(57)【要約】【課題】  液体試料を精度良く分注する液体試料分注装置を提供する。【解決手段】  本発明の液体試料分注装置は、液体試料を吸引または吐出するノズル2と、ノズルにフレキシブルチューブ3を介して接続されたシリンダ5と、シリンダ内を往復し内部圧力を作用させるプランジャ6と、プランジャを往復運動させるアクチュエータ7と、アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動部8と、アクチュエータ駆動部を制御する制御部9とを備えたもので、制御部9はプランジャの吐出位置における摺動抵抗値を記憶する摺動抵抗記憶部11を備え、アクチュエータの吐出動作パターンを基にした推力指令に予め記憶した摺動抵抗値を加算した値をアクチュエータ駆動部へ指令するものである。【選択図】    図１
2007093537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体試料を吸引または吐出するノズルと、前記ノズルにフレキシブルチューブを介して接続されたシリンダと、前記シリンダ内を往復し内部圧力を作用させるプランジャと、前記プランジャを往復運動させるアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動部と、前記アクチュエータ駆動部を制御する制御部とを備え、前記ノズルによって吸引保持された前記液体試料を複数の反応容器に所定量ずつ吐出し分注する液体試料分注装置において、
前記制御部は前記プランジャの吐出位置における摺動抵抗値を記憶する摺動抵抗記憶部を備え、前記アクチュエータの吐出動作パターンを基にした推力指令に前記予め記憶した摺動抵抗値を加算した値を前記アクチュエータ駆動部への動作指令とすることを特徴とする液体試料分注装置。
【請求項２】
前記吐出位置は、予め設定した箇所であることを特徴とする請求項１記載の液体試料分注装置。
【請求項３】
前記吐出位置は、複数の吐出位置を基に予め演算により求めた任意の箇所であることを特徴とする請求項１記載の液体試料分注装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体試料を反応容器に精度良く分注する液体試料分注装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸引保持部内の液体試料の液面を一定に保ち、液体試料を精密に吐出する液体試料分注装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
図６は、従来の液体試料分注装置の要部を示す構成図である。
液体試料分注装置211は、吸引保持部としての分注プローブ212、圧力発生部としてのシリンジ213、シリンジ駆動用のステッピングモータ214を有している。そして、ステッピングモータ214を駆動するモータ駆動部215、及び、制御部216が備えられている。
【０００３】
この液体試料分注装置はつぎのように動作する。
まず、シリンジ213が吸引駆動され、プローブ212に洗浄水229と液体試料230が順に吸引される。図７（ａ）に示すように、洗浄水229と液体試料230との間には空気層231が介在している。液体試料230の吸引量は、複数の反応容器219に対して連続して分注を行えるように、各反応容器219毎の所要分注量の総量とし、空気層を介さずに吸引される。  つぎに、シリンジ213が吐出駆動され、プローブ212内の液体試料230が、ｎ個（２つのみ図示）の反応容器219に対して、所定量ずつ吐出される。プローブ212先端の液面234の位置は図７（ｂ）に示すようになる。
各反応容器219に吐出される液体試料230は、更に時分割されており、二度（初回吐出と最終吐出）に分けて吐出される。分割されたｎ個の分割試料は、各々適宜の異なる分量の分割試料を、順次のタイミングまたは不規則なタイミングで所望の容量（例えば反応容器、希釈用容器）に分注するものである。液体試料の時分割は、制御部216の指令に基づき、初回吐出のための駆動パルスと、最終吐出のための駆動パルスとを分けて出力する。ｎ−１回目の分注が終了した状態を図７（ｃ）に示す。
このように、従来の液体試料分注装置は、吸引保持部内の液体試料の液面を一定に保ち、液体試料を精密に吐出するものである。  
【特許文献１】特開平６−３４１９９９公報（第５頁、図１、２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の液体試料分注装置は、吸引保持部内の液体試料の液面を一定に保ち、液体試料を吐出することができるが、モータに連結された連結されたシリンジ内にあるプランジャの吐出位置における摺動抵抗（摩擦力）により液体試料の吐出量が変化する可能性があるという問題点があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、予め記憶されたシリンジ内にあるプランジャの吐出位置における摺動抵抗（摩擦力）を、アクチュエータの吐出動作パターンを基にした推力指令に加算した値を動作指令とすることにより、液体試料を高精度に分注できる液体試料分注装置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】
上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、液体試料を吸引または吐出するノズルと、前記ノズルにフレキシブルチューブを介して接続されたシリンダと、前記シリンダ内を往復し内部圧力を作用させるプランジャと、前記プランジャを往復運動させるアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動部と、前記アクチュエータ駆動部を制御する制御部とを備え、前記ノズルによって吸引保持された前記液体試料を複数の反応容器に所定量ずつ吐出し分注する液体試料分注装置において、前記制御部は前記プランジャの吐出位置における摺動抵抗値を記憶する摺動抵抗記憶部を備え、前記アクチュエータの吐出動作パターンを基にした推力指令に前記予め記憶した摺動抵抗値を加算した値を前記アクチュエータ駆動部への動作指令とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記吐出位置を予め設定した箇所とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記吐出位置を複数の吐出位置を基に予め演算により求めた任意の箇所とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載の発明によると、アクチュエータの吐出動作パターンを基にした推力指令に予め記憶した摺動抵抗値を加算した値をアクチュエータ駆動部への動作指令としたので、シリンジ内にあるプランジャの吐出位置における摩擦力（摺動抵抗）によらず液体試料を精度良く吐出できる。
請求項２に記載の発明によると、吐出位置を予め設定したので、シリンジ内にあるプランジャの吐出位置における摩擦力（摺動抵抗）によらず液体試料を精度良く吐出できる。
請求項３に記載の発明によると、吐出位置を複数の吐出位置を基に予め演算により求めて任意の箇所としたので、シリンジ内にあるプランジャの吐出位置における摩擦力（摺動抵抗）によらず液体試料をさらに精度良く吐出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明の実施例１を示す液体試料分注装置の構成図である。
図において、1は液体試料分注装置、2はノズル、3はフレキシブルチューブ、4はシリンジ、5はシリンダ、6はプランジャ、7はアクチュエータ、8はアクチュエータ駆動部、9は制御部である。なお、12は液体試料を供給する液体試料容器、13は液体試料を吐出する反応容器、14は液体試料である。
液体試料分注装置1は、液体試料を吸引保持するノズル2、液体試料を流すフレキシブルチューブ3、シリンジ4、プランジャ6に連結されたアクチュエータ7、アクチュエータ駆動部8および制御部9からなる。制御部9は、主としてアクチュエータ駆動部8を制御するもので、ＣＰＵ10とシリンジ4内におけるプランジャ6の摺動抵抗（摩擦力）を記憶する摺動抵抗記憶部11とからなる。
ノズル2は先端部が細く成形された中空体であり、鉛直方向に姿勢を保たれている。そして、液体試料容器12の液体試料14を吸引し、反応容器13に液体試料14を吐出し、図示しない洗浄水容器の洗浄水についても吸引・吐出する。
シリンジ4は、液体試料分注装置1の一定の位置に配置されており、フレキシブルチューブ3を介してノズル2に接続されている。プランジャ6をシリンジ4の後方に移動した時には液体試料14を吸引しシリンジ4内の容積が増加し、シリンジ4の前方に移動した時には液体試料14を吐出しシリンジ4内の容積が減少する。
アクチュエータ7はシリンジ4内のプランジャ6を上下動可能なものであり、アクチュエータ駆動部8によって駆動される。
アクチュエータ駆動部8は制御部9に接続されており、制御部9から出力された動作指令に基づいてアクチュエータ 7を駆動する。
制御部9は、ＣＰＵ10と摺動抵抗記憶部11を有しており、ノズル2が液体試料14（試料や試薬）を吐出するようアクチュエータ駆動部8を制御する。
ＣＰＵ10は、予めオペレータにより入力されるか、或るいは、液体試料容器12等に表示された識別マークから読み取られた試料数と所望の分析項目に基づいて、各種液体試料14に関する所要の分注量及び分注順序に対応するようにアクチュエータ駆動部8を制御する。さらに、ＣＰＵ10は、必要に応じて洗浄水および／または空気層の吸引動作のためにもアクチュエータ駆動部8を制御する。
摺動抵抗記憶部11はシリンジ4内にあるプランジャ6の吐出位置における摺動抵抗（摩擦力）を記憶する。このため、制御部9はシリンジ4内にあるプランジャ6の座標系を定義し、プランジャ6がシリンジ4の先端へ移動したときの座標を０、シリンジ4の後方へ移動したときの任意の座標をｐとしている。そして、プランジャ6の決められた吐出位置pにおける摺動抵抗（摩擦力）f(p)をフォースゲージ等を用いて予め計測する。計測結果を図２に示す。図２はシリンジ内にあるプランジャ6の吐出位置における摺動抵抗（摩擦力）を示す図である。
【００１０】
つぎに、本実施例の動作について図３、４を用いて説明する。
図３はアクチュエータ制御部のフローを示す図、図４はノズルの吸引状態を示す図である。
(1) 先ず、摺動抵抗（摩擦力）を記憶する（Ｆ０）。
予め計測したシリンジ4内の決められた吐出位置pにおける摺動抵抗（摩擦力）f(p)を摺動抵抗記憶部に記憶する(図２)。
(2) 洗浄水を吸引する（Ｆ１）。
アクチュエータ7によりシリンジ4内のプランジャ6が吸引駆動されると、ノズル2から図示しない洗浄水容器の洗浄水15を吸引する(図４（ａ）)。または、図示しない弁と図示しない別のフレキシブルチューブを介して図示しないポンプからフレキシブルチューブとノズル2に洗浄水を供給してもよい。
(3) 空気を吸引する（Ｆ２）。
アクチュエータ7によりシリンジ4内のプランジャ6が吸引駆動され、ノズル2からシリンジ4内に空気16を吸引する(図４（ｂ）)。
(4) 液体試料を吸引する（Ｆ３）。
アクチュエータ7によりシリンジ4内のプランジャ6が吸引駆動され、ノズル2から液体試料容器12の液体試料14を吸引する(図４（ｃ）)。
(5) 液体試料を吐出する（Ｆ４）。
吐出動作パターンを基にしたアクチュエータ7への推力指令と、予め記憶したシリンジ4内にあるプランジャ6の決められた吐出位置pにおける摺動抵抗（摩擦力）f(p)とを加算したものを新しい推力指令として、アクチュエータ7によりシリンジ4内のプランジャ6が決められた吐出位置pから吐出駆動され、ノズル2から反応容器13へ液体試料14を吐出する(図４（ｄ）)。
(6) 吐出ごとに(2)〜(5)を繰り返す。
このように、本実施例ではシリンジ4内にあるプランジャ6の吐出位置における摺動抵抗（摩擦力）を予め記憶しておき、この摺動抵抗を加算した値をアクチュエータ駆動部への動作指令ととしたので、シリンジ4内にあるプランジャ6の吐出位置における摺動抵抗（摩擦力）によらず液体試料を精度良く吐出できる。
なお、本実施例では空気の吸引量、液体試料の吸引量および吐出位置を一定としたが、これらの量は液体試料の吐出量に応じて、予め実験に基づき求めておけばよい。また、オペレータがノズル2の下に液体試料容器12、反応容器13を準備することを想定しているが、制御部9がアクチュエータ7と同期してノズル2もしくは図示しない液体試料容器12、反応容器13を搭載したテーブル等を制御し、自動的に液体試料を吸引・吐出してもよい。さらに、複数回分の分注量の液体試料を吸引しておき、複数の反応容器13に連続して液体試料を吐出してもよい。
本発明が特許文献１、２と異なる部分は、シリンジ4内にあるプランジャ6の吐出位置における摺動抵抗（摩擦力）を予め記憶しておき、この摺動抵抗を加算した値をアクチュエータ駆動部への動作指令とする点である。
【実施例２】
【００１１】
本実施例の構成は、実施例１と同様なので説明は省略する。
予めシリンジ4内にあるプランジャ6の決められた一箇所の吐出位置p0における摩擦力（摺動抵抗）f(p0)をフォースゲージ等により計測しておく。
【００１２】
つぎに、本実施例の動作について説明する。
(1) 摺動抵抗（摩擦力）を記憶する（Ｆ０）。
予め計測したシリンジ4内の決められた一箇所の吐出位置p0における摺動抵抗（摩擦力）f(p0)を摺動抵抗記憶部に記憶する。
(2) 洗浄水の吸引（Ｆ１）、 (3) 空気の吸引（Ｆ２）、 (4) 液体試料の吸引（Ｆ３）は、実施例１に同じである。
(5) 液体試料を吐出する（Ｆ４）。
吐出動作パターンを基にしたアクチュエータ7への推力指令と、予め記憶したシリンジ4内にあるプランジャ6の決められた一箇所の吐出位置p0における摺動抵抗（摩擦力）f(p0)とを加算したものを新しい推力指令として、アクチュエータ7によりシリンジ4内のプランジャ6が予め決められた一箇所の吐出位置p0から吐出駆動され、ノズル2から反応容器13へ液体試料14を吐出する(図４（ｄ）)。
(6) 吐出ごとに(2)〜(5)を繰り返す。
このように、分注用アクチュエータ制御部9に摺動抵抗記憶部を備え、摺動抵抗記憶部に前記分注用アクチュエータに連結されたシリンジ内にあるプランジャの決められた一箇所の吐出位置における摺動抵抗（摩擦力）を記憶し、前記分注用アクチュエータ制御部9が、前記分注用アクチュエータの吐出動作パターンを基にした推力指令に予め記憶された分注用アクチュエータに連結されたシリンジ内にあるプランジャの決められた一箇所の吐出位置における摺動抵抗（摩擦力）を加算した値を動作指令とすることができるため、シリンジ内にあるプランジャの決められた一箇所の吐出位置における摺動抵抗（摩擦力）によらず液体試料を精度良く吐出できる。
【実施例３】
【００１３】
本実施例の構成は、実施例１と同様なので説明は省略する。本実施例はプランジャ6の予め決められた複数の吐出位置と摩擦力とを予め計測した結果を用いたものである。
つぎに、本実施例の動作について説明する。
制御部9の動作は図３のフローと同じである。制御部9が、液体試料を精度良く吐出するためには、予めシリンジ4内にあるプランジャ6の複数の吐出位置p0、p1、p2、p3、p4における摺動抵抗（摩擦力）f(p0)、f(p1)、f(p2)、f(p3)、f(p4)をフォースゲージ等により計測しておく。
【００１４】
(1) 摺動抵抗（摩擦力）を記憶する（Ｆ０）。
予め計測したシリンジ4内の決められた複数の吐出位置p0、p1、p2、p3、p4における摺動抵抗（摩擦力）f(p0)、f(p1)、f(p2)、f(p3)、f(p4)を摺動抵抗記憶部に記憶しておく。
(2) 洗浄水の吸引（Ｆ１）、(3) 空気の吸引（Ｆ２）、 (4) 液体試料の吸引（Ｆ３）は、実施例１に同じである。
(5) 液体試料を吐出する（Ｆ４）。
吐出動作パターンを基にしたアクチュエータ7への推力指令と、予め記憶したシリンジ4内にあるプランジャ6の決められた複数の吐出位置p0、p1、p2、p3、p4における摺動抵抗（摩擦力）f(p0)、f(p1)、f(p2)、f(p3)、f(p4)とを加算したものを新しい推力指令として、アクチュエータ7によりシリンジ4内のプランジャ6が予め決められた複数の吐出位置p0、p1、p2、p3、p4のうちのいずれかから吐出駆動され、ノズル2から反応容器13へ液体試料14を吐出する(図４（ｄ）)。
(6) 吐出ごとに(2)〜(5)を繰り返す。
このように、制御部9に摺動抵抗記憶部を備え、摺動抵抗記憶部にアクチュエータ7に連結されたシリンジ4内にあるプランジャ6の決められた複数の吐出位置における摺動抵抗（摩擦力）を記憶し、制御部9が、アクチュエータ7の吐出動作パターンを基にした推力指令に予め記憶されたアクチュエータ7に連結されたシリンジ4内にあるプランジャ6の決められた複数の吐出位置における摺動抵抗（摩擦力）を加算した値を動作指令とすることができるため、シリンジ4内にあるプランジャ6の決められた複数の吐出位置における摺動抵抗（摩擦力）によらず液体試料を精度良く吐出できる。
【実施例４】
【００１５】
本実施例の構成は、実施例１と同様なので説明は省略する。本実施例は、シリンジ4内にあるプランジャ6の複数の吐出位置を基に任意の吐出位置における摺動抵抗（摩擦力）を関数化したものを用いた例である。
【００１６】
つぎに、本実施例の動作について説明する。
(1) 摺動抵抗（摩擦力）を記憶する（Ｆ０）。
予め計測したシリンジ4内にあるプランジャ6の複数の吐出位置p0、p1、p2、p3、p4における摺動抵抗（摩擦力）f(p0)、f(p1)、f(p2)、f(p3)、f(p4)を基に、プランジャ6の任意の吐出位置pにおける摺動抵抗（摩擦力）f(p)をスプライン曲線等の曲線近似式を用いて関数化し摺動抵抗記憶部に記憶しておく。
(2) 洗浄水の吸引（Ｆ１）、(3) 空気の吸引（Ｆ２）、 (4) 液体試料の吸引（Ｆ３）は、実施例１に同じである。
(5) 液体試料を吐出する（Ｆ４）。
吐出動作パターンを基にしたアクチュエータ7への推力指令と、予め関数化して記憶したシリンジ4内にあるプランジャ6の任意の吐出位置pにおける摺動抵抗（摩擦力）f(p)とを加算したものを新しい推力指令として、アクチュエータ7によりシリンジ4内のプランジャ6が任意の吐出位置pから吐出駆動され、ノズル2から反応容器13へ液体試料14を吐出する(図４（ｄ）)。
(6) 吐出ごとに(2)〜(5)を繰り返す。
このように、制御部9に摺動抵抗記憶部を備え、摺動抵抗記憶部にアクチュエータ7に連結されたシリンジ4内にあるプランジャ6の吐出位置における摺動抵抗（摩擦力）を記憶し、制御部9が、アクチュエータ7の吐出動作パターンを基にした推力指令に予め記憶されたアクチュエータ7に連結されたシリンジ4内にあるプランジャ6の吐出位置における摩擦力（摺動抵抗）を加算した値を動作指令とすることができるため、シリンジ4内にあるプランジャ6の吐出位置における摺動抵抗（摩擦力）によらず液体試料を精度良く吐出できる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
なお、シリンジ内にあるプランジャの吐出位置における摺動抵抗（摩擦力）によらず液体試料を精度良く吐出できるので、吸引・吐出が必要なバイオ関連および医療関連の装置等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１を示す液体試料分注装置の構成図である。
【図２】実施例１におけるプランジャの吐出位置と摩擦力との関係を示すグラフである。
【図３】実施例１における制御部の動作を示すフロー図である。
【図４】図１のノズルの吸引状態を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例４を示す吐出位置と摩擦力との関係を示すグラフである。
【図６】従来の液体試料分注装置の要部を示す構成図である。
【図７】図６の各分注時におけるプローブ内の液体試料の液面位置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
1、211  液体試料分注装置
2  ノズル
3、223  フレキシブルチューブ
4、213  シリンジ
5、220  シリンダ
6  プランジャ
7  アクチュエータ
8  アクチュエータ駆動部
9  制御部
10、226  ＣＰＵ
11  摺動抵抗記憶部
12  液体試料容器
13  反応容器
14、230  液体試料
15、229  洗浄水
16  空気
212  分注プローブ
212a  先端部
214  ステッピングモータ
215  モータ駆動部
216  制御部
217  プローブ移送部
218  試料容器
219  反応容器
221  ピストン
222  圧力室
224  スライド体
225  ねじ部
227  時分割部
231  空気層
234  液面
【図１】
2007093537.tif 000003
【図２】
2007093537.tif 000004
【図３】
2007093537.tif 000005
【図４】
2007093537.tif 000006
【図５】
2007093537.tif 000007
【図６】
2007093537.tif 000008
【図７】
2007093537.tif 000009