JP3158084B2 - 自動分注機能を有した分析用装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動分注機能を有
した分析用装置に関し、特にノズルチップを自動的に交
換可能な自動分注機能を有した分析用装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動分注機能を有した分析用装置として
は、例えば自動分注機能のみを単独に構成した自動分注
装置がある。この自動分注装置は、各種の液体試料（例
えば血液試料）を複数の容器に分配する際に使用される
装置である。その自動分注装置においては、三次元的に
移動可能にされたノズルによって試料の吸引がなされ、
その後、ノズルが移動されて所望の容器に所定量ずつ試
料が吐出される。

【０００３】洗浄動作等を省いて分注処理の高速化を図
りつつ異なる液体試料間でのコンタミネーションを防止
するため、液体試料に接しそれを内部に保持するノズル
の先端部は、ディスポーザブル型に構成されることが多
い。この構成ではノズルは、ポンプにチューブ等を介し
て接続された中空のノズル基部と、このノズル基部の端
部に圧入され取り付けられるディスポーザブルの先端部
であるノズルチップとで構成される。そしてノズルチッ
プは、一つの液体試料の分注が終わると新たなものに交
換される。

【０００４】なお、このような装置では、基本的に複数
回の分注において共用されるノズル基部には液体試料が
接しないようにする必要がある。よって、液体試料は、
ノズルチップ内部のみに保持されるように吸引される。

【０００５】さて、吸引時に分注に必要な量だけしか吸
引しないようにすると、吐出後にノズルチップ内壁に付
着する液体試料の分だけ吐出量が所望の分注量より減少
する。そこで、分注量を正確とするため、吸引時はやや
多めに試料を吸引し、吐出時にポンプの駆動量等によっ
て吐出量を把握、制御する方法が採られている。つま
り、この方法では、吐出動作の終了した時点で、ノズル
チップの先端に余剰吸引された液体試料の残液が存在す
る。

【０００６】ノズルチップの交換においては、まずノズ
ルチップがノズル基部から抜き取られ、そしてノズル基
部に新たなノズルチップが圧入、装着される。図３はノ
ズルチップの抜き取り動作を説明する模式図である。図
には、ノズル基部２とノズルチップ４とからなるノズル
６と、リムーバー８が示されている。ノズル基部２はノ
ズルチップ４の上部開口に挿入される形で圧入され、ノ
ズルチップ４は少なくともその圧入部分においてノズル
基部２より外側へ突出している。リムーバー８はノズル
基部２の断面形状に合った切り欠き１０を有し水平に保
持された板である。ノズル６は図示しない駆動機構によ
って、ノズル基部２がこのＵ字の切り欠きに移動され
る。その後、ノズル６を上方へ移動させると、ノズルチ
ップ４の突出部がリムーバー８の切り欠き部の縁に係合
し下方へ押圧される。この状態でノズル基部２をさらに
上方へ移動させると、ノズルチップ４はノズル基部２か
ら抜き取られる。

【０００７】図４は、従来の装置における上記抜き取り
動作の速度とノズル基部２内の圧力変化を示すタイミン
グ図である。Ｚ−ｕｐ速度２０は、抜き取り動作におけ
るＺ−ｕｐ動作、すなわちノズル６を垂直上方へ移動さ
せる動作の速度変化を示すグラフであり、横軸が時間
軸、縦軸がＺ−ｕｐ速度である。一方、圧力波形３０
は、抜き取り動作におけるノズル基部２の圧力変化を示
すグラフである。

【０００８】Ｚ−ｕｐ動作は時刻ｔ１’に開始される。
時刻ｔ２’にリムーバー８がノズルチップ４に接触する
と、ノズルチップ４はノズル基部２に対してそれから引
き離されるように移動を始める。ノズルチップ４の先端
には液体試料の吐出残液が存在し、またノズル基部２と
ノズルチップ４とは互いに圧着されているので、ノズル
基部２及びノズルチップ４内の空気は封止された状態で
ある。この状態でノズルチップ４とノズル基部２とが引
き離されるように移動すると、内部空間が拡張されるた
め、内部の圧力は低下を始める。そして、ノズルチップ
４のノズル基部２からの離脱が間近になった時刻ｔ３’
以降、両者の間には隙間が生じその隙間は次第に拡大す
る。その隙間から空気が流入して内部圧力は次第に大気
圧Ｐ0へ向けて上昇する。ちなみにノズルチップ４が完
全にノズル基部２から抜き取られた時刻ｔ４’以降は、
圧力が大気圧Ｐ0である様子が図示されている。なお、
Ｚ−ｕｐ動作は、ノズル基部２が所定の高さに達する時
刻ｔ５’まで継続され、これによって抜き取り動作は完
了し、次の動作に移行する。

【０００９】上述した分注機能は、上述のように単体の
自動分注装置として構成されるだけでなく、例えば、液
体試料を分析する機能と組み合わせられ、分析装置とし
て構成される場合もある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】さて、上述した従来の
自動分注機能を有した装置では、Ｚ−ｕｐ速度２０のグ
ラフに示されるように、Ｚ−ｕｐ動作は終始、遅いＺ−
ｕｐ速度で行われていた。

【００１１】これは、ノズル基部２とノズルチップ４と
の反対方向への相対移動を高速に行うとノズル６内部の
圧力低下が急激となり、ノズルチップ４先端開口に加わ
る大気圧と内部圧力との圧力差が急に拡大し、吐出残液
がノズル基部２側へはね上がるように逆流してノズル基
部２に付着し、これを汚染するおそれがあるからであ
る。そこで、ノズル基部２とノズルチップ４との相対移
動を緩やかに行い内部圧力の変化を緩やかとする。これ
により、吐出残液はその自重による下向きの力、ノズル
チップ４内壁への付着による抵抗力、内外の圧力差によ
る上向きの力などの力関係によって、ノズル基部２の先
端に止まるか、もしくは多少は上方へ移動することはあ
ってもノズル基部２まではね上がるといった挙動を防ぐ
ことができる。

【００１２】しかし、従来の装置は、ノズルチップ４が
抜け始める時刻ｔ２’や、ノズルチップ４が離脱する時
刻ｔ４’を知ることができず、そのためＺ−ｕｐ速度を
終始、安全な緩やかな速度に保っていた。

【００１３】このため、従来の装置ではノズルチップ４
の取り外しに時間がかかるという問題があった。そして
これにより自動分注装置の処理能力が制限されるという
問題を生じていた。

【００１４】本発明は、ノズル基部２の汚染を防止しつ
つノズルチップ４の取り外しが高速に行われ、処理能力
が向上した自動分注装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の自動分注機能を
有した分析用装置は上記問題点を解決するため、ノズル
基部内の圧力を測定する圧力センサと、前記圧力センサ
から出力される圧力値に基づいてノズルチップ抜き取り
機構による抜き取り動作を制御する抜き取り動作制御部
とを有する。

【００１６】ここで、自動分注機能を有した分析用装置
とは、例えば液体試料の分析において試料の移送等に用
いられる自動分注装置や自動分注機能を備えて液体試料
の分析を行う分析装置である。本発明によれば、抜き取
り動作制御部は、圧力センサからの圧力値やその変化波
形に応じて抜き取り動作を制御する。

【００１７】また、本発明の自動分注機能を有した分析
用装置では、前記抜き取り動作制御部が、前記圧力値が
前記抜き取り動作によって当該動作開始前の初期圧力値
に対して低下開始したことを検知する圧力低下検知手段
と、前記圧力値の低下開始が検知されると前記抜き取り
動作を減速させる手段とを有して、ノズルチップ内の吐
出残液のノズル基部への逆流を防止する。

【００１８】ノズルチップの先端が吐出残液で閉塞され
た状態で抜き取り動作を行うと、液体試料にポンプから
の圧力を伝達する空気等の媒体の圧力は低下する。本発
明によれば、抜き取り動作制御部が圧力センサからの圧
力値をモニタし、その値や値の変化波形から、抜き取り
動作開始後の圧力の低下開始を検知する。抜き取り動作
制御部は、圧力がまだ低下開始していない状態では抜き
取り動作を速い速度で行うことができるが、圧力の低下
開始が検知されると抜き取り動作を減速する。圧力の低
下が開始した初期の時点では、吐出残液がノズルチップ
の先端部にまだ止まっており、この時点から動作を緩や
かとすることにより吐出残液のノズル基部側へのはね上
がりを防ぐことが可能である。圧力の低下開始は、例え
ば圧力値の微分が負になることや、圧力値が初期圧力値
より低い閾値以下となったことなどに基づいて検知され
る。

【００１９】本発明の好適な態様は、前記圧力低下検知
手段が、前記圧力値が前記初期圧力値に対して負圧の所
定減速閾値以下となったことを、前記圧力値の低下と判
断するものである。

【００２０】他の本発明の自動分注機能を有した分析用
装置は、前記抜き取り動作制御部が、前記圧力値が前記
初期圧力値より大きい所定の安全閾値以上となったこと
を検知し、前記抜き取り動作を加速させるものである。

【００２１】液体試料の吐出が抑止される状態では初期
圧力値は、基本的にノズルチップ外部の圧力より低く、
抜き取り動作においては、圧力値は一旦減少するが、さ
らに動作が進むとノズル基部とノズルチップとの圧入接
続部分が離脱を始め、ここから空気が流入するので圧力
値は上昇する。そして抜き取り動作が完了した状態で
は、圧力値はノズル基部外部の圧力、すなわち大気圧と
なる。本発明によれば、抜き取り動作制御部が、圧力値
が初期圧力値より大きい安全閾値以上となったことを検
知する。安全閾値は初期圧力値より大きく設定されるの
で、抜き取り動作制御部は、圧力値がこの安全閾値に達
したことを検知することにより、抜き取り動作での上記
圧力変動における圧力上昇過程の末期のタイミングを捉
える。このタイミングでは既にノズル基部とノズルチッ
プとの内部空間の閉塞状態が解消しているので、抜き取
り動作を加速しても吐出残液の逆流が生じない。

【００２２】また、本発明の好適な態様は、前記初期圧
力値が、前記吐出が抑止される負圧に設定され、前記抜
き取り動作が加速される前記安全閾値は大気圧であると
いうものである。

【００２３】また、もう一つの本発明の自動分注機能を
有した分析用装置は、前記抜き取り動作制御部が、前記
減速後における前記圧力値の極小点を検知する手段と、
前記圧力値が当該極小点から所定の安全閾値まで上昇し
たことを検知する手段と、前記圧力値が前記安全閾値を
超えると前記抜き取り動作を加速させる手段とを有する
ものである。

【００２４】本発明によれば、抜き取り動作制御部は上
記圧力変動における極小点を検知することによって圧力
上昇過程の開始を知る。そしてその後に圧力値が安全閾
値に達すると、抜き取り動作が加速される。安全閾値に
等しい圧力値は基本的に圧力下降過程と圧力上昇過程と
の両方で生じうるが、抜き取り動作制御部は、極小点と
の時間的前後関係に基づいて、安全閾値に等しい圧力値
が、抜き取り動作を加速しても吐出残液の逆流が生じな
い上昇過程におけるものであることを判別する。

【００２５】さらに別の本発明の自動分注機能を有した
分析用装置は、前記ポンプを制御するポンプ制御部を有
し、前記ポンプ制御部は、前記ノズルチップの抜き取り
後、前記ポンプを吐出動作させる手段と、前記圧力値が
前記吐出動作によって所定の正圧以上の異常圧力となる
か否かを監視する手段と、前記異常圧力が検知されると
アラームを発する手段とを有する。

【００２６】基本的にノズル基部の中空部分のうち少な
くともノズルチップ側には空気が存在する。つまり、抜
き取り動作が完了した時点、または新たなノズルチップ
が圧入装着されまだ液体試料等の吸引を行っていない時
点での正常な状態では、ノズル基部のノズルチップ側端
部は外界に対して開放されている。逆に、ノズル基部の
ノズルチップ側端部の内壁に液体が付着、存在する状態
は、基本的には異常状態である。本発明によれば、ポン
プを吐出動作することによって、これら正常状態と異常
状態との判別を行う。つまり、後者は前者より吐出動作
における空気流通に対する抵抗が大きく、ノズル基部内
には前者より大きな正圧の圧力が生じる。本発明では、
吐出動作時の両者の圧力の違いを弁別する閾値を異常圧
力として設定し、圧力センサで測定される圧力値が吐出
動作において異常圧力に達したことが検知されると、ア
ラームを発して異常状態を通知する。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００２８】図１には、本発明の好適な一実施形態であ
る自動分注装置が示されており、図１はその概略の全体
構成図である。血液試料等の液体試料の吸引及び吐出を
行うノズル５０は、この実施形態において例えば金属製
のノズル基部５２と透明な樹脂などで成形されたノズル
チップ５４とで構成される。ノズル基部５２の下端に
は、外面がテーパ状のチップ装着部５２Ａが形成され、
そのチップ装着部５２Ａがノズルチップ５４の上端部５
４Ａ内に着脱自在に嵌合される。ノズル基部５２とノズ
ルチップ５４とは互いに圧入されるので、その装着部分
での気密は保たれる。このノズルチップ５４はいわゆる
ディスポーザブルに使用されるものであり、１つの試料
の分注後には、次の試料の分注に先立ってノズルチップ
５４が交換される。

【００２９】ノズル５０は全体として、中空パイプ状の
形態を有する。ノズル基部５２のノズルチップ５４が装
着されるのとは反対側端部５２Ｂには、エアチューブ５
６が接続され、このエアチューブ５６はエアポンプ５８
に連結される。エアポンプ５８は分注ポンプとして機能
するもので、具体的にはシリンジ６０とピストン６２と
で構成される。エアポンプ５８はピストン６２をポンプ
駆動機構６４によって機械的に駆動され、ピストン６２
のシリンジ６０に対する移動量に応じて、吸引圧力又は
吐出圧力を発生する。

【００３０】発生された圧力変化は、エアチューブ５６
を介してノズル基部５２の内部に伝達され、その圧力変
化はさらにノズルチップ５４に伝達され吸引動作や吐出
動作が行われる。本装置ではエアチューブ５６の途中に
圧力センサ７０が設けられ、これを用いてノズル基部５
２内部の圧力を測定することができる。

【００３１】ノズル５０はノズル搬送機構７２によって
昇降自在、水平移動自在に保持されている。具体的には
ノズル基部５２がノズル搬送機構７２に保持される。ノ
ズル搬送機構７２の移動範囲内には、ノズル基部５２か
らノズルチップ５４を抜き取る際に使用するリムーバー
７４が配置される。リムーバー７４は、ノズル基部５２
の断面形状に合った切り欠き、例えばＵ字型の切り欠き
を有した略フォーク型の水平に保持された板である。

【００３２】ノズルチップ５４をノズル基部５２から抜
き取る場合には、ノズル搬送機構７２によって、まずノ
ズル基部５２がリムーバー７４のＵ字の切り欠き内まで
移動される。ノズル搬送機構７２はその後、ノズル５０
を上方へ移動させる。するとノズル基部５２とノズルチ
ップ５４との装着部分におけるノズルチップ５４の突出
部がリムーバー７４の切り欠き部の縁に係合し、下方へ
押圧される。この状態でノズル基部５２をさらに上方へ
移動させることにより、ノズルチップ５４はノズル基部
５２から抜き取られる。このように、ノズル搬送機構７
２とリムーバー７４とがノズルチップ抜き取り機構を構
成する。

【００３３】制御部８０は、本装置の制御を行うもの
で、例えばコンピュータによって構成される。制御部８
０には、圧力センサ７０から出力される圧力値が入力さ
れ、制御部８０はポンプ駆動機構６４及びノズル搬送機
構７２の動作を制御する。

【００３４】次に、本装置の動作を説明する。まず吸引
動作においては、ノズル搬送機構７２によって、ノズル
チップ５４の先端開口が試験管等の容器に保持された液
体試料に接触するように移動される。この状態で、ポン
プ駆動機構６４がエアポンプ５８を駆動して吸引圧力を
発生させる。すると、液体試料がノズルチップ５４の先
端開口からノズルチップ５４の内部に吸引される。ここ
で、分注先での吐出量を正確に制御するため、液体試料
は吐出される量よりもやや多めに吸引される。つまり、
この方法では、吐出動作の終了した時点で、ノズルチッ
プの先端に余剰吸引された液体試料の残液が存在するこ
とになる。

【００３５】なお、既に述べたようにノズルチップ５４
はディスポーザブルであるが、ノズル基部５２は基本的
に複数回の分注において共用される。そのためノズル基
部には液体試料が接しないようにする必要がある。よっ
て、液体試料は、ノズル基部５２には接しない量だけ吸
引され、ノズルチップ５４内部のみに保持される。

【００３６】次に吐出動作は、ノズル搬送機構７２がノ
ズル５０を分注先の容器に移動させ、ポンプ駆動機構６
４がエアポンプ５８を駆動して吐出圧力を発生させる。
すると、その圧力がノズルチップ５４内に保持された液
体試料に伝達され、液体試料はエアポンプ５８の駆動量
に応じた量だけノズルチップ５４の先端開口から吐出さ
れる。吐出終了時にはノズルチップ５４先端からの液だ
れを防止するため、ポンプ駆動機構６４はわずかにエア
ポンプ５８を逆転駆動し、ノズルチップ５４内の圧力が
その外の大気圧よりわずかに低くなるようにする。

【００３７】さて、このように一つの液体試料について
の分注が終了し、他の液体試料についての分注を行うた
めには、上述したノズルチップ抜き取り機構を用いて、
ノズル基部５２からノズルチップ５４を抜き取り、そし
て新たなノズルチップ５４を装着する必要がある。

【００３８】図２は、本装置における上記抜き取り動作
の速度とノズル基部５２内の圧力変化を示すタイミング
図である。Ｚ−ｕｐ速度９０は、抜き取り動作において
ノズル基部５２をリムーバー７４の切り欠き内に移動さ
せた後のＺ−ｕｐ動作、すなわちノズル５０を垂直上方
へ移動させる動作の速度変化を示すグラフであり、横軸
が時間軸、縦軸がＺ−ｕｐ速度である。一方、圧力波形
１００は、圧力センサ７０の出力波形であり、ノズル基
部５２内部の圧力変化を示すグラフである。図には、抜
き取り動作におけるＺ−ｕｐ動作時の圧力波形１００が
示されている。

【００３９】Ｚ−ｕｐ動作は時刻ｔ１に開始される。時
刻ｔ１から、リムーバー７４がノズルチップ５４に接触
する時刻ｔ２までは、ノズル基部５２からのノズルチッ
プ５４の抜き取りが実質的には開始されていないので、
比較的高速の速度ＶMでＺ−ｕｐ動作を行うことができ
る。

【００４０】さて、上述したようにノズルチップ５４の
先端部には、余剰吸引された液体試料が吐出残液として
残り、一方、エアポンプ５８の動作は停止されているの
で、ノズル基部５２及びノズルチップ５４の内部の空気
は閉塞されている。そのため時刻ｔ２から抜き取り動作
が実質的に開始されると、閉塞された空気の体積が拡張
されることにより、その圧力が低下し始める。

【００４１】制御部８０は、圧力センサ７０から出力さ
れる圧力波形１００をモニタし、圧力値が当初の一定圧
力レベル（初期圧力値）Ｐiから圧力が所定の閾値Ｐth1
以下となったことを検知すると、抜き取り動作を減速す
る。その意味で、ここでは閾値Ｐth1を減速閾値と称す
る。また、制御部８０は抜き取り動作を制御する機能を
有し圧力低下検知手段及び抜き取り動作減速手段として
の機能を果たしている。図のＺ−ｕｐ速度９０は、制御
部８０の上記制御により、圧力値が減速閾値Ｐth1以下
となった時刻ｔ３から、低速度ＶLにされていることが
示されている。この低速度ＶLは、そのまま抜き取り動
作を継続してもノズルチップ５４先端に残った吐出残液
がノズル基部５２へはね上がることがない速度である。

【００４２】圧力波形１００は、ノズルチップ５４のノ
ズル基部５２からの離脱が間近になり両者の間には隙間
が生じる時刻ｔ４以降、その隙間からの空気の流入によ
り上昇に転ずる。そして、圧力波形１００は最終的には
大気圧Ｐ0に落ち着く。制御部８０は、圧力波形１００
が大気圧となったことを検知し、その時刻ｔ５からノズ
ル基部５２が所定の高さに達する時刻ｔ６までＺ−ｕｐ
動作を高速度ＶHで行う。

【００４３】このように、本装置では、実質的な抜き取
りが行われ、ノズルチップ５４及びノズル基部５２の内
部の圧力が大気圧より低下している時刻ｔ３から時刻ｔ
５までの期間のみ、Ｚ−ｕｐ速度が低速度ＶLにされ
る。この期間での移動を低速とすることにより本装置
は、ノズルチップ５４内の気圧とノズルチップ５４の先
端開口に外から加わる大気圧との気圧差が急激に拡大
し、その勢いでノズルチップ５４先端の吐出残液がはね
上がり、ノズル基部５２に付着してこれを汚染するとい
った事態を確実に防ぐことができる。一方、その他の期
間においては、Ｚ−ｕｐ動作は高速に行われるので、抜
き取り動作全体の時間が短縮され、分注処理のスループ
ットが向上される。

【００４４】ちなみに、低速動作から高速動作への切り
替えの判断に使用される圧力値（安全閾値）Ｐth2を上
記説明では、大気圧Ｐ0に設定した。この理由は、圧力
値が大気圧であることは、抜き取りが終了したことを意
味するからである。つまり、抜き取り動作における圧力
波形１００において、初期圧力値Ｐiは大気圧Ｐ0より低
く、圧力値が大気圧となるのは基本的に抜き取り終了時
しかあり得ない。よって制御部８０は圧力値が大気圧Ｐ
0であることのみをもって、速度ＶHの高速動作への移行
を決定することができる。

【００４５】ここで安全閾値Ｐth2をＰi＜Ｐth2＜Ｐ0に
設定することもできる。この場合も、Ｐth2に設定され
る圧力値は、圧力波形１００において抜き取りがほぼ終
了した時点でしか取り得ない。よって制御部８０は圧力
値が安全閾値Ｐth2に設定される値となったことのみを
もって、抜き取り動作の末期を判断することができ、そ
の末期においては基本的には、高速動作に移行させるこ
とが可能である。

【００４６】また、安全閾値Ｐth2がＰth2≦Ｐiに設定
される形態も可能である。この場合には、ノズル基部５
２とノズルチップ５４との間に隙間が生じ内部圧力が上
昇を始めた時刻ｔ４以降のあるタイミングで、速度ＶL
より大きな速度ＶH’で行われるＺ−ｕｐ動作へ移行す
る。ただし、この場合は圧力値がＰth2となるタイミン
グが時刻ｔ４以前の圧力下降局面においてもある。その
ため、この場合の制御部８０は、圧力値が一旦、極小と
なった後、圧力値が安全閾値Ｐth2となったことをもっ
て速度ＶH’での高速動作への移行を決定する必要があ
る。例えば、圧力値の極小点そのものを検知する手段を
備えてもよいし、圧力値が２回目のＰth2となったこと
をもって高速動作へ移行することとしてもよい。

【００４７】なお、この安全閾値Ｐth2をＰi以下に設定
する場合は、安全閾値となるタイミングでのノズル基部
５２及びノズルチップ５４の内部での圧力変動はかなり
過渡的である場合があり、よってこの場合の高速度Ｖ
H’は、ＶLとＰth2＞Ｐiの場合の高速度ＶHとの間の値
を選ぶ必要がある場合もある。その場合、Ｐth2が低い
程、ＶH’も低く設定されるであろう。ちなみに、ここ
でＰth2においてＶLより大きいＶH’とし、以降、圧力
値の上昇に応じて速度を連続的に、又は段階的に上げて
いくという構成も考えられる。

【００４８】上述した本装置では、例えばＶM＝２０ｍ
ｍ／秒、ＶL＝８．２ｍｍ／秒、ＶH＝４１０ｍｍ／秒に
設定することができる。これらの設定により、抜き取り
動作における４０ｍｍのＺ−ｕｐ量を実現するために、
従来２０ｍｍ／秒で２秒要していたところを例えば０．
４５秒に短縮することが可能である。しかも圧力波形１
００の変動幅が従来より抑制され、吐出残液のはね上が
りの点での一層の安全が図られる。

【００４９】なお、各ステージでの上記速度は一例であ
って、実際には種々の要因に応じて定められる。例え
ば、ＶMは、圧力センサ７０の応答や制御部８０の演算
速度と圧力変動の速さとの兼ね合いで決定される。つま
り、圧力センサ７０の応答や制御部８０の演算速度が遅
い場合や、圧力変動が速い場合には、上に例示した数値
のようにＶMの値をＶH程大きくすることができない。

【００５０】また、圧力変動の速さは、例えばノズル基
部５２の径やノズルチップ５４の内部形状の影響を受け
うる。例えば、ノズル基部５２の外径が大きく内径が小
さい程、あるＺ−ｕｐ量に対するノズルチップ５４内部
の空気の体積変化率が大きく、よって圧力変動も激しく
なることが考えられる。圧力変動が速いことは、上述し
たＶMに対する制限だけでなく、ＶLに対する制限ともな
る。つまり圧力変動が速い程、ＶLを小さく設定し、実
質的な抜き取り動作をゆっくりと行わなければならない
であろう。

【００５１】さて、初期の高速動作（速度ＶM）から低
速動作（速度ＶL）への移行に関しては、上述の本装置
では、減速閾値Ｐth1への圧力値の低下をもって決定が
なされた。この移行を決定する別の形態として、制御部
８０にて圧力波形１００の微分値を演算し、それが負に
転じたことに基づいて決定を行うというものがある。

【００５２】以上、ノズル基部５２からノズルチップ５
４を抜き取る動作に関して説明した。本自動分注装置で
は、分注に使用されたノズルチップ５４が抜き取られる
と、次の分注処理のための動作が開始される。

【００５３】本装置では、上述したように、液体試料を
余分に吸引した。そしてノズルチップ５４が抜き取り除
去された時点では、ノズルチップ５４の先端に吐出残液
が存在した。つまり、ノズルチップ５４が除去された状
態では、エアポンプ５８は完全に原点まで戻されておら
ず、余剰吸引分だけ、ピストン６２はシリンジ６０から
引き出された状態にある。本装置は、毎回この余剰吸引
分のピストン６２のずれを原点まで戻す吐出動作を行
う。この動作は、基本的には新たなノズルチップ５４を
装着する前に行われるが、装着した後に行う形態も可能
である。

【００５４】本装置は、この原点戻しの吐出動作時の圧
力センサ７０からの圧力値もモニタする。この吐出動作
では、基本的にはノズル基部５２の先端は大気圧に開放
されている。よって、圧力波形１００に現れる変動は、
正常な状態ではエアチューブ５６やノズル基部５２等の
空気流通に対する抵抗による微小な正圧への変動であ
る。しかし、先のノズルチップ５４の抜き取り動作によ
って、万が一、ノズル基部５２の先端開口内部に液体試
料が付着していると、より大きな正圧への変動が現れ
る。制御部８０は圧力値に、正常時の正圧変動より大き
な異常圧力が生じるか否かを監視する。そして、もし、
異常圧力が検知されると、異常状態であることを、アラ
ーム音、合成音声、ランプの点灯等の手段によって、操
作者等に警告する。

【００５５】

【発明の効果】本発明の自動分注機能を有した分析用装
置は、ノズル基部内の圧力を測定する圧力センサと、当
該圧力センサから出力される圧力値に基づいてノズルチ
ップ抜き取り動作を制御する抜き取り動作制御部とを有
する。これにより、ノズルチップの先端を吐出残液によ
って閉塞されたノズル基部及びノズルチップの内部空間
におけるノズルチップをノズル基部から抜き取る際の圧
力低下のタイミングを検知して、抜き取り動作を緩やか
にすることができる。抜き取り動作速度を低下させるこ
とにより圧力の低下も緩やかとなり、吐出残液のはね上
がりが防止され、よってノズル基部の汚染が防止される
という効果が得られる。

【００５６】また、本発明によれば、抜き取り動作速度
の低下を、吐出残液のはね上がりが起こるおそれのある
圧力低下時のみに限定することができる。つまり、抜き
取り動作制御部は圧力センサの出力に基づいて、圧力低
下の開始のタイミングや、ノズル基部とノズルチップと
の気密が破れるタイミングまたはノズル基部からのノズ
ルチップの離脱が完了したタイミングを検知することが
できる。そして、圧力低下が開始するまでは抜き取り動
作を高速で行ったり、ノズル基部とノズルチップとの気
密が破れたり、離脱が完了したタイミングにおいて抜き
取り動作を低速から高速へ変更するといった制御を行う
ことができる。これにより、抜き取り動作全体の時間を
短縮することができ、自動分析における分注処理のスル
ープットを向上させることができる効果が得られる。

【００５７】また、本発明では、ノズルチップは特別な
ものを用いる必要がないので、ランニングコストが低い
という効果がある。また、万一、ノズル基部の液つまり
が生じてもそれを検出し、アラームを発することができ
るので、液体試料間のコンタミネーションが看過される
ことがなく、正確で安全な分析用装置が得られるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る自動分注装置の概略
の全体構成図である。

【図２】 本装置における抜き取り動作の速度とノズル
基部内の圧力変化を示すタイミング図である。

【図３】 ノズルチップの抜き取り動作を説明する模式
図である。

【図４】 従来の装置における抜き取り動作の速度とノ
ズル基部内の圧力変化を示すタイミング図である。

【符号の説明】

５０ ノズル、５２ ノズル基部、５４ ノズルチッ
プ、５６ エアチューブ、５８ エアポンプ、６０ シ
リンジ、６２ ピストン、６４ ポンプ駆動機構、７０
圧力センサ、７２ ノズル搬送機構、７４ リムーバ
ー、８０ 制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 35/10

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプに接続された中空のノズル基部
   と、前記ノズル基部に圧入接続され、内部に保持した液
   体試料を前記ポンプの動作に応じて先端開口から吐出す
   るノズルチップと、前記ノズルチップを前記ノズル基部
   から抜き取るノズルチップ抜き取り機構とを含み自動分
   注機能を有した分析用装置において、 前記ノズル基部内の圧力を測定する圧力センサと、 前記圧力センサから出力される圧力値に基づいて前記ノ
   ズルチップ抜き取り機構による抜き取り動作を制御する
   抜き取り動作制御部と、 を有することを特徴とする自動分注機能を有した分析用
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の自動分注機能を有した分
   析用装置において、 前記抜き取り動作制御部は、 前記圧力値が前記抜き取り動作によって当該動作開始前
   の初期圧力値に対して低下開始したことを検知する圧力
   低下検知手段と、 前記圧力値の低下開始が検知されると前記抜き取り動作
   を減速させる手段と、 を有し前記ノズルチップ内の吐出残液の前記ノズル基部
   への逆流を防止することを特徴とする自動分注機能を有
   した分析用装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の自動分注機能を有した分
   析用装置において、 前記圧力低下検知手段は、前記圧力値が前記初期圧力値
   に対して負圧の所定減速閾値以下となったことを、前記
   圧力値の低下開始と判断することを特徴とする自動分注
   機能を有した分析用装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の自動分注機能を有した分
   析用装置において、 前記抜き取り動作制御部は、前記圧力値が前記初期圧力
   値より大きい所定の安全閾値以上となったことを検知
   し、前記抜き取り動作を加速させることを特徴とする自
   動分注機能を有した分析用装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の自動分注機能を有した分
   析用装置において、 前記初期圧力値は、前記吐出が抑止される負圧に設定さ
   れ、 前記抜き取り動作が加速される前記安全閾値は大気圧で
   あること、 を特徴とする自動分注機能を有した分析用装置。
6. 【請求項６】 請求項２記載の自動分注機能を有した分
   析用装置において、 前記抜き取り動作制御部は、 前記減速後における前記圧力値の極小点を検知する手段
   と、 前記圧力値が当該極小点から所定の安全閾値まで上昇し
   たことを検知する手段と、 前記圧力値が前記安全閾値を超えると前記抜き取り動作
   を加速させる手段と、 を有することを特徴とする自動分注機能を有した分析用
   装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の自動分注機能を有した分
   析用装置において、 前記ポンプを制御するポンプ制御部を有し、 前記ポンプ制御部は、 前記ノズルチップの抜き取り後、前記ポンプを吐出動作
   させる手段と、 前記圧力値が前記吐出動作によって所定の正圧以上の異
   常圧力となるか否かを監視する手段と、 前記異常圧力が検知されるとアラームを発する手段と、 を有することを特徴とする自動分注機能を有した分析用
   装置。