JP3473409B2 - 分注装置 - Google Patents
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Description
状の試料の分注に用いられる分注装置に関するものであ
る。
いて、検体や試薬などの液体を試料容器であるマイクロ
プレートに小分けする分注が行われる。マイクロプレー
トには、同時に多数のサンプルを対象として試験を行う
ため、多数の試料収納用の凹部であるウェルが設けられ
ている。分注に際しては多数のウェルを対象として同時
に一括して分注を行う場合があり、このために多連の分
注ノズルを備えた分注装置が用いられる。ここで用いら
れる分注ノズルは、液体を吸引する吸引部に吸引部内の
空気を吸引し、また吐出するポンプ機構を組み合せたも
のである。ポンプ機構としては、シリンダ内のピストン
をモータにより往復駆動するものが一般に用いられる。
そして多連の分注ノズルを備えた分注装置では、多数の
ピストンを同一のモータにより駆動することが行われ
る。
試験を行うためには、所定分注量の液体を精度よく吸引
・吐出させる必要があり、ピストンの駆動量を精度よく
制御することが求められる。このため、ピストン駆動用
のモータとしては、ステッピングモータなど、駆動量を
正確に制御することができるパルス制御可能なものが用
いられる。
する場合には、以下に述べるような動作制御上の問題が
あった。すなわち、ステッピングモータの起動時には、
モータの自起動パルスによりピストンが急激に動作す
る。このため吸引動作の開始時には、ピストンがある量
だけ急激に抜き出される結果、分注ノズルに装着された
分注チップの先端から急激に液体を吸引する。そしてこ
のとき同時に周囲のエアを吸引し易く、このエア吸引に
よって液体の吸引量がばらつくことになり、その結果と
して分注精度が確保されないという問題点があった。
動するために、複数のピストンの端部はピストンヘッド
によって連結されるが、ピストンが嵌入するシリンダの
ピッチとピストンヘッドのピッチには、加工時の誤差に
よりピッチ誤差が生じやすい。この状態でピストンを動
作させると、ピストンがシリンダ内で摺動する際に摺動
面のカジリ現象を発生しやすく、摺動抵抗が増加して摩
耗が促進され、その結果摺動部分の部品寿命が短いとい
う問題点があった。
ンの摺動抵抗を減少させて部品寿命を延長できる分注装
置を提供することを目的とする。
は、液状の試料を吸引する複数の吸引部と、これらの吸
引部に連通する複数のシリンダと、これらのシリンダに
一方の端部が嵌入された複数のピストンと、これら複数
のピストンの他方の端部を連結する連結部材と、前記連
結部材と前記各ピストンの前記他方の端部の間に介在
し、進退手段によりこの連結部材を前記ピストンをシリ
ンダから引き抜く方向へ移動させる際の衝撃を緩和する
緩衝部材とを備え、また、前記ピストンとシリンダとの
隙間をシールするシール部を備え、このシール部は前記
ピストンの周囲にグリースを保持するグリース溜めと、
グリースが前記ピストンの外周面に沿って前記吸引部側
へ漏出するのを防止するシール部材を有する。
吸引する複数の吸引部と、これらの吸引部に連通する複
数のシリンダと、一方の端部が前記シリンダ内に嵌入す
る複数のピストンと、これらの複数のピストンの他方の
端部に押当し前記ピストンを前記シリンダ内へ押し込む
方向へ移動させる押当部材と、この押当部材を前記シリ
ンダに対して進退させる進退手段と、各々のピストン毎
に配置されこれらのピストンを前記押当部材に押し付け
る方向に付勢する付勢手段とを備え、また前記ピストン
とシリンダの隙間をシールするシール部を備え、このシ
ール部は前記ピストンの周囲にグリースを保持するグリ
ース溜めと、グリースが前記ピストンの外周面に沿って
前記吸引部側へ漏出するのを防ぐシール部材を有する。
がシリンダ内に嵌入する複数のピストンの他方の端部を
連結する連結部材と、各ピストンの他方の端部の間に緩
衝部材を介在させることにより、モータ起動時の衝撃を
緩和して、急激な吸引によるエア吸込みを防いで分注精
度を確保することができる。
端部がシリンダ内に嵌入する複数のピストンの他方の端
部に押当して、これらのピストンをシリンダ内へ押し込
む押当部材に対してピストンを押し付ける方向に付勢す
る付勢手段を設けたので、同様にモータ起動時の衝撃が
ピストンに伝達されることがなく、したがって分注精度
を確保することができる。
実施の形態1の分注装置の正面図、図2は同分注装置の
分注ヘッドの部分断面図、図3は同分注ヘッドのシール
部の断面図、図4(a),(b),(c)は同分注方法
の説明図である。
装着されている。図外の昇降手段によって昇降部2を昇
降させることにより、分注ヘッド1は昇降動作を行う。
分注ヘッド1は、フレーム3、フレーム3の下部に支持
されたシリンダブロック4、シリンダブロック4に設け
られた複数のシリンダ内に一方の端部(図1,図2にお
いて下端部)が嵌入した複数のピストン5、これらのピ
ストン5の他方の端部(図1,図2において上端部)を
連結する連結部材としてのピストンヘッド6、およびピ
ストンヘッド6を上下動させる進退手段としての駆動部
7より構成される。シリンダブロック4の下面には複数
(本実施の形態では8本)の分注ノズル8が設けられて
おり、分注ノズル8の下端部には分注チップ9が装着さ
れている。分注ノズル8および分注チップ9は液状の試
料を吸引する吸引部となっている。
を説明する。シリンダブロック4には複数のシリンダ4
aが吸引部である分注ノズル8および分注チップと連通
して設けられている。すなわち、シリンダ4aの下端部
には分注ノズル8が螺入されてシリンダ4aと連通し、
分注ノズル8の下端部の径が絞られたテーパ形状部には
分注チップ9が装着されている。分注ノズル8のテーパ
形状部の外周面には、シール部材8aが装着され、分注
チップ9の内周面との接触部を密封している。
ーシング4bとなっており、シール部11はキャップ1
2を介して押え板13によってケーシング4b内に固定
されている。すなわち、押え板13を押し下げてシール
部11を押圧した状態でブロック14をボルト15によ
ってフレーム3に締結することにより、シール部11は
ケーシング4b内で固定される。
説明する。図3(a)に示すように、ケーシング4b内
にはシール部材11aが嵌合している。シール部材11
aのリップ部がピストン5の外周面に押し当てられるこ
とにより、シリンダ4aの内部の空間は外部から密封さ
れる。シール部材11aとしては、リップ部を有するも
のの他、Oリングやパッキンなどを用いてもよい。シー
ル部材11aの上方にはL字断面を有するカラー11b
が装着されている。カラー11bはシール部材11aの
止め部材としての機能の外に、内側に封入されるグリー
ス11cを保持するグリース溜めとしての機能を有して
いる。グリース11cは、ピストン5がシリンダ4a内
を上下動する際に、ピストン5の外周面とシリンダ4a
の内周面およびシール部材11aのリップ部との摺動面
を潤滑する潤滑剤である。また、カラー11bを装着す
る替わりに、図3(b)に示すようにフェルトや多孔質
材料などにグリースなどの潤滑剤を含浸させた潤滑部材
11c’を用いてもよい。
トンヘッド6について説明する。ピストンヘッド6に
は、ピストン5の配列に対応して円孔形状の嵌入部6a
が設けられている。嵌入部6a内には、ピストン5の上
端部が嵌入している。ピストン5の上端部には、きのこ
状の当接部5bが設けられており、当接部5bが嵌入部
6aの上面と当接する当接面の形状は曲面となってい
る。また、当接部5bと、当接部5aの嵌合状態は、径
方向に隙間を有し、いわゆる“遊び”がある状態となっ
ている。このため、嵌入部6aの配列ピッチと、シリン
ダ4aのピッチに誤差がある場合や、シリンダ4aが傾
いた状態で加工されている場合などにおいても、上記の
当接面形状および径方向の隙間があることにより、ピス
トンヘッド6によりピストン5を無理なくシリンダ4a
内に押し込むことができる。
するカラー16および弾性材であるコイルスプリング1
7が装着されている。ピストンヘッド6の下面にプレー
ト18を取り付けた状態では、カラー16の下端部はプ
レート18に支持され、スプリング17はピストン5の
当接部5bを上方に付勢して当接部5bを嵌入部6aの
上面に当接させる。そして、この状態では、カラー16
の上端面と嵌入部6aの上面との間にはクリアランスS
が生じている。
始すると、上昇開始直後はクリアランスSがあることに
より、ピストン5はピストンヘッドの動きに追従せず、
スプリング17を介して伝達される力によって上昇動作
を行う。その後スプリング17が圧縮されてカラー16
の上端部が当接部5bに当接することにより、ピストン
5はピストンヘッド6の動きに追従する。すなわち、ス
プリング17は、連結部材であるピストンヘッド6とピ
ストン5の上端部との間に介在して、ピストン5をシリ
ンダ4aから引き抜く方向へ移動する際の衝撃を緩和す
る緩衝部材となっている。
昇降駆動する駆動部7について説明する。ピストンヘッ
ド6の上面に取付けられたプレート19にはシャフト2
0が固着されている。シャフト20はその中間部をフレ
ーム3に設けられたスライダ21に上下動自在に支持さ
れており、シャフト20の上端部は昇降板24に固着さ
れている。昇降板24には2個のナット23が装着され
ており、ナット23には送りネジ22が螺入している。
送りネジ22の上端部にはプーリ25が結合されてお
り、モータ27を駆動してベルト26を介してプーリ2
5を回転させることにより、昇降板24は上下動作を行
う。したがってシャフト20により連結されたピストン
ヘッド6も同様に上下動作を行う。すなわち、モータ2
7、プーリ25、ナット23および送りネジ22は連結
部材であるピストンヘッド6をシリンダに対して進退さ
せる進退手段となっている。
り、以下動作について説明する。まず図1において、図
示しない昇降手段を駆動して昇降部2を下降させる。こ
れにより分注ヘッド1全体が下降して、図4(a)に示
すように、分注ノズル8に装着された分注チップ9の下
端部を分注対象の液体を収納したマイクロプレート30
のウェル31内に挿入する。次にモータ27を駆動し、
ピストンヘッド6を上昇させ、ピストン5をシリンダ4
aから引き抜く動作を行わせる。このとき、モータ27
の起動時には、図2に示すようにカラー17の上端面と
嵌入部6aの上面の間にはクリアランスSがあるため、
ピストンヘッド6の上方向への変位が直ちにピストン5
の当接部5bに伝達されることがなく、ピストンヘッド
6はスプリング17を介して上昇力をピストン5に伝達
する。したがって、モータ27の起動時の自起動パルス
による急激な変位が、そのままピストン5に伝達される
ことがなく、ピストン5の急激な吸引動作に起因して発
生する、エアー吸込みなどによる分注精度不良を防止す
ることができる。
ッド6を所定量だけ上昇させる。この過程において、カ
ラー16がクリアランスS分上昇して嵌入部6aの上面
に当接した後は、ピストン5はピストンヘッド6に追従
して所定量だけ変位し、これにより、図4(b)に示す
ように分注チップ9の下端部から所定の分注量の液体3
2が吸引される。次いで、図示しない昇降手段により分
注ヘッド1を上昇させ、吸入動作が終了する。
イクロプレート30を載置し、分注ヘッド1との位置合
せを行う。次いで分注ヘッド1を下降させ、分注チップ
9の下端部をマイクロプレート30のウェル31内に挿
入する。そしてモータ27を駆動してピストンヘッド6
を下降させる。これにより、嵌入部6aの上面がピスト
ン5の当接部5bに当接し、ピストン5をシリンダ4a
内に進入させる。このとき、当接部5bと嵌入部6aに
は“遊び”があるため、シリンダブロック4のシリンダ
4aのピッチと嵌入部6aのピッチとの間に誤差がある
場合でも、ピストン5がシリンダ4a内を摺動する際に
カジリが発生せず、したがって異常摩耗を防止して摺動
部品の寿命を延長することが可能となる。そして、ピス
トン5が所定量だけシリンダ4a内に進入することによ
り、図4(c)に示すように、分注チップ9の下端部か
ら所定の分注量の液体が吐出され、分注が完了する。
態2の分注装置の分注ヘッドの部分断面図である。本実
施の形態2は、実施の形態1におけるピストンヘッド6
とピストン5が当接する部分の構成を変更したものであ
り、それ以外については実施の形態1と同様である。
プレート19の下面には、押当部材としてのブロック
6’が装着されている。ピストン5’の段付部5’aの
上端は、曲面形状を有する当接部5’bとなっており、
この曲面部でブロック6’の下面と当接している。また
ピストン5’の外周面に沿って弾性部材であるコイルス
プリング28が装着されている。コイルスプリング28
の下端部はプレート13の上面で支持され、上端部は当
接部5’bを上方に押し上げ、ピストン5’をブロック
6’に対して付勢している。すなわちコイルスプリング
28はピストン5’を押当部材に対して付勢する付勢手
段となっている。
上昇させて吸入動作を行う場合に、モータ起動時に自起
動パルスによりブロック6’が急激に上方に変位して
も、ピストン5’には駆動力が伝達されないため、ピス
トン5’が急激に吸引動作を行うことがない。この場
合、シール部11の摺動抵抗とコイルスプリング28の
弾性力との差がピストン5’を上昇させる力となる。し
たがって、実施の形態1と同様に、急激な吸引動作に起
因する分注精度の低下が発生しない。
降させてピストン5’をシリンダ4a内に進入させる際
に、当接部5’bとブロック6’は当接部5’bの曲面
で当接するため、シリンダ4aにピッチ誤差や傾きなど
の加工精度不良がある場合においても、ピストン5’が
シリンダ4a内でカジリを発生することがない。したが
って、実施の形態1と同様に異常摩耗を防止して摺動部
品の寿命を延長させることができる。
の端部を連結する連結部材と各ピストンの上端部の間に
緩衝部材を介在させ、または複数のピストンの上端部に
押当してピストンをシリンダ内に進入させる押当部材に
対してピストンを付勢する付勢手段を設けたので、モー
タ起動時にピストンが急激に吸引動作を行うことに起因
するエア吸込みを防止して、分注精度を確保することが
できる。また、シリンダピッチの誤差や、傾きなどの加
工精度不良がある場合においても、ピストンとシリンダ
のカジリが発生することがなく、摺動部の異常摩耗を防
止して摺動部品の寿命を延長することができる。
の部分断面図
の断面図
図 (b)本発明の実施の形態1の分注方法の説明図 (c)本発明の実施の形態1の分注方法の説明図
の部分断面図
Claims (2)
- 【請求項1】液状の試料を吸引する複数の吸引部と、こ
れらの吸引部に連通する複数のシリンダと、これらのシ
リンダに一方の端部が嵌入された複数のピストンと、こ
れら複数のピストンの他方の端部を連結する連結部材
と、前記連結部材と前記各ピストンの前記他方の端部の
間に介在し、進退手段によりこの連結部材を前記ピスト
ンをシリンダから引き抜く方向へ移動させる際の衝撃を
緩和する緩衝部材とを備え、また前記ピストンとシリン
ダとの隙間をシールするシール部を備え、このシール部
は前記ピストンの周囲にグリースを保持するグリース溜
めと、グリースが前記ピストンの外周面に沿って前記吸
引部側へ漏出するのを防止するシール部材を有すること
を特徴とする分注装置。 - 【請求項2】液状の試料を吸引する複数の吸引部と、こ
れらの吸引部に連通する複数のシリンダと、一方の端部
が前記シリンダ内に嵌入する複数のピストンと、これら
の複数のピストンの他方の端部に押当し前記ピストンを
前記シリンダ内へ押し込む方向へ移動させる押当部材
と、この押当部材を前記シリンダに対して進退させる進
退手段と、各々のピストン毎に配置されこれらのピスト
ンを前記押当部材に押し付ける方向に付勢する付勢手段
とを備え、また前記ピストンとシリンダの隙間をシール
するシール部を備え、このシール部は前記ピストンの周
囲にグリースを保持するグリース溜めと、グリースが前
記ピストンの外周面に沿って前記吸引部側へ漏出するの
を防ぐシール部材を有することを特徴とする分注装置。
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