JP3567710B2 - 分注ノズルと液体分注機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分注ノズル及び分注ノズルを備える液体分注機に関し、特に臨床検査において液体を分注する液体分注機用の分注ノズル及びそのような分注ノズルを備える液体分注機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特に臨床検査の分野に於いては、数種類の液体を多数分注する、即ち所定量ずつ取り分けることが多いため、分注液体毎にチップを交換するチップ式液体分注機が広く用いられている。この分注機では、一般に１〜２０μｌ（マイクロリッター）用チップ（以下、適宜「少容量チップ」という）、２０〜２００μｌ用チップ、２００〜１０００μｌ用チップ（以下、適宜「大容量チップ」という）、１０００〜５０００μｌ用チップ等の容量別チップを、分注する液体量によって使い分けている。
【０００３】
これらのチップは精度よく液体を分注するために、例えば、図８（Ａ）に示されるように、大容量チップ１０２ａは、分注液量に合わせてチップ液体吸入部容積を保つためにチップの内径ｄ１を大きく、またチップの液を収容する部分の長さＬ１を長くしている。一方少容量チップ１０２ｂは、図８（Ｂ）に示されるように、チップの内径ｄ２を小さくするとともに、チップの液を収容する部分の長さＬ２を短くする。このようなチップは、ノズルヘッド１０１に嵌合により取り付けて用いられる。
【０００４】
一方、分注液量毎にチップを使い分けなくてもすむように、図８（Ｃ）に示されるように、チップの内径ｄ３を小さくし、その分チップの長さＬ３を長くする方法もある。これは、少容量チップのチップと径をほぼ同じとしたままチップ長を長くして、大容量用のチップ液体吸入部容積と同等の液体吸入部容積を備えたものである（以下、適宜「長チップ」という）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の分注ノズルによれば、分注液量によって何種類ものチップを使い分けなければならず、大変煩雑であり、また長チップを用いた場合でも、液体の吸い上げ速度によってチップ内部の減圧度合いが異なるため、液体吸引速度が変化すると分注精度に差が生じてしまう。
【０００６】
そこで本発明は、分注液量に拘わらず１種類のチップで精度良く液体分注が行える分注ノズル、及びそのような分注ノズルを用いる簡便で精度のよいチップ式液体分注機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による分注ノズルは、図１に示すように、液収容空間を有し、先端部がすぼまっており、前記先端部に分注液を吸入しまた吐き出す開口を有するチップ１０２ａを用いる分注機用の分注ノズルであって；チップ１０２ａを取り付けて保持するノズルヘッド２を備え；ノズルヘッド２が、外径側にチップ１０２ａを嵌合して保持するノズルヘッド基部２ａと、ノズルヘッド基部２ａからチップ１０２ａの液収容空間に伸延する伸延部２ｂを有し、ノズルヘッド基部２ａと伸延部２ｂは、長手方向に貫通する穴を有し；伸延部２ｂは、チップ１０２ａがノズルヘッド基部２ａに嵌合して取り付けられたとき、チップ１０２ａの内面側に対して僅かな隙をもって沿うように外面が作られていることを特徴とする。
【０００８】
このように構成すると、ノズルヘッド２が、チップ１０２ａの液収容空間に伸延する伸延部２ｂを有するので、チップ１０２ａ内の空気を伸延部２ｂによって排除することができる。ここで液収容空間とは、チップ１０２ａをノズルヘッド２に取り付けたとき、ノズルヘッドのチップ側端面からチップ先端までの間に形成される空間をいう。
【０００９】
この分注ノズルでは、請求項２に記載のように、伸延部２ｂの外径側に先端に向かってテーパがついており、伸延部２ｂがチップ１０２ａの内面側に対して僅かな隙をもって沿うように、チップ１０２ａの内径側には伸延部２ｂのテーパに対応するテーパがついており、又は、伸延部２ｂがほぼ円形の長手方向全体に渡って外径が一様な断面を有し、該円形断面の外径は、伸延部２ｂがチップ１０２ａの内面側に対して僅かな隙をもって沿うように、チップ１０２ａの内径と実質的に等しくなるように形成するのが好ましい。
【００１０】
ここで内径と実質的に等しいとは、図７（Ａ）に示されるように、伸延部１２ａの外径とチップ１９ａの内径が長手方向に一様な円筒状であって、伸延部１２ａの外径がチップ１９ａの内径とほぼ等しく、しかしそれよりごく僅かに小さい程度に作られている場合の他、図１（Ｄ）あるいは図２（Ａ）に示されるように、伸延部の外径側にテーパがついており、チップ１０２ａ、１９の内径側には伸延部１２ａのテーパに対応するテーパがついており、両者が僅かな隙をもって沿うように作られている場合も含む。
【００１１】
このように構成すると、伸延部の外径が、チップの内径と実質的に等しいので、チップ内の空気を効率的に押し出すことができる。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項３に係る発明による分注ノズルは、液収容空間を有し、先端に向かってテーパ状に形成され、前記先端部に分注液を吸入しまた吐き出す開口を有するチップ１９ｂを用いる分注機用の分注ノズルであって；チップ１９ｂを取り付けて保持するノズルヘッドを備え；前記ノズルヘッドが、外径側に前記チップを嵌合して保持するノズルヘッド基部１１と、ノズルヘッド基部１１からチップ１９ｂの液収容空間に伸延する伸延部１２ｂを有し、ノズルヘッド基部１１と伸延部１２ｂは、長手方向に貫通する穴を有し；伸延部１２ｂは、伸延部１２ｂがほぼ円形の長手方向全体に渡って外径が一様な断面を有し、伸延部１２ｂの先端部が、チップ１９ａの内面と気密的に接触するようにしてもよい（例えば図７（Ｂ）参照）。
【００１３】
このように構成すると、伸延部の外径が、チップの内径より部分的にかなり小さくても、伸延部１２ａの外側に存在する、チップ内の液の吸入に係わらない空気を隔離することができる。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項４に係る発明による分注ノズルは、また図２に示されるように、液収容空間を有し、先端部がすぼまっており、前記先端部に分注液を吸入しまた吐き出す開口を有するチップ１９を用いる分注機用の分注ノズルであって；チップ１９を取り付けて保持するノズルヘッドを備え；前記ノズルヘッドが貫通穴１１Ｈを有するノズルヘッド基部１１と、棒状に形成されたノズル中子部１２とを含んで構成され；さらにノズルヘッド基部１１の先端に、チップ１９が着脱可能に取り付けられるように構成され；ノズル中子部１２がノズルヘッド基部１１の貫通穴１１Ｈにおいてノズルヘッド基部１１と摺動可能に組み立てられ、且つノズル中子部１２はノズルヘッド基部１１からチップ１９の液収容空間に伸延するように構成され、ノズル中子部１２は、長手方向に貫通する穴を有し；前記伸延部は、前記チップが前記ノズルヘッド基部に取り付けられたとき、前記チップの内面側に対して僅かな隙をもって沿うように外面が作られるようにしてもよい。ノズルヘッド１０は、チップを取り付けるための部材、いわばノズル取り付け部であり、その基部１１にチップを嵌合する。
【００１５】
このように構成すると、貫通穴１１Ｈにおいてノズルヘッド基部１１と摺動可能に組み立てられたノズル中子部１２とを備えるので、ノズル中子部１２を伸延させればノズルヘッド基部１１に取り付けられるチップ１９内の空気をノズル中子部１２によって押し出すことができるし、ノズル中子部１２を引っ込めればチップ内の空間を液吸入部として広く使うことができる。
【００１６】
この分注ノズル１０では、請求項５に記載のように、また例えば図２に示すように、ノズル中子部１２は、長手方向の全長のほぼ中間の位置から下端に向けて先細りになるテーパ状に形成され、前記中間の位置から上端にかけての部分は外径が一様な円筒状に形成され、前記円筒状部がノズルヘッド基部１１と摺動可能であるようにしてもよい。また、ノズル中子部１２が円筒形状部Ｌ５と前記伸延部を形成する円錐台形状部Ｌ４とを有するようにしてもよい。円錐台形状とは、円錐を平行な２平面で切り落とした形状であるが、その円錐は斜面が直線状に直径を変化させる正確な円錐の他、斜面が樽状にいくらか膨らんだものであってもよい。この円錐台形状の部分が、請求項４のノズル中子部の一部に相当する。
【００１７】
このように構成すると、円筒形状部Ｌ５で基部１１と摺動させることができ、また円錐台形状部Ｌ４をチップ１９に沿わせて効率的にチップ中の空気を排除できる。ここで摺動とは、実際に両者が摺れ合って動く場合の他、わずかな隙をもって摺れ合うように相対的に動く場合も含む。
【００１８】
請求項７に係る発明による液体分注機は、図３、図５、図９に示すように、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の分注ノズルと；前記ノズルヘッドを支持する支持部材１８、４１とを備える。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、前記課題を解決すべく、チップ式液体分注機に関する研究を重ねた結果、分注時のチップ内空気容量が液体の分注精度に大きく関係していることを見い出し、チップ式液体分注機の分注ノズルをチップ内に伸延させ、分注時のチップ内空気容量を減少させることで精度良く液体分注を行うことに成功して本発明を完成した。
【００２０】
すなわち、本発明は、チップ式液体分注機に用いるチップ内部に伸延する分注ノズル及び該分注ノズルを用いたチップ式液体分注機を提供する。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２２】
図１は、本発明による第１の実施の形態である分注ノズルの構成を示す側面断面図である。図１（Ａ）に示されるノズルヘッド１は、図８に示されるノズルヘッド１０１と同様なものである。図１（Ｂ）に示されるノズルヘッド２が第１の実施の形態の分注ノズルに備えられるノズルヘッドである。ノズルヘッド１乃至ノズルヘッド２が液体分注機の一部である支持部材１８（図２参照）に固定される。図１（Ｃ）（Ｄ）は、それぞれノズルヘッド１、２にチップが取り付けられた状態を示す側面断面図である。本実施の形態では、従来からの大容量チップ１０２ａを使用するものとして説明する。
【００２３】
図１（Ｂ）において、ノズルヘッド２は、チップ１０２ａをその外径側に嵌合して保持する円形断面を有するノズルヘッド基部２ａと、保持されるべきチップの液収容空間を満たすように、基部２ａから伸延している。ノズルヘッド２は、円形断面の基部２ａの外径より小さい外径の円形断面を有する棒状の伸延部２ｂを含んで構成されている。本実施の形態では、ノズルヘッド基部２ａと伸延部２ｂは一体構造の部材であり、そのほぼ中心線に沿って長手方向に貫通する小さい穴を有している。なお図１では、ノズルヘッド基部２ａの伸延部と反対の端部を省略して示しているが、この端部には前記長手方向に貫通する小孔に、図２に示されるようなシリンジのシリンダ部が直接的に、あるいは導管等により間接的に接続されている。
【００２４】
チップ１０２ａは、全体として細長い円錐状に形成されている。その大径側で基部２ａに嵌合される。したがってその大径側の内径は、基部２ａの外径に沿ってしっくりと嵌合するように、基部２ａの外径とほぼ等しい径に作られている。液収容空間部は大径側から、僅かにステップ状に細く形成され、そこからチップ先端部まで直線的に或いはゆるやかなカーブを描いて、全体的にはほぼ円錐状に形成されている。その円錐の頂点にあたる部分には、液を吸入するための小孔が明けられている。
【００２５】
ノズルヘッドの伸延部２ｂは、組み合わせて使用されるべきチップ１０２ａの内径に沿うように作られている。言い換えれば、チップ１０２ａの大径側がノズルヘッドの基部２ａに嵌合して取り付けられたとき、チップ１０２ａの内面側に対して僅かな隙をもって、あるいはほぼぴったりと沿うように、その外面が作られている。即ち、伸延部２ｂがほぼ円形の断面を有し、その円形断面の外径が、チップ１０２ａの内径と実質的に等しく作られている。
【００２６】
図１には、断面の円形が長手方向に徐々に小さくなる円錐形状のチップ１０２ａを用いる場合が示されているが、図７（Ａ）に示されるように、断面の円形の直径がほぼ一様な円筒形状で先端部だけがすぼまったチップを用いてもよい。そのときは、伸延部も断面の円形の直径がほぼ一様な円筒形状とするのが好ましい。
【００２７】
なお、伸延部２ｂの基部２ａとの接続部からの長さは、チップ１０２ａの液収容空間の長さより短く作られている。したがって、チップ１０２ａをノズルヘッド１に嵌合して用いるときは、図１（Ｃ）に示されるように、チップ１０２ａには多量液吸入部としての大きな空間Ｌ１が形成され、ノズルヘッド２に嵌合して用いるときは、図１（Ｄ）に示されるように、チップ１０２ａには少量液吸入部としての小さな空間Ｌ１ａが形成される。
【００２８】
したがって本実施の形態によれば、ノズルヘッドとしてはノズルヘッド１、２の２種類を用意するだけで、チップは１０２ａの１種類だけストックすれば大容量と少容量の分注に対処することができる。
【００２９】
図２は、本発明による第２の実施の形態である分注ノズル１０の構成を示す側面断面図である。図中、ノズルヘッド基部１１が液体分注機の一部である支持部材１８に固定されている。ノズルヘッド基部１１は中空の円筒形状の部材であり、その外径側の長手方向中間部で、片持ち梁状の支持部材１８の先端に固定されている。
【００３０】
ノズルヘッド基部１１の中空穴１１Ｈは、円形穴でありノズルヘッド基部１１の中心軸線に沿って長手方向に貫通している。そのノズルヘッド基部１１の中空穴１１Ｈの直径よりもわずかに小さい外径を有する細長い円形断面を有する棒状の部材、本発明のノズル中子部１２が、その中空穴１１Ｈに貫通して挿入されている。
【００３１】
一方、ノズルヘッド基部１１の上端はその中空円筒形状の中心軸に直角に切断された平面状の端面に形成されており、その端面にはノズル中子部の外径よりも内径がわずかに小さいオー（Ｏ）リング１３が接触して載置されている。Ｏリング１３はゴム、あるいは軟質のプラスチックで作られている。Ｏリング１３は、キャップ状のＯリング押さえ１４で、ノズルヘッド基部１１の上端に軽く押しつけられて拘束されている。
【００３２】
ノズル中子部１２は、その長手方向の全長のほぼ中間の位置から下端にむけて、先細りになるわずかなテーパ部（図２（Ａ）のＬ４の範囲）に形成されており、中間の位置から上端にかけての部分は、外径が一様な円筒状部（図２（Ｂ）のＬ５）に形成されている。即ち、ノズル中子部１２は円筒形状部Ｌ５と円錐台形状部（テーパ部）Ｌ４とを有している。この円錐台形状は、前述のように直線状のテーパを有するものの他、膨らみをもった樽状のテーパのものであってもよい。
【００３３】
ノズル中子部１２は、ノズルヘッド基部１１の中空穴１１Ｈに貫通して挿入されているが、円筒形状部Ｌ５がＯリング１３の内径に気密的に接して摺動するように組み立てられている。テーパ部Ｌ４の長さは、ノズルヘッド基部１１の長手方向の長さより僅かに短く作られている。したがって、ノズル中子部１２の下端がノズルヘッド基部１１の下端と一致するような位置まで抜き出されているときに、Ｏリングの内径はテーパ部Ｌ４の範囲ではなく、円筒部Ｌ５の範囲に接している。
【００３４】
ノズル中子部１２の上端には、シリンジのシリンダ部１５が取り付けられている。シリンダ部１５の内側は長手方向にわたって内径が一様な円筒状の穴となっており、そこには外径が円形のピストン部１６が気密を保ちながら摺動可能に挿入されて組み立てられている。シリンダ部１５のピストン挿入側とは反対側は、中心に小さい開口を有する壁で閉じられており、その壁には後述のようにノズル中子部１２が取り付けられている。図２では、ノズル中子部１２はシリンダ部１５に直接固定的に取り付けられているが、フレキシブルな導管等により間接的に接続されていてもよい。
【００３５】
ピストン部１６の、シリンダ部１５への挿入側とは反対の側には、ピストン部１６をシリンダ部１５に摺動させて駆動するロッド部１７が取り付けられている。
【００３６】
ノズル中子部１２の中心には長手方向に下端から上端に貫通する空気穴があり、さらに上端に取り付けられたシリンダ部１５の下端の壁の前記小さい開口を通して、シリンダ部１５の内部に連通している。
【００３７】
このような構造を備える分注ノズル１０の作用を説明する。ノズルヘッド基部１１の先端に、例えばチップ１９が着脱可能に取り付けられる（図２（Ａ））。
【００３８】
チップ１９はプラスチック、例えばポリスチレン系アロイで作られた、内面側と外面側に僅かなテーパを有するじょうご形状の部材である。チップの上端部側はステップ状に内径と外径が広がった受け部１９ｘを形成しており、内径はノズルヘッド基部１１の嵌合部１１ｘの外径と同寸法である。受け部１９ｘと嵌合部１１ｘは、長手方向にほぼ同一のテーパをもって形成されていてもよいし、ほぼ同一のしっくりと嵌合する円筒形状に形成されていてもよい。あるいは、嵌合部１１ｘはテーパを有し、受け部１９ｘは円筒形状であってもよい。
【００３９】
また、チップ１９の先端側はすぼまっており、先端にある小さな開口により外部と連通しており、この開口から分注液を吸入しまた吐き出す。
【００４０】
ノズル中子部１２のテーパ部Ｌ４の外側の形状は、ほぼチップの内側に沿うように形成されている。すなわち、ノズル中子部１４の外径が、チップ１９の内径と実質的に等しく作られている。したがって、ノズル中子部１２が下端一杯に押し出されているときは、ノズル中子部１２は、チップ１９内の分注に係わらない空気のほとんどを追い出す。
【００４１】
ノズル中子部１２がノズルヘッド基部１１と摺動して伸延するときは、Ｏリング１３によりノズル中子部１２とノズルヘッド基部１１の間の気密が保たれる。
【００４２】
このような状態で、シリンジのシリンダ部１５にピストン部１６が深く押し込まれた状態からピストン部１６を、分注する液体量に相当するだけ引き抜くと、チップ１９の液吸入部であるチップ先端とノズル中子部１２の下端との間の空間に、液体が吸い上げられる。このときは、チップ内の液吸入部の空間は小さいのでチップ１９は少容量チップとして機能する。
【００４３】
一方、図２（Ｂ）にはノズル中子部１２がノズルヘッド基部１１内で、ノズル中子部の下端（先端）がノズルヘッド基部１１の下端にほぼ一致するところまで引き上げられた状態を示す。なお、図２（Ｂ）にもチップ１９が（Ａ）と同様に取り付けられているが、チップの図示は省略されている。このような状態で、シリンジのシリンダ部にピストン部１６が深く押し込まれた状態からピストン部１６を、分注する液体量に相当するだけ大きく引き抜くと、チップ先端とノズル中子部１２の下端（この場合は、ノズルヘッド基部１１の下端でもある）との間の空間に、液体が吸い上げられる。このときは、チップ内の液吸入部の空間は大きいのでチップ１９は大容量チップとして機能する。
【００４４】
このように第２の実施の形態によれば、ノズル中子部１２がチップ１９内で、分注液体量にあわせて、チップ先端とノズル中子部の下端と間の空間、即ちチップ内の液吸入部の容量を設定できる。いいかえれば、ノズル中子部１２は、チップ１９内の分注に係わらない空気のほとんどを追い出すので、分注の精度が飛躍的に向上する。
【００４５】
なお、図２の実施の形態では、支持部材１８は液体分注機において固定的に設置されており（図３の説明で詳述する）、シリンジのシリンダ部１５が不図示の液体分注機内で上下に移動する支持部材に支えられて、液体分注機内で、ノズルヘッド基部１１に対して相対的に移動する。その移動により、ノズル中子部１２がノズルヘッド基部１１の中空穴１１Ｈ内で上下して、先に説明したように、チップ先端とノズル中子部の下端と間の空間を設定するように構成されている。
【００４６】
図３を参照して、本発明の第３の実施の形態である、図２の分注ノズルを備えた液体分注機１１１の構造を説明する。図中、ノズルヘッド基部１１は第１支持部材である片持ち梁１８の先端に取り付けられて支持されており、第１支持部材１８は水平に伸延し根元部が第１ベース２４に固定的に取り付けられている。ノズルヘッド基部１１には、チップ１９が図２（Ａ）で説明したように着脱可能に取り付けられている。
【００４７】
ノズル中子部１２が接続されているシリンジのシリンダ部１５は、第２支持部材である片持ち梁２０の先端に取り付けられて支持されており、第２支持部材２０は水平に伸延し根元部が第２ベース２５に固定的に取り付けられている。図中では、第２支持部材２０は図示の都合上、中間が破断線で切断され省略されている。
【００４８】
第２ベース２５は、垂直に配設された細長部材であり、その下部に前記の第２支持部材２０が取り付けられており、中間部には片持ち梁状の軸受２１が取り付けられており、軸受２１に支持されて、垂直方向にロッド２２が回転可能に取り付けられている。
【００４９】
ロッド２２には、雄ネジが切られており、そのネジに螺合する雌ネジを有するピストン駆動装置２３が組み合わされている。ピストン駆動装置２３には水平に配設された片持ち梁を介してピストンロッド部１７が、そしてピストンロッド部１７には先に説明したようにピストン部１６が連結されている。
【００５０】
また、ロッド２２には、その上端側に駆動源であるモーター２１ａが連結されている。
【００５１】
第２ベース２５は、第２支持部材２０及び軸受２１の取り付けられているのと反対の側で、ベース駆動装置２７に取り付けられている。ベース駆動装置２７には、雌ネジが組み込まれており、その雌ネジには雄ネジが切られたロッド２６が螺合している。ロッド２６は垂直に配設されている。ロッド２６の上端部には、駆動源であるモーター２７ａが取り付けられている。
【００５２】
さらに駆動源２７ａの固定子側すなわちモーター台は第１ベース２４に取り付けられている。第１ベース２４は、垂直に配置された細長部材であり、その下部には先に説明したように、第１支持部材１８が固定されている。
【００５３】
第１ベース２４は、第１支持部材１８及び駆動源２７ａの取り付けられているのと反対の側で、ベース駆動装置３０に取り付けられている。ベース駆動装置３０には、雌ネジが組み込まれており、その雌ネジには雄ネジが切られたロッド２９が螺合している。ロッド２９は垂直に配設されている。ロッド２９の上端部には、駆動源であるモーター３０ａが取り付けられている。
【００５４】
なお、以上説明した各ロッドの雄ネジとそれに対応する駆動装置の雌ネジは、ボールネジとするのが好ましい。そうすると、回転がスムーズになり、ノズル中子部１２あるいはノズルヘッド等の移動が滑らかかつ正確に行える。
【００５５】
駆動源であるモータ３０ａの固定子側すなわちモーター台は分注機ベース２８に取り付けられている。分注機ベース２８は、垂直に配置された細長部材であり、不図示の基礎に固定されている。
【００５６】
さらに図３を参照して、この分注機１１１の作用を説明する。先ず駆動源２７ａが回転するとロッド２６が回転し、その雄ネジと噛み合った、ベース駆動装置２７内の雌ネジがロッド２６に沿って上下に移動する。それに伴って、ベース駆動装置２７と共に第２ベース２５も上下に移動する。第２支持部材２０と軸受２１とは、いずれも第２ベース２５に取り付けられているので、第２支持部材２０と軸受２１とは相対的位置関係を保持しながら、第１支持部材１８に対して相対的に上下に移動する。即ち、ノズル中子部１２を、ノズルヘッド基部１１に対して上下に摺動させ、ひいてはチップ１９に対して相対的に出し入れすることになる。
【００５７】
第２ベース２５を下方に動かせば、図２（Ａ）に示したようにノズル中子部１２をチップ１９の中に充満させた状態に、第２ベース２５を上方に動かせば、図２（Ｂ）に示したようにノズル中子部１２をチップ１９から抜き出した状態に、さらに中間でとめれば、図２（Ａ）と（Ｂ）の中間の状態にすることもできる。
【００５８】
ノズル中子部１２とノズルヘッド基部１１との関係を所定の状態に設定した後に、駆動源２１ａを回転するとロッド２２が回転し、その雄ネジと噛み合った、ベース駆動装置２３内の雌ネジがロッド２２に沿って上下に移動するとベース駆動装置２３と共にロッド部１７、ひいてはピストン部１６がシリンダ部１５に対して相対的に移動する。ピストン部１６をシリンダ部１５から引き抜く方向に動かせば、シリンダ部１５には、チップ１９内の空気が吸入され、チップ１９は分注すべき液体を吸い込むことができる。逆に動かせば、吸い込んだ液を押し出すことができる。このようにして、液が分注される。
【００５９】
一方、駆動源３０ａが回転するとロッド２９が回転し、その雄ネジと噛み合った、ベース駆動装置３０内の雌ネジがロッド２９に沿って上下に移動するとベース駆動装置３０と共に第１ベース２４も上下に移動する。すると、第１ベース２４に取り付けられた前記要素は全て相対的な位置関係を保持したまま、移動する。即ち、ノズルヘッド基部１１、ノズル中子部１２、チップ１９は、相対的な位置関係を変えることなく移動する。このようにして、チップ１９を分注液の容器から容器に、分注液をチップ内に収容したまま移動させることができる。
【００６０】
ここで、以上の装置は、図３の紙面内でいわば２次元内の運動をするものとして説明したが、紙面に垂直な方向の運動を含めて３次元空間内の運動をするように構成できる。例えば、分注機ベース２８を紙面に垂直な方向に平行運動をするように構成できるし、または紙面内の軸線回りに回動するように構成することができる。
【００６１】
さらに、以上の操作を不図示の制御系により、自動制御するようにしてもよい。即ち、分注量に合わせて駆動源２１ａの回転量を設定する。また、分注液の容器と取り分ける容器との間を分注ノズルひいてはチップが往復できるようにルートをプログラム設定して完全自動分注にすることもできる。
【００６２】
以上説明したように、チップ１９とノズル中子部１２との関係を図２（Ａ）のように設定して分注を行えば、少容量チップとして、また図２（Ｂ）のように設定して分注を行えば、大容量チップとして機能させることができる。
【００６３】
図４は、本発明による第４の実施の形態である液体分注機１１２（図５）の分注ノズル周辺を示す、一部断面の側面図である。分注ノズル１０の構成は、図２で説明した通りである。図３の第３の実施の形態の液体分注機１１１と異なるのは、ノズル中子部１２をノズルヘッド基部１１に摺動させて伸延させる際に、シリンダ部１５を即ちノズル中子部１２を静止させて、ノズルヘッド基部１１の方を上下させる点である。ノズル中子部１２とノズルヘッド基部１１とを相対的に移動させて、ノズル中子部１２をノズルヘッド基部１１から伸延させる点は同様である。
【００６４】
図中、シリンダ部１５が液体分注機の一部である支持部材３７に固定されている。ノズルヘッド基部１１は、その外径側の長手方向の所定箇所で、片持ち梁状の支持部材１８ａの先端に固定されている。
【００６５】
図４を参照して、分注ノズルを備えた液体分注機１１２のうち、分注ノズル周辺の構造をさらに説明する。図中、シリンダ部１５は支持部材である片持ち梁３７の先端に取り付けられて支持されており、支持部材３７は水平に伸延し根元部がベース３８に固定的に取り付けられている。図中では、支持部材３７は図示の都合上、中間が破断線で切断され省略されている。
【００６６】
ノズルヘッド基部１１は、支持部材である片持ち梁１８ａの先端に取り付けられて支持されており、支持部材１８ａは水平に伸延し根元部が駆動装置３３に取り付けられている。駆動装置３３には雌ネジが組み込まれている。その雌ネジと螺合する雄ネジの切られたロッド３２が、垂直方向に配設されており、ロッド３２は軸受部３６に支持されている。軸受部３６は、垂直方向に配置された細長部材であるベース３８の長手方向中間部に固定されている。第１ベース３８の上部には、モータベース３５が固定的に取り付けられており、ロッド３２を回転駆動する駆動源であるモータ３４が、モータベース３５に載置固定されている。モータ３４の駆動軸はロッドに連結されている。
【００６７】
このような構造を有する装置の作用を説明する。駆動源であるモータ３４が回転すると、これに連結されたロッド３２が回転する。ロッド３２は、駆動装置３３内の雌ネジと螺合しているので、駆動装置３３が上下に移動する。その結果、第１支持部材１８ａが、またそれに伴ってノズルヘッド基部１１が上下に動く。このとき、支持部材３７に取り付けられたシリンダ部１５、ひいてはノズル中子部１２は静止しているので、ノズル中子部１２がノズルヘッド基部１１に対して相対的に伸延し、出入りすることになる。
【００６８】
次に図５を参照して、図４の部分が組み込まれた液体分注機１１２の構造を説明する。なお、図３では軸受部３６が駆動源３４と駆動装置３３との間でロッド３２を支えているが、図５では軸受部３６ａがロッド３２を駆動源３４の連結されているのとは反対側の先端で支えている。どちらもロッド３２を回転自在に支持している点では異なるところはなく、作用は実質的に同一である。
【００６９】
ベース３８は、ベース２５と一体的に作られている。ベース２５には、図３で説明したのと同様な態様で、駆動源２１ａ、軸受２１、ロッド２２、ピストン駆動装置２３が組み付けられている。ピストン駆動装置２３には、ピストン部１６が取り付けられている。
【００７０】
したがって、ノズルヘッド基部１１とノズル中子部１２との相対的位置関係が設定された後、駆動源２１ａが回転することによりピストン部１６がシリンダ部１５から引き抜かれ、チップ１９に分注液が吸い込まれる。
【００７１】
ベース２５は、ベース駆動装置３０に取り付けられている。駆動源３０ａの回転により、ノズルヘッド基部１１、ノズル中子部１２、チップ１９は、相対的な位置関係を変えることなく移動し、チップ１９を分注液の容器から容器に、分注液をチップ内に収容したまま移動させることができる点は図３の場合と同様であるので、重複した説明は省略する。
【００７２】
このように、本発明の分注ノズルは、一定の速度で多数の分注を行うことの多い自動チップ式液体分注機に用いるのが好ましい。
【００７３】
図７を参照して、本発明の第５と第６の実施の形態の分注ノズルを説明する。図７（Ａ）に示すのは、第５の実施の形態の分注ノズルであり、ノズル中子部１２ａは長手方向全体に渡って外径が一様である。即ち、図２のノズル中子部１２が、長手方向について先端に向かってテーパがついているのに対して、本実施の形態では平行である。
【００７４】
またこれに使用するチップ１９ａは、長手方向の主要部分の内径が一様であり、ノズル中子部１２ａの外径より僅かに小さいだけで実質的に同径に作られている。即ち、ノズル中子部１２ａの外径が、ノズルヘッド基部１１に取り付けるチップ１９ａの内径と実質的に等しく作られている。なお、図７（Ａ）では、径が実質的に同一といっても、両者の隙間が比較的大きいように図示してあるが、ノズル中子部１２ａに沿わしてチップ１９ａを取り付けるのに差し支えがない限りできるだけ隙間を小さく作るのが好ましい。
【００７５】
したがって、ノズル中子部１２ａがノズルヘッド基部１１と摺動して、チップ１９ａの中に伸延した場合、あるいはノズルヘッド基部１１に収納された場合、不要なチップ内空気容量を効率的に最小限に抑えることができる。
【００７６】
図７（Ｂ）に示すのは、第６の実施の形態の分注ノズルであり、ノズル中子部１２ｂは長手方向全体に渡って外径が一様である。
【００７７】
またこれに使用するチップ１９ｂは、長手方向の主要部分の内径は先端に向かってテーパがついている。そして、チップ１９ｂがノズルヘッド基部１１に取り付けられたとき、チップ１９ｂの内径面がノズル中子部１２ｂの先端と対応する箇所１２ｃにおいて、丁度チップ１９ｂの内径とノズル中子部１２ｂの先端の外径とが実質的に等しく、両者が接するようになっており、その結果そこで気密が保たれるようになっている。即ち、ノズル中子部１２ｂの先端部が、ノズルヘッド基部１１に取り付けるチップ１９ｂの内面と気密的に接触するように構成されている。
【００７８】
また、図７に示すチップは、図８に実例を示した従来から使用されてきたチップと異なり、受け部１９ａｘ、１９ｂｘから先端にかけて、一様なカーブまたは直線で形成されておらず、先端近傍で一段と急に細くしてある。このようにすると、少容量液体吸入部を形成でき、更に精度の高い液体分注を行うことができる。
【００７９】
本願発明の実施の形態のような分注ノズルを用いるチップ式液体分注機とは、液体を分注する際に分注ノズルの先端にチップを装着し、ノズルヘッドを通した吸引圧により所定の液量をチップ内に吸引後、チップ内の液体を吐出して液体分注を行うものであり、臨床検査の分野で広く用いられているチップ式液体分注機である。
【００８０】
本願発明の実施の形態のような分注ノズルは、図９に示されるような手動チップ式液体分注機にも用いることもできる。
【００８１】
図９に示される手動チップ式液体分注機を説明する。図中、シリンジのシリンダ部４１の内部にピストン部（ピストン部用ロッドも含む）４２と、ピストン部４２をシリンダ部４１から抜き出す方向に付勢する圧縮バネ４３が収容されている。ピストン部４２の、バネ４３の当接しているのとは反対の側にはハンドル４４が付いている。ハンドル４４を押し込むと、バネの付勢力に打ち勝ってピストン部４２が、シリンダ部４１の中に進入する。吸入する液量に相当する分だけ押し込んだ後に、ハンドル４４を開放すると、バネ４３の付勢力により、ピストン部４２が押し出される。このようにして、シリンダ部４１の先端に取り付けられた、図２で説明した分注ノズルの先端のチップ１９に液が吸入される。
【００８２】
【実施例】
本発明を以下実施例により更に詳細に説明する。本実施例では、本発明の第３の実施の形態である分注ノズルによる液体分注精度を検討した。使用したチップは、図２に示されるようなチップ１９である。公称容量が、１０００μｌであるチップ及び２００μｌであるチップの２つを用いて、ＰＢＳ１０μｌを１０回分注し、通常ノズルと伸延ノズルとの分注精度を比較した。結果を図６の表に示す。
【００８３】
ここで、ノズル中子部１２は、液体分注時のチップ内空気容量を追い出す機能をもつものであるから、チップ液体吸入部内におけるノズル中子部１２の伸延部の容積と分注液体の容積との和が実質的にチップ液体吸入部容量に相当するのが好ましく、チップ内におけるノズル中子部１２の伸延長さは、ノズルヘッド基部１１が分注液に接触しない範囲で分注液体量に対応し適宜変化するものである。
【００８４】
図６の表では、液体吸入部容量をＶ１、ノズル容量をＶ２としてある。したがって実際のチップ内空気容量即ち有効なチップ液体吸入部容量はＶ１−Ｖ２となる。例えば、チップ液体吸入部容量Ｖ１＝１４００μｌで、ノズル容量Ｖ２＝８７０μｌとすれば、チップ内空気容量は５３０μｌとなる。このとき、ノズル中子部１２は、先端部に向かうにつれてすぼまるテーパ付きであるので、正確なチップ内空気容量は５３０μｌより大きい。しかしながら、実験はノズル中子部１２の先端から先のチップの容量をチップ内空気容量として整理しデータをとった。分注精度の傾向を知るにはこれで十分と考えられる。
【００８５】
図６の表によれば、チップ液体吸入部容量Ｖ１＝１４００μｌのチップで、ノズル容量Ｖ２＝０μｌのとき、即ち分注量が１０μｌにもかかわらずチップ内空気容量あるいは液吸入部の容量が１４００μｌであるときは、標準偏差が０．０００５であり、ＣＶは４．９％になった。ここで、 ＣＶ＝（標準偏差）／（平均値）×１００ である。実用的には、ＣＶは２．０％以下としたいので、これでは大きすぎる。ノズル容量Ｖ２＝８７０μｌとすると、分注量が１０μｌでチップ内空気容量が５３０μｌとなり、標準偏差が０．０００３、ＣＶは２．３％になった。次に、ノズル容量Ｖ２＝１４００μｌとすると、分注量が１０μｌでチップ内空気容量が約０μｌとなり（計算上チップ内空気容量は０となるが、分注量１０μｌに匹敵するだけの空間は残っている）、標準偏差が０．０００２、ＣＶは１．８％になった。
【００８６】
チップ液体吸入部容量Ｖ１＝２５０μｌのチップで、ノズル容量Ｖ２＝０μｌのとき、即ち分注量が１０μｌにもかかわらずチップ内空気容量が２５０μｌあるときは、標準偏差が０．０００２であり、ＣＶは１．９％になった。ノズル容量Ｖ２＝１６０μｌとすると、分注量が１０μｌでチップ内空気容量が９０μｌとなり、標準偏差が０．０００１、ＣＶは１．２％になった。次に、ノズル容量Ｖ２＝２５０μｌとすると、分注量が１０μｌでチップ内空気容量が約０μｌとなり、標準偏差が０．０００１、ＣＶは１．０％になった。
【００８７】
このように、チップそのものを分注量に見合った容量のものにすれば、分注精度は向上するが、さらに本発明の分注ノズルを用いて分注時のチップ内空気容量即ち液吸入部の容量を小さくすれば、分注精度が飛躍的に向上することが確認できた。
【００８８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ノズルヘッドが、チップの液収容空間に伸延する伸延部を有するので、ノズルヘッドに取り付けられるチップ内の空気を排除することができ、分注液量に拘わらず１種類のチップで精度良く液体分注を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態である分注ノズルの側面断面図である。
【図２】第２の実施の形態である分注ノズルの側面断面図である。
【図３】第３の実施の形態である液体分注機の概念図である。
【図４】第４の実施の形態である液体分注機に用いる分注ノズルの一部断面をした側面図である。
【図５】第４の実施の形態である液体分注機の概念図である。
【図６】実施例の結果を示す表である。
【図７】第５と第６の実施の形態の分注ノズルの一部断面をした側面図である。
液体分注機の概念図である。
【図８】従来の分注ノズルの一部断面をした側面図である。
【図９】手動式分注器の一部断面をした側面図である。
【符号の説明】
１、２ ノズルヘッド
２ａ ノズルヘッド基部
２ｂ 伸延部
１０ 分注ノズル
１１ ノズルヘッド基部
１２ ノズル中子部
１３ Ｏリング
１４ Ｏリング押さえ
１５ シリンダ部
１６ ピストン部
１７ ピストンロッド
１８ 支持部材
１９ チップ
２０ 支持部材
２１ 軸受
２２ ロッド
２３ ピストン駆動装置
２４ 第１ベース
２５ 第２ベース
２６ ロッド
２７ ベース駆動装置
２８ 分注機ベース
２９ ロッド
３０ ベース駆動装置
Ｌ１ 多量液吸入部
Ｌ１ａ 少量液吸入部
【発明の属する技術分野】
本発明は、分注ノズル及び分注ノズルを備える液体分注機に関し、特に臨床検査において液体を分注する液体分注機用の分注ノズル及びそのような分注ノズルを備える液体分注機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特に臨床検査の分野に於いては、数種類の液体を多数分注する、即ち所定量ずつ取り分けることが多いため、分注液体毎にチップを交換するチップ式液体分注機が広く用いられている。この分注機では、一般に１〜２０μｌ（マイクロリッター）用チップ（以下、適宜「少容量チップ」という）、２０〜２００μｌ用チップ、２００〜１０００μｌ用チップ（以下、適宜「大容量チップ」という）、１０００〜５０００μｌ用チップ等の容量別チップを、分注する液体量によって使い分けている。
【０００３】
これらのチップは精度よく液体を分注するために、例えば、図８（Ａ）に示されるように、大容量チップ１０２ａは、分注液量に合わせてチップ液体吸入部容積を保つためにチップの内径ｄ１を大きく、またチップの液を収容する部分の長さＬ１を長くしている。一方少容量チップ１０２ｂは、図８（Ｂ）に示されるように、チップの内径ｄ２を小さくするとともに、チップの液を収容する部分の長さＬ２を短くする。このようなチップは、ノズルヘッド１０１に嵌合により取り付けて用いられる。
【０００４】
一方、分注液量毎にチップを使い分けなくてもすむように、図８（Ｃ）に示されるように、チップの内径ｄ３を小さくし、その分チップの長さＬ３を長くする方法もある。これは、少容量チップのチップと径をほぼ同じとしたままチップ長を長くして、大容量用のチップ液体吸入部容積と同等の液体吸入部容積を備えたものである（以下、適宜「長チップ」という）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の分注ノズルによれば、分注液量によって何種類ものチップを使い分けなければならず、大変煩雑であり、また長チップを用いた場合でも、液体の吸い上げ速度によってチップ内部の減圧度合いが異なるため、液体吸引速度が変化すると分注精度に差が生じてしまう。
【０００６】
そこで本発明は、分注液量に拘わらず１種類のチップで精度良く液体分注が行える分注ノズル、及びそのような分注ノズルを用いる簡便で精度のよいチップ式液体分注機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による分注ノズルは、図１に示すように、液収容空間を有し、先端部がすぼまっており、前記先端部に分注液を吸入しまた吐き出す開口を有するチップ１０２ａを用いる分注機用の分注ノズルであって；チップ１０２ａを取り付けて保持するノズルヘッド２を備え；ノズルヘッド２が、外径側にチップ１０２ａを嵌合して保持するノズルヘッド基部２ａと、ノズルヘッド基部２ａからチップ１０２ａの液収容空間に伸延する伸延部２ｂを有し、ノズルヘッド基部２ａと伸延部２ｂは、長手方向に貫通する穴を有し；伸延部２ｂは、チップ１０２ａがノズルヘッド基部２ａに嵌合して取り付けられたとき、チップ１０２ａの内面側に対して僅かな隙をもって沿うように外面が作られていることを特徴とする。
【０００８】
このように構成すると、ノズルヘッド２が、チップ１０２ａの液収容空間に伸延する伸延部２ｂを有するので、チップ１０２ａ内の空気を伸延部２ｂによって排除することができる。ここで液収容空間とは、チップ１０２ａをノズルヘッド２に取り付けたとき、ノズルヘッドのチップ側端面からチップ先端までの間に形成される空間をいう。
【０００９】
この分注ノズルでは、請求項２に記載のように、伸延部２ｂの外径側に先端に向かってテーパがついており、伸延部２ｂがチップ１０２ａの内面側に対して僅かな隙をもって沿うように、チップ１０２ａの内径側には伸延部２ｂのテーパに対応するテーパがついており、又は、伸延部２ｂがほぼ円形の長手方向全体に渡って外径が一様な断面を有し、該円形断面の外径は、伸延部２ｂがチップ１０２ａの内面側に対して僅かな隙をもって沿うように、チップ１０２ａの内径と実質的に等しくなるように形成するのが好ましい。
【００１０】
ここで内径と実質的に等しいとは、図７（Ａ）に示されるように、伸延部１２ａの外径とチップ１９ａの内径が長手方向に一様な円筒状であって、伸延部１２ａの外径がチップ１９ａの内径とほぼ等しく、しかしそれよりごく僅かに小さい程度に作られている場合の他、図１（Ｄ）あるいは図２（Ａ）に示されるように、伸延部の外径側にテーパがついており、チップ１０２ａ、１９の内径側には伸延部１２ａのテーパに対応するテーパがついており、両者が僅かな隙をもって沿うように作られている場合も含む。
【００１１】
このように構成すると、伸延部の外径が、チップの内径と実質的に等しいので、チップ内の空気を効率的に押し出すことができる。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項３に係る発明による分注ノズルは、液収容空間を有し、先端に向かってテーパ状に形成され、前記先端部に分注液を吸入しまた吐き出す開口を有するチップ１９ｂを用いる分注機用の分注ノズルであって；チップ１９ｂを取り付けて保持するノズルヘッドを備え；前記ノズルヘッドが、外径側に前記チップを嵌合して保持するノズルヘッド基部１１と、ノズルヘッド基部１１からチップ１９ｂの液収容空間に伸延する伸延部１２ｂを有し、ノズルヘッド基部１１と伸延部１２ｂは、長手方向に貫通する穴を有し；伸延部１２ｂは、伸延部１２ｂがほぼ円形の長手方向全体に渡って外径が一様な断面を有し、伸延部１２ｂの先端部が、チップ１９ａの内面と気密的に接触するようにしてもよい（例えば図７（Ｂ）参照）。
【００１３】
このように構成すると、伸延部の外径が、チップの内径より部分的にかなり小さくても、伸延部１２ａの外側に存在する、チップ内の液の吸入に係わらない空気を隔離することができる。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項４に係る発明による分注ノズルは、また図２に示されるように、液収容空間を有し、先端部がすぼまっており、前記先端部に分注液を吸入しまた吐き出す開口を有するチップ１９を用いる分注機用の分注ノズルであって；チップ１９を取り付けて保持するノズルヘッドを備え；前記ノズルヘッドが貫通穴１１Ｈを有するノズルヘッド基部１１と、棒状に形成されたノズル中子部１２とを含んで構成され；さらにノズルヘッド基部１１の先端に、チップ１９が着脱可能に取り付けられるように構成され；ノズル中子部１２がノズルヘッド基部１１の貫通穴１１Ｈにおいてノズルヘッド基部１１と摺動可能に組み立てられ、且つノズル中子部１２はノズルヘッド基部１１からチップ１９の液収容空間に伸延するように構成され、ノズル中子部１２は、長手方向に貫通する穴を有し；前記伸延部は、前記チップが前記ノズルヘッド基部に取り付けられたとき、前記チップの内面側に対して僅かな隙をもって沿うように外面が作られるようにしてもよい。ノズルヘッド１０は、チップを取り付けるための部材、いわばノズル取り付け部であり、その基部１１にチップを嵌合する。
【００１５】
このように構成すると、貫通穴１１Ｈにおいてノズルヘッド基部１１と摺動可能に組み立てられたノズル中子部１２とを備えるので、ノズル中子部１２を伸延させればノズルヘッド基部１１に取り付けられるチップ１９内の空気をノズル中子部１２によって押し出すことができるし、ノズル中子部１２を引っ込めればチップ内の空間を液吸入部として広く使うことができる。
【００１６】
この分注ノズル１０では、請求項５に記載のように、また例えば図２に示すように、ノズル中子部１２は、長手方向の全長のほぼ中間の位置から下端に向けて先細りになるテーパ状に形成され、前記中間の位置から上端にかけての部分は外径が一様な円筒状に形成され、前記円筒状部がノズルヘッド基部１１と摺動可能であるようにしてもよい。また、ノズル中子部１２が円筒形状部Ｌ５と前記伸延部を形成する円錐台形状部Ｌ４とを有するようにしてもよい。円錐台形状とは、円錐を平行な２平面で切り落とした形状であるが、その円錐は斜面が直線状に直径を変化させる正確な円錐の他、斜面が樽状にいくらか膨らんだものであってもよい。この円錐台形状の部分が、請求項４のノズル中子部の一部に相当する。
【００１７】
このように構成すると、円筒形状部Ｌ５で基部１１と摺動させることができ、また円錐台形状部Ｌ４をチップ１９に沿わせて効率的にチップ中の空気を排除できる。ここで摺動とは、実際に両者が摺れ合って動く場合の他、わずかな隙をもって摺れ合うように相対的に動く場合も含む。
【００１８】
請求項７に係る発明による液体分注機は、図３、図５、図９に示すように、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の分注ノズルと；前記ノズルヘッドを支持する支持部材１８、４１とを備える。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、前記課題を解決すべく、チップ式液体分注機に関する研究を重ねた結果、分注時のチップ内空気容量が液体の分注精度に大きく関係していることを見い出し、チップ式液体分注機の分注ノズルをチップ内に伸延させ、分注時のチップ内空気容量を減少させることで精度良く液体分注を行うことに成功して本発明を完成した。
【００２０】
すなわち、本発明は、チップ式液体分注機に用いるチップ内部に伸延する分注ノズル及び該分注ノズルを用いたチップ式液体分注機を提供する。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２２】
図１は、本発明による第１の実施の形態である分注ノズルの構成を示す側面断面図である。図１（Ａ）に示されるノズルヘッド１は、図８に示されるノズルヘッド１０１と同様なものである。図１（Ｂ）に示されるノズルヘッド２が第１の実施の形態の分注ノズルに備えられるノズルヘッドである。ノズルヘッド１乃至ノズルヘッド２が液体分注機の一部である支持部材１８（図２参照）に固定される。図１（Ｃ）（Ｄ）は、それぞれノズルヘッド１、２にチップが取り付けられた状態を示す側面断面図である。本実施の形態では、従来からの大容量チップ１０２ａを使用するものとして説明する。
【００２３】
図１（Ｂ）において、ノズルヘッド２は、チップ１０２ａをその外径側に嵌合して保持する円形断面を有するノズルヘッド基部２ａと、保持されるべきチップの液収容空間を満たすように、基部２ａから伸延している。ノズルヘッド２は、円形断面の基部２ａの外径より小さい外径の円形断面を有する棒状の伸延部２ｂを含んで構成されている。本実施の形態では、ノズルヘッド基部２ａと伸延部２ｂは一体構造の部材であり、そのほぼ中心線に沿って長手方向に貫通する小さい穴を有している。なお図１では、ノズルヘッド基部２ａの伸延部と反対の端部を省略して示しているが、この端部には前記長手方向に貫通する小孔に、図２に示されるようなシリンジのシリンダ部が直接的に、あるいは導管等により間接的に接続されている。
【００２４】
チップ１０２ａは、全体として細長い円錐状に形成されている。その大径側で基部２ａに嵌合される。したがってその大径側の内径は、基部２ａの外径に沿ってしっくりと嵌合するように、基部２ａの外径とほぼ等しい径に作られている。液収容空間部は大径側から、僅かにステップ状に細く形成され、そこからチップ先端部まで直線的に或いはゆるやかなカーブを描いて、全体的にはほぼ円錐状に形成されている。その円錐の頂点にあたる部分には、液を吸入するための小孔が明けられている。
【００２５】
ノズルヘッドの伸延部２ｂは、組み合わせて使用されるべきチップ１０２ａの内径に沿うように作られている。言い換えれば、チップ１０２ａの大径側がノズルヘッドの基部２ａに嵌合して取り付けられたとき、チップ１０２ａの内面側に対して僅かな隙をもって、あるいはほぼぴったりと沿うように、その外面が作られている。即ち、伸延部２ｂがほぼ円形の断面を有し、その円形断面の外径が、チップ１０２ａの内径と実質的に等しく作られている。
【００２６】
図１には、断面の円形が長手方向に徐々に小さくなる円錐形状のチップ１０２ａを用いる場合が示されているが、図７（Ａ）に示されるように、断面の円形の直径がほぼ一様な円筒形状で先端部だけがすぼまったチップを用いてもよい。そのときは、伸延部も断面の円形の直径がほぼ一様な円筒形状とするのが好ましい。
【００２７】
なお、伸延部２ｂの基部２ａとの接続部からの長さは、チップ１０２ａの液収容空間の長さより短く作られている。したがって、チップ１０２ａをノズルヘッド１に嵌合して用いるときは、図１（Ｃ）に示されるように、チップ１０２ａには多量液吸入部としての大きな空間Ｌ１が形成され、ノズルヘッド２に嵌合して用いるときは、図１（Ｄ）に示されるように、チップ１０２ａには少量液吸入部としての小さな空間Ｌ１ａが形成される。
【００２８】
したがって本実施の形態によれば、ノズルヘッドとしてはノズルヘッド１、２の２種類を用意するだけで、チップは１０２ａの１種類だけストックすれば大容量と少容量の分注に対処することができる。
【００２９】
図２は、本発明による第２の実施の形態である分注ノズル１０の構成を示す側面断面図である。図中、ノズルヘッド基部１１が液体分注機の一部である支持部材１８に固定されている。ノズルヘッド基部１１は中空の円筒形状の部材であり、その外径側の長手方向中間部で、片持ち梁状の支持部材１８の先端に固定されている。
【００３０】
ノズルヘッド基部１１の中空穴１１Ｈは、円形穴でありノズルヘッド基部１１の中心軸線に沿って長手方向に貫通している。そのノズルヘッド基部１１の中空穴１１Ｈの直径よりもわずかに小さい外径を有する細長い円形断面を有する棒状の部材、本発明のノズル中子部１２が、その中空穴１１Ｈに貫通して挿入されている。
【００３１】
一方、ノズルヘッド基部１１の上端はその中空円筒形状の中心軸に直角に切断された平面状の端面に形成されており、その端面にはノズル中子部の外径よりも内径がわずかに小さいオー（Ｏ）リング１３が接触して載置されている。Ｏリング１３はゴム、あるいは軟質のプラスチックで作られている。Ｏリング１３は、キャップ状のＯリング押さえ１４で、ノズルヘッド基部１１の上端に軽く押しつけられて拘束されている。
【００３２】
ノズル中子部１２は、その長手方向の全長のほぼ中間の位置から下端にむけて、先細りになるわずかなテーパ部（図２（Ａ）のＬ４の範囲）に形成されており、中間の位置から上端にかけての部分は、外径が一様な円筒状部（図２（Ｂ）のＬ５）に形成されている。即ち、ノズル中子部１２は円筒形状部Ｌ５と円錐台形状部（テーパ部）Ｌ４とを有している。この円錐台形状は、前述のように直線状のテーパを有するものの他、膨らみをもった樽状のテーパのものであってもよい。
【００３３】
ノズル中子部１２は、ノズルヘッド基部１１の中空穴１１Ｈに貫通して挿入されているが、円筒形状部Ｌ５がＯリング１３の内径に気密的に接して摺動するように組み立てられている。テーパ部Ｌ４の長さは、ノズルヘッド基部１１の長手方向の長さより僅かに短く作られている。したがって、ノズル中子部１２の下端がノズルヘッド基部１１の下端と一致するような位置まで抜き出されているときに、Ｏリングの内径はテーパ部Ｌ４の範囲ではなく、円筒部Ｌ５の範囲に接している。
【００３４】
ノズル中子部１２の上端には、シリンジのシリンダ部１５が取り付けられている。シリンダ部１５の内側は長手方向にわたって内径が一様な円筒状の穴となっており、そこには外径が円形のピストン部１６が気密を保ちながら摺動可能に挿入されて組み立てられている。シリンダ部１５のピストン挿入側とは反対側は、中心に小さい開口を有する壁で閉じられており、その壁には後述のようにノズル中子部１２が取り付けられている。図２では、ノズル中子部１２はシリンダ部１５に直接固定的に取り付けられているが、フレキシブルな導管等により間接的に接続されていてもよい。
【００３５】
ピストン部１６の、シリンダ部１５への挿入側とは反対の側には、ピストン部１６をシリンダ部１５に摺動させて駆動するロッド部１７が取り付けられている。
【００３６】
ノズル中子部１２の中心には長手方向に下端から上端に貫通する空気穴があり、さらに上端に取り付けられたシリンダ部１５の下端の壁の前記小さい開口を通して、シリンダ部１５の内部に連通している。
【００３７】
このような構造を備える分注ノズル１０の作用を説明する。ノズルヘッド基部１１の先端に、例えばチップ１９が着脱可能に取り付けられる（図２（Ａ））。
【００３８】
チップ１９はプラスチック、例えばポリスチレン系アロイで作られた、内面側と外面側に僅かなテーパを有するじょうご形状の部材である。チップの上端部側はステップ状に内径と外径が広がった受け部１９ｘを形成しており、内径はノズルヘッド基部１１の嵌合部１１ｘの外径と同寸法である。受け部１９ｘと嵌合部１１ｘは、長手方向にほぼ同一のテーパをもって形成されていてもよいし、ほぼ同一のしっくりと嵌合する円筒形状に形成されていてもよい。あるいは、嵌合部１１ｘはテーパを有し、受け部１９ｘは円筒形状であってもよい。
【００３９】
また、チップ１９の先端側はすぼまっており、先端にある小さな開口により外部と連通しており、この開口から分注液を吸入しまた吐き出す。
【００４０】
ノズル中子部１２のテーパ部Ｌ４の外側の形状は、ほぼチップの内側に沿うように形成されている。すなわち、ノズル中子部１４の外径が、チップ１９の内径と実質的に等しく作られている。したがって、ノズル中子部１２が下端一杯に押し出されているときは、ノズル中子部１２は、チップ１９内の分注に係わらない空気のほとんどを追い出す。
【００４１】
ノズル中子部１２がノズルヘッド基部１１と摺動して伸延するときは、Ｏリング１３によりノズル中子部１２とノズルヘッド基部１１の間の気密が保たれる。
【００４２】
このような状態で、シリンジのシリンダ部１５にピストン部１６が深く押し込まれた状態からピストン部１６を、分注する液体量に相当するだけ引き抜くと、チップ１９の液吸入部であるチップ先端とノズル中子部１２の下端との間の空間に、液体が吸い上げられる。このときは、チップ内の液吸入部の空間は小さいのでチップ１９は少容量チップとして機能する。
【００４３】
一方、図２（Ｂ）にはノズル中子部１２がノズルヘッド基部１１内で、ノズル中子部の下端（先端）がノズルヘッド基部１１の下端にほぼ一致するところまで引き上げられた状態を示す。なお、図２（Ｂ）にもチップ１９が（Ａ）と同様に取り付けられているが、チップの図示は省略されている。このような状態で、シリンジのシリンダ部にピストン部１６が深く押し込まれた状態からピストン部１６を、分注する液体量に相当するだけ大きく引き抜くと、チップ先端とノズル中子部１２の下端（この場合は、ノズルヘッド基部１１の下端でもある）との間の空間に、液体が吸い上げられる。このときは、チップ内の液吸入部の空間は大きいのでチップ１９は大容量チップとして機能する。
【００４４】
このように第２の実施の形態によれば、ノズル中子部１２がチップ１９内で、分注液体量にあわせて、チップ先端とノズル中子部の下端と間の空間、即ちチップ内の液吸入部の容量を設定できる。いいかえれば、ノズル中子部１２は、チップ１９内の分注に係わらない空気のほとんどを追い出すので、分注の精度が飛躍的に向上する。
【００４５】
なお、図２の実施の形態では、支持部材１８は液体分注機において固定的に設置されており（図３の説明で詳述する）、シリンジのシリンダ部１５が不図示の液体分注機内で上下に移動する支持部材に支えられて、液体分注機内で、ノズルヘッド基部１１に対して相対的に移動する。その移動により、ノズル中子部１２がノズルヘッド基部１１の中空穴１１Ｈ内で上下して、先に説明したように、チップ先端とノズル中子部の下端と間の空間を設定するように構成されている。
【００４６】
図３を参照して、本発明の第３の実施の形態である、図２の分注ノズルを備えた液体分注機１１１の構造を説明する。図中、ノズルヘッド基部１１は第１支持部材である片持ち梁１８の先端に取り付けられて支持されており、第１支持部材１８は水平に伸延し根元部が第１ベース２４に固定的に取り付けられている。ノズルヘッド基部１１には、チップ１９が図２（Ａ）で説明したように着脱可能に取り付けられている。
【００４７】
ノズル中子部１２が接続されているシリンジのシリンダ部１５は、第２支持部材である片持ち梁２０の先端に取り付けられて支持されており、第２支持部材２０は水平に伸延し根元部が第２ベース２５に固定的に取り付けられている。図中では、第２支持部材２０は図示の都合上、中間が破断線で切断され省略されている。
【００４８】
第２ベース２５は、垂直に配設された細長部材であり、その下部に前記の第２支持部材２０が取り付けられており、中間部には片持ち梁状の軸受２１が取り付けられており、軸受２１に支持されて、垂直方向にロッド２２が回転可能に取り付けられている。
【００４９】
ロッド２２には、雄ネジが切られており、そのネジに螺合する雌ネジを有するピストン駆動装置２３が組み合わされている。ピストン駆動装置２３には水平に配設された片持ち梁を介してピストンロッド部１７が、そしてピストンロッド部１７には先に説明したようにピストン部１６が連結されている。
【００５０】
また、ロッド２２には、その上端側に駆動源であるモーター２１ａが連結されている。
【００５１】
第２ベース２５は、第２支持部材２０及び軸受２１の取り付けられているのと反対の側で、ベース駆動装置２７に取り付けられている。ベース駆動装置２７には、雌ネジが組み込まれており、その雌ネジには雄ネジが切られたロッド２６が螺合している。ロッド２６は垂直に配設されている。ロッド２６の上端部には、駆動源であるモーター２７ａが取り付けられている。
【００５２】
さらに駆動源２７ａの固定子側すなわちモーター台は第１ベース２４に取り付けられている。第１ベース２４は、垂直に配置された細長部材であり、その下部には先に説明したように、第１支持部材１８が固定されている。
【００５３】
第１ベース２４は、第１支持部材１８及び駆動源２７ａの取り付けられているのと反対の側で、ベース駆動装置３０に取り付けられている。ベース駆動装置３０には、雌ネジが組み込まれており、その雌ネジには雄ネジが切られたロッド２９が螺合している。ロッド２９は垂直に配設されている。ロッド２９の上端部には、駆動源であるモーター３０ａが取り付けられている。
【００５４】
なお、以上説明した各ロッドの雄ネジとそれに対応する駆動装置の雌ネジは、ボールネジとするのが好ましい。そうすると、回転がスムーズになり、ノズル中子部１２あるいはノズルヘッド等の移動が滑らかかつ正確に行える。
【００５５】
駆動源であるモータ３０ａの固定子側すなわちモーター台は分注機ベース２８に取り付けられている。分注機ベース２８は、垂直に配置された細長部材であり、不図示の基礎に固定されている。
【００５６】
さらに図３を参照して、この分注機１１１の作用を説明する。先ず駆動源２７ａが回転するとロッド２６が回転し、その雄ネジと噛み合った、ベース駆動装置２７内の雌ネジがロッド２６に沿って上下に移動する。それに伴って、ベース駆動装置２７と共に第２ベース２５も上下に移動する。第２支持部材２０と軸受２１とは、いずれも第２ベース２５に取り付けられているので、第２支持部材２０と軸受２１とは相対的位置関係を保持しながら、第１支持部材１８に対して相対的に上下に移動する。即ち、ノズル中子部１２を、ノズルヘッド基部１１に対して上下に摺動させ、ひいてはチップ１９に対して相対的に出し入れすることになる。
【００５７】
第２ベース２５を下方に動かせば、図２（Ａ）に示したようにノズル中子部１２をチップ１９の中に充満させた状態に、第２ベース２５を上方に動かせば、図２（Ｂ）に示したようにノズル中子部１２をチップ１９から抜き出した状態に、さらに中間でとめれば、図２（Ａ）と（Ｂ）の中間の状態にすることもできる。
【００５８】
ノズル中子部１２とノズルヘッド基部１１との関係を所定の状態に設定した後に、駆動源２１ａを回転するとロッド２２が回転し、その雄ネジと噛み合った、ベース駆動装置２３内の雌ネジがロッド２２に沿って上下に移動するとベース駆動装置２３と共にロッド部１７、ひいてはピストン部１６がシリンダ部１５に対して相対的に移動する。ピストン部１６をシリンダ部１５から引き抜く方向に動かせば、シリンダ部１５には、チップ１９内の空気が吸入され、チップ１９は分注すべき液体を吸い込むことができる。逆に動かせば、吸い込んだ液を押し出すことができる。このようにして、液が分注される。
【００５９】
一方、駆動源３０ａが回転するとロッド２９が回転し、その雄ネジと噛み合った、ベース駆動装置３０内の雌ネジがロッド２９に沿って上下に移動するとベース駆動装置３０と共に第１ベース２４も上下に移動する。すると、第１ベース２４に取り付けられた前記要素は全て相対的な位置関係を保持したまま、移動する。即ち、ノズルヘッド基部１１、ノズル中子部１２、チップ１９は、相対的な位置関係を変えることなく移動する。このようにして、チップ１９を分注液の容器から容器に、分注液をチップ内に収容したまま移動させることができる。
【００６０】
ここで、以上の装置は、図３の紙面内でいわば２次元内の運動をするものとして説明したが、紙面に垂直な方向の運動を含めて３次元空間内の運動をするように構成できる。例えば、分注機ベース２８を紙面に垂直な方向に平行運動をするように構成できるし、または紙面内の軸線回りに回動するように構成することができる。
【００６１】
さらに、以上の操作を不図示の制御系により、自動制御するようにしてもよい。即ち、分注量に合わせて駆動源２１ａの回転量を設定する。また、分注液の容器と取り分ける容器との間を分注ノズルひいてはチップが往復できるようにルートをプログラム設定して完全自動分注にすることもできる。
【００６２】
以上説明したように、チップ１９とノズル中子部１２との関係を図２（Ａ）のように設定して分注を行えば、少容量チップとして、また図２（Ｂ）のように設定して分注を行えば、大容量チップとして機能させることができる。
【００６３】
図４は、本発明による第４の実施の形態である液体分注機１１２（図５）の分注ノズル周辺を示す、一部断面の側面図である。分注ノズル１０の構成は、図２で説明した通りである。図３の第３の実施の形態の液体分注機１１１と異なるのは、ノズル中子部１２をノズルヘッド基部１１に摺動させて伸延させる際に、シリンダ部１５を即ちノズル中子部１２を静止させて、ノズルヘッド基部１１の方を上下させる点である。ノズル中子部１２とノズルヘッド基部１１とを相対的に移動させて、ノズル中子部１２をノズルヘッド基部１１から伸延させる点は同様である。
【００６４】
図中、シリンダ部１５が液体分注機の一部である支持部材３７に固定されている。ノズルヘッド基部１１は、その外径側の長手方向の所定箇所で、片持ち梁状の支持部材１８ａの先端に固定されている。
【００６５】
図４を参照して、分注ノズルを備えた液体分注機１１２のうち、分注ノズル周辺の構造をさらに説明する。図中、シリンダ部１５は支持部材である片持ち梁３７の先端に取り付けられて支持されており、支持部材３７は水平に伸延し根元部がベース３８に固定的に取り付けられている。図中では、支持部材３７は図示の都合上、中間が破断線で切断され省略されている。
【００６６】
ノズルヘッド基部１１は、支持部材である片持ち梁１８ａの先端に取り付けられて支持されており、支持部材１８ａは水平に伸延し根元部が駆動装置３３に取り付けられている。駆動装置３３には雌ネジが組み込まれている。その雌ネジと螺合する雄ネジの切られたロッド３２が、垂直方向に配設されており、ロッド３２は軸受部３６に支持されている。軸受部３６は、垂直方向に配置された細長部材であるベース３８の長手方向中間部に固定されている。第１ベース３８の上部には、モータベース３５が固定的に取り付けられており、ロッド３２を回転駆動する駆動源であるモータ３４が、モータベース３５に載置固定されている。モータ３４の駆動軸はロッドに連結されている。
【００６７】
このような構造を有する装置の作用を説明する。駆動源であるモータ３４が回転すると、これに連結されたロッド３２が回転する。ロッド３２は、駆動装置３３内の雌ネジと螺合しているので、駆動装置３３が上下に移動する。その結果、第１支持部材１８ａが、またそれに伴ってノズルヘッド基部１１が上下に動く。このとき、支持部材３７に取り付けられたシリンダ部１５、ひいてはノズル中子部１２は静止しているので、ノズル中子部１２がノズルヘッド基部１１に対して相対的に伸延し、出入りすることになる。
【００６８】
次に図５を参照して、図４の部分が組み込まれた液体分注機１１２の構造を説明する。なお、図３では軸受部３６が駆動源３４と駆動装置３３との間でロッド３２を支えているが、図５では軸受部３６ａがロッド３２を駆動源３４の連結されているのとは反対側の先端で支えている。どちらもロッド３２を回転自在に支持している点では異なるところはなく、作用は実質的に同一である。
【００６９】
ベース３８は、ベース２５と一体的に作られている。ベース２５には、図３で説明したのと同様な態様で、駆動源２１ａ、軸受２１、ロッド２２、ピストン駆動装置２３が組み付けられている。ピストン駆動装置２３には、ピストン部１６が取り付けられている。
【００７０】
したがって、ノズルヘッド基部１１とノズル中子部１２との相対的位置関係が設定された後、駆動源２１ａが回転することによりピストン部１６がシリンダ部１５から引き抜かれ、チップ１９に分注液が吸い込まれる。
【００７１】
ベース２５は、ベース駆動装置３０に取り付けられている。駆動源３０ａの回転により、ノズルヘッド基部１１、ノズル中子部１２、チップ１９は、相対的な位置関係を変えることなく移動し、チップ１９を分注液の容器から容器に、分注液をチップ内に収容したまま移動させることができる点は図３の場合と同様であるので、重複した説明は省略する。
【００７２】
このように、本発明の分注ノズルは、一定の速度で多数の分注を行うことの多い自動チップ式液体分注機に用いるのが好ましい。
【００７３】
図７を参照して、本発明の第５と第６の実施の形態の分注ノズルを説明する。図７（Ａ）に示すのは、第５の実施の形態の分注ノズルであり、ノズル中子部１２ａは長手方向全体に渡って外径が一様である。即ち、図２のノズル中子部１２が、長手方向について先端に向かってテーパがついているのに対して、本実施の形態では平行である。
【００７４】
またこれに使用するチップ１９ａは、長手方向の主要部分の内径が一様であり、ノズル中子部１２ａの外径より僅かに小さいだけで実質的に同径に作られている。即ち、ノズル中子部１２ａの外径が、ノズルヘッド基部１１に取り付けるチップ１９ａの内径と実質的に等しく作られている。なお、図７（Ａ）では、径が実質的に同一といっても、両者の隙間が比較的大きいように図示してあるが、ノズル中子部１２ａに沿わしてチップ１９ａを取り付けるのに差し支えがない限りできるだけ隙間を小さく作るのが好ましい。
【００７５】
したがって、ノズル中子部１２ａがノズルヘッド基部１１と摺動して、チップ１９ａの中に伸延した場合、あるいはノズルヘッド基部１１に収納された場合、不要なチップ内空気容量を効率的に最小限に抑えることができる。
【００７６】
図７（Ｂ）に示すのは、第６の実施の形態の分注ノズルであり、ノズル中子部１２ｂは長手方向全体に渡って外径が一様である。
【００７７】
またこれに使用するチップ１９ｂは、長手方向の主要部分の内径は先端に向かってテーパがついている。そして、チップ１９ｂがノズルヘッド基部１１に取り付けられたとき、チップ１９ｂの内径面がノズル中子部１２ｂの先端と対応する箇所１２ｃにおいて、丁度チップ１９ｂの内径とノズル中子部１２ｂの先端の外径とが実質的に等しく、両者が接するようになっており、その結果そこで気密が保たれるようになっている。即ち、ノズル中子部１２ｂの先端部が、ノズルヘッド基部１１に取り付けるチップ１９ｂの内面と気密的に接触するように構成されている。
【００７８】
また、図７に示すチップは、図８に実例を示した従来から使用されてきたチップと異なり、受け部１９ａｘ、１９ｂｘから先端にかけて、一様なカーブまたは直線で形成されておらず、先端近傍で一段と急に細くしてある。このようにすると、少容量液体吸入部を形成でき、更に精度の高い液体分注を行うことができる。
【００７９】
本願発明の実施の形態のような分注ノズルを用いるチップ式液体分注機とは、液体を分注する際に分注ノズルの先端にチップを装着し、ノズルヘッドを通した吸引圧により所定の液量をチップ内に吸引後、チップ内の液体を吐出して液体分注を行うものであり、臨床検査の分野で広く用いられているチップ式液体分注機である。
【００８０】
本願発明の実施の形態のような分注ノズルは、図９に示されるような手動チップ式液体分注機にも用いることもできる。
【００８１】
図９に示される手動チップ式液体分注機を説明する。図中、シリンジのシリンダ部４１の内部にピストン部（ピストン部用ロッドも含む）４２と、ピストン部４２をシリンダ部４１から抜き出す方向に付勢する圧縮バネ４３が収容されている。ピストン部４２の、バネ４３の当接しているのとは反対の側にはハンドル４４が付いている。ハンドル４４を押し込むと、バネの付勢力に打ち勝ってピストン部４２が、シリンダ部４１の中に進入する。吸入する液量に相当する分だけ押し込んだ後に、ハンドル４４を開放すると、バネ４３の付勢力により、ピストン部４２が押し出される。このようにして、シリンダ部４１の先端に取り付けられた、図２で説明した分注ノズルの先端のチップ１９に液が吸入される。
【００８２】
【実施例】
本発明を以下実施例により更に詳細に説明する。本実施例では、本発明の第３の実施の形態である分注ノズルによる液体分注精度を検討した。使用したチップは、図２に示されるようなチップ１９である。公称容量が、１０００μｌであるチップ及び２００μｌであるチップの２つを用いて、ＰＢＳ１０μｌを１０回分注し、通常ノズルと伸延ノズルとの分注精度を比較した。結果を図６の表に示す。
【００８３】
ここで、ノズル中子部１２は、液体分注時のチップ内空気容量を追い出す機能をもつものであるから、チップ液体吸入部内におけるノズル中子部１２の伸延部の容積と分注液体の容積との和が実質的にチップ液体吸入部容量に相当するのが好ましく、チップ内におけるノズル中子部１２の伸延長さは、ノズルヘッド基部１１が分注液に接触しない範囲で分注液体量に対応し適宜変化するものである。
【００８４】
図６の表では、液体吸入部容量をＶ１、ノズル容量をＶ２としてある。したがって実際のチップ内空気容量即ち有効なチップ液体吸入部容量はＶ１−Ｖ２となる。例えば、チップ液体吸入部容量Ｖ１＝１４００μｌで、ノズル容量Ｖ２＝８７０μｌとすれば、チップ内空気容量は５３０μｌとなる。このとき、ノズル中子部１２は、先端部に向かうにつれてすぼまるテーパ付きであるので、正確なチップ内空気容量は５３０μｌより大きい。しかしながら、実験はノズル中子部１２の先端から先のチップの容量をチップ内空気容量として整理しデータをとった。分注精度の傾向を知るにはこれで十分と考えられる。
【００８５】
図６の表によれば、チップ液体吸入部容量Ｖ１＝１４００μｌのチップで、ノズル容量Ｖ２＝０μｌのとき、即ち分注量が１０μｌにもかかわらずチップ内空気容量あるいは液吸入部の容量が１４００μｌであるときは、標準偏差が０．０００５であり、ＣＶは４．９％になった。ここで、 ＣＶ＝（標準偏差）／（平均値）×１００ である。実用的には、ＣＶは２．０％以下としたいので、これでは大きすぎる。ノズル容量Ｖ２＝８７０μｌとすると、分注量が１０μｌでチップ内空気容量が５３０μｌとなり、標準偏差が０．０００３、ＣＶは２．３％になった。次に、ノズル容量Ｖ２＝１４００μｌとすると、分注量が１０μｌでチップ内空気容量が約０μｌとなり（計算上チップ内空気容量は０となるが、分注量１０μｌに匹敵するだけの空間は残っている）、標準偏差が０．０００２、ＣＶは１．８％になった。
【００８６】
チップ液体吸入部容量Ｖ１＝２５０μｌのチップで、ノズル容量Ｖ２＝０μｌのとき、即ち分注量が１０μｌにもかかわらずチップ内空気容量が２５０μｌあるときは、標準偏差が０．０００２であり、ＣＶは１．９％になった。ノズル容量Ｖ２＝１６０μｌとすると、分注量が１０μｌでチップ内空気容量が９０μｌとなり、標準偏差が０．０００１、ＣＶは１．２％になった。次に、ノズル容量Ｖ２＝２５０μｌとすると、分注量が１０μｌでチップ内空気容量が約０μｌとなり、標準偏差が０．０００１、ＣＶは１．０％になった。
【００８７】
このように、チップそのものを分注量に見合った容量のものにすれば、分注精度は向上するが、さらに本発明の分注ノズルを用いて分注時のチップ内空気容量即ち液吸入部の容量を小さくすれば、分注精度が飛躍的に向上することが確認できた。
【００８８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ノズルヘッドが、チップの液収容空間に伸延する伸延部を有するので、ノズルヘッドに取り付けられるチップ内の空気を排除することができ、分注液量に拘わらず１種類のチップで精度良く液体分注を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態である分注ノズルの側面断面図である。
【図２】第２の実施の形態である分注ノズルの側面断面図である。
【図３】第３の実施の形態である液体分注機の概念図である。
【図４】第４の実施の形態である液体分注機に用いる分注ノズルの一部断面をした側面図である。
【図５】第４の実施の形態である液体分注機の概念図である。
【図６】実施例の結果を示す表である。
【図７】第５と第６の実施の形態の分注ノズルの一部断面をした側面図である。
液体分注機の概念図である。
【図８】従来の分注ノズルの一部断面をした側面図である。
【図９】手動式分注器の一部断面をした側面図である。
【符号の説明】
１、２ ノズルヘッド
２ａ ノズルヘッド基部
２ｂ 伸延部
１０ 分注ノズル
１１ ノズルヘッド基部
１２ ノズル中子部
１３ Ｏリング
１４ Ｏリング押さえ
１５ シリンダ部
１６ ピストン部
１７ ピストンロッド
１８ 支持部材
１９ チップ
２０ 支持部材
２１ 軸受
２２ ロッド
２３ ピストン駆動装置
２４ 第１ベース
２５ 第２ベース
２６ ロッド
２７ ベース駆動装置
２８ 分注機ベース
２９ ロッド
３０ ベース駆動装置
Ｌ１ 多量液吸入部
Ｌ１ａ 少量液吸入部
Claims (7)
- 液収容空間を有し、先端部がすぼまっており、前記先端部に分注液を吸入しまた吐き出す開口を有するチップを用いる分注機用の分注ノズルであって；
前記チップを取り付けて保持するノズルヘッドを備え；
前記ノズルヘッドが、外径側に前記チップを嵌合して保持するノズルヘッド基部と、前記ノズルヘッド基部から前記チップの液収容空間に伸延する伸延部を有し、前記ノズルヘッド基部と前記伸延部は、長手方向に貫通する穴を有し；
前記伸延部は、前記チップが前記ノズルヘッド基部に嵌合して取り付けられたとき、前記チップの内面側に対して僅かな隙をもって沿うように外面が作られていることを特徴とする；
分注ノズル。 - 前記伸延部の外径側に先端に向かってテーパがついており、前記伸延部が前記チップの内面側に対して僅かな隙をもって沿うように、前記チップの内径側には前記伸延部のテーパに対応するテーパがついており、又は、前記伸延部がほぼ円形の長手方向全体に渡って外径が一様な断面を有し、該円形断面の外径は、前記伸延部が前記チップの内面側に対して僅かな隙をもって沿うように、前記チップの内径と実質的に等しく構成されていることを特徴とする；
請求項１に記載の分注ノズル。 - 液収容空間を有し、先端に向かってテーパ状に形成され、前記先端部に分注液を吸入しまた吐き出す開口を有するチップを用いる分注機用の分注ノズルであって；
前記チップを取り付けて保持するノズルヘッドを備え；
前記ノズルヘッドが、外径側に前記チップを嵌合して保持するノズルヘッド基部と、前記ノズルヘッド基部から前記チップの液収容空間に伸延する伸延部を有し、前記ノズルヘッド基部と前記伸延部は、長手方向に貫通する穴を有し；
前記伸延部は、前記伸延部がほぼ円形の長手方向全体に渡って外径が一様な断面を有し、前記伸延部の先端部が、前記チップの内面と気密的に接触することを特徴とする；
分注ノズル。 - 液収容空間を有し、先端部がすぼまっており、前記先端部に分注液を吸入しまた吐き出す開口を有するチップを用いる分注機用の分注ノズルであって；
前記チップを取り付けて保持するノズルヘッドを備え；
前記ノズルヘッドが貫通穴を有するノズルヘッド基部と、棒状に形成されたノズル中子部とを含んで構成され；
さらに前記ノズルヘッド基部の先端に、前記チップが着脱可能に取り付けられるように構成され；
前記ノズル中子部が前記ノズルヘッド基部の貫通穴において前記ノズルヘッド基部と摺動可能に組み立てられ、且つ前記ノズル中子部は前記ノズルヘッド基部から前記チップの液収容空間に伸延するように構成され、前記ノズル中子部は、長手方向に貫通する穴を有し；
前記伸延部は、前記チップが前記ノズルヘッド基部に取り付けられたとき、前記チップの内面側に対して僅かな隙をもって沿うように外面が作られていることを特徴とする；
分注ノズル。 - 前記ノズル中子部は、長手方向の全長のほぼ中間の位置から下端に向けて先細りになるテーパ状に形成され、前記中間の位置から上端にかけての部分は外径が一様な円筒状に形成され、前記円筒状部が前記ノズルヘッド基部と摺動可能であることを特徴とする、請求項４に記載の分注ノズル。
- 液収容空間を有し、先端に向かってテーパ状に形成され、前記先端部に分注液を吸入しまた吐き出す開口を有するチップを用いる分注機用の分注ノズルであって；
前記チップを取り付けて保持するノズルヘッドを備え；
前記ノズルヘッドが貫通穴を有するノズルヘッド基部と、棒状に形成されたノズル中子部とを含んで構成され；
さらに前記ノズルヘッド基部の先端に、前記チップが着脱可能に取り付けられるように構成され；
前記ノズル中子部が前記ノズルヘッド基部の貫通穴において前記ノズルヘッド基部と摺動可能に組み立てられ、且つ前記ノズル中子部は前記ノズルヘッド基部から前記チップの液収容空間に伸延するように構成され、前記ノズル中子部は、長手方向に貫通する穴を有し；
前記伸延部は、前記伸延部がほぼ円形の長手方向全体に渡って外径が一様な断面を有し、前記伸延部の先端部が、前記チップの内面と気密的に接触することを特徴とする；
分注ノズル。 - 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の分注ノズルと；前記ノズルヘッドを支持する支持部材とを備える；液体分注機。
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