(57)【要約】【課題】  チューブのデッドボリュームを少なくし、またチューブの取り回しを簡単にすることができる液体吐出装置を提供する【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、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を上側から巻き掛けて引き伸ばした状態で排出側保持部４２を前記回転体１４の下側に鉛直方向下向きに、導入側保持部４３を回転体の側方に略水平向きに着脱自在に装着する。【選択図】  図１０
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【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４つ配置した回転体と、
前記可撓性を有する搬送チューブと、一端側が前記搬送チューブの一端部に挿入された中継管と、前記搬送チューブの他端部に挿入された吐出ノズルと、前記搬送チューブの一端部を前記中継管に結合して保持する導入側保持部と、前記搬送チューブの他端部を前記吐出ノズルに結合して保持する排出側保持部と、前記中継管の他端側に一端が接続され液体供給部から吸引された液体を前記中継管へ導く導入チューブ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上側から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、前記導入側保持部及び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２つの前記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端部側へ移動させる回転体駆動機構と、
前記回転体とチューブカセット装着部を取り付ける固定台とを備え、
前記チューブカセット装着部は、
前記回転体の前記搬送チューブから離れる位置における前記ローラの回転軌跡円の接線上に配置され、前記前記吐出ノズルが前記回転体より下方位置に鉛直方向下向きに装着されるように排出側保持部を装着する排出側装着部と、
前記回転体の前記搬送チューブに接触する位置における前記ローラの回転軌跡円の接線上に配置され、前記中継管が前記固定台よりも上方位置に水平又は水平に対して前記液体の搬送側端が上方を向いて斜めに装着されるように前記導入側保持部を装着する導入側装着部と、
を備えることを特徴とする、液体吐出装置。
【請求項２】
前記チューブカセット装着部は、前記搬送チューブの巻き掛け角度が６５〜１３５度となるような位置に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記固定台は、板状の固定プレートであって、固定プレートの下方領域に、前記吐出ノズルから吐出された液体を受ける容器を配置する容器保持部が設けられていることを特徴とする。請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記容器保持部は、保持される前記容器が複数に区画された液体収納領域を有するものである場合に、保持される前記容器を、前記容器の所定の液体収納領域に液体が吐出されるように移動させる移動機構を有することを特徴とする、請求項３に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
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をそれぞれ前記容器の液体収容領域のピッチに合わせて配置された前記複数の吐出ノズルに結合させて保持する導入側保持部と、前記すべての搬送チューブの排出側端部を閉塞させることなく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つの前記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排出側端部側へ移動され、
前記吐出ノズルの配列方向と略平行に列配列された前記液体収容領域を有する前記容器の一列の液体収容領域に同時に液体を吐出することを特徴とする、請求項４に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記容器は、前記吐出ノズルと略平行に配列された１列の液体主要領域を複数備え、
移動機構は、前記容器の一列の液体収容領域に液体が吐出された後、次の一列の液体収容領域とのピッチだけ前記容器を移動させて、前記次の一列の液体収容領域が前記吐出ノズルの下側に位置するように動作することを特徴とする、請求項５に記載の液体吐出装置。
【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吐出装置に関する。
【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。
【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】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
従来の液体搬送装置では、一般にチューブが回転体の周りに約１８０度前後にわたって巻き付けられており、チューブのデッドボリュームの増加や、チューブ脱着の作業性の悪さ、ひいては、リザーバタンクと吐出ノズルのレイアウトの自由度を少なくするため、チューブの取り回しが問題となっている。
【０００９】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、チューブのデッドボリュームを少なくし、またチューブの交換の手間を省力化することができる液体吐出装置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、以下の構成の液体吐出装置を提供する。
【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４つ配置した回転体と、
前記可撓性を有する搬送チューブと、一端側が前記搬送チューブの一端部に挿入された中継管と、前記搬送チューブの他端部に挿入された吐出ノズルと、前記搬送チューブの一端部を前記中継管に結合して保持する導入側保持部と、前記搬送チューブの他端部を前記吐出ノズルに結合して保持する排出側保持部と、前記中継管の他端側に一端が接続され液体供給部から吸引された液体を前記中継管へ導く導入チューブ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上側から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、前記導入側保持部及び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２つの前記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端部側へ移動させる回転体駆動機構と、
前記回転体とチューブカセット装着部を固定する固定台とを備え、
前記チューブカセット装着部は、
前記回転体の前記搬送チューブから離れる位置における前記ローラの回転軌跡円の接線上に配置され、前記前記吐出ノズルが前記回転体より下方位置に鉛直方向下向きに装着されるように排出側保持部を装着する排出側装着部と、
前記回転体の前記搬送チューブに接触する位置における前記ローラの回転軌跡円の接線上に配置され、前記中継管が前記固定台よりも上方位置に水平又は水平に対して前記液体の搬送側端が上方を向いて斜めに装着されるように前記導入側保持部を装着する導入側装着部とを備える液体吐出装置を提供する。
【００１２】
液体吐出装置は、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】
ここでチューブカセットは、回転体の上側の開放領域からローラに巻き掛けられるので、搬送チューブは回転体のローラの軌跡円の接線方向に延在する。ここで、吐出ノズルが鉛直方向下側を向くようにまた、中継管が水平又は水平よりわずかに傾斜して装着されるため、搬送チューブが回転体に巻き掛けられる巻き掛け角度は１８０度より小さくなり、巻き掛けられているチューブの長さを短くすることができる。また、チューブカセットを固定する位置は、固定台の上側であるため、作業性がよい。
【００１４】
本発明の第２態様によれば、前記チューブカセット装着部は、前記搬送チューブの巻き掛け角度が６５〜１３５度、好ましくは、９０〜１２０度となるような位置に設けられている第１態様の液体吐出装置を提供する。
【００１５】
本発明の第３態様によれば、前記固定台は、板状の固定プレートであって、固定プレートの下方領域に、前記吐出ノズルから吐出された液体を受ける容器を配置する容器保持部が設けられている第１又は第２態様の液体吐出装置を提供する。
【００１６】
本発明の第４態様によれば、前記容器保持部は、保持される前記容器が複数に区画された液体収納領域を有するものである場合に、保持される前記容器を、前記容器の所定の液体収納領域に液体が吐出されるように移動させる移動機構を有する第３態様の液体吐出装置を提供する。
【００１７】
本発明の第５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をそれぞれ前記容器の液体収容領域のピッチに合わせて配置された前記複数の吐出ノズルに結合させて保持する導入側保持部と、前記すべての搬送チューブの排出側端部を閉塞させることなく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つの前記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排出側端部側へ移動され、前記吐出ノズルの配列方向と略平行に列配列された前記液体収容領域を有する前記容器の一列の液体収容領域に同時に液体を吐出する第４態様の液体吐出装置を提供する。
【００１８】
本発明の第６態様によれば、前記容器は、前記吐出ノズルと略平行に配列された１列の液体主要領域を複数備え、
移動機構は、前記容器の一列の液体収容領域に液体が吐出された後、次の一列の液体収容領域とのピッチだけ前記容器を移動させて、前記次の一列の液体収容領域が前記吐出ノズルの下側に位置するように動作する第５態様の液体吐出装置を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、また、チューブカセットを回転体の上から取り付け、吐出ノズルと中継管をそれぞれ固定すればよく、チューブカセットの装着を容易にすることができる。すなわち、両者の固定位置が、回転体の下方と固定台の上側であり、装着しやすい位置に設けられているため作業性を高くすることができる。また、中継管には導入チューブが設けられているため、導入側及び排出側保持部を固定した後に張力がかけられていない導入チューブを液体供給部に導けばよいので、チューブの取り回しの手間を簡単にすることができる。
【００２０】
また、搬送チューブは鉛直方向に設けられた吐出ノズルと略水平に設けられた中継管の間で搬送チューブに巻き掛けられるため、その巻き掛け角度が１８０度より小さくなり、回転体に巻き掛けられている搬送チューブの量を少なくすることができる。よって、チューブカセットの取り付けの手間を軽減することができ、チューブのデッドボリュームを少なくすることができる。また、搬送チューブの巻き掛け角度を１８０度より小さくした場合であっても、回転体に設けられているローラの数を適宜設定することで閉塞空間を形成することができ、液体を高精度で搬送することができる。なお、好ましくは２つ以上の閉塞空間が形成されるような巻き掛け角度及びローラ数に設定することにより、より高精度で搬送することができる。
【００２１】
また、本発明の第３態様によれば、回転体の下方に設けられている容器に直接液体を吐出することができ、容器へ直接液体を吐出することができる液体吐出装置をコンパクトに構成することができる。
【００２２】
本発明の第４態様によれば、移動機構により容器の位置を移動させることができるため吐出ノズルの下方に位置する液体収容領域を変えることができる。したがって、吐出ノズルから所定の液体収容領域に液体を吐出した後、移動機構により別の液体収容領域を吐出ノズルの下に移動させ、吐出ノズルから液体を吐出する動作を繰り返すことにより、所定の液体収容領域に液体を吐出することができる。
【００２３】
本発明の第５態様によれば、一列に並列に配列された複数の吐出ノズルを有するチューブカセットを用いて同時にすべての吐出ノズルから液体を吐出することができるため、容器の液体収容領域のピッチと吐出ノズルの配列のピッチを合わせることで、容器の液体収容領域の一列に同時に液体を吐出することができる。したがって、液体収容領域のピッチが異なる複数容器の種類に応じてチューブカセットを用意しておけば、チューブカセットを交換するだけで、複数種類の容器に対応して液体を吐出することができる。
【００２４】
また、複数の搬送チューブは、排出側保持部と導入側保持部をそれぞれ固定するだけで、すべての搬送チューブを回転体に巻き回すことができるため、一度の作業でよく、また、上述のようにチューブカセットの取り付けが容易であるため、チューブカセット交換の作業性を高めることができる。
【００２５】
本発明の第５態様によれば、一列の液体収容領域に液体を吐出した後、移動機構により次の一列の液体収容領域が吐出ノズルの下に位置するように容器を移動するため、液体を液体収容領域に吐出させる時間を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態に係る液体吐出装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は、本発明の液体吐出装置である。この液体吐出装置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、液体吐出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は図示していない。液体吐出装置１は、図１に示すように、固定台２に配置された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移動機構３及び移動機構の上方に位置する固定プレート９の上に設けられた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。
【００２８】
マイクロタイタープレート１００とは、液体を収容する領域であるウェルが格子状に複数配列されているものである。マイクロタイタープレートはその種類によりウェルの数が異なり、１列に８個のウェルが設けられまたこのようなウェル列が１２行設けられて合計９６個のウェルを持つもの、１列に１６個のウェルが設けられまたこのようなウェル列が２４行設けられて合計３８４個のウェルを持つもの、１列に３２個のウェルが設けられまたこのようなウェル列が４８行設けられて合計１５３６個のウェルを持つもの、など複数の種類のものが存在する。ウェルの数が異なるマイクロタイタープレートは、１つのウェルのサイズすなわち、隣り合うウェル間のピッチが異なるように構成されている。以下、本実施形態では、一列に８個のウェルを有するマイクロタイタープレートを使用する場合を例にとって説明する。
【００２９】
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を積層して構成されている。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軸送りねじ２０３を内蔵しており、このＹ軸送りねじ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軸送りねじ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。
【００３０】
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軸送りねじ４０５が内蔵されており、このＸ軸送りねじ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軸送りねじ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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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前記回転軸を中心に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。
【００３５】
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の回転量を制御することができるように構成されている。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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。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。
【００３８】
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、そのねじ込み量により固定板１６の位置を決定する。
【００３９】
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。
【００４０】
図４は、本実施形態にかかる液体吐出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。
【００４１】
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。
【００４２】
本実施形態にかかる液体吐出装置は、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。
【００４３】
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。
【００４４】
図６は、本実施形態にかかる液体吐出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。
【００４５】
管路ユニットは、マイクロタイタープレート１００のウェルに吐出される液タンク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。
【００４６】
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、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設定されている。
【００４７】
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。
【００４８】
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吐出装置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。
【００４９】
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に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。
【００５０】
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。
【００５１】
また、図６に示すように、排出側保持部４２の本体４９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。
【００５２】
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に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。
【００５３】
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吐出装置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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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及び排出側保持部４２の係合の機構について説明する。図１０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１０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。
【００５７】
導入側装着部１７と導入側保持部４３とは、図１１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。
【００５８】
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１２Ｂ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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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１３は、チューブカセット４０を導入側装着部１５，排出側装着部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１５，１７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吐出装置に配置する。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。
【００６３】
ついで、図１４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、本実施形態の例では、具体的には略９０度で巻き掛かる（図１５参照）。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。
【００６４】
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１５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１５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。
【００６５】
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。
【００６６】
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１６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。
【００６７】
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１７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。
【００６８】
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１８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１９に示すように、閉塞空間中に液体１０３が導入される。図１９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。
【００６９】
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２０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。
【００７０】
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２１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。
【００７１】
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。
【００７２】
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、液体吐出装置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。
【００７３】
すなわち、チューブカセットを液体吐出装置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吐出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、液体吐出装置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。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態にかかる液体吐出装置によれば、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。
【００７５】
また、本実施形態に掛かる液体吐出装置は、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。また、導入側保持部及び排出側保持部の固定位置はそれぞれ固定プレートの上側及び固定プレートの側方としているので、回転体の上側からチューブカセットを固定する場合の作業性の手間が少なくてすむ。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。
【００７６】
また、チューブカセットは、複数の吐出ノズルを有し、当該吐出ノズルのピッチは、マイクロタイタープレート１００のウェル列のピッチに合わせているため、チューブカセットを交換するだけで、ウェルのサイズ（１つのプレートに設けられているウェル数）が異なるマイクロタイタープレート１００に対応することができる。
【００７７】
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。
【００７８】
搬送チューブが巻き掛かる回転体のローラの数は、上記実施形態のように３本でなくてもよい。すなわち、回転体に設けられたローラの数により略９０度で巻き掛かる搬送チューブに接触するローラの数が異なるため、ローラの数などの他の要因により適宜調整することができる。
【００７９】
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。
【００８０】
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、中継管に挿入されている導入チューブを直接液タンクに浸漬するようにしてもよい。
【００８１】
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】
【００８２】
【図１】本発明の液体吐出装置の外観構成概略図である。
【図２】図１の液体吐出装置の部分断面図である。
【図３Ａ】図１の液体吐出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の液体吐出装置の駆動制御回路のブロック構成図である。
【図５】図１の液体吐出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の液体吐出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の液体吐出装置の排出側装着部の構成を示す斜視図である。
【図１１】図１の液体吐出装置の導入側装着部の構成を示す斜視図である。
【図１２Ａ】図１の液体吐出装置の回転体の取り付け構造を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａの回転体の構成を示す斜視図である。
【図１３】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１４】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１５】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１６】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た直後における回転体の状態を示す図である。
【図１８】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１９】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２０】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２１】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】
【００８３】
１  液体吐出装置
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  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
５１、５４  突起
６１，６１ａ〜６１ｈ  ローラ
１００  マイクロタイタープレート
１０１  ウェル
１１０ａ〜１１０ｈ  閉塞空間
１５１，１７１  切り欠き
１５２，１７２  凹部
【図１】
2005330817.tif 000003
【図２】
2005330817.tif 000004
【図３Ａ】
2005330817.tif 000005
【図３Ｂ】
2005330817.tif 000006
【図４】
2005330817.tif 000007
【図５】
2005330817.tif 000008
【図６】
2005330817.tif 000009
【図７】
2005330817.tif 000010
【図８】
2005330817.tif 000011
【図９】
2005330817.tif 000012
【図１０】
2005330817.tif 000013
【図１１】
2005330817.tif 000014
【図１２Ａ】
2005330817.tif 000015
【図１２Ｂ】
2005330817.tif 000016
【図１３】
2005330817.tif 000017
【図１４】
2005330817.tif 000018
【図１５】
2005330817.tif 000019
【図１６】
2005330817.tif 000020
【図１７】
2005330817.tif 000021
【図１８】
2005330817.tif 000022
【図１９】
2005330817.tif 000023
【図２０】
2005330817.tif 000024
【図２１】
2005330817.tif 000025