JP3952182B2 - 分注器における液面検出方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、便潜血分析等を行う分析機器で用いられる分注器における液面検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、集団検診等で集められた検体より便潜血分析を自動的に行う大型の分析装置は知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この大型の分析装置は、使い捨てまたは洗浄して再使用する混合容器を多量にセットし、この混合容器を直線移送しつつ、空の混合容器に検体採取容器から検体液を、試薬ボトルから２種の液状試薬を順にそれぞれ異なる分注器により分注し、その呈色度合いの測光を行うようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３５９６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の自動分析装置では、装置が大型で多量の検体を分析するのに適したもので、検体数が少なく測定頻度の少ない場合には、高価で不向きであるとともに、装置構造が複雑である問題を有する。
【０００６】
つまり、前述の大型分析装装置では、混合容器へ検体液、試薬などの複数の液体を分注する機構は、それぞれに専用の分注器を設置して吸引ノズル（ピペット）による吸引・吐出で各液を分注しているが、これでは複数の分注器が必要で、装置が複雑・大型化し、小型化を図る際の障害となる。また、この分注器においては、検体液間、検体液と試薬とのコンタミネーションを防止するために、液体を分注した吸引ノズルをその都度洗浄する必要があり、この点からも装置および動作が複雑となっている。
【０００７】
この点、分注器における吸引ノズルの先端に使い捨てのチップを装着し、このチップ内に液体を吸引・吐出して分注し、使用後のチップは洗浄することなく廃却することにより、機構および動作の簡素化を図ることも知られている。この使い捨てのチップの場合においても、１つの液体を分注する毎に使用したチップを吸引ノズルより外して、新たなチップを装着してコンタミネーションを防止するようにしているが、コンタミネーションの問題がない場合には、１つの分注器によってチップを交換せずに複数の液体を連続的に分注することが、効率面およびコスト面で有利で小型化が可能となるが、液面検出の点で難点がある。
【０００８】
上記液面検出は、チップ内に容器より液体を所定量吸引する場合に、チップ先端を液面より所定寸法だけ挿入して吸引することが、所定量の液体を精度良く吸引するためには重要で、そのためには変化する液面位置を検出する必要から行うものである。この液面検出の一例としては、容器の液面に対してチップ先端を接近移動させつつ、チップに吐出圧を導入してチップ先端よりエアを吐出させながらその圧力変動を検出し、チップ先端が液面に触れてエア吐出が変化した際の圧力変動より、液面位置の検出を行っている。
【０００９】
しかし、例えば、液体混合用の混合容器へ乾燥状態の試薬を予め入れておき、この混合容器にまず第１液（溶解液）を注入して試薬を溶解し、その後の混合容器に第２液（検体液）を分注する場合などにおいては、第１液がチップに付着していても第２液とのコンタミネーションの問題が生じないために、１つのチップによって第１液と第２液とを連続的に分注することが可能であるが、チップに付着した第１液によって、第２液の液面検出が正確に行えない問題があった。
【００１０】
すなわち、第１容器より第１液を液面検出を行って所定量吸引し、その全量を混合容器へ吐出しても、チップ壁面との濡れ性などによって、このチップ壁面には第１液が付着残留し、チップを第２容器に移動して第２液を吸引するまでの間に、この付着残留している第１液が壁面を伝ってチップ先端に移動し、チップ先端開口を塞ぐように液膜が形成されるか、液滴が形成される。このようにチップ先端開口が塞がれると、エアの吐出が安定せず、液膜の吐出または液滴の移動に伴う圧力変化が生じ、圧力変動の検出に基づく液面検出の精度が低下し、動作信頼性が確保できず、分注液量の誤差が分析精度の低下を招く問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は上記点に鑑み、１つのチップを用いて２回以上の分注を連続して行う際に、第１液が付着残留した状態でも第２液の液面検出が精度良く行えるようにした分注器における液面検出方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の分注器における液面検出方法は、吸引ノズルの先端に着脱可能に装着した１つのチップを用いて複数回の分注を行う分注器における、先に分注した液が残留した状態のチップで次に分注する液の液面を検出する液面検出方法であって、
前記先に分注した液が残留した状態のチップに吸引圧を導入してチップ内残液を一度吸い上げた後、該チップ内へ吐出または吸引圧を導入して吐出または吸引動作を行いつつチップ先端を次に分注する液の液面に接近させ、チップ先端が該液面に触れた際の吐出または吸引圧変化を判定して液面検出を行うことを特徴とするものである。
【００１３】
なお、先に分注した液の吐出後の吸引動作によってチップ内に液膜が形成されない場合においても、上記と同様の操作で液面検出が行える。また、エア吐出または吸引に伴って、液膜はチップ内を下方または上方に移動するが、液面接触時にチップ先端より液膜が吐出しないかまたは吸引ノズルに接触しなければよく、吐出または吸引動作時間との関係で残液の吸い上げ量が設定される。
【００１４】
また、３回以上の分注を連続的に行う場合についても、上記と同様に本発明が適用可能であり、先行する分注後に連続して次に分注する液を分注する場合に、一度残留液を吸い上げてから液面検出を行うものである。
【００１５】
【発明の効果】
上記のような本発明によれば、先に分注した液を吐出した後のチップに吸引圧を導入してチップ内残液を一度吸い上げた後、該チップ内へ吐出または吸引圧を導入してゆっくり吐出または吸引動作を行いつつチップ先端を次に分注する液の液面に接近させ、チップ先端が該液面に触れた際の吐出または吸引圧変化を判定して液面検出を行うことにより、１つのチップによって連続した液体の分注を精度良く行え、機構の簡素化、コスト面で有利となる。
【００１６】
また、１つの分注器で複数回の分注を連続的に行うことが可能となり、分注器の機構が簡素化でき、小型化の実現が可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。図１は一つの実施形態に係る分注器の概略機構図、図２は液面検出を含む分注動作を順に示す図である。
【００１８】
図１に示す分注器１は、分析機器などにおいて液体の吸引・吐出を行うもので、吸引ノズル２と、この吸引ノズル２の先端に着脱交換可能に装着され液体を収容するピペット状のチップ３とを備える。吸引ノズル２の中心部には軸方向に貫通して先端部に開口するエア通路２ａを有し、このエア通路２ａには吸引吐出ポンプ４からのエア回路５が接続される。
【００１９】
吸引吐出ポンプ４はシリンジポンプ等の脈動変化の少ない負圧および正圧を生成するものが使用され、モーターを備えたポンプ駆動部２２によって駆動される。図示のシリンジポンプによる吸引吐出ポンプ４の場合、ポンプ駆動部２２におけるモーターの正転または逆転駆動に応じてピストン部材４ａを移動させて負圧（吸引圧）および正圧（吐出圧）を発生させるものであり、その圧力はエア回路５によって吸引ノズル２内部のエア通路２ａを介してチップ３の内部に導入される。
【００２０】
また、上記吸引ノズル２は、不図示の昇降機構および旋回機構などによって上下動および横移動可能に取り付けられ、これらの機構を駆動するモーターなどを備えたノズル駆動部２１によって駆動制御され、混合容器１０、第１容器１１および第２容器１２に対して上下移動するとともに、これらの容器１０〜１２の間を横移動できるように設けられている。
【００２１】
前記チップ３は全体としてピペット状であり、下端に液体を吸引・吐出する先端開口３ａを有し、この開口３ａにつながる容積部分に液体を収容する。上部は吸引ノズル２の先端に密に嵌合されるもので、吸引ノズル２の下降移動によって、その先端部が挿入され、その嵌合力によりチップ３が吸引ノズル２に装着保持され、エア通路２ａの圧力がチップ３内に導入され、吸引圧によりチップ３内に液体を吸引し、吐出圧によりチップ３内の液体を吐出する。使用後のチップ３は、嵌合を外して廃却される。
【００２２】
さらに、分注器１は、前記エア回路５に接続された圧力センサ６を備え、この圧力センサ６はエア回路５の圧力すなわちチップ３の内圧を検出する。圧力センサ６の検出信号は制御部２０に送出され、この制御部２０では検出圧力の変化に基づき、チップ３の先端が液面に触れた時点の圧力変化を判定して、液面検出を行うとともに、不図示の位置センサ等の信号に基づき、前記ノズル駆動部２１およびポンプ駆動部２２の駆動制御を行い、吸引ノズル２の移動および吸引吐出ポンプ４の作動制御を行う。
【００２３】
液面検出の動作は、液面に対してチップ３の先端開口３ａを接近移動させつつ、チップ３に吐出圧を導入してエアを先端開口３ａよりゆっくり吐出しながらその圧力変動を圧力センサ６で検出し、先端開口３ａが液面に触れてエア吐出が変化した際の圧力変動より検出するものである。
【００２４】
そして、上記分注器１により、例えば、乾燥試薬７を収容した混合容器１０に、第１液８を収容した第１容器１１および第２液９を収容した第２容器１２より、第１液８および第２液９をそれぞれ所定量分注するものであり、１つのチップ３を用いて２回の分注を連続して行う。
【００２５】
一例の便潜血分析では、混合容器１０（キュベット）の内部には金コロイド試薬による凍結乾燥試薬７が収容され、まず、この混合容器１０に第１容器１１（溶解液ボトル）から第１液８（溶解液）を所定量分注して試薬７を溶解し、その後、第２容器１２（検体容器）より第２液９（検体液）を所定量分注し、さらに、このチップ３を使用して混合容器１０内の混合液を吸引・吐出して攪拌するものである。その後、測定位置を通過する毎に混合容器１０内の混合液の呈色変化を透過測光し、初期値と所定時間後の呈色度合いから便潜血を求めるものである。
【００２６】
上記分注器１による第１液８および第２液９の分注動作の工程を、図２(ａ)〜(ｉ)により順に説明する。なお、この図では吸引ノズル２の先端に装着したチップ３のみ図示し、吸引ノズル２の図示は省略している。
【００２７】
図２(ａ)〜(ｃ)は、第１容器１１より第１液８を液面検出して吸引する工程である。まず図２(ａ)のように、チップ３を第１容器１１の上方に移動し、このチップ３を下降させてチップ３の先端開口３ａを第１液８の液面に接近移動させつつ、チップ３に吐出圧を導入してエアを先端開口３ａよりゆっくり吐出させる。そして、チップ３の先端開口３ａが液面に触れた際の圧力センサ６の圧力変化を制御部２０で判定して第１液８の液面位置を検出した後、図２(ｂ)のように、その液面位置よりチップ３の先端開口３ａを液面より所定寸法ｄだけ挿入してチップ３の下降移動を停止する。次に、図２(ｃ)のように、チップ３内へ吸引圧を導入し、先端開口３ａから所定量の第１液８を吸い上げ収容する。
【００２８】
次に、図２(ｄ)のように、上記第１液８を収容したチップ３を、液体混合用の混合容器１０の上方へ移動させてから下降させ、チップ３内に吐出圧を導入して、混合容器１０へチップ３内の第１液８を全部注入する。そして、図２(ｅ)のように、チップ３内の第１液８を混合容器１０へ全量吐出して試薬７を溶解した後、チップ３を上昇移動させる。なお、全量吐出を行ってもチップ３の壁面には第１液８が付着残留する。
【００２９】
次に、図２(ｆ)〜(ｉ)は、第２容器１２より第２液９を吸引する際の液面検出工程である。まず、図２(ｆ)のように、第１液８を全量吐出した後のチップ３を、第２容器１２の上方へ移動させるが、その間に、チップ３の壁面に付着残留した第１液８が壁面を伝い落ちて、先端開口３ａを塞ぐように液膜８ａが形成される。そのままでは液面検出が不能なので、図２(ｇ)のように、チップ３に吸引圧を導入して液膜８ａをチップ３内の高い位置へ吸い上げ、液膜８ａの下方にエアを吸引する。その後、図２(ｈ)のように、このチップ３を下降させてチップ３の先端開口３ａを第１液８の液面に接近移動させつつ、チップ３に吐出圧を導入して液膜８ａを下方に移動させつつ、液膜８ａより下部のエアを先端開口３ａよりゆっくり吐出させる。そして、図２(ｉ)のように、チップ３の先端開口３ａが液面に触れた際の圧力センサ６の圧力変化を制御部２０で判定して、第２液９の液面位置を正確に検出する。
【００３０】
その後は図示してないが、前記図２(ｂ)および(ｃ)と同様に、液面位置よりチップ３の先端開口３ａを第２液９の液面より所定寸法ｄだけ挿入した後、チップ３内へ吸引圧を導入して所定量の第２液９を吸い上げ収容する。また、第２液９を収容したチップ３を混合容器１０の上方へ移動させてから、その全量を混合容器１０へ吐出し、また、このチップ３を混合液に挿入して吸引・吐出を繰り返し、混合液の攪拌を行うものである。
【００３１】
上記のような実施の形態では、１つのチップ３を用いて２回の分注を連続して行う場合の、後続の第２液９の吸引時における液面検出を、第１液８の残留液による液膜８ａをチップ３内の高い位置へ吸い上げてから行うことにより、正確な液面検出が良好に行え、第２液９の吸引液量の精度を第１液８と同様に確保できる。そして、チップ３の交換が不要であり、また、１つの分注器１で２種以上の分注が行え、分析機器の小型化が図れる。
【００３２】
なお、上記実施形態では、２回の連続分注を行う場合について説明したが、３回以上の連続分注の場合における後続する分注についても、上記と同様に液面検出が行えるものである。
【００３３】
また、上記実施形態では、第１液を全量吐出した後に、残液を吸い上げているが、必ずしも全量吐出でなくともよく、所定吐出量の余分量が残っている状態であっても適用が可能である。
【００３４】
また、上記実施形態では、チップ内残液を一度吸い上げた後に、チップ内へ吐出圧を導入してゆっくり吐出動作を行いつつ液面に接近させ、吐出圧を判定して液面を検出しているが、チップ内へ吸引圧を導入して吸引動作させて、吸引圧を判定して液面を検出することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る分注器の概略機構図
【図２】本発明の液面検出を含む分注動作を順に示す図
【符号の説明】
１ 分注器
２ 吸引ノズル
３ チップ
3a 先端開口
４ 吸引吐出ポンプ
５ エア回路
６ 圧力センサ
７ 試薬
８ 第１液
8a 液膜
９ 第２液
10 混合容器
11 第１容器
12 第２容器
20 制御部

Claims (1)

1. 吸引ノズルの先端に着脱可能に装着した１つのチップを用いて複数回の分注を行う分注器における、先に分注した液が残留した状態のチップで次に分注する液の液面を検出する液面検出方法であって、
   前記先に分注した液が残留した状態のチップに吸引圧を導入してチップ内残液を一度吸い上げた後、該チップ内へ吐出または吸引圧を導入して吐出または吸引動作を行いつつチップ先端を次に分注する液の液面に接近させ、チップ先端が該液面に触れた際の吐出または吸引圧変化を判定して液面検出を行うことを特徴とする分注器における液面検出方法。

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