JP3121818U - 液体分注装置、それを用いた自動分析装置、及び円筒形状計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体分注装置において、分注動作前に試料容器の高さおよび径の情報を検出する。
【解決手段】液体試料の吸引，吐出を行う分注プローブ２と、該分注プローブの上昇，下降，回転動作を行う分注制御部３を備えた液体分注装置において、液体試料を格納したラックを移動させる試料移動装置４と、光ビーム１２を発生させ、反射光１３を受光する光検出ユニット５と、光検出ユニットからの出力信号を元に演算を行う他、上記動作を統括制御し、装置動作に必要な情報の処理を行う制御部６を備えたことを特徴とする液体分注装置１を利用して移動中の試料容器に連続的に光ビームを照射することにより試料容器の高さおよび径の情報を得る。
【選択図】図１

Description

本考案は円筒形状計測装置に係り、特に分注用のプローブ下降動作時に検体容器の種別情報を必要とする液体分注装置及びそれを備えた自動分析装置に関する。

近年、乳幼児や重体患者などに対する採血時の負担を軽減するため微量検体による血液分析が要求されている。この実現に必要な技術の１つとして微量検体を格納する検体容器の開発が進んでおり、種々の形状の検体容器が出現している。

このような検体容器に入った液体をプローブを用いて所定量吸引し別の容器に吐出する液体分注装置では、液体吸引の際、プローブを吸引する液体の液面から僅かに低い位置で停止させることが重要である。プローブが液面より低い位置まで侵入する程、プローブ外周部への液体付着が発生し、付着した液体が吐出する際に落下することにより分注量の精度が低下する懸念があり、また、プローブを介して異なる液体が混じりあういわゆるキャリオーバーが発生するからである。

しかしながら、前項の状態ではわずかな液面下降により、分注プローブが液面から離れ、検体の空吸いが発生するおそれがある。そのため、分注動作中に液面下降量に応じて分注プローブを下降させる必要がある。この液面下降量は検体容器の形状によって異なるため、分注前に検体容器種類の識別を行う技術が重要となる。従来の液体分注装置では、高さ方向に並べられた反射型センサにより検体容器高さを検出することで、容器の識別を行っていた。しかしながら、前記反射型センサは形状が大きく、高さ方向の分解能が低いばかりか、同じ高さで径が異なる検体容器の種類を識別することができないという問題があったため識別可能な検体容器の種類が限られ、使用可能な検体容器の種類を増やせないという問題があった。特に、微量検体容器は長細いため分注時の液面下降量が大きいため空吸いの危険性が高い。そのため、既存の識別システムでは微量検体分析への対応が困難であるという問題があった。本考案の目的は、種々の検体容器が円筒形状であることに着目し、円筒物体の高さおよび径の計測手段から検体容器の種類を識別する機能を備えた自動分析装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本考案の構成は以下の通りである。

検体を収容する容器と、該容器に対し、上方から光ビームを走査させる光ビーム入射手段と、液面から反射してきた光ビームを受光する受光手段と、前記容器に収容された液体を分注する分注プローブを備えた分注手段と、前記光ビームを受光した受光手段からの信号に基づき検体容器の種類を算出する演算手段と、検体容器種類情報に基づき前記分注プローブの動作を制御する制御手段と、を備えた液体分注装置。

光ビームの反射位置（または反射角度）を正確に検知する必要があるので使用する光ビームは拡散光ではなく収束ビーム，レーザ光源あるいは通常のハロゲンランプ，ＬＥＤを光源として用いる場合は光学レンズ等で十分収束させた光ビームを用いることが好ましい。

受光手段は、ＣＣＤ等の半導体光センサが好ましい。コスト低減のためには一次元光センサ（線状に光センサを並べたもの）が好ましい。

光ビーム入射手段は、光ビームの入射角度を変化させる機構を備える。この場合、光源そのものの位置，角度を変えても良いし、光源を固定し放射される光ビームを一旦反射鏡にあてて、その反射鏡の角度を変えても良い。

液面は周囲の振動，空気の流れ等により微妙にゆれている。そのゆれの影響を除くために、受光素子で得られた信号は周知の技術（信号の微分等）を適用してノイズの除去を行うことが望ましい。

本考案の液体分注装置を使用することにより、識別可能な検体容器種別を増やすことができる。これにより、微量検体分析時に空吸いすることなく分注可能な液体分注装置が提供できる。

以下、本考案を実施例により詳細に説明する。

図１は、本考案による液体分注装置における一実施例の概略構成図である。

図１において、液体分注装置１は、分注プローブ２，分注制御部３，試料移動装置４，光検出ユニット５，制御部６により構成されている。分注プローブ２は液体試料容器７から液体試料８を必要な量吸引，吐出を行う部分であり、分注制御部３からの命令により、上昇，下降，回転動作を行う。試料移動装置４はラック９を搬送する機構と、ラック９のポジションを検知するセンサ１０およびセンサ１１を備え、制御部６からの命令により動作する。ここで、センサ１０は光ビーム照射位置を検知し、センサ１１は分注位置を検知する機能を持つ。制御部６は、各部の動作を制御する部分で、装置の動作を統括制御し、また、光検出ユニット５からの信号を受け取り、該信号をＡ／Ｄ変換してデータ処理を行い、この結果から検体容器の高さ，径を算出し、検体容器の種類を識別する演算部を内蔵する。光検出ユニット５は制御部６と接続され、光ビーム１２を液体試料容器に向けて発生させる。光ビーム反射光１３は液体試料容器からの拡散反射光である。受光素子１４は光ビーム反射光１３を受け取り、その強度に応じた電圧を発生させる。

図２に光検出ユニットの詳細を示す。光検出ユニット５内の光源１５から発生した光ビームは、ポリゴンミラーなどの走査体１６により走査角１７内の範囲で発生する。

上述した構成による検体容器形状算出方法について以下に説明する。液体試料８を格納した液体試料容器７は数本セットになり、ラック９に格納される。ラック９は試料移動装置４によって測定位置に向けて移動され、センサ１０によりラック９が測定位置に位置したことを検知すると、光検出ユニット５は移動中の試料容器に対し連続的に光ビームの走査を開始する。このときの位置関係を上から見た図およびそれぞれのタイミングにおける反射出力波形を図３に示す。このとき、試料容器の移動速度ｖ１≪レーザーのスキャン速度ｖ２とする。（１）のタイミングではレーザーが試料容器にあたらないので試料容器から反射がなく、波形出力はほとんど無い。一方、（２），（３），（４）のタイミングでは試料容器端からの反射光が発生する。このとき、試料容器端からの反射光である（２），（４）のタイミングを検出し、これらの時間幅（図３の時間幅Ｄ）を求め、試料容器の移動移動速度ｖで乗算して試料容器径Ａを算出する。

容器径Ａ＝総時間幅Ｄ×容器移動速度ｖ１
次に、レーザーが容器中心部を走査するタイミング（図３では（３））で取得された波形から時間幅Ｅを導出し、下記式に代入する。走査角度範囲θが±α°のとき、

となる。このとき、反射光出力波形のエッジや中心部を走査するタイミングの検出は既存の各種アルゴリズムを利用し、制御部６が行う。

制御部６はラック９内の試料容器を全て測定した後、試料移動装置４はラック９を分注位置に向けて移動させ、センサ１１によりラック９が分注位置に位置したことを検知すると移動を停止する。次に、制御部６は前述手法により算出された試料容器の直径および高さ寸法に対応した分注駆動パラメータを分注制御部３に与える。このとき、試料容器高さ情報を利用すれば、分注プローブを試料容器口付近まで高速に下降することができる。分注プローブが試料中に到達した後、試料容器径情報から単位分注量あたりの液面下降量を算出し、本情報に基づいて試料を吸引しながら分注プローブを下降させれば試料を空吸いすることなく、分注プローブに付着する試料の量を極力減らすことができるため、分注精度の向上が期待できる。

光検出ユニット５または光ビーム１２，光ビーム反射光１３をそれぞれ液体試料８に対して相対的に移動できる機構を備え、上記実施例１〜５を実施時に本考案品の設置位置の最適化が必要となった場合、制御部６からの情報を基に、光ビーム１２，光ビーム反射光１３をそれぞれ上下移動または傾けることができる。

図６は、本考案による光検出ユニットを自動分析装置に備えた実施例である。

図６において、自動分析装置は、搬送ライン１０１，ローター１０２，試薬ディスク
１０３，反応ディスク１０４，分注機構１０５，攪拌機構１０６，分光器１０７，反応容器洗浄機構１０８，ノズル洗浄機構１０９，制御部１１５，光検出ユニット等から構成されている。

搬送ライン１０１は、検体を入れた検体容器１１０を保持する検体ラック１１１を、生化学反応を利用した比色分析を行うために、反応容器１１２へ必要量移送する分注機構
１０５が分注動作を行えるポジションまで移送する。搬送ライン１０１は更に、ローター１０２と接続されており、ローター１０２を回転させることにより、他の搬送ライン101との間で検体ラック１１１のやり取りを行う。

試薬ディスク１０３は、試薬を入れた試薬容器１１３を保持し、分析対象となる検体中
の成分と反応する試薬を、比色分析に必要な量反応容器１１２へ移送するために、分注機
構１０５が分注動作を行えるポジションまで回転移送する。

反応ディスク１０４は、水を代表とする恒温媒体上に、検体中の成分と試薬が化学反応している間、両者の混合物である反応液を入れた反応容器１１２を保持するとともに、比色分析を行う分光器１０７や攪拌機構１０６，反応容器洗浄機構１０８等の動作ポジションまで各動作の対象となる反応容器１１２を回転移送する。

分注機構１０５は、比色分析を行う上で、検体と分析対象に応じた試薬を必要量検体容器１１０や試薬容器１１３から吸引し、反応容器１１２に吐出する。

分注機構１０５に備えられたノズル１１６には、静電容量変化により液体の有無を検出する液面センサもしくは圧力センサ１１７が接続されており、分注動作時、高精度に液面高さ検出を行う。

攪拌機構１０６は、検体容器１１０から反応容器１１２に吐出された検体中の分析対象成分と、試薬容器１１３から反応容器１１２に吐出された試薬の反応を促進するために、反応容器１１２中の反応液の攪拌を行う。

分光器１０７は、攪拌機構１０６により攪拌され化学反応した反応液を吸光度測定による比色分析を行う。

反応容器洗浄機構１０８は、比色分析を終了した反応容器１１２から反応液の吸引を行い、洗剤などを吐出し、反応容器１１２の洗浄を行う。

ノズル洗浄機構１０９は、検体や試薬を分注した分注機構１０５のノズル先端を、残留物により次の分析対象に影響をおよぼさないように洗浄する。

光検出ユニットは搬送ライン１０１もしくはローター１０２上に設置され、ラックが分注ポジションに移動する前に検体容器の寸法測定を行う。

本考案の実施例１の概略構成図を示す。 光検出ユニットの詳細を示す。 各走査タイミングにおける反射光を示す。 実施例３における概略構成図を示す。

符号の説明

１…液体分注装置、２…分注プローブ、３…分注制御部、４…試料移動装置、５…光検出ユニット、６…制御部、７…液体試料容器、８…液体試料、９…ラック、１０…センサ（測定位置検知用）、１１…センサ（分注位置検知用）、１２…光ビーム、１３…光ビーム反射光、１４…受光素子。

Claims (3)

1. 円筒状物体を移動させる移動手段と
   該円筒物体に対し、光ビームを上方から連続的に走査させる光ビーム照射手段と、
   円筒物体から反射してきた光ビームを受光する受光手段と、
   前記光ビームを受光した受光手段からの信号に基づき円筒物体の高さおよび径を算出する演算手段と
   を備えたことを特徴とする円筒物体寸法計測装置。
2. 検体を収容する検体容器と、
   該検体容器を複数配置し、それらと検体容器の相対位置を移動可能な検体容器移動手段と、
   該検体容器に収容された検体を反応容器に所定量分注する検体分注手段と、
   を備えた液体分注装置において、
   前記検体容器に対し、光ビームを走査させる光ビーム入射手段と、
   検体容器から反射してきた光ビームを受光する受光手段と、
   前記光ビームを受光した受光手段からの信号に基づき検体容器の高さおよび径を算出し、検体容器の種類を識別する演算手段と
   を備えたことを特徴とする液体分注装置。
3. 請求項２の機能を備えた液体分注装置を備えた自動分析装置。
   

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