JPH11281654A - ノズル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズル基部に対してノズルチップが着脱自在
に装着されるノズル装置において、チップ装着時の装着
力を適正に制御する。 【解決手段】 ノズル基部１２の装着面１２Ａには、装
着力センサ１８及び劣化センサ１９が設けられる。装着
力センサ１８は、ノズルチップ１４の装着時における装
着力を直接的に検出するセンサであり、劣化センサ１９
は装着面１２Ａにおける磨耗を検出するセンサである。
制御部２６は、それらのセンサからの信号に基づいて装
着力を一定に維持する制御を実行する。また、分注時に
おいても装着力の低下の有無を判断する。

Description

【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、
特にノズル基部にノズルチップが着脱自在に装着される
ノズル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動分注装置などのノズル装置におい
て、金属パイプ状のノズル基部には透明樹脂などで構成
されたノズルチップが装着される。そのノズルチップに
より液体試料が吸引され、また吐出される。ノズル基部
はそれを三次元的に搬送する搬送機構に支持されてい
る。チップ装着時には、まず、チップラックに保持され
た何れかのノズルチップの上方へノズル基部が位置決め
され、そのノズル基部を降下させることにより、ノズル
基部のテーパー部がノズルチップの上端開口内へ挿入さ
れ、両者が結合する。その際の装着力は、ノズル基部の
下降量を制御することで調整されている。なお、従来の
ノズル装置の搬送機構には、例えばノズルチップの先端
が吐出先の容器の縁に誤って衝突した状態を検出するた
めのジャミングセンサが含まれるが、そのセンサは装着
力を直接検出するようなものではない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来装置に
おいて、ノズルチップの上部開口内部のテーパー角度に
誤差があった場合、あるいはノズル基部のテーパー面に
磨耗があるような場合、適正な装着力でノズルチップを
装着できないという問題が生じる。その場合、チップ落
下、吸引及び吐出時のエアリーク、過大な装着力でのチ
ップ装着、などの各種の問題が生じる。

【０００４】また、ノズル基部の下降量に誤差がある場
合には、それに応じて装着力が変動し、ノズル基部がノ
ズルチップに必要以上入り込んだりあるいは挿入が浅く
なったりし、配管のデットボリュームが一定にならない
という問題が生じる。すなわち、分注精度に影響が及ぶ
ことが危惧される。

【０００５】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、チップ装着時の装着力を適正
に制御できるノズル装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ノズル基部とそれに着脱自在に装着され
るノズルチップとで構成されるノズルによって液体の吸
引及び吐出を行うノズル装置において、前記ノズル基部
における前記ノズルチップが装着される装着面に設けら
れ、前記ノズルチップの装着力を検出する少なくとも１
つの装着力センサと、前記装着力センサからの信号に基
づいて前記ノズルチップの装着を制御する制御部と、を
有することを特徴とする。

【０００７】上記構成によれば、ノズル基部に対してノ
ズルチップを装着する場合に、その装着力が装着力セン
サによって直接的に検出され、その検出された装着力に
従って装着動作が制御される。例えば、ノズル基部の下
降量を調整することによって装着力が一定値になるよう
に制御される。これにより、装着力のばらつきに伴う問
題を解消でき、分注の信頼性と精度を保証できる。

【０００８】本発明の好適な態様では、前記装着面に
は、当該装着面がすり減った時にその状態を検知する劣
化検出センサが設けられる。ノズルの長期使用により装
着面がすり減った場合、装着不良や装着力検出における
誤差発生が危惧されるが、装着面の劣化を別途監視すれ
ばそのような問題を未然に防止できる。

【０００９】本発明の好適な態様では、前記制御部は、
前記ノズル基部を昇降させる昇降機構を制御し、前記ノ
ズル基部への前記ノズルチップの装着力を一定値に制御
する。

【００１０】本発明の好適な態様では、前記装着面に
は、その円周方向に互いに隔てられつつ複数の前記装着
力センサが設けられ、前記制御部は、前記各装着力セン
サの出力に基づいて装着制御を行う。望ましくは、前記
装着面には、前記円周方向に互いに９０度隔てられつつ
２つの前記装着力センサが設けられる。

【００１１】例えばノズルチップの挿入穴の変形やノズ
ル基部の部分的な磨耗などによって各部位での装着圧力
（当接力）が異なるような場合でも、その状態を複数の
装着力センサによって検出できる。この場合、各装着力
センサにより検出された装着力の平均値を利用して装着
制御を行ってもよいし、検出された複数の装着力を互い
に比較しその中で最も小さいものを利用して装着制御を
行ってもよい。円周方向の一方側と他方側では、検出さ
れる装着力がほぼ等しいと考えられ、その内の一方につ
いてだけ装着力の検出を行えば十分であると思われるこ
とを考慮すると、装着力センサを円周方向に９０度異な
らせて２つ設けるのが最も合理的である。

【００１２】本発明の好適な態様では、前記複数の装着
力センサからの信号を相互比較して検出異常を判定する
手段と、前記検出異常が判定された場合にエラー処理を
実行する手段と、を含む。複数の装着力センサの内でい
ずれかのセンサに異常が発生した場合、適正な装着制御
を行えなくなる可能性があるので、それを信号間の比較
で判定し、エラー処理を行うものである。

【００１３】本発明の好適な態様では、分注動作中に前
記装着力センサからの信号を監視して装着力の低下を判
定する手段と、前記装着力の低下が判定された場合にエ
ラー処理を実行する手段と、を含む。この構成によれ
ば、分注作業時において、常に装着状態の監視を行うこ
とができ、リーク発生やノズルチップのゆるみあるいは
落下などの事態を検出してエラー処理を行うことができ
る。

【００１４】本発明の好適な態様では、装着力センサか
らの信号に基づいてノズルチップの有無が判定される。
この構成によれば、ノズルチップ装着動作時におけるノ
ズルチップの不存在や分注動作中におけるノズルチップ
の落下を判定できるという利点がある。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。

【００１６】図１には、本発明に係るノズル装置の好適
な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示す
概念図である。このノズル装置は実質的に自動分注装置
として機能するものである。

【００１７】図１において、液体の吸引及び吐出を行な
うノズル１０は、金属等で構成されるノズル基部１２
と、そのノズル基部１２に対して着脱自在に装着される
ノズルチップ１４と、で構成される。ここで、ノズルチ
ップ１４は、例えば樹脂等の成形品であり、液体の分注
ごとに交換される。すなわち、このノズルチップ１４は
ディスポーザブル型のチップである。

【００１８】ノズルチップ１４は、ノズル基部１２への
装着前において、チップラック１６に整列保持されてい
る。ノズルチップ１４の装着時には、特定のノズルチッ
プ１４の上方にノズル基部１２が位置決めされ、その位
置からノズル基部１２を下方へ下降させ、ノズル基部１
２の先端部をノズルチップ１４の上部開口に嵌合挿入す
ることにより、ノズル基部１２に対してノズルチップ１
４が装着される。その装着後、ノズル１０は上昇され、
その後分注処理が実行される。分注終了後、ノズルチッ
プ１４はノズル基部１２から取り外されて廃棄される。

【００１９】図１に示されるように、ノズル基部１２の
先端部における装着面１２Ａには装着力センサ１８及び
劣化センサ１９が設けられている。装着面１２Ａは、テ
ーパー面として形成されており、その装着面１２Ａはノ
ズルチップ１４側に形成されたテーパー面１４Ａと面接
合する。すなわち、それらの面の接合すなわちノズル基
部１２とノズルチップ１４との嵌合によって両者が連結
される。

【００２０】装着力センサ１８は、ノズルチップ１４の
装着時における装着力を直接的に検出するセンサであ
る。装着力センサ１８は例えば歪みゲージ等で構成され
る。もちろん、装着力を検出できる限りにおいて各種の
センサを用いることができる。この装着力センサ１８は
少なくとも１つ設けられ、望ましくは後述のように、ノ
ズル基部１２の円周方向に一定間隔をおいて２つ設けら
れる。

【００２１】劣化センサ１９は、装着力センサ１８と同
様に装着面１２Ａに設けられ、テーパー面１４Ａとの接
合を利用して装着面１２Ａにおける磨耗を検出するセン
サである。その具体的な構造については、後に説明す
る。搬送機構２４は、ノズル１０を搬送する機構であ
り、その搬送機構２４には駆動モータ等が含まれる。

【００２２】分注ポンプ２０は、チューブ２１によって
ノズル基部１２に連結され、吸引力や吐出力を発生する
手段である。その分注ポンプ２０にはポンプ駆動部２２
から駆動信号が供給されている。

【００２３】制御部２６は、搬送機構２４及びポンプ駆
動部２２を含む装置内の各手段を制御するものであり、
本実施形態では、装着力センサ１８から出力される装着
力検出信号１００及び劣化センサ１９から出力される劣
化検出信号１０２が入力されている。すなわち、この制
御部２６はそれらの装着力検出信号１００及び劣化検出
信号１０２にしたがって、ノズルチップ１４の装着制御
を含む各種の動作制御を行っている。

【００２４】図２には、装着力センサ１８の外観が示さ
れている。装着面１２Ａの中央部には本実施形態におい
てノズル基部の軸方向に伸長した装着力センサ１８が設
けられている。このように装着力センサ１８が装着面１
２Ａにおいて露出することにより、ノズルチップ１４の
装着時に装着力センサ１８がテーパー面１４Ａと接触す
る。その接触時に生じた押圧力や歪みが装着力センサ１
８によって検出され、その検出結果が上述したように装
着力検出信号１００として出力される。ちなみに、装着
力センサ１８に接続された信号線はノズル基部１２の内
部を通って上述のように制御部２６へ引き出されてい
る。なお、装着力センサ１８としては図２に示したもの
には限られず、例えば円形のセンサを利用してもよくあ
るいは円周方向に沿って形成された円環状のセンサを利
用してもよい。

【００２５】図３には、図１に示した劣化センサ１９の
構造が示されている。劣化センサ１９は、装着面１２Ａ
からやや膨らみ出たバルーン３０と、そのバルーン３０
の内面に互いに対向して設けられた電極３２及び３４
と、で構成されるものである。装着面１２Ａの磨耗が生
じていない状態では、バルーン３０が押圧されても２つ
の電極３２及び３４は接触せず、一方、装着面１２Ａが
磨耗してすり減った場合には、ノズルチップ１４の装着
時にバルーン３０がよりつぶされることになり、その結
果、電極３２及び３４が接触し、図１に示した劣化検出
信号１０２が出力される。バルーン３０内には例えばエ
アが加圧注入されており、それ自体弾性を有している。
もちろん、装着面１２Ａの磨耗を検出できる限りにおい
て各種の劣化センサを利用することができる。なお、バ
ルーン３０の表面を保護するためにコーティング等を施
すのが望ましい。

【００２６】図４には、図２に示したＡ−Ａ’断面の一
例が示されている。図４に示す例では、ノズル基部１２
の円周方向に沿って具体的には９０度の角度を異ならせ
て２つの装着力センサ１８Ａ，１８Ｂが設けられてい
る。まさに、上述した劣化センサ１９も設けられてい
る。さらに、図４に示す例では、装着面１２Ａの全体に
わたってコーティング４０が施されている。このコーテ
ィング４０は例えばシリコーンなどの薄い層で構成され
る。

【００２７】図４に示す構成例によれば、装着面１２Ａ
の円周方向における各部位において装着力が異なるよう
な場合においても、それを合理的に検出することができ
る。すなわち、円周方向の一方側と他方側では検出され
る装着力がほぼ等しいものと思われるため、図４に示す
ように円周方向に９０度異ならせた位置に２つの装着力
センサ１８Ａ，１８Ｂを設ければ、より有意な情報を取
得できる。ちなみに、図４に示す構成例では、劣化セン
サ１９と装着力センサ１８Ｂとが円周方向の一方側と他
方側に設けられているが、それらが直径方向に並ばない
ように設けてもよい。なお、装着力センサ１８Ａ，１８
Ｂ及び劣化センサ１９からの各信号線は、互いに束ねて
ノズル基部１２内を通してもよいし、個別的にノズル基
部１２内を通してもよい。

【００２８】図５には、制御部２６における分注制御の
各工程が示されている。Ｓ１０１では、ノズル基部１２
に対して装着するノズルチップ１４の上方にノズル基部
１２が位置決めされ、その位置決め状態からノズル基部
１２が下方へ引き下ろされる。これと共に、装着力セン
サ１８及び劣化センサ１９によるモニタリングが開始さ
れる。

【００２９】Ｓ１０２では、装着力センサ１８からの装
着力検出信号１００に基づいて装着力が一定値Ｋに到達
したか否かが判定される。図５に示した構成例の場合、
２つの装着力センサ１８Ａ及び１８Ｂからの装着力検出
信号に基づいてＳ１０２での判定が行われており、それ
らの平均値が一定値Ｋに到達したか否かが判断されてい
る。もちろん、検出された２つの装着力の内で小さい方
を基準にしてＳ１０２における判定を行ってもよい。

【００３０】また、本実施形態では、Ｓ１０２において
２つの装着力検出信号間におけるレベルの差が一定値以
上あった場合、信号異常と判定し、Ｓ１０３においてエ
ラー処理を実行している。あるいは、いずれかの装着力
検出信号のレベルが適正な範囲から外れる場合において
も信号異常を判定している。

【００３１】Ｓ１０２において、装着力が一定値Ｋに到
達したと判断されると、Ｓ１０４においてノズル基部１
２の下降が停止される。そしてＳ１０５では、劣化検出
信号１０２に基づいてノズル基部１２の装着面１２Ａに
磨耗が生じているか否かが判断される。磨耗が生じてい
ると判断された場合、Ｓ１０３においてエラー処理が実
行される。

【００３２】Ｓ１０６では、ノズル１０の全体が上方に
引き上げられ、その後従来同様に分注処理が実行され
る。その分注処理の実行中において、制御部２６は常に
装着力検出信号１００を監視しており、そのレベルが所
定値よりも下回った場合、装着力が低下したと判断し、
Ｓ１０３においてエラー処理を実行する。すなわち、例
えばノズル１０の搬送中における振動に起因するノズル
チップ１４のゆるみやリーク等を装着力の低下によって
検出し、これによって適正な分注動作を確保するもので
ある。

【００３３】Ｓ１０７では、分注終了後において、制御
部２６による装着力検出信号のモニタリングが終了し、
ノズル基部１２からノズルチップ１４が取り外されて廃
棄される。Ｓ１０８では、上記の工程を繰り返すか否か
が判断される。

【００３４】したがって、上記の制御によれば、ノズル
チップ１４の装着力を常に一定値に維持してノズルチッ
プ１４を適正にノズル基部１２に対して装着させること
ができ、さらにその装着後においても装着状態を監視す
ることができるという利点がある。さらに、装着面１２
Ａの磨耗の有無も検出されているので、上記の判定をよ
り的確に行えるという利点がある。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればチ
ップ装着時の装着力を適正に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るノズル装置の好適な実施形態を
示す概念図である。

【図２】 装着力センサの外観図である。

【図３】 劣化センサの構造を示す図である。

【図４】 ノズル基部の先端部の断面を示す図である。

【図５】 制御部による制御内容を示す図である。

【符号の説明】

１０ ノズル、１２ ノズル基部、１４ ノズルチッ
プ、１６ チップラック、１８ 装着力センサ、１９
劣化センサ、２０ 分注ポンプ、２２ ポンプ駆動部、
２４ 搬送機構、２６ 制御部。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル基部とそれに着脱自在に装着され
   るノズルチップとで構成されるノズルによって液体の吸
   引及び吐出を行うノズル装置において、 前記ノズル基部における前記ノズルチップが装着される
   装着面に設けられ、前記ノズルチップの装着力を検出す
   る少なくとも１つの装着力センサと、 前記装着力センサからの信号に基づいて前記ノズルチッ
   プの装着を制御する制御部と、 を有することを特徴とするノズル装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記装着面には、当該装着面がすり減った時にその状態
   を検知する劣化検出センサが設けられたことを特徴とす
   るノズル装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の装置において、 前記制御部は、前記ノズル基部を昇降させる昇降機構を
   制御し、前記ノズル基部への前記ノズルチップの装着力
   を一定値に制御することを特徴とするノズル装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の装置において、 前記装着面には、その円周方向に互いに隔てられつつ複
   数の前記装着力センサが設けられ、 前記制御部は、前記各装着力センサの出力に基づいて装
   着制御を行うことを特徴とするノズル装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の装置において、 前記装着面には、前記円周方向に互いに９０度隔てられ
   つつ２つの前記装着力センサが設けられたことを特徴と
   するノズル装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載の装置において、 前記複数の装着力センサからの信号を相互比較して検出
   異常を判定する手段と、 前記検出異常が判定された場合にエラー処理を実行する
   手段と、 を含むことを特徴とするノズル装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の装置において、 分注動作中に前記装着力センサからの信号を監視して装
   着力の低下を判定する手段と、 前記装着力の低下が判定された場合にエラー処理を実行
   する手段と、 を含むことを特徴とするノズル装置。
8. 【請求項８】 請求項１記載の装置において、 前記装着力センサからの信号に基づいて前記ノズルチッ
   プの有無を判定する手段を含むことを特徴とするノズル
   装置。