JP3029388B2 - 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 - Google Patents

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、配管系内圧の圧力変動を監視することにより、配
管系における空気漏れ（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】分注装置は、液体試料を複数の容器に分
注する装置であり、例えば人体から採取された血液を複
数の容器に分配する場合などに用いられる。

【０００３】このような分注装置では、試料の吸引は、
エアホースを介してポンプに接続されたノズル部によっ
て行われる。このノズル部は、例えばディスポーザブル
化されたノズルチップ（以下、単にチップという）をノ
ズルベースに装着して構成される。このような分注装置
により試料の分注を予め設定された所定量ずつ正確に行
うためには、まず吸引時の試料の吸引量が適正でなけれ
ばならない。しかし、ノズル部からエアホースを介して
ポンプに至る試料の吸引経路、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間の接合部分
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。特に、ノズルベ
ースとチップとの嵌合部分では、ノズルベース等に汚れ
が付着してその嵌合部分で漏れが生じることがある。ま
た、チップを頻繁に付け替えるために、ノズルベースの
先端部分が磨耗し、このためノズルベースとチップとの
嵌合部分で漏れが生じることもある。さらに、エアホー
スの接続部分でも漏れが生じることもある。

【０００４】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、分注
精度が低下するという問題がある。

【０００５】そこで、現在用いられている分注装置にお
いては、分注作業開始時又は分注作業終了時に、このよ
うな配管系の漏れの有無を点検するために、チップから
の液漏れの有無を一定時間監視するようにしている。す
なわち、吸引した試料がチップから漏れるということ
は、前述したような配管系の漏れが生じていることを意
味するので、チップからの液漏れを検出することによ
り、配管系における漏れの有無を点検している。

【０００６】この従来の漏れ検出方法では、まずノズル
部から血液試料等のサンプルを吸引した後、該ノズル部
をサンプルの液面より上昇させて、所定位置で一時停止
させる。そして、一定時間内にサンプルが重力によりチ
ップ先端から落下しないかどうか、すなわち、液漏れが
生じているかどうかを肉眼で監視することにより、前述
したような配管系の漏れの有無を判断している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな目視による漏れ検出方法では、操作者が３０秒から
２分程度の間継続してノズル部を監視しなければならな
い。そのため、その間、操作者は装置の前に拘束され、
他の作業を行うことができないので、操作者にとっては
大きな負担であった。また、この目視による漏れ検出方
法は、操作者の経験に頼るところが大きく、漏れ検出の
定量性に欠けるという問題があった。特に、配管系の漏
れが僅かな場合、サンプルを吸引して直ちに容器に吐出
するのであれば、サンプルを吸引してから吐出するまで
の間にチップからの液漏れは生じないので、分注精度に
はほとんで影響がない。従って、操作者にとっては、ど
の程度の漏れを許容すべきかを客観的に判断することも
難しかった。

【０００８】このため、配管系の漏れを自動的に検出す
るとともに、その程度を客観的に検出する方法が切望さ
れている。その一方で、従来の自動分注装置における配
管系の漏れ検出は、上述したような目視により漏れ検出
が主流であり、経験上、所定時間内に液漏れがあった場
合に、配管系に漏れがあると判断している。すなわち、
例えば３０秒間に液滴の落下があった場合には配管系に
許容できない漏れがあるということを経験上から修得
し、その判断基準に従って配管系の漏れの検出が行われ
ている。このため、漏れ検出の自動化を図るに当たって
は、この目視による漏れ検出の場合における経験上の判
断基準と相関性がある漏れ検出方法が望まれている。

【０００９】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、ノズルチップを液面より上昇
させて、配管系の内圧を測定することにより、分注作業
前等の点検において、配管系における漏れの有無を自動
的に検出でき、しかもその程度を客観的に判定可能な自
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。

【００１０】また、本発明の他の目的は、ソウトウエア
の変更だけで正確な漏れ検出が可能であり、製造コスト
もかからない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。

【００１１】

【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、前記ノズル部と、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、液体試料を吸引した
前記ノズル部を液体試料の液面から離脱させた状態で、
前記配管系の内圧を前記圧力センサによって測定し、該
測定結果に基づいて該配管系における漏れを検出する漏
れ検出手段と、を有することを特徴とする。

【００１２】また、本発明は、前記漏れ検出手段は、前
記配管系に漏れがあった場合に起きる前記ノズル部の先
端部からの液漏れによって生じる該配管系の内圧の圧力
変動に基づいて、配管系の漏れの有無及びその程度を検
出することを特徴とする。

【００１３】また、本発明は、前記漏れ検出手段は、前
記配管系内圧の圧力変動に基づいて、配管系の漏れの有
無を判定する第１漏れ判定手段と、前記第１漏れ判定手
段において配管系の漏れがあると判定された場合に、前
記配管系内圧の圧力変動に基づいて、配管系の漏れの程
度を判定する第２漏れ判定手段と、を有することを特徴
とする。

【００１４】また、本発明は、前記第１漏れ判定手段
は、所定時間内に前記ノズル部の先端部からの液漏れに
よって第１液滴が落下したことを検出したか否かに基づ
いて、前記配管系の漏れの有無を判定することを特徴と
する。

【００１５】また、本発明は、前記第２漏れ判定手段
は、前記ノズル部を静止させてから第１液滴の落下が検
出されるまでの時間に基づいて前記配管系の漏れの程度
を判定することを特徴とする。

【００１６】また、本発明は、前記第２漏れ判定手段
は、前記配管系内圧が前記ノズル部の先端部からの液漏
れによって生じる液滴の落下に伴って周期的に変動する
場合に、該配管系内圧の周期的な圧力変動の周期に基づ
いて、該配管系の漏れの程度を判定することを特徴とす
る。

【００１７】また、本発明は、前記第２の漏れ判定手段
は、前記配管系内圧が前記ノズル部の先端部からの液漏
れによって生じる液滴の落下に伴って周期的に変動する
場合に、一定時間内における該配管系内圧の周期的圧力
変動の回数に基づいて、該配管系の漏れの程度を判定す
ることを特徴とする。

【００１８】

【００１９】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、前記ノズル部と、該ノズル部に前記エア圧力
を供給するポンプとを含む配管系と、前記配管系の内圧
を測定する圧力センサと、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
より液体試料を吸引する吸引工程と、前記ノズル部の先
端部が液体試料の液面から離脱するようにノズル部を上
昇させる上昇工程と、前記配管系の内圧の圧力変動に基
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。

【００２０】また、本発明は、前記漏れ検出工程は、前
記配管系に漏れがあった場合に起きる前記ノズル部の先
端部からの液漏れによって生じる該配管系内圧の圧力変
動を前記圧力センサにより監視する工程と、所定時間内
に、予め設定された所定値以上の圧力変動が生じたか否
かに基づいて、前記配管系の漏れの有無を判定する第１
漏れ判定工程、を有することを特徴とする。

【００２１】また、本発明は、前記漏れ検出工程は、さ
らに、前記第１漏れ判定工程において、配管系の漏れが
あると判定された場合に、前記ノズル部上昇後から前記
所定値以上の圧力変動が生じるまでの時間に基づいて、
前記配管系の漏れの程度を判定する第２漏れ判定工程、
を有することを特徴とする。

【００２２】

【００２３】また、本発明は、前記ノズル部により吸引
及び吐出される前記液体試料は、蒸留水であることを特
徴とする。

【００２４】

【作用】上記構成によれば、配管系の漏れの有無を自動
的に検出でき、しかもその漏れの程度を客観的に判定す
ることができる。また、従来主流であった目視による配
管系の漏れ検出と相関性のある判定結果を得ることがで
きる。さらに、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方法を適用でき、製
造コストがかからず、経済性に優れている。

【００２５】すなわち、上記本発明に係る分注装置によ
れば、配管系の圧力が圧力センサによって測定され、漏
れ検出手段は、液体試料吸引後にノズル部を液体試料の
液面から離脱させた状態において測定される配管系内圧
に基づいて漏れを検出する。つまり、ノズル部に液体試
料が吸引された状態において、配管系に漏れ（リーク）
があると、配管系内に大気が進入し、またノズル部から
液体試料が次第に流れ出ることになり、その流出量が多
ければ液体試料が液滴として落下する。このような大気
の進入及び液体試料の流出等に起因する配管系内圧の変
動に基づいて、漏れ検出手段が漏れを検出する。

【００２６】よって、本発明の好適な態様においては、
漏れ検出手段は、ノズル部の先端からの液漏れによって
生じる配管系の内圧の圧力変動に基づいて配管系の漏れ
及びその程度を検出する。

【００２７】また、本発明の好適な態様においては、漏
れ判定手段は、第１漏れ判定手段及び第２漏れ判定手段
を有する。ここで、第１漏れ判定手段は、配管系内圧の
圧力変動に基づいて、配管系の漏れの有無を判定し、第
２漏れ判定手段は、第１漏れ判定手段で漏れ判定がなさ
れた場合に、その漏れの程度を判定する。すなわち、本
発明によれば、漏れの有無に加えてその程度も判定で
き、漏れの定量化を図ることができる。

【００２８】また、本発明の好適な態様においては、第
２漏れ判定手段は、ノズル部の先端部からの液漏れによ
って生じる液滴の落下に伴って配管系の内圧が周期的に
変動する場合に、その圧力変動の周期に基づいて、漏れ
の程度を判定する。この場合、液滴が落下する時の配管
系内の圧力変動の周期が短ければ、より漏れの程度が大
きいと判定でき、圧力変動周期が長ければ、漏れの程度
が小さいと判断できる。

【００２９】また、本発明の好適な態様においては、第
２漏れ判定手段は、ノズル部の先端部からの液漏れによ
って生じる液滴の落下に伴って配管系内圧が周期的に変
動する場合に、一定時間内におけるその変動回数に基づ
いて配管系の漏れの程度を判定する。すなわち、液滴が
一定の周期で落下するような場合には、配管系内圧のそ
の周期で変動することになるので、その変動回数から漏
れの程度を判定するものである。変動回数が多ければよ
り漏れの程度が大きいと判断でき、変動回数が少なけれ
ば漏れの程度が小さいと判断できる。

【００３０】

【００３１】また、本発明に係る漏れ検出方法において
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、上昇工程においてノズル部の先端が液体
試料の液面から離脱するまで当該ノズル部が上方へ引き
上げられる。そして、漏れ検出工程において、配管系内
圧の圧力変動に基づいて配管系の漏れが判定される。よ
って、圧力センサを備えた分注装置であれば、本発明に
係る漏れ検出方法を容易に適用でき、製造コストの削減
を図ることができる。

【００３２】また、本発明の好適な態様においては、漏
れ検出工程において、配管系内圧の圧力変動を監視し、
第１漏れ判定工程では、所定時間内に所定値以上の圧力
変動が生じたか否かに基づいて配管系の漏れの有無が検
出される。

【００３３】

【００３４】また、本発明の好適な態様においては、前
記液体試料は蒸留水であり、その蒸留水を利用して作業
開始時等に上記の漏れ検出が実行される。

【００３５】

【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。

【００３６】図１は、本発明に係る自動分注装置３０の
全体構成を示す外観斜視図である。この分注装置３０
は、例えば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：radioimm
unoassay）、エンザイムイムノアッセイ（ＥＩＡ：enzy
me immunoasssy）等の検査前分注を行う装置である。

【００３７】図１のほぼ中央に図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。

【００３８】図２には、ノズル部３２の要部断面図が示
されている。このノズル部３２は、ノズルベース３５と
ノズルチップを成すディスポーザブルチップ（以下、チ
ップという）３６とで構成されている。すなわち、本実
施例の分注装置においては、ノズルチップとしてディス
ポーザブルなものが用いられている。なお、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３
６の下方先端には、小孔３６ａが形成され、この小孔３
６ａから血液試料が吸引され、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、ノズルベース３５は金属等で構成されてい
る。

【００３９】図１において、前記ＸＹＺロボット３４
は、Ｘ駆動部３４ｘ、Ｙ駆動部３４ｙ、及びＺ駆動部３
４ｚ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。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、エアホース４４の他端は試料の吸引・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付近に配置すると可動部分全体の重
量がかさんで、ノズル部３２が可動し難くなる。その一
方で、ノズル部からエアホース４４を介してシリンダ４
６に至る配管系内では、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
系内のいずれかの部分の内圧を測定可能な位置に配置に
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の途中に分岐路が設
けられており、この分岐路に圧力センサ５４が配置され
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入れられて
いる。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
の装置へ移され、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が用意され、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、本実施例の分注装置の概略構成を
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。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４
７とノズル部３２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７
８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、配管系の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、ここで測定された大気圧
は、メモリ９１に格納される。なお、大気圧として固定
値を格納しておき、その値を使用することもでき、また
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の制御を行うと共に、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。

【００４８】本実施例では、分注作業の開始前に、蒸留
水を吸引したチップ３６を蒸留水の液面から上昇させ、
チップ３６を静止させた状態で、配管系内圧の変動を漏
れ検出部８６で監視している。

【００４９】前述したように、配管系に漏れがあると、
チップから液漏れが生じる。液滴が断続的に落下するよ
うな液漏れが生じると、配管系内圧は周期的に変動す
る。本発明は、このような周期的な配管系内圧の変動を
監視することにより漏れの有無及びその程度を判定して
いる。配管系の漏れの程度の判定では、具体的には、配
管系内の圧力変動の周期（一周期の時間）又はそれを指
標する所定の時間を測定することによって行っている。
なお、配管系の漏れの程度の判定は、一定時間内に生じ
る配管系内圧の周期的変動の回数に基づいて行ってもよ
い。

【００５０】次に、上記分注装置において採用される漏
れ検出方法の具体的な実施例について説明する。

【００５１】図４は、本実施例における漏れ検出工程を
示す図である。図５は、蒸留水を吸引してから吐出する
までの配管系内圧の変化を示す図である。図６は、図５
に示す圧力変動のうち、配管系に漏れがある場合の配管
系内圧の変化を拡大して示した図である。図７は、本実
施例において、配管系に漏れがある場合の配管系内圧の
変化を示す図である。図８は、図７に示すように配管系
内圧が変化した場合において、チップ３６の先端から液
滴が落下する過程を示す図である。図９及び図１０は、
自動分注装置における漏れ検出方法の一実施例を説明す
るフローチャートである。

【００５２】特に、図４から図１０を用いて、本実施例
の漏れ検出工程を説明する。

【００５３】まず、ステップ１０１（以下「ステップ」
を「Ｓ」と略す）では、チップ３６をノズルベース３５
に装着する。

【００５４】次に、大気圧検出部９０によって、大気圧
ｐ₀ を検出し、この値ｐ₀ をメモリ９１に格納する（Ｓ
１０２） 次に、ＸＹＺロボット３４によって、チップ３６が漏れ
検出用の蒸留水９２が入った試験管６２の上方に位置す
るようにノズル部３２を移動し、チップ３６を位置決め
する（Ｓ１０３）。

【００５５】本実施例では、吸引する液体として、前述
したように、特定温度の蒸留水９２を基準液体サンプル
として用いている。液漏れの状態は、液体の粘度や表面
張力によって異なるが、特定温度の蒸留水であればこれ
らの条件を一定に保つことができる。従って、特定温度
の蒸留水を用いれば常に一定条件下で配管系の漏れ検出
を行うことができる。また、従来のように、始業前の配
管系の漏れの有無の点検のために血液試料等を用いる必
要がなくなる。なお、蒸留水は血液よりも表面張力が大
きいので、血液試料を用いた場合と相関性を持たせるた
めには、血液を用いて漏れ検出を行なう場合よりも、液
漏れの検出時間を長く設定する必要がある。

【００５６】次に、チップ３６を下降させ、いわゆる液
面検出を行なう（Ｓ１０４）。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。

【００５７】なお、本実施例では、この配管系の内圧の
監視は、５ｍｓｅｃ毎に配管系の内圧を測定することに
よって行っているが、この間隔は、特に上記時間に限定
されるわけではない。

【００５８】次に、試験管６２内の蒸留水９２を吸引す
る（Ｓ１０５）。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３６内に蒸留水９２が
取り込まれる。例えば、蒸留水５１０μｌが吸引され、
チップ３６内にそれが取り込まれる。この場合、液面の
低下に合わせて、ノズル部３２を下降させながら蒸留水
９２を吸引する。

【００５９】吸引終了の一定時間後、例えばポンプ停止
から５００ｍｓ後の配管系内圧Ｐ₁を測定し、この圧力
値Ｐ₁ を初期圧力値としてメモリ８７に記憶する（Ｓ１
０６）。そして、漏れ検出部８６において、この内圧Ｐ
₁ と大気圧ｐ₀ との差を求める（Ｓ１０７）。内圧Ｐ₁
と大気圧ｐ₀ との差圧が基準値Ａ以下の場合、すなわ
ち、 ｜Ｐ₁ −ｐ₀ ｜≦Ａ の関係を満たす場合には、配管系で「大程度の漏れ」
（ＬＫ１）が生じたと判断する（Ｓ１０８）。この場合
には、Ｓ１１９に進み、チップ３６内に残留した蒸留水
９２を試験管６２内へ吐き戻す。

【００６０】一方、この内圧Ｐ₁ と大気圧Ｐ₀ との差圧
が基準値Ａより大きい場合、すなわち、 ｜Ｐ₁ −ｐ₀ ｜＞Ａ の関係を満たす場合には、ノズル部３２の位置を２ｃｍ
上昇させ、チップ３６を所定時間ｔ₁ （ｔ₁ ：例えば４
５秒）静止させる（Ｓ１０９）。すなわち、チップ３６
の先端を試験管６２内の蒸留水９２の液面から離脱させ
た状態で、該チップ３６を静止させる。

【００６１】ここで、上記基準値Ａは、チップ３６の容
量や分注精度の要求等を勘案して分注の種類によって予
め設定されている。

【００６２】また、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、液体吸引直後では安定しておらず、変動してしま
う。従って、この変動中の圧力を初期圧力値として用い
ると、漏れ検出の精度に影響がある。そこで、前記蒸留
水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値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。

【００６３】Ｓ１１０では、漏れ検出部８６において、
チップ３６の静止状態において、配管系内圧Ｐ₂ の変動
を監視し、以下に詳述するように、配管系内圧の圧力波
形のピーク又は平坦部分を検出する。

【００６４】すなわち、配管系に漏れがなく正常な場合
には、図５の実線（完全吸引波形）で示すように、配管
系内圧Ｐ₂ は変化しない。その一方で、配管系に漏れが
生じている場合には、チップ先端からの液滴の落下を伴
うような液漏れによって、配管系内圧Ｐ₂ は図６の破線
で示したように周期的に変動する。

【００６５】さらに詳しくは、図７に示すように、配管
系に漏れがあると、配管系内圧Ｐ₂は大気圧に近付く方
向に上昇する。それに伴い、チップ先端からじわじわ液
が漏れ始める。そして、配管系の内圧Ｐ₂ の変化を示す
圧力波形はピークに達し、その後、内圧Ｐ₂ は低下す
る。その後、該圧力波形は平坦になる。そして、液滴が
落下すると、内圧Ｐ₂ は急激に大気圧に向く方向に増大
する。配管系内圧の圧力変動を示す圧力波形では、液滴
落下時点は立ち上がり点となる。圧力波形を解析する際
に、このような立ち上がり点はピークと同様に自動的に
認識しやすい。

【００６６】配管系に漏れがあり、液漏れが生じた場合
には、配管系内圧Ｐ₂ にこのような周期的な圧力変動が
生じる。そのため、圧力波形の立ち上がり点から次の立
ち上がり点までの一周期（以下、液滴形成時間という）
あるいはピークから次のピークまでの一周期の時間に基
づいて漏れの程度を判断をすることができる。

【００６７】しかしながら、第１液滴が形成される際の
配管系内圧Ｐ₂ の圧力波形は、ピークが明確に検出され
ないことが多い。そこで、第１液滴落下までの時間を検
出するために、第１液滴の落下直前の平坦部分（図７の
ｂ点〜ｃ点）の内圧Ｐ₂ の最小値を基準値とする。そし
て、この液滴落下直前の基準値として用いられる最小値
を検出するために、トリガーの役目となる液滴形成時の
圧力波形のピーク（図７のａ点）又は平坦部分を検出す
る。すなわち、まず、第１液滴が形成される際の配管系
内圧Ｐ₂ の圧力変動を示す圧力波形におけるピーク又は
平坦部分を検出しておき、次いで、内圧Ｐ₂ の最小値を
更新していく。

【００６８】よって、図９のＳ１１０では、チップを静
止させておく所定時間ｔ₁ 内に、上述した第１液滴形成
時間における配管系内圧Ｐ₂ の圧力変動を示す圧力波形
におけるピーク又は平坦部分を検出する。

【００６９】具体的には、配管系内の圧力Ｐ₂ を所定時
間ｔ₀ （ｔ₀ ：例えば、５ｍｓｅｃ）毎に監視する。そ
して、以前に測定したＰ₂ と現時点で測定したＰ₂ とを
比較して大きい方を最大値として更新していき、第１液
滴が形成される際の配管系内圧Ｐ₂ の圧力波形のピーク
を検出する。

【００７０】所定時間ｔ₂ （ｔ₂ ：例えば１３秒）以内
に最大値の更新がなされなかった時は、その時点で平坦
部分と判断する。Ｓ１１０において、所定時間ｔ₁ 以内
にピークも平坦部分もいずれも検出されない場合には漏
れはないものと判断し、「正常」（ＬＫ０）と判定する
（Ｓ１１４）。

【００７１】なお、Ｓ１１０のピーク又は平坦部分の検
出機能は、所定時間ｔ₁ であれば働いているので、第１
液滴形成時の圧力波形のピーク又は平坦部分のいずれも
検出されなければ、第２液滴形成時の圧力波形のピーク
又は平坦部分を検出し、第２液滴の落下から第３液滴の
出現直前の圧力変化に基づいて漏れを検出することも可
能である。さらに、第２液滴形成時の圧力波形のピーク
も平坦部分も検出されなかった場合、第３液滴形成時の
ピーク又は平坦部分を検出し、第３液滴落下から第４液
滴出現直前の圧力変化に基づいて漏れを検出することも
できる（Ｓ１１１）。

【００７２】このように、配管系に漏れがあり、その結
果、液滴が連続的に落下するような液漏れが生じている
場合には、配管系内圧は液滴落下に伴って周期的に変動
する。従って、このような周期的な圧力変動の周期に基
づいて、配管系の漏れの程度を判定することができる。

【００７３】例えば、図７に示したような圧力波形の場
合、第１液滴のピーク（ａ´点）が明確でないため見つ
けられず、また第１液滴形成時間Ｔが所定時間ｔ₂ （ｔ
₂ ：例えば１３秒）よりも短いため平坦部分も見つけら
れなければ、第２液滴のピーク（ｅ点）を検出して、最
小値を得た後、第２液滴の落下から第３液滴の出現直前
の圧力変化（ｇ点〜ｉ点）に基づいて漏れを検出する場
合もある。

【００７４】このようにしてピーク又は平坦部分が検出
されると、Ｓ１１２に進む。Ｓ１１２では、Ｓ１１１で
検出されたピーク又は平坦部分の後の内圧Ｐ₂ を監視
し、最小値を更新していく。この最小値は、以前に測定
された配管系内圧Ｐ₂ と現時点の配管系内圧Ｐ₂ とを比
較して小さい方の値をいう。この最小値を用いて、後述
のように、圧力波形の立ち上がり点（第１液滴の落下
時）を検出することができる。

【００７５】ここで、図７及び図８を用いて、配管系の
漏れがある場合における配管系内圧Ｐ₂ の圧力変動につ
いて説明する。

【００７６】まず、蒸留水を吸引した直後は、配管系の
内圧Ｐ₂ は負圧になっており、チップ３６の先端開口部
３６ａから液漏れは生じていない。しかし、配管系の漏
れにより、チップ３６の内圧が徐々に上昇していくと、
チップ３６の先端開口部（小孔）３６ａから液漏れが生
じ始める。この液漏れ開始時には、先端開口部３６ａに
おける液体の表面張力との関係で、配管系の内圧Ｐ₂ は
大気圧に近付き、圧力波形はピークに達する（ａ点）。
その後、液滴の出現と共に圧力は下降する（ｂ点）。更
に、時間の経過とともに液が漏れ出し、液滴が成長し、
この間の圧力波形はほぼ平坦になる（ｂ点〜ｃ点）。そ
して、チップ３６の先端から液滴が自重により落下する
（ｃ点）。以上、蒸留水の吸引直後から第１液滴が落下
するまでの時間Ｔを第１液滴形成時間という。

【００７７】同様に、第１液滴が落下した後、また徐々
に配管系に漏れが生じ、チップ３６の先端開口３６ａか
ら液がじわじわと漏れ始め、配管系の内圧Ｐ₂ は第１液
滴落下時（ｃ点）に比べ、急激に大気圧に近付く方向に
上昇する（ｄ点）。さらに、配管系の漏れによって配管
系内圧Ｐ₂ が増大し、配管系の内圧とチップ３６の先端
開口部３６ａから出現した液体の表面張力との均衡が限
界点に至ると、内圧Ｐ₂ の圧力波形はピークに達する
（ｅ点）。その後、チップ３６の先端開口部３６ａから
第２液滴が出現する（ｆ点）。さらに、配管系の漏れと
ともにチップ３６内の蒸留水が押し出され、第２液滴が
成長していく（ｆ点〜ｇ点）。この間の配管系内圧Ｐ₂
の圧力波形はほぼ平坦になる。その後、チップ３６先端
の第２液滴は自重で落下する（ｇ点）。第３液滴につい
ても同様に、ｈ点（漏れ始め）→ｉ点（ピーク）→ｊ点
（液滴出現）のように圧力変動が繰り返される。

【００７８】以上説明したように、配管系内圧Ｐ₂ の圧
力波形の１サイクルは、ｃ点（第１液滴落下）→ｄ点
（漏れ始め）→ｅ点（ピーク）→ｆ点（液滴出現）→ｇ
点（第２液滴落下）となっている。そして、液滴の落下
とともにこのような周期が繰り返される。そして、液滴
の落下が繰り返される度に、配管系内圧Ｐ₂ は徐々に大
気圧に近付いていく。

【００７９】次に、Ｓ１１３では、最小値を基準とし
て、液滴落下から次の液滴の出現直前に見られる急激な
圧力変化を検出する。具体的には、所定時間ｔ₁ 以内に
予め設定された所定値Ｂ以上の圧力変化があったか否か
に基づいて漏れの有無を判定する。所定時間ｔ₁ 以内の
配管系内圧Ｐ₂ の変化が所定値Ｂよりも小さい場合、
「正常」（ＬＫ０）と判定する（Ｓ１１４）。一方、所
定時間ｔ₁ 以内に配管系内圧Ｐ₂ が所定値Ｂ以上変化し
た場合には、Ｓ１１５に進む。

【００８０】Ｓ１１５では、Ｓ１１４で検出された所定
値Ｂ以上の圧力変化が、Ｓ１０９でノズル部３２を上昇
させた時点（ｔ₁ の開始時）から４秒以内に検出された
か否かによって、配管系の漏れの程度を判定する。この
圧力変化が検出されるまでの時間が４秒以下の場合に
は、Ｓ１１６に進み、「中程度の漏れ」（ＬＫ２）と判
定される。一方、この圧力変化が検出されるまでの時間
が４秒より長い場合には、Ｓ１１７に進み、「小程度の
漏れ」（ＬＫ３）と判定される。

【００８１】なお、Ｓ１１１で第２液滴形成時の圧力波
形におけるピークを検出した場合、Ｓ１１５では、例え
ば、第２液滴形成時のピークから第３液滴形成時のピー
クまでの一周期の時間が４秒以内か否かによって、中程
度の漏れ（ＬＫ２）か小程度の漏れ（ＬＫ３）かを判定
してもよい。また、Ｓ１１１で第２液滴形成時の圧力波
形における平坦部分を検出した場合には、Ｓ１１５で
は、例えば第２液滴の落下時（最小値）から第３液滴の
落下時（最小値）までの一周期の時間が４秒以下か否か
によって、中程度の漏れ（ＬＫ２）か小程度の漏れ（Ｌ
Ｋ３）かを判定してもよい。

【００８２】同様にして、Ｓ１１１で第ｎ液滴形成時の
ピークを検出した場合、Ｓ１１５では、例えば、ｎ番目
の液滴形成時のピークからｎ＋１番目の液滴形成時のピ
ークまでの一周期の時間が４秒以内か否かによって、中
程度の漏れ（ＬＫ２）か小程度の漏れ（ＬＫ３）かを判
定してもよい。また、Ｓ１１１で第ｎ液滴形成時の圧力
波形における第ｎ番目の液滴落下時（最小値）からｎ＋
１番目の液滴落下時（最小値）までの一周期の時間が４
秒以内か否かによって、中程度の漏れ（ＬＫ２）か小程
度の漏れ（ＬＫ３）かを判定してもよい。

【００８３】配管系の漏れの程度が「正常」（ＬＫ
０）、「中程度の漏れ」（ＬＫ２）又は「小程度の漏
れ」（ＬＫ３）と判定された場合、Ｓ１１８では、ノズ
ル部３２を２ｃｍ下降させる。

【００８４】ノズル部３２を下降させた後に、チップ３
６内の蒸留水９２を元の試験管６２に吐き戻す（Ｓ１１
９）。また、「大程度の漏れ」（ＬＫ１）と判定された
場合には、ノズル部３２を上昇させていないので、チッ
プ３６内の蒸留水９２をその場で試験管６２に吐き戻せ
ばよい（Ｓ１１９）。

【００８５】Ｓ１２０では、ノズル部３２をＺ軸原点ま
で上昇させる。

【００８６】使用済みのチップ３６は、ノズルベースか
ら取り外され、チップ廃棄トレイ７４上に廃棄される
（Ｓ１２１）．Ｓ１２２では、配管系の漏れに関する検
査結果、すなわち漏れの有無及び程度を「正常」（ＬＫ
０）、「大程度の漏れ」（ＬＫ１）、「中程度の漏れ」
（ＬＫ２）、又は、「小程度の漏れ」（ＬＫ３）のよう
に表示部８８に表示し、測定を終了する。

【００８７】なお、漏れの有無及びその程度の判定結果
は、上述のＬＫ０〜ＬＫ３のような表示方法の他、例え
ば所定値Ｂ以上の圧力変化が検出されるまでの時間を漏
れの程度を示す値として表示するようにしてもよい。

【００８８】また、本実施例における基準値Ａ、所定値
Ｂ等は、必要に応じて可変設定できるようにしてもよ
い。

【００８９】また、本実施例では液滴形成時間に応じて
２段階、すなわち、「中程度の漏れ」と「小程度の漏
れ」に分けて漏れの程度を判定したが、これに限るもの
ではない。例えば、本実施例では、漏れの程度を判定す
るための時間を４秒と設定していたが、この判定時間を
可変設定できるようにしてもよく、また複数の判定時間
を設定し、多段階に分けて配管系の漏れの程度を判定す
るようにしてもよい。

【００９０】また、本実施例では、所定値以上の配管系
内の圧力変化を検出するまでの時間に基づいて、配管系
の漏れの程度を判定していたが、例えば、配管系内圧が
周期的に変動する場合には、一定時間内における変動の
回数から配管系の漏れの程度を判定するようにしてもよ
い。

【００９１】また、本実施例では、配管系内の圧力変動
を検出しながら、リアルタイムで漏れ判定を行うように
しているが、例えば、一定時間内の配管系の圧力変動を
すべてメモリに格納した後に、その圧力波形から配管系
の漏れの程度を検出するようにしてもよい。

【００９２】また、この漏れ検出は、分注毎に行うこと
もできるが、作業効率を上げるならば、１日に１回、例
えば分注作業前等に行えばよい。これによって、配管系
の漏れによる分注精度の低下を予め防止することがで
き、一定の分注精度が保証されていることを分注開始前
に確認することができる。

【００９３】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。例えばノズルチッ
プを近赤外光のビームと交差させて移動させてノズルチ
ップの先端の液滴を検出する方法のように光検出器を新
たに設ける必要がないので、装置の製造コストを大幅に
削減することができる。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ノズルチップを液面より上昇させて、配管系の内圧を測
定することにより、分注作業前等の点検時において、配
管系における漏れの有無を自動的に検出でき、しかもそ
の程度を客観的に判定可能である。また、ソウトウエア
の変更だけで正確な漏れ検出が可能であり、製造コスト
を削減できる。さらに、本発明によれば、漏れの有無に
加えてその程度も判定でき、漏れの定量化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る自動分注装置の実施例を示す外
観図である。

【図２】 ノズル部３２の要部断面を示す断面図であ
る。

【図３】 図１に示した自動分注装置の概略構成を示す
ブロック図である。

【図４】 図１に示した自動分注装置の漏れ検出工程を
示す説明図である。

【図５】 吸引から吐出までの配管系内圧の変動を示す
図である。

【図６】 図５に示す圧力変動のうち、配管系に漏れが
ある場合の配管系内圧の変化を拡大して示した図であ
る。

【図７】 本発明の一実施例において、配管系に漏れが
ある場合の配管系内圧の変化を示す図である。

【図８】 図７に示すように配管系内圧が変化する場合
におけるチップ先端からの液漏れの状態を示す図であ
る。

【図９】 本発明に係る自動分注装置における漏れ検出
の一実施例を説明するフローチャートである。

【図１０】 本発明に係る自動分注装置における漏れ検
出の一実施例を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

３０ 分注装置、３２ ノズル部、３４ ＸＹＺロボッ
ト、３５ ノズルベース、３６ ディスポーザブルチッ
プ、５４ 圧力センサ、６２ 試験管、８４制御部、８
６ 漏れ検出部、９２ 蒸留水。

───────────────────────────────────────────────────── 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 (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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、 前記ノズル部と、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、 液体試料を吸引した前記ノズル部を液体試料の液面から
   離脱させた状態で、前記配管系の内圧を前記圧力センサ
   によって測定し、該測定結果に基づいて該配管系におけ
   る漏れを検出する漏れ検出手段と、を含み、 前記漏れ検出手段は、 前記配管系内圧の圧力変動に基づいて、配管系の漏れの
   有無を判定する第１漏れ判定手段と、 前記第１漏れ判定手段において配管系の漏れがあると判
   定された場合に、前記配管系内圧の圧力変動に基づい
   て、配管系の漏れの程度を判定する第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。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記第１漏れ判定手段は、所定時間内に前記ノズル部の
   先端部からの液漏れによって第１液滴が落下したことを
   検出したか否かに基づいて、前記配管系の漏れの有無を
   判定することを特徴とする自動分注装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の装置において、 前記第２漏れ判定手段は、前記ノズル部を上昇静止させ
   てから第１液滴の落下が検出されるまでの時間に基づい
   て前記配管系の漏れの程度を判定することを特徴とする
   自動分注装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の装置において、 前記第２漏れ判定手段は、前記配管系内圧が前記ノズル
   部の先端部からの液漏れによって生じる液滴の落下に伴
   って周期的に変動する場合に、該配管系内圧の周期的な
   圧力変動の周期に基づいて、該配管系の漏れの程度を判
   定することを特徴とする自動分注装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の装置において、 前記第２漏れ判定手段は、前記配管系内圧が前記ノズル
   部の先端部からの液漏れによって生じる液滴の落下に伴
   って周期的に変動する場合に、一定時間内における該配
   管系内圧の周期的圧力変動の回数に基づいて、該配管系
   の漏れの程度を判定することを特徴とする自動分注装
   置。
6. 【請求項６】 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、 前記ノズル部と、該ノズル部に前記エア圧力を供給する
   ポンプとを含む配管系と、 前記配管系の内圧を測定する圧力センサと、 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液体試料を吸引する吸引工程と、 前記ノズル部の先端部が液体試料の液面から離脱するよ
   うにノズル部を上昇させる上昇工程と、 前記配管系の内圧の圧力変動に基づいて、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、 前記配管系に漏れがあった場合に起きる前記ノズル部の
   先端部からの液漏れによって生じる該配管系内圧の圧力
   変動を前記圧力センサにより監視する工程と、 所定時間内に、予め設定された所定値以上の圧力変動が
   生じたか否かに基づいて、前記配管系の漏れの有無を判
   定する第１漏れ判定工程と、 前記第１漏れ判定工程において、配管系の漏れがあると
   判定された場合に、前記ノズル部上昇後から前記所定値
   以上の圧力変動が生じるまでの時間に基づいて、前記配
   管系の漏れの程度を判定する第２漏れ判定工程と、 を有することを特徴とする自動分注装置における漏れ検
   出方法。