JP3710496B2

JP3710496B2 - 液体自動採取装置

Info

Publication number: JP3710496B2
Application number: JP15228593A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　　誠
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-06-23
Filing date: 1993-06-23
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2020-10-26
Also published as: JPH0720133A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば、自動化学分析装置に備えられ、試薬容器中の液量を検知しながら液体試薬を自動採取する液体自動採取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、血液等の試料の化学成分を分析する自動化学分析装置には、液体試薬を自動採取する装置が備えられている。そして、この液体自動採取装置には、液体試薬の導電性を利用して液量を検知するタイプのものがある。
【０００３】
すなわち、このタイプの採取装置１は、図５に示すように、採取ノズル２と第１及び第２の電極棒３、４を備えている。電極棒３、４はおもり５に固定され、おもり５とともに、試薬容器６に収容された液体試薬７に挿入される。採取ノズル２は定量吐出ポンプ８に接続されており、定量吐出ポンプ８に接続された吐出チュ−ブ９が、液体試薬７の吐出のために、所定位置の反応容器１０の上方に設置される。
【０００４】
また、電極棒３、４は接続ケ−ブル１１を介して液面検知部１２と接続されている。液面検知部１２は制御部１３に接続されている。制御部１３には、定量吐出ポンプ８、操作部１４、及び、表示部１５も接続されている。
【０００５】
次に、この採取装置１の作用について説明する。
図のように電極棒３、４が液体試薬７と接触している状態においては、両電極棒３、４間に電流が流れるので、液面検知部１２によって液量が十分であることが検知される。続いて、制御部１３が定量吐出ポンプを駆動し、採取ノズル２が液体試薬７を一定量吸引し、この液体試薬７が吐出チュ−ブ９から反応容器１０に吐出される。
【０００６】
この吸引動作が何回か繰り返され、液体試薬７の液面１６が下降して液体試薬７と電極棒３、４とが接しなくなると、電極棒３、４間に流れていた電流が遮断され、液面検知部１２によって液面が検出される。そして、制御部１３が定量吐出ポンプ８を停止させ、表示部１５が警報を表示して、液体試薬７の残量が少ないことが装置利用者に知らされる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような採取装置１においては、液体試薬７の導電性が利用されているので、電極棒３、４の材質に、十分な導電性を有し且つ液体試薬７と化学反応しない金属材料を用いることが必要である。そして、扱われる液体試薬７の種類によっては、金や白金などの稀有金属を使用しなければならい。したがって、従来の採取装置１においては、電極棒３、４が高価であり、採取装置１の低価格化が難しいという不具合がある。
【０００８】
また、電極棒３、４と液面検知部１２とを繋ぐ接続ケ−ブル１１にノイズに強いシ−ルド線を使用しなければならないこと、及び、液面検知部１２にアナログ／デジタル変換のための機能を付加しなければならないこと等も、採取装置１を高価にする要因である。
【０００９】
さらに、導電性が非常に良い液体試薬の場合、液面１６が第１の電極棒３より下降してもおもり５が濡れているため、イオン交換水の液虫に電極３、４が入っている場合よりも電気伝導が良いことから、イオン交換水を含む全ての試薬の液面検知を正しく行うのは困難であった。これにより、同一の装置で各種の液体試薬の液面検知を行うのは困難であった。
本発明の目的とするところは、電極棒を用いることなく液面検知を行うことができ、安価な液体自動採取装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用】
液体容器内の液体の液面を検知する液面検知部を備え、上記液体を、液量を検知しながら採取する液体自動採取装置において、上記液面検知部は、上記液体容器に収容されて上記液体に浸されるケースと、このケースに収容された投光部と、上記ケースに収容され、上記投光部からの光を受けた際に所定の信号を出力する受光部と、上記投光部からの光を受光部に反射する反射部と、を具備しており、上記反射部と上記投光部及び受光部との間を透明な部材で密に形成することにより、上記液面検知部が上記液体内にある場合には上記投光部からの光を上記反射部で反射せず外部に透過させ、該液面検知部が上記液体から露呈されている場合には上記投光部からの光を上記反射部により上記受光部に向けて反射することを特徴とする。
また、液体の有無に応じて異なる電気信号を得る投受光部を複数有するものである。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の各実施例を図１〜図４に基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施例を示すもので、図中の符号３１は液体自動採取装置としての緩衝液自動採取装置（以下、採取装置と称する）である。この採取装置３１には、緩衝液３２を収容した緩衝液ボトル３３（液体容器）、イオン交換水３４を収容したイオン交換水ボトル３５（液体容器）、及び、濃縮緩衝液３６を収容した濃縮緩衝液ボトル３７（液体容器）が備えられている。各ボトル３３、３５、３７は、ゴム等のように適度な弾性を有するボトル蓋３８〜４０によって密封されている。
【００１２】
イオン交換水ボトル３５と濃縮緩衝液ボトル３７には耐薬品性の材質からなる採取ノズル４１、４２が挿入されており、これら採取ノズル４１、４２はボトル蓋３９、４０を通って希釈ポンプ４３に接続されている。採取ノズル４１、４２の先端はおもり４４、４４に固定されており、これらのおもり４４、４４によって各ボトル３５、３７の底に沈められている。
【００１３】
希釈ポンプ４３には吐出チュ−ブ４５が接続されており、この吐出チュ−ブ４５は、ボトル蓋３８を通って緩衝液ボトル３３に挿入されている。緩衝液ボトル３３には耐薬品性の材質からなる採取ノズル４６が挿入されており、この採取ノズル４６はボトル蓋３８を通って定量吐出ポンプ４７に接続されている。さらに、この採取ノズル４６の先端はおもり４４に固定されており、このおもり４４によって緩衝液ボトル３３の底に沈められている。
【００１４】
定量吐出ポンプ４７には吐出チュ−ブ４８が接続されており、この吐出チュ−ブ４８の先端は、所定位置に在る反応容器４９の上方に設置される。吐出チュ−ブ４８と反応容器４９との位置合せのために一般的な種々の方法を採用できる。
【００１５】
希釈ポンプ４３と定量吐出ポンプ４７とは制御部５０に接続されている。さらに、制御部５０には操作部５１と表示部５２が接続されている。
各ボトル３３、３５、３７には第１〜第３の液面検知部５３〜５５が収容されている。各液面検知部５３〜５５はボトル３３、３５、３７に対して略垂直に向けられており、各ボトル３３、３５、３７中の液体３２、３４、３６に浸されている。なお、各検知部５３〜５５の構成は略同様であるため、以下では主に第１の液面検知部５３について図２にて説明する。
【００１６】
液面検知部５３は同心円筒状のケ−ス５６を有しており、このケ−ス５６の中には計測部５７が収納されている。ケ−ス５６は上端を開放しており、ケ−ス５６は耐薬品性を有するケ−ス蓋５８によって密封されている。ケ−ス５６の中には透明なモ−ルド材５９が充填されており、計測部５７はこのモ−ルド材５９によって固定されている。また、ケ−ス５６の下端はボトル３３の底近くに達している。なお、本実施例では、ケ−ス５６の材質として、耐薬品性を有する透明或いは透明に近い合成樹脂が採用されている。また、図１及び図２においては、図面が繁雑になることを避けるために、モ−ルド材５９のハッチングの記入が省略されている。
【００１７】
計測部５７は矩形な配線基板６０を備えており、この配線基板６０は板面をケ−ス５６の軸方向に沿わせている。配線基板６０の一方の板面には第１及び第２の投受光部６１ａ、６１ｂが装着されている。投受光部６１ａ、６１ｂは上下に離間している。そして、第１の投受光部６１ａは配線基板６０の下端部に位置しており、第２の投受光部６１ｂは配線基板６０の上端部に位置している。
【００１８】
第１の液面検知部５３には二つの投受光部６１ａ、６１ｂが備えられているが、第２及び第３の液面検知部５４、５５には一つの液面検知部６１のみが備えられている。第２及び第３の液面検知部５４、５５において、各投受光部６１は配線基板６０の下端部に配置されている。
【００１９】
各投受光部６１ａ、６１ｂ、６１の構成は同様であるので、以下では一つの投受光部６１ａについてのみ説明する。投受光部６１ａは、図２（ｂ）中に示すように発光部６２と受光部６３とにより構成されており、発光部６２と受光部６３とはケ−ス５６の径方向に平行に隣接している。そして、投光部６２の投光面と受光部６３の受光面とは共に水平な方向を向いている。
【００２０】
投光部６２は測定光（図示しない）を水平に発する。さらに、受光部６３は入射した測定光を光電変換する。得られた電気信号は二値化されたのち、配線基板６０に接続された信号ケ−ブル６４を介して制御部５０へ送られる。
【００２１】
信号ケ−ブル６４は、ケ−ス蓋５８及びボトル蓋３８を通って緩衝液ボトル３３の外に導出されている。さらに、液面検知部５３は、ボトル蓋３８を利用して、容易に傾かないよう保持されており、ケ−ス５６とボトル３３の内壁との間隔（水平距離）が十分に大きく確保されている。なお、液面検知部５３をボトル蓋３８に固定するために、十分な剛性を有する管をボトル蓋３８に差込み、子の管に液面検出部５３を取付けることが考えられる。そして、この場合には、ボトル蓋３８の外側に柔軟な信号ケ−ブルを導出することが可能である。
【００２２】
つぎに、上述の採取装置３１の作用を説明する。
まず、装置利用者が操作部５１を操作（例えばボタン操作など）すると、第１の液面検知部５３において、第１及び第２の投受光部６１ａ、６１ｂの発光部６２が発光する。図１中に示すように、緩衝液３２の液面６５が第１の投受光部６１ａよりも上にあるときは、第１の投受光部６１ａの発光部６２から発せられた測定光がケ−ス５６を透過して緩衝液３２中に漏れ、第１の投受光部６１ａの受光部６３は測定光を受光しない。
【００２３】
制御部５０は、第１の投受光部６１ａの受光部６３からの信号に基づいて定量吐出ポンプ４７を駆動する。そして、一定量の緩衝液３２が採取ノズル４６に吸引され、吐出チュ−ブ４８から所定の反応容器４９に吐出される。
【００２４】
この吐出動作が何回か繰り返されると、緩衝液ボトル３３の緩衝液３２の量が徐々に減少し、吐出回数に応じて液面６５が下がる。液面６５が第１の投受光部６１ａよりも下がると、ケ−ス５６の周囲の屈折率が変化するため、発光部６２から発せられた測定光は空気中には漏れず、ケ−ス５６の外壁で反射する。そして、この反射光は受光部６３によって検出され、反射光の受光量が所定値に達している場合に、反射光が受光されたことを表す二値化信号が制御部５０へ送られる。
【００２５】
制御部５０は、第１の投受光部６１ａの受光部６３からの信号に基づいて、定量吐出ポンプ４７を停止させる。さらに、制御部５０は希釈ポンプ４３を駆動し、イオン交換水３４と濃縮緩衝液３６とが採取ノズル４１、４２に吸引される。そして、イオン交換水３４と濃縮緩衝液３６とは、一定比率で混合されて緩衝液となり、この緩衝液は吐出チュ−ブ４５から緩衝液ボトル３３に吐出される。
【００２６】
緩衝液３２の液面６５が第２の投受光部６１ｂまで上昇すると、発光部６２からの測定光が緩衝液３２中に漏れるため、受光部６３は測定光を検出しない。制御部５０は、測定光が第２の投受光部６１ｂの受光部６３によって検出されなくなると、希釈ポンプ４３を停止させる。
【００２７】
また、緩衝液を緩衝液ボトル３３に吐出するに従い、イオン交換水３４と濃縮緩衝液３６は徐々に減少する。イオン交換水３４の液面６６又は濃縮緩衝液３６の液面６７のいずれかが液面検知部（５４或いは５５）の投受光部６１よりも下降し、第２或いは第３の液面検知部５４、５５の受光部６２が測定光を検出すると、制御部５０は希釈ポンプ４３を停止させ、表示部５２に警報を表示する。この後、緩衝液３２も無くなると、制御部５０は定量吐出ポンプ４７も停止させ、表示部５２に緩衝液３２の不足を表す警報を表示する。
【００２８】
ここで、制御部５０が、第２及び第３の液面検知部５４、５５からの信号を区別して、イオン交換水３４及び濃縮緩衝液３６のいずれが不足しているかを表示部５２に表示するようにしてもよい。
【００２９】
上述のような採取装置３１においては、光学式の液面検知部５３〜５５が緩衝液３２、イオン交換水３４、及び、濃縮緩衝液３６に浸されており、各液体の液面６５〜６７が液面検知部５３〜５５によって検知されるので、金や白金製の電極棒を用いた場合に比べて、採取装置３１が安価になる。
【００３０】
なお、測定光が液体中に漏れた場合に、各ボトル内壁で反射した光が受光されることが考えられるが、ケ−ス５６とボトルの内壁との間隔を十分に大きく確保することにより、液体中に漏れた光の受光を防止することができる。また、ボトルに赤外線透過率の低い材料を採用したり、ボトルを低赤外線透過率の材質からなる遮光箱に収納したりすることにより、太陽光等の外乱光を遮断できる。
本発明は、要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【００３１】
例えば、本実施例においては、警報の表示が、緩衝液３２が無くなった場合と、イオン交換水３４或いは濃縮緩衝液３６が無くなった場合に行われるが、本発明はこれに限定されず、各液体が無くなる毎に警報を表示することも可能である。
【００３２】
また、液面検知部５３〜５５のケ−ス５６の形状は円筒状に限られず、例えば角柱状などでもよい。
また、本実施例では、採取ノズル４１、４２、４６がおもり４４に固定されているが、例えば、液面検知部５３〜５５のケ−ス５６に固定してもよい。
【００３３】
さらに、各液面検知部５３〜５５において、投受光部６１ａ、６１ｂ、６１を多段階に配設すれば、上限と下限のみでなく、中間の任意の位置の液面を検知することができる。
【００３４】
つぎに、本発明の第２実施例の要部を図３及び図４に基づいて説明する。なお、第１実施例と同様の部分については同一番号を付し、その説明は省略する。
図３は本発明の第２実施例を示すもので、図中の符号７１は液体自動採取装置としての液体試薬自動採取装置（以下、採取装置と称する）である。この採取装置７１においては、液体としての液体試薬７２を収容した試薬ボトル７３が備えられており、試薬ボトル７３には耐薬品性の樹脂材料からなる採取ノズル７４が挿入されている。
【００３５】
採取ノズル７４は定量吐出ポンプ４７に接続されており、定量吐出ポンプ４７には吐出チュ−ブ４８が接続されている。そして、液体試薬７２は採取ノズル７４に吸引され、吐出チュ−ブ４８から所定位置の反応容器４９へ吐出される。
【００３６】
試薬ボトル７３の中には液面検知部７５が収容されている。この液面検知部７５は略垂直に設けられており、試薬ボトル７３中の液体試薬７２に浸されている。
【００３７】
液面検知部７５は円筒状のケ−ス７６を有しており、ケ−ス７６の中には計測部７７が収納されている。ケ−ス７６の材質として、耐薬品性を有し黒色な樹脂材料が採用されている。また、ケ−ス７６は上端を開放しており、ケ−ス７６は耐薬品性を有するケ−ス蓋７８によって密封されている。
【００３８】
ケ−ス７６の内壁は同心円状に形成されており、ケ−ス７６の一部の肉厚は他の部分よりも厚くなっている。さらに、ケ−ス７６の厚肉な部分の外壁には採取ノズル係合用の溝７９が形成されており、この溝７９はケ−ス７６の軸方向略全長に亘って直線状に伸びている。そして、この溝７９には採取ノズル７４が入込んでおり、ケ−ス７６は溝７９を利用して採取ノズル７４に平行に固定されている。
【００３９】
計測部７７は配線基板８０を備えており、配線基板８０には投受光部８１が装着されている。この投受光部８１はケ−ス７６の軸方向中間部に位置している。投受光部８１は、発光部８２と受光部８３とにより構成されており、発光部８２と受光部８３とはケ−ス７６の径方向に平行に隣接している。そして、投光部８２の投光面と受光部８３の受光面とは共に略真下を向いている。
【００４０】
投光部８２は測定光８４を略真下へ発する。さらに、受光部８３は入射した測定光８４を光電変換する。得られた電気信号は二値化されたのち、配線基板８０に接続された信号ケ−ブル６４を介して制御部５０へ送られる。
【００４１】
また、ケ−ス７６には透明または透明に近い材質で構成された測定光案内部８５が一体に設けられている。この測定光案内部８５の断面形状は二等辺三角形であり、測定光案内部８５には第１及び第２の傾斜面８６、８７が形成されている。傾斜面８６、８７の間の角度は略９０度に設定されている。また、測定光案内部８５には発光部８２及び受光部８３が接しており、発光部８２は測定光案内部８５に向けて測定光８４を発する。
【００４２】
ケ−ス７６の、測定光案内部８５よりも上側の部分には、透明なモ−ルド材８８が充填されており、計測部７７はこのモ−ルド材８８によって固定されている。また、ケ−ス７６の下端は試薬ボトル７３の底７３ａに達している。ここで、図３及び図４においては、図面が繁雑になることを避けるためモ−ルド材８４のハッチングの記入が省略されている。
【００４３】
ケ−ス７６には試薬導入用のスリット８９が複数形成されており、これらスリット８９はケ−ス７６の下端から測定光案内部８５へ延びている。そして、液体試薬７２はこれらのスリット８９を介して測定光案内部８５より下側のケ−ス７６内に導入され、ここに液体試薬７２が満たされて、測定光案内部８５より下側の部分のケ−ス７６内の空気が逃がされる。
【００４４】
投受光部８１とボトル７３の底７３ａとの間隔は、ケ−ス７６の測定光案内部８５よりも下側の部分によって確保されている。つまり、この部分がスペ−サ９０として機能しており、投受光部８１とボトル７３の底７３ａとを十分に大きく離間させている。
【００４５】
つぎに、上述の採取装置７１の作用を説明する。
まず、装置利用者が操作部５１を操作（例えばボタン操作など）すると、液面検知部７５において、投受光部８１の発光部８２が測定光８４を発する。液体試薬７２の液面９１が測定光案内部８５よりも上方にあるときには、測定光８４が測定光案内部８５を通過し、第１の傾斜面８６から液体試薬７２中に漏れる。このため、受光部８３は測定光８４を受光しない。
【００４６】
制御部５０は、受光部８３からの信号に基づいて定量吐出ポンプ４７を駆動する。そして、一定量の液体試薬７２が採取ノズル７４に吸引され、吐出チュ−ブ４８から所定の反応容器４９に吐出される。
【００４７】
この吐出動作が何回か繰り返されると、試薬ボトル７３の液体試薬７２の量が徐々に減少し、吐出回数に応じて液面９１が下がる。液面９１が測定光案内部８５よりも下がると、傾斜面８６、８７の周囲の屈折率が変化するため、発光部８２から発せられた測定光８４は、図４（ｆ）中に示すように空気中には漏れない。そして、測定光は第１の傾斜面８６を界面として反射し、第２の傾斜面８７で反射して、受光部８３に導かれる。
【００４８】
この反射光は受光部８３によって検出され、反射光の受光量が所定値に達している場合に、反射光が受光されたことを表す二値化信号が制御部５０へ送られる。制御部５０は、受光部８３からの信号に基づいて、定量吐出ポンプ４７を停止させる。さらに、制御部５０は、受光部８３が測定光を検出すると、試薬の減少を表す警報を表示部５２に表示する。
【００４９】
上述のような採取装置３１においては、光学式の液面検知部８１が液体試薬７２に浸されており、液体試薬７２の液面９１が液面検知部８１によって検知されるので、第１実施例と同様に、検知対象となる液体の種類に関わらずに液面検知を行うことができる。したがって、高価な電極棒が不要になり、採取装置３１の低価格化が可能になる。
【００５０】
また、本実施例においては、投受光部８１の発光部８２及び受光部８３が下向であるとともに、これらがスペ−サ９０を介して、試薬ボトル７３の底７３ａに対し十分に離間しているので、液体試薬７２中に漏れて試薬ボトル７３の底７３ａで反射した測定光８４が受光部８３に入射することを防止できる。したがって、第１実施例のように、投受光部８１と試薬ボトル７３との距離を確保するために、液面検知部をボトルに固定する必要がない。
【００５１】
さらに、本実施例では、ケ−ス７６の材質に黒色の樹脂が用いられているので、外乱光を遮断でき、試薬ボトル７３に、例えば太陽光の赤外線などのような外乱光を透過しにくい特殊な材質を利用したり、試薬ボトル７３を外乱光を避けるための箱に収容したりする必要がない。そして、試薬ボトル７３の形状や色を制限されることなく、高精度な液面検知を行うことができる。
【００５２】
なお、本実施例では、外乱光を遮断するためにケ−ス７６の外側の材質に黒色の樹脂が採用されているが、この他に、例えば外乱光を十分に遮断できる材質を必要な部分のみに利用したり、有色薄膜を形成したりすることが可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、液体容器内の液体の液面を検知する液面検知部を備え、上記液体を、液量を検知しながら採取する液体自動採取装置において、上記液面検知部は、上記液体容器に収容されて上記液体に浸されるケースと、このケースに収容された投光部と、上記ケースに収容され、上記投光部からの光を受けた際に所定の信号を出力する受光部と、上記投光部からの光を受光部に反射する反射部と、を具備しており、上記反射部と上記投光部及び受光部との間を透明な部材で密に形成することにより、上記液面検知部が上記液体内にある場合には上記投光部からの光を上記反射部で反射せず外部に透過させ、該液面検知部が上記液体から露呈されている場合には上記投光部からの光を上記反射部により上記受光部に向けて反射するものである。
また、液体の有無に応じて異なる電気信号を得る投受光部を複数有するものである。
したがって本発明は、電極棒を用いることなく液面検知を行うことができ、液面自動採取装置を低価格化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す構成図。
【図２】本発明の第１実施例の液面検知部を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った平断面図。
【図３】本発明の第２実施例を示す構成図。
【図４】本発明の第２実施例の液面検知部を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った断面図、（ｃ）は側断面図、（ｄ）は上方からの平面図、（ｅ）は下方からの平面図、（ｆ）は（ｃ）中の円Ｃで囲った部分の拡大図。
【図５】従来例を示す構成図。
【図面の簡単な説明】
３１…緩衝液自動採取装置（液体自動採取装置）、３２…緩衝液（液体）、３３…緩衝液ボトル（液体容器）、３４…イオン交換水（液体）、３５…イオン交換水ボトル（液体容器）、３６…濃縮緩衝液（液体）、３７…濃縮緩衝液ボトル（液体容器）、５３〜５５…第１〜第３の液面検知部、６１ａ、６１ｂ、６１…投受光部、６５〜６７…液面、７１…液体試薬自動採取装置（液体自動採取装置）、７２…液体試薬、７３…試薬ボトル（液体容器）、７５…液面検知部。

Claims

液体容器内の液体の液面を検知する液面検知部を備え、上記液体を、液量を検知しながら採取する液体自動採取装置において、
上記液面検知部は、上記液体容器に収容されて上記液体に浸されるケースと、このケースに収容された投光部と、上記ケースに収容され、上記投光部からの光を受けた際に所定の信号を出力する受光部と、上記投光部からの光を受光部に反射する反射部と、
を具備しており、上記反射部と上記投光部及び受光部との間を透明な部材で密に形成することにより、上記液面検知部が上記液体内にある場合には上記投光部からの光を上記反射部で反射せず外部に透過させ、該液面検知部が上記液体から露呈されている場合には上記投光部からの光を上記反射部により上記受光部に向けて反射することを特徴とする、液体自動採取装置。
上記液体の有無に応じて異なる電気信号を得る投受光部を複数有することを特徴とする請求項１に記載の液体自動採取装置。