JP3029387B2

JP3029387B2 - 漏れ検出機能を備えた自動分注装置及び該装置における漏れ検出方法

Info

Publication number: JP3029387B2
Application number: JP14085795A
Authority: JP
Inventors: 雅明竹田; 有子加藤; アランペレタイアブレント
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 2000-04-04
Anticipated expiration: 2015-04-04
Also published as: JPH08334516A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、漏れ検出機能を備えた
自動分注装置及び該装置における漏れ検出方法に関し、
特に、分注動作中における配管系内圧の圧力変動を監視
することにより、配管系、特にノズルチップとノズルベ
ースとの接続部における空気漏れ（リーク）を自動的に
検出することができる自動分注装置及びその漏れ検出方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液体試料（検体）を複数の容器
に分注する分注装置が知られている。このような分注装
置は、例えば、人体から採取された血液等のサンプルを
複数の容器に分配する装置として用いられている。特
に、このような自動分注装置は、病院の生体検査部門に
おいて、検体（例えば血漿、血清）の大分け分注や生化
学分析などの前処理分注、あるいはラジオイムノアッセ
イ（ＲＩＡ：radioimmunoassay）、エンザイムイムノア
ッセイ（ＥＩＡ：enzyme immunoassay）等の検査前分注
を行うために用いられており、図１に示すようなディス
ポーザブル方式のノズルチップを適用した自動分注装置
が多く用いられている。

【０００３】図１に示す自動分注装置では、試料の吸引
及び吐出は、エアホース４４を介してポンプに接続され
たノズル部３２によって行われる。ここで、ノズル部３
２について図２を用いて説明する。図２には、ノズル部
３２の要部断面図が示されている。ノズル部３２は、ノ
ズルベース３５とディスポーザブル化されたノズルチッ
プ（以下、単にチップという）３６とで構成されてい
る。このチップ３６の上部開口には、ノズルベース３５
の先端部が加圧挿入される。このようにチップ３６の上
部開口にノズルベース３５の先端部が嵌合することによ
って、チップ３６がノズルベース３５に確実に固定され
る。チップ３６の下方先端部には、小孔３６ａが形成さ
れており、この小孔３６ａから血液試料等が吸引され、
あるいは吐出されることになる。なお、チップ３６は例
えば硬質プラスチック等で構成されており、ノズルベー
ス３５は金属等で構成されている。

【０００４】一般に、図１に示すように、試料の分注を
設定された所定量ずつ正確に行うためには、まず、試料
の吸引時に、その吸引量が適正でなければならない。し
かしながら、ノズル部３２からエアホース４４を介して
ポンプに至る吸引経路、すなわち配管系のいずれかの部
分、主に配管系を構成する各部材の接合部分で空気漏れ
（以下、単に「漏れ」とする）が生じると適正量の試料
を吸引できなくなる。また、このような配管系の漏れが
生じると、適正な試料の吸引が行えないばかりか、吸引
した試料が液漏れにより減少してしまい、試料の吐出量
が不足し、検査結果の誤差が生じ、分注精度が低下する
という問題がある。

【０００５】このため、従来においては、分注作業の開
始前に、配管系に漏れが生じていないかどうかを点検す
るようにしている。一般には、次のような方法で、配管
系の始業前点検を行っている。すなわち、液体試料を吸
引した後、チップ先端部が試料液面から離脱する位置ま
でノズル部を上昇させる。そして、ノズル部を一定時間
静止させ、チップ先端部から液滴が落下しないかどうか
を肉眼で監視する。一定時間内に液滴が落下したか否か
により、配管系の漏れの有無を判定する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チップ
３６は成形不良等による品質のばらつきが発生すること
もあり、実際の分注作業中において、その成形不良に起
因するノズルベース３５との嵌合部における漏れがあっ
ても、上述の始業前の点検のみではその後の漏れを発見
することができない。すなわち、上記始業前点検で使用
したチップが正常な場合であっても、実際の分注作業に
使用するチップが不良品である場合もある。

【０００７】また、分注作業中やチップの交換時に、ノ
ズルベース３５とチップ３６の接合面に汚れやゴミ（髪
の毛など）が介在したり、チップ３６を頻繁に交換する
ことにより、ノズルベース３５の先端部が磨耗したりす
ることによっても、チップ３６とノズルベース３５との
嵌合部で漏れが生じることがある。このように、分注作
業開始後に生じる配管系の漏れ、特にチップの交換に伴
って生じる漏れは、始業前の点検では発見することがで
きなかった。

【０００８】かかる問題を解決するために、特開平２−
１９６９６３号公報には、ショートサンプル検出方法が
提案されている。すなわち、この検出方法では、液体試
料の吸引開始後のエアホース内の圧力値を積分して積算
値を求め、この積算値（エアホース内圧の経時変化を示
すグラフの面積に相当する値）に基づいて正常なサンプ
ルであるかショートサンプルであるかを判断していた。

【０００９】このショートサンプル検出方法では、目標
吸引量の半分位しか吸引できなくなるような漏れ、すな
わち、吸引した試料の液滴がチップから元検体チューブ
に連続的に落下するようなひどい漏れは検出可能であっ
た。しかしながら、ほぼ目標吸引量の試料が吸引されて
おり、その後、チップ先端に液滴が徐々に形成されてい
く程度の僅かな漏れを検出するのは困難であった。

【００１０】また、特開平５−２４９１２４号公報に
は、配管系に漏れがありチップ内の試料の量が不足して
いる場合には、試料吐出時に空気も同時に吐出すること
に着目し、そのような空気の吐出を検出して、吐出量不
足の判定を行う気泡検出方法を適用した分注装置が開示
されている。具体的には、吐出完了間際（ポンプ停止
後）のノズル内圧力を所定値と比較し、ノズル内圧力が
所定値を超えているか否かに基づいて、吐出量不足の検
出を行っている。

【００１１】しかしながら、この気泡検出方法では、吐
出量不足を検出した時には、既に試料の吐出が終了して
いるので、即座に分注のやり直しをすることができず、
既に行われた分注が無駄になってしまう場合がある。

【００１２】例えば、１つのチップで複数個の試験管に
試料を分注する場合、いつ液漏れが発生したか検知でき
ない。このため、気泡を検出した時点では、既にいくつ
かの試験管に試料の分注がなされており、即座に分注を
やり直すことができず、一連のアッセイが無駄になって
しまうおそれがあった。また、気泡検出方法の場合に
は、空気を吐くに至らない程度の配管系の漏れの検出は
困難であった。

【００１３】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、分注動作中において、配管系
の漏れ、特にディスポーザブルチップとノズルベースと
の接続部における僅かな漏れを自動的に検出することが
できる自動分注装置及び該装置における漏れ検出方法を
提供することにある。

【００１４】また、本発明の他の目的は、ソフトウエア
の変更だけで分注作業中における配管系の漏れ検出が可
能であり、製造コストを低減できる自動分注装置及びそ
の漏れ検出方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る自動分注装置は、先端部を有し、エア
圧力の変化によって該先端部で液体試料の吸引及び吐出
を行うノズル部と、該ノズル部に前記エア圧力を供給す
るポンプと、前記ノズル部及び前記ポンプを含む配管系
と、前記配管系の内圧を測定する圧力センサと、前記ノ
ズル部を三次元的に移動可能な移動手段と、前記液体試
料を吸引した前記ノズル部を前記移動手段により試料吐
出位置まで移動させる間において、前記圧力センサによ
って測定された前記配管系内圧に基づいて、該配管系の
漏れを検出する漏れ検出手段と、を有することを特徴と
する。

【００１６】また、本発明は、前記ノズル部は、ノズル
ベースと該ノズルベースに装着されるディスポーザブル
チップとで構成され、前記漏れ検出手段は、前記ディス
ポーザブルチップと前記ノズルベースとの間の漏れによ
って生ずる前記配管系内圧の圧力変化を検出することに
より、該ディスポーザブルチップと該ノズルベースとの
間の漏れを検出することを特徴とする。

【００１７】

【００１８】また、本発明は、前記移動手段は、少なく
とも試料吸引後に前記ノズル部を上昇させ、その後、該
ノズル部を試料吐出位置まで水平移動させ、前記漏れ検
出手段は、前記ノズル部が上昇している間に測定された
前記配管系の内圧と前記配管系の試料吸引後の初期圧力
との差圧を予め設定された基準値と比較することによっ
て、前記配管系の漏れの有無を検出する第１漏れ判定手
段と、前記ノズル部が試料吐出位置まで水平移動してい
る間に測定された前記配管系の内圧と前記初期圧力との
差圧を前記基準値と比較することによって、前記配管系
の漏れの有無を検出する第２漏れ判定手段と、を有する
ことを特徴とする。

【００１９】また、本発明は、さらに、前記第１漏れ判
定手段により配管系に漏れがあると判定された場合に、
前記第２漏れ判定手段を実行させずに、前記ノズル部内
に吸引された液体試料を吐き戻すように前記移動手段及
び前記ポンプを制御する制御手段を有することを特徴と
する。

【００２０】また、本発明は、前記基準値が可変設定で
きることを特徴とする。

【００２１】本発明に係る漏れ検出方法は、エア圧力の
変化によって先端部で液体試料の吸引及び吐出を行うノ
ズル部と、前記ノズル部及び前記ノズル部に前記エア圧
力を供給するポンプを含む配管系と、前記配管系の内圧
を測定する圧力センサと、前記ノズル部を三次元的に移
動させる移動手段と、を備えた自動分注装置における前
記配管系の漏れ検出方法であって、前記ノズル部により
前記液体試料を吸引する吸引工程と、前記ノズル部を前
記移動手段によって試料吐出位置まで移動させている間
に、前記圧力センサにより測定された前記配管系内圧に
基づいて、該配管系の漏れを検出する漏れ検出工程と、
を有することを特徴とする。

【００２２】

【００２３】また、本発明は、前記漏れ検出工程は、前
記配管系の試料吸引後の初期圧力と前記ノズル部を前記
移動手段によって上昇させている間に前記圧力センサに
より測定された前記配管系内圧との差圧を求め、該差圧
と予め設定された所定の基準値とを比較することによっ
て、漏れ判定を行う第１漏れ判定工程と、前記初期圧力
と前記ノズル部を前記移動手段によって試料吐出位置ま
で水平移動させている間に前記圧力センサにより測定さ
れた前記配管系内圧との差圧を求め、該差圧と予め設定
された所定の基準値とを比較することによって、漏れ判
定を行う第２漏れ判定工程と、を有することを特徴とす
る。

【００２４】また、本発明は、前記ノズル部は、ノズル
ベースと該ノズルベースに装着されるディスポーザブル
チップとで構成され、さらに、前記第１漏れ判定工程に
おいて前記配管系に漏れがあると判定された場合に、前
記第２漏れ判定工程を実行させずに、前記ノズル部内に
吸引された液体試料を吐き戻す工程と、前記ディスポー
ザブルチップを前記ノズルベースから取り外して廃棄す
る工程と、を有することを特徴とする。

【００２５】

【作用】上記本発明に係る自動分注装置によれば、分注
動作中において、配管系の漏れ、特に部材間の接続部に
おける僅かな漏れまでを自動的に検出することができ
る。また、液面検出を行う圧力センサを備えた装置であ
れば、容易に本発明の漏れ検出を適用でき、製造コスト
を低減でき、経済性に優れる。

【００２６】すなわち、本発明に係る自動分注装置によ
れば、配管系の内圧が圧力センサによって測定され、試
料吸引後、移動手段によってノズル部が試料吐出位置ま
で移動されている間に、漏れ検出手段が配管系内圧に基
づいて漏れを検出する。配管系に漏れがあると、基本的
に配管系内圧が次第に大気圧方向へ上昇するので、漏れ
検出手段はその圧力上昇を監視することによって配管系
の漏れを検出する。

【００２７】また、本発明の好適な態様では、ノズル部
がノズルベースとそれに着脱されるディスポーザブルチ
ップとで構成される。かかる構成の場合、上述のように
それらの両者間で漏れが生じやすいが、本発明によれ
ば、配管系内圧に基づいてそのような漏れを確実に検出
でき、信頼性の高い装置を構成できる。

【００２８】

【００２９】また、本発明の好適な態様では、漏れ検出
手段が第１漏れ判定手段と第２漏れ判定手段とを有す
る。そして、第１漏れ判定手段は、ノズル部の上昇中に
漏れの有無を検出し、第２漏れ判定手段は、ノズル部の
水平移動中に漏れの有無を検出する。すなわち、ノズル
部の上昇中及び水平移動中の両方において、漏れ検出が
確実に実行される。

【００３０】また、本発明の好適な態様では、第１漏れ
判定手段が漏れを判定した場合に、制御手段が吐き戻し
制御を実行する。これにより、貴重な液体試料が無駄に
なることを防止できる。ノズル部の上昇中における漏れ
判定であるので、ノズル部の下降及び吐出による吐き戻
しを速やかに行うことができる。なお、第２漏れ判定手
段が漏れ判定を行った場合にも同様の制御を適用可能で
あるが、ノズル部が吸引位置上方から既に水平方向へ移
動していること、また、そのような水平移動中の漏れ判
定は漏れの中でも比較的僅かな漏れが対象になること、
等を考慮すれば、必ずしも吐き戻し制御を行わせる必要
性はなく、例えばアラーム表示のみを行う等の他の対処
方法を取り得る。

【００３１】また、本発明の好適な態様では、前記基準
値は可変設定できるように構成され、要求される漏れ検
出精度や分注量等に応じて自在に基準値を設定できる。

【００３２】上記本発明に係る漏れ検出方法は、吸引工
程において、ノズル部によって液体試料が吸引され、そ
の後、漏れ検出工程において、ノズル部の移動中に圧力
センサが測定した配管系内圧に基づいて配管系の漏れが
検出される。

【００３３】

【００３４】また、本発明の好適な態様では、漏れ検出
工程には、第１漏れ判定工程と第２漏れ判定工程とが含
まれ、第１漏れ判定工程ではノズル部の上昇中に配管系
の漏れが判定され、第２漏れ判定工程ではノズル部の水
平移動中に配管系の漏れが判定される。

【００３５】また、本発明の好適な態様では、第１漏れ
判定工程において配管系の漏れが判定された場合に、ま
ず、ノズル部内の液体試料が吐き戻され、次に、ノズル
ベースからディスポーザブルチップが取り外されて廃棄
される。よって、新しいディスポーザブルチップをノズ
ルベースへ装着した上で同じ血液試料に対して分注を実
行させることなどができる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。なお、従来の自動分注装置と同様の構成要
素には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００３７】図１は、本発明に係る自動分注装置３０の
外観を示す斜視図である。

【００３８】図１のほぼ中央に示される血液試料の吸引
を行うノズル部３２は、ＸＹＺロボット３４によって保
持され、三次元的に自在に移動可能に構成されている。

【００３９】図１において、前記ＸＹＺロボット３４
は、ノズル部３２を三次元的に移動させるための移動手
段であって、Ｘ駆動部３４ｘ、Ｙ駆動部３４ｙ及びＺ駆
動部３４ｚで構成されている。Ｚ駆動部３４ｚには、ノ
ズル部３２を備えたエレベータ部３８が連結されてお
り、このエレベータ部３８はＺ軸方向に昇降自在に構成
されている。このエレベータ部３８は、ジャミングセン
サ等の機能をなすリミットスイッチ４０を有している。
このリミットスイッチ４０は、ノズル部３２が一定以上
上昇した場合、ノズル部３２に作用する上方への一定以
上の力を検出するようになっている。このような一定以
上の力が検出されると、リミットスイッチ４０から信号
が発せられる。この信号は、信号ケーブル５６を介して
装置本体に送られる。

【００４０】また、Ｚ駆動部３４ｚには、希釈液（試
薬）の吐出を行う希釈液ピペット４２が固定配置されて
いる。ノズル部３２には、エアホース４４の一端が接続
されており、エアホース４４の他端は吸引・吐出のため
に作用するポンプ４７のシリンダ４６に接続されてい
る。また、希釈液ピペット４２には、希釈液ホース４８
の一端が接続され、その他端は電磁バルブ５０を介して
シリンダ５２に接続されている。

【００４１】以上の構成において、ノズル部３２からエ
アホース４４を介してポンプの作用を成すシリンダ４６
までを配管系という。配管系の漏れ検出は、圧力センサ
５４により、その配管系内圧の圧力変動を検出すること
により行われる。この圧力センサ５４は、吸引・吐出を
行なうノズル部３２付近に配置することも可能である。
しかしながら、ノズル部３２は可動部分であるため、圧
力センサ５４をノズル部３２付近に配置すると、当該可
動部分全体の重量がかさんでノズル部３２の可動が難し
くなる。その一方で、ノズル部３２からエアホース４４
の介してシリンダ４６に至る配管系では、いずれの部分
でも圧力が等しくなるため、あえてノズル部３２付近に
圧力センサ５４を設ける必要はない。すなわち、圧力セ
ンサ５４は、配管系のいずれかの部分の内圧を測定可能
な位置に配置すればよい。そこで、本実施例では、便宜
上エアホース４４の内圧を測定することにより、配管系
内圧を測定している。このため、エアホース４４の途中
に分岐路を設け、この分岐路に圧力センサ５４を配置し
ている。

【００４２】分注台５８に載置される試験管ラック６０
には、通常の血液型判定の場合には、遠心分離処理が行
われた後の血液試料を入れた複数の試験管６２が起立保
持される。すなわち、この試験管６２には、血漿成分と
赤血球成分とが上下分離している血液試料が含まれる。
また、分注台５８上には水平台６４が設けられており、
この水平台６４には、複数の希釈容器６６を備えた希釈
トレイ６８と、マイクロプレート７０と、が載置され
る。マイクロプレート７０には、分注される血漿成分又
は希釈された赤血球成分等を入れる容器を構成する複数
のウェルが形成されている。すべての血液試料の分注後
には、このマイクロプレート７０が血液型判定のための
装置に移され、そこで光学的に凝集判定等が行われる。

【００４３】上述したように、本実施例の自動分注装置
３０では、ディスポーザブル、すなわち使い捨て型のノ
ズルチップが用いられている。このため、チップ立て７
２には複数の新品のチップ３６が用意されており、順次
新しいチップ３６と交換できるようになっている。ま
た、分注装置３０にはチップ廃棄トレイ７４が設けられ
ており、使用済みのチップ３６はそのチップ廃棄トレイ
７４上に廃棄される。

【００４４】以上の構成を有する自動分注装置によれ
ば、ノズル部３２のチップ３６によって吸引した血清等
のサンプルを、自在に他の容器に移すことができる。も
ちろん、この分注装置を血液試料の分注以外に用いるこ
とも可能であり、種々の応用が可能である。

【００４５】図３は、本実施例の自動分注装置の概略的
な構成を示すブロック図である。ポンプ４７は、ピスト
ン７６とシリンダ４６とからなる。このピストン７６を
進退させるとシリンダ４６内の容積が変化する。この変
化による吸引圧力あるいは吐出圧力がエアホース４４を
介してノズル部３２のチップ３６へ伝達され、血液等の
試料の吸引や吐出が行われる。エアホース４４で接続さ
れたポンプ４７とノズル部３２との間、すなわち配管系
の内圧は、圧力センサ５４によって検出される。

【００４６】圧力センサ５４で検出されたセンサ信号は
ＤＣアンプ７８に送られる。センサ信号はＤＣアンプで
増幅された後、リミッタ回路８０を介してＡ／Ｄ変換器
８２へ送られる。このリミッタ回路８０はセンサ信号の
過大入力を抑制するための保護回路である。Ａ／Ｄ変換
器８２は、アナログのセンサ信号をデジタル信号に変換
して、そのデジタル信号を漏れ検出部８６に送出する。
漏れ検出部８６は、配管系内圧の変動を監視し、配管系
の漏れ検出を行う。なお、配管系の内圧は適宜メモリ８
７に格納される。表示部８８は、漏れ検出部８６で検出
された漏れ判定結果等を表示するものである。この表示
部８８は、モニタ等の画面又はプリンタ等によって構成
することができる。大気圧検出部９０は、大気圧を検出
するためのセンサ等で構成され、ここで検出された大気
圧はメモリ９１に格納される。なお、大気圧を固定値と
して予め格納しておいて、その値を使用することもでき
るし、圧力センサ５４を大気圧検出部として併用するこ
ともできる。

【００４７】制御部８４は、例えばコンピュータ等で構
成されており、漏れ検出部８６の制御を行うとともに、
シリンダ４６の内容積の制御やＸＹＺロボット３４、メ
モリ８７、表示部８８、大気圧検出部９０、メモリ９１
等の制御を行うものである。本実施例では、分注作業中
における試料吸引後から吐出完了までの間の配管系内圧
を漏れ検出部８６によって監視している。

【００４８】次に、図３、図４及び図５を参照しなが
ら、自動分注装置３０の分注動作中における配管系、特
にノズルベース３５とチップ３６との接続部における漏
れ検出について説明する。図４は、自動分注装置３０に
おける試料吸引から吐出までの間の配管系内圧の変化を
示す図である。図５は、自動分注装置３０において、配
管系の漏れがある場合及び漏れがない場合の配管系内圧
の変化を示す図である。まず、新しいチップ３６をノズ
ルベース３５に自動的に装着する。

【００４９】次に、ＸＹＺロボット３４によって、試料
が入った試験管６２の上方にチップ３６が位置決めされ
るようにノズル部３２を移動させる。

【００５０】次に、ノズル部３２を下降させ、いわゆる
液面検出を行う。この液面検出は、圧力センサ５４によ
って配管系の内圧を監視することにより行われる。すな
わち、チップ３６の先端が液面に達すると、配管系の内
圧が急激に正圧方向に変化する。そのような変化に基づ
いて、チップ３６の先端が液面に達したことを検出す
る。

【００５１】次に、試料を吸引する。すなわち、ポンプ
４７のピストン７６を引き出し、シリンダ４６の内容積
を増大させる。これによって、シリンダ４６の内圧が負
圧になり、配管系内圧も負圧となる。そして、チップ３
６内に所定量の試料が取り込まれる。この場合、液面の
低下に合わせて、ノズル部３２を下降させながら試料を
吸引する。

【００５２】図５に示すように、吸引終了後の一定時間
後、例えばポンプ停止から５００ｍｓ後の配管系の内圧
を圧力センサ５４にて測定する。この時の配管系の内圧
Ｐ₁を初期圧力値としてメモリ８７に格納する。ここ
で、吸引終了後例えば、５００ｍｓの時点とするのは、
以下の理由がある。すなわち、配管系の内圧は、液体吸
引直後は安定しておらず、変動してしまう。従って、こ
の変動中の圧力を初期圧力として用いると、漏れ検出の
精度に影響がある。そこで、前記試料吸引直後の内圧で
はなく、配管系の内圧が安定する所定時間後の圧力を初
期圧力Ｐ₁として用いることにより、漏れ検出のための
基準を適正化している。

【００５３】そして、ノズル部３２をＸＹＺロボット３
４によってＺ軸方向に上昇させ、さらにノズル部３２を
水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に移動させることに
よって、チップ３６をマイクロプレート７０の上方の試
料吐出位置まで移動させる。そして、チップ３６内の試
料である検体をマイクロプレート７０の複数のウェルに
吐出することによって試料の分注を行う。

【００５４】次に、本実施例の液漏れ検出について図５
を用いて説明する。図５は、縦軸が配管系の内圧を示
し、横軸が時間を示しており、液体試料吸引から吐出ま
での配管系内圧の変動を示した図である。ここで、実線
は正常波形、すなわち配管系の漏れがない場合を示して
いる。また、一点鎖線及び二点鎖線はいずれも漏れ波
形、すなわち配管系に漏れがある場合を示している。一
点鎖線で示す漏れ波形１は、配管系に漏れが生じて、短
時間のうちにチップ３６の先端部に液滴の一部が出現し
てまた液滴が形成されるような場合の一例である。二点
鎖線で示す漏れ波形２は、配管系の漏れにより、漏れ波
形１の場合よりも長い時間をかけてチップ３６の先端部
に液滴が現れる場合の一例である。

【００５５】本実施例では、図５に示すように、漏れ検
出部８６によって行う漏れ検出を、第１漏れ検出工程
（以下、「判定１」という）と第２漏れ検出工程（以
下、「判定２」という）の２段階に分けて行っている。
判定１は、初期圧力値Ｐ₁の測定後、ノズル部３２が上
昇しＺ軸原点に到達するまでの間に行われる。また、判
定２は、ノズル部３２の上昇終了後、ノズル部３２が試
料吐出位置まで水平方向に移動している間に行われる。
なお、判定１における配管系内圧はＰ₂で表し、判定２
における配管系内圧はＰ₃で表す。また、判定１及び判
定２を行う際、常時、例えば所定時間毎に（例えば５ｍ
ｓ間隔で）配管系内圧を監視する。

【００５６】まず判定１では、元試料が入っている試験
管６２上で、ノズル部３２が上昇を開始してからＺ軸原
点到達までの間に、配管系内圧Ｐ₂を監視する。そし
て、この間に測定された配管系内圧Ｐ₂と初期圧力値Ｐ
₁との差圧ΔＰ₂（＝Ｐ₂−Ｐ₁）を算出する。その差
圧ΔＰ₂と予め設定された基準値Ａとを比較して漏れ判
定を行う。

【００５７】一般に、ノズル部３２の上昇時には、チッ
プ３６内の試料の自重の他に、上方への加速度も加わる
ので、より液漏れが生じやすい。配管系に漏れがなく正
常な場合の配管系内圧の波形は図５に実線で示したよう
になっており、ノズル部３２がＺ軸方向に移動する間の
配管系内圧Ｐ₂は初期圧力値Ｐ₁と等しい値に保たれ
る。

【００５８】しかし、ノズル部３２の上昇時に液漏れが
生じると、漏れ波形１に示すように、液滴がチップ先端
から現れるときに配管系内圧Ｐ₂が一気に大気圧に近付
く。液滴がチップ３６の先端から落下すると、チップ３
６内の液量が減って配管系内圧Ｐ₂が負圧に戻る。そこ
で、配管系内圧Ｐ₂と初期圧力値Ｐ₁との差圧ΔＰ
₂（＝Ｐ₂−Ｐ₁）を求める。そして、ΔＰ₂と基準値
Ａとを比較することによって漏れ判定を行う。そして、
基準値Ａより差圧ΔＰ₂が大きい場合には、「漏れ」と
判定する。

【００５９】漏れ検出部８６において、判定１で「漏
れ」が判定された場合には、速やかにＸＹＺロボット３
４によってノズル部３２を下降させ、チップ３６を吸引
位置に戻し、試料を元の試験管６２内に吐き戻す。その
後、使用済みのチップ３６をチップ廃棄トレイ７４に廃
棄する。そして、再度新しいチップ３６をノズルベース
３５の先端部に装着し、新しいチップ３６によって試料
を吸引する。従って、試料を無駄にすることなく、効率
的に分注することができる。

【００６０】次に、判定２では、ノズル部３２を試験管
６２上からマイクロプレート７０上へ水平移動させる間
の配管系内圧Ｐ₃を監視する。そして、この間に測定さ
れた配管系内圧Ｐ₃と初期圧力値Ｐ₁との差圧ΔＰ
₃（＝Ｐ₃−Ｐ₁）を算出する。この差圧ΔＰ₃と基準
値Ａとを比較して漏れ判定を行う。

【００６１】この判定２は、判定１では検出されなかっ
た配管系の漏れを検出することができる。すなわち、漏
れが僅かであって、液滴の一部がチップ３６の先端から
出現するまでの時間が判定１で検出可能な漏れに比べて
長くなるような場合でも、判定２では配管系の漏れを検
出することができる。

【００６２】漏れ波形２には、ノズル部３２の上昇時か
らＸ軸及びＹ軸方向へ移動してノズル部３２が試料の吐
出位置に至るまでの間に、空気が徐々に漏れて配管系内
圧Ｐ₃が徐々に大気圧に近付いていく場合が示されてい
る。判定２では、配管系内圧Ｐ₃と初期圧力値Ｐ₁との
差圧ΔＰ₃（＝Ｐ₃−Ｐ₁）を求める。ΔＰ₃と基準値
Ａと比較することによって漏れ判定を行う。そして、基
準値差Ａより差圧ΔＰ₃が大きい場合には、「漏れ」と
判定する。

【００６３】また、吸引した液体試料が液滴として垂れ
る程の漏れではないが、チップ３６の先端部に液滴が形
成されるような漏れが生じた場合、配管系内圧が通常と
異なるため、吐出量の精度が若干劣ってしまう可能性が
ある。すなわち、試料吐出時に、その液滴の分が一回分
の吐出量に加わり、試料の吐出が設定通りにならない可
能性がある。しかし、このような場合には、判定２で
「漏れ」と判定され、試料の吐出を行う前に予め漏れ検
出が可能である。従って、分注精度が若干落ちること
を、試料吐出前に操作者に報知することが可能となる。
また、そのまま試料の吐出を行っても、液滴が垂れると
いう実害はない。従って、要求される分注精度に応じて
自動的に又は人為的に検出結果を判定し、必要に応じて
分注をやり直せばよいので、分注処理の効率化を図るこ
とができる。

【００６４】一方、判定１で差圧ΔＰ₂が基準値Ａ以下
であって、かつ判定２でも差圧ΔＰ₃が基準値Ａ以下の
場合には、「正常」と判定し、分注を続行する。

【００６５】また、判定１又は判定２において、「漏
れ」と判定された場合、漏れ検出の結果を、装置の画面
又はプリンタ等により構成される表示部８８に表示して
操作者に報知する。また、警報器等によって判定結果を
操作者に報知するようにしてもよい。これにより、漏れ
の状況を的確に操作者に伝えることができ、分注精度を
高めることができる。

【００６６】なお、液体試料は、その種類や温度によっ
て粘度及び表面張力が行っており、試料の粘度及び表面
張力は液漏れの状態に影響を与える。従って、そのよう
な条件の相違を考慮して、漏れ度合いの判定基準を変更
してもよい。例えば、試料の種類、チップの容量や小孔
の径、要求される分注精度等を勘案して、基準値Ａの値
を各種条件に応じて適宜設定変更できるようにしてもよ
い。

【００６７】また、どの程度の漏れであれば許容できる
かは、要求される分注精度によって異なるため、要求さ
れる精度等を考慮してどの程度の漏れを許容するかを決
定すればよい。例えば、基準値Ａを微小な値に設定して
おけば、チップ先端から液滴の一部が出現するような漏
れも検出され、分注精度を向上させることができる。一
方、要求される分注精度がやや低い場合には、基準値Ａ
を大きめに設定すれば、必要以上にチップを交換しなく
てすむので、分注処理の効率低下を防止できる。

【００６８】また、基準値Ａは、判定１と判定２とで異
なる値に設定することもできるが、本実施例では同一の
値を用いている。従って、基準値の設定が容易でかつ判
定１と判定２で基準値Ａを切り替える必要がなく、操作
が簡便となる。

【００６９】また、本発明の配管系の漏れ検出は、液面
検出等を行う圧力センサを備えた装置であれば、容易に
適用することができ、経済性に優れている。

【００７０】なお、本実施例において、圧力センサ５４
からの出力は電圧値であり、従って、液漏れ検出は、こ
の出力される電圧値の比較によって行っている。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
分注動作中において、配管系の漏れ、特にディスポーザ
ブルチップとノズルベースとの接続部における僅かな漏
れを自動的に検出することができる。よって、本発明に
よれば、高精度の漏れ検出を行うことができ、信頼性の
高い分注装置を提供できる。また、本発明に係る漏れ検
出方法は、液面検出を行う圧力センサを備えた装置であ
れば容易に適用でき、製造コストを低減でき、経済性に
優れる。さらに、本発明によれば、貴重な液体試料が無
駄になることを防止でき、また効率的な分注を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディスポーザブル方式の自動分注装置の外観
図である。

【図２】図１のノズル部３２の要部断面を示す断面図
である

【図３】本発明に係る自動分注装置の概略的な構成を
示すブロック図である。

【図４】本発明に係る自動分注装置における試料吸引
から吐出までの間の配管系内圧の変化を示す図である。

【図５】本発明に係る自動分注装置において、配管系
の漏れがある場合及び漏れがない場合の配管系内圧の変
化を示す図である。

【符号の説明】

３０分注装置、３２ノズル部、３４ＸＹＺロボッ
ト、３５ノズルベース、３６ディスポーザブルチッ
プ、４４エアホース、４７ポンプ、５４圧力セン
サ、６２試験管、８４制御部、８６漏れ検出部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤有子東京都三鷹市牟礼６丁目22番１号アロカ株式会社内 (72)発明者ブレントアランペレタイアアメリカ合衆国イリノイ州 60060 マンデリンサウスエメラルドドライブ 46 (56)参考文献特開平６−82463（ＪＰ，Ａ) 特開平７−27663（ＪＰ，Ａ) 特開平２−243962（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 35/00 - 35/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】先端部を有し、エア圧力の変化によって
該先端部で液体試料の吸引及び吐出を行うノズル部と、該ノズル部に前記エア圧力を供給するポンプと、前記ノズル部及び前記ポンプを含む配管系と、前記配管系の内圧を測定する圧力センサと、前記ノズル部を三次元的に移動可能な移動手段と、前記液体試料を吸引した前記ノズル部を前記移動手段に
より試料吐出位置まで移動させる間において、前記圧力
センサによって測定された前記配管系内圧に基づいて、
該配管系の漏れを検出する漏れ検出手段と、を含み、前記移動手段は、少なくとも試料吸引後に前記ノズル部
を上昇させ、その後、該ノズル部を試料吐出位置まで水
平移動させ、前記漏れ検出手段は、前記ノズル部が上昇している間に測定された前記配管系
の内圧と前記配管系の試料吸引後の初期圧力との差圧を
予め設定された基準値と比較することによって、前記配
管系の漏れの有無を検出する第１漏れ判定手段と、前記ノズル部が試料吐出位置まで水平移動している間に
測定された前記配管系の内圧と前記初期圧力との差圧を
前記基準値と比較することによって、前記配管系の漏れ
の有無を検出する第２漏れ判定手段と、を有することを特徴とする自動分注装置。
【請求項２】請求項１記載の装置において、さらに、前記第１漏れ判定手段により配管系に漏れがあ
ると判定された場合に、前記第２漏れ判定手段を実行さ
せずに、前記ノズル部内に吸引された液体試料を吐き戻
すように前記移動手段及び前記ポンプを制御する制御手
段、を有することを特徴とする自動分注装置。
【請求項３】請求項１記載の装置において、前記基準値は、可変設定できることを特徴とする自動分
注装置。
【請求項４】請求項１記載の装置において、前記ノズル部は、ノズルベースと該ノズルベースに装着
されるディスポーザブルチップとで構成され、前記漏れ検出手段は、前記ディスポーザブルチップと前
記ノズルベースとの間の漏れによって生ずる前記配管系
内圧の圧力変化を検出することにより、該ディスポーザ
ブルチップと該ノズルベースとの間の漏れを検出するこ
とを特徴とする自動分注装置。
【請求項５】エア圧力の変化によって先端部で液体試
料の吸引及び吐出を行うノズル部と、前記ノズル部及び前記ノズル部に前記エア圧力を供給す
るポンプを含む配管系と、前記配管系の内圧を測定する圧力センサと、前記ノズル部を三次元的に移動させる移動手段と、を備えた自動分注装置における前記配管系の漏れ検出方
法であって、前記ノズル部により前記液体試料を吸引する吸引工程
と、前記ノズル部を前記移動手段によって試料吐出位置まで
移動させている間に、前記圧力センサにより測定された
前記配管系内圧に基づいて、該配管系の漏れを検出する
漏れ検出工程と、を含み、前記漏れ検出工程は、前記配管系の試料吸引後の初期圧力と前記ノズル部を前
記移動手段によって上昇させている間に前記圧力センサ
により測定された前記配管系内圧との差圧を求め、該差
圧と予め設定された所定の基準値とを比較することによ
って、漏れ判定を行う第１漏れ判定工程と、前記初期圧力と前記ノズル部を前記移動手段によって試
料吐出位置まで水平移動させている間に前記圧力センサ
により測定された前記配管系内圧との差圧を求め、該差
圧と予め設定された所定の基準値とを比較することによ
って、漏れ判定を行う第２漏れ判定工程と、を有することを特徴とする漏れ検出方法。
【請求項６】請求項５記載の方法において、前記ノズル部は、ノズルベースと該ノズルベースに装着
されるディスポーザブルチップとで構成され、さらに、前記第１漏れ判定工程において前記配管系に漏
れがあると判定された場合に、前記第２漏れ判定工程を
実行させずに、前記ノズル部内に吸引された液体試料を
吐き戻す工程と、前記ディスポーザブルチップを前記ノズルベースから取
り外して廃棄する工程と、を有することを特徴とする漏れ検出方法。