(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体供給源から供給された冷却された薬液または希釈液である液体をノズルにより吐出するノズル装置において、
前記液体供給源からの液体を非冷却状態で溜めて前記液体中の気泡を除去し、その液体を排出する気泡除去槽と、
前記液体供給源の液体を前記気泡除去槽に注入する注入手段と、
前記気泡除去槽に上方から前記液体を注入する注入口と、
前記気泡除去槽の下方から前記液体を排出する排出口と、
前記気泡除去槽内に溜まった前記液体の液面レベルを検知する液面センサと、
予め設定された液面レベルの下限値に関するデータを記憶し、前記検知された液面レベルに基づいて前記注入手段を作動させ、前記気泡除去槽内の液体の液面レベルを前記下限値以上に制御する制御部と、
前記気泡除去槽から排出された液体を前記ノズルに供給する供給手段と、
を含み、
前記下限値は、前記気泡除去槽に上方から注入された前記液体が前記排出口に至るまでの間に、液体の温度上昇に伴う気泡発生と当該気泡および液体注入時に存在した気泡の排出とができる深さ以上であることを特徴とするノズル装置。
【請求項２】
請求項１記載のノズル装置において、
前記気泡除去槽として、
前記注入手段によって前記液体が注入される第１気泡除去槽と、
前記第１気泡除去槽の後段に設けられた第２気泡除去槽と、
が設けられ、更に
前記第１気泡除去槽から前記第２気泡除去槽へ前記液体を導く連通部が設けられ、前記第２気泡除去槽から排出された液体が前記供給手段でノズルに供給されることを含むことを特徴とするノズル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はノズル装置に関し、特にノズルへ供給される液体の事前処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生化学などの分野においては、ノズルを利用して試薬や希釈液などの液体を吐出するために、分注装置をはじめとするノズル装置が利用される。ノズル装置には、図３に示されるようなもの、すなわち液体瓶１００内の液体１０２を分注ポンプ１０４で吸引して、ノズル１０６から吐出するものがある。液体１０２は、品質上の理由から、通常、使用される直前まで液体瓶１００ごと冷却され、あるいは使用中においても液体瓶１００ごと冷却されている。また、液体瓶１００は、多数回の分注に対応するために当初多量の液体１０２で満たされており、かなりの重量を有している。したがって、液体瓶１００は、ノズル装置の下方に配置されることが一般的である。これにより、分注ポンプ１０４としては、一般的に、負圧をかけて液体１０２を汲み上げる方式のものが利用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
液体瓶１００内の冷却状態にある液体１０２は、実際にノズル１０６に供給されるまでに温度が上昇する。これによって、液体１０２に溶け込んでいる気体が発泡し微小気泡が発生する。また、分注ポンプ１０４により液体１０２の吸引時に加えられる負圧によって、この気泡の発生が更に助長される。これにより、ノズル１０６から吐出される液体１０２に気泡が混入する。いずれにしても、吐出する液体中に不必要に含まれる気泡の除去が要望されている。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、ノズルから吐出する液体中に気泡を含まないようにすることができるノズル装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明は、液体供給源から供給された冷却された薬液または希釈液である液体をノズルにより吐出するノズル装置において、前記液体供給源からの液体を非冷却状態で溜めて前記液体中の気泡を除去し、その液体を排出する気泡除去槽と、前記液体供給源の液体を前記気泡除去槽に注入する注入手段と、前記気泡除去槽に上方から前記液体を注入する注入口と、前記気泡除去槽の下方から前記液体を排出する排出口と、前記気泡除去槽内に溜まった前記液体の液面レベルを検知する液面センサと、予め設定された液面レベルの下限値に関するデータを記憶し、前記検知された液面レベルに基づいて前記注入手段を作動させ、前記気泡除去槽内の液体の液面レベルを前記下限値以上に制御する制御部と、前記気泡除去槽から排出された液体を前記ノズルに供給する供給手段と、を含み、前記下限値は、前記気泡除去槽に上方から注入された液体が排出口に至るまでの間、液体の温度上昇に伴う気泡発生と当該気泡および液体注入時に存在した気泡の排出とができる深さ以上であることを特徴とする。
【０００６】
上記構成によれば、液体供給源とノズルとの間の経路上に気泡除去槽が設けられ、この気泡除去槽において、液体供給源からの液体が溜められ、液中における気泡が上方に追い出されることにより、この気泡が除去される。これにより、気泡を含まない液体、あるいは気泡を発生しにくい安定した液体をノズルから吐出させることができる。
【０００７】
ここで、注入口と排出口とは上下に離間して設けられる。これにより、注入口から注入された液体が直接排出口から排出されることを防止できる。
【０００８】
また、上記構成によれば、気泡除去槽内に溜められる液体の量を適切な量に調整することができる。
【０００９】
本発明の好適な態様では、前記気泡除去槽として、前記注入手段によって前記液体が注入される第１気泡除去槽と、前記第１気泡除去槽の後段に設けられた第２気泡除去槽と、が設けられ、更に前記第１気泡除去槽から前記第２気泡除去槽へ前記液体を導く連通部が設けられ、前記第２気泡除去槽から前記ノズルへ前記液体が排出されることを含むことを特徴とする。ここで、この連通部は、第１気泡除去槽と第２気泡除去槽との間に設けられ、液体を溜めて気泡を除去する１つ又は複数のさらなる気泡除去槽を含む構成であってもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るノズル装置の概略的な構成を示す図である。
【００１１】
汲取り管２２及び２４は、液体タンク１０から液体１２を汲み取るために利用される配管であり、その一端は液体タンク１０内に挿入される。汲取り管が２つあるので、例えば、一方の汲取り管２２で液体タンク１０の液体１２を汲み取っている間に、他方の汲取り管２４に新しい液体タンク１０をセットすることができる。
【００１２】
切換弁２６は、２つの汲取り管２２及び２４のうち使用する汲取り管を切り替えるための弁である。本実施形態の切換弁２６は、手作業によって切り換えられるが、例えば、使用中の液体タンク１０内の液体残量等に基づいて自動的に切り換わる構成であってもよい。
【００１３】
注入ポンプ２８は、制御部３４の制御に基づいて作動し、液体タンク１０の液体１２を汲取り管２２又は２４、切換弁２６及び吸引管３０を介して吸引し、その液体１２を注入管３２を介して気泡除去槽１４に注入する。本実施形態では、注入ポンプ２８としてペリスタポンプを使用している。
【００１４】
気泡除去槽１４は、内部に空洞部１６を有する。本実施形態では、５回から１０回の分注分に相当する液体１２が溜められる容量を有している。気泡除去槽１４は、その上部に開口を有しており、空洞部１６と連通している。気泡除去槽１４には、その上方から空洞部１６に注入管３２の一端側が挿入されて固定されている。この一端側の端部には、気泡除去槽１４に液体１２を注ぎ込む注入口３８が形成されている。なお、この注入管３２の一端側は、気泡除去槽１４の内壁に沿って傾斜した形状を有している。気泡除去槽１４の底部には、ノズル２０側に液体１２を排出する排出口４０が形成されている。なお、この気泡除去槽１４の上部は、異物の混入を防止するために、図示されていない蓋によって覆われている。気泡除去槽１４における気泡除去のメカニズムについては、後に詳述する。
【００１５】
気泡除去槽１４には、光又は超音波などを利用した液面センサ４２が設けられている。この液面センサ４２は、気泡除去槽１４内に溜められた液体１２の液面レベルを検出し、検出信号を制御部３４に出力する。
【００１６】
制御部３４には、気泡除去槽１４内の液面レベルの上限値と下限値に関するデータが設定されている。なお、このデータは必要に応じてユーザーによって設定できる構成であってもよい。制御部３４は、入力される液面レベルに関する信号に基づいて、気泡除去槽１４内の液体１２の液面レベルがこの上限値と下限値との間に保たれるように、注入ポンプ２８を作動させる。これにより、気泡除去槽１４内に必要量の液体１２が補われ、適当な量の液体１２が溜まった状態が保たれる。なお、気泡除去槽１４内に適当な液体量を保たせるために、ノズル２０から吐出される液体１２の吐出量に基づいて注入ポンプ２８を作動させ、気泡除去槽１４内に液体１２を補う構成であってもよい。
【００１７】
排出管４４は、気泡除去槽１４から排出される液体１２を分注ポンプ４６に流出させる配管であり、一方端が排出口４０に接続され、かつ他方端が分注ポンプ４６に接続されている。排出管４４は、気泡除去槽１４内における液面レベルの下限よりも低い位置に配設されている。これにより、気泡除去槽１４から排出された液体１２は、その自重によって分注ポンプ４６に流れ込む。
【００１８】
分注ポンプ４６は、制御部３４による制御に基づいて作動し、ノズル２０から液体１２を吐出させる。なお、この分注ポンプ４６は、液体１２に負圧をかけることなくその液体１２を内部に取り込みノズル２０側に供給する方式のポンプであることが望ましい。
【００１９】
ノズル２０は、ノズル搬送部５０によって３次元的に移動自在に設けられており、ノズル搬送部５０によって所望の位置に搬送される。また、ノズル２０は分注管４８を介して分注ポンプ４６と接続されており、分注ポンプ４６の作動によって液体１２を吐出する。なお、このノズル２０は、吸引に用いられてもよい。
【００２０】
次に、気泡除去槽１４における気泡除去に関するメカニズムについて説明する。注入ポンプ２８の作動によって、液体タンク１０で冷却状態にある液体１２が注入口３８から吐出され、気泡除去槽１４内に注入される。この経路上において、液体１２は、室温方向へ次第に温度が上昇する。これにより、液体１２は、気泡を発生しやすい不安定な状態、あるいは実際に気泡を含んだ状態になる。この液体１２は、気泡除去槽１４の空洞部１６において一旦開放される。これにより、液体１２に含まれていた気泡が除去される。ここで、本実施形態の気泡除去槽１４は室温下において利用される。したがって、空洞部１６に溜まっている液体１２は、排出されるまでに気泡を発生し、発生した気泡は液面へ向かって上昇する。なお、気泡除去槽１４は、ヒータ等を利用して積極的に温度調整を行う構成であってもよい。
【００２１】
ここで、排出口４０から気泡を排出させないためには、液面から排出口４０までの深さが、適当に確保される必要があるが、上述したように、空洞部１６では、これを考慮した下限値以上の深さが確保されるような液面が保たれているので、排出口からは、気泡を含まない、あるいは気泡を発生しにくい安定した液体１２が排出される。
【００２２】
次に、図２を用いて気泡除去槽における別の構成例について説明する。この図２に示す気泡除去槽ユニット５２は、第１気泡除去槽５４、第２気泡除去槽５６及び連通管５８とから構成されている。第１気泡除去槽５４と第２気泡除去槽５６は、互いに分離された液体収容槽であり、連通管５８によって連結されている。第１気泡除去槽５４には、注入管３２が、その上方から内部に挿入されて固定されている。一方、第２気泡除去槽５６の底部には、ノズル２０側に液体１２を排出する排出口４０が設けられている。なお、第１気泡除去槽５４及び第２気泡除去槽５６のそれぞれの上部は、異物の混入を防止するために、図示されていない蓋によって覆われている。
【００２３】
ここで、連通管５８は、第１気泡除去槽５４と第２気泡除去槽５６とをこれらの底部付近で連結している。これにより、例えば、注入管３２から液体１２が注入された際に、仮に、第１気泡除去槽５４において、不用意に液体１２の状態が乱れたとしても、第２気泡除去槽５６では静的な状態が保たれ、また、第１気泡除去槽５４で発生した気泡も第２気泡除去槽５６側に移動しにくい。その結果、気泡を含まない、あるいは気泡が発生しにくい安定した状態の液体１２を排出口４０から排出することができる。
【００２４】
なお、第１気泡除去槽５４において、溜められた液体１２を攪拌する適切な攪拌手段（図示せず）を適切な位置に設け、積極的に液体１２に刺激を加えて気泡を形成排除させてもよい。この構成においては、この攪拌手段によって、第１気泡除去槽５４内で気泡が形成されるが、連通管５８からは、気泡を含まない、あるいは気泡の含有量が少ない液体１２が第２気泡除去槽５６に流れ込む。これにより、第２気泡除去槽５６は安定した液体１２で満たされ、排出口４０からは、さらに気泡を発生しにくい液体１２が排出される。
【００２５】
以上、ノズル装置における実施形態について説明した。もし汲取り管がひとつだけしかないノズル装置の場合には本発明は、更に有効である。つまり、このようなノズル装置において、液体タンク１０を交換する間に注入ポンプ２８が気体を吸い込んだとしても、これら気泡除去槽１４あるいは気泡除去ユニット５２において液体１２をバッファリングしているので、この気体は排除される。また、気体が排除された液体１２を用いて分注を行うこととなるので、液体タンク１０の交換の度にノズル装置を停止する必要がない。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、ノズルから気泡を含まない液体を吐出可能なノズル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るノズル装置の概略的な構成を示す図である。
【図２】  気泡除去槽における別の構成としての気泡除去ユニットの構造を示す図である。
【図３】  従来におけるノズル装置の概略的な構成を示す図である。
【符号の説明】
１０  液体タンク、１２  液体、１４  気泡除去槽、１６  空洞部、２０  ノズル、２２  汲取り管、２４  汲取り管、２６  切換弁、２８  注入ポンプ、３０  吸引管、３２  注入管、３８  注入口、４０  排出口、４２  液面センサ、４４  排出管、４６  分注ポンプ、４８  分注管。
【図１】
0003745665.tif 000002
【図２】
0003745665.tif 000003
【図３】
0003745665.tif 000004