(57)【要約】【課題】  チューブの交換の手間を省力化することができる液体搬送装置を提供する。【解決手段】  可撓性を有する搬送チューブ４５と搬送チューブの一方端部に挿入された吐出ノズル４１並びに他方端部に挿入された中継管４７と、前記搬送チューブの一方端部を吐出ノズルに結合して保持する排出側保持部４２と、前記搬送チューブの他方端部を中継管に結合して保持する導入側保持部４３とを備えたチューブカセット４０を用い、円周状に複数のローラ６１を等間隔に配置した回転体１４の少なくとも２つのローラ６１にチューブカセット４０の搬送チューブ４５を巻き掛けて引き伸ばした状態で排出側保持部４２と導入側保持部４３を着脱自在に装着し、搬送チューブに押しつけられたローラ６１により搬送チューブ４５内に閉塞空間１１０を形成し、回転体１４の回転により閉塞空間１１０を移動させて液体を搬送する。【選択図】  図１４
2006002753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横軸を回転軸として前記回転軸を中心に回転可能に構成され、当該回転軸を中心として円周状に等間隔にローラを少なくとも３つ配置した回転体と、
可撓性を有する搬送チューブと、前記搬送チューブの液体導入側端部に挿入された第１の管体と、この第１の管体を保持する導入側保持部と、前記搬送チューブの液体排出側端部が挿入された第２の管体と、この第２の管体を保持する排出側保持部とを備えたチューブカセットと、
前記搬送チューブを前記回転体の前記ローラのうち少なくとも２つのローラに巻き掛けて前記搬送チューブ内に閉塞空間が形成される程度に引き伸ばした状態で前記導入側保持部と前記排出側保持部を着脱自在に装着するチューブカセット装着部と、
前記回転体を、前記回転軸を中心に回転させ、少なくとも前記２つのローラと前記搬送チューブとの接触位置を変化させて前記閉塞空間を前記液体排出側端部側へ移動させる回転体駆動機構と、を備えることを特徴とする、液体搬送装置。
【請求項２】
前記搬送チューブが前記回転体の前記ローラに巻き掛けられている位置の前記ローラと接触している側の反対側は、搬送チューブ脱着用空間として開放されていることを特徴とする請求項１に記載の液体搬送装置。
【請求項３】
前記チューブカセット装着部は、前記閉塞空間が連続して複数形成されるように前記搬送チューブを少なくとも３つのローラに巻き掛けるように設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の液体搬送装置。
【請求項４】
前記導入側保持部は、前記搬送チューブの前記液体導入側端部を前記第１の管体に結合して保持し、前記排出側保持部は、前記搬送チューブの前記排出側端部を前記第２の管体に結合して保持することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の液体搬送装置。
【請求項５】
前記導入側保持部は、前記第１の管体を貫通して固定する導入側管保持部材と、前記導入側管保持部材と一体的に連結し、前記第１の管体の挿入部位である前記搬送チューブの一端を前記第１の管体の外面に押しつけて保持する結合部材を備え、排出側保持部は、前記第２の管体が貫通して固定された板状の排出側管保持部材と、前記排出側管保持部材と一体的に連結し、前記第２の管体の挿入部位である前記搬送チューブの他端を前記第２の管体の外面に押しつけて保持する板状の結合部材を備えることを特徴とする、請求項４に記載の液体搬送装置。
【請求項６】
前記導入側保持部の前記結合部材は、前記第１の管体を嵌入可能な貫通穴を備えた板状体であり、前記貫通穴は、前記第１の管体が挿入される側の挿入面の内径寸法が、前記導入側管保持部材に固定された第１の管体の外径寸法よりも大きく、前記挿入面の裏面の内径寸法が当該第１の管体の外径寸法と略等しくなるように、前記挿入面から裏面に向けて徐々に細くなるように構成され、
前記排出側保持部の前記結合部材は、前記第２の管体を嵌入可能な貫通穴を備えた板状体であり、前記貫通穴は、前記第２の管体が挿入される側の挿入面の内径寸法が、前記排出側管保持部材に固定された前記第２の管体の外径寸法よりも大きく、前記挿入面の裏面の内径寸法が当該第２の管体の外径寸法と略等しくなるように、前記挿入面から裏面に向けて徐々に細くなるように構成されていることを特徴とする、請求項５に記載の液体搬送装置。
【請求項７】
前記導入側保持部は、前記第１の管体をその軸方向へ移動自在に保持する導入側管保持部材と、前記第１の管体の前記導入側管保持部材に対する前記軸方向における位置を調整する位置調整機構を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の液体搬送装置。
【請求項８】
前記第１の管体は、周囲へ張り出すようにして設けたフランジ部をその軸方向中間位置に備え、
前記導入側管保持部材は、前記第１の管体が嵌入される貫通孔を有し、
位置調整機構は、前記フランジ部又は前記導入側管保持部材の前記フランジ部に対向する位置に設けたネジ穴と、前記ネジ穴に螺合して前記軸方向における前記フランジ部と前記導入側管保持部材との間隔を調整する調整ネジとを含むことを特徴とする、請求項７記載の液体搬送装置。
【請求項９】
前記第２の管体は吐出ノズルであることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１つに記載の液体搬送装置。
【請求項１０】
前記チューブカセットは、
前記液体を貯留する液体貯留部に連通する液体供給管と、
前記液体供給管が一端に挿入され他端に前記第１の管体の他端側が挿入されることによって前記搬送チューブと連通する導入チューブをさらに備えることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１つに記載の液体搬送装置。
【請求項１１】
前記チューブカセットは、帯状に並列に配置された複数の前記搬送チューブと、すべての前記搬送チューブの液体導入側端部に挿入された第１の管体と、これらの第１の管体を保持する導入側保持部と、前記すべての搬送チューブの液体排出側端部に挿入された第２の管体と、これらの第２の管体を保持する排出側保持部とを備え、
前記すべての搬送チューブが前記回転体の少なくとも２つのローラに巻き掛けられて閉塞空間が形成され、前記回転体の回転により同時に前記閉塞空間が前記液体排出側端部側へ移動されることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１つに記載の液体搬送装置。
【請求項１２】
前記ローラは、前記回転軸に対して平行となるように配置されていることを特徴とする、請求項１１に記載の液体搬送装置。
【請求項１３】
前記回転体は、間隔を置いて平行に設けられた２枚の円板の間に、前記２枚の円板に対して垂直に延在しかつ軸中心に回転可能に構成された複数の円柱状のローラを備えることを特徴とする、請求項１２に記載の液体搬送装置。
【請求項１４】
前記回転体駆動機構は、前記回転体の回転角を検出できる回転角検出手段と、前記回転角検出手段により検出される前記回転体の回転角を制御することによって、液体の搬送量を制御する、回転角制御手段とを備えることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１つに記載の液体搬送装置。
【請求項１５】
横軸を回転軸として前記回転軸を中心に回転可能に構成されかつ当該回転軸を中心として円周状に等間隔にローラを少なくとも３つ備え、外周領域が搬送チューブ脱着用空間として開放された回転体を備えた液体搬送装置を用いた液体搬送方法であって、
両端がそれぞれ導入側保持部の第１の管体並びに排出側保持部の第２の管体を挿入した状態で固定された可撓性を有する搬送チューブを、前記回転体のローラのうち少なくとも２つのローラに前記搬送チューブ脱着用空間から巻き掛けて前記搬送チューブ内に閉塞空間が形成される程度に前記搬送チューブを引き伸ばした状態で前記導入側保持部並びに排出側保持部を前記液体搬送装置に脱着自在に固定し、
前記回転軸を中心として前記回転体を回転させ、少なくとも前記２つのローラと前記搬送チューブとの接触位置を変化させて前記閉塞空間を前記排出側保持部側へ移動させることを特徴とする、液体搬送方法。
【請求項１６】
前記搬送チューブは、前記排出側保持部が固定された後、前記少なくとも２つのローラに巻き掛けられ、前記導入側保持部が引っ張られることにより引き伸ばされた後、前記導入側保持部が固定されることを特徴とする、請求項１５に記載の液体搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性を有するチューブにローラでしごき作用を付与することにより、チューブ内の液体を搬送する液体搬送装置及び液体搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、弾性チューブをホルダの円弧状内周壁面に湾曲保持し、外周部に複数の押圧ローラを具備するロータを回転駆動させ、押圧ローラがチューブ上を所定の圧接力で転道走行することによりチューブにしごき作用を与え、チューブ内の液体をその先端より吐出させる液体搬送装置が知られている（たとえば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
この液体搬送装置は、円弧状の周壁を有する押圧体に沿って湾曲した状態で保持された可撓性を有するチューブに、回転駆動可能な回転体の周面に設けられたローラを押し当てて、押圧体とローラとでチューブを狭窄押潰させた変形部分を画定する。そして、この状態で、回転体を一定方向に回転させることにより、チューブの変形部分の位置を移動させ、このしごき作用によりチューブ内に存在する液体を搬送する装置である。
【０００４】
ところで、この液体搬送装置は、種々の装置に用いられている。たとえば、輸液ポンプ（特許文献３）や実験器具などに用いられる。このとき、装置の特性により、チューブ内を搬送させる液体の種類を交換することが頻繁に行われる場合がある。このとき、チューブ内の液のコンタミなどの問題を防止するため、チューブ自体を頻繁に交換することが求められる場合がある。
【特許文献１】特開平１０−１３１８６１号公報
【特許文献２】特開平９−２８７５７７号公報
【特許文献３】特開２００１−２１８８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の液体搬送装置では、チューブが押圧体とローラとで狭窄された状態に維持されているため、チューブの交換においては、まずローラ又は押圧体を取り除き、その後チューブを取り外すことが必要であった。このため、チューブの交換にかかる手間が大きいという問題があった。特にチューブが複数設けられているマルチチャンネルの装置では、チューブの数だけローラ又は押圧体を取り除かなければならず、チューブ交換にかかる手間は膨大なものであった。
【０００６】
たとえば、特許文献１に開示されている装置では、電動ソレノイドの駆動によってチューブを圧搾する圧搾プレートの動作を行うようにしており、比較的容易に圧搾プレートの除去を可能としているが、圧搾プレートと電動ソレノイドとの連結を行う必要があり、また、チューブの取り付け時においては、圧搾プレートとローラとの間にチューブが位置するように設置場所の調整を行わなければならず、依然として大きな手間を有していた。
【０００７】
また、特許文献３では、ポンプ用カセットとして、押圧体とチューブとを一体的に構成し、カセットの交換時にはカセットが一体として取り外しできるように構成されているが、構成が複雑になるという問題があった。特にマルチチャンネルの装置に用いる場合には構成はさらに複雑になる。
【０００８】
また、上記いずれの文献においても、ローラと押圧体によりチューブが挟まれているため、チューブが外部から確認しにくく、液体が搬送されているかを視認することが困難であるという問題があった。
【０００９】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、チューブの交換の手間を省力化することができるチューブにしごき作用を与えることにより液体を搬送する液体搬送装置及び液体搬送方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の液体搬送装置を提供する。
【００１１】
本発明の第１態様によれば、横軸を回転軸として前記回転軸を中心に回転可能に構成され、当該回転軸を中心として円周状に等間隔にローラを少なくとも３つ配置した回転体と、
可撓性を有する搬送チューブと、前記搬送チューブの液体導入側端部に挿入された第１の管体と、この第１の管体を保持する導入側保持部と、前記搬送チューブの液体排出側端部が挿入された第２の管体と、この第２の管体を保持する排出側保持部とを備えたチューブカセットと、
前記搬送チューブを前記回転体の前記ローラのうち少なくとも２つのローラに巻き掛けて前記搬送チューブ内に閉塞空間が形成される程度に引き伸ばした状態で前記導入側保持部と前記排出側保持部を着脱自在に装着するチューブカセット装着部と、
前記回転体を、前記回転軸を中心に回転させ、少なくとも前記２つのローラと前記搬送チューブとの接触位置を変化させて前記閉塞空間を前記液体排出側端部側へ移動させる回転体駆動機構と、を備えることを特徴とする、液体搬送装置を提供する。
【００１２】
液体搬送装置は、搬送チューブを引き伸ばした状態で、回転体のローラに接触させ、ローラによって当該搬送チューブに付加されている張力を利用してチューブを押圧することによって、ローラとともにチューブを挟持する押圧体を用いることなく、チューブ内に閉塞空間を形成する。この状態で回転体を回転させることにより、ローラとチューブの接触位置が変更し、閉塞空間が移動することによってチューブ内に存在する液体が移動する。
【００１３】
なお、搬送チューブが巻き掛けられるローラの数は、少なくとも２本であればよく、これ以上でもよい。また、いずれの位相においても少なくとも２つのローラが搬送チューブに接触していれば、ローラの回転の位相に伴い接触するローラの数が変化してもよい。すなわち、ある位相では３本のローラが搬送チューブと接触し、その結果閉塞空間が２つ形成されているが、ローラの回転により、次のローラが搬送チューブに接触して新たな閉塞空間が形成されるまでの間に、先頭のローラが搬送チューブから離れ先頭の閉塞空間が開放されてもよい。
【００１４】
本発明の第２態様によれば、前記搬送チューブが前記回転体の前記ローラに巻き掛けられている位置の前記ローラと接触している側の反対側は、搬送チューブ脱着用空間として開放されている第１態様の液体搬送装置を提供する。
【００１５】
本発明の第３態様によれば、前記チューブカセット装着部は、前記閉塞空間が連続して複数形成されるように前記搬送チューブを少なくとも３つのローラに巻き掛けるように設けられている第１又は第２態様の液体搬送装置を提供する。
【００１６】
本発明の第４態様によれば、前記導入側保持部は、前記搬送チューブの前記液体導入側端部を前記第１の管体に結合して保持し、前記排出側保持部は、前記搬送チューブの前記排出側端部を前記第２の管体に結合して保持する第１から３態様のいずれか１つの液体搬送装置を提供する。
【００１７】
本発明の第５態様によれば、前記導入側保持部は、前記第１の管体を貫通して固定する導入側管保持部材と、前記導入側管保持部材と一体的に連結し、前記第１の管体の挿入部位である前記搬送チューブの一端を前記第１の管体の外面に押しつけて保持する結合部材を備え、排出側保持部は、前記第２の管体が貫通して固定された板状の排出側管保持部材と、前記排出側管保持部材と一体的に連結し、前記第２の管体の挿入部位である前記搬送チューブの他端を前記第２の管体の外面に押しつけて保持する板状の結合部材を備える第４の液体搬送装置を提供する。
【００１８】
本発明の第６態様によれば、前記導入側保持部の前記結合部材は、前記第１の管体を嵌入可能な貫通穴を備えた板状体であり、前記貫通穴は、前記第１の管体が挿入される側の挿入面の内径寸法が、前記導入側管保持部材に固定された第１の管体の外径寸法よりも大きく、前記挿入面の裏面の内径寸法が当該第１の管体の外径寸法と略等しくなるように、前記挿入面から裏面に向けて徐々に細くなるように構成され、
前記排出側保持部の前記結合部材は、前記第２の管体を嵌入可能な貫通穴を備えた板状体であり、前記貫通穴は、前記第２の管体が挿入される側の挿入面の内径寸法が、前記排出側管保持部材に固定された前記第２の管体の外径寸法よりも大きく、前記挿入面の裏面の内径寸法が当該第２の管体の外径寸法と略等しくなるように、前記挿入面から裏面に向けて徐々に細くなるように構成されている第５態様の液体搬送装置を提供する。
【００１９】
本発明の第７態様によれば、前記導入側保持部は、前記第１の管体をその軸方向へ移動自在に保持する導入側管保持部材と、前記第１の管体の前記導入側管保持部材に対する前記軸方向における位置を調整する位置調整機構を有することを特徴とする、第１から第３態様のいずれか１つの液体搬送装置を提供する。
【００２０】
本発明の第７態様の液体搬送装置は、第１の管体をその軸方向へ移動可能に保持する導入側管保持部材と位置調整部材によって、導入側管保持部材に対する第１の管体の相対位置を調整することができる。これにより、搬送チューブに加えられる張力を調整することができ、搬送チューブを通って搬送される液体の量の調整を行うことができる。すなわち、第１の管体と導入側管保持部材との相対位置を調整することにより、当該搬送チューブにかけられる張力が変化し、引っ張り力に伴う搬送チューブの内径に変化が及ぶため、ローラによるしごき作用による液体の搬送量を調整することができる。
【００２１】
本発明の第８態様によれば、前記第１の管体は、周囲へ張り出すようにして設けたフランジ部をその軸方向中間位置に備え、
前記導入側管保持部材は、前記第１の管体が嵌入される貫通孔を有し、
位置調整機構は、前記フランジ部又は前記導入側管保持部材の前記フランジ部に対向する位置に設けたネジ穴と、前記ネジ穴に螺合して前記軸方向における前記フランジ部と前記導入側管保持部材との間隔を調整する調整ネジとを含むことを特徴とする、第７態様の液体搬送装置を提供する。
【００２２】
本発明の第９態様によれば、前記第２の管体は吐出ノズルである第１から第８態様のいずれか１つの液体搬送装置を提供する。
【００２３】
本発明の第１０態様によれば、前記チューブカセットは、
前記液体を貯留する液体貯留部に連通する液体供給管と、
前記液体供給管が一端に挿入され他端に前記第１の管体の他端側が挿入されることによって前記搬送チューブと連通する導入チューブをさらに備える第１から第９態様のいずれか１つの液体搬送装置を提供する。
【００２４】
本発明の第１１態様によれば、前記チューブカセットは、帯状に並列に配置された複数の前記搬送チューブと、すべての前記搬送チューブの液体導入側端部に挿入された第１の管体と、これらの第１の管体を保持する導入側保持部と、前記すべての搬送チューブの液体排出側端部に挿入された第２の管体と、これらの第２の管体を保持する排出側保持部とを備え、
前記すべての搬送チューブが前記回転体の少なくとも２つのローラに巻き掛けられて閉塞空間が形成され、前記回転体の回転により同時に前記閉塞空間が前記液体排出側端部側へ移動される第１から第１０態様のいずれか１つの液体搬送装置を提供する。
【００２５】
本発明の第１２態様によれば、前記ローラは、前記回転軸に対して平行となるように配置されている第１１態様の液体搬送装置を提供する。
【００２６】
本発明の第１３態様によれば、前記回転体は、間隔を置いて平行に設けられた２枚の円板の間に、前記２枚の円板に対して垂直に延在しかつ軸中心に回転可能に構成された複数の円柱状のローラを備える第１２態様の液体搬送装置を提供する。
【００２７】
本発明の第１４態様によれば、前記回転体駆動機構は、前記回転体の回転角を検出できる回転角検出手段と、前記回転角検出手段により検出される前記回転体の回転角を制御することによって、液体の搬送量を制御する、回転角制御手段とを備える第１から第１３態様のいずれか１つの液体搬送装置を提供する。
【００２８】
本発明の第１５態様によれば、横軸を回転軸として前記回転軸を中心に回転可能に構成されかつ当該回転軸を中心として円周状に等間隔にローラを少なくとも３つ備え、外周領域が搬送チューブ脱着用空間として開放された回転体を備えた液体搬送装置を用いた液体搬送方法であって、
両端がそれぞれ導入側保持部の第１の管体並びに排出側保持部の第２の管体を挿入した状態で固定された可撓性を有する搬送チューブを、前記回転体のローラのうち少なくとも２つのローラに前記搬送チューブ脱着用空間から巻き掛けて前記搬送チューブ内に閉塞空間が形成される程度に前記搬送チューブを引き伸ばした状態で前記導入側保持部並びに排出側保持部を前記液体搬送装置に脱着自在に固定し、
前記回転軸を中心として前記回転体を回転させ、少なくとも前記２つのローラと前記搬送チューブとの接触位置を変化させて前記閉塞空間を前記排出側保持部側へ移動させる液体搬送方法を提供する。
【００２９】
本発明の第１６態様によれば、前記搬送チューブは、前記排出側保持部が固定された後、前記少なくとも２つのローラに巻き掛けられ、前記導入側保持部が引っ張られることにより引き伸ばされた後、前記導入側保持部が固定される第１５態様の液体搬送方法を提供する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の第１態様によれば、搬送チューブを引き伸ばした状態で回転体の少なくとも２つのローラに巻き掛けることによって、チューブにかかる張力と当該ローラによってチューブを押圧して押潰することによって、チューブに閉塞空間が形成される。したがって、チューブをローラと押圧体で挟み込んで狭窄押潰することがないため、チューブとローラとの接触位置においてローラの対向側を搬送チューブ脱着用空間として開放することができる。よって、チューブ交換時においてチューブをチューブカセット装着部から取り外すだけでローラからチューブを取り外すことができる。したがって、チューブ交換にかかる手間を大幅に省力化することができる。
【００３１】
また、押圧体が不要なので、チューブを外部から視認することができる。特に複数のチューブを用いたマルチチャンネルの場合においては、すべてのチューブを確認することができ、液体がチューブ内を搬送していることを確認することができる。
【００３２】
本発明の第３態様によれば、チューブにより搬送される液体を保持する閉塞空間が複数存在するための液体の搬送をよりスムーズにすることができる。
【００３３】
本発明の第４態様によれば、搬送チューブの両端が管体に挿入され当該管体に結合された状態で搬送チューブが保持されるため、保持部により搬送チューブを閉塞させることなく確実に保持することができる。
【００３４】
本発明の第５態様及び第６態様によれば、管体を保持する管保持部材により管体を簡単な構成で保持できるとともに、管体と搬送チューブとを簡単な構成で確実に結合させることができ、引き伸ばした状態で回転体の少なくとも２つのローラに巻き掛けられる搬送チューブが第１及び第２の管体から外れないようにすることができる。
【００３５】
本発明の第７態様によれば、導入側保持部に対する第１の管体の軸方向位置を調整することができ、搬送チューブを通って搬送される液体の量の調整を行うことができる。すなわち、製造誤差又は組み立て誤差などにより搬送チューブの長さにばらつきがあった場合や、搬送チューブはローラに引き伸ばした状態で巻き掛けられているため経時的に変形した場合など、搬送チューブの張力が変化する場合があり、この場合、搬送する液体量が一定とならないおそれがある。このために、第１の管体と導入側管保持部材との相対位置を調整することにより、当該搬送チューブにかけられる張力を調整し、液体の搬送量を調整することができる。したがって、搬送チューブの製造誤差や、経時変形などによって搬送チューブの張力が変化した場合であっても、搬送する液体量を一定にすることができる。さらに、第１の管体が導入側管保持部材と独立した部材で構成されているため、第１の管体が破損した場合など、管体のみの交換で済み、交換の手間を省力化することができる。
【００３６】
また、本発明の第８態様によれば、フランジ部と導入側管保持部材の間に設けられた調整ネジにより前記フランジ部と前記導入側管保持部材との間隔、すなわち導入側管保持部材に対する第１の管体の位置を簡単な構成で調整することができる。
【００３７】
また、本発明の第１１態様によれば、同時に複数の搬送チューブを用いて液体を吐出することができさらに、チューブはチューブカセットとしてユニット化されているので、複数のチューブを有するマルチチャンネルであっても導入側及び排出側の保持部を脱着するだけで一度に複数のチューブを脱着することができる。したがって、マルチチャンネルの搬送装置のチューブ交換に要する手間を軽減することができる。
【００３８】
本発明の第１２態様及び第１３態様によれば、ローラが回転軸に対して平行に設けられているため、すべての搬送チューブに均一な力でローラが当接し、すべての搬送チューブに対して同じ条件で液体を送ることができる。
【００３９】
また、本発明の第１４態様によれば、回転体の回転角度を制御することによりローラによって形成された閉塞空間が移動する距離を制御することができる。したがって、回転体の回転角度を制御することにより、閉塞空間に蓄積された液体を搬送する量を制御することができ、所定量の液体を搬送することを目的とする装置にも好適に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の一実施形態に係る液体搬送装置について、図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図１は、本発明の液体搬送装置を用いた液体分注装置である。この液体分注装置１は、マイクロタイタープレートに設けられた各ウェルに所定量の試薬などの液体を注入するための装置である。なお、図１においては、液体分注装置本体の構造を明確に示すため、当該装置とともに用いられる装置の一部を構成するチューブカセットが装着されていない状態を図示している。液体分注装置１は、図１に示すように、マイクロタイタープレートをＸ，Ｙ，Ｚの各方向に独立して移動させる、固定台２に配置された移動機構３及びマイクロタイタープレートの各ウェルに所定量の試薬を注入するための吐出駆動機構１０を備える。
【００４２】
図１および図２において、移動機構３は固定台２上に下から順にＹ方向移動機構２０４、Ｘ方向移動機構４、載置台昇降機構６を組み合わせて構成されている。固定台２の上面には、２本のＹ方向レール２０１が平行に装着されており、このＹ方向レール２０１には、Ｘ方向移動機構４の下面に装着されたスライダ４０４がスライド自在に係合している。図２において、Ｙ方向移動機構２０４はＹ軸モータ２０２によって回転するＹ軸送りネジ２０３を内蔵しており、このＹ軸送りネジ２０３はＸ方向移動機構４の下面に結合されたナット２０５に螺合している。従って、Ｙ軸モータ２０２が駆動するとＹ軸送りネジ２０３が回転し、これによりＸ方向移動機構４はＹ方向レール２０１に沿ってＹ方向へ移動する。
【００４３】
図１において、Ｘ方向移動機構４の上面には、Ｘ方向に平行な２本のＸ方向レール４０１が装着されており、このＸ方向レール４０１には、載置台昇降機構６の下面に装着されたスライダ６００がスライド自在に係合している。Ｘ方向移動機構４にはＸ軸モータ４０２によって回転するＸ軸送りネジ４０５が内蔵されており、このＸ軸送りネジ４０５は載置台昇降機構６の下面に結合されたナット６０５に螺合している（図２参照）。従って、Ｘ軸モータ４０２が駆動するとＸ軸送りネジ４０５が回転し、これにより載置台昇降機構６はＸ方向レール４０１に沿ってＸ方向へ移動する。
【００４４】
載置台昇降機構６は、有底容器形状の部材であり、内部にＺ軸モータ６０１及びＺ軸ガイド６０３を備える。Ｚ軸モータ６０１は、偏心カム６０２に連結されており、載置台７の連結部６０４を挿入して、載置台７をＺ軸方向に移動自在に保持する。
【００４５】
Ｚ軸モータ６０１が駆動して偏心カム６０２が回転することにより、偏心カム６０２に当接する載置台７のカムフォロア７０１が移動し、Ｚ軸ガイド６０３に挿入されている連結部６０４がＺ軸ガイド６０３に案内され、載置台７がＺ軸方向に移動する。
【００４６】
載置台７は、２枚のマイクロタイタープレート１００を並列に並べて固定する。載置台７は位置決め部７０２を有し、マイクロタイタープレート１００を載置台７の所定位置に固定することができるようになっている。
【００４７】
吐出駆動機構１０は、図３Ａ、図３Ｂに示すように、移動機構の上部に位置する固定プレート９上に配置されており、回転体１４と、排出側装着部１５と導入側装着部１７よりなるチューブカセット装着部と、回転体１４を駆動させるポンプ駆動モータ１２ａ、１２ｂ、チューブ支持板１８とを備える。回転体１４は、横軸を回転軸として回転可能に構成されており、回転軸の端部に設けられたプーリ１１ａ，１１ｂを介してポンプ駆動モータ１２ａ、１２ｂからの動力によって回転駆動する。回転体１４の上方領域は、別の部材などを設けることなく開放されている。この領域は後述するようにチューブカセットを脱着する場合に用いられるチューブカセット脱着用領域９０として利用され、チューブカセットの脱着を容易にする。
【００４８】
ポンプ駆動モータ１２ａ、１２ｂは、その駆動軸に設けられたプーリに多孔円板３２ａ，３２ｂを備え、当該多孔円板３２ａ，３２ｂの回転量を検出するフォトインタラプタ３１ａ，３１ｂにより多孔円板３２ａ，３２ｂの回転量を検出してこれを制御することができるように構成されている。すなわち、多孔円板３２ａ，３２ｂには、周状に配列された複数の穴を備え、当該穴によりフォトインタラプタ３１ａ，３１ｂの検出光が導通・遮断した回数をカウントすることによりプーリの回転角度を検出することができるようになっている。プーリの回転は駆動ベルト１３ａ，１３ｂにより回転体のプーリ１１ａ，１１ｂに伝達され、回転体の回転量を検出することができる。
【００４９】
チューブカセット装着部は、後述するように、チューブカセット（図６参照）を固定するための部材であり、導入側装着部１７，排出側装着部１５とを備える。排出側装着部１５は、固定プレート９の前方にＹ軸に平行になるように３カ所に並べて配置され、それぞれ回転体１４の回転軸を保持するとともに後述するチューブカセットの排出側保持部４２を保持する。
【００５０】
導入側装着部１７は、固定板１６の上面３カ所にＹ軸に平行になるように固定されており、後述するチューブカセットの導入側保持部４３を保持するものである（図６参照）。固定板１６は、吐出駆動機構１０の固定プレート９に対してＸ軸方向に位置調整可能に配置される。固定プレート９と固定板１６との位置決めは、固定板１６に設けられた２つの長穴１６ａを貫通するビス１６ｂ及び２つの位置決めビス１９により行われる。
【００５１】
長穴１６ａはＸ軸方向に長い貫通穴であり、固定プレート９に設けられたネジ穴（図示なし）と螺合して固定板１６を固定する。また、位置決めビス１９は、固定プレートに設けられたビス固定部１９ａと係合しかつその軸がＸ軸方向に平行になるように配置される。位置決めビス１９は、固定板１６の後方に設けられたビス螺合部２０と螺合し、そのネジ込み量により固定板１６の位置を調整することができる。
【００５２】
チューブ支持板１８は、チューブカセット装着時において、チューブカセットの導入チューブが垂れ下がらないように支持するものであり、後方が低くなるように傾斜した板状体である。
【００５３】
図４は、本実施形態にかかる液体分注装置の駆動制御回路のブロック構成図である。駆動制御回路７０は、制御部７１と４種類のモータを駆動するモータ駆動回路７２ａ，７２ｂ，７２ｘ，７２ｙ，７２ｚとを備えており、制御部７１に格納されているシステムプログラム７３により、それぞれのモータの駆動回路７２ａ，７２ｂ，７２ｘ，７２ｙ，７２ｚを制御してそれぞれのモータを独立して駆動制御することができる。制御部７１には、上述のフォトインタラプタ３１ａ，３１ｂが接続されており、フォトインタラプタ３１ａ，３１ｂからの信号を受けて回転体１４の回転量を検出し、ポンプ駆動モータ駆動回路７２ａ，７２ｂを介してポンプ駆動モータ１２ａ，１２ｂを駆動制御する。
【００５４】
ポンプ駆動モータ１２ａ，１２ｂは、上述したように吐出駆動機構の回転体を回転させるためのモータである。Ｘ軸モータ４０２は、第２ステージ６をＸ軸方向に移動させるためのモータである。Ｙ軸モータ２０２は、第１ステージ４をＹ軸方向に移動させるためのモータである。Ｚ軸モータ６０１は、第２ステージ内に設けられ、載置台７をＺ軸方向に上下移動させるためのモータである。
【００５５】
本実施形態にかかる液体分注装置は、吐出駆動機構１０と移動機構３とが連動して駆動することにより、吐出ノズルからマイクロタイタープレート１００に設けられた各ウェルに所定量の液体を吐出することができる。吐出ノズル４１については、詳しくは後述するが、チューブカセット（図６参照）に設けられているものであり、チューブカセットが装着されることによって、略鉛直方向下向きに吐出口が位置するように配置される（図１５参照）。具体的には、まず、図５（ａ）に示すように、液体を吐出する吐出ノズル４１の下方位置にマイクロタイタープレート１００のＹ軸方向に配列されたウェル列１０１ａが位置するように移動機構３を移動させる。
【００５６】
次いで、Ｚ軸モータを駆動させ、載置台７を矢印８１に示すようにＺ軸方向に上昇させ、ノズル４１をマイクロタイタープレート１００のウェル列１０１ａに近づけるとともに、吐出駆動機構１０を駆動させてノズルから所定量の液体１４０を吐出させる（図５（ｂ））。所定量の液体がウェル列１０１ａに吐出されると（図５（ｃ））、Ｚ軸モータを駆動させ、載置台７をＺ軸方向下側に降下させるとともに、Ｘ軸モータを駆動させて、次のウェル列１０１ｂが吐出駆動機構１０のノズル４１の下に位置するようにマイクロタイタープレート１００を移動させる。このような作業を繰り返し行うことにより、マイクロタイタープレート１００のすべてのウェルに所定量の液体を吐出する。
【００５７】
図６は、本実施形態にかかる液体分注装置に用いられるチューブカセットの構成を示す図である。チューブカセット４０は、複数の吐出ノズル４１、吐出ノズルに端部が挿入された搬送チューブ４５、搬送チューブ４５の他の端部に挿入された中継管４７、中継管４７の他端に挿入された導入チューブ４６，導入チューブの他端に挿入された供給管４８からなる管路ユニットが、複数本（本実施形態では１６本）並列に一列配置されている。本実施形態においては、吐出ノズル４１、中継管４７，供給管４８は金属製であり、搬送チューブ４５，導入チューブ４６は、可撓性のあるシリコン樹脂のものが用いられている。
【００５８】
管路ユニットは、液タンク３０（図３Ａ参照）に貯留された液体に浸漬するように配置された供給管４８から、液体を管路ユニットに導入し、当該液体を導入チューブ４６，中継管４７，搬送チューブ４５，吐出ノズル４１を通して搬送する管路を形成する。以下、チューブカセットについて位置関係を説明する場合は上流側（供給管４８に近い側）、下流側（吐出ノズル４１に近い側）の語を用いて説明する。
【００５９】
それぞれの管路ユニットは、当該吐出ノズル４１を固定する排出側保持部４２、中継管４７を固定する導入側保持部４３、供給管を固定する第３保持部４４により等ピッチになるように互いに連結されて設けられている。隣り合う管路ユニットのピッチはマイクロタイタープレート１００のウェル列のピッチと等しく又はそのピッチの整数倍に設定されている。なお、図６に示すチューブカセットにおいては、中継管４７が第１の管体に相当し、吐出ノズル４１が第２の管体に相当する。
【００６０】
吐出ノズルに挿入される搬送チューブ４５は、可撓性及び伸縮性を有するチューブであり、本実施形態では、外径寸法が略２．７φ、内径寸法が略１．３〜１．７φ程度のものである。搬送チューブに求められる性能としては、可撓性、伸縮性のみならず、耐久性（ローラによるしごきに対する耐久性及び耐薬品性）が要求される。また、用途によっては、オートクレーブ処理（滅菌処理）が可能であることも要求される。上記の観点から本実施形態では、シリコン樹脂を用いているが、これに限られるものではない。
【００６１】
中継管４７により搬送チューブ４５と連通する導入チューブ４６は、本実施形態では搬送チューブ４５と同じものが用いられている。ただし、後述するように導入チューブ４６は、張力がかからない状態で液体分注装置１に装着されるため、必ずしも可撓性を有する必要はなく、任意の性質のチューブを使用することができる。
【００６２】
排出側保持部４２は、図７に示すように、吐出ノズルを貫通して固定する本体４９（導入側保持部）と、本体の吐出ノズルの上流側の表面に重ねて配置され、かつ吐出ノズル４１が挿入された搬送チューブ４５を吐出ノズル４２に結合した状態で保持する押さえ板５０とを備える。押さえ板５０は、吐出ノズル４１及び搬送チューブ４５が貫通する貫通穴を有し、当該貫通穴の壁で搬送チューブ４５を吐出ノズルに押しつけて両者を強固に結合させる。
【００６３】
貫通穴の下流側の孔径は搬送チューブ４５の外径よりも十分に大きく構成されており、本体４９と押さえ板５０とを結合させる際に、搬送チューブ４５との接触面積を小さくして、押さえ板５０の挿入時の抵抗を小さくするように構成されている。一方、押さえ板５０の上流側の貫通孔の孔径は吐出ノズルの外径寸法よりわずかに大きくかつ搬送チューブの外径寸法より小さく構成されているため、本体４９と押さえ板５０とが連結した場合、搬送チューブ４５が貫通穴の上流側端部５０ａによって吐出ノズルの外表面に押さえつけられる。なお、本体４９と押さえ板５０との連結には本体４９に設けられたビス穴４９ａと螺合するビス５６が用いられる。
【００６４】
また、図６に示すように、排出側保持部４２の本体４９（排出側管保持部材）のＹ軸方向の両表面には、排出側装着部１５と係合する円柱状の突起５１が左右それぞれ２カ所ずつ設けられている。排出側装着部１５と排出側保持部４２の係合の機構については、詳細は後述する。
【００６５】
導入側保持部４３は、図８に示すように、中継管４７を貫通して固定する本体５２と本体５２の上流側の表面に重ねて配置され、かつ中継管４７が挿入された搬送チューブ４５を中継管４７に結合した状態で保持する押さえ板５３とを備える。押さえ板５３は、中継管４７及び搬送チューブ４５が貫通する貫通穴を有し、当該貫通穴の壁で搬送チューブ４５を中継管４７に押しつけて両者を強固に結合させる。
【００６６】
貫通穴の上流側の孔径は搬送チューブ４５の外径よりも十分に大きく構成されており、本体５２と押さえ板５３とを結合させる際に、搬送チューブ４５との接触面積を小さくして、押さえ板５３の挿入時の抵抗を小さくするように構成されている。一方、押さえ板５３の下流側の貫通孔の孔径は中継管４７の外径寸法よりわずかに大きくかつ搬送チューブの外径寸法より小さく構成されているため、本体５２と押さえ板５３とが連結した場合、搬送チューブ４５が貫通穴の下流側端部５３ａによって中継管４７の外表面に押さえつけられる。なお、本体５２と押さえ板５３との連結には本体５２に設けられたビス穴５２ａと螺合するビス５７が用いられる。なお、中継管４７の上流側端部に挿入された導入チューブ４６は、後述するように張力がかからない状態で液体分注装置１に装着されるため、両者を連結するための構成は設けられていない。ただし、中継管４７と導入チューブ４６とを連結するための部材を備えていてもよい。
【００６７】
図６に示すように、導入側保持部の本体５２のＹ軸方向の両表面には、導入側装着部１７と係合する円柱状の突起５４が左右それぞれ２カ所ずつ設けられている。導入側装着部１７と導入側保持部４３の係合機構については、詳細は後述する。また、導入側保持部４３の本体５２の上面中央部分には、チューブカセット４０の装着時に導入側保持部４３を引っ張るためのハンドル５５が設けられている。
【００６８】
第３保持部４４は、図９に示すように、供給管４８を貫通して固定する板状体である。第３保持部４４の上流側表面は、液タンク３０と連結するための挿入部４４ａが設けられている。導入チューブ４６の上流側端部は、供給管４８に接続され、供給管４８を搬送された液体は、搬送チューブに送られる。
【００６９】
次に、本実施形態にかかる液体分注装置に用いられるチューブカセットの他の構成例について説明する。図１０は、本実施形態にかかる液体分注装置に用いられるチューブカセットの他の構成例を示す図である。図１０に示すチューブカセットは、図６に示すチューブカセットと共通する構成を有しているため、主に、相違点について以下に説明する。
【００７０】
チューブカセット４０ａは、複数の吐出ノズル４１ａ、吐出ノズル４１ａに連通する搬送チューブ４５、搬送チューブ４５の他の端部に挿入された中継管４７ａ、中継管４７ａの他端に挿入された導入チューブ４６，導入チューブの他端に挿入された供給管４８からなる管路ユニットが、複数本（本実施形態では１６本）並列に一列配置されている。なお、図１０に示すチューブカセットは、中継管４７ａが第１の管体に、吐出ノズル４１ａが第２の管体にそれぞれ相当する。
【００７１】
管路ユニットは、液タンク３０（図３Ａ参照）に貯留された液体に浸漬するように配置された供給管４８から、液体を管路ユニットに導入し、当該液体を導入チューブ４６，中継管４７ａ，搬送チューブ４５，吐出ノズル４１ａを通して搬送する管路を形成する。
【００７２】
それぞれの管路ユニットは、当該吐出ノズル４１ａを固定する排出側保持部４２ａ、中継管４７ａを固定する導入側保持部４３ａ、供給管を固定する第３保持部４４により等ピッチになるように互いに連結されて設けられている。隣り合う管路ユニットのピッチはマイクロタイタープレート１００のウェル列のピッチと等しく又はその整数倍と等しく設定されている。
【００７３】
搬送チューブ４５は、図６に示すチューブカセットと同じものを使用することができる。また、中継管４７ａにより搬送チューブ４５と連通する導入チューブ４６についても、図６に示すチューブカセットと同じものを使用することができる。
【００７４】
排出側保持部４２ａは、図１１Ａ、図１２Ａに示すように、ノズル４１ｂが固定された吐出ノズル４１ａを保持する排出側管保持部材である本体４９ａを備える。吐出ノズル４１ａは、本体４９ａに設けられた貫通孔７５aに嵌入することによって本体４９ａに固定される。
【００７５】
吐出ノズル４１ａは、搬送チューブ４５を保持するための保持部７０ａとノズル４１ｂと円柱状の連結部７２ａとで構成されている。連結部７２ａは、その上流側に形成されたネジ穴７２ｃに保持部７０ａの下流側に形成されたネジ部７０ｃをねじ込んで固定し、下流側に形成された嵌合穴７２ｄにノズル４１ｂを挿入して固定している。さらに連結部７２ａは、ネジ穴７２ｃから嵌合穴７２ｄへ貫通する貫通孔７２ｅを有している。また、連結部７２ａの上流側端部には周囲へ突出したフランジ部７２ｂを有している。保持部７０ａと連結部７２ａとノズル４１ｂとを連結した吐出ノズル４１ａは、搬送チューブ４５から導入された液体を保持部７０ａの流路７０ｅから貫通孔７２ｅを通してノズル４１ｂへ送ることができる。
【００７６】
保持部７０ａは、上流側に搬送チューブ４５を挿入するための挿入部７０ｂが設けられている。挿入部７０ｂは、下流側に向かうにしたがって徐々にその外径が大きくなるように構成された円錐台形状の筒状部材であり、搬送チューブ内面４５ａと密着して搬送チューブが抜け落ちないように保持する。すなわち、搬送チューブ４５は、張力が加わるとその径が細くなるように変形するため、挿入部７０ｂの傾斜部分及びその返し部分７０ｄによって搬送チューブ内面４５ａとの密着が強固になり、搬送チューブ４５が保持部７０ａから抜け落ちるのを防止することができる。
【００７７】
本体４９ａは、吐出ノズル４１ａの連結部７２ａが挿入される貫通孔７５ａと吐出ノズル４１ａを固定するための固定ネジ７４ｂ挿入用のネジ穴７４ａを備える板状部材である。貫通孔７５ａは、マイクロタイタープレート１００のウェルと同ピッチ又はそのピッチの整数倍で配列されており、当該貫通孔７５ａに吐出ノズル４１ａを嵌入することによって、吐出ノズル４１ａと本体４９ａとが保持される。貫通孔７５ａは、上流側から吐出ノズル４１ａを嵌入し、連結部７２ａのフランジ部７２ｂとかみ合うフランジ嵌入部７５ｂが設けられているため、吐出ノズル４１ａを貫通孔７５ａに奥まで嵌入することによって、本体４９ａと吐出ノズル４１ａとの相対位置を常に一定にすることができる。したがって、チューブカセットに設けられた複数のノズル高さを常に一定にすることができる。また、貫通孔７５ａに嵌入された吐出ノズル４１ａは、固定ネジ７４ｂによって本体４９ａに固定される。
【００７８】
導入側保持部４３ａは、図１１Ｂ、図１２Ｂに示すように、の中継管４７ａを保持する導入側管保持部材としての本体５２ａと、中継管４７ａの本体５２ａに対するその軸方向における位置を調整する位置調整機構の役目を果たす調整ネジ７９ａを備える。
【００７９】
中継管４７ａは、パイプ４７ｂと円柱状の連結部７７ａと搬送チューブ４５を保持するための保持部７１ａとで構成されている。中継管４７ａは、本体５２ａに形成された貫通孔７８ａにその軸方向へ移動可能な状態で嵌入することによって保持される。
【００８０】
連結部７７ａは、その上流側に形成された嵌合穴７７ｄにパイプ４７ｂを挿入して固定し、下流側に形成されたネジ穴７７ｃに保持部７１ａの上流側に形成されたネジ部７１ｃをねじ込んで固定している。さらに連結部７７ａは、嵌合穴７７ｄからネジ穴７７ｃへ貫通する貫通孔７７ｅを有している。連結部７７ａの上流側端部には周囲へ突出したフランジ部７７ｂを有している。
【００８１】
保持部７１ａは、下流側に搬送チューブ４５に挿入される挿入部７１ｂが設けられている。挿入部７１ｂは、吐出ノズル４１ａの保持部７０ａの挿入部７０ｂと同じ形状に構成され、搬送チューブ４５が抜け落ちるのを防止する。また、保持部７１ａの中心軸に沿って液体搬送用の流路７１ｅが形成されている。パイプ４７ｂと連結部７７ａと搬送チューブ４５とを連結した中継管は、パイプ４７ｂから導入された液体を貫通孔７７ｅから保持部７１ａの流路７１ｅを通して搬送チューブ４５へ送ることができる。
【００８２】
本体５２ａは、中継管４７ａの連結部７７ａが嵌入される貫通孔７８ａと中継管４７ａの位置を調整するための調整ネジ７９ａの挿入用のネジ穴７８ｂを備える板状部材である。貫通孔７８ａは、排出側保持部の本体４９ａの貫通孔７５ａと同ピッチに配列されており、当該貫通孔７８ａに中継管４７ａを嵌入することによって、中継管４７ａと本体５２ａとが保持される。貫通孔７８ａは、上流側から中継管４７ａを嵌入し、フランジ部７７ｂよりも小さい径で構成されているため、中継管４７ａを通過させることなく、保持される。
【００８３】
調整ネジ７９ａは、貫通孔７８ａの近傍に貫通孔７８ａと平行に設けられたネジ穴７８ｂに螺合されている。調整ネジ７９ａは、本体５２ａの両側表面に突出するように、本体５２ａの厚み寸法よりも長く構成されており、本体５２ａの上流側表面に突出した先端部７９ｂが連結部７７ａのフランジ部７７ｂに接触する。これにより、中継管４７ａの本体部５２ａへの本体部５２ａへの嵌入幅、すなわち、中継管４７aの本体５２aに対する軸方向における位置は、フランジ部７７ｂに接触する調整ネジ７９ａの先端の突出量で決定される。したがって、調整ネジ７９ａのネジピッチを小さくすることにより、より精細に嵌入幅の調整を行うことができ、本実施形態ではおよそ０．３ｍｍ程度に構成されている。また、嵌入幅の調整量は、装置の具体的設計において異なるが、１〜１０ｍｍ、好ましくは約３ｍｍ程度の範囲で調整できるようにしておくことが好ましい。本実施の形態では、調整ネジ７９ａとネジ穴７８ｂが中継管４７aの本体５２aに対する軸方向における位置を調整する位置調整機構となっている。
【００８４】
なお、ネジ穴は本体５２ａ側ではなくフランジ部７７ｂ側に設け、フランジ部の下流側に突出したネジの先端が、本体５２ａの上流側表面に当接することによって中継管と本体５２ａとの嵌入量を調整する構成としてもよい。
【００８５】
この構成のチューブカセットは、調整ネジ７９ａによる中継管４７ａの嵌入幅の調整を行うことができ、この調整によって、それぞれの管路ユニット間の液体の吐出量のばらつきを調整することができる。すなわち、図１０に示すチューブカセットを分注装置にセットし、所定量の液体を吐出させ、管路ユニットごとの液体の吐出量を計測する。この測定結果に基づいて、管路ユニット別に吐出量の誤差を求め、この誤差に基づいて調整ネジ７９ａの突出量を調整し、中継管の嵌入幅の調整を行う。なお、調整ネジ７９ａの回転角度と各管路ユニットの吐出量の変化量の関係は一義的に決定するので、予め計測しておいたデータを参照して吐出量の調整を行う。
【００８６】
なお、管路ユニットの吐出量を多くしたい場合は、調整ネジ７９ａの突出量を少なくし、中継管の嵌入幅を大きくして、搬送チューブ４５をゆるめる方向へ調整する。すなわち、搬送チューブ４５の張力が低下し、ローラ６１と搬送チューブ４５の押しつけ力が弱くなることで閉塞空間１１０が大きくなり、回転体１４の回転角度当たりの吐出量が増加する。
【００８７】
これに対して管路ユニットごとの吐出量を少なくしたい場合は、調整ネジ７９ａの突出量を多くし、中継管４７ａの嵌入幅を小さくして、搬送チューブ４５を引き伸ばす方向へ調整する。これにより搬送チューブ４５の張力が増大してローラ６１と搬送チューブ４５の押しつけ力が強くなることで閉塞空間１１０が小さくなり、回転体１４の回転角度当たりの吐出量が減少する。
【００８８】
次に、図１０に示すチューブカセットにおいて、中継管４７ａ及び吐出ノズル４１ａをそれぞれ導入側保持部４３ａの本体５２ａ及び排出側保持部４２ａの本体４９ａに取り付ける手順について説明する。
【００８９】
上述のように、まず、中継管４７ａ及び吐出ノズル４１ａを搬送チューブによって連結し、これを１つのチューブカセットにセットされる数量分（本実施形態においては、１６本）作成する。この連結された中継管４７ａ及び吐出ノズル４１ａを、ノズル４１ｂ側から導入側保持部４３ａの本体５２ａの貫通孔７８ａに挿入する。吐出ノズル４１ａの連結部７２ａのフランジ部７２ｂの外形寸法Ｒ１は、導入側保持部の本体５２ａの貫通孔７８ａの内径寸法Ｒ２よりも小さく構成されており、吐出ノズル４１ａは、導入側保持部４３ａを貫通することができる。
【００９０】
次いで、図１３Ａに示すように吐出ノズル４１ａを、排出側保持部４２ａの本体４９ａの貫通穴７５ａに嵌入し、固定ネジ７４ｂによって吐出ノズル４１ａを排出側保持部４２ａの本体４９ａに固定する。
【００９１】
次いで、図１３Ｂに示すように、中継管４７ａを、導入側保持部４３ａの本体５２ａの貫通孔７８ａに嵌入する。中継管４７ａは、連結部７７ａのフランジ部７７ｂが貫通孔７８ａよりも大きく構成されているため、これを貫通することはできず、上述のように調整ネジ７９ａの先端にフランジ部７７ｂが当接するまで嵌入される。なお、搬送チューブ４５は、装置１に液体搬送装着される場合、引っ張られた状態でセットされるため、中継管４７ａが導入側保持部４３ａの本体５２ａから抜け落ちることがない。
【００９２】
以下、これらの動作を繰り返し、導入側保持部４３ａ及び排出側保持部４２ａに必要な数のノズルをセットする。このようにしてチューブカセットを組み立てることにより、チューブカセットの組み立てを省力化することができると共に、複数本の吐出ノズルのうち、一部のみが破損したような場合であっても、他の搬送チューブを取り外すことなく破損した吐出ノズルのみを交換することができる。
【００９３】
次に導入側装着部１７及び排出側装着部１５と導入側保持部４３，４３ａ及び排出側保持部４２，４２ａの係合の機構について説明する。以下、図６のチューブカセットを係合する場合を例にとって説明を進めるが、図１０に示すチューブカセットを用いる場合も同様である。図１４は、排出側装着部１５と排出側保持部４２との係合機構を説明するための斜視図である。排出側装着部１５は、図１４に示すように、固定プレートの前方側に一部を突出した状態で互いに平行に固定されている。排出側装着部１５は、ビス１５ａにより固定プレートへ固定される。隣り合う導入側装着部１７間の間隔は、導入側保持部の幅寸法と略同じに構成されており、上述したように隣り合う２つの排出側保持部１５の間には回転体１４（１４ａ，１４ｂ）が設けられている。排出側装着部１５の回転体設置位置よりも下方には、Ｘ軸方向へ延在する切り欠き１５１が設けられており、当該切り欠き１５１に排出側保持部の突起５１が嵌り込む。切り欠き１５１の上面には、両者の係合時に、排出側保持部１５の突起５１と対応する位置に突起５１の外周形状と略等しい形状を有する凹部１５２が２カ所に設けられており、矢印８４に示すように、連結時に当該凹部１５２に突起５１が嵌り込むことで、両者が固定される。
【００９４】
導入側装着部１７と導入側保持部４３とは、図１５に示す係合機構により係合する。すなわち、導入側装着部１７は、上述したように固定板１６の上に所定の間隔を置いて固定される。隣り合う導入側装着部１７間の間隔は、導入側保持部４３の幅寸法と略同じに構成されている。導入側装着部１７は、排出側装着部１５から遠い側の面に導入側保持部４３を係合させるための切り欠き１７１を供えており、当該切り欠き１７１に導入側保持部４３が嵌り込むことにより両者が固定される。当該切り欠きは導入側装着部側の係合面１７３が傾斜する方向に設けられており、その傾斜方向は、導入側保持部が係合した時に、導入側保持部の中継管４７の下流側（前記回転体１４側）端部が上位となるように傾斜して配置されるような向きである。係合面１７３には、両者の係合時に、導入側保持部の突起５４と対応する位置に突起５４の外周形状と略等しい形状を有する凹部１７２が２カ所に設けられており、矢印８４ａに示すように、連結時に当該凹部１７２に突起５４が嵌り込む。なお、導入側保持部４３は、後述するように引き伸ばされた状態の搬送チューブ４５により導入側装着部１７の係合面１７３に付勢され、しっかりと固定される。
【００９５】
次に排出側装着部に固定される回転体について説明する。回転体１４は、図１６Ｂに示すように、Ｙ軸に平行な横軸を回転軸として回転する部材であり、２枚の円板６０の間に回転軸に平行に延在して円板の回転軸を中心として円周状に等間隔で配置された８本の円柱状のローラ６１を備える。
【００９６】
個々のローラの外径寸法は、小さくすることによってチューブへの接触面積を小さくし、チューブに対する圧力を大きくすることにより、小さい張力で搬送チューブ内に閉塞空間を形成させることができる一方、回転体の回転に伴う摩擦により搬送チューブの損傷が激しくなる。よって、チューブの肉厚、材質などの性状やチューブを装着する時の引っ張り量などによって適宜設計することが好ましい。本実施形態においては、チューブの径と同程度の径を有するローラを用い、具体的には外径２φのローラが用いられている。個々のローラ６１は円板６０とベアリング６５を介して固定されており、Ｙ軸に平行な横軸を回転軸として自由に回転することができるようになっている。
【００９７】
また、２枚の円板の中心部分には、上述したようにポンプ駆動モータ１２ａ，１２ｂの動力をうけて回転体を回転させるための回転軸６３，６４が設けられている。回転軸６３，６４は２重の軸体で構成されており、外側の軸６３はプーリ１１ａおよびプーリ１１ａ，１３ｂに近い側の回転体１４ａと連結し、内側の軸６４はプーリ１１ｂ及びプーリ１１ａ，１３ｂに遠い側の回転体１４ｂと連結している。プーリ１１ａ，１３ｂは上述のようにそれぞれのポンプ駆動モータ１２ａ，１２ｂの駆動力が駆動ベルト１３ａ，１３ｂにより伝達され、それぞれ独立して回転する。
【００９８】
回転体は２枚の円板６０の間に分離プレート６２を備える。分離プレートは、並列して配置される管路ユニットを分離するためのものであり、後述するように回転体が回転した場合に回転体に巻き掛けられている搬送チューブ４５がＹ軸方向にずれるのを防止するものである。
【００９９】
次に吐出駆動機構１０が液体を吐出する場合の動作について説明する。図１７は、チューブカセット４０を排出側装着部１５，導入側装着部１７に装着する場合の説明図である。チューブカセット４０をチューブカセット装着部に装着する場合、チューブカセットを回転体の上部が開放され、チューブカセット脱着領域９０として利用することができるので、当該領域を通してチューブカセットを液体分注装置に配置する。まず、排出側保持部４２を排出側装着部１５に連結する。両者の係合については既述の通りであり、排出側装着部の切り欠き１５１に排出側保持部の突起５１を矢印８４に示すように嵌め込んで固定する。このように固定することにより吐出ノズル４１は略鉛直方向下向きに固定される。
【０１００】
ついで、図１８に示すように、搬送チューブ４５を回転体の上側部分に巻き掛け、導入側保持部４３を導入側装着部１７側に引き寄せる。このとき、導入側保持部のハンドル５５を把持するとよい。このとき、排出側保持部の吐出ノズルは鉛直方向下向きであり、導入側保持部の中継管は下流側がわずかに上を向くようにわずかに傾斜をもって固定されるため、搬送チューブ４５は回転体１４の複数のローラ６１に接触して回転体１４に巻き掛け角度Ｒが１８０度以下、本実施形態では、具体的には略９０度の角度で巻き掛かる（図１９参照）。なお、搬送チューブをローラの上側の搬送チューブ脱着用空間を通って回転体に引き伸ばされた状態で取り付けるためには、搬送チューブの巻き掛け角度を概ね６５度から１３５度、さらに好適には、９０から１２０度とすることが好ましい。なお、搬送チューブの巻き掛け角度が小さくなると、搬送チューブに閉塞空間を形成するために搬送チューブに掛けられる張力を大きくすることが必要となるため、６５度以上とすることが好ましい。
【０１０１】
搬送チューブは排出側保持部４２が排出側装着部１５に係合し、回転体１４のローラ６１に巻き掛かったときに、図１９の破線で示すように導入側装着部１５に到達しないような長さに構成されている。この状態で、図１９の矢印８５に示すように、導入側保持部４３を導入側装着部１５側に引っ張り、導入側装着部１５に導入側保持部４３を係合させる。このとき、搬送チューブ４５は、非引っ張り時の長さに対して約１２０％〜２００％、特に好ましくは、略１５０％程度の長さになるように構成される。この引っ張り長さの程度は、用いられる搬送チューブの特性によって適宜調整することができる。
【０１０２】
排出側保持部４２及び導入側保持部４３によりチューブカセット４０を装着した後、第３保持部４４を液タンク３０に取付け、供給管を液タンク３０に貯留されている液体に浸漬するようにセットする。
【０１０３】
本実施形態では、チューブカセット装着部は２本のチューブカセット４０を装着することができるように構成されているため、２本のチューブカセットを装着する。図２０は、２本のチューブカセット４０をチューブカセット装着部に装着した状態を示す図である。チューブカセット４０の装着時においては、回転体の分離プレート６２の両側に８本ずつの搬送チューブ４５が配置される。
【０１０４】
このようにして、チューブカセット４０を装着させると、回転体１４のローラ６１が複数搬送チューブに当接し、その引っ張りの程度に応じて図２１に示すように、搬送チューブ４５がローラ６１に狭窄され、隣り合う２本のローラ６１の間に閉塞空間１１０ａ，１１０ｂが形成される。ここで、回転体１４の回転により位置が変化するローラ６１をそれぞれ区別するため、ローラ６１をそれぞれ６１ａ〜６１ｈで示し、ローラ６１ａと６１ｂとで狭窄されて形成される閉塞空間を１１０ａ、ローラ６１ｂと６１ｃとで狭窄されて形成される閉塞空間を１１０ｂとする。
【０１０５】
チューブカセット４０を取り付け、回転体１４が回転駆動する前は、搬送チューブ４５の内側１２０には空気が存在する。この状態で、回転体１４が矢印８６に示す方向に回転すると、図２２に示すように、閉塞空間１１０ａ，１１０ｂは吐出ノズル側へ移動し、その結果、供給管４８を通って液体１０３が搬送される。この動作を繰り返すと、図２３に示すように、閉塞空間中に液体１０３が導入される。図２３では、ローラ６１ｅと６１ｆにより閉塞空間１１０ｅが形成され、ローラ６１ｆとローラ６１ｇにより閉塞空間１１０ｆが形成される。
【０１０６】
この状態で、さらに回転体１４が矢印８７に示す方向に回転すると、図２４に示すように、ローラ６１ｅが搬送チューブ４５から離れ、その結果、搬送チューブ４５の可撓性により閉塞空間１１０ｅは解放され、閉塞空間１１０ｅに貯留されていた液体は吐出ノズル４１側へ移動する。
【０１０７】
さらに矢印８８に示すように回転体１４が回転することにより図２５に示すように、閉塞空間１１０ｆが解放され、吐出ノズル側へ液体が搬送される。このような動作が連続して繰り返されることにより、吐出ノズル４１から液体１０３が吐出する。
【０１０８】
吐出ノズル４１からの液体の吐出量の最小単位は１つの閉塞空間１１０に蓄積される液体の量となる。ローラ６１は、ほぼ均等に設けられているため、閉塞空間の体積は略等しくなる。よって、液体の吐出量は回転体１４の回転により解放される閉塞空間の数により決定することができる。回転体１４の回転角度はポンプ駆動モータ１２ａ，１２ｂの回転角度により決定するため、上記のようにフォトインタラプタの検出光が導通・遮断した回数をカウントして、回転体１４の回転角度を制御し、吐出ノズル４１から吐出される液体の量を制御することができる。
【０１０９】
チューブカセット４０をチューブカセット装着部から取り外す場合は、導入側保持部４３を供給管４８側へ引っ張って導入側装着部１７から外し、その後、排出側保持部４２を排出側装着部１５から取り外せばよい。搬送チューブ４５は、ローラに引っ張った状態で巻き掛けられているだけなので、導入側及び排出側保持部を取り外すだけでチューブカセットをチューブカセット脱着用領域を通して液体分注装置１から取り外すことができ、チューブカセット４０の交換の手間を軽減することができる。
【０１１０】
すなわち、チューブカセットを液体分注装置１にセットして所定の液体を搬送させたあと、当該チューブカセットを簡単に取り外し、別のチューブカセットを液体分注装置にセットすることで、液体の搬送を非常に簡単な工程だけで行うことができる。このようにチューブカセットを簡単に交換することができるので、液体分注装置１などにおいて、吐出される液体同士のコンタミなどの問題を確実に防止することができる。
【０１１１】
以上説明したように、本実施形態にかかる液体分注装置によれば、マイクロタイタープレートに設けられた一列のウェル列に対応するようなピッチで設けられた複数の吐出ノズルを備えるチューブカセットを用いて、液体を供給することができるため、一列のウェル列に一度に液体を供給することができる。また、チューブカセットは、複数のチューブをユニット化し、とりまとめて固定する導入側保持部、排出側保持部を備えるため、チューブカセットの取り扱いも容易になる。
【０１１２】
また、本実施形態に掛かる液体分注装置は、搬送チューブ内に閉塞空間を形成するために、チューブカセットの導入側保持部及び排出側保持部をチューブカセットの搬送チューブが引き伸ばされた状態でローラに巻き掛けるようにしたため、チューブを挟持するための押圧体を必要としない。したがって、チューブカセットの脱着を容易にすることができる。
【０１１３】
また、チューブカセットは、導入側保持部及び排出側保持部に押さえ板を備えているため、引き伸ばされた状態で保持される搬送チューブがそれぞれ挿入されている吐出ノズル及び中継管から外れることを防止する。
【０１１４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
【０１１５】
搬送チューブが回転体のローラに巻き掛かる角度は、上記実施形態のように略９０度でなくてもよく、回転体の少なくとも２つのローラに接触するような範囲で適宜設計することができる。すなわち、回転体に設けられたローラの数により搬送チューブを２つのローラに巻き掛ける角度が異なるため、ローラの数及び形成する閉塞空間の数などにより適宜調整することができる。
【０１１６】
たとえば、上記実施形態では回転体は８本のローラを有し、搬送チューブを３本のローラに巻き掛かるような位置にチューブカセット装着部を配置しているが、この構成に限られるものではない。回転体に設けられるローラは、いずれの位相でも搬送チューブに閉塞空間が少なくとも１つ形成されるように少なくとも３本以上であればよい。ローラの本数が変わると隣り合うローラがなす角度が変わるので、搬送チューブの巻き掛け角度も適宜調整することが必要となる。
【０１１７】
また、閉塞空間を複数設けるために３本以上のローラに搬送チューブを巻き掛ける場合、搬送チューブの巻き掛け角度を調整すればよい。この場合、回転体に設けられるローラが３本である場合は、１８０度以上の巻き掛け角度が必要となるため、ローラが４本以上設けられている回転体を用いることが好ましい。
【０１１８】
また、チューブカセットは、導入チューブ及び第３保持部は必ずしも必要ではなく、搬送チューブに挿入されている中継管を直接液タンクに浸漬するようにしてもよい。
【０１１９】
なお、本実施形態では、マイクロタイタープレート１００は１６個のウェルが一列に配列されたもの（３８４ウェル）を用い、チューブカセットの吐出ノズルのピッチをそのウェルのピッチに合わせるようにして、１つのウェル列への液体の吐出を１回の吐出動作により行うようにしたが、これに限定されるものではない。たとえば、１つの列に３２のウェルを有するマイクロタイタープレート（１５３６ウェル）に対して液体の吐出を行う場合には、チューブカセットの吐出ノズルのピッチをマイクロタイタープレートのウェル２つ分のピッチとし、２回の吐出動作によりマイクロタイタープレートの１つのウェル列に液体を供給するようにしてもよい。具体的には、１回目の吐出動作で奇数位置に存在するウェルに吐出した後、Ｙ軸モータを駆動させてウェル１つ分載置台を移動させ、その後偶数位置に存在するウェルに液体を吐出するよう構成することができる。このように１つのウェル列に複数回の吐出動作で液体を供給するように構成すれば、一列に含まれるウェルがさらに多くなったような場合などに効果的である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の液体搬送装置を搭載した液体分注装置の外観構成概略図である。
【図２】図１の液体分注装置の部分断面図である。
【図３Ａ】図１の液体分注装置に用いられる吐出駆動機構の構成を示す平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの吐出駆動機構の側面図である。
【図４】図１の液体分注装置の駆動制御回路のブロック構成図である。
【図５】図１の液体分注装置が液体を吐出する場合の動作を示す工程図である。
【図６】図１の液体分注装置に用いられるチューブカセットの構成を示す平面図である。
【図７】図６のチューブカセットの排出側保持部の構成を示す部分断面図である。
【図８】図６のチューブカセットの導入側保持部の構成を示す部分断面図である。
【図９】図６のチューブカセットの第３保持部の構成を示す部分断面図である。
【図１０】図１の液体分注装置に用いられるチューブカセットの他の構成を示す平面図である。
【図１１Ａ】図１０のチューブカセットの排出側装着部の構成を示す部分断面図である。
【図１１Ｂ】図１０のチューブカセットの導入側保持部の構成を示す部分断面図である。
【図１２Ａ】図１０のチューブカセットの排出側装着部の組み立て分解図である。
【図１２Ｂ】図１０のチューブカセットの導入側装着部の組み立て分解図である。
【図１３Ａ】図１０のチューブカセットの排出側装着部の部分拡大斜視図である。
【図１３Ｂ】図１０のチューブカセットの導入側装着部の部分拡大斜視図である。
【図１４】図１の液体分注装置の排出側装着部の取り付け構造を示す斜視図である。
【図１５】図１の液体分注装置の導入側装着部の取り付け構造を示す斜視図である。
【図１６Ａ】図１の液体分注装置の回転体の取り付け構造を示す図である。
【図１６Ｂ】図１２Ａの回転体の構成を示す斜視図である。
【図１７】チューブカセットをチューブカセット装着部に取り付ける工程の工程図である。
【図１８】チューブカセットをチューブカセット装着部に取り付ける工程の工程図である。
【図１９】チューブカセットをチューブカセット装着部に取り付ける工程の工程図である。
【図２０】チューブカセットをチューブカセット装着部に取り付けた状態を示す平面図である。
【図２１】チューブカセットをチューブカセット装着部に取り付けた直後における回転体の状態を示す図である。
【図２２】回転体が回転して搬送チューブに液体が搬入される状態を示す図である。
【図２３】回転体がさらに回転して搬送チューブに形成された閉塞空間に液体が導入される状態を説明する図である。
【図２４】回転体がさらに回転して液体が導入された閉塞空間が解放される状態を説明する図である。
【図２５】回転体がさらに回転して、連続して閉塞空間が解放され、吐出ノズルから液体が吐出される状態を示す図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１  液体分注装置
２  固定台
３  移動機構
４  Ｘ方向移動機構
６  載置台昇降機構
７  載置台
１０  吐出駆動機構
１２ａ，１２ｂ  ポンプ駆動モータ
１４，１４ａ，１４ｂ  回転体
１５  排出側装着部
１７  導入側装着部
３０  液タンク
３１ａ，３１ｂ  フォトインタラプタ
３２ａ，３２ｂ  多孔円板
４０  チューブカセット
４１，４１ａ  吐出ノズル
４２  排出側保持部
４３  導入側保持部
４４  第３保持部
４５  搬送チューブ
４６  導入チューブ
４７，４７ａ  中継管
５１、５４  突起
６１，６１ａ〜６１ｈ  ローラ
１００  マイクロタイタープレート
１１０ａ〜１１０ｈ  閉塞空間
１５１，１７１  切り欠き
１５２，１７２  凹部
【図１】
2006002753.tif 000003
【図２】
2006002753.tif 000004
【図３Ａ】
2006002753.tif 000005
【図３Ｂ】
2006002753.tif 000006
【図４】
2006002753.tif 000007
【図５】
2006002753.tif 000008
【図６】
2006002753.tif 000009
【図７】
2006002753.tif 000010
【図８】
2006002753.tif 000011
【図９】
2006002753.tif 000012
【図１０】
2006002753.tif 000013
【図１１Ａ】
2006002753.tif 000014
【図１１Ｂ】
2006002753.tif 000015
【図１２Ａ】
2006002753.tif 000016
【図１２Ｂ】
2006002753.tif 000017
【図１３Ａ】
2006002753.tif 000018
【図１３Ｂ】
2006002753.tif 000019
【図１４】
2006002753.tif 000020
【図１５】
2006002753.tif 000021
【図１６Ａ】
2006002753.tif 000022
【図１６Ｂ】
2006002753.tif 000023
【図１７】
2006002753.tif 000024
【図１８】
2006002753.tif 000025
【図１９】
2006002753.tif 000026
【図２０】
2006002753.tif 000027
【図２１】
2006002753.tif 000028
【図２２】
2006002753.tif 000029
【図２３】
2006002753.tif 000030
【図２４】
2006002753.tif 000031
【図２５】
2006002753.tif 000032