JP4966913B2 - 液体分注装置 - Google Patents

Description

本発明は液体分注装置、特に自動分析装置において試料、試薬、又は試料と試薬との反応液の採取に用いられるのに適した、液面検出機能を有する液体分注装置に関する。

生化学自動分析装置や免疫自動分析装置などの自動分析装置では、液体試料や試薬を試料容器や試薬容器から反応容器へ自動で吸引および吐出（以下、分注と略す）する分注装置を備えている。

特に、生化学自動分析装置は、血液や尿などの生体試料を試料が収容された第一容器から第二容器へ分注し、更に試薬が収容された第三容器から、生体試料が分注された第二容器へ試薬を分注し、試料と試薬の混合液に生じる色の変化を光度計の如き測定手段によって測定するものである。

試料、試薬共に分注動作の際には分注対象の液体内へ分注プローブの先端を浸漬させるが、その浸漬深さが大きいほど分注プローブ外壁への液体付着量が増し、異なる試料、試薬間でのコンタミネーションが大きくなる。

そこで、分注プローブの浸漬深さを極力低減する為に、容器内の液体の液面を検出し、プローブの先端が液面より僅かに下に達した位置でプローブの下降動作を停止させ、次いでプローブ内へ所定量の液体を吸引するように動作制御する手法が一般的に行われている。

この場合、液面を正確に検知する技術が重要となる。液面を検知する技術としては、分注プローブと液体の間の静電容量を測定する方法、分注プローブ内の圧力変化を測定する方法等さまざまな方法が提案されている。

このような方法を用いた分析装置としては、例えば、特開昭６２−２１８８１８号公報（特許文献１）、特開昭６３−２５９４２０号公報（特許文献２）、特開平２−５９６１９号公報（特許文献３）、及び特開平８−１１４６０４号公報（特許文献４）に示されるものがある。

ところが、このような各従来例の方法は、液面の検出方法はそれぞれ異なるものの、吸引開始時に試料や試薬液が存在するかどうかを検出し、存在することが分かった時、または、存在すると想定される位置へ移動した時にプローブによる吸引を開始するものであり、必要量吸引することができず、途中で試料や試薬液が無くなった場合においてもこれを直接的に検知することはできなかった。

上記吸引状況を検出するために、特公平３−４０３４３号公報（特許文献５）に記載されているように、圧力センサを用いて試料、試薬液を確実に吸引しているかどうかを検知するものが知られている。

しかしながら、このような圧力センサを用いる方法は吸引量が微量である際には十分な圧力変化が得られず、正確に検知することが困難であった。

特開昭６２−２１８８１８号公報 特開昭６３−２５９４２０号公報 特開平２−５９６１９号公報 特開平８−１１４６０４号公報 特公平３−４０３４３号公報

上記特許文献４に記載されているように、静電容量方式により液面を検知し、液体の存在を確認して吸引動作をする液体分注装置は公知であるが、その場合にも液面が泡立っている場合などに泡を液面と誤検知して液体ではなく泡や空気を吸引してしまうことがある。

このような液面の誤検知による液体の異常吸引、およびそれに起因する液体の分注異常を直接的に検出する有効な手段がなかった。また、上記特許文献５に記載されている圧力センサ方式では、吸引量が微量である際には十分な圧力変化が得られず、正確に分注異常を検知できない不具合があった。

また、液体分注装置の操作性向上の観点から、この分注異常が原因で生じる分析不良を操作者に早急に知らせることが求められる。

さらに分析不良が生じた検査に対して、操作者に再検査の依頼を促すことができれば、対象の再検査を滞りなく実施することができる。

本発明は、上記の課題に鑑み、分注動作の異常判定を正確に精度よく、かつ特別複雑な検出機構・手段を用いることなく容易に検出できる液体分注装置を提供することを目的とする。

本発明は、容器内に入った液体を吸引し、吸引した液体を別の容器に吐出するノズルと、前記別の容器を収納する容器収容部を有する液体分注装置において、前記ノズルを第１電極とし、前記容器収容部を第２電極とし、液体の吐出開始前〜吐出終了直後の間に、前記第１電極と前記第２電極間の静電容量を測定する測定手段を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、吐出動作中に電気的な物理量を測定することにより、分注動作の異常判定を正確に精度良く、かつ容易に実現する。また、分注動作の異常判定で異常と判定した場合の分析結果に対して、アラームを付加し期待値外の検査結果の発生を防止する。さらに、アラームが発生した検査依頼に対して、操作者に再検査依頼を通知することで、検査結果の報告までにかかる時間の短縮を実現する。

以下に本発明の実施例を図１から順を追って説明する。

図１は、本発明に係る液体分注装置の１つの実施例を示す。

ノズルは、内側ノズル部分である移動媒体管（チューブ）２と、これを覆う電気シ−ルド１の同軸二重管構造になっている。

ノズルの部品構造であるシールド１とチューブ２は、ステンレススチールなどの導電性の材料から作られ、シールド１は接地される。

ノズル先端部（チューブ２の先端）は、試料、試薬又は試料と試薬との反応液（以下単に液体と略称する）を吸引、および吐出する部分である。

また、ノズルが導電性のシールド１で覆われているため、一方の検出電極であるノズル先端部（チューブ２の先端）の露出面積が最小にされ、これによってノズルに対する他方の電極である第２容器収容体１２以外の部分とノズルとの間の静電容量の測定への影響が少なくなる。

また、シールド１は、磁気シールドにもなっているために、モータ９等によって生じる外界からのノイズに起因する液面検出の誤動作が防止される。

ノズルは、制御部８及びモータ９によるノズル上下機構１０の制御により上下動を可能としている。液体が吐出される第１容器１１は第１容器収容体１２に納められている。

この第１容器収容体１２はアルミニウムなどの導電性の材料で作られ、接地されている。チューブ２及び第１容器収容体１２は静電容量式の２つの電極として、静電容量測定部６に接続されている。

電極間の静電容量を測定することによって、液面検出ができる。

ノズル側のチューブ２は、第１電極になる。第１容器収容体１２は第２電極になる。静電容量測定部６は電気的な物理量の測定手段で、２つの電極間の静電容量を測定検出する。

また、第２電極を第１容器収容体１２から液体が吐出されるところの第１容器１１に代えることも可能である。この場合は、容器はステンレスやアルミニウムなどの導電性の材料で作られ、接地される。

静電容量測定部６と制御部８との間には液面判定部７が接続されている。この液面判定部７で、ノズル先端部が容器中の液面への接触の有無を判定する。

次に上記液体分注装置の動作について説明する。

ノズルは図示しない第１容器に入っている液体を吸引するためにノズル上下機構１０によって下降する。

静電容量測定部６は検出電極であるチューブ２と第１容器収容体（図示なし）との間の静電容量を測定し、出力信号を液面判定部７に送る。２つの電極間の静電容量は、電気的な物理量の測定手段（静電容量測定部６）により測定される。

ノズル上下機構１０の下降動作によりノズル先端が液面に接触すると、液面判定部７は制御部８に液面検出信号を送る。この液面検出信号を受けて制御部８はモータ９が停止させ、ノズルの下降を停止させる。

なお、２つの電極は、液面を検出する液面検出手段としての機能も併せて備えているのである。

ノズル先端が液面に接触した状態で、シリンジ５の動作により第１容器（図示なし）内の液体は所定量だけチューブ２に吸引される。

その後、ノズルはノズル上下機構１０の上昇動作により上昇され、図示しないノズル水平移動機構により水平方向に移動され、さらにノズルはノズル上下機構１０により第２容器１１の上に下降される。

ノズルは第２容器１１の上に下降された後、シリンジ７の動作により、チューブ２に吸引された液体が第２容器１１に吐出される。

なお、チュ−ブ２は水等の移動媒体（液体）で満たされ、シリンジ５の動作に応じて移動する液体が吸引及び吐出媒体となっている。

制御部８は、ノズルのチューブ２に液体を吸引する場合、吸引された液体の液面がチュ−ブ２及びその中の移動媒体に接触しないようにノズルの上下動作及びシリンジの動作を制御する。

ノズルのチューブ２に吸引された液体が第２容器１１に吐出されるとき、チューブ２と第２容器収容体１２との間の静電容量を測定し、その静電容量の変化から空吸い検出器１３で分注動作の異常判定を行う。

分注動作に異常が発生した場合には、空吸い検出器１３はその旨の信号をアラ−ム発生器１４に送り、アラ−ム発生器１４よりアラ−ムを発生させる。

こうしたアラ−ム報知により、分注動作に異常が発生した検査に対し、再検査依頼を行う等の対策が講じられ得る。

上記空吸い検出器１３は、分注時に泡や空気が混入するのを判定する異常判定手段に含まれる。この空吸い検出器１３を含む異常判定手段による判定方法については、後で説明を加える。

図２は、本発明を適用した自動分析装置の概略図で、分注機構およびそれの周辺部を示している。

各部の構成や機能は従来のものと共通性がある為、詳細についての記述は省略する。

サンプリング分注機構９８のサンプリング分注アーム９９は上下すると共に回転する。

サンプリング分注アーム９９に取り付けられたプローブ１０５で、左右に回転するサンプルディスク１０２に配置されたサンプル容器１０１内の試料を吸引し、反応容器１０６へ吐出するように構成されている。

なお、プローブ１０５の先端側には、試料７を吸引して吐出するノズルが垂下するように設けられている。

本図からもわかるようにサンプル容器１０１のサンプルディスク１０２への配置はサンプルディスク１０２上へ直接配置する場合や試験管（図示は無い）上にサンプル容器１０１を載せる事も可能なユニバーサルな配置に対応可能な構造のものが一般的である。

図２における自動分析装置の構成をさらに説明する。

回転自在な試薬ディスク１２５上には分析対象となる複数の分析項目に対応する試薬のボトル１１２が配置されている。試薬分注機構１１０の可動アームに取り付けられた試薬分注機構のプローブにより、試薬ボトル１１２から反応容器１０６へ所定量の試薬が分注される。

なお、試薬分注機構のプローブの先端には、試薬を吸引して吐出するノズルが垂下するように設けられている。

サンプル分注機構のプローブ１０５は、サンプル用シリンジポンプ１０７の動作に伴ってサンプルの吸引動作、及び吐出動作を実行する。試薬分注機構１１０のプローブは、試薬用シリンジポンプ１１１の動作に伴って試薬の吸引動作、及び吐出動作を実行する。

各サンプルのために分析すべき分析項目は、キーボード１２１、又はＣＲＴ１１８の画面のような入力装置から入力される。この自動分析装置における各ユニットの動作は、コンピュータ１０３により制御される。

サンプルディスク１０２の間欠回転に伴ってサンプル容器１０１はサンプル吸引位置へ移送され、停止中のサンプル容器内にサンプル分注機構のプローブ１０５が降下される。

その下降動作に伴ってプローブ１０５の先端がサンプルの液面に接触すると液面検出回路１５１から検出信号が出力され、それに基づいてコンピュータ１０３がサンプリング分注アーム９９の駆動部の下降動作を停止するよう制御する。

分注プローブ１０５内に所定量のサンプルを吸引した後、分注機構のプローブ１０５は上死点まで上昇する。

分注機構のプローブ１０５がサンプルを所定量吸引している間は、プローブ１０５とサンプル用ポンプ１０７の流路間に生じる吸引動作中の流路内圧力変動を圧力センサ１５２で検出する。

なお、ここで検出される圧力信号は圧力検出回路１５３で監視され、吸引動作中の圧力変動に異常を発見した場合は所定量吸引されていない可能性が高い。このため、分析が行われた後に出される当該分析結果に対しアラームを付記し注意を促すようにしている。

さて、サンプルを所定量吸引後、サンプリング分注アーム９９が水平方向に旋回し、反応ディスク１０９上の反応容器１０６の位置でプローブ１０５を下降し、反応容器１０６内へ保持していたサンプルを吐出する。

サンプルが入った反応容器１０６が試薬添加位置まで移動された時に、試薬分注機構１１０のプローブは、該当する分析項目に対応した試薬ボトル１１２から反応容器１０６へ所定量の試薬を分注する。

上述の試薬分注について詳しく説明する。

試薬分注機構１１０のプローブが試薬ボトル１１２から所定量の試薬を吸引後、反応容器１０６に試薬を吐出する。このときに、試薬分注機構１１０のプローブに組み込まれた静電容量検知センサ２０１がプローブと容器または容器収容体の間の静電容量を測定する。

なお、静電容量検知センサ２０１は、図１を引用して述べた第１電極と第２電極等により形成される。

静電容量検知センサ２０１で測定された信号は、静電容量検出回路２０２で監視し、試薬の吐出中の静電容量に異常を発見した場合は、試薬が所定量吸引されていない可能性が高いため、当該分析結果に対しアラームを付加する。

なお、静電容量検出回路２０２は、図１を引用して述べた静電容量測定部６、空吸い検出部１３により形成される。静電容量検出回路２０２は、分注時に泡や空気が混入するのを判定する異常判定手段に含まれる。

静電容量検出回路２０２は、各ユニットと同様、コンピュータ１０３により制御される。

上記実施例で述べた分注動作の監視では、サンプル分注機構のプローブではサンプル吸引時の流路内の圧力変動、試薬分注機構のプローブでは試薬吐出時のプローブと試薬容器の間の静電容量を測定している。別の監視方法として、サンプル分注機構のプローブでサンプル吐出時のプローブとサンプル容器の間の静電容量、試薬分注機構のプローブでは試薬吸引時の流路内の圧力変動を測定しても良い。

また、監視のタイミングは分注機構のプローブにおける吸引、または吐出のいずれのタイミングで測定しても良い。異常判定に利用する情報は、分注機構のプローブにおける吸引と吐出のいずれか一方、または両方を利用しても良い。

分注動作の電気的な物理量の測定対象として、電気伝導度およびインダクタンスを利用しても良い。この場合、図２の静電容量検知センサと静電容量検出回路の代わりに、信号検知センサと信号検出回路を備える。例えば、流速の測定結果を利用する場合、流速検知センサと流速検出回路を備える。
また、監視対象の液体に磁気粒子を含む場合、液体の磁場強度を測定して、分注動作の異常判定に利用しても良い。この場合、図２の静電容量検知センサと静電容量検出回路の代わりに、磁気検知センサと磁気検出回路を備える。

サンプル、及び試薬の分注に伴って試料容器１０１内のサンプル、及び試薬ボトル１１２内の試薬の液面が検出される。サンプル、及び試薬が加えられた反応容器１０６内の混合物は、攪拌器１１３により攪拌される。

反応容器１０６の移送中に複数の反応容器１０６が光源１１４からの光束を横切り、各混合物の吸光度、あるいは発光値が測定手段としての光度計１１５により測定される。

吸光度信号は、Ａ／Ｄ変換器１１６を経由しインターフェース１０４を介してコンピュータ１０３に入り、分析項目の濃度が計算される。

分析結果は、インターフェース１０４を介してプリンタ１１７に印字出力するか、又は表示部のＣＲＴ１１８に画面出力すると共に、メモリとしてのハードディスク１２２に格納される。

表示部に表示する異常のアラームに加えて、報知音による異常報知の併用も可能である。

測光が終了した反応容器１０６は、洗浄機構１１９の位置にて洗浄される。洗浄用ポンプ１２０は、反応容器１０６へ洗浄水を供給すると共に、反応容器１０６から反応液を排出する。

図２の例では、サンプルディスク１０２に同心円状に３列のサンプル容器１０１がセットできるように３列の容器保持部が形成されており、サンプル分注プローブ１０５によるサンプル吸引位置が各々の列に１個ずつ設定されている。

液体の分注動作に対する異常判定の判定手段として、液体の吐出開始前〜吐出終了直後の間に分注プローブと容器または容器収容体の間の静電容量を測定し、測定結果から分注動作の異常判定を行う方法について詳しく説明する。

液体の吐出開始前〜吐出終了直後の間に、分注プローブと容器または容器収容体の間の静電容量を測定した結果を図３に示す。設定値通りの液量を吐出した場合の静電容量を図３（ａ）に、設定値通りの液量ではなく、設定値未満の液量を吐出した場合の静電容量を図３（ｂ）と（ｃ）に示す。ここでの設定値とはアプリケーション画面で登録した分注量である。

図３中のグラフはそれぞれ、縦軸に静電容量を換算した電圧、横軸に時間を示している。

グラフ中の記号について説明する。Ａは静電容量のアナログ信号、ＤはＡのディジタル信号を表している。ディジタル信号の区間（ａ_１− ａ_２、ｂ_１− ｂ_２および、ｃ_１−
ｃ_２）は、分注プローブが液体を反応容器に吐出する際のノズルと容器、または容器収容体の間の静電容量を示している。

まず、設定値通りの液量を吐出した場合の静電容量について説明する。

図３（ａ）には、液体の吐出開始から吐出終了までの間（区間ａ_１− ａ_２）に、アナログ信号とディジタル信号に異常がない。

一方、設定値未満の液量を吐出した場合の静電容量では、アナログ信号、またはディジタル信号のいずれか一方、または両方に異常が確認できる。（図３（ｂ）と（ｃ））
図３（ｂ）では、液体の吐出開始から吐出終了までの間（区間ｂ_１− ｂ_２）でディジタル信号の異常はないが、アナログ信号でしきい値を上回る静電容量変化がある。

図３（ｃ）では、液体の吐出開始から吐出終了までの間（区間ｃ_１− ｃ_２）でアナログ信号とディジタル信号でしきい値を下回る静電容量変化がある。

次に、静電容量の測定結果に基づく異常判定の判定手段について詳しく説明する。まず、ディジタル信号を用いた場合、対象区間の信号から分注動作の異常判定を行う。例えば、図３（ａ）と（ｂ）に示すように、液体の吐出開始から吐出終了までの間（区間ａ_１−
ａ_２およびｂ_１− ｂ_２）ではディジタル信号に信号変化がない。この場合、区間内で電圧変化がないため当該分注動作は正常と判定する。一方、図３（ｃ）に示すように、液体の吐出開始から吐出終了までの間（区間ｃ_１− ｃ_２）では区間内で電圧が０Ｖとなる。この場合、区間内で信号変化があるため当該分注動作は異常と判定する。上述の通り、ディジタル信号を用いた異常判定では、区間内の信号変化の有無によって分注動作の異常判定を行う。ディジタル信号の異常判定は、図８に示したフローに従う。

次に、アナログ信号を用いた異常判定について説明する。アナログ信号を用いた分注動作の異常判定手段として、信号波形の要素を利用する。要素として、区間長さ（測定時間）、最大出力値、任意の時間における出力値、しきい値を上回った回数または総時間、信号の時間積分を利用する。この方法では、登録された信号波形と判定対象の信号波形の要素を比較して、分注動作の異常判定を行う。この場合、１つ、または複数の要素を比較する。

方法の詳細について以下に説明する。アナログ信号の時間積分を用いた場合の方法について説明する。図９に示すフローに従い、判定対象の信号波形から時間積分値を算出し、予め登録された設定値に基づく時間積分値と比較する。この場合の設定値は、操作者が登録した分注量に基づく。比較対象の信号波形から算出された時間積分値が、正常、および異常の分注動作に該当するか比較し、分注動作の異常判定を行う。ここでは、信号波形の要素として信号の時間積分を利用した例を示したが、その他の要素（測定時間、最大出力値、任意の時間における出力値、しきい値を上回った回数または総時間）を利用しても良い。また、異常判定の判定手段は、図３で説明した静電容量の測定結果に基づく異常判定の判定手段を利用する。

ここまでは、分注動作の異常判定、すなわち吸引時の空気混入に伴う異常吸引を検知する手段として、液体の吐出開始から吐出終了までの間に分注プローブと、容器または容器収容体の間の静電容量を利用する方法について説明したが、分注動作以外の別プロセスで、分注プローブとフレームグランドとの間の静電容量を測定することで、プロセスの異常判定に応用できる。

特許文献４に記載されているように、静電容量方式により液面を検知し、容器内の液体の存在を確認して吸引動作をする液体分注装置は公知であるが、液面検知の信号波形から容器の断面積を算出して、プロセスの異常検知に応用する方法について以下に説明する。

ここでは、試薬分注機構１１０のプローブが試薬ボトル１１２内の液面を検知する際の信号波形が、ボトル断面積に依存することを利用する。試薬ボトル１１２は回転自在な試薬ディスク１２５上に配置されている。試薬分注機構１１０の可動アームに取り付けられた試薬分注機構のプローブにより、試薬ボトル１１２から反応容器１０６へ所定量の試薬が分注される。この試薬の分注は、試薬の分注機構のプローブが試薬吸引位置で試薬の吸引を行う。試薬の吸引前に、試薬ディスク１２５は試薬ボトルを試薬吸引位置に搬送する。試薬の吸引が試薬ディスクの回転により試薬ボトルを搬送した直後に行われる場合、試薬ディスクの回転速度、移動距離、そして液体の粘性などの諸条件に依存してボトル内の液体の揺れが決まる。

そこで上記ボトル搬送に伴う液体の揺れを軽減する目的で、ボトル内に仕切り板を設けることがある。ボトル内に仕切り板を設けると、仕切り板がない場合と比較して、試薬分注機構１１０のプローブが試薬ボトル１１２内の液面を検知する際の断面積が小さくなる。プローブが試薬ボトル１１２内の液面を検知する際の信号波形は、ボトル断面積に依存する。

そこで本発明の第２の実施例では、ボトル断面積とプローブが試薬ボトル内の試薬に接触する前後の信号変化との関係から対象のボトル断面積を算出し、算出結果と登録されているボトル断面積と比較することでボトル設置の異常判定を行う。比較対象の断面積は、操作者が事前に登録したボトル設定（ボトルの大きさ、登録場所）に基づく。操作者は登録した場所に試薬ボトル１１２を設置するので、正しく設置されていればボトル断面積は正常と判定される。

装置で使用する試薬は分析対象ごとに使用量が異なるため、試薬ごとに充填量が異なる。また分析項目によって、１種類の試薬で分析可能な項目や複数の試薬を必要とする項目が混在する。このため、複数の分析項目を同時に測定するために、対象の試薬ボトル１１２が試薬ディスク１２５に設置されるが、項目による試薬使用量の違いや試薬の組み合わせ（試薬１種類、または複数種類）などの条件から装置メーカは試薬ボトル１１２を効果的に設置できるようにすることが要求される。このような場合も、ボトルを仕切り板で分割することが、ボトル１個の設置面積に複数の試薬を搭載するための有効な手段となる。ただしこの場合、ボトル設置には向きが生じ、操作者がボトルを設置する際に方向の取り違えが生じる可能性がある。

１つのボトルが１つの仕切り板で分割される場合で、かつ分割された領域の断面積が異なる場合、試薬分注機構１１０のプローブが試薬ボトル１１２内の液面を検知する際、プローブに組み込まれた静電容量検知センサ２０１がプローブと試薬ボトル１１２または試薬ディスク１２５の間の静電容量を測定すると、ボトルの断面積に応じた静電容量が得られる。ボトル断面積と、プローブが試薬ボトル内の試薬に接触する前後の静電容量との関係から、判定対象のボトル断面積を算出する。算出された断面積と操作者が登録したボトル設定とを比較することにより、試薬ボトルの設置場所および方向の異常判定を行う。異常判定の結果、設置場所や方向が誤っている場合には操作者にアラームで異常を通知する。

断面積に基づく信号波形を登録しておけば、静電容量の測定結果からボトル断面積の異常判定に利用できる。異常判定の手段は、図７で説明した静電容量の測定結果に基づく異常判定の判定手段を利用する。本実施例では試薬ボトルにおける液面検知の信号波形から容器の断面積を算出したが、この他に試料容器や反応容器など液体を貯留する容器全般に応用できる。

プロセス中でプローブとフレームグランドとの間の静電容量を測定することによりプロセスの異常を検知する別の実施例として、試薬に対する液面検知の静電容量から試薬の異常判定を行う。これは、試薬分注機構１１０のプローブが試薬ボトル１１２内の液面を検知する際の信号波形が試薬に依存することを利用する。

本発明の第３の実施例では、分注プローブが容器内の液面検知する際の静電容量を測定し、測定結果を用いて試薬を判別する。試薬の判別方法は、装置で使用される試薬に対して、プローブが試薬に接触する前後の静電容量を登録しておき、判定対象の信号波形と比較する。試薬の判別結果と、操作者が登録した設定値とを比較することで試薬の異常判定を行う。ここでの異常判定の手段は、図７で説明した静電容量の測定結果に基づく異常判定の判定手段を利用する。

本発明によれば、装置に登録された分析項目Ｒ_１に対して、操作者が異なる分析項目Ｒ_２を誤って設置していた場合、試薬の異常判定から試薬ボトルの設置誤りを検出できる。本実施例では試薬ボトルにおける液面検知の信号波形から試薬の異常判定を行うが、測定対象として試料容器にも応用できる。ここでは試薬に対する実施例を述べたが、本実施例は試料に対しても有効である。

また、プロセス中でプローブとフレームグランドとの間の静電容量を測定することによりプロセスの異常を検知する別の実施例として、プローブ洗浄時の信号波形から洗浄の異常判定を行う。試薬分注機構１１０のプローブが洗浄水で洗浄される際の信号波形は、洗浄水の条件（洗浄時間、洗浄方向、洗浄範囲、水量、洗浄水の種別）に依存する。

本発明の第４の実施例では、洗浄中の分注プローブと洗浄槽（図示なし）との間の静電容量を測定した場合、プローブが洗浄水に接触する前後で洗浄水の条件に基づく信号変化が得られる。洗浄水によるプローブの洗浄方法として、洗浄水がポンプ（図示なし）により供給される場合、洗浄水の液量はポンプ（図示なし）の供給圧と弁の開閉により制御される。しかし、流路内に気泡が存在し、かつ気泡による圧力変動が圧力計（図示なし）の測定限界以下の場合、洗浄水の液量を制御できなくなるため洗浄が不十分となる可能性がある。

この対策として、洗浄水の液量と静電容量との関係を装置に登録しておき、プローブと洗浄槽（図示なし）との間の静電容量を測定した結果から液量を算出する。そして、この算出された結果を元にして、洗浄水の液量を制御する。本実施例では、液量の異常判定を洗浄水の液量制御に応用している。

洗浄水によるプローブの洗浄方法として、プローブを洗浄槽（図示なし）に浸漬して、洗浄水の流れによってプローブの外壁の洗浄を行う場合、洗浄は洗浄時間、言い換えればプローブの洗浄槽（図示なし）への浸漬時間とプローブの洗浄範囲に依存する。この場合、洗浄時間、または洗浄範囲と静電容量との関係を装置に登録しておき、プローブと洗浄槽（図示なし）との間の静電容量を測定した結果から洗浄時間、または洗浄範囲を算出する。この情報に基づき、洗浄の異常判定を行う。上述したプローブの洗浄に関するそれぞれの実施例において、洗浄の異常判定は、第２の実施例と同様に、図７で説明した静電容量の測定結果に基づく異常判定の判定手段を利用する。

次に、静電容量の測定による分注動作の異常判定の結果と、試料と試薬の混合液の吸光度との関係について、測定結果に基づいて説明する。分注動作の異常判定の結果を図４に示す。

上記測定は、分注プローブが液体を吸引するときに吸引時の空気混入等が発生しやすくなるよう試薬プローブの液面浸漬深さを浅く、試薬吸引時に液面が波打つよう試薬容器を載せた試薬ディスクの動作範囲と速度が最大となる条件で実施した。試薬プローブが試薬を容器に吐出する間、ノズルと液体を受ける容器が収まる容器収容部との間の静電容量を測定し、分注動作の異常判定を行った。異常判定の方法は、図７で説明した静電容量の測定結果に基づく異常判定の判定手段を利用する。
図４には、テスト数、吸光度、アナログ信号における波形異常の判定結果、ディジタル信号における波形異常の判定結果および分注動作に対する異常判定の結果が表示されている。波形異常ありと判定した場合は〇、波形異常なしと判定した場合は×と表示されている。また、分注動作に対する異常判定では、アナログ信号、またはディジタル信号に波形異常がある場合に異常、それ以外を正常と判定した。

分注動作で異常と判定した時の吸光度は、正常と判定した場合に比べ高い値を示した。例えば、正常吸引の場合の吸光度は８６７０ ｍ Ａｂｓ．（テスト１）に対して、異常吸引の場合では９３３７ ｍ Ａｂｓ．（テスト２）である。

図４で示した結果は、試薬ディスク回転に伴い試薬容器内の試薬の液揺れが生じるよう、試薬ディスクの対角に試薬容器をそれぞれ配置して、試薬プローブが試薬容器から液体を交互に分注した条件での結果であるが、この吸引時の空気混入等は液面が泡立っている条件でも発生する。

図４では試薬プローブが試薬を容器に吐出する間の静電容量を測定し、その測定結果から試薬の分注動作に対して異常判定を行ったが、図１０．図１１に示したフロー図の通り、試料の分注動作における異常判定に適用しても良い。

また、図１１および図１２に示したフロー図の通り、液体の吸引動作と吐出動作中に静電容量を測定しても良い。

いずれの方法も、これまでに提案されてきた方法”と比較して、より正確に、かつ精度良く分注動作に対する異常判定を実現できる。

上述したように、本発明はノズル側と、容器側または容器収容部側との電気的な物理量の測定手段を利用することにより分注動作に対する異常判定を正確に精度良く検出できる良さがある。

また、本発明はノズル側と容器側または容器収容部側を電極に利用するだけなので、特別複雑な検出機構・手段を用いることなく容易に検出できる良さがある。

次に、分注動作の異常判定で異常と判定した場合のアプリケーションについて説明する。

分注動作の異常判定で異常と判定した場合に期待値外の結果を出力する可能性がある分析結果にアラームを自動的に付加し、期待値とは異なる可能性がある情報を付帯させ分析結果を出力する。

例えば、図７、図８および図９に示したフロー図により、分注動作における異常検知を行う。

上記分注動作の異常判定で異常と判定した場合のアプリケーションの一例として、分注動作の異常判定で異常と判定した場合に、期待値外の結果を出力する可能性がある分析結果にアラーム
を自動的に付加し、さらに分析結果をマスクし結果を出力しない等が考えられ、期待値外の結果の報告を防止するシステムも容易に構成することが可能である。

本発明の実施例によれば、分注プローブが試料、または試薬を吐出する時に分注動作の異常を検知できるので、測定結果を得る前に操作者に期待値外の結果となること知らせることができる。

したがって、操作者は今までよりも早く対象項目の再検査の依頼をかけることが可能である。

また、分注動作の異常判定で異常と判定した場合のアプリケーションで、操作者が再検査を実施するまでの操作を自動化することができる。

その場合の一例として、アラーム表示画面に分注異常のアラームを表示する。また、分析結果表示画面に分析結果とともに期待値とは異なる可能性がある情報を付帯させ、分析異常のアラームを表示した後、対象検査の再検査の依頼を自動で行い、操作者に再検査依頼の確認を通知するメッセージダイアログを表示しても良い。

次に、試薬の残量登録において、試薬ボトル断面積の異常判定を行った場合のアプリケーションについて説明する。試薬ボトルの断面積の異常判定は、試薬の残量登録でプローブと試薬ボトルとの間の静電容量を測定し、測定結果を利用する本発明における第２の実施例である。

試薬ボトル断面積の異常判定で異常と判定した場合、対象の残量登録を失敗として、試薬登録画面に対象の残量表示を行わない。例えば、操作者が残量登録前に登録した情報が残量０であれば、対象の試薬残量は残量０のままとする。同時に、アラーム表示画面に試薬ボトル断面積の異常を通知する。一方、試薬ボトル断面積の異常判定で正常と判定した場合、対象の残量登録の結果を表示する。上述の試薬ボトル断面積の異常判定は、図１３．図１５に示したフロー図の通り行われる。

次に、試薬の残量登録において、試薬の異常判定を行った場合のアプリケーションについて説明する。試薬の異常判定は、試薬の残量登録でプローブと試薬ボトルとの間の静電容量を測定し、測定結果を利用する本発明における第３の実施例である。

試薬の異常判定で異常と判定した場合、対象の残量登録を失敗として、試薬登録画面に対象の残量表示を行わない。例えば、操作者が残量登録前に登録した情報が残量０であれば、対象の試薬残量は残量０のままとする。同時に、アラーム表示画面に対象試薬の異常を通知する。一方、試薬の異常判定で正常と判定した場合、対象試薬の残量登録の結果を表示する。上述の試薬の異常判定は、図１６と図１７に示したフロー図の通り行われる。

次に、分注プローブの洗浄において、洗浄の異常判定を行った場合のアプリケーションについて説明する。洗浄の異常判定は、分注プローブの洗浄で、プローブと洗浄槽との間の静電容量を測定し、測定結果を利用する本発明における第４の実施例である。

分注プローブの洗浄に対する異常判定で異常と判定した場合、対象の洗浄を失敗として、分注〜洗浄まで一連のプローブ動作を停止する。これは分注プローブの洗浄における異常判定に伴い、次の分注動作に前の対象からの汚染を防止する。この場合は同時に、アラーム表示画面に分注プローブの洗浄に異常が発生したことを通知する。一方、判定の結果、正常と判定した場合、分注プローブは次の動作へ移行する。上述の分注プローブの洗浄に対する異常判定は、図１８、図１９、および図２０に示したフロー図に従う。

本発明の実施例に係るもので、液体分注装置の構成を示す概略図である。 本発明が適用される自動分析装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の実施例に係るもので、液体吐出時の状態を監視した場合のタイミングチャートを示すである。 本発明の実施例に係るもので、分注動作に異常が発生した場合の分析結果と液体吐出時の静電容量を監視した結果から分注動作の異常判定の結果をまとめた表である。 本発明の第１の実施例に係るもので、分析開始から結果表示までのフローを示す図である。 本発明の第１の実施例に係るもので、試薬吐出時の静電容量を測定するまでのフローを示す図である。 本発明の第１の実施例に係るもので、分注動作における異常判定を行うためのフローを示す図である。 本発明の第１の実施例に係るもので、分注動作における異常判定のうち、ディジタル信号の異常判定手段の一例を示したフロー図である。 本発明の第１の実施例に係るもので、分注動作における異常判定のうち、アナログ信号の異常判定手段の一例を示したフロー図である。 本発明の第１の実施例に係るもので、試料吐出時の静電容量を測定するまでのフローを示す図である。 本発明の第１の実施例に係るもので、試料分注において吸引時と吐出時の静電容量を測定するためのフローを示す図である。 本発明の第１の実施例に係るもので、試薬分注において吸引時と吐出時の静電容量を測定するためのフローを示す図である。 本発明の第２の実施例に係るもので、試薬の残量登録開始から結果表示までのフローを示す図である。 本発明の第２の実施例に係るもので、試薬の残量登録において、残量登録開始からの装置の動作フローを示す図である。 本発明の第２の実施例に係るもので、試薬の残量登録において試薬ボトルの断面積の異常判定を行うためのフローを示す図である。 本発明の第３の実施例に係るもので、試薬の残量登録開始から結果表示までのフローを示す図である。 本発明の第３の実施例に係るもので、試薬の残量登録において試薬の異常判定を行うためのフローを示す図である。 本発明の第４の実施例に係るもので、分注プローブの洗浄開始から洗浄終了までのフローを示す図である。 本発明の第４の実施例に係るもので、分注プローブの洗浄開始から洗浄の異常判定までのフローを示す図である。 本発明の第４の実施例に係るもので、分注プローブの洗浄において洗浄の異常判定を行うためのフローを示す図である。

符号の説明

１…シールド、２…移動媒体管（チューブ）、３…検出電極、４…電気絶縁材、５…シリンジ、６静電容量測定部、７…液面判定部、８…制御部、９…モータ、１０…上下機構１１…第２容器、１２…第２容器収容体、１３…空吸い検出器、１４…アラーム発生器、９８…サンプリング分注機構、９９…サンプリングアーム、１０１…サンプル（試料）容器、１０２…サンプルディスク、１０３…コンピュータ、１０４…インターフェース、１０５…（サンプル分注）プローブ、１０６…反応容器、１０７…サンプル用シリンジポンプ、１０９…反応ディスク、１１０…試薬分注機構、１１１…試薬用シリンジポンプ、１１２…試薬ボトル、１１３…撹拌器、１１４…光源、１１５…光度計、１１６…Ａ／Ｄ変換器、１１７…プリンタ、１１９…洗浄機構、１２０…洗浄用ポンプ、１１８…ＣＲＴ、１２１…キーボード、１２２…ハードディスク、１２５…試薬ディスク、１５１…液面検出回路１５２…圧力センサ、２０１…静電容量検知センサ、２０２…静電容量検出回路。

Claims (2)

1. 容器内に入った液体を吸引し、吸引した液体を別の容器に吐出するノズルが備わる液体分注装置において、
   前記ノズルを第１電極とし、前記容器収容部を第２電極とし、
   前記ノズルの吐出動作中に、前記第１電極と前記第２電極間の静電容量変化を測定する測定手段を設け、
   前記静電容量変化から前記吐出動作中の異常の有無を判定する異常判定手段を備え、
   異常判定手段は、前記静電容量変化のデジタル信号での判定が正常のときにはアナログ信号による判定も行い、前記デジタル信号での判定が正常でないときには前記アナログ信号による判定を行わず、
   前記異常判定手段の判定結果を表示する表示部を備えたことを特徴とする液体分注装置。
2. 容器内に入った液体を吸引し、吸引した液体を別の容器に吐出するノズルと、前記別の容器を収納する容器収容部を有する液体分注装置において、
   前記ノズルを第１電極とし、前記容器収容部を第２電極とし、
   前記ノズルの吐出動作中に、前記第１電極と前記第２電極間の静電容量変化を測定する測定手段を設け、
   前記静電容量変化から前記吐出動作中の異常の有無を判定する異常判定手段を備え、
   異常判定手段は、前記静電容量変化のデジタル信号での判定が正常のときにはアナログ信号による判定も行い、前記デジタル信号での判定が正常でないときには前記アナログ信号による判定を行わず、
   前記異常判定手段の判定結果を表示する表示部を備えたことを特徴とする液体分注装置。

Images