したピストン１３と電磁弁１４の一連の制御を行う。図５（Ｃ）、図５（Ｄ）は、制御器２が行うパルスモータ１１１と電磁弁１４の制御の手順を示すフローチャートである。吸引ボタン４３がＯＮになると、ＭＰＵ２３は、（Ｓ３０）において割込み発生を検知し（Ｓ３１）に進み、ピストンを位置Ｐ２に薬液容量分だけ引き出す。次に、（Ｓ３２）に進み、電磁弁を閉鎖し、ピストンを位置Ｐ３に押し込む。以上で吐出の準備ができ、（Ｓ３０）に戻る。（Ｓ３１）は、図２（Ｂ）で説明した制御であり、（Ｓ３２）は、図２（Ｃ）で説明した電磁弁１４の制御と圧縮の制御である。吐出ボタン４４がＯＮになると、ＭＰＵ２３は、（Ｓ４０）において割込み発生を検知し（Ｓ４１）に進み、電磁弁を開放状態にする。次に、（Ｓ４２）に進み、ピストンを位置Ｐ１に引き出す。以上で次の吸引の準備ができ、（Ｓ４０）に戻る。（Ｓ４１）は、図２（Ｄ）で説明した電磁弁１４の開放の制御である。（Ｓ４２）は、図２（Ａ）で説明した制御である。なお、図５のフローチャートにおいて、電源オフや処理終了の割り込みにより処理は終了する。
【００３２】
パルスモータ１１１は、供給する複数のパルス信号の位相やパルス数により、回転角度を決めることができ、１パルスで０．５度程度回転させることも可能である。従って、ピストン１３の位置を正確に設定するのが容易である。図３（Ａ）の構造のパルスモータ１１１では、ねじ軸受け３４により、回転子３１の回転運動をモータシャフト３０の微小移動に変換できるので、ピストン１３の位置の分解能を細かく設定できる。制御器２は、位置（Ｐ３−Ｐ１）、（Ｐ１−Ｐ２）、（Ｐ２−Ｐ３）に応じた極性とパルス数の制御信号をパルスモータ１１１に供給する。このために、ピストン１３をＰ１、Ｐ２、Ｐ３の位置に移動させるに必要なパルス数を計算するための係数値を記憶部２４に格納しておき、ＭＰＵ２３はそれらの係数値とＰ１、Ｐ２、Ｐ３から必要なパルス数を計算するようにする。
【００３３】
薬液により、吸引量、吐出圧力を変更する場合もあるから、制御器２では、各手順におけるパルス数を変更設定できるようにするのが好ましい。このためには、吸引量や吐出圧力を設定するためのつまみやテンキーによる入力操作部を制御器２に設けて、パルス数を変更できるようにすればよい。ノズルチップ１６の内径も、薬液１８の粘度、混合物質、吸引量などにより変更できるように、複数種類のノズルチップ１６を用意して、選択して使用するようにすればよい。
【００３４】
上記分注器１は、小型のパルスモータ１１１、シリンジ１２、電磁弁１４などを用いることにより、太目のペンや万年筆程度の大きさに出来るので、たとえば、科学者や研究者が実験現場で手軽に使用することが出来る。制御器２と分注器１とを一体化すれば、片手で分注が行える。
【００３５】
シリンジ１２と電磁弁１４の結合は、直接的でも間接的でもよい。間接的な場合とは、直線状、あるいは湾曲状のパイプを介して結合することになるが、シリンジ１２と電磁弁１４が結合されていることに変わりはない。電磁弁１４とパイプ１５の結合も、直接的でも間接的でもよい。間接的の場合、直線状、あるいは湾曲状のパイプを介して結合してもよい。図６（Ｂ）に湾曲したパイプ１９により、シリンジ１２と電磁弁１４、電磁弁１４とパイプ１５が間接的に結合された例を示す。パイプ１５自身が湾曲していてもよい。パイプ１５は、ノズルチップ１６を嵌め込む取り付け部の機能を果たす。電磁弁１４の一方の口がノズルチップ１６の取り付け部になる場合は、パイプ１５は省略できる。
【００３６】
なお、図１において、シリンジ１２とピストン１３が内容積可変の容器を形成し、パイプ１５とノズルチップ１６が容器の出入口を形成し、出入口の途中に電磁弁１４が設けられていると見てもよい。図６（Ｂ）においても、シリンジ１２が容器を形成し、パイプ１９、パイプ１５およびノズルチップ１６が容器の出入口を形成し、出入口の途中に電磁弁１４が設けられていると見てもよい。また、ノズルチップ１６は、出入口の一部と見てもよいし、別部分と見てもよい。
【００３７】
表示部２２の数値選択スイッチ４２のレバーを上下に加えて左右にも倒すことができるようにし、左右に倒すことにより、表示部２２のパラメータ値表示の数値の桁を１桁だけ左右に移動選択できるようにし、１桁ずつレバーの上下操作により数値入力するようにしてもよい。２桁以上の数値を入力する場合、各桁毎に数値を入力でき、入力操作時間を少なくできる。
【００３８】
図４（Ｂ）に示した表示部２２ａでは、吸引量：ＸＸ（μＬ）と吐出圧力：Ｐｓ（気圧）の２つのパラメータ値を入力、表示するようにした例である。この場合は、「吸引量」、「吐出距離」、「粘度」に対する吐出圧力値Ｐｓの数表を紙などに数表として印刷、作成しておき、使用者は、その数表を見て必要な吐出圧力値Ｐｓを探し、パラメータ選択スイッチ４１と数値選択スイッチ４２により、入力するようにする。
【００３９】
操作部２１を、スイッチに代えてマウスとし、表示部２２をパソコンで使用するような液晶表示装置とし、マウスにより、ポインタのアイコンを移動させて、所望のパラメータ項目を選択し、数値を入力するようにしてもよい。数値はキーボードなどに設けられているようなテンキーを使用して入力するようにしてもよい。
【００４０】
制御器２にメモリカードの読み取り器を設けておき、メモリカードにパラメータ設定値を記憶しておき、このメモリカードを読み取り器に挿入し、読み取り器がパラメータ設定値を読み出して記憶部２４に格納し、ＭＰＵ２３がパラメータ設定値を使用するようにしてもよい。ＭＰＵ２３は記憶部２４からパラメータ設定値を読み出して表示部２２に表示させてもよい。
【００４１】
上記、本実施の形態におけるパラメータ項目は一例であり、他の項目を追加してもよいし、別のパラメータ項目を使用してもよい。たとえば、ノズルチップ１６の内径が異なるものを複数種類用意する場合、内径によって、粘度が及ぼす影響が異なるので、内径値をパラメータ項目に加えるとより正確な吐出距離の設定が可能になる。
（実施の形態２）
【００４２】
上記実施の形態１では、ねじ軸受け３４を有するパルスモータ１１１を使用したが、モータは、他の一般的なモータを使用してもよい。図３（Ｂ）では、普通のパルスモータ１１１ａのモータシャフトにピニオン３６を設け、回転動作をラック３７により直線動作に変換して、ラック３７がピストン１３の軸を兼ねる構造としている。他の部分の構造は、図１と同様でよい。この場合は、ピストン１３の軸を引っ張るばね１１３はなくともよい。
回転するモータ以外に、リニアモータや、超音波モータなど種々のモータを使用してもよい。
（実施の形態３）
次に、本発明の分注装置の他の実施の形態について説明する。本実施の形態では、別の容器を使用する。
【００４３】
図６（Ａ）は、このような実施の形態の一例である。シリンジ１２の代りに、容積が可変の容器５１を使用する。容器５１には空気の出入口が設けられており、電磁弁１４に接続されている。容器５１は、やや硬めのゴムや柔軟性のあるプラスチック材料などで構成する。容器５１は、加圧板５２により挟んで押さえるとその容積が減少するが、押さえないと元の形状に復元するものとする。電磁弁１４を閉鎖状態にして圧縮板５２により容器５１を押さえると容積の減少により内圧が高くなる。容器５１をやや扁平、楕円の袋形状とし、２枚の加圧板５２により挟む構造にすれば、容器５２の内容積を大幅に減少させることが容易になる。
【００４４】
電磁弁１４を開放状態にして、加圧板５２を少しだけ押さえておき、ノズルチップ１６を薬液１８に浸し、加圧板５２の圧力を除くと、容器５２の容積が元に戻り、微量の薬液をサンプル１７として、ノズルチップ１６先端に吸引できる。その後、電磁弁１４を閉鎖状態にして、加圧板５２を押さえて、容器５１の体積を元の半分程度にし、その後、電磁弁１４を開放すれば、約２気圧で、微小のサンプル１７を吐出できる。加圧板５２の位置の移動は、パルスモータとギアなどによる駆動機構により実現可能である。
（実施の形態４）
【００４５】
図１において説明した、シリンジ１２とピストン１３を左右逆方向にしてもよい。ピストン１３の軸をパイプ状にして、シリンジ１２の代りに基盤０の垂直部に固定する。ピストン１３の軸のパイプは電磁弁１４に接続される。シリンジ１２をピストン１３にかぶせてパルスモータ１１１のモータシャフトにより、押さえるようにする。シリンジ１２は、ばね１１３と同様の構造により、ピストン１３と反対側に引っ張るようにしておく。
（実施の形態５）
【００４６】
図６（Ｃ）に、ノズルチップ１６の一変形例であるノズルチップ１６ａを示す。ノズルチップ１６ａにおいて、ノズル部を透明の部材、透明プラスチックなどで作る。薬液の吸引状態が眼で確認できるので、誤操作が防止できる。ノズルチップ１６ａの根元部分にフィルタ６０を設ける。フィルタ６０の材質としては、空気を透過し、液体の通過を遮断する性質の膜、または、栓になるものである。ウレタン樹脂や不織布などが使用できる。薬液の吸引がフィルタ６０の位置で止まり、パイプ１５まで吸引されないので、細菌や微生物が混じった液体などによる分注器の本体部分の汚染を防止できる。また、意図しない異なる薬液の混合が起きにくい。
（その他の実施の形態および補足）
【００４７】
本発明の分注装置によれば、微量の液体の吸引、吐出が可能になる。例えば、１００ｎＬから２０μＬのような微量の液を扱うことも可能である。また、吐出距離としては、５ｍｍから５０ｍｍ程度が実現可能である。吸引量と吐出量がほぼ同じになるので、薬液の無駄がない。制御器２は小型にすることが可能であり、分注器１と一体化して万年筆大の大きさの小型軽量なハンドピース形状とすれば、片手操作が可能にもできる。分注精度は、１μＬでＣＶ値を５％以内とすることが可能である。
【００４８】
シリンジは、上記説明したように注射器とよく似た構造でもよい。シリンジ１２の材料には金属、プラスチックなどが適用できる。シリンジ１２は、内径１．５ｍｍ、ピストン１３の最大移動距離２ｍｍ程度が一例として挙げられるが、これには限らない。空気を圧縮するので、ピストン１３とシリンジ１２は機密性がよい構造が好ましいことは言うまでも無い。
【００４９】
ノズルチップ１６は、衛生面、薬液混合を避ける安全面から、容易に交換可能なディスポーザブルタイプのチップが好ましい。ノズルチップ１６の穴の内径は０．４ｍｍ、長さ３５ｍｍ程度の円錐状の外形のものが扱いやすいが、この寸法には限らない。滅菌されたチップを使用することが好ましいことは言うまでも無いので、交換用のノズルチップ１６を１本ずつ密閉した袋に収納しておき、使用後は使い捨てにすることもできる。
【００５０】
既に説明したように、シリンジ１２内の圧縮空気の圧力は、ノズルの内径、液の量、液の粘度、混合物質などによって変更できることが好ましい。一例として、１μリットルの薬液を４気圧で吐出する分注装置を実現できる。
【００５１】
なお、本実施の形態における分注装置が吐出する液体は、何でも良い。液体は、例えば、生物の血液や体液などである。本実施の形態における分注装置を使用すれば、例えば、貴重な生物体内の液体を有効に利用して、バイオテクノロジーの研究が促進できる。
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明にかかる分注装置は、種々の溶液を微量に分けて供給する分注の作業に活用可能である。遺伝子工学をはじめとして、微少液量を処理する分野などに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態による分注装置の構成図
【図２】本発明の一実施形態による分注装置の動作と分注手順を示す図
【図３】本発明で使用するパルスモータの実施形態の図
【図４】本発明で使用する制御器の操作部と表示部の実施形態の図
【図５】本発明の分注方法の制御手順のフローチャート
【図６】本発明の他の一実施形態による分注装置の要部の構成図
【符号の説明】
【００５４】
１    分注装置
２    制御器
１０    基板
１１    ピストン駆動部
１１１    パルスモータ
１１２    駆動軸
１１３    ばね
１２    シリンジ
１３    ピストン
１４    電磁弁
１５    パイプ
１６    ノズルチップ
１７    サンプル
１８    薬液
２１    操作部
２２    表示部
２３    ＭＰＵ
２４    記憶部
２５    電磁弁駆動部
２６    モータ駆動部
５１    容器
５２    圧縮板
【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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【図６】
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