(57)【要約】【課題】  同一の吸排ノズルを用いて液体の吸引吐出を繰り返すとき発生し得る液体の吸引量の低下を抑制し、分注精度を高めた液体分注装置および前記装置を用いた液体分注方法を提供すること。【解決手段】  ノズルと前記ノズルに連通する空気配管と前記空気配管を通じてノズルに吸引吐出力を伝えるポンプとを設けた一定量の液体を分注するための液体分注手段と、前記ポンプを駆動させる駆動手段と、を備え、かつ前記液体分注手段に設けた空気配管に圧力開放弁をさらに設けた液体分注装置、および前記装置に備えた液体分注手段による液体分注後、次の液体分注を行なう前に、圧力開放弁による圧力開放操作を行なう液体分注方法により、前記課題を解決する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルと、前記ノズルに連通する空気配管と、前記空気配管を通じてノズルに吸引吐出力を伝えるポンプとを設けた、一定量の液体を分注するための液体分注手段と、
前記ポンプを駆動させる駆動手段と、
を備えた液体分注装置であって、
前記液体分注手段に設けた空気配管に圧力開放弁をさらに設けた、前記液体分注装置。
【請求項２】
液体分注手段による液体分注後、次の液体分注を行なう前に、圧力開放弁による圧力開放操作を行なう、請求項１に記載の液体分注装置を用いた液体分注方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体試料（検体、試薬、洗浄液など）を分注する液体分注装置および前記液体分注装置を用いた液体分注方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸引端と同一端から吐出する形式の吸排ノズルを用いて一定量の液体を分取し移送する自動分注装置が産業の各分野で多用されている。このうち多くの自動分注装置では、一定量の液体を分取するための定量ポンプとして一定ストロークのピストン駆動手段を有したシリンジポンプを使用する。そして定量ポンプとノズルとの間は配管で接続されており、配管内の気体（多くは空気）が圧力伝達媒体となっている。
【０００３】
吸排ノズルを用いて液体を吸引吐出する際、ノズル先端に吐出残しの液体が付着し残留することがある。付着し残留した液体はノズルの先端を膜状または液滴状に閉塞することがあるため、ノズル内に吸引した液体は全て吐出されるのが好ましい。ノズル内に吸引した液体を全部吐出する方法として、液体を吸引する前にエアを吸い、液体を吐出した後で当該エアを吐出する方法が通常行なわれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述したようにノズル内に吸引した液体を全部吐出する方法として、液体を吸引する前にエアを吸い、液体を吐出した後で当該エアを吐出する方法が行なわれる。しかしながら、吸引吐出する液体が、液滴または液膜によるノズル先端の閉塞が生じやすい液体の場合は、エアの吐出によりノズル内壁に付着した液体がノズル先端に集まってノズルを閉塞するとともにエアを吐出した分だけ配管内部の圧力を陽圧化する可能性がある。また分注装置を設けた自動分析装置内部から発生する熱で、吸排ノズルおよび配管内部の空気が温められ、閉塞された吸排ノズルおよび配管内部の圧力が陽圧化する可能性がある。吸排ノズルや配管内部の圧力が陽圧化した場合、定量ポンプの減圧動作は一定であるため、再び液体を吸引する際、配管およびノズル内の減圧度が不足して液体の吸引量が低下することが起こり得る。
【０００５】
そこで本発明は、同一の吸排ノズルを用いて液体の吸引吐出を繰り返すとき発生し得る液体の吸引量の低下を抑制し、分注精度を高めた液体分注装置および前記液体分注装置を用いた液体分注方法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】
上記課題を鑑みてなされた本発明は、以下の態様を包含する。
【０００７】
すなわち本発明の第一の態様は、
ノズルと、前記ノズルに連通する空気配管と、前記空気配管を通じてノズルに吸引吐出力を伝えるポンプとを設けた、一定量の液体を分注するための液体分注手段と、
前記ポンプを駆動させる駆動手段と、
を備えた液体分注装置であって、
前記液体分注手段に設けた空気配管に圧力開放弁をさらに設けた、前記液体分注装置である。
【０００８】
また本発明の第二の態様は、液体分注手段による液体分注後、次の液体分注を行なう前に、圧力開放弁による圧力開放操作を行なう、前記第一の態様に記載の液体分注装置を用いた液体分注方法である。
【０００９】
なお本発明においてノズルは、配管の先端部に固設または螺設した形態でもよく、また配管の先端部に着脱可能な分注チップの形態をなしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、ノズルと前記ノズルに連通する空気配管と前記空気配管を通じてノズルに吸引吐出力を伝えるポンプとを設けた一定量の液体を分注するための液体分注手段と、前記ポンプを駆動させる駆動手段とを備えた液体分注装置において、前記空気配管に圧力開放弁をさらに設けたことを特徴としている。
【００１１】
本発明では、吐出残しの液体によりノズル先端を膜状または液滴状に閉塞することで、配管内部の圧力が陽圧化した場合にも、容易に配管内部の陽圧化を解消することができる。そのため、同一の分注ノズルを用いて液体の吸引吐出を繰り返すとき発生し得る散発的な吸引量の低下を抑制し、分注精度を高めるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る液体分注装置の一態様を示す図である。
【図２】比較例１における吸引量／吐出量の実測値を示す図である。
【図３】比較例１における配管内部の圧力変化を示す図である。
【図４】実施例１における吸引量／吐出量の実測値を示す図である。
【図５】実施例１における配管内部の圧力変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための一態様として、ノズルを８つ設けた液体分注装置１００を図１に示す。図１に示す液体分注装置は、多数の検体を高速に処理する核酸分析装置等に好適に使用されるものである。
【００１４】
図１において、シリンジポンプ１２は各ノズル１１に対応する形で空気配管１３によって連通している。８つのシリンジポンプ１２は駆動手段２０（例えば、ステッピングモータに基づく手段）により駆動する。試料（検体、試薬、洗浄液など）を入れた容器３０を各ノズル１１に対応する形で載置し、容器３０とノズル１１は相対的に上下／水平移動可能に構成されている。シリンジポンプ１２とノズル１１とを連通する空気配管１３には空気配管１３内部の圧力を測定する圧力計１４と圧力開放弁としての二方電磁弁１５とをさらに設けている。なお駆動手段２０、ノズル１１および／または容器３０、圧力計１４、ならびに二方電磁弁１５のデータ処理は、不図示の制御手段により一括制御される。
【実施例】
【００１５】
以下、実施例および比較例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００１６】
比較例１
図１の液体分注装置において、二方電磁弁１５を全て閉じた状態で、容器３０中の液体を吸引吐出する操作を２回行なった。吸引吐出した液体は、ジメチルスルホキシドと水の混合液（２０℃における密度１．１ｇ／ｍＬ）である。吸引吐出操作は、具体的には以下に示す方法で行なった。ここで液を吸引する前のエア吸引、および液を吐出した後のエア吐出は、吸引した液の全量を吐出するために行なっている。
（吸引吐出操作）
エア吸引（８０μＬ；不図示）−着液後、液体吸引（１５μＬ、液吸引１）−離液後、液体吐出（１５μＬ、液吐出１）−３秒後、エア吐出（４０μＬ、エア吐出１）−着液後、液体吸引（１５μＬ、液吸引２）−離液後、液体吐出（１５μＬ、液吐出２）−３秒後、エア吐出（４０μＬ、エア吐出２）
前記吸引吐出操作のうち、液吸引２の工程における吸引量の実測値および液吐出２の工程における吐出量の実測値を、各分注器（シリンジポンプ１２とノズル１１との組み合わせ）について評価した結果を図２に示す。８つの分注器中、一つの分注器（Ｎｏ．４）にて吸引量、吐出量が有意に低下していることがわかる。
【００１７】
前記吸引吐出操作で、正常な吸引量、吐出量を示した分注器（Ｎｏ．１）と、低い吸引量、吐出量を示した分注器（Ｎｏ．４）について、各分注器に設けた圧力計１４での測定値を比較した結果を図３に示す。図３（ａ）が分注器Ｎｏ．１の結果であり、図３（ｂ）が分注器Ｎｏ．４の結果である。
【００１８】
正常な吸引量、吐出量を示した分注器Ｎｏ．１（図３（ａ））では、液吸引１の工程では空気吸引によって−０．４ｋＰａ以下まで急激に圧力が低下し、液がノズル内に侵入するにしたがって−０．１ｋＰａまで圧力が上昇復帰する。液吐出１の工程では配管内の空気を押し出すことによって０．４ｋＰａまで急激に圧力が上昇し、ノズルから液体が排出された後は、ノズル先端が開放されるため０．１ｋＰａまで圧力が低下する。エア吐出１の工程では圧力の上昇ピークが生じたのち０ｋＰａに復帰する。液吸引２−液吐出２−エア吐出２の工程における圧力変化は、液吸引１−液吐出１−エア吐出１の工程における圧力変化と同等である。
【００１９】
一方、低い吸引量、吐出量を示した分注器Ｎｏ．４（図３（ｂ））では、液吸引１−液吐出１の工程では正常な吸引量、吐出量を示した分注器における圧力変化（図３（ａ））とほぼ同等であるが、エア吐出１の工程以降が異常な圧力変化を示している。すなわち、エア吐出１の工程では、圧力の上昇と下降を急激に繰り返す波形が生じた後、圧力が０．４ｋＰａで高止まりしている。前記波形は、エア吐出によりノズル内壁に付着した液体がノズル先端に集まってノズルを閉塞した状態で生じる急激な圧力上昇と、さらなるエア吐出によりノズル先端の閉塞が破られることによる急激な圧力低下の現象が繰り返されることにより生じたものであり、前記圧力の高止まりは、液膜で閉塞された状態でエアを吐出したことにより配管内部の圧力が陽圧化された状態で安定したためと考えられる。液吸引２の工程による圧力低下のピークは−０．３ｋＰａと、正常な吸引量、吐出量を示した分注器での圧力値（−０．４ｋＰａ）（図３（ａ））よりも減圧度が不十分であり、圧力復帰（−０．１ｋＰａ）までの時間も長いことがわかる。この現象が吸引量の低下につながったと考えられる。液吐出２の工程の後の圧力は液吸引２の工程前の陽圧状態０．４ｋＰａに戻っている。これは、液吐出後もノズル先端が液体により閉塞された状態にあることを示唆している。エア吐出２の工程では、ノズル先端を閉塞していた液膜が破られて、圧力が０ｋＰａに復帰している。
【００２０】
実施例１
比較例１の結果を踏まえ、本例では、液体の吸引吐出操作を一度行なった後、次の液体の吸引吐出操作を行なう前に、図１の装置に設けた二方電磁弁１５により圧力開放操作を行なった。具体的には、吸引吐出操作を以下に示す方法で行なった。なお吸引吐出した液体は、比較例１で使用した液体と同じである。また液を吸引する前のエア吸引量、および液を吐出した後のエア吐出量を比較例より増加させたのは、吸引した液の全量をより完全に吐出するようにするため、および液吐出後のエア吐出によるノズル内の陽圧化の現象をより多くの頻度で再現させるためである。
（吸引吐出操作）
エア吸引（１６０μＬ；不図示）−着液後、液体吸引（１５μＬ、液吸引３）−離液後、液体吐出（１５μＬ、液吐出３）−５秒後、エア吐出（１６０μＬ、エア吐出３）−５秒後、全ての二方電磁弁１５を開放（３秒間、弁開）−二方電磁弁１５を閉めた後、エア吸引（１６０μＬ、エア吸引４）−着液後、液体吸引（１５μＬ、液吸引４）−離液後、液体吐出（１５μＬ、液吐出４）−５秒後、エア吐出（１３０μＬ、エア吐出４）
前記吸引吐出操作のうち、液吸引４の工程における吸引量の実測値および液吐出４の工程における吐出量の実測値を、各分注器（シリンジポンプ１２とノズル１１との組み合わせ）について評価した結果を図４に示す。８つの分注器において、有意に低い吸引量、吐出量を示した分注器はなく、吸引液量は１５．０μＬから１５．５μＬまでの幅に、吐出液量は１４．６μＬから１５．４μＬまでの幅に、それぞれ収まる結果となった。
【００２１】
前記吸引吐出操作で、分注器Ｎｏ．１とＮｏ．２について、各分注器に設けた圧力計１４での測定値を比較した結果を図５に示す。図５（ａ）が分注器Ｎｏ．１の結果であり、図５（ｂ）が分注器Ｎｏ．２の結果である。分注器Ｎｏ．１（図５（ａ））では、エア吸引４の工程で細かい圧力変動の乱れがある以外は、図３（ａ）で示した圧力変動のパターンと同等となっている。
【００２２】
一方、分注器Ｎｏ．２（図５（ｂ））では、エア吐出３およびエア吐出４の工程にて、図３（ｂ）で示したような圧力値の乱れが発生している。しかしながら本例では、エア吐出３の工程後、圧力開放弁（二方電磁弁）を開放（弁開）し、圧力が０ｋＰａに復帰するため、その後の液吸引４および液吐出４の工程で液体の正常な吸引吐出を実現している。なお、エア吸引４の工程途中（２１ｓ付近）に負の圧力ピークが確認されたが、これは電磁弁を開いてもノズル先端の液濡れによる閉塞状態に変化がないままエア吸引したため圧力が急激に低下したものと考えられる。
【００２３】
以上をまとめると、ノズルとポンプとを設けた液体分注手段における液体の吸引量、吐出量の低下は、液体吐出後のエア吐出工程における、前記ノズルへの液閉塞を伴う陽圧化が原因であり、ノズルとポンプとを連通する空気配管に圧力開放弁を設け、液体分注手段による液体の分注後（液体の吐出後）、次の液体分注（液体の吸引）を行なう前に前記圧力開放弁による圧力開放を行なうことで、前記陽圧化の現象が解消され、液体の吸引量、吐出量の低下の問題が解消されることがわかる。
【符号の説明】
【００２４】
１００：試料吸引装置
１１：ノズル
１２：シリンジポンプ
１３：空気配管
１４：圧力計
１５：二方電磁弁
２０：駆動手段
３０：試料容器
【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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