(57)【要約】  本発明は分注用シリンダ、並びに、それを用いた分注装置および分注処理方法に関し、1の機構で微小量および大量のいずれの液体の分注処理をも実行可能で、コンパクトで扱いやすく、高精度の分注用シリンダ、それを用いた分注装置およびそれを用いた分注処理方法を提供することを目的とする。  分注用シリンダは、内部に空洞を有するシリンダと、シリンダの一端に設けられ空洞と連通し空洞の軸線方向に沿って延びる貫通孔が設けられ外部に分注チップが装着可能なノズルと、空洞内を軸線方向に沿って摺動可能に設けられたプランジャとを有し、空洞は、大径の内周面を有する大径領域、および大径領域のノズル側に設けられ小径の内周面を有する小径領域を有し、プランジャは、大径領域を摺動可能に設けられた太軸部、および太軸部の先端から軸線方向に沿って突出しかつ小径領域に摺動可能に設けられた細軸部を有するように構成する。
2018038019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空洞を有するシリンダと、該シリンダの一端に設けられ前記空洞と連通し前記空洞の軸線方向に沿って延びる貫通孔が設けられ外部に分注チップが装着可能なノズルと、前記空洞内を前記軸線方向に沿って摺動可能に設けられたプランジャとを有し、前記空洞は、大径の内周面を有する大径領域、および該大径領域の前記ノズル側に設けられ小径の内周面を有する小径領域を有し、前記プランジャは、前記大径領域を摺動可能に設けられた太軸部、および該太軸部の先端から前記軸線方向に沿って突出しかつ前記小径領域を摺動可能に設けられた細軸部を有し、前記細軸部の軸線方向の長さは前記太軸部の行程よりも短く形成された分注用シリンダ。
【請求項２】
前記空洞は、前記大径領域と前記小径領域との間に、前記太軸部が前記軸線方向に沿って遊動可能な遊動領域を設けた請求項１に記載の分注用シリンダ。
【請求項３】
前記大径領域の内周面または太軸部の外周面の周方向に沿って軸線を囲むように気密シール部材が設けられ、かつ、前記小径領域の内周面または細軸部の外周面の周方向に沿って軸線を囲むように他の気密シール部材が設けられ、前記遊動領域の長さは、少なくとも前記気密シール部材の設けられた位置に基づいて定められる請求項２に記載の分注用シリンダ。
【請求項４】
前記プランジャの前記細軸部の先端から軸線方向に沿って突出するように該細軸部と連結し前記小径領域内を摺動可能に設けられかつ通気路が形成された案内部をさらに有し、前記通気路またはその一部は前記案内部の軸線方向に沿って配設され、前記細軸部と前記通気路の軸線方向に沿った長さの和は前記太軸部の行程よりも長く形成された請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の分注用シリンダ。
【請求項５】
前記通気路は、前記案内部の先端に穿設された縦孔を一端とし、前記細軸部と隣接する前記案内部の側面に穿設された横孔を他端とするように該案内部の内部を貫通する通気孔を有する請求項４に記載の分注用シリンダ。
【請求項６】
前記太軸部の先端から前記細軸部に至るまでの軸線方向に沿ったプランジャ部分の長さは前記太軸部の下死点から前記小径領域の境界までの軸線方向に沿った距離に相当する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の分注用シリンダ。
【請求項７】
種々の試薬や検体を収容可能な液収容部および分注チップを収容するチップ収容部を有する容器群と、請求項１に記載の1または2以上の分注用シリンダと、該分注用シリンダの各ノズルに着脱可能に装着された1または2以上の分注チップと、前記1または2以上の分注用シリンダのノズルが配列されたノズル配列部、および該分注用シリンダのプランジャを上下方向に沿って移動させて前記分注チップに対して液体の吸引吐出を行う吸引・吐出駆動部を有する分注ヘッドと、前記ノズルを前記容器群に対し相対的に移動可能とするノズル移動機構と、前記分注チップに対する所定量の液体の吸引吐出の指示があった場合に、該所定量が微小量か大量かを判別し、該判別結果が微小量の場合には、前記分注用シリンダのプランジャの細軸部が小径領域内を摺動可能な微小量吸引吐出区間内に位置させて前記所定量に応じた距離を摺動させ、前記判別結果が大量の場合には、前記プランジャの太軸部が大径領域内を摺動可能な大量吸引吐出区間内に位置させて前記所定量に応じた距離を摺動させるように前記吸引・吐出駆動部に対して指示する微小量・大量判別指示手段とを有する分注用シリンダを用いた分注装置。
【請求項８】
前記分注用シリンダの前記空洞は、前記大径領域と前記小径領域との間に、前記太軸部が前記軸線方向に沿って遊動可能な遊動領域を設けた請求項７に記載の分注用シリンダを用いた分注装置。
【請求項９】
前記大径領域の内周面または太軸部の外周面の周方向に沿って軸線を囲むように気密シール部材が設けられ、かつ、前記小径領域の内周面または細軸部の外周面の周方向に沿って軸線を囲むように他の気密シール部材が設けられ、前記遊動領域の長さは、少なくとも前記気密シール部材の設けられた位置に基づいて定められる請求項７または請求項８に記載の分注用シリンダを用いた分注装置。
【請求項１０】
前記分注用シリンダの前記プランジャの前記細軸部の先端から軸線方向に沿って突出するように該細軸部と連結し前記小径領域内を摺動可能に設けられかつ通気路が形成された案内部をさらに有し、前記通気路またはその一部は前記案内部の軸線方向に沿って配設され、前記細軸部と前記通気路の軸線方向に沿った長さの和は前記太軸部の行程よりも長く形成された請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の分注用シリンダを用いた分注装置。
【請求項１１】
前記プランジャの前記太軸部の先端から前記細軸部に至るまでの軸線方向に沿ったプランジャ部分の長さは前記太軸部の下死点から前記小径領域の境界までの軸線方向に沿った距離に相当するとともに、前記吸引・吐出駆動部は、該分注用シリンダのプランジャを前記太軸部の下死点より下側に下降させることが可能であり、それによって前記分注用シリンダのノズルに装着した分注チップを脱着可能とするチップ脱着機構をさらに有する請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の分注用シリンダを用いた分注装置。
【請求項１２】
前記分注チップへの所定量の液体の吸引または吐出の指示があった場合には、所定量が微小量か大量かを判別する判別工程と、
請求項１に記載の分注用シリンダのノズルに分注チップを装着する装着工程と、
前記所定量が微小量と判別された場合には、前記分注用シリンダのプランジャの細軸部が小径領域内を摺動可能な微小量吸引吐出区間内に位置させて前記所定量に応じた距離を摺動させることで前記分注チップに対して前記微小量の液体を吸引吐出させる微小量吸引吐出工程と、
前記所定量が大量と判別された場合には、前記プランジャの太軸部が大径領域内を摺動可能な大量吸引吐出区間内に位置させて前記所定量に応じた距離を摺動させることで、前記分注チップに対して前記大量の液体を吸引吐出させる大量吸引吐出工程とを有する分注用シリンダを用いた分注処理方法。
【請求項１３】
前記分注用シリンダの前記空洞は、前記大径領域と前記小径領域との間に、前記太軸部が前記軸線方向に沿って遊動可能な遊動領域を設け、前記微小量吸引吐出工程にあっては、前記太軸部は前記遊動領域内を移動する請求項１０に記載の分注用シリンダを用いた分注処理方法。
【請求項１４】
前記分注用シリンダの前記プランジャに設けた前記細軸部の先端から軸線方向に沿って突出するように前記細軸部と連結し前記小径領域内を摺動可能に設けられかつ通気路が形成された案内部をさらに有し、前記通気路またはその一部は前記案内部の軸線方向に沿って配設され、前記細軸部と前記通気路の軸線方向に沿った長さの和は前記太軸部の行程よりも長く形成され、前記大量吸引吐出工程にあっては、前記案内部が前記小径領域内を摺動する請求項１０または請求項１１に記載の分注用シリンダを用いた分注処理方法。
【請求項１５】
前記プランジャの前記太軸部の先端から前記細軸部に至るまでの軸線方向に沿ったプランジャ部分の長さは前記太軸部の下死点から前記小径領域の境界までの軸線方向に沿った距離に相当するとともに、前記プランジャの太軸部を下死点よりも下に下降させることで、該分注用シリンダのノズルに装着した分注チップを脱着するチップ脱着工程をさらに有する請求項１２乃至請求項１４のいずれかに記載の分注用シリンダを用いた分注処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分注装置の分注用シリンダ、並びに、それを用いた分注装置および分注処理方法に関し、詳しくは、検体および試薬等の液体を、ノズルに着脱可能に装着した分注チップ内に先端口部から流入しかつ先端口部から流出させるために、ノズルを通して気体の吸引吐出を行う分注用シリンダ、並びに、それを用いた分注装置および分注処理方法に関する。【０００２】
近年、検体の分析を行うための前処理として、検体及び試薬の分注、または試料の配合等のために液体試料の分注処理には、分注装置が用いられる。
分注装置は、外部に設けられ検体、種々の試薬等を収容する複数の容器からなる容器群と、該容器内に挿入可能で、内部に液体試料を流入して所定量貯留し、かつ流出可能な使い捨ての分注チップと、該分注チップを着脱可能に装着されるノズルと、該ノズルと連通し、気体の吸引吐出が行われる分注シリンダとを有する。【０００３】
これらの1または2以上のノズルおよび分注用シリンダは、分注ヘッドに配列して設けられ、該分注ヘッドは前記容器群に対して移動可能に設けられて、複数の容器に対して一斉に液体試薬の所定量の吸引吐出が可能である。【０００４】
このような分注装置においては、処理対象によっては、分注処理される液体試料の種類等によって必要とされる分注量が大きく異なる。例えば、1の分注装置を用いて、サンプルから核酸を抽出して、核酸の塩基配列を決定する処理を行う場合には、核酸の抽出処理には、大量、例えば1000μL程度の液量が使用されるのに対して、核酸の増幅処理には、微小量、例えば5μL程度の液量が使用されるにすぎない。【０００５】
これらの処理では、例えば、0.5μL〜1000μLの広い範囲の分注量に対応することが必要とされており、従来にあっては、大量用のシリンダ装置を用いて微小量の処理も兼用して行うか、分注用シリンダを交換可能とし、シリンダの内径及びピストン部材の外径が異なる2種類のシリンダ部材であって、小径の内径のシリンダおよび小径のピストン部材よりなり、例えば、0.5μL〜30μLの微小容量のシリンダと、大径の内径のシリンダおよび大径のピストン部材よりなり、例えば、20μL〜1000μLの大容量のシリンダとを交換して用いる場合があった。
さらには、1のシリンダで微小量にも大量にも対応する機構のシリンダを用いて微小量および大量の処理を行っていた。【０００６】
しかしながら、大量用のシリンダを用いて微小量の処理も兼用して行う場合には、微小量について高い精度を得ることができないおそれがあった。また、分注用シリンダを交換して用いる場合には、高い精度を得ることができるとしても、ユーザに大きな負担をかけるとともに、分注処理が中断されて効率かつ迅速な処理を行うことができないおそれがあった。【０００７】
一方、微小量にも大量にも対応する機構のシリンダを用いて微小量および大量の処理を行う場合には、プランジャおよびシリンダの全長が大きくなって、装置規模が大きくなってユーザによる取り扱いが難しくなり、また、機構が複雑化して、製造の手間がかかり、高価となるおそれがあるという問題点を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−２５０１９１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６３７７１号公報
【特許文献３】特開平６−９４５８４号公報
【特許文献４】特開２００５−２４９５２１号公報
【特許文献５】特開平９−２９１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、その第１の目的は、微小量および大量のいずれの液体の分注処理をも1の分注用シリンダを用いて実行することができるコンパクトで扱いやすい分注用シリンダ、並びに、それを用いた分注装置および分注処理方法を提供することである。第２の目的は、そのシリンダ機構の動作および構造が簡単で、部品点数が少なく、製造が容易で安価な分注用シリンダ、並びに、それを用いた分注装置および分注処理方法を提供することである。第３の目的は、微小量および大量のそれぞれにおいて、高精度の分注処理を行うことができる信頼性の高い分注用シリンダ、並びに、それを用いた分注装置および分注処理方法を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、内部に空洞を有するシリンダと、該シリンダの一端に設けられ前記空洞と連通し前記空洞の軸線方向に沿って延びる貫通孔が設けられ外部に分注チップが装着可能なノズルと、前記空洞内を前記軸線方向に沿って摺動可能に設けられたプランジャとを有し、前記空洞は、大径の内周面を有する大径領域、および該大径領域の前記ノズル側に設けられ小径の内周面を有する小径領域を有し、前記プランジャは、前記大径領域を摺動可能に設けられた太軸部、および該太軸部の先端から前記軸線方向に沿って突出しかつ前記小径領域で摺動可能に設けられた細軸部を有し、前記細軸部の軸線方向の長さは前記太軸部の行程よりも短く形成された分注用シリンダである。【００１１】
ここで、「大径」は「小径」よりも大きな径をいい、貫通孔の内径は、前記小径領域の内径（小径）と同一の場合またはそれよりも大きい場合があり得る。したがって、前記細軸部の一部が前記貫通孔に挿入することも可能である。該太軸部と該細軸部は1のプランジャに固定して設けられる。大径領域、小径領域は好ましくは円筒状であり、太軸部および細軸部は好ましくは円柱状であり、これらは同軸に形成されるのが好ましい。
また、「太軸」は「細軸」よりも太い軸を表す。ここで、「太軸部の行程」とは、該太軸部が上下運動を行うときの上死点（太軸部の上限の位置）と下死点（太軸部の下限の位置）との間の軸線方向に沿った距離（以下、「D」とする）をいい、前記大径領域の軸線方向に沿った全長（以下、「D0」とする）とは必ずしも一致しない。なぜならば、太軸部には厚みまたは軸線方向の長さ（該太軸部の先端からシール機能を有する部分までの最大の長さ、以下、「d1」または「d1'」とする）があり、また、太軸部の下死点と前記小径領域との境界までの間の距離（以下、「r0」という）は必ずしも0でないからである。すなわち、D≦D0−r0−d1である。「軸線」とは、前記空洞等を貫いて延びる「中心軸線」または「対称軸線」である。【００１２】
ここで、互いに摺動し合う太軸部の外周面および大径領域の内周面のいずれか一方、および、互いに摺動し合う細軸部の外周面および小径領域の内周面のいずれか一方について、シール機能（流体の軸方向の通過を阻止する機能）をもつ部分の軸線方向の長さを短縮した前記軸線を囲む環状の部分に限定することが円滑な操作上好ましい。
例えば、図２に示すように、太軸部の外周面の一部にシール機能をもつ環状の部分（気密シール部材１７ｂ）を限定し、小径領域の内周面の一部にシール機能をもつ環状の部分（気密シール部材１７ａ）を限定するとする。前記太軸部の下端面の下死点からの距離をd（d≦D≦D0−r0−d1）、前記小径領域および貫通孔の前記軸線に沿った長さの和をd2、前記細軸部の軸線方向に沿った長さをd3（またはd3'とする。微小量の液体の吸引吐出を行う際にシール機能を有しかつ小径領域内を摺動しながら通過する部分の太軸部の先端面側から測った最大の長さをいい、細軸部または小径領域にある気密シール部材の位置や小径領域の軸線方向に沿った長さに依存して定められる。例えば、細軸部の摺動部分の軸線方向に沿った長さが小径領域よりも長い場合であって、細軸部の摺動部分の全体が小径領域に挿入される場合には細軸部の摺動部分の長さに相当し、細軸部の摺動部分の長さが小径領域よりも短い場合であって、例えば、小径領域の全域について細軸部を摺動させる場合には小径領域の全長に相当する。）とする。その際に小径領域に挿入されずかつ通過しない部分（たとえ、摺動可能であっても）は細軸部とはいわないが、微小量の液体の吸引吐出を行う際に、小径領域に挿入されかつ通過する部分は、たとえ摺動しなくても細軸部という。大径領域に対する太軸部についても同様の関係を有する。なお、前記太軸部の先端から該細軸部の先端までの軸線方向に沿った長さはr0＋d3ということになる。とすると、前記細軸部の先端はノズルから飛び出してはならないので、d3またはd3＋r0はd2よりも短くなければならない。また、太軸部の下端面の下死点からの距離をdとした場合、細軸部についても、細軸部の下死点からの距離はdである。すると、太軸部が下死点に位置する場合には、細軸部についても、その下死点に位置することが好ましい。したがって、細軸部の軸線方向の長さd3は、細軸部の下死点の位置から小径領域の最上端までの長さに等しいことになる。一方、太軸部と同様細軸部の上死点は所定量により定まり、最も液量が大きくても、小径領域の上端であり（大径領域の場合はD0−d1）、細軸部が上死点に位置したとしても、太軸部は太軸部の上死点の手前に位置することになる。【００１３】
また、細軸部が前記小径領域から抜出された状態でさらに太軸部の摺動により吸引を可能とするには、前記行程Dは、前記d3よりも長くなければならない。したがって、d2＞d3、D≧d＞d3の関係式の条件が要求されていることになる。この場合、大量吸引吐出区間では、ほぼ(d-d3)×S1（大径断面積）に相当する気体が大径領域に吸引され、それに応じた大量の液体が分注チップ内に吸引されることになる（実際には、太軸部の先端の形状等にも依存する）。一方、微小量吸引吐出区間では、0≦d≦d3であって、ほぼd×S2（小径断面積）に相当する気体が吸引可能であり（実際には、細軸部の先端の形状等にも依存する）、それに応じて微小量の液体が前記分注チップ内に吸引されることになる。なお、図１、図２に示すように、前記太軸部の下死点を前記大径領域の最下端とした場合には、r0＝0であり、前記太軸部の先端面から前記細軸部の先端までの軸線方向の長さはd3ということになる。
なお、大量吸引吐出区間と微小量吸引吐出区間とは重複しないように設けられている。すなわち、大量吸引吐出区間では太軸部と大径領域とが摺動し、細軸部と小径領域とは摺動せず、微小量吸引吐出区間では、細軸部と小径領域とが摺動し、太軸部と大径領域は摺動しないように形成される。そのために大径領域と小径領域側との間に後述する遊動領域を設ける。【００１４】
なお、前記太軸部の先端から突出し、前記細軸部にまで達する前記r0の長さのプランジャ部分（ロッド部分）は、細軸部とは異なり、前記小径領域内に必ずしも挿入可能である必要はないが、前記大径領域内または後述する遊動領域内を遊動可能となる外径をもてば良い。
もし、太軸部の下死点の位置がr0≠0であって、r0がノズルの軸線方向の長さに相当するように設定する場合には、後述するように、前記プランジャを前記行程Dの下死点を越えて下げることが可能になるので、その動作を利用して分注チップを脱着させる機構を、該プランジャを駆動する機構を利用して該分注用シリンダの外部に設けることができる。この場合には、該プランジャ部分は前記小径領域を遊動可能となる外径（すなわち細軸部よりも細い外径）を有する必要がある。【００１５】
前記大径領域にあっては、円筒状であって前記大径は、例えば6mm〜15mm、好ましくは10mmで、大径領域（D0）の長さは、例えば10mm〜50mm、好ましくは30mmであり、したがって、その容量は、約200μL〜約8500μLである。
前記小径領域にあっては、筒状であって前記小径は、例えば1mm〜3mm、好ましくは例えば1.5mmで、細軸部の軸線方向の長さ（d3）は、例えば3mm〜30mmであり、好ましくは、例えば15.3mmであり、したがって、その容量は、約2μL〜約200μLである。後述するように、この量が閾値に相当するとすれば、微小量としては、この容量以下ということになる。好ましくは、例えば約26.5μL以下である。すると大量とは、例えば、約27μL〜約2000μLである。該分注用シリンダの素材は、ガラス、金属、樹脂等であって、例えば、ポリスチレン、ポリエステル、ポリプロピレン（P.P）等である。【００１６】
前記シール機能を持つ部分の軸線方向の長さを短縮した前記環状の部分に限定する例としては、前述したように、例えば、前記大径領域の内周面、または太軸部の外周面のいずれかには、周方向に沿って軸線を囲むように気密シール部材（例えば、Ｏ−リング、Ｄ−リング、Ｘパッキン、Ｙパッキン）を設けて、気密性（したがって水密性）を保ち、かつ、前記小径領域の内周面または細軸部の外周面のいずれかには、周方向に沿って軸線を囲むように、前記気密シール部材を設けて、気密性を保つのが好ましい。ここで、「Ｏ−リング」、「Ｄ−リング」、「Ｘパッキン」、「Ｙパッキン」とは、弾性体や金属等で形成された気体や液体を封止するための、各々断面Ｏ字状、Ｄ字状、Ｘ字状、Ｙ字状のリング状部材であって、内周面または外周面に周方向に沿って形成された溝内（特に、Ｏ−リング、Ｄ−リング）または溝なしに設けられ、内周面に設けられる場合には、半径方向に圧縮力を生じさせるように設け、円柱体の外周面に設けられる場合には、半径方向に膨張力を生じさせるように設ける。  【００１７】
該小径領域の上端には、該空洞の内壁面を仕切るように、ノズルの先端方向に向かって、内側方向に突設した少なくとも1の段差または先細りの傾斜面が内壁面に形成されている。この場合、前記太軸部は、プランジャの最下端の位置において、前記小径領域の上端に設けられた段差または傾斜面と密接するように形成され、その位置では前記細軸部の全体が前記小径領域内に挿入されていることが好ましい。【００１８】
本発明にあっては、前記プランジャの太軸部が下死点の位置から、距離d（0≦d≦d3、d3：細軸部の軸線方向の長さであって小径領域内を摺動しながら通過する部分の長さ）だけ該プランジャを軸線方向に沿って上昇させると、前記太軸部は前記遊動領域内を移動して上昇し、前記細軸部も前記小径領域内を同じ距離（d）だけ摺動して上昇する。それまでの移動の間、前記細軸部は前記小径領域を大径領域との間の連通を遮断した状態を維持するので、ノズルから吸引された気体は、前記小径領域内に留まることになる。したがって、前記ノズルに装着された分注チップ内にそれに相当する微小量の液体が流入することになる。この位置からプランジャを前記d(≦d3)だけ下降させて下死点に戻れば、吸引した気体が前記ノズルから吐出され、ノズルに装着された分注チップ内に吸引された微小量の液体が流出されることになる。これが微小量の液体の吸引吐出が可能となる理由である。【００１９】
一方、前記プランジャの太軸部の下死点からの距離dを前記細軸部の軸線方向に沿った長さ（d3）位置を越えて、d(d3＜d≦D＜D0−d1−r0)にまで軸線方向に沿って上昇させると、前記細軸部は前記小径領域から抜出され、前記細軸部による前記大径領域と前記小径領域との間の遮断が解除され、前記小径領域と前記大径領域とが連通し、大径領域内にノズルから吸引された気体が大径領域にまで達し、前記ノズルに装着された分注チップ内に大量の液体が流入することになる。この位置d＝Dまで達した後、前記プランジャを下死点にまで下降させると、(D-d3)×S1に相当する気体を前記小径領域を通してノズルから吐出させ、大量の液体の吸引吐出が可能となる（図２の場合）。【００２０】
したがって、前記プランジャの下死点から前記細軸部の軸線方向の長さ（d3）位置までが微小量吸引吐出区間であり、前記プランジャの下死点から前記細軸部の長さ（d3）位置から前記行程（D）までの位置座標区間が、大量吸引吐出区間となる。【００２１】
該分注用シリンダを駆動するには、駆動源としてステッピングモータ等を用いる。使用時には、前記プランジャは、例えばステッピングモータ等を用いて前記軸線方向に沿って往復運動が行われる。分注用シリンダの大量の吸引吐出区間と、微小量の吸引吐出区間との切換は、前記ステッピングモータのストロークを切り換えることによって行われる。なお、前記太軸部には該太軸部よりも細く形成されたロッドが軸線方向に沿ってノズルと反対側に延び、シリンダのノズルの反対側の端に設けたロッド用孔部から外部に飛び出すように設けられ、該ロッドは、前記ステッピングモータによって指定されたストロークで往復運動可能となるように連結されている。該ロッドは前記空洞の気密を保つために前記ロッド用孔部と摺動するように設けられている。【００２２】
第２の発明は、前記空洞は、前記大径領域と前記小径領域との間に、前記太軸部が前記軸線方向に沿って遊動可能な遊動領域を設けた分注用シリンダである。【００２３】
ここで、「遊動領域」とは、前記太軸部と（したがって前記細軸部とも）シール状態が生じない領域であって、例えば、全周に渡って摺動しない内周面を有する全周非摺動領域であって、前記大径よりも大きい極大径の内径を有する内周面をもつ極大径領域、または一部非摺動領域であって、例えば、軸線方向に沿った溝が該領域の内周面に形成されている領域である。すなわち、この領域では前記気密シール部材が機能しない。なお、プランジャがシリンダ容器等によってその軸心が維持されるように設けられている場合には、該遊動領域は大径領域および小径領域と同心に設ける必要はない。なお、「遊動可能」は、小径領域を摺動する細軸部が受ける抵抗よりも十分に小さい抵抗で移動可能であることをいう。【００２４】
したがって、前記太軸部が前記大径領域を摺動する前に（またはした後に）、前記細軸部が前記小径領域内を摺動する際には、該太軸部が前記遊動領域内を軸線方向に沿って移動することになる。これによって、前記細軸部が前記小径領域を摺動する間における前記太軸部と大径領域の内周面との摺動を回避して、大径領域と太軸部と細軸部で囲まれた領域内での真空化によるプランジャに対する駆動力の増大を防止してプランジャの円滑な駆動を実現することができる。また、太軸部と大径領域の内周面との摺動による磨耗や摩擦を回避して部品の寿命を拡大することができる。【００２５】
この場合、前記大径領域と前記極大径領域との境には、該空洞の内壁面を仕切るように、ノズルの先端方向に向かって、外側方向に突設した少なくとも1の段差または先太りの傾斜面が内壁面に形成されている。この場合、前記太軸部は、プランジャの下死点の位置において、前記極大径領域と小径領域との間に設けられた段差または傾斜面と密接するように形成され、または前記小径領域との境界から前記距離（r0）離れて形成され、その位置では前述したように前記細軸部の全体が前記小径領域内に挿入されていることになる。【００２６】
第３の発明は、前記大径領域の内周面または太軸部の外周面の周方向に沿って軸線を囲むように気密シール部材が設けられ、かつ、前記小径領域の内周面または細軸部の外周面の周方向に沿って軸線を囲むように他の気密シール部材が設けられ、前記遊動領域の長さは、少なくとも前記気密シール部材の設けられた位置に基づいて定められる分注用シリンダである。【００２７】
したがって、気密シール部材は、(1)細軸部および太軸部に設ける場合、(2)小径領域および太軸部に設ける場合、(3)細軸部および大径領域に設ける場合、(4)小径領域および大径領域に設ける場合のいずれかである。
(1)の場合には、該遊動領域の軸線方向に沿った長さ（d0）は、気密シール部材の幅を無視すると、太軸部の先端面から太軸部の気密シール部材のシール位置までの軸線方向に沿った長さ（d1）と、太軸部の先端面から細軸部の前記気密シール部材のシール位置までの軸線方向に沿った長さ（d3'）との和以上の長さを有することになる。すなわち、d0≧d1＋d3'である。
(2)の場合には、該遊動領域の軸線方向に沿った長さ（d0）は、前記遊動領域の下端から小径領域の前記気密シール部材のシール位置までの距離をd5として、細軸部の摺動部分の軸線方向に沿った長さをd3とし、太軸部の先端面から気密シール部材のシール位置までの距離をd1とすると、d0＋d5≧d1＋d3である。なお、図２または図４にあっては、近似的にd5＝0と考えると、ほぼd0＝d1＋d3となっている。
(3)の場合には、該遊動領域の軸線方向に沿った長さ（d0）は、前記遊動領域の上端から大径領域の前記気密シール部材のシール位置までの距離をd6とし、太軸部の摺動部分の軸線方向に沿った長さをd1'とし、太軸部の先端面から細軸部の気密シール部材によるシール位置までの距離をd3'とすると、d0＋d6≧d1'＋d3'となる。
(4)の場合には、該遊動領域の軸線方向に沿った長さ（d0）は、前記遊動領域の上端から大径領域の前記気密シール部材のシール位置までの距離をd6とし、遊動領域の下端から小径領域の気密シール部材のシール位置までの距離をd5とし、太軸部の摺動部分の軸線方向に沿った長さをd1'とし、細軸部の摺動部分の軸線方向に沿った長さをd3とすると、d0＋d5＋d6≧d1'＋d3ということになる。なお、以上の説明では、r0＝0とした。r0≠0の場合には、各不等式の右辺にr0が加えられることになる。【００２８】
第４の発明は、前記プランジャの前記細軸部の先端から軸線方向に沿って突出するように該細軸部と連結し前記小径領域内を摺動可能に設けられかつ通気路が形成された案内部をさらに有し、前記通気路またはその一部は前記案内部の軸線方向に沿って配設され、前記細軸部と前記通気路の軸線方向に沿った長さの和は前記太軸部の行程よりも長く形成された分注用シリンダである。【００２９】
この「案内部」は、前記細軸部が前記小径領域内へ円滑に挿入可能とするように案内する部材である。特に、前記細軸部の小径領域内への挿入によるＯ−リング等の気密シール部材への負荷または前記細軸部への負荷を削減するためのものである。そのため小径領域内での案内部の存在が該小径領域内の通気を阻止しない構造を有する。すなわち、案内部はシール機能を有していない。該案内部は、前記細軸部と連続的または一体的に形成するのが好ましい。【００３０】
ここで、前記案内部としては、前記細軸部と同一の外径を有し、言い換えれば小径領域を摺動可能に設けた棒状部材であり、前記通気路としては、該棒状部材の内部を貫通するように設けた中空部および前記細軸部の先端近くで該中空部と連通するように横方向に貫通する横孔である。または、前記案内部としての、前記細軸部と同一の外径を有する棒状部材であって、通気路としては、該棒状部材の表面を軸線方向に沿って、該棒状部材の全長に渡って刻設した溝である。または、前記案内部としては、例えば、該小径領域の断面よりも十分に小さい断面をもつ複数本の棒を隙間を空けて円柱状に配列して摺動可能としたものであり、通気路としては、その複数本の棒の隙間ということになる。さらには、前記案内部としては、前記細軸部と同一の外径を有する中空のパイプであり、さらに軸線方向に沿って前記案内部の全長に亘るような1または2以上のスリットが側面に設けられたものである。【００３１】
ここで、前記太軸部の行程をD、小径領域および貫通孔の軸線方向に沿った長さの和をd2、細軸部の軸線方向に沿った長さをd3、案内部の前記通気路の軸線方向の長さをd4とすると、前記案内部の先端は、ノズルの先端から出てはならないので、前記細軸部と案内部の通気路の軸線方向の長さの和（d3＋d4）は、前記小径領域および貫通孔の軸線方向に沿った長さの和（d2）よりも小さくなければならないのでd3＋d4＜d2となる。一方、前記細軸部と案内部の通気路の軸線方向の長さの和（d3＋d4）は、前記行程（D）よりは大きくなければならないのでd3＋d4＞Dである。また、細軸部の軸線方向の長さd3は、当然該行程（D）よりは小さくなければならない。したがって、d3＋d4＞Dということになる。なお、前記太軸部の先端から前記案内部の先端までの軸線方向に沿った長さは、r0＋d3＋d4ということになる。
以上まとめると、次の関係式が得られることになる。
すなわち、
d4≠0の場合には、d2＞r0＋d3＋d4、d3＋d4＞D＞d3、
D0−r0−d1≧D＞d3
d4＝0の場合には、d2＞r0＋d3、D0−r0−d1≧D＞d3
である。【００３２】
本発明にあっては、前記プランジャの太軸部が下死点の位置から、距離d（0≦d≦d3、d3：細軸部の軸線方向に沿った長さ）だけ該プランジャを軸線方向に沿って上昇または下降させる点にあっては、すなわち、微小量の液体の流入及び流出については、前述した発明と動作上特に大きな相違はない。【００３３】
一方、前記プランジャの太軸部の距離d(D0−r0−d1≧D≧d＞d3)を前記細軸部の軸線方向に沿った長さ（d3）位置を越えて軸線方向に沿って上昇させると、前記細軸部は前記小径領域から抜出されるが案内部は小径領域に残留し、該案内部の通気路を通して前記小径領域と前記大径領域とが連通し、大径領域内にノズルから吸引された気体が大径領域にまで達し、前記ノズルに装着された分注チップ内に大量の液体が流入することになる。【００３４】
この位置から前記プランジャを前記行程D分下降させると、吸引した前記大径領域および小径領域に相当する気体は、前記ノズルから吐出され、距離dが前記細軸部の軸線方向に沿った長さd3の位置で、再び前記細軸部が前記小径領域に挿入されることになるが、小径領域には前記案内部が残留しているため前記細軸部の小径領域への挿入摺動が円滑に行われることになる。特に該小径領域の上端に設けられたＯ−リング等の気密シール部材がある場合には、該気密シール部材に大きな負荷をかけることなく円滑に行われることになる。【００３５】
第５の発明は、前記通気路は、前記案内部の先端に穿設された縦孔を一端とし、前記細軸部と隣接する前記案内部の側面に穿設された横孔を他端とするように該案内部の内部を貫通する通気孔を有する分注用シリンダである。
ここで、「縦孔」は、前記一端付近で軸線方向に沿って形成された開口であり、「横孔」は、他端付近で軸線方向と垂直方向に沿って形成された開口である。したがって、前記案内部は、例えば、一端が前記細軸部の先端と連結して閉塞され他端が開口した中空の筒状体であって、前記細軸部と隣接する側面に横孔が穿設されたものである。【００３６】
第６の発明は、前記太軸部の先端から前記細軸部に至るまでの軸線方向に沿ったプランジャ部分の長さは前記太軸部の下死点から前記小径領域の境界までの軸線方向に沿った距離に等しい分注用シリンダである。【００３７】
前述したように、細軸部の軸線方向に沿った長さd3は、微小量の液体の吸引吐出の際に、シール機能を有しかつ小径領域内を摺動かつ通過可能な部分であって太軸部の先端面側から測った最大の長さである。したがって、その際に該小径領域内に挿入されずかつそれを通過しない部分は細軸部とはいわない。したがって、前記プランジャ部分（ロッド）は、その際に該小径領域と摺動しない部分であり、細軸部とはいえない。その部分の長さは、前述したように「r0」で表すので、前記太軸部の先端から該細軸部の先端までの軸線方向に沿った長さはr0＋d3ということになる。この場合、前述したように、r0＋d3＜d2となることが好ましい。【００３８】
第７の発明は、種々の試薬や検体を収容可能な液収容部および分注チップを収容するチップ収容部を有する容器群と、第１の発明に係る1または2以上の分注用シリンダと、該分注用シリンダの各ノズルに着脱可能に装着された1または2以上の分注チップと、前記1または2以上の分注用シリンダのノズルが配列されたノズル配列部、および該分注用シリンダのプランジャを上下方向に沿って移動させて前記分注チップに対して液体の吸引吐出を行う吸引・吐出駆動部を有する分注ヘッドと、前記ノズルを前記容器群に対し相対的に移動可能とするノズル移動機構と、前記分注チップに対する所定量の液体の吸引吐出の指示があった場合に、該所定量が微小量か大量かを判別し、該判別結果が微小量の場合には、前記分注用シリンダのプランジャの細軸部が小径領域内を摺動可能な微小量吸引吐出区間内に位置させて前記所定量に応じた距離を摺動させ、前記判別結果が大量の場合には、前記プランジャの太軸部が大径領域内を摺動可能な大量吸引吐出区間内に位置させて前記所定量に応じた距離を摺動させるように前記吸引・吐出駆動部に対して指示する微小量・大量判別指示手段とを有する分注用シリンダを用いた分注装置である。【００３９】
ここで、「所定量が微小量か大量かを判別する」には、例えば、前記微小量吸引吐出区間の前記細軸部の長さd3、その断面積S2より定まる最大微小量、すなわちd3×S2を閾値として、それより小さい場合には、微小量と判別し、それよりも大きい場合には、大量と判別する。または、前記大量吸引吐出区間の前記大径領域の断面積S1で、その下死点からの距離が例えば、処理容易な1mm以上となる量、すなわち1×S1を閾値として、それより小さい場合には、微小量と判別し、それよりも大きい場合には、大量と判別する。  
該微小量・大量判別指示手段は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種外部メモリ、ＬＡＮ等の通信機能、およびＲＯＭ等に格納されたプログラム等からなるＣＰＵ＋プログラム＋メモリによって構成する。【００４０】
前記分注用チップは、前記ノズルに装着可能な状態で、すなわち、分注チップの太管部の上端に設けられた装着用開口部を上側に、細管部の口部を下側にしてチップ収容部に収容しておき、前記ノズルを、前記ノズル移動機構により下降させることで装着させることが好ましい。なお、ノズル移動機構は、分注ヘッドを例えばＹ軸に沿って相対的に移動させる分注ヘッド移動機構と、分注ヘッドに設けられた前記ノズルをＺ軸方向に移動させるノズル移動機構とを有することが好ましい。ここで、「相対的」とは、比較すべき他の対象との関係において成り立つことを示すものである。したがって、「相対的に移動」する場合には、対象の一方（例えば、ノズル）が動いて、対象の他方（例えば、容器群）が静止している場合、対象の一方が静止して、対象の他方が動く場合、またはその両方の場合（速度が異なる場合）が含まれ得る。【００４１】
第８の発明は、前記分注用シリンダの前記空洞は、前記大径領域と前記小径領域との間に、前記太軸部が前記軸線方向に沿って遊動可能な遊動領域を設けた分注用シリンダを用いた分注装置である。【００４２】
第９の発明は、前記大径領域の内周面または太軸部の外周面の周方向に沿って軸線を囲むように気密シール部材が設けられ、かつ、前記小径領域の内周面または細軸部の外周面の周方向に沿って軸線を囲むように他の気密シール部材が設けられ、前記遊動領域の長さは、少なくとも前記気密シール部材の設けられた位置に基づいて定められる分注用シリンダを用いた分注装置である。【００４３】
第１０の発明は、前記分注用シリンダの前記プランジャの前記細軸部の先端から軸線方向に沿って突出するように該細軸部と連結し前記小径領域内を摺動可能に設けられかつ通気路が形成された案内部をさらに有し、前記通気路またはその一部は前記案内部の軸線方向に沿って配設され、前記細軸部と前記通気路の軸線方向に沿った長さの和は前記太軸部の行程よりも長く形成された分注用シリンダを用いた分注装置である。【００４４】
第１１の発明は、前記プランジャの前記太軸部の先端から前記細軸部に至るまでの軸線方向に沿ったプランジャ部分の長さは前記太軸部の下死点から前記小径領域の境界までの軸線方向に沿った距離に相当するとともに、前記吸引・吐出駆動部は、該分注用シリンダのプランジャを前記太軸部の下死点より下側に下降させることが可能であり、それによって該分注用シリンダのノズルに装着した分注チップを脱着可能とするチップ脱着機構をさらに有する分注用シリンダを用いた分注装置である。【００４５】
ここで、前述したように、前記太軸部の先端から前記細軸部に至るまでの軸線方向に沿った長さは、「r0」ということになる。この「r0」は、前述したように、チップの脱着機構に用いる場合には、前記ノズルの軸線方向の長さに相当する長さを有することが好ましい。下死点とは、液体の吸引吐出用動作のためのプランジャの行程の下限位置であり、プランジャがさらに下降するのはチップ脱着のための動作である。チップ脱着機構としては、前記吸引吐出駆動部によって下降可能なチップ脱着部材が分注用シリンダの外に設けられている。該チップ脱着部材には、例えば、前記ノズル外径よりも大きいが該ノズルに装着される分注チップの最大外径よりも小さな内径を持つ1または2以上の孔が該ノズルが貫通するように設けられ前記プランジャの下死点より下の高さで前記吸引吐出駆動部によって下降可能となるように上方向に弾性的に付勢されて下方向に移動可能かつ元の位置に復帰可能に設けられた板状部材である。【００４６】
第１２の発明は、前記分注チップへの所定量の液体の吸引または吐出の指示があった場合には、所定量が微小量か大量かを判別する判別工程と、第１の発明に係る分注用シリンダのノズルに分注チップを装着する装着工程と、前記所定量が微小量と判別された場合には、前記分注用シリンダのプランジャの細軸部が小径領域内を摺動可能な微小量吸引吐出区間内に位置させて前記所定量に応じた距離を摺動させることで前記分注チップに対して前記微小量の液体を吸引吐出させる微小量吸引吐出工程と、前記所定量が大量と判別された場合には、前記プランジャの太軸部が大径領域内を摺動可能な大量吸引吐出区間内に位置させて前記所定量に応じた距離を摺動させることで、前記分注チップに対して前記大量の液体を吸引吐出させる大量吸引吐出工程とを有する分注用シリンダを用いた分注処理方法である。
ここで、前記分注チップには、大量用の分注チップと微小量用の分注チップとがある場合には、前記判別結果に基づいて該当する分注チップが装着されることになる。【００４７】
第１３の発明は、前記分注用シリンダの前記空洞は、前記大径領域と前記小径領域との間に、前記太軸部が前記軸線方向に沿って遊動可能な遊動領域を設け、前記微小量吸引吐出工程にあっては、前記太軸部は前記遊動領域内を移動する分注用シリンダを用いた分注処理方法である。
なお、この場合、前述したように、前記大径領域の内周面または太軸部の外周面の周方向に沿って軸線を囲むように気密シール部材が設けられ、かつ、前記小径領域の内周面または細軸部の外周面の周方向に沿って軸線を囲むように気密シール部材が設けられ、前記遊動領域の長さは、少なくとも前記気密シール部材の設けられた位置に基づいて定められることになる。【００４８】
第１４の発明は、前記分注用シリンダの前記プランジャの前記細軸部の先端から軸線方向に沿って突出するように前記細軸部と連結し前記小径領域内を摺動可能に設けられかつ通気路が形成された案内部をさらに有し、前記通気路またはその一部は前記案内部の軸線方向に沿って配設され、前記細軸部と前記通気路の軸線方向に沿った長さの和は前記太軸部の行程よりも長く形成され、前記大量吸引吐出工程にあっては、前記案内部が前記小径領域内を摺動する分注用シリンダを用いた分注処理方法である。【００４９】
第１５の発明は、前記プランジャの前記太軸部の先端から前記細軸部に至るまでの軸線方向に沿ったプランジャ部分の長さは前記太軸部の下死点から前記小径領域の境界までの軸線方向に沿った距離に相当するとともに、該分注用シリンダのプランジャの太軸部を下死点よりも下に下降させることで、該分注用シリンダのノズルに装着した分注チップを脱着するチップ脱着工程をさらに有する分注用シリンダを用いた分注処理方法である。
【発明の効果】
【００５０】
第１の発明、第７の発明または第１２の発明によれば、プランジャの軸線方向に沿った移動によって微小量の気体の吸引吐出と大量の気体の吸引吐出とを切り換えることができる。これによって、微小量および大量の吸引吐出に各々適した内径及び外径を有するプランジャおよびシリンダ領域を用いることができて、大量および微小量の各々において、精度の高い分注処理を行うことができて信頼性が高い。【００５１】
１の分注用シリンダを用いて微小量の液体の吸引吐出を行うことができるとともに、大量の液体の吸引吐出をも行うことができる。したがって、液体の量に応じた分注用シリンダを複数種類用意する必要がなく装置規模の拡大や製造費用の拡大を防止することができる。【００５２】
2種類の外径をもつ太軸部と細軸部を同一のプランジャに固定して設けるとともに2種類の内径をもつ大径領域と小径領域とを同一のシリンダに設けることによって、太軸部と細軸部との間の相対的な移動を不能として分注用シリンダの構造や動作を簡単化して、安価で簡単に製造することができる分注用シリンダを提供することができる。【００５３】
第２の発明、第８の発明または第１３の発明によれば、前記大径領域と前記小径領域との間に前記太軸部の遊動領域を設けることによって、細軸部が小径領域内を気密状態で摺動する間に前記太軸部は遊動領域内を移動することによって、微小量の吸引吐出の際の前記プランジャの駆動力を削減する。特に、前記太軸部、前記大径領域および前記細軸部で囲まれた領域の真空化による前記プランジャの駆動に必要な駆動力の増大を防止して円滑なプランジャの駆動を行うことができる。【００５４】
第３の発明または第９の発明によれば、大径領域の内周面または太軸部の外周面に気密シール部材を設け、かつ、小径領域の内周面または細軸部の外周面に他の気密シール部材を設けるとともに、気密シール部材の設けられた位置に基づいて前記遊動領域の長さを設定することによって、大径領域と太軸部の間、および小径領域と細軸部との間の気密性を確保しながら、遊動領域を設けることで円滑に高い効率で微小量の吸引または吐出を行うことができる。また、気密シール部材の軸線方向の長さを短くすることで一層円滑な操作を行うことができる。【００５５】
第４の発明、第５の発明、第１０の発明、または第１４の発明によれば、大量の吸引の際に、前記太軸部が前記大径領域を摺動している際には、前記細軸部が前記小径領域から抜出されているにも拘らず案内部が前記小径領域内を摺動することによって、大量の吐出の際に、前記細軸部が再度小径領域内に挿入される際に円滑に挿入が行われ、Ｏ−リング等の気密シール部材への負荷を軽減し、部品の寿命を延ばすことができて、信頼性の高い吸引吐出処理を行うことができる。【００５６】
第６の発明、第１１の発明または第１５の発明によれば、前記太軸部の先端から細軸部に至るまでの軸線方向に沿ったプランジャ部分の長さは前記太軸部の下死点から前記小径領域の境界までの軸線方向に沿った距離に相当するように設け、かつ前記プランジャ部分が前記小径領域を摺動または遊動可能とすることによって、前記プランジャの太軸部を下死点以下に降下させることができる。すると、該プランジャの駆動機構を用いて、大量及び少量の液体の吸引吐出とともにノズルに装着した分注チップの脱着を可能とすることができる。これによって、1つの構造を複数の機能に使用することができて、種々の機能が集積されるにも拘らず、装置規模の拡大を防止して、簡単な構造をもつ安価な装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る分注用シリンダを示す斜視図および内部を切断して示す断面斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る分注用シリンダの動作説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る分注用シリンダを示す斜視図および内部を切断して示す断面斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る分注用シリンダの動作説明図である。
【図５】本発明の第１または第２の実施の形態に係る分注装置を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１または第２の実施の形態に係る分注装置を示す斜視図である。
【図７】図６の分注装置のノズルに大量用分注チップを装着して拡大して示す斜視図である。
【図８】図６の分注装置のノズルに微小量用分注チップを装着して拡大して示す斜視図である。
【図９】図６乃至図８に示す分注装置のステージに設置した容器群を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
続いて、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、この実施の形態は特に指定のない限り本発明を制限するものと解釈してはならない。また、各実施の形態または各実施の形態例において同一のものは同一の符号で表わし説明を省略した。
本発明の第１の実施の形態に係る分注用シリンダ１０を図１、図２に基づいて説明する。
本実施の形態に係る分注用シリンダ１０は、内部に空洞（１８，１９，１６）を有するシリンダ１１の一端に設けられ先端にノズル吸引吐出口１３ａを有し前記空洞（１８，１９，１６）と連通し前記空洞の軸線方向に沿って延びる貫通孔１３ｂが設けられ外部に分注チップ（２１１，２１２）が装着可能な装着部１３ｃを有するノズル１３と、前記空洞（１６，１８，１９）内を前記軸線方向に沿って摺動可能に設けられ、シリンダ１１の外部側端部にステッピングモータ等の駆動部と連結するためのフランジ１２ａを有するプランジャ１２とを有する。該ノズル１３は、前記シリンダ１１とは別体に形成され、前記一端と連結部１１ｂを介して取り付けられている。
【００５９】
前記空洞（１６，１８，１９）は、大径の内周面を有する大径領域１８、および該大径領域の前記ノズル１３側に設けられ小径の内周面を有する小径領域１６を有する。ここで、本実施の形態では、前記貫通孔１３ｂの内径は、前記小径領域１６の内径よりも大きいが、前記大径領域１８の内径よりも小さい。
【００６０】
前記プランジャ１２は、前記シリンダ１１の他端に設けられた開口部１１ａを貫通して前記シリンダ１１の空洞（１６，１８，１９）の軸線方向に沿って設けられたロッド１２ｂと、該ロッド１２ｂに同軸に設けられ該ロッド１２ｂの外径よりも大きい外径を有する円柱状に形成され、前記大径領域１８を摺動可能に設けられた太軸部１５と、該該太軸部１５または前記ロッド１２ｂの先端面から前記軸線方向に沿って突出しかつ前記小径領域１６を摺動可能に設けられた細軸部１４とを有する。該細軸部１４の軸線方向に沿った長さ（d3）は、前記太軸部１５の行程（D）よりも短く形成されている。
【００６１】
さらに、本実施の形態に係る分注用シリンダ１０にあっては、前記小径領域１６の上端部（位置はほぼd5＝0である）の内周面に周方向に沿って軸線を囲むように気密シール部材としてのＯ−リング１７ａが設けられ、前記太軸部１５にはその外周面に周方向に沿って軸線を囲むように他の気密シール部材としてのＯ−リング１７ｂが設けられている（該気密シール部材までの距離はd1）。
【００６２】
さらに本実施の形態に係る分注用シリンダ１０にあっては、前記大径領域１８と前記小径領域１６との間に、前記太軸部１５が前記軸線方向に沿って遊動可能な遊動領域１９を前記大径領域１８および前記小径領域１６と同軸に設け、該遊動領域１９の長さ（d0）は軸線方向に沿って前記細軸部１４の軸線方向に沿った長さ（d3）に太軸部の長さ（d1）を足したもの以上の長さを有する。本実施の形態にあっては、該遊動領域１９は、前記太軸部１５と摺動しない内周面を有する領域であって、前記大径よりも大きい極大径の内径を有する。したがって、前記大径領域１８との境界には、ノズル１３に向かって先太りの傾斜面が形成され、前記小径領域１６との間には、該空洞の内壁面を仕切るように、ノズルの先端方向に向かって、内側方向に突設した少なくとも１の段差が設けられている。
【００６３】
図２は、本実施の形態に係る分注用シリンダ１０の動作を示すものである。図２（１）および（２）は、微小量の液体の吸引動作を示すものである。図２（１）にあっては、前記プランジャ１２の下死点を前記遊動領域１９の最下端、すなわち前記小径領域１６の上端として、該下死点に前記太軸部１５が位置し、したがって、前記細軸部１４は前記小径領域１６内に挿入されている。この状態で、前記ノズル１３に装着した分注チップの先端を液体が収容されている容器内に挿入する。
【００６４】
なお、前記太軸部１５の行程をD、太軸部１５の先端の最下端からの軸線方向に沿った距離をd、前記細軸部１４の長さをd3、太軸部１５の先端から気密シール部材１７ｂまでの距離をd1としている。したがって、遊動領域１９の長さd0は、d3＋d1以上であり、小径領域とノズルの貫通孔の長さの和をd2とすると、前述したように、0≦d≦D、d3＜d2、d3＜Dである。
【００６５】
図２（２）にあっては、前記プランジャ１２を前記下死点から距離d(＜d3)だけ上昇させると、前記細軸部１４が前記小径領域１６を摺動して距離dだけ上昇し、太軸部１５は遊動領域１９内をdだけ移動し、前記ノズル１３に装着された分注チップ内に液体がS2×dだけ流入する。
この図２（１）と図２（２）のd＜d3が微小量吸引吐出区間に相当する。
【００６６】
図２（３）にあっては、前記プランジャ１２を前記下死点から距離d＝d3だけ移動させると、前記細軸部１４が前記小径領域１６の抜出を開始し、前記太軸部１５が前記大径領域１８への進入により、前記ノズル１３の開口部１３ａを通る気体の前記遊動領域１９および大径領域１８への吸引が開始されることになる。
【００６７】
図２（４）にあっては、前記プランジャ１２を前記下死点から距離d(＞d3)だけ移動させると、前記細軸部１４は前記遊動領域１９内を移動した後、前記太軸部１５が前記大径領域１８内を摺動し、前記ノズル１３に装着した分注チップ内に液体が一般に（上記(2)の場合）、S1×{d−(d0−d1)}、図２では、S1×(d−d3)吸引されることになる。ここで、S1，S2は各々前記大径領域１８、前記小径領域１６について前記軸線方向に垂直に切断した各断面積である。
【００６８】
続いて、本発明の第２の実施の形態に係る分注用シリンダ１０を図３、図４に基づいて説明する。
本実施の形態に係る分注用シリンダ３０は、内部に空洞（３６，３８，３９）を有するシリンダ３１の一端に設けられ先端にノズル吸引吐出口３３ａを有し前記空洞（３６，３８，３９）と連通し前記空洞の軸線方向に沿って延びる貫通孔３３ｂが設けられ外部に分注チップ（２１１，２１２）が装着可能な装着部３３ｃを有するノズル３３と、前記空洞（３６，３８，３９）内を前記軸線方向に沿って摺動可能に設けられ、シリンダ３１の外部側端部にステッピングモータ等の駆動部と連結するためのフランジ３２ａを有するプランジャ３２とを有する。該ノズル３３は、前記シリンダ３１とは別体に形成され、前記一端と連結部３１ｂを介して取り付けられている。
【００６９】
前記空洞（３６，３８，３９）は、大径の内周面を有する大径領域３８、および該大径領域３８の前記ノズル３３側に設けられ小径の内周面を有する小径領域３６を有する。ここで、本実施の形態では、前記貫通孔３３ｂの内径は、前記小径領域３６の内径よりも大きいが、前記大径領域３８の内径よりも小さい。
【００７０】
前記プランジャ３２は、前記シリンダ３１の他端に設けられた開口部３１ａを貫通して前記シリンダ３１の空洞（３６，３８，３９）の軸線方向に沿って設けられたロッド３２ｂと、該ロッド３２ｂに同軸に設けられ該ロッド３２ｂの外径よりも大きい外径を有する円柱状に形成され、前記大径領域３８を摺動可能に設けられた太軸部３５と、該該太軸部３５または前記ロッド３２ｂの先端面から前記軸線方向に沿って突出しかつ前記小径領域３６を摺動可能に設けられた細軸部３４と、該細軸部３４の先端から軸線方向に沿って突出するように該細軸部３４と連結し前記小径領域３６内を摺動可能に設けられかつ通気路としての通気孔４１および横孔４２が内部に形成された案内部４０とを有する。
【００７１】
前記通気孔４１は、前記案内部４０の軸線方向に沿って延設され、下端が前記案内部４０の先端で外方に開口する開口部４１ａを有し、上端が前記細軸部の先端３４ａの先端縁で閉塞されており、前記横孔４２は、前記通気孔４１の上端で該通気孔４１と連通して該案内部４０の側面に穿設された開口を有する。ここで、前記細軸部３４の長さd3と前記通気路としての通気孔４１の軸線方向に沿った長さd4の和は前記太軸部３５の行程Dよりも長く形成されている。
すなわち、d3＋d4＞Dである。一方、D＞d3である。
【００７２】
さらに、本実施の形態に係る分注用シリンダ３０にあっては、前記小径領域３６の上端部の内周面に周方向に沿って軸線を囲むように気密シール部材としてのＯ−リング３７ａが設けられ、前記太軸部３５にはその外周面に周方向に沿って軸線を囲むように気密シール部材としてのＯ−リング３７ｂが設けられている。
【００７３】
さらに本実施の形態に係る分注用シリンダ３０にあっても、前記大径領域３８と前記小径領域３６との間に、前記太軸部３５が前記軸線方向に沿って遊動可能な遊動領域３９を前記大径領域３８および前記小径領域３６と同軸に設け、該遊動領域３９は軸線方向に沿って前記細軸部３４の軸線方向に沿った長さd3よりも長い長さd0を有する。または太軸部３５の長さd1が無視できない場合には、d3＋d1以上の長さを有することになる。本実施の形態にあっては、該遊動領域３９は、前記太軸部３５と摺動しない内周面を有する領域であって、前記大径よりも大きい極大径の内径を有する。したがって、前記大径領域３８との境界には、ノズル３３に向かって先太りの傾斜面が形成され、前記小径領域３６との間には、該空洞の内壁面を仕切るように、ノズルの先端方向に向かって、内側方向に突設した少なくとも１の段差が設けられている。
【００７４】
図４は、本実施の形態に係る分注用シリンダ３０の動作を示すものである。図４（１）および図４（２）は、微小量の液体の吸引動作を示すものである。図４（１）にあっては、前記プランジャ３２の所定行程の下死点を前記遊動領域３９の最下端、すなわち前記小径領域３６の上端として、該下死点に前記太軸部３５が位置し、したがって、前記細軸部３４および案内部４０は前記小径領域３６内に挿入されている。この状態で、前記ノズル３３に装着した分注チップの先端を液体が収容されている容器内に挿入する。
なお、前記太軸部３５の行程をD、太軸部３５の最下端からの軸線方向に沿った距離をd、前記細軸部３４の長さをd3、したがって、遊動領域１９の長さd0をr0＋d3またはr0＋d3＋d1（d1の長さが無視できない場合）以上であり、小径領域とノズルの貫通孔の長さの和をd2、前記案内部４０の長さをd4とすると、前述したように、0≦d≦D、d3＋d4＋r0＜d2、d3＜D、d3＋d4＋r0＞Dである（但し、図４に関してはr0＝0である）。
【００７５】
図４（２）にあっては、前記プランジャ３２を前記下死点から距離d(＜d3)だけ上昇させると、前記細軸部３４および前記案内部４０が前記小径領域３６を摺動して距離dだけ上昇し、太軸部３５は遊動領域３９内をdだけ移動し、前記ノズル３３に装着された分注チップ内に液体がS2×dだけ流入する。
この図４（１）と図４（２）のd≦d3が微小量吸引吐出区間に相当する。
【００７６】
図４（３）にあっては、前記プランジャ３２を前記下死点から距離d＝d3(＜D)だけ移動させると、前記細軸部３４が前記小径領域３６の抜出を開始し、前記太軸部３５が前記大径領域３８への挿入が開始されるものの、前記細軸部３４の先端から突出するように前記案内部４０が連結され、それが前記小径領域３６内に残留したまま摺動が続行されることになる。そのために、前記小径領域３６に設けた気密シール部材としてのＯ−リング３７ａが、細軸部３４の抜出によって圧縮することなく前記案内部４０の表面と該Ｏ−リング３７ａとの間の気密性を維持するが、該案内部４０に設けられた通気路としての前記通気孔４１および前記横孔４２を介して前記小径領域３６および前記ノズル３３の貫通孔３３ｂと前記遊動領域３９との間の連通が開始され、前記ノズル３３の開口部３３ａを通る気体の前記遊動領域３９および前記大径領域３８への吸引が開示されることになる。
【００７７】
図４（４）にあっては、前記プランジャ３２を前記下死点から距離d(＝D＞d3)だけ移動させると、前記細軸部３４および前記案内部４０は前記遊動領域３９内を移動し、前記太軸部３５が前記大径領域３８内を摺動し、前記ノズル３３に装着した分注チップ内に液体が、S1×{d−(d0−d1)}＝S1×(D−d3)吸引されることになる。ここで、S1，S2は各々前記大径領域３８、前記小径領域３６について前記軸線方向に垂直に切断した各断面積である（実際には、太軸部や細軸部の先端形状等にも依存する）。
【００７８】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る前記分注用シリンダ１０１〜１０nを用いた分注装置１００のブロック図を示す。
【００７９】
該分注装置１００は、大きくは、複数（この例では n個、n≧1）の容器群２０ｉ (i=1,…n）が配列されたステージ２０と、分注チップ２１１１〜２１１ｎ（微小量用）または２１２１〜２１２ｎ（大量用）を着脱可能に装着する複数（この例では n個）のノズル１３ｉが設けられた分注用シリンダ１０ｉが配列されたノズル配列部７０、該分注用シリンダのプランジャを上下方向に沿って移動させて前記分注チップに対して液体の吸引吐出を行わせる吸引・吐出駆動部５３、前記ノズル１３ｉに着脱可能に装着された分注チップ２１１ｉを脱着可能なチップ脱着機構５９、前記ノズル配列部７０に配列されたノズル１３に装着された各分注チップ２１１ｉに磁場を及ぼすことが可能な磁力部５７、前記ノズル配列部７０を前記容器群２０iに対してＺ軸に移動可能とするノズルＺ軸移動機構７５を有する分注ヘッド５０と、該分注ヘッド５０を、前記容器群に対して相対的に、例えば、Ｙ軸方向に対して移動可能とする分注ヘッド移動機構５１と、前記容器群の反応容器群２３ｉ に対する所定の温度制御を行う温度制御器２９と、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種外部メモリ、ＬＡＮ等の通信機能、およびＲＯＭ等に格納されたプログラム等からなるＣＰＵ＋プログラム＋メモリ６０と、液晶ディスプレイ等の表示部や操作キー、タッチパネル等の操作部を有する操作パネル６４とを有する。
【００８０】
ここで、前記分注ヘッド移動機構５１と前記ノズルＺ軸移動機構とは前記ノズル移動機構に相当する。
前記各容器群２０ｉには、温度制御が可能な反応容器および種々の試薬や検体、磁性粒子懸濁液等を収容可能な液収容部、および各分注チップ２１１ｉを前記ノズル１３の先端に形成された装着部に装着可能な状態で収容するチップ収容部が設けられている。
【００８１】
前記ＣＰＵ＋プログラム＋メモリ６０は、核酸またはその断片についての抽出を制御する抽出制御部６１と、抽出された核酸について、増幅処理のための指示を行う核酸増幅制御部６２と、前記抽出制御部６１、該核酸増幅制御部６２または操作パネル６４からの指示に基づいて、吸引吐出を行うべき液体の所定量が、微小量であるか大量であるかを判別して前記吸引・吐出駆動部５３に対して指示を行う微小量・大量判別指示手段６３とを有する。前記抽出制御部６１は、前記分注ヘッド移動機構５１、前記ノズルＺ軸移動機構７５、前記チップ脱着機構５９、前記温度制御器２９、前記磁力部５７または微小量・大量判別指示手段６３に対して抽出の指示を行い、前記核酸増幅制御部６２は、前記分注ヘッド移動機構５１、チップ脱着機構５９、吸引・吐出駆動部５３、ノズルＺ軸移動機構７５、微小量・大量判別指示手段６３に対して行なう。
【００８２】
以下、図６乃至図８に基づいて、前述した本発明の第１の実施の形態に係る分注装置１００についてのより具体的な実施の形態例を説明する。
図６は、本発明の実施の形態例に係る分注装置１００の全体斜視図である。
【００８３】
該分注装置１００は、例えば、縦（Ｙ軸方向）、横（Ｘ軸方向）、高さ（Ｚ軸方向）が600mm程度の大きさで、ステージ２０上に、主として、前記容器群２０１〜２０８（n＝8）と、該容器群２０１〜２０８に対して直列状配列方向（Ｙ軸方向）に移動可能な分注ヘッド５０と、該分注ヘッド５０をＹ軸方向に移動させる分注ヘッド移動機構５１と、温度制御器２９とがステージ２０に設けられている。なお、操作パネル６４およびＣＰＵ＋プログラム＋メモリ６０については、これらの容器群２０１〜２０８と分注ヘッド５０が収納される筐体（図示せず）に取り付けられている。
【００８４】
前記分注ヘッド５０は、直列状配列方向（Ｙ軸方向）に移動可能に設けられたＹ軸移動枠５１２に対して上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられた8個の分注用シリンダ１０ｉが所定ピッチ（例えば、18mm）で、Ｘ軸方向に配列されたノズル配列部７０と、該分注用シリンダ１０ｉ（i=1〜8、以下省略）に設けられたノズル１３（8本の分注チップ２１１ｉが装着可能である）と、を有するものである。
【００８５】
前記分注ヘッド移動機構５１は、Ｙ軸移動用モータ５１１と、該Ｙ軸移動用モータ５１１により駆動されるタイミングベルト５１５と結合して該タイミングベルト５１５の移動によってＹ軸方向に沿って移動可能であって前記Ｙ軸移動枠５１２と連結した結合具５１３と、該タイミングベルト５１５と噛み合う回転可能な2つのプーリ５１４とを有する。
【００８６】
前記分注ヘッド５０の前記ノズル配列部７０はシリンダ１０１〜１０８および該シリンダと連通するノズル１３を前記ピッチで配列するように支持する支持板７０１，７０２を有し、該支持板７０１，７０２は前記Ｙ軸移動枠５１２に対してＺ軸方向に移動可能に支持される。該ノズル配列部７０をＺ軸方向に移動させるためのＺ軸移動用モータが前記Ｙ軸移動枠５１２に設けられている。
【００８７】
前記ノズル配列部７０に配列された分注用シリンダ１０１〜１０８内を摺動可能な8本のプランジャ１２を上下方向に駆動するプランジャ駆動板５３２と、該プランジャ駆動板５３２を駆動するための吸引吐出駆動用のモータ５３１が設けられている。ここで、プランジャ駆動板５３２およびモータ５３１は、前記吸引・吐出駆動部５３に相当する。
【００８８】
該ノズル配列部７０の下方にチップ脱着部材５９１が設けられている。該チップ脱着部材５９１はその両端部において、前記ノズル配列部７０に支持された上方向に付勢されながら下方向に移動可能な2本のシャフト５９２の下端に取り付けられることにより前記ノズル配列部７０に水平に支持されている。分注用シリンダ１０１〜１０８の上端よりも上方であるが、前記プランジャ駆動板５３２の通常の吸引吐出の行程（D）の下死点よりも下方にそのシャフト５９２の上端５９３が位置している。そのシャフト５９２の長さは前述した「r0（≠0）」に関係し該プランジャ駆動板５３２が前記行程（D）を超えて、該分注用シリンダ１０１〜１０８の上端近くまで下降することによって、前記シャフト５９２の上端５９３が下方向に押されて、分注用シリンダ１０１〜１０８の上端近くまでシャフト５９２が下降することで下方向に押されてチップ脱着部材５９１を下降させるチップ脱着機構５９が設けられている。該チップ脱着部材５９１には、前記ノズル１３の装着部の外径よりも大きいが前記分注チップ２１１ｉの最大外径よりも小さな内径を持つ8個の孔が該ノズル１３が貫通するように前記ピッチで設けられている。
【００８９】
前記磁力部５７は、前記分注チップ２１１ｉの細径部２１１ｉａに対して接離可能に設けて前記分注チップ２１１ｉ内に磁場を及ぼしかつ除去することが可能な10個の磁石５７１を、Ｙ軸方向に沿って移動可能な可動体５７２に設けたものである。なお、両側の各1個の磁石は、前記各分注チップ２１１に均等な磁場を印加するために設けたものであり、各分注チップに接離可能に設けられた8個の磁石とは異なる。
【００９０】
図９に示すように、ステージ２０上の各容器群２０１〜２０８には、例えば、各々14個の反応容器または各種収容部が直列状に配列されたカートリッジ容器２４ｉ、4個の各種収容部が直列状に配列されたカートリッジ容器２８ｉ、親検体用チューブ２６ｉが前記直列状配列方向に沿って、相互に平行に、同一種類の収容部および反応容器、親検体用チューブが前記直列状配列方向（Ｙ軸方向）に関して同じ位置にくるように配列可能である。
【００９１】
ここで、前記カートリッジ容器２４ｉには、容量の異なる2つの反応容器２３ｉと、10個のプレパックまたは空の液収容部群２７ｉ、2本の分注チップ２１１ｉ，２１２ｉを収容するチップ収容部群２１０ｉが設けられている。前記カートリッジ容器２８ｉには、2つの飛散防止用栓２２１ｉａを収容する収容部と、穿孔用チップ２１３ｉ，２１４ｉを収容する収容部とが設けられている。なお、飛散防止用栓２２１ｉは、超音波を印加可能な容器（図示せず）を密閉して、内部のサンプル等に超音波等を印加して細胞を破砕して核酸の抽出を容易化するために用いるものであって、前記ノズル１３に装着されて移動可能に設けられている。
【００９２】
続いて、本実施例に係る分注装置１００の動作について、細菌が含まれる検体の核酸のリアルタイムＰＣＲを行うまでの一連の処理動作について以下に説明する。
ステップＳ１で、前記ステージ２０上に検査対象の検体、各種洗浄液、各種試薬を予め供給し、また、試薬等がプレパックされた液収容部を装着しておく。
前記操作パネル６４のタッチパネル等の操作により、分離抽出処理および増幅処理の開始を指示する。
【００９３】
すると、ステップＳ２で、前記分注装置１００のＣＰＵ＋プログラム＋メモリ６０に設けられた抽出制御部６１は、前記分注ヘッド移動機構５１に指示して、前記分注ヘッド５０をＹ軸方向に移動させて、前記各容器群２０ｉのカートリッジ容器２８iの該当するチップ収容部に位置させて、前記ノズルＺ軸移動機構７５によりノズル１３に穿孔用チップ２１３を装着させる。さらに該分注ヘッド５０をＹ軸方向に移動して、前記容器群の液収容部群２７iの最初の液収容部の上方に前記穿孔用チップ２１３ｉを位置させ、ノズルＺ軸移動機構７５によりノズルを下降させることで、前記液収容部の開口部を被覆するフィルムを穿孔し、同様にして、前記分注ヘッド５０をＹ軸方向に移動させて該液収容部群２７ｉの他の液収容部および反応容器群２３ｉについても順次穿孔し、該穿孔用チップ２１３ｉを前記チップ脱着機構５９によってチップ収容部内に脱着する。
【００９４】
ステップＳ４で、前記分注ヘッド５０を再度Ｙ軸方向に移動させて、チップ等収容部群２１ｉにまで移動させ、かつ前記各ノズル１３ｉを前記ノズルＺ軸移動機構７５によって下降させて分注チップ２１１ｉを装着させる。次に、前記ノズルＺ軸移動機構７５によって上昇させた後、該分注チップ２１１ｉを前記分注ヘッド移動機構５１によってＹ軸に沿って移動させて、前記液収容部群２７iの第８の液収容部に進み、該液収容部から所定量のisopropanolを吸引し、再びＸ軸に沿って移動させて第３の液収容部と第５の液収容部に収容されている溶液成分（NaCl，SDS溶液）、および前記第６の液収容部に収容した蒸留水に、所定量ずつ分注することによって、第３、第５、第６の各液収容部内に分離抽出用溶液として各々結合バッファ液（NaCl，SDS，isopropanol）が500μL、洗浄液１（NaCl，SDS，isopropanol）が700μL、洗浄液２（水 50％，isopropanol 50％）が700μL調製されることになる。
その際、前記微小量・大量判別指示手段６３は、前記所定量が大量であると判別されることになり、太軸部１５が前記大量吸引吐出区間に位置されて、所定量に応じた距離Dで前記大径領域１８を摺動させることになる。
【００９５】
ステップＳ５では、チップ等収容部群２１ｉの内、別途検体が収容されている親検体用チューブ２６iにまで移動した後、前記ノズルＺ軸移動機構７５を用いて、分注チップ２１１ｉの細径部２１１ｉａを下降挿入させて、前記吸引・吐出駆動部５３の駆動板５３２を上昇および下降させることで該親検体用チューブ２６iに収容されている検体の懸濁液について、吸引吐出を繰り返すことで該検体を液中に懸濁させた後、該検体懸濁液を分注チップ２１１ｉ内に吸引する。該検体懸濁液は前記分注ヘッド移動機構５１によってＹ軸に沿って分離抽出用溶液としての Lysis 1（酵素）が収容されている液収容部群２７ｉの第１の液収容部にまで移動させて、穿孔されたフィルムの孔を通して前記分注チップ２１１ｉの細径部２１１ｉａを挿入して前記検体懸濁液と前記 Lysis 1 とを攪拌するため吸引吐出を繰り返す。
【００９６】
ステップＳ６で、攪拌した該液の全量を、前記分注チップ２１１ｉによって吸引し、前記恒温制御部によって55℃に設定された前記収容孔に保持された各反応用チューブからなる前記反応容器２３２ｉに収容してインキュベーションを行なう。これによって、前記検体に含まれるタンパク質を破壊して低分子化する。所定時間経過後、該反応液を前記反応用チューブに残したまま、前記分注チップ２１１ｉを前記分注ヘッド移動機構５１によって前記液収容部群２７ｉの第２の液収容部にまで移動し、ノズルＺ軸移動機構７５および前記吸引・吐出駆動部５３を用いて該第２の液収容部内に収容されている液の全量を吸引し、分注ヘッド移動機構５１により前記分注チップ２１１ｉを用いて移送し、前記第３の液収容部内に前記フィルムの孔を貫通して前記細径部を挿入して前記反応溶液を吐出する。
【００９７】
ステップＳ７で、該第３の液収容部内に収容されている分離抽出溶液としての結合バッファ液と、前記反応溶液とを攪拌して、可溶化したタンパク質をさらに脱水させ、核酸またはその断片を溶液中に分散させる。
【００９８】
ステップＳ８で、前記分注チップ２１１ｉを用いて該第３の液収容部中にその細径部を前記フィルムの孔を貫通して挿入し、全量を吸引してノズルＺ軸移動機構７５により該分注チップ２１１ｉを上昇させ、該反応溶液を、第４の液収容部にまで移送し、該第４の液収容部内に収容されている磁性粒子懸濁液と前記反応溶液とを攪拌する。該磁性粒子懸濁液内に含まれる磁性粒子の表面に形成された水酸基にNa＋イオンが結合するカチオン構造が形成されている。そのために負に帯電したＤＮＡが磁性粒子に捕獲される。
【００９９】
ステップＳ９で、前記分注チップ２１１ｉの細径部２１１ｉａに前記磁力部５７の磁石５７１を接近させることによって該分注チップ２１１ｉの細径部２１１ｉａの内壁に前記磁性粒子を吸着させる。該磁性粒子を該分注チップ２１１ｉの細径部２１１ｉａの内壁に吸着させた状態で、前記ノズルＺ軸移動機構７５により上昇させ、前記分注ヘッド移動機構５１を用いて該分注チップ２１１ｉを該第４の液収容部から第５の液収容部にまで移動させ前記フィルムの孔を貫通して前記細径部２１１ｉａを挿入する。
【０１００】
前記磁力部５７の前記磁石５７１を該分注チップ２１１ｉの細径部２１１ｉａから離間させることによって前記細径部２１１ｉａ内への磁力を除去した状態で、該第５の液収容部に収容されている洗浄液１（NaCl, SDS, isopropanol）について吸引吐出を繰り返すことにより、前記磁性粒子を前記内壁から離脱させて洗浄液１中で攪拌することでタンパク質を洗浄する。その後、前記磁力部５７の磁石５７１を再び前記分注チップ２１１ｉの細径部２１１ｉａに接近させることで前記磁性粒子を細径部２１１ｉａの内壁に吸着させた状態で、前記分注チップ２１１ｉを、前記ノズルＺ軸移動機構７５により該第５の液収容部から第６の液収容部にまで前記分注ヘッド移動機構５１により移動させる。
【０１０１】
ステップＳ１０で、前記分注チップ２１１ｉの細径部２１１ｉａをノズルＺ軸移動機構７５を用いて前記フィルムの孔を貫通して挿入する。前記磁力部５７の磁石５７１を前記分注チップ２１１ｉの細径部２１１ｉａから離間させることで前記細径部２１１ｉａ内への磁力を除去した状態で、該第６の液収容部に収容されている洗浄液２（isopropanol）について吸引吐出を繰り返すことで、前記磁性粒子を液中で攪拌させ NaCl および SDS を除去し、タンパク質を洗浄する。その後、前記磁力部５７の磁石５７１を再び前記分注チップ２１１ｉの細径部２１１ｉａに接近させることで前記磁性粒子を細径部２１１ｉａの内壁に吸着させた状態で、前記分注チップ２１１ｉを、前記ノズルＺ軸移動機構７５により上昇させた後、該第６の液収容部から、蒸留水が収容されている前記第７の液収容部に前記分注ヘッド移動機構５１によって移動させる。
【０１０２】
ステップＳ１１で、前記ノズルＺ軸移動機構７５によって、前記分注チップ２１１ｉの細径部２１１ｉａを前記孔を通って下降させ、前記磁力を前記分注チップ２１１ｉの細径部２１１ｉａ内に及ぼした状態で、ゆっくりとした流速での前記蒸留水の吸引吐出を繰り返すことで、洗浄液２（isopropanol）を水と置き換えて除去する。その後、前記磁力部５７の磁石５７１を前記分注チップ２１１ｉの細径部２１１ｉａから離間させて磁力を除去した状態で前記磁性粒子を前記解離液としての蒸留水中で吸引吐出を繰り返すことで攪拌して、前記磁性粒子が保持していた核酸またはその断片を磁性粒子から液中に解離（溶出）する。その後、前記分注チップ２１１ｉの細径部２１１ｉａに前記磁石５７１を接近させることで細径部内に磁場を及ぼし磁性粒子を内壁に吸着させ、前記第８の液収容部内に前記抽出した核酸等を含有する溶液を残留させる。分注ヘッド移動機構５１により前記分注チップ２１１ｉを前記チップ等収容部群２１ｉの該分注チップ２１１ｉが収容されていた収容部にまで移動させ、前記チップ脱着機構５９の前記脱着部材５９１を用いて該ノズル７１ｉから磁性粒子を吸着した該分注チップ２１１ｉを前記磁性粒子と共に該収容部内に脱着させる。
【０１０３】
続く、ステップＳ１２からステップＳ１５は、核酸増幅工程に該当する。
ステップＳ１２において、該ノズル１３ｉに新たな微小量用分注チップ２１２ｉを装着し、前記第８の液収容部内に収容された核酸等を含有する溶液を吸引して、予め増幅用溶液２３４ｉが収容された前記ＰＣＲ用チューブ２３１ｉにまで移送して吐出して該容器内に導入する。以下、所定の手順にしたがって、ＰＣＲ用チューブ２３１ｉ内で、前記核酸増幅制御部６２による指示により前記温度制御器２９はリアルタイムＰＣＲによる温度制御のサイクル、例えば、該ＰＣＲ用チューブ２３１ｉを96℃で5秒間加熱し、60℃で15秒間加熱するというサイクルを、例えば49回繰り返すように指示する。
【０１０４】
次に、本実施の形態に係る分注用シリンダの精度を従来のシリンダと比較するために、前記分注装置１００を用いて、所定量（例えば、5μLおよび100μL）の液体を吸引吐出する操作を行って、実際に吸引吐出された液量が、目標とする所定量からどの程度変動するかを示す変動係数を測定した。
その結果を以下に示す。
2018038019.tif 000003
【０１０５】
一方、従来のシリンダを組み込んだ8列の容器群からなる装置を用いて、所定量として、5μLの吸引吐出を行った場合の測定例を示す。
2018038019.tif 000004
以上の変動係数を比較すると、明らかに、本実施の形態に係る分注用シリンダは、微小量の液体の分注であっても、変動係数が小さく、精度が高いことが示される。
この理由は、微小量の液体の分注を行う場合と大量の分注を行う場合に、1の分注シリンダを用いて、同一の断面積をもつプランジャおよび空洞をもつ従来例に係る分注シリンダに対して、本実施の形態に係る分注用シリンダにあっては、1の分注用シリンダを用いるものの、微小量の液体の分注を行う場合には、前記断面積よりも十分小さい断面積の小さい細軸部を摺動させ、大量の液体の分注を行う場合には、前記断面積よりも十分大きい断面積をもつ太軸部を摺動させるからである。したがって、微小量の液体については、十分な摺動距離を確保することができるために精度の高い分注が可能となるだけでなく、大量の分注を行う場合には、摺動距離を削減することができるので、コンパクトな分注用シリンダを提供することができることになる。実際、本実施の形態に係る分注用シリンダにあっては、微小量（5μL）の場合であっても大量（100μL）の場合であっても、1mm程度の摺動距離であるので、高精度の測定が可能である。また。1000μLをカバーするには、せいぜい13mmの摺動距離があれば良い。一方、従来例に係る装置にあっては、小容量の場合には、約0.5mmの摺動距離に過ぎないが、大容量（100μL）の場合には、約9mmの摺動距離となり、1000μLまでをカバーするには、90mm程度の摺動距離となり、本実施の形態に比較して、装置規模の拡大を招くおそれがあることになる。
【０１０６】
以上説明した各実施の形態は、本発明をより良く理解させる為に具体的に説明したものであって、別形態を制限するものではない。したがって、発明の主旨を変更しない範囲で変更可能である。例えば、実施の形態として、気密シール部材を小径領域および太軸部に設ける場合についてのみ説明したが、この場合に限られることなく、気密シール部材を、細軸部および太軸部に設ける場合、細軸部および大径領域に設ける場合、さらに小径領域および大径領域に設ける場合についても適用することができることは言うまでもない。また、以上の説明では、図面上では、r0＝0の場合を描いているが、r0≠0の場合を推測することはこれらの図面から十分に可能である。分注装置の例として、第１の実施の形態に係る分注用シリンダ１０ｉについてのみ説明したが、第２の実施の形態に係る分注用シリンダ３０ｉを用いることができることは言うまでもない。また、通気路の例として、通気孔と横孔の場合のみを説明したが、溝やスリットが形成される場合についても適用することができる。分注装置については、核酸処理の例について説明したが、この例に限られることなく、タンパク質等の処理についても適用できることはいうまでもない。
また、以上の説明で用いた数値、回数、形状、個数（例えば、分注装置で用いた分注用シリンダの個数は、8の場合に限られない）、量等についてもこれらの場合に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、分注用シリンダ、並びに、それを用いた分注装置および分注処理方法に関し、患者等から採取した検体の分注、処理、検査、その光学的測定およびその記録を行うものであって、特に、遺伝子、免疫系、アミノ酸、蛋白質、糖等の生体高分子、生体低分子の扱いが要求される分野、例えば、生化学分野、工業分野、食品、農産、水産加工等の農業分野、製剤分野、衛生、保健、免疫、疾病、遺伝等の医療分野等の様々な分野で利用可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０，３０                    分注用シリンダ 
１０１〜１０ｎ                  分注用シリンダ
１１，３１                    シリンダ（本体）
１２，３２                    プランジャ
１３，３３                    ノズル
１４，３４                    細軸部
１５，３５                    太軸部
１６，３６                    小径領域
１７，３７                    気密シール部材
１８，３８                    大径領域
１９，３９                    遊動領域
２０                          ステージ
２０１〜２０n                  容器群
２１１１〜２１１ｎ              大量用分注チップ
２１２１〜２１２ｎ              微小量用分注チップ
４０                          案内部
４１                          通気孔（通気路）
４２                          横孔（通気路）
５０                          分注ヘッド
５１                          分注ヘッド移動機構（ノズル移動機構）
５９                          チップ脱着機構
６０                          ＣＰＵ＋プログラム＋メモリ  
１００                        分注装置
【図１】
2018038019.tif 000005
【図２】
2018038019.tif 000006
【図３】
2018038019.tif 000007
【図４】
2018038019.tif 000008
【図５】
2018038019.tif 000009
【図６】
2018038019.tif 000010
【図７】
2018038019.tif 000011
【図８】
2018038019.tif 000012
【図９】
2018038019.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月21日(2018.6.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空洞を有するシリンダと、該シリンダの一端に設けられ前記空洞と連通し前記空洞の軸線方向に沿って延びる貫通孔が設けられ外部に分注チップが装着可能なノズルと、前記空洞内を前記軸線方向に沿って摺動可能に設けられたプランジャとを有し、前記空洞は、大径の内周面を有する大径領域、および該大径領域の前記ノズル側に設けられ小径の内周面を有する小径領域を有し、前記プランジャは、前記大径領域を摺動可能に設けられた太軸部、および該太軸部の先端から前記軸線方向に沿って突出しかつ前記小径領域を摺動可能に設けられた細軸部を有し、前記細軸部の軸線方向の長さは前記太軸部の行程よりも短く形成されるとともに、
前記空洞は、前記大径領域と前記小径領域との間に、前記太軸部が前記軸線方向に沿って遊動可能な遊動領域を設けた分注用シリンダ。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記大径領域の内周面または太軸部の外周面の周方向に沿って軸線を囲むように気密シール部材が設けられ、かつ、前記小径領域の内周面または細軸部の外周面の周方向に沿って軸線を囲むように他の気密シール部材が設けられ、前記遊動領域の長さは、少なくとも前記気密シール部材の設けられた位置に基づいて定められる請求項１に記載の分注用シリンダ。
【請求項４】
前記プランジャの前記細軸部の先端から軸線方向に沿って突出するように該細軸部と連結し前記小径領域内を摺動可能に設けられかつ前記太軸部が前記大径領域を摺動する際に前記ノズルの貫通孔と前記遊動領域とを連通させる通気路が形成された案内部をさらに有し、前記通気路またはその一部は前記案内部の軸線方向に沿って配設され、前記細軸部と前記通気路の軸線方向に沿った長さの和は前記太軸部の行程よりも長く形成された請求項１または請求項３に記載の分注用シリンダ。
【請求項５】
前記通気路は、前記案内部の先端に穿設された縦孔を一端とし、前記細軸部と隣接する前記案内部の側面に穿設された横孔を他端とするように該案内部の内部を貫通する通気孔を有する請求項４に記載の分注用シリンダ。
【請求項６】
前記プランジャの前記太軸部の先端から前記細軸部の開始位置に至るまでのプランジャ部分の軸線方向に沿った長さは、前記シリンダにおける前記太軸部の下死点から前記小径領域の開始位置までの軸線方向に沿った距離に等しい請求項１、請求項３、請求項４または請求項５のいずれかに記載の分注用シリンダ。
【請求項７】
種々の試薬や検体を収容可能な液収容部および分注チップを収容するチップ収容部を有する容器群と、請求項１に記載の１または２以上の分注用シリンダと、該分注用シリンダの各ノズルに着脱可能に装着された１または２以上の分注チップと、前記１または２以上の分注用シリンダのノズルが配列されたノズル配列部、および該分注用シリンダのプランジャを上下方向に沿って移動させて前記分注チップに対して液体の吸引吐出を行う吸引・吐出駆動部を有する分注ヘッドと、前記ノズルを前記容器群に対し相対的に移動可能とするノズル移動機構と、前記分注チップに対する所定量の液体の吸引吐出の指示があった場合に、該所定量が微小量か大量かを判別し、該判別結果が微小量の場合には、前記分注用シリンダのプランジャの細軸部が小径領域内を摺動可能な微小量吸引吐出区間内に位置させて前記所定量に応じた距離を摺動させ、前記判別結果が大量の場合には、前記プランジャの太軸部が大径領域内を摺動可能な大量吸引吐出区間内に位置させて前記所定量に応じた距離を摺動させるように前記吸引・吐出駆動部に対して指示する微小量・大量判別指示手段とを有する分注用シリンダを用いた分注装置。
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
前記大径領域の内周面または太軸部の外周面の周方向に沿って軸線を囲むように気密シール部材が設けられ、かつ、前記小径領域の内周面または細軸部の外周面の周方向に沿って軸線を囲むように他の気密シール部材が設けられ、前記遊動領域の長さは、少なくとも前記気密シール部材の設けられた位置に基づいて定められる請求項７に記載の分注用シリンダを用いた分注装置。
【請求項１０】
前記分注用シリンダの前記プランジャの前記細軸部の先端から軸線方向に沿って突出するように該細軸部と連結し前記小径領域内を摺動可能に設けられかつ前記太軸部が前記大径領域を摺動する際に前記ノズルの貫通孔と前記遊動領域とを連通させる通気路が形成された案内部をさらに有し、前記通気路またはその一部は前記案内部の軸線方向に沿って配設され、前記細軸部と前記通気路の軸線方向に沿った長さの和は前記太軸部の行程よりも長く形成された請求項７または請求項９に記載の分注用シリンダを用いた分注装置。
【請求項１１】
前記吸引・吐出駆動部は、液体の吸引吐出用動作において該分注用シリンダのプランジャの前記太軸部を下死点に位置させたときの前記吸引・吐出駆動部の高さより下側に下降することが可能であり、それによって前記分注用シリンダのノズルに装着した分注チップを取り外し可能とするチップ脱着機構をさらに有する請求項７、請求項９または請求項１０のいずれかに記載の分注用シリンダを用いた分注装置。
【請求項１２】
前記分注チップへの所定量の液体の吸引または吐出の指示があった場合には、所定量が微小量か大量かを判別する判別工程と、
請求項１に記載の分注用シリンダのノズルに分注チップを装着する装着工程と、
前記所定量が微小量と判別された場合には、前記分注用シリンダのプランジャの細軸部が小径領域内を摺動可能な微小量吸引吐出区間内に位置させて前記所定量に応じた距離を摺動させることで前記分注チップに対して前記微小量の液体を吸引吐出させる微小量吸引吐出工程と、
前記所定量が大量と判別された場合には、前記プランジャの太軸部が大径領域内を摺動可能な大量吸引吐出区間内に位置させて前記所定量に応じた距離を摺動させることで、前記分注チップに対して前記大量の液体を吸引吐出させる大量吸引吐出工程とを有する分注用シリンダを用いた分注処理方法。
【請求項１３】
前記微小量吸引吐出工程にあっては、前記太軸部は前記遊動領域内を移動する請求項１２に記載の分注用シリンダを用いた分注処理方法。
【請求項１４】
前記分注用シリンダの前記プランジャに設けた前記細軸部の先端から軸線方向に沿って突出するように前記細軸部と連結し前記小径領域内を摺動可能に設けられかつ前記太軸部が前記大径領域を摺動する際に前記ノズルの貫通孔と前記遊動領域とを連通させる通気路が形成された案内部をさらに有し、前記通気路またはその一部は前記案内部の軸線方向に沿って配設され、前記細軸部と前記通気路の軸線方向に沿った長さの和は前記太軸部の行程よりも長く形成され、前記大量吸引吐出工程にあっては、前記案内部が前記小径領域内を摺動する請求項１２または請求項１３に記載の分注用シリンダを用いた分注処理方法。
【請求項１５】
前記プランジャを上下方向に沿って移動させる吸引・吐出駆動部を、前記微小量吸引吐出工程において前記プランジャの太軸部を下死点に位置させたときの前記吸引・吐出駆動部の高さよりも下に下降させることで、該分注用シリンダのノズルに装着した分注チップを取り外すチップ脱着工程をさらに有する請求項１２乃至請求項１４のいずれかに記載の分注用シリンダを用いた分注処理方法。
【国際調査報告】
2018038019.tif 000014
2018038019.tif 000015
2018038019.tif 000016
2018038019.tif 000017