JP3681235B2 - 液体定量装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は自動分析装置等に用いられ、微量の液体、例えば試料（検体）や試薬を定量可能な液体定量装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
免疫凝集測定装置のような自動分析装置は、通常、多数の検体あるいは試薬を定量、すなわち分取し分注する液体定量装置を備えている。液体定量装置は、例えば、テーブル上に配置された検体、試薬あるいは洗浄槽の各位置に移動可能なピペットと、可撓性チューブを介してこのピペットに接続された定量用シリンジとを有し、検体、試薬の分取及び分注とピペットの洗浄とを交互に繰り返して行うことができる。
【０００３】
このような液体定量装置の動作の一例を、ピペットの洗浄を始点として述べると、まず、ピペットを洗浄槽に移動し洗浄液を定量用シリンジ側からチューブを介してピペット先端から吐出させピペットの内側を洗浄するとともに、洗浄槽に洗浄液を供給してピペットの外側を洗浄する。これにより、洗浄液がピペット及びチューブに充満した状態となる。次いで、定量用シリンジを微量吸引してピペット先端に薄い空気層を形成する。ピペット先端の空気層は、洗浄液と次に吸引した液体とをピペット内で分離するとともに、ピペット移動時の振動でピペット先端部分の液体が飛散するのを防止する。次に、ピペットを洗浄槽から検体容器の上方に移動させ、さらにピペット先端を定量位置まで下降させ一定量の検体を吸引（分取）する。定量位置は通常、ピペットに配設された液面センサにより検知される。
【０００４】
次に分取した検体を反応容器に一定量吐出（分注）する。上記と同様の動作で試薬容器から定量された試薬と反応容器内で所定の反応を行わせた後、測定系で所定の測定がおこなわれる。ピペットは、次の液体を定量するため再び洗浄槽内に移動され、前記同様の洗浄が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した液体定量装置により検体の分取を行う際、ピペットは可撓性チューブとともに洗浄液が充満した状態で洗浄槽から検体容器に移動する。ピペットが検体容器に向かって上方の待機位置から垂直方向に移動する際、チューブもピペットに追従してその一端だけがピペットの定量位置まで下降する。例えば図１４に示すように、シリンジ５にチューブ４を介して接続されたピペット３が待機位置にあって、図１５に示す定量位置まで下降するとき、ピペット３及びチューブ４内を満たす洗浄液が空気層ａを押し出し、さらにピペット３内の洗浄液を押し下げるので、洗浄液の先頭位置が変化する。
【０００６】
上記したピペット３とシリンジ５間の液体の重量バランスの変化は、検体をわずか数μｌ単位で微量定量を行う場合に、定量精度の低下をもたらす。すなわち、検体を分取及び分注する際の洗浄液の先頭位置が、ピペットの垂直方向における移動量、つまりそれぞれの検体の定量位置の液面高さによって変化するため、例えば、検体容器として長さの異なる試験管を使用して検体を分取及び分注する場合には、分取する検体の液面高さが一定せず、ピペットの下降量、上昇量が検体毎に大きく異なる。ピペットの検体分取位置が１００ｍｍ以上も変化しうる場合には、上記悪影響は無視できないものとなる。
さらに、ピペット内に形成する空気層は定量精度を確保するため可能な限り微量であることが好ましいが、液面高さの変化を考慮して厚めの空気層を形成せざるを得ない。
【０００７】
特開平７−２５３４３３号公報には、洗浄液の供給によりチューブが膨張または収縮してもピペット内の液体の先頭位置を変化させないようシリンジを駆動する構成が開示されている。しかし、ピペットの垂直方向における位置変化に伴う上記の問題点及びその解決策については何も示されていない。
【０００８】
この発明の課題は、ピペットの垂直方向における位置が変わっても高精度の微量定量が可能な液体定量装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明の液体定量装置によれば、ピペットと、このピペットを垂直方向に移動させるピペット昇降手段と、可撓性チューブを介してピペットと接続され、液体をピペットから吸引、吐出可能な定量用シリンジと、ピペット昇降手段及びシリンジの動作を制御する制御部とを備え、制御部は、シリンジ、チューブ及びピペット内が液体で満たされた状態でピペットを垂直移動させる際、ピペット内の液体の先頭位置を一定に維持するようピペットの垂直移動に合わせてシリンジを微量駆動させる液体定量装置が提供される。
【００１０】
この発明におけるピペットとは、定量用シリンジの駆動量に応じて液体をμｌ単位で微量定量可能なものが好ましい。
この発明におけるピペット昇降手段とは、プーリに捲回されたベルト、あるいはボールねじ等の駆動によりピペットを垂直方向に精密移動できるものが好ましい。
この発明において「シリンジ、チューブ及びピペット内が液体で満たされた状態」とは、シリンジの駆動に応じてシリンジ、チューブ及びピペット内に満たされた液体を介してピペットの先端から液体の吸引、吐出が可能な状態をいう。シリンジ、チューブ及びピペット内に満たされた液体は、洗浄液、検体あるいは試薬のみならず定量用の作動液体となるものであれば、これらの液体に限定されない。シリンジ、チューブ及びピペット内は、上記液体とともに空気層を含んでいてもよい。
【００１１】
この発明における可撓性チューブは、内圧及び外圧によりその内径及び長さの変化量が少ないもの、あるいはその変化量が一定のものが好ましい。また、可撓性チューブは定量用シリンジからピペットに至る経路全体あるいは一部に設けられる。
この発明における定量用シリンジとは、洗浄槽及びピペット内に連通するシリンジあるいはポンプ等の吸排手段を備え、洗浄液を吐出あるいは吸引により供給、排出が可能であるものが好ましい。
制御部は、ピペットの下降量に応じて所定量だけシリンジを微量吸引させてなるのが好ましい。
制御部は、ピペットの上昇量に応じて所定量だけシリンジを微量吐出させてなるのが好ましい。
【００１２】
第２の発明の液体定量装置によれば、ピペットと、このピペットを垂直方向に移動させるピペット昇降手段と、可撓性チューブを介してピペットと接続され、液体をピペットから吸引、吐出可能な定量用シリンジと、このシリンジを垂直方向に移動させるシリンジ昇降手段と、ピペット昇降手段及びシリンジ昇降手段の動作を制御する制御部とを備え、制御部は、シリンジ、チューブ及びピペット内が液体で満たされた状態でピペットを垂直移動させる際、ピペット内の液体の先頭位置を一定に維持するようピペットの垂直移動に合わせてシリンジ昇降手段を同方向に駆動させる液体定量装置が提供される。
【００１３】
この発明におけるシリンジ昇降手段とは、プーリに捲回されたベルト、あるいはボールねじ等の駆動によりシリンジ全体を垂直方向に精密移動できるものが好ましい。
液体定量装置は、ピペットを水平方向に移動させるピペット水平移動手段をさらに備え、制御部は、ピペットの水平移動のときにはシリンジ昇降手段を駆動せず、ピペットの垂直移動のときにはシリンジ昇降手段を駆動するのが好ましい。
【００１４】
さて第１の発明の液体定量装置では、例えばピペットの洗浄のために、制御部はまず、定量用シリンジを駆動して液体をピペットから吸引、吐出させる。これによって、シリンジ、可撓性チューブ及びピペット内が液体で満たされた状態となる。次に、ピペットはチューブとともに洗浄液で満された状態で洗浄槽から検体の定量位置に移動する。ピペットが検体容器に向かって下降する際、チューブ内部を満たす液体がピペット内の液面を押し下げる方向に作用する。このとき、制御部が、定量位置に達するまでピペットの下降量に応じて所定量だけシリンジを微量吸引させる。これにより、ピペット内の液面を引き上げる方向に水頭補正動作がおこなわれ、先頭位置を一定に維持することができる。
【００１５】
検体を定量した後、ピペットはチューブとともに液体で満された状態で定量位置から上方の待機位置に移動する。ピペットが待機位置に向かって上昇する際、チューブ内部を満たす液体がピペット内の液面を引き上げる方向に作用する。このとき、制御部が、待機位置に達するまでピペットの上昇量に応じて所定量だけシリンジを微量吐出させる。これにより、ピペット内の液面を押し下げる方向に水頭補正動作がおこなわれ、先頭位置を一定に維持することができる。この状態で検体を分注するとき、定量用シリンジ側の駆動量に対応する量の検体を高い精度で分注することができる。
なお、条件によってはピペットの駆動による上記水頭補正動作を、ピペットの下降時のみ、あるいは上昇時のみに行うことも可能である。
【００１６】
第２の発明の液体定量装置では、例えばピペットの洗浄のために、定量用シリンジが駆動され液体はピペットから吸引、吐出させる。これによって、シリンジ、可撓性チューブ及びピペット内が液体で満たされた状態となる。次に、ピペットはチューブとともに洗浄液で満された状態で洗浄槽から検体の定量位置に移動する。ピペットが検体容器に向かって下降する際、制御部は、ピペットの下降に合わせてシリンジ全体が下降するようシリンジ昇降手段を駆動させる。これにより、ピペット内の液体の先頭位置を一定に維持することができる。
【００１７】
検体を定量した後、ピペットはチューブとともに液体で満された状態で定量位置から上方の待機位置に移動する。ピペットが待機位置に向かって上昇する際、制御部は、ピペットの上昇に合わせてシリンジ全体が上昇するようシリンジ昇降手段を駆動させる。これにより、ピペット内の液体の先頭位置を一定に維持することができる。
このように、シリンジ全体をピペットと同方向に移動させることにより、ピペットとシリンジとに接続されたチューブの傾き（姿勢）は一定に保持されるので、液体の定量位置が大きく変化する場合でもピペットとシリンジ間の液体の重量バランスは不変となり定量の精度が保証される。
なお、条件によってはシリンジ昇降手段の駆動による上記水頭補正動作を、ピペットの下降時のみ、あるいは上昇時のみに行うことも可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
図１は、この発明の実施の一形態による液体定量装置が装着された自動免疫凝集測定装置の一例を示す。反応系、測定系などの基本構成は従来から知られている装置と同じである。自動免疫凝集測定装置１は、液体定量装置１１０と、検体、試薬等を配置するテーブル１００とから主に構成される。
液体定量装置１１０は、ピペット１１と、ピペット昇降手段１２と、可撓性チューブ１３と、定量用シリンジ１４とからなる。ピペット１１及びピペット昇降手段１２は分注ブロック１５に支持され、さらにこの分注ブロック１５はピペット水平移動手段としてのブロック移動手段１６によりＸＹ軸からなる２軸方向に移動可能に構成されている。ピペット昇降手段１２及びシリンジ１４は、後述する制御部１７により制御される。
【００１９】
金属製のピペット１１は、ピペット昇降手段１２に鉛直方向に支持され、その上端部が可撓性チューブ１３の一端に接続されている。ピペット１１は、後述する液面センサ７１の一部として構成されている。可撓性チューブ１３は内径２．４ｍｍ、長さ１５００ｍｍのウレタンチューブであり、チューブ１３の他端は、図２で示すように、定量用シリンジ１４を介してピペット通液手段４０に接続されている。すなわち、モータ４１で駆動されるシリンジ１４は、その基部の入口１４ｃが電磁弁４２を介して洗浄液チャンバ４３に接続され、電磁弁４２の切り換え操作により、洗浄液チャンバ４３に収容された洗浄液を外部からの陽圧でシリンジ１４側へ送出したり、検体、試薬の定量及びピペット１１内部の洗浄を行うことができる。
【００２０】
図３に示した分注ブロック１５において、ピペット昇降手段１２は、分注ブロック１５本体に取り付けられ鉛直方向に延びるガイドレール２１と、ガイドレール２１に沿って上下するスライダ２２と、スライダ２２に取り付けられピペット１１を支持する取り付け片２３と、取り付け片２３を固着したベルト２４と、ベルト２４を垂直方向に張り渡す一対のプーリ２５と、プーリ２５の一方を回転駆動するパルスモータ２６とから構成され、モータ２６の正転、逆転により分注ブロック１５に対してピペット１１は昇降し、待機位置Ａ（上方）と定量位置Ｂ（下方）との間を往復可能な構成となっている。
【００２１】
液体定量装置１１０の下方には、テーブル１００が配置されている（図１）。テーブル１００の上面には、検体用容器ラック１０８（図３参照）を配置しておく検体載置部１０１、試薬用容器ラック１０８を配置しておく試薬載置部１０２、ピペット洗浄槽１０３、使用前の反応容器が載置される空容器載置部１０４、反応液を収容した容器が載置される反応容器載置部１０５、使用済の反応容器が載置される使用済容器載置部１０６及び反応液を測定系に導入するための測定導入部１０７が、それぞれ一平面上に区画して配設される。容器ラック１０８には、高さの異なる検体用容器１０９を複数配列することができる。それぞれのラック１０８は誘電体で形成され、ピペット１１はラック１０８に載置された容器内の液体に先端部１１ａが接触した際に、ラック１０８との間の静電容量の変化に基づいて容器内の液面を検知可能な構成となっている。
【００２２】
ピペット洗浄槽１０３は、図４に示したピペット洗浄位置Ｃまでピペット１１を挿入可能な孔部３１と、孔部３１内に連通する洗浄液入口３２及び洗浄液出口３３を具備している。洗浄液入口３２及び洗浄液出口３３には、電磁弁３４と電磁弁３４に接続された洗浄液チャンバー３５及び排液タンク３６とからなる洗浄槽通液手段３０が接続されている。この通液手段３０において洗浄液チャンバー３５には陽圧が常時印加され、洗浄液チャンバー３５内の洗浄液をこの陽圧により洗浄槽１０３の孔部３１に供給し、孔部３１に収容された洗浄液は洗浄液出口３３から排液タンク３６にオーバーフローさせて適時に入れ換えることができる。
【００２３】
なお、前記した各入出力部は、後述する制御部と電気的に接続されている。図５は免疫凝集測定装置１のブロック構成図である。
免疫凝集測定装置１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，タイマー，カウンター等を有するマイクロコンピュータを含む制御部１７を有している。制御部１７には、図示しない外部のキー入力部７０、液面センサ７１、表示部７２、シリンジ１４のモータ４１、ブロック移動手段１６、ピペット昇降手段１２、ピペット通液手段４０、洗浄槽通液手段３０及びその他の入出力部７３が接続されている。
【００２４】
制御部１７は、ピペット昇降手段１２のモータ２６の駆動によりピペット１１が待機位置Ａから下降する際、基準位置からの移動量をカウントの始点から終点までの駆動パルス数Ｚａとしてみなし、このカウントに応じて同時にシリンジ１４のモータ４１を駆動してピペット１１の水頭補正動作を行わせる。水頭補正動作は、下降パルスＺａをカウントするとき、ピペット１１の下降量に応じて所定量だけシリンジ１４を微量吸引させる。カウントの基準点は任意に設定可能であるが、この実施態様ではピペット１１の待機位置Ａを基準点としてカウンタの読みは０となるよう設定されている。表１は上記水頭補正動作を含むシリンジ１４の各駆動量の一例を、図６はピペット１１の移動量と補正量との関係をそれぞれ示す。
【００２５】
【表１】

【００２６】
この実施例の液体定量装置１１０の動作について説明する。
まず、ピペット１１を待機位置Ａから下降させ、その先端部１１ａを洗浄槽１０３に挿入し、ピペット洗浄位置Ｃ（図４）で停止させる。
次に、電磁弁４２を開き、ピペット１１にピペット通液手段４０からの洗浄液を流入させその内側を洗浄する。同時に、電磁弁３４を開き、洗浄槽通液手段３０の洗浄液チャンバー３５から洗浄槽１０３に洗浄液が供給される。洗浄液入口３２から流入した洗浄液は洗浄槽１０３に収容された使用済の洗浄液を洗浄液出口３３から押し出し、ピペット１１の先端部の外側が洗浄される。
【００２７】
洗浄が終了したピペット１１を上昇させ待機位置Ａに待機させる。シリンジ１４、チューブ１３及びピペット１１内は洗浄液で満たされた状態となる。このとき、モータ４１を駆動してシリンジ１４を微量吸引し、図７に示すようにピペット１１の先端に空気層ａを形成する。空気層ａは、ピペット移動時の振動によりピペット１１の先端から洗浄液が飛散するのを抑え、さらにピペット１１内の洗浄液と次に吸引される液体とを分離する効果がある。
【００２８】
次に、ブロック移動手段１６によりピペット１１はチューブ１３とともに洗浄液で満された状態で洗浄槽１０３から試薬載置部１０２の上方に水平移動する。次に、ピペット昇降手段１２の駆動によりピペット１１を試薬載置部１０２の試薬容器に向かって定量位置Ｂ１まで下降させる。待機位置Ａを始点として定量位置Ｂ１までの下降パルスＺａをカウントする。このとき、下降パルスＺａのカウントに応じて同時に０．７８μｌ／秒の割合でシリンジ１４を微量吸引をさせる。チューブ１３の一端側はピペット１１とともに下降する。液面センサ７１が試薬の液面を検知して定量位置Ｂ1 に達すると、ここをシリンジ１４駆動の終点として補正動作を終了する。この間、ピペット１１内の液体の先頭位置は一定に維持される。
【００２９】
次に、シリンジ１４を吸引駆動させ予め設定された量の試薬を分取する。試薬の分取が終了したピペット１１は上昇し、試薬載置部１０２から引き出されて待機位置Ａに待機する。ピペット１１内は洗浄液と少量の試薬で満たされた状態となる。このとき、シリンジ１４を微量吸引して図８に示すように、ピペット１１の先端に空気層ｂを形成する。空気層ｂは、ピペット移動時の振動によりピペット１１の先端から試薬が飛散するのを抑え、さらにピペット１１内の試薬と次に吸引される液体とを分離する効果がある。
次に、ブロック移動手段１５によりピペット１１はチューブ１３とともに試薬載置部１０２から検体載置部１０１の上方に水平移動する。
【００３０】
ピペット昇降手段１２の駆動によりピペット１１を検体載置部１０１の検体容器に向かって定量位置Ｂ２まで下降を開始させる。このとき、待機位置Ａを始点として定量位置Ｂ２までの下降パルスＺａをカウントする。このとき、下降パルスＺａに応じて同時に０．７８μｌ／秒の割合でシリンジ１４を微量吸引をさせる。チューブ１３の一端側はピペット１１とともに下降する。液面センサ７１が検体の液面を検知して定量位置Ｂ2 に達すると、ここをシリンジ１４駆動の終点として補正動作を終了する。この間、ピペット内の検体の先頭位置は一定に維持される。
【００３１】
次に、シリンジ１４を吸引駆動させ予め設定された量の検体を分取する。検体の分取が終了したピペット１１は上昇し、検体載置部１０１から引き出されて待機位置Ａに待機する。ピペット１１内は洗浄液、試薬及び微量の検体で満たされた状態となる。このとき、シリンジ１４を微量吸引して図９に示すように、ピペット１１の先端に空気層ｃを形成する。空気層ｃは、ピペット移動時の振動によりピペット１１の先端から検体が飛散するのを抑える効果がある。
【００３２】
次に、ブロック移動手段１６の駆動によりピペット１１を反応容器載置部１０４の上方まで移動させ、さらにピペット昇降手段１２の駆動によりピペット１１を下降して先端部１１ａを反応容器載置部１０４の上方に位置させる。次に、シリンジ１４を吐出駆動させ分取した検体及び試薬を反応容器に分注する。分注が終了すると、ピペット昇降手段１２及びブロック移動手段１６を駆動させ、再びピペット１１を洗浄槽１０３に移動させ、前記と同様にピペット１１の洗浄を行う。反応容器に分注された検体及び試薬は、反応液として測定導入部１０７に導入され図示しない光学系を備えた測定装置により測定され、血液のデータがこの装置に接続された表示部７２に出力される。
【００３３】
上記した液体定量装置１では、ピペット１１及びチューブ１３が液体で満たされた状態でピペット１１が下降するとき、シリンジ１４の水頭補正動作によりピペット１１内の検体の先頭位置は一定に維持される。
【００３４】
〔実施態様２〕
実施態様１による液体定量装置１１０では、ピペット１１が下降するときだけ水頭補正動作を行う構成としたが、この実施態様２では液体定量装置１２０がピペット１１の下降及び上昇の際に補正動作を行うよう構成されている。すなわち、図１０に示すように、シリンジ１４は、テーブル１００の縁部に固定された基台８１に形成されたシリンジ駆動部４５に配設されている。
【００３５】
シリンジ駆動部４５は、基台８１に軸支されたプーリ群８２と、プーリ群８２に張り渡された２対のベルト８３ａ、８３ｂと、一方のベルト８３ｂに固着されたスライダ８４と、スライダ８４に取り付けられシリンジ１４のピストンロッド１４ａの基部を支持する取り付け片８５と、１つのプーリ８２を回転駆動するモータ４１とから構成されている。シリンジ１４のシリンダ１４ｂは基台８１に固着され、その基部の入口４４には上述したピペット通液手段４０（図２）が接続されている。
このような構成により、モータ４１の正転、逆転によってスライダ８４を介して取り付け片８５は昇降し、この昇降動作に応じて取り付け片８５に支持されたピストンロッド１４ａがシリンダ１４ｂ内の液体を吸排する。
【００３６】
この実施態様において制御部１７は、ピペット昇降手段１２がモータ２６の駆動により予め設定された基準位置から垂直方向に移動する際、その始点から終点までの移動中の駆動パルスをピペット１１の移動方向別に、すなわち下降時のパルス数をＺａとしてカウントUPし、上昇時のパルス数をＺｂとしてカウントDOWNし、これらのカウントに応じて同時にシリンジ駆動部４５のモータ４１を駆動してピペット１１内の水頭補正動作を行わせる。
【００３７】
水頭補正動作は、下降パルスＺａをカウントするときは、ピペット１１の下降量に応じて所定量だけシリンジ１４を微量吸引をさせ、上昇パルスＺｂをカウントするときは、ピペット１１の上昇量に応じて所定量だけシリンジ１４を微量吐出をさせる。なお、ピペット１１の下降途中で上昇したときでも、上昇パルスＺｂがカウントDOWN入力に加わり、その分だけ計数値が減少し、表示は正確に下降量を表示することができる。カウントの基準点は任意に設定可能であるが、この実施態様ではピペット１１の待機位置Ａでカウンタの読みが０となるよう設定されている。
【００３８】
この実施態様における液体定量装置１２０の動作について説明する。
まず、ピペット１１を待機位置Ａから下降させ、その先端部１１ａを洗浄槽１０３に挿入し、ピペット洗浄位置Ｃ（図４）で停止させる。次に、前記と同様に、ピペット１１の内側及び外側を洗浄する。
洗浄が終了したピペット１１を上昇させて、洗浄槽１０３から引き出し待機位置Ａに待機させる。シリンジ１４、チューブ１３及びピペット１１内は洗浄液で満たされた状態となる。このとき、シリンジ１４を微量吸引しピペット１１の先端に空気層ａを形成する（図７）。
【００３９】
次に、ブロック移動手段１６によりピペット１１はチューブ１３とともに洗浄槽１０３から試薬載置部１０２の上方に水平移動する。次に、ピペット昇降手段１２の駆動によりピペット１１を試薬載置部１０２の試薬容器に向かって定量位置Ｂ１まで下降させる。下降の開始と同時に待機位置Ａを始点として定量位置Ｂ１までの下降パルスＺａをカウントする。このとき、下降パルスＺａのカウントに応じて同時に０．７８μｌ／秒の割合でシリンジ１４を微量吸引をさせる。チューブ１３の一端側はピペット１１とともに下降する。液面センサ９１が試薬の液面を検知して定量位置Ｂ1 に達すると、ここをシリンジ１４駆動の終点として補正動作を終了する。この間、ピペット１１内の液体の先頭位置は一定に維持される。
【００４０】
次に、シリンジ１４を吸引駆動させ予め設定された量の試薬を分取する。試薬の分取が終了したピペット１１は上昇を開始する。上昇の開始と同時に始点となる定量位置Ｂ１から上昇パルスＺｂをカウントする。このとき、カウントされた上昇パルスＺｂに応じて同時に０．７８μｌ／秒の割合でシリンジ１４を微量吐出させる。チューブ１３の一端側はピペット１１とともに上昇する。ピペット１１が待機位置Ａに達すると、ここをシリンジ１４駆動の終点として補正動作を終了する。この間、ピペット内の検体の先頭位置は一定に維持される。補正動作が終了すると、待機位置Ａにおいてシリンジ１４を微量吸引し、ピペット１１の先端に空気層ｂを形成する（図８）。
次に、ブロック移動手段１６によりピペット１１はチューブ１３とともに試薬載置部１０２から検体載置部１０１の上方に水平移動する。
【００４１】
次にピペット昇降手段１２の駆動によりピペット１１を検体載置部１０１の検体容器に向かって定量位置Ｂ２まで下降を開始させる。下降の開始と同時に待機位置Ａを始点として定量位置Ｂ２までの下降パルスＺａをカウントする。このとき、下降パルスＺａに応じて同時に０．７８μｌ／秒の割合でシリンジ１４を微量吸引をさせる。チューブ１３の一端側はピペット１１とともに下降する。液面センサ７１が検体の液面を検知して定量位置Ｂ2 に達すると、ここをシリンジ１４駆動の終点として補正動作を終了する。この間、ピペット１１内の検体の先頭位置は一定に維持される。
【００４２】
次に、シリンジ１４を吸引駆動させ予め設定された量の検体を分取する。検体の分取が終了したピペット１１は上昇する。上昇の開始と同時に始点となる定量位置Ｂ２から上昇パルスＺｂをカウントする。このとき、カウントされた上昇パルスＺｂに応じて同時に０．７８μｌ／秒の割合でシリンジ１４を微量吐出させる。チューブ１３の一端側はピペット１１とともに上昇する。ピペット１１が待機位置Ａに達すると、ここをシリンジ１４駆動の終点として補正動作を終了する。この間、ピペット１１内の検体の先頭位置は一定に維持される。
【００４３】
待機位置Ａにおいてシリンジ１４を微量吸引しピペット１１の先端に空気層ｃを形成する（図９）。次に、ブロック移動手段１６の駆動によりピペット１１を反応容器載置部１０５の上方まで移動させ、さらにピペット昇降手段１２の駆動によりピペット１１を下降して先端部１１ａを反応容器載置部１０５の上方に位置させ分取した検体及び試薬を反応容器に分注する。分注が終了すると、ピペット１１を洗浄槽１０３に移動させ、前記と同様にピペット１１の洗浄を行う。
【００４４】
上記した液体定量装置１では、ピペット１１及びチューブ１３が液体で満たされた状態においてピペット１１が下降するときのみならず上昇するときにも、シリンジ１４の水頭補正動作によりピペット１１内の検体の先頭位置は一定に維持される。
【００４５】
〔実施態様３〕
図１１は、第２の発明の実施の一形態による液体定量装置が装着された自動免疫凝集測定装置２の一例を示す。反応系、測定系などの基本構成は従来から知られている装置と同じである。自動免疫凝集測定装置２は、液体定量装置１２０と、検体、試薬類を配置するテーブル１００とから主に構成される。
液体定量装置１２０は、ピペット１１と、ピペット昇降手段１２と、可撓性チューブ１３と、定量用シリンジ１４と、シリンジ昇降手段１９とからなる。ピペット１１及びピペット昇降手段１２は分注ブロック１５に支持され、さらにこの分注ブロック１５はピペット水平移動手段としてのブロック移動手段１６によりＸＹ軸からなる２軸方向に移動可能に構成されている。
なお、分注用ピペット１１、ピペット昇降手段１２、ピペット通液手段４０、テーブル１００及び洗浄液通液手段３０は、前記した実施態様１と同一の構成からなるため、説明は省略する。
【００４６】
シリンジ昇降手段１９は図１２に示すように、テーブル１００の縁部に固定された基台９１と、基台９１に取り付けられ鉛直方向に延びるガイドレール９２と、ガイドレール９２に沿って上下するスライダ９３と、スライダ９３に取り付けられたシリンジ駆動部４５（実施形態２の図１０）と、スライダ９３に固定されたベルト９４と、ベルト９４を垂直方向に張り渡す一対のプーリ９５と、プーリ９５の一方を回転駆動するモータ９６とから構成されている。シリンジ駆動部４５のシリンジ１４には上述したピペット通液手段４０（図２）が接続されている。このような構成により、モータ９６の正転、逆転によってスライダ９３を介してシリンジ駆動部４５は昇降する。
【００４７】
免疫凝集測定装置２は、図１３に示すように、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，タイマー，カウンター等を有するマイクロコンピュータを含む制御部１８を備える。制御部１８は、ピペット昇降手段１２がモータ２６の駆動により予め設定された基準位置から垂直方向に移動する際、その始点から終点までの移動中の駆動パルスをピペット１１の移動方向別に、すなわち下降時のパルス数をＺａとしてカウントUPし、上昇時のパルス数をＺｂとしてカウントDOWNし、これらのカウントに応じて同時にシリンジ昇降手段１９のモータ９６を駆動してピペット１１内の水頭補正動作を行わせる。
【００４８】
水頭補正動作は、下降パルスＺａをカウントするときは、ピペット１１の下降量に応じて所定量だけシリンジ昇降手段１９によりシリンジ駆動部４５を下降させ、上昇パルスＺｂをカウントするときは、ピペット１１の上昇量に応じて所定量だけシリンジ昇降手段１９によりシリンジ駆動部４５を上昇させる。なお、ピペット１１の下降途中で上昇したときでも、上昇パルスＺｂがカウントDOWN入力に加わり、その分だけ計数値が減少し、表示は正確に下降量を表示することができる。基準点は任意に設定可能であるが、この実施態様ではピペット１１の待機位置Ａでカウンタの読みが０となるよう設定されている。
【００４９】
この実施態様における免疫凝集測定装置２の動作について説明する。
まず、ピペット１１を待機位置Ａから下降させ、その先端部１１ａを洗浄槽１０３に挿入し、ピペット洗浄位置Ｃ（図４）で停止させる。次に、前記と同様に、ピペット１１の内側及び外側を洗浄する。
洗浄が終了したピペット１１を上昇させて、洗浄槽１０３から引き出し待機位置Ａに待機させる。シリンジ１４、チューブ１３及びピペット１１内は洗浄液で満たされた状態となる。このとき、シリンジ駆動部４５のシリンジ１４を微量吸引しピペット１１の先端に空気層ａを形成する（図６）。
【００５０】
次に、ブロック移動手段１６によりピペット１１はチューブ１３とともに洗浄槽１０３から試薬載置部１０２の上方に水平移動する。次に、ピペット昇降手段１２の駆動によりピペット１１を試薬載置部１０２の試薬容器に向かって定量位置Ｂ１まで下降させる。下降の開始と同時に基準点となる待機位置Ａを始点として定量位置Ｂ１までの下降パルスＺａをカウントする。このとき、下降パルスＺａのカウントに応じて同時にシリンジ昇降手段１９を駆動しシリンジ１４を下降させる。チューブ１３はピペット１１とともに下降する。液面センサ９１が試薬の液面を検知して定量位置Ｂ1 に達すると、同時にシリンジ１４の下降を停止する。このような補正動作によりピペット１１内の液体の先頭位置は一定に維持される。
【００５１】
次に、シリンジ１４を吸引駆動させ予め設定された量の試薬を分取する。試薬の分取が終了したピペット１１は上昇を開始する。上昇の開始と同時に始点となる定量位置Ｂ１から上昇パルスＺｂをカウントする。このとき、カウントされた上昇パルスＺｂに応じて同時にシリンジ昇降手段１９を駆動しシリンジ１４を上昇させる。チューブ１３はピペット１１とともに上昇する。ピペット１１が待機位置Ａに達すると、同時にシリンジ１４の上昇を停止する。このような補正動作によりピペット１１内の検体の先頭位置は一定に維持される。補正動作が終了すると、待機位置Ａにおいてシリンジ１４を微量吸引し、ピペット１１の先端に空気層ｂを形成する（図８）。
次に、ブロック移動手段１６によりピペット１１はチューブ１３とともに試薬載置部１０２から検体載置部１０１の上方に水平移動する。
【００５２】
ピペット昇降手段１２の駆動によりピペット１１を検体載置部１０１の検体容器に向かって定量位置Ｂ２まで下降を開始させる。下降の開始と同時に基準点となる待機位置Ａを始点として定量位置Ｂ２までの下降パルスＺａをカウントする。このとき、下降パルスＺａに応じて同時にシリンジ昇降手段１９を駆動しシリンジ１４を下降させる。チューブ１３はピペット１１とともに下降する。液面センサ７１が検体の液面を検知して定量位置Ｂ2 に達すると、シリンジ１４の下降を停止する。この間、ピペット内の検体の先頭位置は一定に維持される。
【００５３】
次に、シリンジ１４を吸引駆動させ予め設定された量の検体を分取する。検体の分取が終了したピペット１１は上昇する。上昇の開始と同時に始点となる定量位置Ｂから上昇パルスＺｂをカウントする。このとき、カウントされた上昇パルスＺｂに応じて同時にシリンジ昇降手段１９を駆動しシリンジ１４を上昇させる。チューブ１３はピペット１１とともに上昇する。ピペット１１が待機位置Ａに達すると、シリンジ１４の上昇を停止する。この間、ピペット１１内の検体の先頭位置は一定に維持される。
【００５４】
待機位置Ａにおいてシリンジ１４を微量吸引しピペット１１の先端に空気層ｃを形成する（図９）。次に、ブロック移動手段１６の駆動によりピペット１１を反応容器載置部１０５の上方まで移動させ、さらにピペット昇降手段１２の駆動によりピペット１１を下降して先端部１１ａから分取した検体及び試薬を反応容器に分注する。分注が終了すると、ピペット１１を洗浄槽１０３に移動させ、前記と同様にピペット１１の洗浄を行う。
【００５５】
上記した液体定量装置２では、ピペット１１及びチューブ１３が液体で満たされた状態でピペット１１が下降及び上昇するとき、シリンジ１４の水頭補正動作によりピペット内の検体の先頭位置は一定に維持される。この場合、仮にシリンジ１４をピペット昇降手段１２に載置してピペット１１とともに垂直方向に移動させる構成としてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
第１の発明の液体定量装置では、制御部は、ピペットの垂直移動に合わせてシリンジを微量駆動させピペット内の液体の先頭位置を一定に維持することができる。それによって液体の定量位置が大きく変化する場合でも定量の精度が保証される。
【００５７】
すなわち、ピペットの下降によりチューブ内部を満たす液体がピペット内の液面を押し下げる方向に作用するとき、制御部が、ピペットの下降量に応じて所定量だけシリンジを微量吸引させることにより、ピペット内の液面を引き上げ、先頭位置を一定に維持することができる。また、ピペットの上昇によりチューブ内部を満たす液体がピペット内の液面を引き上げる方向に作用するとき、制御部が、ピペットの上昇量に応じて所定量だけシリンジを微量吐出させることにより、ピペット内の液面を押し下げ、先頭位置を一定に維持することができる。
【００５８】
第２の発明の液体定量装置では、制御部は、ピペットの垂直移動に合わせてシリンジ昇降手段を移動方向に駆動させピペット内の液体の先頭位置を一定に維持することができる。それによって液体の定量位置が大きく変化する場合でも定量の精度が保証される。すなわち、ピペットとシリンジ全体を同方向に移動することにより、ピペットとシリンジとに接続されたチューブの傾き（姿勢）は変化しないので、ピペット内の液面の先頭位置は一定に維持される。
【００５９】
ピペットを水平方向に移動させるピペット水平移動手段をさらに備え、制御部は、ピペットの水平移動のときにはシリンジ昇降手段を駆動せず、ピペットの垂直移動のときにはシリンジ昇降手段を駆動するよう構成すれば、ピペットの水平移動手段とシリンジ昇降手段との共動によりピペットを３次元的に移動できる。したがって、ピペットのみを３次元的に移動させる複雑な構成を簡略化できる。
【００６０】
本願の発明により、液体定量における容器の形状及び配置位置、容器の液量の影響を排除することができ、定量の自由度が向上する。また、ピペット内の液面に微量の空気層を形成することができ、形成された空気層を確実に保持することができる。よって、定量精度の向上及び高速化を実現する液体定量装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明の実施の一形態による液体定量装置を備えた免疫凝集測定装置の概略斜視図。
【図２】図１の液体定量装置のピペット通液手段を説明する図。
【図３】図１のピペット昇降手段の正面図。
【図４】液体定量装置の洗浄槽通液手段を説明する図。
【図５】図１の液体定量装置の制御部のブロック図。
【図６】シリンジの水頭補正量とピペット移動量との関係を説明する図。
【図７】ピペット内の液体及び空気層を説明する断面図（洗浄液吸引後）。
【図８】ピペット内の液体及び空気層を説明する断面図（試薬吸引後）。
【図９】ピペット内の液体及び空気層を説明する断面図（検体吸引後）。
【図１０】シリンジ駆動部の正面図。
【図１１】第２の発明の実施の一形態による液体定量装置を備えた免疫凝集測定装置の概略斜視図。
【図１２】図１１のシリンジ昇降手段の正面図。
【図１３】図１１の液体定量装置の制御部のブロック図。
【図１４】従来例における、ピペットの垂直方向の位置の変化に伴うピペット内の液体及び空気層の状態を説明する図（上方位置）。
【図１５】従来例における、ピペットの垂直方向の位置の変化に伴うピペット内の液体及び空気層の状態を説明する図（下方位置）。
【符号の説明】
１ 免疫凝集測定装置
２ 免疫凝集測定装置
１１ ピペット
１２ ピペット昇降手段
１３ チューブ
１４ シリンジ
１６ 定量ブロック移動手段（水平移動手段）
１７ 制御部
１９ シリンジ昇降手段
３０ 洗浄槽通液手段
４０ ピペット通液手段
ａ、ｂ、ｃ 空気層
Ａ 待機位置
Ｂ 定量位置
１１０ 液体定量装置
１２０ 液体定量装置

Claims (5)

1. ピペットと、このピペットを垂直方向に移動させるピペット昇降手段と、可撓性チューブを介してピペットと接続され、液体をピペットから吸引、吐出可能な定量用シリンジと、ピペット昇降手段及びシリンジの動作を制御する制御部とを備え、
   制御部は、シリンジ、チューブ及びピペット内が液体で満たされた状態でピペットを垂直移動させる際、ピペット内の液体の先頭位置を一定に維持するようピペットの垂直移動に合わせてシリンジを微量駆動させる液体定量装置。
2. 制御部が、ピペットの下降量に応じて所定量だけシリンジを微量吸引させてなる請求項１に記載した液体定量装置。
3. 制御部は、ピペットの上昇量に応じて所定量だけシリンジを微量吐出させてなる請求項１に記載した液体定量装置。
4. ピペットと、このピペットを垂直方向に移動させるピペット昇降手段と、可撓性チューブを介してピペットと接続され、液体をピペットから吸引、吐出可能な定量用シリンジと、このシリンジを垂直方向に移動させるシリンジ昇降手段と、ピペット昇降手段及びシリンジ昇降手段の動作を制御する制御部とを備え、
   制御部は、シリンジ、チューブ及びピペット内が液体で満たされた状態でピペットを垂直移動させる際、ピペット内の液体の先頭位置を一定に維持するようピペットの垂直移動に合わせてシリンジ昇降手段を同方向に駆動させる液体定量装置。
5. ピペットを水平方向に移動させるピペット水平移動手段をさらに備え、制御部は、ピペットの水平移動のときにはシリンジ昇降手段を駆動せず、ピペットの垂直移動のときにはシリンジ昇降手段を駆動する請求項４に記載した液体定量装置。

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