JP2009250751A - 液面検知装置及び自動分析装置 - Google Patents

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JP2009250751A JP2008098114A JP2008098114A JP2009250751A JP 2009250751 A JP2009250751 A JP 2009250751A JP 2008098114 A JP2008098114 A JP 2008098114A JP 2008098114 A JP2008098114 A JP 2008098114A JP 2009250751 A JP2009250751 A JP 2009250751A
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Abstract

【課題】液面を誤検知した場合でも液体を吸引することが可能な液面検知装置及び自動分析装置を提供すること。
【解決手段】液体の液面を検知する液面検知装置及び自動分析装置。液面検知装置20は、所定周波数の信号が印加され、液体を収容した容器4の近傍に配設される固定電極23と、液体を吸引し、吐出する分注プローブ5cに取り付けられ、分注プローブ下端よりも可動電極下端を上方にずらして配置される可動電極21と、可動電極と液体との接触に伴う電気的変化をもとに液面を判定する判定部17aとを備えている。
【選択図】 図3

Description

本発明は、液面検知装置及び自動分析装置に関するものである。
従来、自動分析装置は、分注装置によって検体や試薬を分注する際、液面検知装置を用いて検体容器や試薬容器に保持された検体や試薬の液面を検知している(例えば、特許文献1参照)。
特開平10−206432号公報
ところで、特許文献1に開示された分析装置は、プローブと液体の液面との接触による静電容量の変化によって液面を検知しているが、静電容量方式による液面検知においては、プローブが液面に接触していないにも拘わらず液面として誤検知してしまう結果、プローブが液体を吸引できない場合があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、液面を誤検知した場合でも液体を吸引することが可能な液面検知装置及び自動分析装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の液面検知装置は、液体の液面を検知する液面検知装置であって、所定周波数の信号が印加され、前記液体を収容した容器の近傍に配設される固定電極と、前記液体を吸引し、吐出する分注プローブに取り付けられ、該分注プローブ下端よりも当該可動電極下端を上方にずらして配置される可動電極と、前記可動電極と前記液体との接触に伴う電気的変化をもとに前記液面を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明の液面検知装置は、上記の発明において、前記可動電極は、前記容器に収容された液体の少なくとも1回の分注に伴う前記液面の変化量分だけ当該可動電極下端を前記分注プローブ下端よりも上方にずらして配置され、前記液体を吸引する際、前記液体中に所定量押し込まれることを特徴とする。
また、本発明の液面検知装置は、上記の発明において、前記分注プローブは、非導電性素材からなることを特徴とする。
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の自動分析装置は、検体と試薬を反応させた反応液の光学的特性を測定することによって前記検体を分析する自動分析装置であって、容器に保持される検体又は試薬の液面を検知する前記液面検知装置を備え、前記分注プローブによる前記液体の分注時に、前記判定手段が判定した前記液面を基準として前記分注プローブによる前記液体の分注動作を制御することを特徴とする。
本発明の液面検知装置は、所定周波数の信号が印加され、液体を収容した容器の近傍に配設される固定電極と、液体を吸引し、吐出する分注プローブに取り付けられ、分注プローブ下端よりも可動電極下端を上方にずらして配置される可動電極と、可動電極と液体との接触に伴う電気的変化をもとに液面を判定する判定手段とを備え、本発明の自動分析装置は前記液面検知装置を備え、分注プローブによる液体の分注時に、判定手段が判定した液面を基準として分注プローブによる液体の分注動作を制御する。このため、本発明の液面検知装置及び自動分析装置は、分注プローブ下端が可動電極下端よりも下方に配置されるため、液面を誤検知した場合でも液体を吸引することができるという効果を奏する。
以下、本発明の液面検知装置及び自動分析装置にかかる実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の液面検知装置を搭載した自動分析装置の一例を示す概略構成図である。図2は、本発明の液面検知装置として検体の液面を検知する図1の検体分注装置を主として示す概略構成図である。図3は、図2に示す液面検知装置の概略構成を示す図である。
自動分析装置1は、図1に示すように、筺体2に検体テーブル3、検体分注装置5、キュベットホイール7、測光装置9、洗浄装置10、撹拌装置11、試薬分注装置12及び試薬テーブル13等が設けられている。
検体テーブル3は、駆動手段によって図1に示す矢印方向に回転され、外周には周方向に沿って等間隔で配置される収納室3aが複数設けられている。各収納室3aは、検体を収容した検体容器4が着脱自在に収納される。
検体分注装置5は、キュベットホイール7に保持された反応容器8に検体を分注する手段であり、図1に示すように、液面検知装置20を備えている。検体分注装置5は、検体テーブル3の複数の検体容器4から検体を順次反応容器8に分注する。検体分注装置5は、図2に示すように、水平面内を軸廻りに回動されると共に、上下方向に昇降される支柱5a、支柱5aに支持されたアーム5b、アーム5bに支持され、配管51によって押出水タンク52と接続された分注プローブ5cを有している。ここで、分注プローブ5cは、非導電性の素材、例えば、フッ素樹脂(PTFE)から成形されている。また、支柱5aの上下方向の昇降は、ステッピングモータ等の駆動手段によって高精度に制御されている。
そして、検体分注装置5は、図2に示すように、配管51に押出水タンク52側から順に加圧ポンプ53、エアトラップ54、三方弁からなる電磁弁55及び分注器56が設けられている。また、電磁弁55には、加圧ポンプ53が圧送した押出水を押出水タンク52に戻す戻し配管51aが接続されている。分注器56は、図示しない駆動手段によって駆動されるシリンジポンプである。
ここで、図1に示すように、検体テーブル3とキュベットホイール7との間には、検体を分注した分注プローブ5cの内外を押出水によって洗浄する洗浄槽6が配置されている。洗浄槽6は、図2に示すように、加圧ポンプ53とエアトラップ54とを接続する配管51との間を三方弁からなる電磁弁62が設けられた配管61によって接続されている。また、電磁弁62には、加圧ポンプ53が圧送した押出水を押出水タンク52に戻す戻し配管61aが接続されている。
キュベットホイール7は、検体テーブル3とは異なる駆動手段によって図1に示す矢印方向に回転され、外周には周方向に沿って反応容器8を配置する複数の凹部7aが等間隔で設けられている。キュベットホイール7は、各凹部7aの半径方向両側に測定光が通過する開口が形成されている。キュベットホイール7は、一周期で時計方向に(1周−1反応容器)/4分回転し、四周期で反時計方向に凹部7aの1個分回転する。キュベットホイール7の外周には、測光装置9、洗浄装置10及び撹拌装置11が配置されている。
反応容器8は、容量が数μL〜数十μLと微量なキュベットであり、測光装置9の光源から出射された分析光に含まれる光の80%以上を透過する透明素材、例えば、耐熱ガラスを含むガラス,環状オレフィンやポリスチレン等の合成樹脂が使用される。
測光装置9は、図1に示すように、キュベットホイール7の外周近傍に配置され、反応容器8に保持された液体を分析する分析光を出射する光源と、液体を透過した分析光を分光して受光する受光器とを有している。測光装置9は、前記光源と受光器がキュベットホイール7の凹部7aを挟んで半径方向に対向する位置に配置されている。
洗浄装置10は、反応容器8から液体や洗浄液を排出する排出手段と、洗浄液の分注手段とを有している。洗浄装置10は、測光終了後の反応容器8から測光後の液体を排出した後、洗浄液を分注する。洗浄装置10は、洗浄液の分注と排出の動作を複数回繰り返すことにより、反応容器8の内部を洗浄する。このようにして洗浄された反応容器8は、再度、新たな検体の分析に使用される。
撹拌装置11は、反応容器8に分注された検体や試薬を、例えば、攪拌棒によって攪拌する。但し、撹拌装置11は、反応容器8に保持された液体を非接触で攪拌する必要がある場合には、反応容器8に表面弾性波素子を取り付け、表面弾性波素子が発生する音波によって撹拌してもよい。
試薬分注装置12は、キュベットホイール7に保持された複数の反応容器8に試薬を分注する手段であり、図1に示すように、試薬テーブル13の所定の試薬容器14から試薬を順次反応容器8に分注する。
試薬テーブル13は、検体テーブル3及びキュベットホイール7とは異なる駆動手段によって図1に示す矢印方向に回転され、扇形に成形された収納室13aが周方向に沿って複数設けられている。収納室13aのそれぞれには、試薬容器14が着脱自在に収納される。複数の試薬容器14は、それぞれ検査項目に応じた所定の試薬が満たされ、外面には収容した試薬に関する情報を記録したバーコードラベル等の情報記録媒体(図示せず)が貼付されている。
ここで、図1に示すように、キュベットホイール7と試薬テーブル13との間には、洗浄槽6と同様に構成され、試薬を分注した試薬プローブの内外を押出水によって洗浄する洗浄槽15が配置されている。そして、試薬テーブル13の外周には、試薬容器14に貼付した前記情報記録媒体に記録された試薬の種類,ロット及び有効期限等の情報を読み取り、制御部17へ出力する読取装置16が設置されている。
制御部17は、例えば、分析結果を記憶する記憶機能を備えたマイクロコンピュータ等が使用され、検体テーブル3、検体分注装置5、キュベットホイール7、測光装置9、洗浄装置10、撹拌装置11、試薬分注装置12、試薬テーブル13、読取装置16、制御部17、入力部18及び表示部19等と接続されている。制御部17は、自動分析装置1の各部の作動を制御すると共に、前記情報記録媒体から読み取った情報に基づき、試薬のロットや有効期限等が設定範囲外の場合、分析作業を停止するように自動分析装置1を制御し、或いはオペレータに警告を発する。また、制御部17は、ホストコンピュータから入力される検体や試薬の識別番号、分析項目、再検の要否等、分析に関連する情報を記憶する。更に、制御部17は、測光装置9が測光した光量に基づいて求められるキュベットC内の検体と試薬の反応液の吸光度(光学的特性)から検体の成分濃度等を分析し、分析結果を記憶する。そして、制御部17は、図1に示すように、判定部17aと分注制御部17bとを有している。
判定部17aは、液面検知装置20の一部を構成し、可動電極21と検体との接触に伴う電気的変化をもとに液面か否かを判定する。具体的には、判定部17aは、液面検知装置20のコンパレータ29が出力する信号の電圧変化をもとに液面との接触、従って液面と判定し、その情報を分注制御部17bへ出力する。ここで、判定部17aは、コンパレータ29が出力する信号をもとに液面と判定した場合には、検体分注装置5の支柱5aの上下方向の昇降動作を行わせる駆動手段から入力される駆動信号をもとに所定位置を基準とする検体液面の鉛直方向の位置を求める。
分注制御部17bは、分注プローブ5cによる検体分注時に、判定部17aが判定した液面を基準として検体分注装置5による検体の分注処理と分注処理に伴う検体テーブル3の回転等、他の構成部材の作動を制御する。
入力部18は、制御部17へ検体数や検査項目等の入力操作を行う部分であり、例えば、キーボードやマウス等が使用される。表示部19は、分析結果を含む分析内容や判定部17aが求めた検体液面の鉛直方向の位置に基づく検体不足を含む警報等を表示するもので、ディスプレイパネル等が使用される。
液面検知装置20は、検体分注装置5による検体分注の際に、検体容器4に収容された検体の液面を検知する静電容量方式の検知装置であり、判定部17aと分注制御部17bの他に、図3に示すように、分注プローブ5cに着脱自在、かつ、位置決め自在に取り付けられる可動電極21、検体容器4の近傍に配設される固定電極23及びアーム5b内に収容される回路基板25を備えている。
可動電極21は、固定電極23に誘導される発振信号の受信電極となるもので、例えば、ステンレス(SUS)等の導電性金属からなる。可動電極21は、その下端を分注プローブ5cの下端よりも上方へずらした状態で分注プローブ5cに取り付けられる。このずらし量は、検体容器4に収容された検体の少なくとも1回の分注に伴う液面の変化量分に設定する。また、可動電極21は、分注プローブ5cによって検体を吸引する際、検知した液面の位置から更に検体中に所定量入り込むことになる。ここで、可動電極21は、表面にカーボンファイバを含有するフッ素樹脂或いは有機導電透明シート等の検体に対して疎液性を有する被覆を形成することで、液切れし易くしてもよい。固定電極23は、検体テーブル3の各収納室3aの内側に配置され、検体容器4に収容された検体の液面を検知するための交流信号が発振器22から印加される。
回路基板25は、図3に示すように、増幅器26、ダイオード27及びコンパレータ29を有している。
増幅器26は、図3に示すように、ダイオード27及びコンパレータ29を介して撹拌可動電極21と制御部17とを接続している。増幅器26は、可動電極21の下端が検体容器4に収容された検体の液面に接すると、発振器22が固定電極23に印加している発振信号が検体及び可動電極21を通じて導入され、発振信号を増幅する。
ダイオード27は、増幅器26で増幅された発振信号をコンデンサ28と協働して整流、平滑化し、図4に示す平滑化信号をコンパレータ29に出力する。
コンパレータ29は、入力される平滑化信号(電圧)を別途入力される基準値信号(電圧)と比較する。このとき、コンパレータ29は、入力される平滑化信号(電圧)が基準値信号(電圧)よりも大きい場合に液面検知信号を制御部17へ出力する。
以上のように構成される自動分析装置1は、回転するキュベットホイール7によって周方向に沿って搬送されてくる複数の反応容器8に試薬分注装置12が試薬容器14から試薬を順次分注する。試薬が分注された反応容器8は、キュベットホイール7によって周方向に沿って搬送され、検体分注装置5によって検体テーブル3に保持された複数の検体容器4から検体が順次分注される。
そして、検体が分注された反応容器8は、キュベットホイール7によって撹拌装置11へ搬送され、分注された試薬と検体が順次攪拌されて反応する。このようにして検体と試薬が反応した反応液は、キュベットホイール7が再び回転したときに測光装置9を通過し、光源から出射された分析光が透過する。このとき、反応容器8内の試薬と検体の反応液は、受光部で側光され、制御部17によって成分濃度等が分析される。また、分析が終了した反応容器8は、洗浄装置10によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。
このとき、分注制御部17bは、液面検知装置20が検知した液面を基準として検体分注装置5による検体容器4から反応容器8への検体の分注作動を制御する。検体分注の際の分注制御部17bによる制御フローを以下に図5を参照して説明する。
分注制御部17bは、検体分注装置5に指示し、分注プローブ5cを検体吸引位置へ移送させる(ステップS100)。次に、分注制御部17bは、検体分注装置5に指示し、分注プローブ5cを検体容器4内へ下降させる(ステップS102)。
次いで、分注制御部17bは、判定部17aからの情報をもとに検体の液面を検知したか否かを判定する(ステップS104)。液面を検知していた場合(ステップS104,Yes)、分注制御部17bは、検体分注装置5に検体の吸引を指示する(ステップS106)。これにより、検体分注装置5は、予め設定されたプログラムに従って検体吸引動作をする。この検体吸引動作に当たり、可動電極21は、検知した液面の位置から検体中に所定量押し込まれる。このため、分注プローブ5cは、下端が検体容器4に収容された検体内へ確実に挿入される。
次に、分注制御部17bは、検体分注装置5に指示し、分注プローブ5cに僅かな距離の昇降を指示する(ステップS108)。この指示により、分注プローブ5cは、ステップS106で検体を吸引した位置から僅かな距離、例えば、2〜3mm昇降し、液面検知装置20によって検体吸引後の新たな液面を検知する。次いで、分注制御部17bは、判定部17aからの入力をもとに新たな液面を検知したか否かを判定する(ステップS110)。
新たな液面を検知した場合(ステップS110,Yes)、分注制御部17bは、検体分注装置5に指示し、分注プローブ5cを上昇させる(ステップS112)。このとき、分注制御部17bは、水平方向の回動が可能な位置まで分注プローブ5cを上昇させる。一方、新たな液面を検知していない場合(ステップS110,No)、分注制御部17bは、検体が不足している旨の警報を表示部19に表示させる(ステップS114)。この場合、分注プローブ5cは、下降可能な最下位置にあり、ステップS106において吸引した検体は必ずしも適正量である保証がない。このため、分注制御部17bは、そのときの検体を分析して得た分析データに警報マークを付けることを制御部17に指示する(ステップS116)。
そして、分注制御部17bは、検体テーブル3に指示し、検体吸引位置へ次の検体を移送させる(ステップS118)。その後、分注制御部17bは、分注プローブ5cを上昇させる(ステップS112)。
一方、ステップS104において液面を検知していなかった場合(ステップS104,No)、分注制御部17bは、検体が不足している旨の警報を表示部19に表示させる(ステップS120)。そして、分注制御部17bは、検体テーブル3に指示し、検体吸引位置へ次の検体を移送させる(ステップS122)。その後、分注制御部17bは、分注プローブ5cを上昇させる(ステップS112)。
次に、分注制御部17bは、検体分注装置5に指示し、分注プローブ5cを分注位置へ移送させる(ステップS124)。次いで、分注制御部17bは、検体分注装置5に指示し、分注プローブ5cを下降させる(ステップS126)。これにより、検体分注装置5は、検体を吸引した分注プローブ5cを反応容器8内へ挿入する。
その後、分注制御部17bは、検体分注装置5に指示し、分注プローブ5cから反応容器8内へ検体を吐出させる(ステップS128)。そして、分注制御部17bは、検体分注装置5に指示し、分注プローブ5cを上昇させる(ステップS130)。
次に、分注制御部17bは、検体分注装置5に指示し、分注プローブ5cを洗浄槽6へ移送させる(ステップS132)。次いで、分注制御部17bは、検体分注装置5に指示し、分注プローブ5cを下降させる(ステップS134)。これにより、分注プローブ5cは、下端が洗浄槽6内へ挿入され、内外を押出水によって洗浄される。
その後、分注制御部17bは、検体の分注が終了したか否かを判定する(ステップS136)。この判定は、制御部17に記憶された情報をもとに実行される。判定の結果、検体の分注が終了していない場合(ステップS136,No)、制御部17は、ステップS100に戻り、引き続くステップを繰り返す。一方、検体の分注が終了している場合には(ステップS136,Yes)、制御部17は、検体の分注動作を終了する。
ここで、液面検知装置20は、上述のように検体容器4に収容された検体の少なくとも1回の分注に伴う液面の変化量分だけずらして可動電極21が分注プローブ5cに取り付けられ、分注プローブ5cの下端は、可動電極21の下端よりも下方に位置している。そして、可動電極21は、検体を吸引する際、検知した液面の位置から更に検体中に所定量押し込まれる。
このため、図6に示すように、可動電極21が検体Sの液面を検知した場合、分注プローブ5cの下端は、可動電極21の下端よりも検体S中へ押し込まれている。従って、検体を吸引する際、検知した液面の位置から更に検体中に可動電極21が押し込まれるので、図7に示すように、分注プローブ5cの下端は、検体S中へ深く押し込まれる(押し込み量D)。これにより、自動分析装置1は、液面検知装置20が検体Sの液面を誤検知した場合でも、検体Sを確実に吸引することができる。
特に、液面検知装置20は、可動電極21の検体S中への押し込み量を可動電極21が検体から離れた状態で液面を検知した場合における可動電極21と液面との距離か、或いはそれ以上の距離に設定している。このため、仮に、可動電極21の検体Sの液面を誤検知したとしても、分注プローブ5cが検体中へ確実に押し込まれる。従って、自動分析装置1は、検体を吸引できなくなるという事態を回避することができ、検体を確実に吸引することができる。
これに対し、導電性の金属を用いた分注プローブによって液面を検知する従来の液面検知装置は、液面誤検知の場合も含めて検体を確実に吸引するため、図8に示すように、分注プローブPの検体Sへの押し込み量Dpが大きく設定されている(Dp>D)。また、本発明においては、分注プローブ5cは、非導電性のフッ素樹脂を使用しており、検体の液切れが良い。このため、液面検知装置20は、従来の液面検知装置に比べて分注プローブ5cが検体Sと接触する面積が小さくなるので、キャリオーバーの危険性を低減することもできる。
また、液面検知装置20は、分注プローブ5cの下端を検体S中へ押し込む押し込み量Dが、従来の液面検知装置の押し込み量Dp(>D)よりも小さい。このため、図9に示すように、検体Sの量が少なくなっても検体Sを吸引することができ、残量Vまで検体Sを吸引することができる。これに対して、従来の液面検知装置は、残量Vp(>V)までしか検体Sを吸引することができない。従って、自動分析装置1は、液面検知装置20を使用することによってデッドボリュームを小さく抑えることも可能である。
更に、液面検知装置20は、可動電極21が分注プローブ5cに着脱自在であることから、分注プローブ5cと可動電極21を個々に交換することができる。このため、液面検知装置20は、分注プローブを導電性の金属とした従来の液面検知装置に比べて可動電極21や分注プローブ5cを安価に提供することができる。
尚、液面検知装置20は、検体の液面を検知する場合について説明したが、試薬の液面検知に使用してもよい。
本発明の液面検知装置を搭載した自動分析装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の液面検知装置として検体の液面を検知する図1の検体分注装置を主として示す概略構成図である。 図2に示す液面検知装置の概略構成を示す図である。 図3に示す液面検知装置のダイオードがコンパレータに出力する平滑化信号を示す図である。 検体分注の際の制御部による制御を示すフローチャートである。 本発明の液面検知装置の可動電極が検体の液面を検知した場合における、分注プローブの下端と検体の液面との位置関係を説明する図である。 検体吸引時における分注プローブの検体中への押し込み量を説明する図である。 検体吸引時における従来の液面検知装置に関する分注プローブの検体中への押し込み量を説明する図である。 本発明の液面検知装置を使用した場合における自動分析装置に搭載した検体分注装置のデッドボリュームを説明する図である。 従来の液面検知装置を使用した場合における自動分析装置に搭載した検体分注装置のデッドボリュームを説明する図である。
符号の説明
1 自動分析装置
2 筺体
3 検体テーブル
4 検体容器
5 検体分注装置
5c 分注プローブ
51 配管
52 押出水タンク
53 加圧ポンプ
54 エアトラップ
55 電磁弁
56 分注器
6 洗浄槽
61 配管
62 電磁弁
7 キュベットホイール
8 反応容器
9 測光装置
10 洗浄装置
11 撹拌装置
12 試薬分注装置
13 試薬テーブル
14 試薬容器
15 洗浄槽
16 読取装置
17 制御部
17a 判定部
17b 分注制御部
18 入力部
19 表示部
20 液面検知装置
21 可動電極
22 発振器
23 固定電極
25 回路基板
26 増幅器
27 ダイオード
28 コンデンサ
29 コンパレータ

Claims (4)

  1. 液体の液面を検知する液面検知装置であって、
    所定周波数の信号が印加され、前記液体を収容した容器の近傍に配設される固定電極と、
    前記液体を吸引し、吐出する分注プローブに取り付けられ、該分注プローブ下端よりも当該可動電極下端を上方にずらして配置される可動電極と、
    前記可動電極と前記液体との接触に伴う電気的変化をもとに前記液面を判定する判定手段と、
    を備えたことを特徴とする液面検知装置。
  2. 前記可動電極は、前記容器に収容された液体の少なくとも1回の分注に伴う前記液面の変化量分だけ当該可動電極下端を前記分注プローブ下端よりも上方にずらして配置され、前記液体を吸引する際、前記液体中に所定量押し込まれることを特徴とする請求項1に記載の液面検知装置。
  3. 前記分注プローブは、非導電性素材からなることを特徴とする請求項1に記載の液面検知装置。
  4. 検体と試薬を反応させた反応液の光学的特性を測定することによって前記検体を分析する自動分析装置であって、容器に保持される検体又は試薬の液面を検知する請求項1〜3のいずれか一つに記載の液面検知装置を備え、前記分注プローブによる前記液体の分注時に、前記判定手段が判定した前記液面を基準として前記分注プローブによる前記液体の分注動作を制御することを特徴とする自動分析装置。
JP2008098114A 2008-04-04 2008-04-04 液面検知装置及び自動分析装置 Withdrawn JP2009250751A (ja)

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