JP4196923B2 - 液体分注ヘッド装置及び液体分注装置 - Google Patents

Description

本発明は、生化学分野等で、液状の試料の分注に用いられる液体分注ヘッド装置及び液体分注装置に関する。

生化学分野等で行われる試験や分析において、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。このような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。上記分注においては、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多く、このような分注を確実に行うために多連の分注ノズルを備えた分注ヘッド装置が用いられる。

このような分注ノズルを備える分注ヘッド装置は、それぞれの分注ノズルに所定量の液体を個別に吸入させて、当該吸入された液体をマイクロプレートのウェルに吐出させるポンプ機構を備えており、このような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的に用いられている。そして多連の分注ノズルを備える分注ヘッド装置では、各々の分注ノズルと一対一に備えられた多数のピストンを同一のモータにより駆動することで、上記分注を行うことが可能となっている。また、このような分注ノズルの先端部分には、分注ティップが着脱可能に装着されており、このような分注ティップは、分注の試料が変わる度に交換されるものであり、通常使い捨てタイプのものが用いられる（例えば、特許文献１〜４参照）。

特開平１１−３５２１３３号公報 特開２０００−９７９５０号公報 特開平９−１１９９３５号公報 特開２００１−３３４６３号公報

このようなマイクロプレートは規格化されたものであり、備えられるウェルの数が異なる仕様のものがある。例えば、９６個のウェルを備える９６ウェルフォーマットのマイクロプレートや、３８４個のウェル備える３８４ウェルフォーマットのマイクロプレートがある。特に、分析されるサンプルが特殊なものである場合や高価なものである場合には、３８４ウェルフォーマットのマイクロプレートが用いられる場合があり、このような場合に対処するために、ユーザにおいては、９６ウェルフォーマット対応の９６ｃｈ用分注ヘッド装置と、３８４ウェルフォーマット対応の３８４ｃｈ用分注ヘッド装置との２つの分注ヘッド装置を備え、液体分注装置において、用いられるマイクロプレートの仕様に応じて分注ヘッド装置を選択的に装備させる（すなわち、交換装備させる）ことで、異なる種類のマイクロプレートへの対応が行われている。

しかしながら、液体分注装置においてこのような分注ヘッド装置の交換を行う際には、複雑な調整作業を要することから、ユーザより作業だけでは行うことが困難な場合も多く、現実的にはメーカのサービスマンに委託してその交換作業が行われるような場合も多い。そのため、当該交換作業に要する作業工数も多くかかり、効率的な分注ノズルの機種交換を行うことができないという問題点がある。

このような分注ヘッド装置の交換作業を伴わない方法として、９６ｃｈ用分注ヘッド装置と３８４ｃｈ用分注ヘッド装置との２種類の分注ヘッド装置を１台の液体分注装置に備えさせて、マイクロプレートの仕様に応じていずれか一方の分注ヘッド装置を選択的に駆動させるという方法もある。しかしながら、このような方法では、１台の液体分注装置に２台の分注ヘッド蔵置を装備させる必要があり、液体分注装置の大型化、分注ヘッド装置が使用するステージの制約、さらに高コスト化を招き、マイクロプレートの仕様に応じた効率的な分注を実現することができないという問題がある。

従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、分注ノズルの機種変更を容易に行うことができ、効率的な分注処理を行うことができる液体分注ヘッド装置及び液体分注装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。

本発明の第１態様によれば、複数のノズルに個別に装着したティップに液体を吸入し、当該吸入された液体を上記それぞれのティップより容器のそれぞれのウェルに吐出することで、上記液体の分注作業を行う液体分注ヘッド装置において、
その下端にシリンダ開口部が形成された内部空間を有するシリンダ部と、当該内部空間において当該シリンダ部の内壁に沿って往復駆動されることで、上記シリンダ開口部へ伝達可能に吸入圧力又は吐出圧力を発生させるピストン部とを有する複数のポンプ部を整列配列させて備えるポンプユニットと、
上記それぞれのシリンダ部の内部空間内において、上記それぞれのピストン部を同期させて往復駆動させるポンプ駆動部と、
上記ティップの挿入孔に挿入されることで当該ティップの保持を行うティップ保持部と、上記ティップの挿入孔に連通可能な第１の開口部と上記シリンダ開口部に連通可能な第２の開口部とを連通する連通孔とを有する複数のノズルを、整列配列されて備えるノズルユニットと、
上記ノズルユニットにおける上記それぞれの第２の開口部を、上記ポンプユニットにおける上記それぞれのシリンダ開口部と連通させた状態で、当該ノズルユニットを上記ポンプユニットに装着解除可能に装着させるノズルユニット装着部とを備えることを特徴とする液体分注ヘッド装置を提供する。

本発明の第２態様によれば、上記ノズルユニットと上記ポンプユニットとの間に配置され、上記ノズルユニットにおける上記それぞれの第２の開口部と上記ポンプユニットにおける上記それぞれのシリンダ開口部とを連通させるための複数の貫通孔を備えるシート状の弾性部材と、
上記ポンプユニットにおける上記それぞれのシリンダ開口部の周囲、又は、上記ノズルユニットにおける上記それぞれの第２の開口部の周囲のいずれか一方又は両方に形成され、上記弾性部材における上記それぞれの貫通孔を個別に包囲する環状部分を局所的に加圧可能な複数の環状突起部とをさらに備える第１態様に記載の液体分注ヘッド装置を提供する。

本発明の第３態様によれば、上記それぞれの環状突起部は、上記ポンプユニットの下面から突出させるように配置された上記それぞれのシリンダ部の上記シリンダ開口部側の端部により形成される第２態様に記載の液体分注ヘッド装置を提供する。

本発明の第４態様によれば、上記ポンプユニットへの上記ノズルユニットの装着位置の位置決めを行う位置決め部が、当該装着部分に備えられている第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の液体分注ヘッド装置を提供する。

本発明の第５態様によれば、上記ノズルユニット装着部が、磁力の作用を用いて上記ノズルユニットを上記ポンプユニットに解除可能に固定する磁力発生部を備える第１態様から第４態様のいずれか１つに記載の液体分注ヘッド装置を提供する。

本発明の第６態様によれば、上記ノズルユニットは、
上記それぞれのノズルに保持された上記各々のティップの上記挿入孔側の端部と係合可能な係合部材と、
上記係合部材を上記各々のティップの上記端部に係合させるとともに、当該係合部材を下降移動させて、上記それぞれのティップを上記それぞれのノズルから離脱させる係合部材移動部とを備え、
上記係合部材移動部は、回動可能に上記ノズルユニットに固定され、その一端に作用された上記ノズルユニットを上記ポンプユニット側へ押す方向の力を、上記回動によりその他端において上記係合部材を下方に押圧する方向の力に変換して、当該変換された力でもって、当該他端に当接された当該係合部材を下降させるレバー状部材を備える第１態様から第５態様のいずれか１つに記載の液体分注ヘッド装置を提供する。

本発明の第７態様によれば、上記係合部材は、上記それぞれのノズルを貫通させて配置されるとともに、上記それぞれのノズルに保持された上記ティップの上記端部に同時的に係合可能な内縁部を有する複数の貫通孔を備えるティップ離脱用プレートである第６態様に記載の液体分注ヘッド装置を提供する。

本発明の第８態様によれば、上記ポンプユニットが備える上記それぞれのポンプ部と、上記ノズルユニットが備える上記それぞれのノズルとが同数かつ同一配列であり、
上記各々のノズルにおいて、上記連通孔は１個の上記第１の開口部と１個の上記第２の開口部とを連通させるように形成される第１態様から第７態様のいずれか１つに記載の液体分注ヘッド装置を提供する。

本発明の第９態様によれば、上記ポンプユニットが備える上記それぞれのポンプ部の数に対して、上記ノズルユニットが備える上記それぞれのノズルの数は１／ｎ倍の数（ｎは２以上の整数）であり、
上記ノズルユニットの上記各々のノズルにおいて、上記連通孔は、１個の上記第１の開口部と、互いに隣接配置されるｎ個の上記シリンダ開口部に対応する位置に配置されるｎ個の上記第２の開口部とを連通させるように形成される第１態様から第７態様のいずれか１つに記載の液体分注ヘッド装置を提供する。

本発明の第１０態様によれば、上記ノズルユニットの上記各々のノズルにおいて、１個の上記第１の開口部に連通される上記連通孔を、上記ｎ個の第２の開口部に分岐して連通可能に、上記ｎ個の第２の開口部となる貫通孔が形成された開口部分岐用プレートを、当該ノズルの上記第２開口部側の端部に配置して備える第９態様に記載の液体分注ヘッド装置を提供する。

本発明の第１１態様によれば、上記開口部分岐用プレートは、上記ノズルユニットが備える上記全てのノズルに共通して形成された１枚のプレートである第１０態様に記載の液体分注ヘッド装置を提供する。

また、上記ポンプユニットが備える上記それぞれのポンプ部と上記それぞれのノズルとが同数かつ同一配列であり、上記各々のノズルにおいて、上記貫通孔は１個の上記第１の開口部と１個の上記第２の開口部とを連通させるように形成された第１のノズルユニットと、
上記ポンプユニットが備える上記それぞれのポンプ部の数に対して上記それぞれのノズルの数は１／ｎ倍の数（ｎは２以上の整数）であり、上記各々のノズルにおいて、上記貫通孔が、１個の上記第１の開口部と、互いに隣接配置されるｎ個の上記シリンダ開口部に対応する位置に配置されるｎ個の上記第２の開口部とを連通させるように形成された第２のノズルユニットとを装着可能に備え、
上記ノズルユニット装着部は、上記第１のノズルユニットと上記第２のノズルユニットの中から選択された１の上記ノズルユニットを装着解除可能に、上記ポンプユニットに装着させるような液体分注ヘッド装置を提供することもできる。

本発明の第１２態様によれば、上記ノズルユニットにおける上記それぞれのノズルは、上記ポンプユニットにおける上記それぞれのシリンダ開口部に挿入される挿入部を備え、
上記それぞれの第２の開口部と上記それぞれのシリンダ開口部との連通部分は、上記それぞれのノズルの上記挿入部が、上記それぞれのシリンダ開口部に挿入されることにより気密に保たれる第１態様に記載の液体分注ヘッド装置を提供する。

本発明の第１３態様によれば、上記各々の挿入部の外周には、上記各々のシリンダ部の内壁に接するシール部が設けられている第１２態様に記載の液体分注ヘッド装置を提供する。

本発明の第１４態様によれば、第１態様から第１３態様のいずれか１つに記載の液体分注ヘッド装置と、
上記液体が収容された液体収容容器が載置される液体収容部と、
上記吸入された液体の分注作業が行われる上記容器が載置される分注容器載置部と、
上記液体収容部と上記分注容器載置部とに位置決め可能に液体分注ヘッド装置の移動を行うヘッド移動装置とを備えることを特徴とする液体分注装置を提供する。

本発明の上記第１態様によれば、分注ヘッド装置において、ポンプユニットとノズルユニットとを装着解除可能に装着させるノズルユニット装着部が備えられ、上記ポンプユニットと上記ノズルユニットとを分離可能な構成が実現されていることにより、従来のようにノズルの交換を行いたいがために、液体分注ヘッド装置全体を他の機種に交換するのではなく、上記ノズルユニットを上記ポンプユニットから分離させて、他の上記ノズルユニットを上記ポンプユニットに装着させることで、上記ノズルの交換を行うことができる。従って、複数種類の液体分注ヘッド装置を備えさせる必要を無くすことができ、分注処理における装置コストを低減させることができ、効率的な分注処理を行うことができる液体分注ヘッド装置を提供することができる。

本発明の上記第２態様又は第３態様によれば、上記ポンプユニットと上記ノズルユニットとの分離構造において、それぞれのシリンダ開口部と第２の開口部との間に、両者を連通する貫通孔が形成されたシート状の弾性部材を配置するとともに、上記各々の貫通孔を包囲する環状部分を局所的に加圧する構成（すなわち、環状突起部の形成）を採用していることにより、このような分離構造を採用しながら、上記それぞれのシリンダ開口部と上記それぞれの第２の開口部との連通における気密性を確実に確保することできる。

本発明の上記第４態様によれば、上記ポンプユニットへの上記ノズルユニットの装着位置の位置決めを行う位置決め部が備えられていることにより、上記ノズルユニットの交換装備の際における位置決め作業を容易なものとすることができ、交換作業の効率化を図ることができる。

本発明の上記第５態様によれば、上記ノズルユニット装着部が磁力の作用を用いることにより、上記ノズルユニットの交換作業をさらに容易なものとすることができるとともに、上記ポンプユニットや上記ノズルユニットの構成の簡素化を図ることができる。

本発明の上記第６態様又は上記第７態様によれば、上記それぞれのティップを上記それぞれのノズルから離脱させるための装置において、上記係合部材移動部に備えられるレバー状部材が、その一端に作用された上記ノズルユニットを上記ポンプユニット側へ押す方向の力を、その他端において上記係合部材を下方に押圧する方向の力に変換して、当該変換された力でもって当該係合部材を下降させる機能を有していることにより、このような上記ノズルユニットの分離構造を有する液体分注ヘッド装置に対して、上記ノズルユニットと上記ポンプユニットとを離間させる方向の力を直接的に作用させることなく、上記それぞれのティップの離脱を行うことができる。従って、上記ノズルユニットと上記ポンプユニットとの装着構造に対して、互いに分離させるような大きな力を考慮する必要性を無くすことができ、その装着構造の簡素化を図ることができ、装置コストの低減を図ることができる。

本発明のその他の態様によれば、上記ノズルユニットにおいて装備される上記ノズルの数に拘わらず、上記ノズルユニットにおける上記ポンプユニットとの連通部分である上記それぞれの第２の開口部の配列及び個数を、上記ポンプユニットが備える上記それぞれのシリンダ開口部の配列及び個数に合わせることにより、このような異なる機種の上記ノズルユニットの交換装備を実現することができる。

以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本発明の一の実施形態にかかる液体分注ヘッド装置を備える液体分注装置（以降、分注装置とする）の全体構成を模式的に示す模式構成図を図１に示す。図１に示すように、分注装置１０１は、剛体部材により形成された基台であるベースステージ３を備えており、このベースステージ３上には、ティップ装着ステージＳ１、ティップ離脱ステージＳ２、液体収容ステージＳ３（液体収容部の一例である）、及びプレート載置ステージＳ４（分注容器載置部の一例である）とが設けられている。また、分注装置１０１は、分注処理を行うための複数のノズル１６を備えた分注ヘッド装置１０と、この分注ヘッド装置１０の図示Ｘ軸方向又はＹ軸方向への移動を行うＸＹロボット１２（ヘッド移動装置の一例である）とが備えられている。ＸＹロボット１２によりこの分注ヘッド装置１０１が、上記それぞれのステージＳ１〜Ｓ４を移動して、分注ヘッド装置１０に備えられたそれぞれのノズル１６の下端部に着脱自在に装着されたティップ１４によって、試薬等である液体を吸入して容器に吐出する分注処理が行われる。なお、上記Ｘ軸方向とＹ軸方向とは、ベースステージ３の大略表面沿いの方向であって、互いに直交する方向である。

また、図１に示すように、ベースステージ３上のティップ装着ステージＳ１には、未使用の複数のティップ１４を整列配列させた状態で収容するティップ収容容器６が載置されている。ティップ離脱ステージＳ２には、分注ヘッド装置１０から離脱されたそれぞれのティップ１４を落下させて収容するための開口部を有するティップ廃棄部７が設けられている。液体収容ステージＳ３には、上記試薬としての液体が収容された液体収容容器５が例えば２台載置されている。なお、このような液体収容容器５はその内部に収容される液体の温度を調整する（例えば所定の温度に保つ）温度調節機能を備えるような場合であってもよい。プレート載置ステージＳ４には、分注対象である液体が分注により所定量だけ供給される多数のウェルが形成されたマイクロプレート４（あるいはマイクロタイタープレート４と言う場合であってもよい）が複数、例えば、３枚載置されている。

また、図１に示すように、ベースステージ３の上方には、移載アーム９が備えられている。この移載アーム９は、ティップ収容容器６、液体収容容器５、及びマイクロプレート４などの移載対象物を両側から挟んでクランプする２つのクランプ爪９ａを備えており、これらのクランプ爪９ａはクランプ駆動装置９ｂによって駆動される。さらに、移載アーム９は、アーム用ＸＹロボット１１によって、図示Ｘ軸方向又はＹ軸方向に移動させることが可能となっており、さらにアーム回転昇降装置１３によって昇降又は回転移動させることが可能となっている。このような構成により、上記分注処理において、ティップ収容容器６、液体収容容器５、及びマイクロプレート４などの各ステージＳ１、Ｓ３、及びＳ４への搬入・搬出、及び各ステージＳ１、Ｓ３、及びＳ４間での移動を行うことが可能となっている。

次に、図２の模式説明図を用いて、ティップ１４及びマイクロプレート４について説明する。ティップ１４は液体を吸入又は吐出可能な貫通孔を有する先細りのテーパ状のノズル状部品であり、分注ヘッド装置１０が備えるそれぞれのノズル１６の先端に交換自在に装着され、使用の都度交換されるいわゆる使い捨て部品である。

図２（Ａ）に示すように、分注ヘッド装置１０には、複数のティップ１４が格子状に複数個整列配列（例えば、１６個×２４列の合計３８４個）されるように、同様な配列を有するそれぞれのノズル１６に装着されている。なお、図２においては、図面の理解を容易なものとすることを目的として、分注ヘッド装置１０に装着されるティップ１４の個数を省略している。

これらのティップ１４の先端部を、図２（Ａ）に示すマイクロプレート４に格子状に設けられた凹部であるウェル４ａ内に下降させて液体を吸入し、あるいは、液体収容容器５内に下降させて収容されている液体を吸入し、上記マイクロプレート４とは異なるマイクロプレート４のウェル４ａにそれぞれのティップ１４より上記吸入した液体を吐出することにより、異なるマイクロプレート４間で液体の移し替えや、マイクロプレート４への液体の供給等の分注処理を行うことができる。

また、図２（Ｂ）に示すように、未使用のそれぞれのティップ１４は、マイクロプレート４と同様の格子状の配列を有するティップ収容容器６内に収容されており、ティップ収容容器６の上方に配置された分注ヘッド装置１０を下降させることにより、それぞれのティップ１４を分注ヘッド装置１０が備えるそれぞれのノズル１６に自動的に装着することが可能となっている。

（分注ヘッド装置）
次に、分注装置１０１が備える分注ヘッド装置１０の正面図を図３に、その側面図を図４に示して、それぞれの図面を用いて分注ヘッド装置１０の構成について詳細に説明する。なお、これらの部面においても、その図面の理解を容易なものとするために、図示するノズル１６等の本数を省略した図面としている。

図３及び図４に示すように、分注ヘッド装置１０は、ノズル１６等を備えて分注処理を行うヘッド本体ユニット２０と、このヘッド本体ユニット２０を昇降させる昇降装置２２とを備えている。なお、ヘッド本体ユニット２０は、昇降装置２２を介して、ＸＹロボット１２に支持されている。昇降装置２２は、昇降方向に配置されるとともにヘッド本体ユニット２０を昇降可能に支持する２本のボールねじ軸２３と、各々のボールねじ軸２３に個別に連結された２個のプーリ２４と、それぞれのプーリ２４と係合され、その走行によりそれぞれのプーリ２４を回転駆動させるベルト２５と、ベルト２５にさらに係合される別のプーリ２６をその駆動軸に装着して備え、プーリ２６を介してベルト２５を回転駆動させる昇降駆動モータ２７とを備えている。また、それぞれのボールねじ軸２３は、ヘッド本体ユニット２０のフレーム２８に装着されたナット部２３ａに個別に螺合されている。昇降装置２２がこのような構成を有していることにより、昇降駆動モータ２７を正逆いずれかの方向に駆動させ、プーリ２６及びベルト２５を介してそれぞれのプーリ２４を回転駆動させて、それぞれのボールねじ軸２３を回転駆動させることにより、各々のボールねじ軸２３に螺合されているナット部２３ａを当該ボールねじ軸２３に沿って上方又は下方に移動させることでもって、フレーム２８を介してヘッド本体ユニット２０を上昇又は下降させることができる。

また、図３及び図４に示すように、ヘッド本体ユニット２０は、昇降装置２２により昇降可能に支持されているフレーム２８と、このフレーム２８に支持されたシリンダブロック２９と、このシリンダブロック２９に設けられた複数のシリンダ３２内に一方の端部（図示下端部）が挿入された複数のピストン３０と、これらのピストン３０の他方の端部（図示上端部）を連結する連結部材としてのピストンヘッド３１と、このピストンヘッド３１を上下動させることで、それぞれのシリンダ３２内に挿入配置されたそれぞれのピストン３０をシリンダ３２の内壁に沿いながら一体的に上下動（すなわち、それぞれのピストン３０を同期させて上下動）させるピストン駆動装置４０とを備えている。また、シリンダブロック２９の下面には、複数のノズル１６を整列配列させて備えるノズルユニット５０が装備されており、それぞれのノズル１６には、個別にティップ１４が脱着可能に装着されている。なお、フレーム２８にはピストン駆動装置４０が支持されており、ピストンヘッド３１、それぞれのピストン３０、及びシリンダブロック２９は、ピストン駆動装置４０を介してフレーム２８に支持されている。また、それぞれのピストン３０とシリンダブロック２９が備えるそれぞれのシリンダ３２とは一対一に対応するように構成されている。また、シリンダブロック２９とノズルユニット５０との構造的な関係については後述するものとする。

また、フレーム２８に装備されたピストン駆動装置４０は、昇降方向に配置されるとともに、ピストンヘッド３１を昇降可能に支持するボールねじ軸３３と、ボールねじ軸３３に連結されたプーリ３４と、このプーリ３４と係合され、その走行により当該プーリ３４を回転駆動させるベルト３６と、ベルト３６とさらに係合される別のプーリ３５をその駆動軸に装備するとともに、プーリ３５を回転駆動させることでベルト３６の走行を駆動するピストン駆動用モータ３７とを備えている。また、ボールねじ軸３３はピストンヘッドの装着されたナット部３３ａと螺合している。ピストン駆動装置４０がこのような構成を有していることにより、ピストン駆動用モータ３７を正逆いずれかの方向に回転駆動させて、プーリ３５及びベルト３６を介してプーリ３４を回転駆動させることで、ボールねじ軸３３を正逆いずれかの方向に回転駆動させて、このボールねじ軸３３に螺合されているナット部３３ａをボールねじ軸３３の軸方向に沿って上昇又は下降させることができる。その結果、ピストンヘッド３１を上昇又は下降させることができ、それぞれのシリンダ３２内に挿入配置されたそれぞれのピストン３０をシリンダ内壁に沿って上昇又は下降させることが可能となっている。また、このようなピストンヘッド３１の上昇又は下降を高精度に行うために、フレーム２８には、ピストンヘッド３１の上記昇降を案内する昇降ガイド部２８ａが備えられており、例えば、図３及び図４に示すように、ピストンヘッド３１の上部における４つの隅部近傍と係合された４つの昇降ガイド部２８ａが備えられている。

（３８４ｃｈ用ノズルユニット）
また、本実施形態の分注ヘッド装置１０においては、シリンダブロック２９に装備されたノズルユニット５０が脱着可能な（すなわち、分離可能な）構成を有していることが特徴の１つとなっている。このようなシリンダブロック２９とノズルユニット５０の構成を具体的に説明するための図面として、シリンダブロック２９にノズルユニット５０が装備された状態のそれぞれの内部構造を示す模式断面図を図５に示し、両者が分離された状態における模式断面図を図６に示す。これらの図面においても、ノズル１６の装備本数を省略した図面となっている。

図５及び図６に示すように、シリンダブロック２９には、複数のシリンダ３２がノズルユニット５０におけるそれぞれのノズル１６の配列と対応するように整列配列されて備えられている。具体的には、それぞれのシリンダ３２は、例えば、１６個×２４列の合計３８４個配列されている。各々のシリンダ３２は図示下端をシリンダ開口部３２ａとする内部空間を有しており、当該内部空間においてシリンダ３２の内壁に沿って往復移動可能に、シリンダ３２の上端よりピストン３０が挿入されている。シリンダ３２の内部空間において、ピストン３０が下降されることでシリンダ開口部３２ａに伝達可能に吐出圧力を発生させることが可能であり、また、ピストン３０が上昇されることでシリンダ開口部３２ａに伝達可能に吸入圧力を発生させることが可能となっている。すなわち、シリンダ３２とピストン３０とにより、上記吸入圧力又は吐出圧力を発生可能なポンプ部が構成されており、本実施形態においては、シリンダブロック２９とそれぞれのピストン３０が、ポンプユニットの一例を構成している。

また、図５及び図６に示すように、ノズルユニット５０は、所定の間隔にて整列配列された複数のノズル１６をそれぞれのシリンダ３２と同様な配列にて備えており、具体的には、１６個×２４列の合計３８４個のノズル１６が整列配列されている。なお、このようなノズルユニット５０は、３８４ｃｈのマイクロプレート４対応である３８４ｃｈ用ノズルユニットとなっており、本実施形態においては、第１のノズルユニットの一例となっている。また、各々のノズル１６は、テーパ形状に絞られた形状を有するその図示下端部に形成された第１の開口部１６ａと、その図示上端部に形成された第２の開口部１６ｂとを上下方向に連通（貫通）するように形成された連通孔１６ｃを備えている。それぞれのノズル１６の下端部は、ノズルユニット５０の下面より下方に向けて所定の長さ寸法だけ突出するように配置されており、この突出された下端部は、ティップ１４の挿入孔に挿入されることで当該挿入されたティップ１４を嵌合された状態で保持するティップ保持部１６ｄとなっている。なお、この両者の嵌合された状態が解除されることで、ティップ１４の保持の解除、すなわち離脱を行うことが可能となっている。

また、図６に示すように、シリンダブロック２９の下部における外周部にはマグネット部３８が備えられており、さらに、このシリンダブロック２９におけるマグネット部３８の配置位置に対応するように、ノズルユニット５０の外周部にもマグネット部５１が備えられている。このようにマグネット部３８及び５１が備えられていることにより、図５に示すように、シリンダブロック２９の下面２９ａとノズルユニット５０の上面５０ａとを当接させることで、この当接状態を磁力の作用により保持することができ、ノズルユニット５０のシリンダブロック２９への装備を行うことができる。なお、本実施形態の分注ヘッド装置１０においては、それぞれのマグネット部３８、５１が、ノズルユニット５０をシリンダブロック２９に解除可能に装着させるノズルユニット装着部の一例であり、さらに磁力の作用を用いて上記装着のための固定を行う磁力発生部の一例となっている。なお、本実施形態においては、上記ノズルユニット装着部が磁力の作用を用いた構成であるような場合とするが、このように磁力の作用を用いるような場合に代えて、機械的な装着固定手段が採用されるような場合であってもよい。このような機械的な装着固定手段は、ノズルユニット５０の脱着を比較的容易に行うことができるものであって、ノズルユニット５０とシリンダブロック２９との連結部分におけるシール（後述するシートパッキンによるシール）の面圧を確保できるようなものを用いることが好ましい。

また、シリンダブロック２９の下面２９ａにおける周部近傍には複数の凹部３９が形成されており、一方、ノズルユニット５０の上面の周部近傍には、シリンダブロック２９への装備の際にそれぞれの凹部３９に係合可能な複数の凸部５２（あるいは、係合ピン）が形成されており、図５に示すようにこれらの凹部３９と凸部５２とが互いに係合されることで、シリンダブロック２９とノズルユニット５０との装備のための位置決めを行うことが可能となっている。

また、図５及び図６に示すように、シリンダブロック２９の下面２９ａと、ノズルユニット５０の上面５０ａとの間には、シート状の弾性部材の一例であるシートパッキン５３が配置された状態にて、ノズルユニット５０の装備が行われる。具体的には、図６に示すように、シートパッキン５３は、ノズルユニット５０が備えるそれぞれのノズル１６の第２の開口部１６ｂと、シリンダブロック２９が備えるそれぞれのシリンダ３２のシリンダ開口部３２ａとを個別に連通させるための複数の貫通孔５３ａが形成されており、このような個別的な連通を実現可能とするために、それぞれの貫通孔５３ａの配列は、それぞれのシリンダ３２の配列及び第２の開口部１６ｂの配列と同様なものとされている。

さらに、ノズルユニット５０の上面５０ａにおけるそれぞれのノズル１６が配置されている領域には、シートパッキン５３を位置決め配置可能な凹部５０ｂが形成されている。なお、この凹部５０ｂの深さは、シートパッキン５３の厚さ寸法と略同じあるいは僅かに大きくなるように形成されている。さらに、シリンダブロック２９の下面２９ａにおいて、各々のシリンダ３２の下端部分が、当該下面２９ａよりも僅かに突出されて、環状突起部３２ｂが形成されている。また、シートパッキン５３に形成されたそれぞれの貫通孔５３ａの径は、シリンダ３２のシリンダ開口部３２ａの径よりも小さくなるように形成されている。なお、ノズル１６における第２の開口部１６ｂの径は、シリンダ開口部３２ａの径よりも小さくなるように形成されている。

このようなシリンダ３２のシリンダ開口部３２ａと、シートパッキン５３の貫通孔５３ａと、ノズル１６の第２の開口部１６ｂとの関係を示す部分拡大模式図を図７に示す。図５及び図７に示すように、このような構成により、シートパッキン５３を介してシリンダブロック２９にノズルユニット５０を装備させた場合に、ノズルユニット５０の上面５０ａの凹部５０ｂにシートパッキン５３が格納されてその位置決めが行われて、各々のシリンダ３２のシリンダ開口部３２ａと、シートパッキン５３の各々の貫通孔５３ａと、各々のノズル１６の第２の開口部１６ｂとが、図示上下方向に一列に配置させることができる。さらに、シートパッキン５３のそれぞれの貫通孔５３ａを個別に包囲する環状部分が、それぞれのシリンダ３２の環状突起部３２ｂにより局所的に加圧されて、シリンダ開口部３２ａ、貫通孔５３ａ、及び第２の開口部１６ｂの連通における気密性を確保することができる。このようにシリンダブロック２９におけるそれぞれのシリンダ３２と、ノズルユニット５０におけるそれぞれのノズル１６との個別的な連通が、気密性が確保されながら行われた状態が図５及び図７に示す状態である。

また、このように気密性が確保された状態でそれぞれのシリンダ３２とノズル１６との連通が行われた状態にて、ピストン駆動装置４０によるそれぞれのピストン３０の上昇移動又は下降移動が行われることによりそれぞれのシリンダ３２の内部空間にて発生される吸入圧力又は吐出圧力を、それぞれのシリンダ開口部３２ａ、それぞれのノズル１６における第２の開口部１６ｂ、及び連通孔１６ｃを通じて個別的かつ確実にそれぞれのノズル１６の下端である第１の開口部１６ａに伝達することができ、当該伝達された圧力を用いてノズル１６に保持されたティップ１４を用いて、試薬等の液体の吸入又は当該吸入された液体の吐出動作を行うことができる。

また、図５及び図６に示すように、ノズルユニット５０には、それぞれのノズル１６のティップ保持部１６ｄに保持されたティップ１４を、その上端部において下方へ向けて押し下げる力を加えることで、離脱させる機能を有するティップ離脱装置５４が備えられているが、このティップ離脱装置５４の構成及び動作については、後述するものとする。

（９６ｃｈ用ノズルユニット）
上述の説明においては、図３及び図４に示す分注ヘッド装置１０が、脱着可能に３８４ｃｈ用のノズルユニット５０を装備するような場合について説明したが、本実施形態によるシリンダブロック２９とノズルユニット５０との連結構造によれば、ノズルユニット５０を他の種類のノズルユニットに交換装備させることが可能となる。具体的に、異なる機種のノズルユニットの構成及びその連結構造について以下に説明する。

まず、このような異なる機種のノズルユニットとして、シリンダブロック２９におけるそれぞれのシリンダ３２の数及び配列と異なる数及び配列を有する第２のノズルユニットの一例として、上述した３８４ｃｈ用ノズルユニット５０の１／４のノズル装備数を有する８個×１２列の９６個のノズルを備える９６ｃｈ用ノズルユニット７０がシリンダブロック２９に装備された状態を示す模式断面図を図８に示し、両者が分離された状態の模式断面図を図９に示す。

図８及び図９に示すように、９６ｃｈ用ノズルユニット７０が備えるそれぞれのノズル６６の個数は、シリンダブロック２９が備えるそれぞれのシリンダ３２の個数の１／４の数量となっている。このように、シリンダブロック２９におけるシリンダ３２の装備個数と、ノズルユニット７０におけるノズル６６の装備個数とがことなっているため、本実施形態においては、シリンダブロック２９において整列配列されたシリンダ３２の中で、隣接された２個×２列の合計４個のシリンダ３２が、ノズルユニット７０の１個のノズル６６に対応させるような構成を採用している。

具体的には、図９に示すように、ノズルユニット７０におけるそれぞれのノズル６６は、３８４ｃｈ用のノズル１６よりもその外径が大きく形成された構造を有しており、その下方先端部に形成された第１の開口部６６ａと、その上方端部に形成され、第１の開口部６６ａよりも大きく拡大された径を有する上端側開口部６６ｂと、第１の開口部６６ａと上端側開口部６６ｂとを連通する連通孔６６ｃと備えている。また、ノズルユニット７０において配列されたそれぞれのノズル６６の上端には、各々の上端側開口部６６ｂを、２個×２列の合計４個の第２の開口部６７ａに分岐する開口部分岐用プレート６７が配置されている。なお、それぞれのノズル６６における上端側開口部６６ｂの周部と開口部分岐用プレート６７との接触部分にはシールが施されており、ノズル６６の連通孔６６ｃと４個の第２の開口部６７ａとの連通における気密性が確保されている。また、開口部分岐用プレート６７は、ノズルユニット７０が備える全てのノズル６６に共通の１枚のプレートとして形成されており、さらにそれぞれのノズル６６を固定するプレートと一体的になるように固定されている。なお、開口部分岐用プレート６７に形成されたそれぞれの第２の開口部６７ａの配列は、シリンダブロック２９におけるそれぞれのシリンダ３２の配列と略同様な配列となっている。

また、図９に示すように、開口部分岐用プレート６７の上面には、シートパッキン５３を位置決めして格納配置させるための凹部６７ｂが形成されており、また開口部分岐用プレート６７の上面周部には、シリンダブロック２９に形成されたそれぞれの凹部３９と位置決めのために係合される複数の凸部６２が形成されている。さらに、ノズルユニット７０の上面７０ａにおける周部には、マグネット部７１が備えられており、このマグネット部７１と、シリンダブロック２９のマグネット部３８との磁力の作用により、ノズルユニット７０をシリンダブロック２９に固定装備させることができる。

このように３８４ｃｈ用のノズルユニット７０がシリンダブロック２９に装備された状態が図８に示す状態である。また、このような状態におけるノズル６６とシリンダ３２との連結部分の構造を示す部分拡大模式図を図１０に示す。図１０に示すように、ノズル６６の上端側開口部６６ｂの周端部６６ｅは、開口部分岐用プレート６７の下面において、４つの第２の開口部６７ａ（図１０においてはその内の２つの第２の開口部６７ａが示されている）を取り囲むようにして当接されるとともに、その当接部分の気密性を確保するためにシール部材６８が配置されてシールが施されている。一方、開口部分岐用プレート６７の上面においては、各々の第２の開口部６７ａと各々のシリンダ開口部３２ａとが個別的に連通され、さらに、各々のシリンダ開口部３２ａにおける環状突起部３２ｂが、シートパッキン５３における各々の貫通孔５３ａを包囲する環状部分を押圧することで、それぞれの第２の開口部６７ａとシリンダ開口部３２ａとの連通における気密性が保たれている。

なお、本実施形態においては、図１０に示すように、それぞれのシリンダ開口部３２ａの中心位置と、開口部分岐用プレート６７におけるそれぞれの第２の開口部６７ａの中心位置とが一致する場合について説明するが、このような場合についてのみ限定されるものではない。このような場合に代えて、例えば、それぞれの第２の開口部６７ａの中心位置が、対応するノズル６６における連通孔６６ｃの中心位置側に僅かにシフト配置されているような場合であってもよい。このような配置とすることで、それぞれのノズル６６において、上端側開口部６６ｂの周端部６６ｅと開口部分岐用プレート６７の下面との接触箇所の配置に余裕を持たせることができ、構造設計を容易なものとすることができる。

ノズルユニット７０がこのような構成を有していることにより、シートパッキン５３を介してシリンダブロック２９にノズルユニット７０を装備させた場合に、隣接する４つのシリンダ部３２と、１つのノズル６６の連通孔６６ｃとの連通を、気密性を保ちながら行うことができる。また、このように気密性が確保された状態でノズル６６と隣接する４つ一組のシリンダ３２との連通が行われることにより、ピストン駆動装置４０によるそれぞれのピストン３０の上昇移動又は下降移動が行われることにより上記隣接する４つ一組のシリンダ３２の内部空間にて発生される吸入圧力又は吐出圧力を、それぞれのシリンダ開口部３２ａ、開口部分岐用プレート６７におけるそれぞれの第２の開口部６７ａ、及びそれぞれのノズル６６の連通孔６６ｃを通じて確実にそれぞれのノズル６６の下端である第１の開口部６６ａに伝達することができ、当該伝達された圧力を用いてノズル６６に保持されたティップ１４を用いて、試薬等の液体の吸入又は当該吸入された液体の吐出動作を行うことができる。

なお、９６ｃｈ用ノズルユニット７０においても、３８４ｃｈ用ノズルユニット５０と同様にそれぞれのノズル６６のティップ保持部６６ｄに保持されたティップ６４を、その上端部において下方へ向けて押し下げる力を加えることでティップ保持部６６ｄから離脱させる機能を有するティップ離脱装置７４が備えられているが、このティップ離脱装置７４の構成及び動作については以降において説明する。

（ティップ離脱装置）
次に、それぞれのノズルユニット５０、７０が備えるティップ離脱装置５４、７４の構成について詳細に説明する。なお、ティップ離脱装置５４と７４とは、同様な構成を有していることから、両者を代表してティップ離脱装置５４の構成について説明を行うものとする。

図６に示すように、ノズルユニット５０に装備されたティップ離脱装置５４は、ノズルユニット５０の下面より下方に向けて突出されたそれぞれのノズル１６を個別に貫通する複数の貫通孔５５ａが形成された係合部材の一例であるトラッシュプレート５５（ティップ離脱用プレート）と、それぞれの貫通孔５５ａをそれぞれのノズル１６に貫通させた状態で、それぞれのノズル１６に沿って昇降可能にトラッシュプレート５５を支持するプレート支持部５６とを備えている。トラッシュプレート５５に形成されたそれぞれの貫通孔５５ａは、その内縁部において、ノズル１６のティップ保持部１６ｄに保持されたティップ１４の上端部と当接し（係合し）、当該当接状態にてトラッシュプレート５５が下降されることで、ティップ１４の上端部を下方に向けて押し下げて、ティップ１４をティップ保持部１６ｄから離脱させる機能を有している。なお、それぞれの貫通孔５５ａの内径寸法は、このようなティップ１４の上端部との確実な当接を可能とする寸法であり、かつ、トラッシュプレート５５の上下動を阻害しないように、ノズル１６の外周面との接触が防止される程度の寸法に形成されることが好ましい。

また、プレート支持部５６は、ノズルユニット５０の下面側においてトラッシュプレート５５の４つの隅部にてその一端が固定された棒状の４本の支持部材５７と、ノズルユニットの上面側においてそれぞれの支持部材５７の他端を上方に向けて付勢しながら支持するバネ部５８とを備えている。プレート支持部５６がこのような構成を有していることにより、トラッシュプレート５５を支持するそれぞれの支持部材５７が、バネ部５８により常時上方に向けて付勢され、その結果、トラッシュプレート５５がノズルユニット５０の下面に接し、かつ、上方に向けて常時付勢された状態で支持されることとなる。

また、図３及び図４に示すように、トラッシュプレート５５の端部は、ノズルユニット５０の端部より側方に向けて突き出された形状を有しており、さらに、ノズルユニット５０の側面には、トラッシュプレート５５の上記突き出された部分を、上方から下方に向けた押し下げる機能を有するレバー状部材の一例である複数のレバー部５９が備えられている。レバー部５９はトラッシュプレート５５の表面沿いの方向を回転軸として、その略中央付近において、ノズルユニット５０の側面に回転可能に固定されており、その長手方向の一端（図３における内側方向の一端）が、トラッシュプレート５５と当接しながら押し下げるプレート押下部５９ａとなっており、その他端が後述する他の部材により力が作用されて上方に向けて押し上げられる押上部５９ｂとなっている。すなわち、レバー部５９は、押上部５９ｂに力が作用されて押上げられることにより、その回転中心回りに回転移動されて、押下部５９ａがトラッシュプレート５５の端部を押し下げるという動作を行うことが可能となっている。

また、図１に示すように、分注装置１０１のベースステージ３上におけるティップ離脱ステージＳ２には、ノズルユニット５０の大きさに相当する程度の形状及び大きさを有する矩形状の開口部であって、ティップ離脱装置５４、７４により離脱されたそれぞれのティップ１４が廃棄されるティップ廃棄部７と、このティップ廃棄部７の開口部の周囲に配置された４本の棒状部材であるレバー駆動部材８とが備えられている。

ここで、ティップ離脱ステージＳ２の上方に配置された状態の分注ヘッド装置１０により行われるそれぞれのティップ１４の離脱動作を説明するための模式説明図を図１１及び図１２に示す。なお、図１１は離脱直前の状態を示す図であり、図１２は離脱された直後の状態を示す図である。

図１１に示すように、ティップ離脱ステージＳ２におけるティップ廃棄部７の上方に移動された状態の分注ヘッド装置１０には、例えばノズルユニット５０が装備されており、それぞれのノズル１６には個別的にティップ１４が装着されている。このようにティップ廃棄部７の上方にノズルユニット５０が位置決めされた状態において、ノズルユニット５０が備えるそれぞれのレバー部５９の押上部５９ｂの下方に、それぞれのレバー駆動部材８が位置された状態とさせることができる。すなわち、それぞれのレバー駆動部材８は、このような位置決めを行うことができるようにティップ廃棄部７の周囲に配置されている。

このような位置決めの後、分注ヘッド装置１０におけるヘッド本体ユニット２０が昇降装置２２により下降移動されることにより、それぞれのレバー駆動部材８の先端部が、それぞれのレバー部５９の押上部５９ｂと当接される。さらにヘッド本体ユニット２０が下降されることで、それぞれのレバー部５９が、プレート押下部５９ａを下方に移動させるように回転駆動されることとなる。このようにそれぞれのレバー部５９におけるプレート押下部５９ａが下方に移動されることで、図１２に示すようにそれぞれのプレート押下部５９が、ノズルユニット５０の下面に付勢された状態にあるトラッシュプレート５５を押し下げる。これにより、それぞれのノズル１６のティップ保持部１６ｄに保持されているティップ１６の上端部が、トラッシュプレート５５の貫通孔５５ａの内縁部により押し下げられて、それぞれのノズル１６から離脱させることができる。このように離脱されたそれぞれのティップ１４は、ティップ廃棄部７内に落下して収容されることとなる。その後、ヘッド本体ユニット２０を昇降装置２２により上昇させることで、それぞれのレバー部５９が元の位置に復帰し、押し下げられていた状態にあったトラッシュプレート５５もバネ部５８による付勢力によりノズルユニット５０の下面に付勢された位置に復帰することとなる。なお、本実施形態においては、それぞれのレバー部５９とそれぞれのレバー駆動部材８により係合部材移動部が構成されている。また、上記係合部材移動部は、レバー部５９とレバー駆動部材８とにより構成されるような場合に代えて、例えば、カム部とカムフォロア部等を用いて構成することもできる。

（分注装置制御システム）
次に、分注装置１０１における制御系の構成について説明する。分注装置１０１は、その分注処理の動作の制御を行う分注装置制御システム９０を備えている。この分注装置制御システム９０の構成を示す制御ブロック図を図１３に示す。なお、図１３に示す制御ブロック図においては、その主要な制御構成についてのみ示している。

図１３に示すように、分注装置制御システム９０は、分注ヘッド装置１０における各種動作制御を行うヘッド制御部９２と、ＸＹロボット１２による分注ヘッド装置１０のＸＹ移動の動作制御を行うＸＹロボット制御部９３と、移載アーム９のクランプ動作やＸＹ移動動作等の動作制御を行う移載アーム制御部９４と、それぞれの制御部９２、９３、及び９４における動作制御を互いに関連付けながら統括的な制御を行う主制御部９１とを備えている。

ヘッド制御部９２は、昇降装置２２によるヘッド本体ユニット２０の昇降動作の制御、及び、ピストン駆動装置４０によるそれぞれのピストン３０の昇降動作、すなわち、それぞれのノズル１６又は６６における圧力発生動作の制御を行うことが可能となっている。また、ＸＹロボット制御部９３は、ＸＹロボット１２による分注ヘッド装置１０のＸ軸方向又はＹ軸方向の移動動作の制御を行うことにより、分注ヘッド装置１０を各ステージＳ１〜Ｓ４へ位置決めするための動作制御を行うことが可能となっている。さらに、移載アーム制御部９４は、移載アーム９におけるクランプ動作や、移載アーム９のＸ軸方向又はＹ軸方向の移動動作や昇降及び回転動作の制御を行うことが可能となっている。

また、分注装置制御システムには、ユーザにより設定される制御条件を主制御装置９１、あるいは主制御装置９１を介して他の制御部９２、９３、又は９４へ入力する入力部９５が備えられている。このように入力部９５を通して入力される制御条件としては、例えば、分注ヘッド装置１０が装備するそれぞれのノズル１６、６６における液体の吸入量あるいは吐出量のデータがある。特に、このような分注処理においては、微少量の液体の吸入及び吐出を正確に行う必要があるとともに、取り扱われる液体の種類に応じて適切な条件を設定する必要がある。このように入力部９５を通じて設定される液体の吸入・吐出量のデータは、主制御装置９１からヘッド制御部９２に入力されて、ヘッド制御部９２において、シリンダ３２内におけるピストン３０の移動距離、すなわちピストンストロークのデータに変換して、当該データに基づきピストン駆動装置４０によるそれぞれのピストン３０の移動距離が制御されることにより、上記設定された液体の吸入・吐出量に応じた制御を行うことができる。

一方、本実施形態の分注ヘッド装置１０は、異なる機種のノズルユニット５０、７０を交換装備可能な構成とされていることにより、装備されるノズルユニットの機種によっては、ピストン３０及びシリンダ３２と、ノズルとの関係が一対一の関係とならない場合も生じる。このような場合にも対処可能とするため、ノズルと、ピストン３０及びシリンダ３２により構成されるポンプ部との個数比を１：ｎとして（ｎは２以上の整数）、この個数比の情報を装備されているノズルユニット５０又は７０と関連付けてヘッド制御部９２に入力させておく。ヘッド制御部９２においては、上記個数比の情報と、入力された液体の吸入・吐出量のデータに基づいて、ピストン３０のストロークの算出を行う。

具体的には、ピストン３０とシリンダ３２とにより構成されるポンプ部における単位ストローク当たりの吐出量をＶ_ｐｕｍｐとすると、単位ストローク当たりのノズルにおける吐出量Ｖ_{ｎｏｚｚｌｅ}は、ノズルとポンプ部との個数比を考慮して数（１）のように表される。
Ｖ_{ｎｏｚｚｌｅ}＝ｎ・Ｖ_ｐｕｍｐ ・・・（１）
ユーザにより設定される１ノズル当たりの吸入・吐出量をＶ_ｘとすると、この吸入・吐出量Ｖ_ｘを満たすためのポンプ部におけるピストンストロークＳは数（２）のように算出することができる。
Ｓ＝Ｖ_ｘ／Ｖ_{ｎｏｚｚｌｅ}＝Ｖ_ｘ／ｎ・Ｖ_ｐｕｍｐ ・・・（２）

すなわち、分注ヘッド装置１０において、３８４ｃｈ用ノズルユニット５０（ｎ＝１）が装備された場合に比して、９６ｃｈ用ノズルユニット７０（ｎ＝４）が装備された場合は、ポンプ部におけるピストンストロークＳは１／４の値となる。このように交換装備されるノズルユニットの機種に応じて、ヘッド制御部９２において、液体の吸入・吐出量のデータに基づく、ポンプ部のストローク量を算出することができることにより、この算出されたストローク量に基づいてピストン駆動装置４０の制御を行って、正確な吸入・吐出動作を行うことができる。なお、３８４ｃｈ用ノズルユニット５０におけるノズル１６当たりの液体の吸入量は、例えば１〜５０μｌの範囲で設定され、９６ｃｈ用ノズルユニット７０におけるノズル６６当たりの液体の吸入量は、例えば１０〜２００μｌの範囲で設定される。

上述の説明においては、分注ヘッド装置１０に交換装備されるノズルユニットとして、３８４ｃｈ用ノズルユニット５０と、９６ｃｈ用ノズルユニット７０とが用いられるような場合について説明したが、本実施形態はこのような場合についてのみ限られるものではない。このような場合に代えて、３２個×４８列の合計１５３６個のノズルを備える１５３６ｃｈ用ノズルユニット等が用いられるような場合であっても本実施形態の構成を適用することができる。このような場合にあっては、シリンダブロックが備えるシリンダの個数を、ノズルユニットが備えるノズルの最大数及び配列に合わせて分注ヘッド装置を構成する必要がある。すなわち、シリンダブロックにおけるシリンダの装備数と、ノズルユニットのノズルの装備数との個数比が、１：１の関係にあるようなノズルユニットの他に、上記個数比が１：１／ｎ（ｎは２以上の整数）の関係にあるようなノズルユニットを、分注ヘッド装置は交換装備可能とすることができる。

また、上述の説明においては、ティップ離脱装置５４におけるトラッシュプレート５５に、それぞれのノズル１６を貫通させる貫通孔５５ａが形成されており、それぞれの貫通孔５５ａにおける内縁部が、それぞれのティップ１４の上端部と係合されるような場合について説明したが、トラッシュプレート５５の構造はこのような場合についてのみ限られるものではない。このような場合に代えて、例えば、それぞれのティップ１４の上端部と係合可能なくし歯状の係合部を備えるくし歯状の部材が用いられるような場合であってもよい。ただし、それぞれのティップ１４の離脱を行うための必要な力に対する耐力を有する構造という観点からは、トラッシュプレート５５のような１枚プレートの構成を採用する方が好ましい。

また、上述の説明においては、シリンダブロック２９におけるそれぞれのシリンダ開口部と、ノズルユニット５０又は７０における第２の開口部１６ｂ又は６７ａとの連通における気密性の確保が、両者の間に配置されるシートパッキン５３により確保されるような構造が採用される場合について説明したが、本実施形態はこのような場合にのみ限定されるものではない。このようにシートパッキン５３が用いられるような場合に代えて、Ｏリング等のシール部材が用いられるような場合であってもよい。

例えば、図１４に示すように、３８４ｃｈ用ノズルユニット１５０の上面１５０ａよりも上方に突出されるように形成されたそれぞれのノズル１１６の上端部１１６ｆ（挿入部）を、シリンダ開口部３２ａを通してそれぞれのシリンダ３２の内部に挿入するとともに、当該挿入部分におけるノズル１１６の上端部１１６ｆの周囲にＯリング１１５（シール部）を設置して、当該挿入部分における気密性を確保するような構成を採用することができる。

また、このような構成は９６ｃｈ用ノズルユニット１７０にも採用することができる。図１５に示すように、９６ｃｈ用ノズルユニット１７０において、それぞれのノズル１６６の上端部に配置された開口部分岐用プレート１６７のそれぞれの第２の開口部１６７ａに個別に連通される連通補助ノズル１６８を備えさせて、それぞれの連通補助ノズル１６８の上端部１６８ａをそれぞれのシリンダ３２の内部に挿入させて、その挿入部分における連通補助ノズル１６８の上端部１６８ａの周囲にＯリング１６５を設置して、当該連通部分における気密性を確保するような構成を採用することができる。

（本実施形態による効果）
上記実施形態によれば、以下のような種々の効果を得ることができる。

まず、分注装置１０１が備える分注ヘッド装置１０において、ピストン駆動装置４０及びシリンダブロック２９により構成されるポンプユニットと、その下方に装備されるノズルユニット５０、７０を分離可能な構成とすることで、上記ポンプユニットを共通の構成部分として、ノズルユニット５０、７０の機種交換装備を可能とすることができる。

具体的には、シリンダブロック２９が備えるそれぞれのシリンダ３２の配列及び装備数と、ノズルユニット５０が備えるそれぞれのノズル１６の配列及び装備数が同じであるような場合にあっては、１つのシリンダ３２と１つのノズル１６とを対応させるとともに個別に連通させるように、シリンダブロック２９にノズルユニット５０を装備させることで、各々のシリンダ３２を通じて各々のノズル１６に個別的かつ確実に圧力を伝達することができ、それぞれのノズル１６による液体の吸入・吐出動作を行うことができる。

一方、シリンダブロック２９が備えるそれぞれのシリンダ３２の配列及び装備数と、ノズルユニット７０が備えるそれぞれのノズル６６の配列及び装備数が異なるような場合（すなわち、ノズルの装備数の方が少ないような場合）にあっては、例えば、隣接配置される４つのシリンダ３２を一組として１つのノズル６６に対応させるとともに上記一組のシリンダ３２と上記１つのノズル６６とを連通させるように、シリンダブロック２９にノズルユニット７０を装備させることで、それぞれの上記一組をシリンダ３２を通じて各々のノズル６６に確実に圧力を伝達することができ、それぞれのノズル６６による液体の吸入・吐出動作を行うことができる。

すなわち、様々な機種のノズルユニットにおいて、その装備するノズル数や配列に拘わらず、シリンダブロック２９と連結される側の面（上面）に、シリンダブロック２９が備えるそれぞれのシリンダ３２の装備数や配列を一致するような連通用の開口部（第２の開口部１６ｂ、６７ａ）を備えさせることにより、異なる機種のノズルユニット５０、７０を交換装備可能な構成を実現している。

従って、分注ヘッド装置１０において、異なる機種のノズルユニットを複数種類用意することで、様々な仕様のマイクロプレート４に対する分注処理を実現することができ、分注処理を行うための必要な装置コストを大幅に低減することができる。よって、効率的な分注処理を実現可能な分注ヘッド装置１０及びこのような分注ヘッド装置１０を備える分注装置１０１を提供することができる。

さらに、このようなシリンダブロック２９とノズルユニット５０、７０との連結部分には、シートパッキン５３等のシール部材を配設しているため、それぞれのシリンダ３２とノズル１６、６６との連通における気密性を確保することが可能となっている。

また、ノズルユニット５０、７０のそれぞれのノズル１６、６６に装着されたティップ１４を自動的に離脱するティップ離脱装置５４、７４が、それぞれのティップ１４の上端部を押し下げて離脱させるトラッシュプレート５５と、その一端である押上部５９ｂに上向きの力を作用させることで、その他端であるプレート押下部５９ａを押し下げて、トラッシュプレート５５を押し下げる機能を有するレバー部５９を備えていることにより、ノズルユニット５０、７０に対して上向きの力を作用させることで、それぞれのティップ１４の離脱を行うことができる。すなわち、シリンダブロック２９に脱着可能に連結されているノズルユニット５０、７０に対して、下向きの大きな力（すなわち、ティップの装着本数に比して、このような力も強大なものとなる）を作用させることなく、ティップ１４の離脱を行うことができる。このような構成が採用されていることにより、分注ヘッド装置１０の全体的な剛性を上記下向きの力が作用されるような場合に比して高める必要を無くすことができ、特に、シリンダブロック２９とノズルユニット５０、７０との連結構造を簡単なものとすることができる。例えば、シリンダブロック２９とノズルユニット５０、７０とを引き離すような大きな力が作用しないことに考慮して、両者をマグネット部３８、５１による磁力の作用により連結させることが可能となる。

また、分注装置制御システム９０において、ユーザより入力設定される液体の吸入・吐出量のデータに基づいて、ヘッド制御部９２にてピストン３０のストローク量を算出する際に、装備されるノズルユニット５０、７０の機種、すなわち、１つのノズルに対応するシリンダ３２の数量を考慮して当該算出を行っていることにより、交換装備されるノズルユニット５０、７０の機種に応じて、液体の吸入・吐出量のデータに基づくピストンストロークの制御を確実に行うことができる。従って、このようなノズルユニット５０、７０の交換装備の構成にも拘わらず、その制御における調整作業等の負荷を低減することができ、より効率的な分注処理を実現することができる。

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明の一の実施形態にかかる分注装置の外観構成を示す模式斜視図である。 （Ａ）は分注ヘッド装置とマイクロプレートとの関係を示す模式図であり、（Ｂ）はティップ収容容器の構成を示す模式図である。 図１の分注装置が備える分注ヘッド装置の構成を正面より示す模式図である。 図３の分注ヘッド装置の側面よりの模式図である。 図３の分注ヘッド装置におけるシリンダブロックと３８４ｃｈ用ノズルユニットの拡大断面の模式図であり、両者が連結された状態を示す図である。 図３の分注ヘッド装置におけるシリンダブロックと３８４ｃｈノズルユニットの拡大断面の模式図であり、両者が分離された状態を示す図である。 図５におけるシリンダブロックと３８４ｃｈ用ノズルユニットの連結構造における部分拡大断面図である。 分注ヘッド装置におけるシリンダブロックと９６ｃｈ用ノズルユニットの拡大断面の模式図であり、両者が連結された状態を示す図である。 分注ヘッド装置におけるシリンダブロックと９６ｃｈ用ノズルユニットの拡大断面の模式図であり、両者が分離された状態を示す図である。 図８におけるシリンダブロックと９６ｃｈ用ノズルユニットの連結構造における部分拡大断面図である。 ティップ離脱装置によるティップの離脱動作を説明するための模式説明図であって、ティップの離脱直前の状態を示す図である。 ティップ離脱装置によるティップの離脱動作を説明するための模式説明図であって、ティップの離脱直後の状態を示す図である。 分注装置制御システムの制御的な構成を示す制御ブロック図である。 本実施形態の変形例にかかる３８４ｃｈ用ノズルユニットにおけるノズルとシリンダとのシール構造を示す模式断面図である。 本実施形態の変形例にかかる９６ｃｈ用ノズルユニットにおけるノズルとシリンダとのシール構造を示す模式断面図である。

符号の説明

３ ベースステージ
４ マイクロプレート
５ 液体収容容器
６ ティップ収容容器
７ ティップ廃棄部
８ レバー駆動部材
９ 移載アーム
１０ 分注ヘッド装置
１２ ＸＹロボット
１４ ティップ
１６ ノズル
１６ａ 第１の開口部
１６ｂ 第２の開口部
１６ｃ 連通孔
１６ｄ ティップ保持部
２０ ヘッド本体ユニット
２２ 昇降装置
２９ シリンダブロック
３０ ピストン
３２ シリンダ
３２ａ シリンダ開口部
３８ マグネット部
４０ ピストン駆動装置
５０ ３８４ｃｈ用ノズルユニット
５１ マグネット部
５３ シートパッキン
５４ ティップ離脱装置
５５ トラッシュプレート
６６ ノズル
６７ 開口部分岐用プレート
６７ａ 第２の開口部
７０ ９６ｃｈ用ノズルユニット
９０ 分注装置制御システム
９１ 主制御部
９２ ヘッド制御部
１０１ 分注装置
Ｓ１ ティップ装着ステージ
Ｓ２ ティップ離脱ステージ
Ｓ３ 液体収容ステージ
Ｓ４ プレート載置ステージ

Claims (12)

1. 複数のノズルに個別に装着したティップに液体を吸入し、当該吸入された液体を上記それぞれのティップより容器のそれぞれのウェルに吐出することで、上記液体の分注作業を行う液体分注ヘッド装置において、
   その下端にシリンダ開口部が形成された内部空間を有するシリンダ部と、当該内部空間において当該シリンダ部の内壁に沿って往復駆動されることで、上記シリンダ開口部へ伝達可能に吸入圧力又は吐出圧力を発生させるピストン部とを有する複数のポンプ部を整列配列させて備えるポンプユニットと、
   上記それぞれのシリンダ部の内部空間内において、上記それぞれのピストン部を同期させて往復駆動させるポンプ駆動部と、
   上記ティップの挿入孔に挿入されることで当該ティップの保持を行うティップ保持部と、上記ティップの挿入孔に連通可能な第１の開口部と上記シリンダ開口部に連通可能な第２の開口部とを連通する連通孔とを有する複数のノズルを、整列配列されて備えるノズルユニットと、
   上記ノズルユニットにおける上記それぞれの第２の開口部を、上記ポンプユニットにおける上記それぞれのシリンダ開口部と連通させた状態で、当該ノズルユニットを上記ポンプユニットに装着解除可能に装着させるノズルユニット装着部とを備え、
   上記ノズルユニットとして、
   上記ポンプユニットが備える上記それぞれのポンプ部と、上記ノズルユニットが備える上記それぞれのノズルとが同数かつ同一配列であり、かつ、上記各々のノズルにおいて、上記連通孔は１個の上記第１の開口部と１個の上記第２の開口部とを連通させるように形成された第１のノズルユニットと、
   上記ポンプユニットが備える上記それぞれのポンプ部の数に対して、上記ノズルユニットが備える上記それぞれのノズルの数は１／ｎ倍の数（ｎは２以上の整数）であり、かつ、上記ノズルユニットの上記各々のノズルにおいて、上記連通孔は、１個の上記第１の開口部と、互いに隣接配置されるｎ個の上記シリンダ開口部に対応する位置に配置されるｎ個の上記第２の開口部とを連通させるように形成された第２のノズルユニットとを備え、
   上記ノズルユニット装着部は、上記第１および第２のノズルユニットの一方のノズルユニットを、他方のノズルユニットと交換装備可能に、上記ポンプユニットに装着させることを特徴とする液体分注ヘッド装置。
2. 上記ノズルユニットと上記ポンプユニットとの間に配置され、上記ノズルユニットにおける上記それぞれの第２の開口部と上記ポンプユニットにおける上記それぞれのシリンダ開口部とを連通させるための複数の貫通孔を備えるシート状の弾性部材と、
   上記ポンプユニットにおける上記それぞれのシリンダ開口部の周囲、又は、上記ノズルユニットにおける上記それぞれの第２の開口部の周囲のいずれか一方又は両方に形成され、上記弾性部材における上記それぞれの貫通孔を個別に包囲する環状部分を局所的に加圧可能な複数の環状突起部とをさらに備える請求項１に記載の液体分注ヘッド装置。
3. 上記それぞれの環状突起部は、上記ポンプユニットの下面から突出させるように配置された上記それぞれのシリンダ部の上記シリンダ開口部側の端部により形成される請求項２に記載の液体分注ヘッド装置。
4. 上記ポンプユニットへの上記ノズルユニットの装着位置の位置決めを行う位置決め部が、当該装着部分に備えられている請求項１から３のいずれか１つに記載の液体分注ヘッド装置。
5. 上記ノズルユニット装着部が、磁力の作用を用いて上記ノズルユニットを上記ポンプユニットに解除可能に固定する磁力発生部を備える請求項１から４のいずれか１つに記載の液体分注ヘッド装置。
6. 上記ノズルユニットは、
   上記それぞれのノズルに保持された上記各々のティップの上記挿入孔側の端部と係合可能な係合部材と、
   上記係合部材を上記各々のティップの上記端部に係合させるとともに、当該係合部材を下降移動させて、上記それぞれのティップを上記それぞれのノズルから離脱させる係合部材移動部とを備え、
   上記係合部材移動部は、回動可能に上記ノズルユニットに固定され、その一端に作用された上記ノズルユニットを上記ポンプユニット側へ押す方向の力を、上記回動によりその他端において上記係合部材を下方に押圧する方向の力に変換して、当該変換された力でもって当該他端に当接された当該係合部材を下降させるレバー状部材を備える請求項１から５のいずれか１つに記載の液体分注ヘッド装置。
7. 上記係合部材は、上記それぞれのノズルを同時的に貫通させて配置されるとともに、上記それぞれのノズルに保持された上記ティップの上記端部に係合可能な内縁部を有する複数の貫通孔を備えるティップ離脱用プレートである請求項６に記載の液体分注ヘッド装置。
8. 上記第２のノズルユニットの上記各々のノズルにおいて、１個の上記第１の開口部に連通される上記連通孔を、上記ｎ個の第２の開口部に分岐して連通可能に、上記ｎ個の第２の開口部となる貫通孔が形成された開口部分岐用プレートを、当該ノズルの上記第２開口部側の端部に配置して備える請求項１に記載の液体分注ヘッド装置。
9. 上記開口部分岐用プレートは、上記ノズルユニットが備える上記全てのノズルに共通して形成された１枚のプレートである請求項８に記載の液体分注ヘッド装置。
10. 上記ノズルユニットにおける上記それぞれのノズルは、上記ポンプユニットにおける上記それぞれのシリンダ開口部に挿入される挿入部を備え、
    上記それぞれの第２の開口部と上記それぞれのシリンダ開口部との連通部分は、上記それぞれのノズルの上記挿入部が、上記それぞれのシリンダ開口部に挿入されることにより気密に保たれる請求項１に記載の液体分注ヘッド装置。
11. 上記各々の挿入部の外周には、上記各々のシリンダ部の内壁に接するシール部が設けられている請求項１０に記載の液体分注ヘッド装置。
12. 請求項１から１１のいずれか１つに記載の液体分注ヘッド装置と、
    上記液体が収容された液体収容容器が載置される液体収容部と、
    上記吸入された液体の分注作業が行われる上記容器が載置される分注容器載置部と、
    上記液体収容部と上記分注容器載置部とに位置決め可能に液体分注ヘッド装置の移動を行うヘッド移動装置とを備えることを特徴とする液体分注装置。

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