(57)【要約】【課題】分注液交換時の無駄を少なくするとともに、設置場所に対する制約を少なくする。【解決手段】液体吐出部としてのピエゾチップ１０はその下端に吐出口１１をもち、上端にその吐出口１１につながる中空針１６をもち、吐出口１１と中空針１６の間の流路１７に液体を吐出させる液体吐出素子としてピエゾ素子１８を備えている。分注液容器２０は下端と上端に開口をもち、下端開口がゴム製の蓋１５により閉じられて内部に分注液１１を収容する。下端開口の蓋１５はピエゾチップ１０の中空針１６により貫通でき、かつその貫通した中空針１６を引き抜くとその貫通穴を弾性によって閉じる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端に吐出口をもち、上端にその吐出口につながる中空針をもち、前記吐出口と中空針の間の流路に液体を吐出させる液体吐出素子を備えた液体吐出部と、
下端と上端に開口をもち前記下端開口が蓋により閉じられて内部に分注液を収容する容器で、前記下端開口の蓋が前記中空針により貫通でき、かつその貫通した中空針を引き抜くとその貫通穴を弾性によって閉じることのできる弾性部材により構成されている分注液容器とを備えたことを特徴とする液体分注装置。
【請求項２】
前記分注液容器の前記上端開口につながり、前記分注液容器内の圧力を調整する圧力制御機構をさらに備えている請求項１に記載の液体分注装置。
【請求項３】
前記圧力制御機構は前記分注液容器の前記上端開口に着脱可能に接続されるエアー導入ヘッドを備えている請求項２に記載の液体分注装置。
【請求項４】
前記エアー導入ヘッドを一端部で保持するアーム機構を備え、
該アーム機構は前記エアー導入ヘッドを前記分注液容器の前記上端開口に装着した状態と前記上端開口から離脱した状態との間で移動できるように他端部でこの液体分注装置に回動可能に支持され、かつ
該アーム機構は前記エアー導入ヘッドが前記上端開口に装着した状態において前記エアー導入ヘッドを前記分注液容器の方向に押しつける付勢機構を備えている請求項３に記載の液体分注装置。
【請求項５】
下端と上端に開口をもち前記下端開口が蓋により閉じられて内部に分注液を収容する容器で、前記下端開口の蓋が針により貫通でき、かつその貫通した針を引き抜くとその貫通穴を弾性によって閉じることのできる弾性部材により構成されていることを特徴とする分注液容器。
【請求項６】
前記上端開口は着脱可能なシール部材により封止され、使用時にはそのシール部材が剥がされるようになっている請求項３に記載の分注液容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学、工業、臨床、バイオ技術などの分野で使用される分析装置において、サンプルや試薬を分注する液体分注装置と、そのような液体分注装置で分注されるサンプルや試薬を収容してその液体分注装置に装着される分注液容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
分注装置の一例を図６に示す。この分注装置は液体吐出部としてピエゾチップ５４を備えている。ピエゾチップ５４は先端に下向きの吐出口５０をもち、その吐出口５０につながる空間に充填された液を、ピエゾ素子からなる液体吐出素子５２により押圧することにより吐出口５０から液滴を吐出するようになっている。
【０００３】
そのピエゾチップ５４に分注しようとする液体を供給するために、分注液容器として液体タンク５６が設けられている。液体タンク５６はその蓋５８にある空気穴６０から圧力をかけて、管６２を通して液体タンク５６中の液体６４を液体吐出素子５２まで運んでいる。
【０００４】
液体タンク５６内の分注しようとする液を交換する時は、管６２を残して液体タンク５６を蓋５８とともに交換する。このとき、交換前の液が管６２の中に残っているため、新しい液と混ざるのを防ぐために、管６２を洗浄する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の液体分注装置の液体タンクでは、上記のように管６２が長いために液体交換時に管６２の中に残る液体が多く、非経済的である。
また、液体吐出部５４と液体タンク５６が長い管６２で接続されており、全体として大きなスペースを必要とするため、設置場所に制約を受ける。
【０００６】
本発明は、上記の不具合を解消して分注液交換時の分注液の無駄を少なくするとともに、設置場所に対する制約を少なくすることのできる液体分注装置とそこで使用する分注液容器を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液体吐出部と分注液容器を結ぶ管を短くすることにより、上記目的を達成しようとするものである。
すなわち、本発明の液体分注装置は、下端に吐出口をもち、上端にその吐出口につながる中空針をもち、吐出口と中空針の間の流路に液体を吐出させる液体吐出素子を備えた液体吐出部と、下端と上端に開口をもち下端開口が蓋により閉じられて内部に分注液を収容する容器で、下端開口の蓋が中空針により貫通でき、かつその貫通した中空針を引き抜くとその貫通穴を弾性によって閉じることのできる弾性部材により構成されている分注液容器とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の液体分注装置で分注する溶液としては、核酸、酵素、抗原、抗体などの生体関連物質、試薬、有機溶媒又は界面活性剤などを含む溶液を挙げることができる。
液体吐出素子は従来技術で説明したピエゾ素子のほか、インクジェット方式の液体吐出装置で用いられている液体吐出素子も用いることができる。
【０００９】
液体吐出部からの１回当たりの吐出量を調整するために、分注液容器の上端開口につながり、分注液容器内の圧力を調整する圧力制御機構をさらに備えていることが好ましい。
【００１０】
前記圧力制御機構は分注液容器の上端開口に着脱可能に接続されるエアー導入ヘッドを備えたものとすることができる。
エアー導入ヘッドは液体分注装置に上下動可能に支持されて、分注液容器の上端開口に装着した状態と上端開口から離脱した状態との間で移動できるようにすることができる。その場合は、エアー導入ヘッドは分注液容器の上方に移動するだけであるので、機構が簡単になるという利点を備えている。
【００１１】
また、エアー導入ヘッドを一端部で保持するアーム機構を備え、そのアーム機構はエアー導入ヘッドを分注液容器の上端開口に装着した状態と上端開口から離脱した状態との間で移動できるように他端部でこの液体分注装置に回動可能に支持され、かつこのアーム機構はエアー導入ヘッドが分注液容器の上端開口に装着した状態においてエアー導入ヘッドを分注液容器の方向に押しつける付勢機構を備えているようにすることもできる。この場合には、エアー導入ヘッドを分注液容器に着脱する操作が容易であるとともに、エアー導入ヘッドが分注液容器の上端開口から離脱した状態においてエアー導入ヘッド下面や分注液容器周辺の保守や清掃が容易になる。
【００１２】
また、本発明の分注液容器は本発明の液体分注装置に装着するものであり、下端と上端に開口をもち下端開口が蓋により閉じられて内部に分注液を収容する容器で、下端開口の蓋が針により貫通でき、かつその貫通した針を引き抜くとその貫通穴を弾性によって閉じることのできる弾性部材により構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
上記のように構成された本発明の分注液容器は、液体吐出部の上端にある中空針に突き刺すだけで液体吐出部に装着することができ、装着操作が容易になる。
また、使用後に中空針を蓋から抜いても針穴が塞がれるため、上端開口をシールで塞ぐようにすれば、内部に収容された分注液が容器から漏れることを防ぐことができるため、その分注液を再利用可能である。
【００１４】
分注液容器の上端開口は着脱可能なシール部材により封止され、使用時にはそのシール部材が剥がされるようになっていることが好ましい。
分注する溶液間の汚染を防ぐためには、この分注液容器は１つの溶液を入れて使用した後は、他の溶液に入れ換えたりせず、使い捨て（ディスポーザブル）にするのが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は一実施例の液体分注装置を制御系とともに概略的に表したものである。
１は液体吐出素子としてピエゾ素子を備えた液体分注装置で、後で説明する図２に示されるようなピエゾチップ１０と分注液容器２０を備えている。３はその液体分注装置１から吐出された液滴であり、液体分注装置１の下部に保持された容器やプレートなどのターゲット５に分注される。液体分注装置１の先端にある吐出口部分の画像を取り込んでモニタするために撮像装置としてＣＣＤカメラ４が配置されている。ＣＣＤカメラ４は吐出口部分の状態とともに、吐出される液滴３も同時に撮像することができる。撮像装置としてはＣＣＤカメラに限らず、他のカメラを用いてもよい。
【００１６】
ＣＣＤカメラ４は液体分注装置１の先端の吐出口部分を撮像する。カメラ４と他の部材との干渉を少なくしてカメラ設置に要する必要な空間を少なくするためには、カメラ４は水平から傾斜をもった斜め上方の位置に設置し、斜め上向から撮像するようにしてもよい。また、吐出口部分の状態をより正確にモニタするためには、水平方向から撮像するようにカメラ４を設置すればよい。
【００１７】
液体分注装置１の吐出口部分の画像をより正確に取り込むために、この実施例では透過光で撮像できるように、ＣＣＤカメラ４の光軸上には、液体分注装置１の吐出口部分を挟んでＣＣＤカメラ４と反対側に光源２が配置されている。光源２としては時間的に連続した光を発光するものでもよいが、この実施例としてはストロボを使用する。ストロボの場合、液滴３が液体分注装置１から吐出されるタイミングと同期して発光するように設定することができ、その場合にはカメラ４を連続して作動させている場合でも、ストロボ２が発光した場合にのみ鮮明な画像が取り込まれる。その鮮明な画像は、順次吐出される液滴３の画像が同じタイミングで取り込まれたものであるため、あたかも静止画像のような情報が得られる。そのため液滴３の状態をモニタし、液滴３の大きさを調整するのに好都合である。
【００１８】
光源２として時間的に連続した光を発光するものを使用した場合には、ＣＣＤカメラ４が取り込んだ液滴３の画像で同じ場所を通過する画像を採用することにより、順次吐出される液滴３の画像があたかも静止画像であるかのような情報が得られる。
【００１９】
６は分注制御ユニットで、液体分注装置１のピエゾ素子に電圧を印加することにより吐出動作を行なわせる。また、ストロボ２の発光するタイミングは、分注制御ユニット６から液体分注装置１のピエゾ素子へ印加される電圧のタイミングを基にして、その電圧印加のタイミングに同期させて液体分注装置１からの液滴吐出の一定時間後に発光するように制御される。
【００２０】
８は圧力制御機構であり、液体分注装置１の吐出液を収容する分注液容器２０に充填されたサンプルや試薬などの吐出液が所定の圧力を保つように調節するものである。
【００２１】
７は制御コンピュータであり、分注制御ユニット６を制御して分注動作を制御するものであり、ＣＣＤカメラ４が撮像した画像を基にして所定の大きさの液滴３が吐出されるように制御する。
【００２２】
分注制御ユニット６がピエゾ素子の駆動を制御するパラメータは、ピエゾ素子への印加電圧の大きさ、印加電圧立上がり時間、印加時間、印加電圧立下がり時間の全て、又はそのうちの少なくとも１つである。
【００２３】
図２にこの実施例における液体分注装置を示す。
１０は液体吐出部としてピエゾチップであり、その下端に吐出口１１をもち、上端にその吐出口１１につながる中空針１６をもち、吐出口１１と中空針１６の間の流路１７に液体を吐出させる液体吐出素子１８を備えている。液体吐出素子１８はこの実施例ではピエゾ素子である。液体吐出素子１８は分注制御ユニット６に接続され、駆動が制御される。
【００２４】
２０は分注液容器であり、下端と上端に開口をもち、下端開口が蓋１５により閉じられて内部に分注液２１を収容する容器である。下端開口の蓋１５は弾性体セプタムであり、ピエゾチップ１０の中空針１６により貫通でき、かつその貫通した中空針１６を引き抜くとその貫通穴を弾性によって閉じることのできる弾性部材により構成されている。蓋１５を構成する弾性部材は、例えばゴムである。
【００２５】
分注液容器２０の上端の開口１３は、内部の分注液の取出しを容易にする空気穴であるとともに、圧力制御機構８により内部圧を調節するための開口としても作用する。
分注液容器２０の上端の開口１３にはエアー導入ヘッド３０により配管４４を介して圧力制御機構８に接続され、内部の圧力が調節される。
【００２６】
分注液容器２０の上端開口１３は、不使用時には再貼付可能なシール１４により塞がれており、使用時にはそのシール１４が剥がされてエアー導入ヘッド３０が接続される。
【００２７】
下端開口の蓋１５は、中空針１６を突き刺すことによって、分注液２１が流路１７を通って液体吐出素子１８に導かれ、液体吐出素子１８により先端の吐出口１１から吐出される。
【００２８】
蓋１５はゴム製のような弾性部材であるため、使用後に中空針１６を蓋１５から抜くと針穴が塞がれるため、上端開口１３をシール１４で再び塞ぐことで、分注液２１が分注液容器２０からこぼれることなく再利用可能である。蓋１５はゴム製のものに限られず、中空針１６を抜いたときに針穴が塞がれる弾性をもつ材質のものであれば、どのようなものであってもよい。
また、シール１４は再貼付可能なものに限られず、再び上端開口１３を塞ぐ時には新しいシールを使用してもよい。
【００２９】
図３は第２の実施例を表わす。下端に吐出口を用い、上端に中空針１６をもった液体吐出部としてのピエゾチップ１０がチップ保持部３１により液体分注装置に固定されている。
【００３０】
分注液容器２０ａは使い捨て可能なものであり、下端と上端に開口をもち、下端開口が蓋１５により閉じられて内部に分注液２１を収容する容器である。下端開口の蓋１５は弾性体セプタムであり、ピエゾチップ１０の中空針１６により貫通でき、かつその貫通した中空針１６を引き抜くとその貫通穴を弾性によって閉じることのできる弾性部材により構成されている。蓋１５を構成する弾性部材は、例えばゴムである。
【００３１】
容器２０ａをチップ１０上に装着し、中空針１６により下端開口の蓋１５を貫通して装着した状態で、容器２０ａの上部からエアー導入ヘッド３０を取り付けるために、エアー導入ヘッド３０は液体分注装置本体に上下方向にスライド可能に取り付けられている。
【００３２】
エアー導入ヘッド３０の下端にはシール部材３２が設けられている。シール部材３２は容器２０ａの上部開口の縁に押し付けられることにより、容器２０ａの開口を気密を保って閉じ、エアー導入ヘッド３０に圧力制御機構から送られるエアーにより容器２０ａ内の圧力を制御できるようになる。
【００３３】
図４は容器２０ａをチップ１０上に装着して中空針１６を容器２０ａ内の溶液２１に浸し、エアー導入ヘッド３０を下降させて容器２０ａの上部開口を気密を保って封止した状態を示したものである。この状態で容器２０ａ内を所定の圧力に保ち、分注制御ユニット６によりピエゾチップ１０の駆動を制御して液を吐出させる。
【００３４】
図５は第３の実施例を表わし、エアー導入ヘッド３０を着脱可能に装着するためにアーム機構を備えたものである。アーム機構はアーム３３とロック３６を備え、エアー導入ヘッド３０はアーム３３の一端部で保持されている。アーム３３はその基端部がピン３４によって液体分注装置本体に回動可能に支持されている。ロック３６はピン３８によってアーム３３に回動可能に支持されており、基端部には鉤４０が設けられている。その鉤４０はこの液体分注装置本体に固定された凸部３５と係合して、容器２０ａをチップ１０上に装着した状態でロックできるようになっている。
【００３５】
エアー導入ヘッド３０はアーム３３に開けられた穴にスライド可能に挿入され、バネ４１によってエアー導入ヘッド３０を容器２０ａの方向に押し出すように付勢される。エアー導入ヘッド３０の基端部はアーム３３から突出し、その部分に鍔４５が設けられることによってエアー導入ヘッド３０がアーム３３から抜け出るのが防止されている。エアー導入ヘッド３０の基端部は配管４４を介して圧力制御機構に接続される。
【００３６】
エアー導入ヘッド３０の先端部にはＯリングなどからなるシール部材３２ａが設けられており、容器２０ａの開口部の内側面と接触して容器２０ａの開口部を気密を保って封止する。
【００３７】
ロック３６を、ピン３８を中心に鉤４０が凸部３５と係合する方向に付勢するためにアーム３３とロック３６の間には圧縮状態のコイルバネ４２が挿入されている。
アーム３３と液体分注装置本体の間にはバネ４３がかけられており、このバネ４３はアーム３３を開く方向（図では時計周りの方向）に引っ張るように付勢している。
【００３８】
図５の実施例において、容器２０ａを装着する場合は、容器２０ａをチップ１０上に置き、下方向に押して中空針１６でセプタム１５を貫通し、容器２０ａ内の溶液２１に中空針１６を浸す。エアー導入ヘッド３０はアーム３３に保持されているため、アーム３３を図で反時計方向に回動させることにより、エアー導入ヘッド３０が容器２０ａの開口部に装着され、容器２０ａとエアー導入ヘッド３０がシール部材３２ａによって気密を保って接続される。またこのとき、鉤４０は凸部３５と係合してアーム３３がロックされ、アーム３３が時計方向に回動するのが防止される。エアー導入ヘッド３０はバネ４１によって容器２０ａの方向に押し付けるように付勢されているので、アーム３３をロックした状態で容器２０ａとヘッド３０の気密接続が維持される。
この状態でチップ１０から液の吐出を行なうことができるようになる。
【００３９】
容器２０ａを取り外す場合は、ロック３６をアーム３３の方向に押す。ロック３６はピン３８を中心に図で時計方向に回動し、鉤４０ａと凸部３５の係合が解除され、アーム３３はバネ４３の力によって図で時計方向に回動し、エアー導入ヘッド３０が容器２０ａから離れる。
【００４０】
この状態ではエアー導入ヘッド３０はアーム機構とともにピン３４を中心に回動するため、エアー導入ヘッド３０と容器２０ａの間が大きく開き、エアー導入ヘッド３０のシール材や容器２０ａの周辺の掃除などのメンテナンスがしやすくなる。
【００４１】
また、このようにアーム機構を用いてエアー導入ヘッド３０を容器２０ａに対して着脱できるようにすれば、容器２０ａの着脱及び容器２０ａへのエアー導入ヘッド３０の着脱を容易に行なうことができるようになる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液体分注装置によれば、液体吐出部と分注液容器を結ぶ管が短いために、分注液交換時に管の中に残る分注液が少なく、経済的である。また、液体吐出部と分注液容器とを接続すると一体型とみなすことができ、設置面積を少なくすることができる。
本発明の分注液容器は、一度使用した後も液体吐出部の中空針を抜き、上端開口をシールで塞ぐだけで分注液が漏れるのを防ぐことができ、再利用可能であり、分注液の保存が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の液体分注装置を制御系とともに概略的に示すブロック図である。
【図２】一実施例の液体分注装置を示す概略断面図である。
【図３】他の実施例の液体分注装置を示す概略断面図である。
【図４】同実施例の液体分注装置を組み立てた状態で示す概略断面図である。
【図５】さらに他の実施例を示す正面断面図である。
【図６】従来の液体分注装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１      ピエゾチップによる分注機構
２      ストロボ
３      液滴
５      ターゲット
４      ＣＣＤカメラ
６      分注制御ユニット
７      制御コンピュータ
８      圧力制御機構
１０      液体吐出部
１１      吐出口
１３      上端開口
１５      下端開口の蓋
１６      中空針
１７      流路
１８      液体吐出素子
２０，２０ａ      分注液容器
２１      分注液
３０      エアー導入ヘッド
３３      アーム
３６      ロック
【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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