JP5954114B2

JP5954114B2 - サンプリング装置

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Publication number: JP5954114B2
Application number: JP2012236280A
Authority: JP
Inventors: 和了小野木; 晶子馬場; 洋之大月; 省司井出
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2032-10-26
Also published as: JP2014085285A

Description

本発明は、試料容器に収容された試料をプローブにより吸入して所定の位置に分注する動作を自動的に行なうサンプリング装置に関するものである。

試料の分析を自動的に実行する自動分析装置には、試料をプローブにより採取するサンプリング装置が設けられている。サンプリング装置は、分析者が試料として血液などの試料を入れた試料容器を所定の場所に設置しておくと、その試料容器が所定の吸入位置に搬送され、試料吸入用のプローブがその吸入位置で試料容器内の試料を吸入し、別の場所に設けられた分注位置に試料を分注するという動作を自動的に実行する装置である。

試料容器に収容された試料の乾燥を防止するために、サンプリング装置に設置される試料容器の上面は弾性部材などからなるキャップにより封止されていることが一般的である。そのため、従来の一般的なサンプリング装置は、プローブで試料容器内の試料を吸入する際は、プローブを試料容器の上方から下降させて上面のキャップを貫通することでプローブの先端を試料容器内に挿入するようになっていた。しかし、プローブでキャップを貫通する際に生じたキャップの屑がプローブ先端の吸入・吐出口に入って詰まることがあった。

キャップの削り屑がプローブの吸入・吐出口に詰まることを防止するために、プローブ先端部の側面に吸入・吐出口を設けることもあるが、そうすると試料容器に収容されている試料の全てをプローブで吸入することができなくなり、試料のデッドボリュームが大きくなるという問題があった。また、プローブ先端部の側面に吸入・吐出口を設けると水切れも悪くなり、最小分注量が大きくなるという問題もあった。

そこで、試料の吸入・吐出を行なうためのプローブとは別に、試料容器のキャップを貫通して穿孔するためのピアサを装置に設けることが提案され、実施されている（特許文献１参照。）。一般的なピアサは先端の尖った円筒形状の部材であり、キャップに対して上方から下降することでキャップを貫通し、その貫通部分にプローブが通過することのできる大きさの孔を形成するものである。

ピアサを備えたサンプリング装置は、サンプリングの対象となっている試料容器が所定のサンプリング位置に配置されると、まずピアサが試料容器の上方から下降し、試料容器の上面を封止しているキャップを貫通したところで停止する。その後、プローブがキャップを貫通したピアサの上方から下降し、筒状のピアサの内側を通ってキャップに形成された孔を通過して試料容器内に進入し、プローブの先端から試料容器内の試料を吸入する。

試料容器として真空採血管を用いて採血を行なった場合、血液を吸入したプローブを採血管のキャップから引き抜くと、キャップ上に若干量の血液が残ることがある。この採血管に対してピアサによる穿孔動作を行なうと、ピアサに血液が付着する。また、再検などで一度穿孔を行なった採血管に対して再び穿孔を行なうと、ピアサの内面や外面に血液だけでなくゴムキャップの細かい削りカスが付着して汚れてしまう。このようなピアサの汚れによって試料間の汚染が生じることを防止するため、ピアサの洗浄を行なうことができるようになっていることが好ましい。

特表平３−５０１１６８号公報特表２００８−５４２６８９号公報特開２００５−１２７８９６号公報

ピアサの外面を洗浄する方法が特許文献２に開示されている。特許文献２に開示されている方法は、洗浄液をスプレーする機構を装置に設け、スプレー状の洗浄液をピアサの外周面に対して吹き付ける方法であるが、この方法では、ピアサの外面の汚れを完全に除去するために大量の洗浄液をピアサに対して吹き付ける必要があり、洗浄液の消費量が多く使用後の洗浄液を溜めておく容器がすぐに一杯になるという問題がある。

また、特許文献３には、ピアサの内側の空間を密閉空間にしてピアサの一端側から他端側へ洗浄液を流すことができるように構成し、プローブをピアサの内側に入れた状態でピアサの内側の空間において洗浄液を流通させることで、ピアサの内面とプローブの外周面とを同時に洗浄する方法が開示されている。しかし、この方法では、ピアサの内側から洗浄液の漏れがないようにピアサの内側の空間を密閉する機構に高いシール性が必要である。また、この方法でピアサの外周面を洗浄するためには、ピアサの外形よりも大きい内径を有するチャンバを用い、そのチャンバ内にピアサを収容した状態で内部において洗浄液を流通させなければならない。そうすると、チャンバ内の密閉空間を維持するための高いシール性とそのような大きな空間内の洗浄液を吸引する大きな吸引力を発生させる機構が必要となり、装置のコストが高くなる。

そこで、本発明は、試料容器のキャップの穿孔を行なうピアサの洗浄効率を向上させることを目的とするものである。

本発明にかかるサンプリング装置の第１の態様は、鉛直向きに配置され液の吸入と吐出を行なうプローブと、内側を前記プローブが通過することのできる筒状の部材であって、その先端が尖端形状となっており試料の収容された試料容器の上面を封止するキャップを先端により穿孔するピアサと、プローブを水平面内方向と上下方向へ駆動するプローブ駆動機構と、ピアサを水平面内方向と上下方向へ駆動するピアサ駆動機構と、ピアサが移動可能な位置であってピアサが試料容器の上面のキャップの穿孔動作を実行する位置とは別の位置に設けられたピアサ洗浄ポートであって、上面に開口をもちその開口から挿入されたピアサを洗浄する洗浄空間を有するとともにその洗浄空間の下方に洗浄液を排出する洗浄液排出流路が接続されているピアサ洗浄ポートと、ピアサ洗浄ポートに設けられ、洗浄空間内に挿入されたピアサに対し洗浄空間の内壁面に沿った円周上に均等に配置された複数の洗浄液吐出口から同時に洗浄液を吐出することによりピアサの外周面に洗浄液からなる膜を周方向に形成する洗浄液吐出機構と、プローブ駆動機構、ピアサ駆動機構及び洗浄液吐出機構の動作を制御する制御部であって、ピアサを洗浄空間内に配置して洗浄液吐出機構から洗浄液を吐出させるピアサ外面洗浄動作を実行するためのピアサ外面洗浄手段を備えた制御部と、を備えているものである。

本発明にかかるサンプリング装置の第２の態様は、鉛直向きに配置され液の吸入と吐出を行なうプローブと、内側をプローブが通過することのできる筒状の部材であって、その先端が尖端形状となっており試料の収容された試料容器の上面を封止するキャップを先端により穿孔するピアサと、プローブを水平面内方向と上下方向へ駆動するプローブ駆動機構と、プローブ駆動機構とは別の機構として設けられピアサを水平面内方向と上下方向へ駆動するピアサ駆動機構と、ピアサの上方に位置してピアサの内側へ洗浄液を吐出することが可能なピアサ洗浄ノズルと、ピアサ洗浄ノズルから吐出される洗浄液を排出するための洗浄液排出ポートと、プローブ駆動機構、ピアサ駆動機構及びピアサ洗浄ノズルの動作を制御する制御部であって、ピアサを洗浄液排出ポート内に配置させるとともにピアサ洗浄ノズルをピアサの上方に配置させた状態で、ピアサの内側に向かってピアサ洗浄ノズルから洗浄液を吐出させるピアサ内面洗浄動作を実行するためのピアサ内面洗浄手段を有する制御部と、を備えたものである。

本発明者らは、洗浄方法によるピアサの外周面の洗浄効率の違いを実験により検証した結果、ピアサの外周面に洗浄液の膜を周方向に形成することで最も効率よくピアサの外周面を洗浄することができ、スプレー状の洗浄液を単にピアサに吹き付けて洗浄する場合に比べて少ない洗浄液で高い洗浄効果が得られることを見出した。本発明の第１の態様はかかる知見に基づいてなされたものである。

本発明のサンプリング装置の第１の態様は、ピアサを洗浄する洗浄空間を有するピアサ洗浄ポートを備え、ピアサ洗浄ポートには、洗浄空間内に挿入されたピアサに対し洗浄空間の内壁面に沿った円周上に均等に配置された複数の洗浄液吐出口から同時に洗浄液を吐出することによりピアサの外周面に洗浄液からなる膜を周方向に形成する洗浄液吐出機構が設けられ、プローブ駆動機構、ピアサ駆動機構及び洗浄液吐出機構の動作を制御する制御部には、ピアサを洗浄空間内に配置して洗浄液吐出機構から洗浄液を吐出させるピアサ外面洗浄手段が設けられているので、単にスプレー状の洗浄液をピアサに吹き付けて洗浄する場合に比べて少量の洗浄液で効率よくピアサの外周面の洗浄を行なうことができる。

また、プローブがピアサの内側を通って試料容器内に挿入される方式では、プローブの外周面に付着した試料がピアサの内面に付着することがある。しかし、ピアサとプローブの駆動機構が共通化されてピアサとプローブが同軸上に配置されている装置では、特許文献３に開示されている方法によって内面を洗浄することは可能であるが、そのためには、ピアサの内側の空間を高いシール性をもって封止する機構と、ピアサ内に供給された洗浄液を強い吸引力で吸引する機構が必要であった。

本発明のサンプリング装置の第２の態様によれば、ピアサ駆動機構がプローブ駆動機構とは別の機構となっており、ピアサの上方に位置してピアサの内側へ洗浄液を吐出することが可能なピアサ洗浄ノズルと、ピアサ洗浄ノズルから吐出される洗浄液を排出するための洗浄液排出ポートを備えているので、ピアサを洗浄液排出ポート内に配置させるとともにピアサ洗浄ノズルをピアサの上方に配置させた状態で、ピアサの内側に向かってピアサ洗浄ノズルから洗浄液を吐出させることでピアサの内面の洗浄を行なうことができる。そして、このサンプリング装置の動作を制御する制御部が上記のピアサ内面洗浄動作を実行するためのピアサ内面洗浄手段を備えているので、必要に応じて装置が自動的にピアサの内面の洗浄を実行し、ピアサの内面に付着した試料によるコンタミネーション等の問題が防止される。

サンプリング装置の一実施例を示す平面図である。同実施例のピアサ洗浄機構のピアサの洗浄動作前の状態を示す側面断面図である。同実施例のピアサ洗浄機構のピアサの洗浄動作時の状態を示す側面断面図である。同実施例のピアサ洗浄ポートの構造を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ位置における断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＹ−Ｙ位置における断面図である。同実施例の制御系統を概略的に示すブロック図である。同実施例のサンプリング動作を説明するためのフローチャートである。同実施例のピアサ洗浄動作を説明するためのフローチャートである。

本発明にかかるサンプリング装置の第１の態様において、ピアサ外面洗浄動作は、ピアサの外周面に洗浄液からなる膜を周方向に形成しながら膜の形成範囲がピアサの外周面の洗浄範囲を網羅するようにピアサを上下方向へ移動させるものであることが好ましい。
ピアサの周囲を囲う洗浄空間の内壁面がピアサに接近している場合、ピアサの外周面に周囲から洗浄液を吐出することによって洗浄液の膜を形成しても、洗浄液の一部が洗浄空間の内壁面側へ移動して途中から膜をなさなくなることがある。そのため、ピアサを一定位置で停止させた状態で洗浄液吐出機構から洗浄液を吐出させるだけでは、ピアサの外周面の洗浄が不十分となり得る。そこで、ピアサの外周面に洗浄液からなる膜を周方向に形成しながら膜の形成範囲がピアサの外周面の洗浄範囲を網羅するようにピアサを上下方向へ移動させることで、ピアサの外周面の洗浄が不十分となることを防止できる。

本発明にかかるサンプリング装置の第１の態様においては、洗浄液吐出機構は洗浄液吐出口から洗浄液を斜め下方向へ吐出するように構成されていることが好ましい。そうすれば、ピアサの外周面の周方向に洗浄液からなる膜が形成されやすくなり、ピアサの外周面の洗浄力が向上する。

本発明にかかるサンプリング装置の第１の態様においては、ピアサ洗浄ポートはその洗浄空間に収容されたピアサに対してその周囲からエアーを吹き付けるエアー噴出機構をさらに備え、制御部は、エアー噴出機構からピアサに対してエアーを吹き付けるピアサ外面乾燥動作を実行するためのピアサ外面乾燥手段をさらに備えていることが好ましい。そうすれば、ピアサ洗浄ポート内で洗浄された後のピアサの乾燥を自動的に行なうことができる。

上記エアー噴出機構はピアサに対してエアーを斜め下方向へ吹き付けるように構成されていることが好ましい。そうすれば、ピアサの外周面に付着した洗浄液を効率よく洗浄液排出流路側へ吹き飛ばすことができ、ピアサの外周面の乾燥効率を向上させることができる。

本発明にかかるサンプリング装置の第２の態様においては、ピアサ洗浄ノズルは洗浄液とは別のタイミングでエアーを噴出することが可能であり、制御部は、ピアサを洗浄液排出ポート内に配置するとともにピアサ洗浄ノズルをピアサの上方に配置した状態で、ピアサ洗浄ノズルからエアーを噴出するピアサ内面乾燥動作を実行するためのピアサ内面乾燥手段をさらに備えていることが好ましい。そうすれば、ピアサの内面の洗浄を実行した後、そのままの状態でピアサの内面の乾燥を実行することができる。

さらに、本発明にかかるサンプリング装置の第２の態様において、ピアサが移動可能な位置であってピアサが試料容器の上面のキャップの穿孔動作を実行する位置とは別の位置に、上面に開口をもちその開口から挿入されたピアサを洗浄する洗浄空間を有するピアサ洗浄ポートが洗浄液排出ポートとして設けられ、ピアサ洗浄ポートは、洗浄空間内に挿入されたピアサに対しその周囲の複数の位置から同時に洗浄液を吐出する洗浄液吐出機構が設けられており、制御部は、ピアサを洗浄空間内に配置し、洗浄液吐出機構から洗浄液を吐出してピアサの外周面に洗浄液からなる膜を周方向に形成するピアサ外面洗浄動作を実行するためのピアサ外面洗浄手段をさらに備えていることが好ましい。そうすれば、ピアサをピアサ洗浄ポート内に挿入した状態で、ピアサの内面と外周面の両方を同時に洗浄することも可能となり、ピアサの洗浄効率をさらに向上させることができる。
既述のように、特許文献２に開示された構成によりピアサの外周面を洗浄することができ、特許文献３に開示された構成によってピアサの内面を洗浄することができるが、これらいずれの構成を採用しても、ピアサの外周面と内面の両方を同時に洗浄することは不可能である。

上記の場合も、本発明の第１の態様と同様に、ピアサ外面洗浄動作は、ピアサの外周面に洗浄液からなる膜を周方向に形成しながら膜の形成範囲がピアサの外周面の洗浄範囲を網羅するようにピアサを上下方向へ移動させるものであることが好ましい。

また、ピアサ洗浄ポートはその洗浄空間に収容されたピアサに対してその周囲からエアーを吹き付けるエアー噴出機構をさらに備え、制御部は、ピアサを洗浄液排出ポート内に配置するとともにピアサ洗浄ノズルをピアサの上方に配置した状態で、エアー噴出機構からピアサに対してエアーを吹き付けるピアサ外面乾燥動作を実行するためのピアサ外面乾燥手段をさらに備えていることが好ましい。そうすれば、ピアサ洗浄ポート内で洗浄された後のピアサの乾燥を自動的に行なうことができる。

さらに、ピアサの洗浄が実行される際のピアサ内面洗浄動作、ピアサ外面洗浄動作、ピアサ内面乾燥動作及びピアサ外面乾燥動作の各動作の実行されるタイミングを保持する洗浄シーケンス保持部をさらに備え、その洗浄シーケンス保持部は、ピアサ内面洗浄動作及びピアサ外面洗浄動作を実行した後でピアサ内面乾燥動作を実行し、ピアサ内面乾燥動作の実行中にピアサ外面乾燥動作を実行するように構成された洗浄シーケンスを保持していることが好ましい。先にピアサ洗浄ノズルからピアサの内側に向かって下方にエアーを噴出することで、ピアサの内面に付着していた洗浄液がピアサの下方へ落下する。ピアサ内面の洗浄液が落下することによってピアサの下方にベンチュリ効果による陰圧が発生し、そのタイミングでピアサの周囲からピアサの外周面に向かってエアーを吹き付けると、ピアサの周囲の洗浄液やエアーが陰圧となっているピアサの下方へ吸引される。これにより、ピアサの周囲への洗浄液の飛散を防止しながらピアサの外周面を効率よく乾燥することができる。

以下、図面を参照しながら本発明のサンプリング装置の一実施例について説明する。まず、図１を用いてサンプリング装置の全体の構成について説明する。図１は上からみた平面図であるので、紙面の面内方向が水平方向、紙面垂直方向が上下方向である。
試料の吸入と吐出を行なうプローブ４がその先端を下向きにしてプローブ駆動機構としてのプローブアーム２の先端部に装着されている。プローブアーム２は水平面内において回転駆動することによってプローブ４を水平面内方向において移動させ、また、プローブ４を上下方向へ移動させることができる。プローブ４は円弧状の軌道を描くように水平面内において駆動される。プローブ４の軌道上であって後述するピアサ８の軌道上の位置（図示の位置）がサンプリング位置として設定されている。サンプリング位置はピアサ８による試料容器のキャップの穿孔動作とプローブ４による試料採取が行なわれる位置である。

プローブアーム２とは別の位置にプローブアーム２よりも低い高さで水平方向へ延びたピアサアーム６が設けられている。ピアサアーム６は基端側の駆動軸１０を中心に水平面内において回転駆動される。ピアサアーム６の先端部にピアサ８がその先端部を下向きにした状態で保持されている。ピアサ８はプローブ４の外径よりも大きい内径をもつ円筒部材であり、先端部が尖端形状となっている。

ピアサ８はピアサ駆動機構としてのピアサアーム６によって水平面内方向において円弧を描くように駆動されるとともに、上下方向へ移動することができる。ピアサ８の水平面内方向における軌道はプローブ４の水平面内方向における軌道上に設定されたサンプリング位置を通るように設定されている。サンプリング位置に搬送されてきた試料容器の上面のキャップをピアサ８で貫通して穿孔し、その後、キャップを貫通したピアサ８の上方からプローブ４を下降させてピアサ４の内側を通過させることで、試料容器内にプローブ４を挿入することができる。

プローブ４により採取すべき試料を収容した試料容器２０は、一定本数（この実施例では５本）ごとにサンプルラック１８によって一列に保持され、サンプルラック１８はサンプルトレイ１６に設置される。サンプルトレイ１６はコンベア１２のベルト１４上に配置されており、一方向へ搬送されるようになっている。サンプルトレイ１６に設置されているサンプルラック１８を保持してコンベア１２の搬送方向とは垂直な方向へ取り出すハンドラ２２が設けられている。ハンドラ２２はコンベア１２によって所定の位置に搬送されたサンプルラック１８を保持し、そのサンプルラック１８に保持されている試料容器２０のうち任意の試料容器２０をサンプリング位置に移動させることができる。

ピアサ８の軌道上であってサンプリング位置とは異なる位置にピアサ洗浄ポート２６が設けられている。ピアサ洗浄ノズル３０を先端部で保持する注水アーム２８が設けられている。注水アーム２８はピアサ８の上端よりも高い位置（紙面垂直方向の手前側）においてピアサ洗浄ノズル３０をそのノズル口が下向きになるように保持しており、ピアサ洗浄ノズル３０をピアサ洗浄ポート２６上の位置へ配置することができる。ピアサ洗浄ポート２６及びピアサ洗浄ノズル３０については後述する。

このサンプリング装置はサンプルトレイ１６に設置された試料容器２０とは別にサンプリングすべき試料容器を設置するための検体設置部２４が設けられている。検体設置部２４では上面が開放された状態の試料容器がプローブ４の軌道上の位置に配置される。これらの試料容器のサンプリングが実行される際は、プローブ４が検体設置部２４に設置されている試料容器の位置まで移動してサンプリングが行なわれる。

このサンプリング装置のサンプリング動作の一例を図６を用いて説明する。
まず、サンプリングすべき試料容器２０をコンベア１２及びハンドラ２２によって所定のサンプリング位置まで搬送する。サンプリング位置まで搬送した試料容器２０上の位置にピアサ８を配置してそこから下降させ、ピアサ８の先端で試料容器２０のキャップを貫通させることでキャップの穿孔を行なう。プローブ４をピアサ８上の位置に配置してそこから下降させることで、ピアサ８を介して試料容器２０内にプローブ４を挿入し、プローブ４の先端から試料を吸入して採取する。

試料を採取したプローブ４を試料容器２０から引き抜き、別の位置に設けられている分析容器（図示は省略）の位置に移動させて試料をその分析容器に分注する。その後、プローブ４及びピアサ８をそれぞれ所定の洗浄ポートへ移動させて洗浄を行なう。ピアサ８の洗浄はピアサ洗浄ポート２６において行なう。ピアサ８の洗浄については後で詳述する。次にサンプリングすべき試料容器がある場合は次の試料容器について上記の動作を繰り返し実行する。

ピアサ洗浄ポート２６及びピアサ洗浄ノズル３０からなるピアサ洗浄機構について説明する。まず、図４を用いてピアサ洗浄ポート２６の構造を説明する。
ピアサ洗浄ポート２６は円筒形状であり、上面にピアサ８を挿入するための開口を有し、その開口から挿入されたピアサ８を収容するための洗浄空間３２を有する。ピアサ洗浄ポート２６の下部には洗浄液排出流路となるチューブ３４（図２、図３を参照）が接続されており、洗浄空間３２がチューブ３４に通じている。洗浄空間３２は上端から下端まで均一な内径を有する流路となっており、その内径はピアサ８の外形よりも少し大きい程度である。例えば、ピアサ８の外径が４ｍｍ程度である場合には、洗浄空間３２の内径は８ｍｍ程度である。

ピアサ洗浄ポート２６の内壁面にはエアーを噴出するエアー噴出口４２と洗浄液としての水を吐出する洗浄液吐出口４４が設けられている。エアー噴出口４２は洗浄空間３２の内壁面に沿った円周上の均等な４箇所に設けられている。洗浄液吐出口４４はエアー噴出口４２とは異なる位置であって洗浄空間３２の内壁面に沿った円周上の均等な４箇所に設けられている。エアー噴出口４２と洗浄液吐出口４４は洗浄空間３２の内壁面の同じ円周上に等間隔に配列されている。

ピアサ洗浄ポート２６は水平面内において円形をなす２つの円形流路５０及び５８を内部流路として備えている。円形流路５０は円形流路５８の同一平面内であって円形流路５８の内側に形成されている。エアー噴出口４２は流路５２を介して円形流路５０に通じ、洗浄液吐出口４４は流路６０を介して円形流路５８に通じている。

ピアサ洗浄ポート２６の外側側面にエアー供給管を差し込んで内部の流路に接続するためのエアー供給ポート４６と洗浄液供給管を差し込んで内部流路に接続するための洗浄液供給ポート５４が設けられている。エアー供給ポート４６は円形流路５０に接続された流路４８に通じ、洗浄液供給ポート５４は円形流路５８に接続された流路５６に通じている。かかる構造により、エアー供給ポート４６に接続されたエアー供給管からエアーを供給することで、エアーが流路４８、円形流路５０及び流路５２を通って４箇所のエアー噴出口４２から噴出される。同様に、洗浄液供給ポート５４に接続された洗浄液供給管から水が供給されることで、水が流路５６、円形流路５８及び流路６０を通って４箇所の洗浄液吐出口４４から吐出される。

この実施例では、洗浄空間３２の内径は上端から下端まで均一になっているが、洗浄空間３２の形状はこれに限定されるものではなく、エアー噴出口４２の下側において下方へいくにしたがって徐々に断面積が大きくなっていてもよいし、洗浄空間３２内に挿入されるピアサ８の先端よりも下側に位置する部分の断面積がそれよりも上側の断面積より大きくなっていてもよい。

ピアサ８の洗浄は上記のピアサ洗浄ポート２６内の洗浄空間３２において実行される。ピアサ８の洗浄が実行される際は、図２に示されているように、ピアサ８がピアサ洗浄ポート２６上の位置に配置され、さらにその上方にピアサ洗浄ノズル３０が配置される。ピアサ洗浄ノズル３０は注水アーム２８の基端を支持しているノズル駆動軸３６が上下動することによって上下方向へ駆動され、それによってピアサ洗浄ノズル３０の先端部３０ａがピアサ８の上端部に着脱される。ピアサ洗浄ノズル３０の基端側にはエアー供給管３８と洗浄液供給管４０が接続されており、ピアサ洗浄ノズル３０の先端３０ａからエアー及び洗浄液のいずれか一方を鉛直下向きに吐出することができる。

ピアサ洗浄ノズル３０の内径はピアサ８の内径よりも大きくなっている。ピアサ洗浄ノズル３０の先端３０ａをピアサ８の上端に密着させた状態で洗浄液を吐出することで、ピアサ８の内面に付着した汚れを洗浄液によって下方へ押し流すことができる。なお、ピアサ洗浄ノズル３０の先端３０ａをピアサ８の上端に密着させることで、ピアサ洗浄ノズル３０の内側の流路とピアサ８の内側の流路はシールがなされ、ピアサ洗浄ノズル３０からの洗浄液やエアーが外部へ漏れないようになっている。

ピアサ洗浄ポート２６はピアサ８の外周面を洗浄するためのものであり、ピアサ洗浄ノズル３０はピアサ８の内面を洗浄するためのものであるが、ピアサ洗浄ポート２６はピアサ洗浄ノズル３０から吐出された洗浄液を排出するための洗浄液排出ポートとしての役割を兼ねている。図３に示されているように、ピアサ８をピアサ洗浄ポート２６の洗浄空間３２に挿入して洗浄空間３２の内壁面の洗浄液吐出口４４から洗浄液としての水をピアサ８に吹き付けることで、ピアサ８の外周面が洗浄され、ピアサ８に吹き付けられた水はチューブ３４から排出される。また、ピアサ８が洗浄空間３２に挿入されている状態でピアサ８の上端にピアサ洗浄ノズル３０の先端３０ａを密着させて洗浄液としての水を吐出することで、ピアサ８の内面が洗浄され、ピアサ８の内側を通った水はチューブ３４から排出される。

ここで、洗浄液排出用のチューブ３４は、ピアサ８の内面や外周面の洗浄によって洗い流される試料容器２０のキャップの屑（例えば外径が０．１〜２ｍｍ程度）に対して十分に大きい内径（例えば８〜１２ｍｍ）を有するものである。チューブ３４の洗浄空間３２側の端部には、洗浄によって洗い流されるキャップの屑を取るためのフィルタ等が設けられておらず、洗浄によって洗い流されたキャップの屑は洗浄液とともにチューブ３４を通って所定の廃液タンクに貯留される。これにより、チューブ３４においてキャップの屑の詰まりが生じず、時間の経過とともに洗浄効率や乾燥効率が低下するという問題は生じない。

ここで、流路５２はエアー噴出口４２から斜め下方向に向かってエアーが噴出されるように、円形流路５０からのエアーをエアー噴出口４２よりも高い位置からエアー噴出口４２へ導くような形状となっている。これにより、エアー噴出口４２から噴出されるエアーによるピアサ８の外周面の乾燥効率を向上させることができる。エアー噴出口４２から噴出されるエアーが洗浄空間３２の内壁面となす角度は例えば６０°である。

同様に、流路６０は洗浄液吐出口４４から斜め下方向に向かって洗浄液が吐出されるように、円形流路５８からの洗浄液を洗浄液吐出口４４よりも高い位置から洗浄液吐出口４４へ導くような形状となっている。これにより、ピアサ８の外周面に洗浄液の膜が形成されやすくなり、ピアサ８の外周面の洗浄効率が向上する。洗浄液吐出口４４から吐出される洗浄液が洗浄空間３２の内壁面となす角度は例えば６０°である。

この実施例の制御系統について図５を用いて説明する。
サンプリング装置の動作は制御部６２によって制御される。制御部６２は、プローブ駆動機構（プローブアーム）２、ピアサ駆動機構（ピアサアーム）６、コンベア１２やハンドラ２２などの試料搬送機構及びピアサ洗浄ノズル３０（注水アーム２８を含む）の動作を制御し、種々の動作を実行する。

制御部６２には、ピアサ８の洗浄を実行するために、ピアサ外面洗浄手段６４、ピアサ外面乾燥手段６６、ピアサ内面洗浄手段６８、ピアサ内面乾燥手段７０及び洗浄シーケンス設定手段７２を備えている。ピアサ外面洗浄手段６４はピアサ８の外周面を洗浄するピアサ外面洗浄動作を実行するように構成されたものであり、ピアサ外面乾燥手段６６は洗浄後のピアサ８の外面を乾燥させるピアサ外面乾燥動作を実行するように構成されたものである。また、ピアサ内面洗浄手段６８はピアサ８の内面を洗浄するピアサ内面洗浄動作を実行するように構成されたものであり、ピアサ内面乾燥手段７０は洗浄後のピアサ８の内面を乾燥させるピアサ内面乾燥動作を実行するように構成されたものである。

洗浄シーケンス設定手段７２はそのサンプリング装置の操作者が任意にピアサ８の洗浄における各動作の順序を設定するためのものであり、設定された洗浄シーケンスは洗浄シーケンス保持部７４に保持される。洗浄シーケンス保持部７４には操作者により設定された洗浄シーケンスのほか、予め洗浄シーケンスが保持されている。制御部６２は洗浄シーケンス保持部７４に保持されている洗浄シーケンスにしたがって、各動作がそのシーケンスの順に実行されるようにプローブ駆動機構２、ピアサ駆動機構６、試料搬送機構１２，２２及びピアサ洗浄ノズル３０の動作を制御する。

制御部６２はこのサンプリング装置に設けられた専用のコンピュータ又はこのサンプリング装置に接続された汎用のパーソナルコンピュータによって実現される。洗浄シーケンス保持部７４は制御部６２とは別体として図示されているが、実際には、制御部６２を実現する専用のコンピュータに設けられた記憶装置又は汎用のパーソナルコンピュータに設けられた記憶装置によって実現される。

上記のピアサ外面洗浄動作は、ピアサ８を洗浄空間３２に挿入し、洗浄空間３２の内壁面に設けられた４箇所の洗浄液吐出口４４から水を均等に吐出してピアサ８の外周面の周方向に水の膜を形成しながら、ピアサ８をゆっくり下降させ又は上昇させる動作である。ピアサ８の外周面の周方向に水の膜を形成することで、単にピアサ８に向かって水を吹き付ける場合に比べて少ない水量で洗浄ムラをなくすことができる。ピアサ８とその周囲の壁面が近い場合、ピアサ８の外周面を伝う水がピアサ８の周囲の壁面側へ移動して途中で膜をなさなくなることから、ピアサ８の外周面の周方向に水の膜が形成される範囲は、水が吹き付けられる部分付近の一部に限られる。そのため、ピアサ８の外周面の必要な範囲がすべて洗浄されるように、洗浄液吐出口４４から水を均等に吹き付けながらピアサ８を下降させ又は上昇させてピアサ８の洗浄が必要な部分を網羅する。

ピアサ外面乾燥動作は、ピアサ外面洗浄動作の後で、ピアサ８を洗浄空間３２に挿入した状態でエアー噴出口４２からピアサ８に向かって斜め下方向にエアーを吹き付けることで、ピアサ８の外周面の水を下方へ吹き飛ばす動作である。この動作は、ピアサ８の外周面の洗浄された部分の最上部がエアーの吹き付けられる位置又はそれよりも下側の位置にくるようにピアサ８を洗浄空間３２内に挿入した状態で実行する。なお、このピアサ外面乾燥動作中は必ずしもピアサ８が停止している必要はなく、ピアサ８にエアーを吹き付けながらピアサ８をゆっくりと上昇させるようにしてもよい。

ピアサ内面洗浄動作は、ピアサ８をピアサ洗浄ポート２６に挿入し、ピアサ洗浄ノズル３０の先端３０ａをピアサ８の上端に密着させた状態で、ピアサ洗浄ノズル３０から洗浄液としての水を吐出する動作である。ピアサ内面乾燥動作は、ピアサ内面洗浄動作の終了後にピアサ洗浄ノズル３０からエアーを噴出することで、ピアサ８の内面に付着した水を下方へ吹き飛ばして乾燥させる動作である。

ピアサ８の洗浄シーケンスの好ましい一例について図７を用いて説明する。
図３に示されるように、ピアサ８をピアサ洗浄ポート２６上の位置に配置し、ピアサ洗浄ノズル３０をピアサ８上の位置に配置する。ピアサ洗浄ポート２６の洗浄液吐出口４４から水を吐出させ、ピアサ８をピアサ洗浄ポート２６の洗浄空間３２に挿入し、下降させる。このとき、ピアサ８の外周面には洗浄液である水の膜が形成される。

ピアサ８外周面の洗浄を要する箇所がすべて洗浄される所定位置までピアサ８を下降させたところでピアサ８を停止させ、洗浄液吐出口４４からの水の吐出を終了する。次に、ピアサ洗浄ノズル３０を下降させてその先端３０ａをピアサ８の上端に密着させてピアサ洗浄ノズル３０から洗浄液としての水を吐出させることで、ピアサ８の内面を洗浄する。ピアサ８の内面の洗浄が終了した後、先にピアサ洗浄ノズル３０からエアーを噴出させてから一定時間（例えば０．４秒）経過後にピアサ洗浄ノズル３０からエアーを噴出させたままエアー吐出口４２からピアサ８の外周面に向かってエアーを一定時間（例えば０．０５秒）噴出させる。

上記の洗浄シーケンスにおいて、ピアサ８の外周面の洗浄とピアサ８の内面の洗浄はいずれを先に実行してもよいし、同時に実行してもよい。ピアサ洗浄ノズル３０から鉛直方向にエアーを噴出することで、ピアサ８の下方の位置では、ピアサ８の先端からピアサ８よりも大きい内径を有するピアサ洗浄ポート２６へエアーが噴出されることによってベンチュリ効果が生じ、ピアサ８の下方に陰圧の領域が生じる。そのタイミングでピアサ８の周囲からピアサ８の外周面に向かってエアーを吹き付けると、ピアサ８の周囲の洗浄液やエアーが陰圧となっているピアサの下方へ吸引される。これにより、ピアサ８の周囲への洗浄液の飛散を防止しながらピアサ８の外周面を効率よく乾燥することができる。
また、ピアサ８の先端から噴出されるエアーに液体が混じっていると、ベンチュリ効果が大きくなる。これを利用し、ピアサ８の内面に付着していた洗浄液がピアサ８の下方へ落下した直後のタイミングでピアサ８の周囲からピアサ８の外周面に向かってエアーを吹き付けることで、ピアサ８の外周面の乾燥効果と洗浄液の飛散を防止する効果をさらに高めることができる。

かかる洗浄シーケンスにより、洗浄液の流量や吹き付けるエアーの風量にもよるが、例えばピアサ８の外周面と内面の洗浄を同時に０．５秒程度で行ない、０．５秒程度待機した後でピアサ８の外周面と内面の乾燥を０．５秒程度で行なうといった迅速な洗浄動作が可能となる。

２プローブアーム
４プローブ
６ピアサアーム
８ピアサ
１０ピアサ駆動軸
１２コンベア
１４コンベアベルト
１６サンプルトレイ
１８サンプルラック
２０試料容器
２２ハンドラ
２４検体設置部
２６ピアサ洗浄ポート
２８注水アーム
３０ピアサ洗浄ノズル
３２ピアサ洗浄ポートの洗浄空間
３４チューブ（洗浄液排出流路）
３６注水アーム駆動軸
３８エアー供給管
４０洗浄液供給管
４２エアー噴出口
４４洗浄液吐出口
４６エアー供給ポート
４８，５０，５２，５６，５８，６０ピアサ洗浄ポートの内部流路
５４洗浄液供給ポート
６２制御部
６４ピアサ外面洗浄手段
６６ピアサ外面乾燥手段
６８ピアサ内面洗浄手段
７０ピアサ内面乾燥手段
７２洗浄シーケンス設定手段
７４洗浄シーケンス保持部

Claims

鉛直向きに配置され液の吸入と吐出を行なうプローブと、
内側を前記プローブが通過することのできる筒状の部材であって、その先端が尖端形状となっており試料の収容された試料容器の上面を封止するキャップを先端により穿孔するピアサと、
前記プローブを水平面内方向と上下方向へ駆動するプローブ駆動機構と、
前記プローブ駆動機構とは別の機構として設けられ前記ピアサを水平面内方向と上下方向へ駆動するピアサ駆動機構と、
前記ピアサの上方に位置して前記ピアサの内側へ洗浄液を吐出することが可能なピアサ洗浄ノズルと、
前記ピアサ洗浄ノズルから吐出される洗浄液を排出するための洗浄液排出ポートと、
前記プローブ駆動機構、前記ピアサ駆動機構及び前記ピアサ洗浄ノズルの動作を制御する制御部であって、前記ピアサを前記洗浄液排出ポート内に配置させるとともに前記ピアサ洗浄ノズルを前記ピアサの上方に配置させた状態で、前記ピアサの内側に向かって前記ピアサ洗浄ノズルから洗浄液を吐出させるピアサ内面洗浄動作を実行するためのピアサ内面洗浄手段を有する制御部と、を備えたサンプリング装置。
前記ピアサ洗浄ノズルは洗浄液とは別のタイミングでエアーを噴出することが可能であり、
前記制御部は、前記ピアサを前記洗浄液排出ポート内に配置するとともに前記ピアサ洗浄ノズルを前記ピアサの上方に配置した状態で、前記ピアサ洗浄ノズルからエアーを噴出するピアサ内面乾燥動作を実行するためのピアサ内面乾燥手段をさらに備えている請求項１に記載のサンプリング装置。
前記ピアサが移動可能な位置であって前記ピアサが前記試料容器の上面のキャップの穿孔動作を実行する位置とは別の位置に設けられた洗浄ポートをさらに備え、
前記洗浄ポートは、上面に開口をもちその開口から挿入された前記ピアサを洗浄する洗浄空間を有し、該洗浄空間の下方に洗浄液を排出する洗浄液排出流路が接続されて前記洗浄液排出ポートを兼ねており、
前記ピアサ洗浄ポートに設けられ、前記洗浄空間内に挿入された前記ピアサに対し前記洗浄空間の内壁面に沿った円周上に均等に配置された複数の洗浄液吐出口から同時に洗浄液を吐出することにより前記ピアサの外周面に洗浄液からなる膜を周方向に形成する洗浄液吐出機構が設けられ、
前記制御部は、前記ピアサを前記洗浄空間内に配置して前記洗浄液吐出機構から洗浄液を吐出させるピアサ外面洗浄動作を実行するためのピアサ外面洗浄手段をさらに備えている請求項１又は２に記載のサンプリング装置。
前記ピアサ外面洗浄動作は、前記ピアサの外周面に洗浄液からなる膜を周方向に形成しながら前記膜の形成範囲が前記ピアサの外周面の洗浄範囲を網羅するように前記ピアサを上下方向へ移動させるものである請求項３に記載のサンプリング装置。
前記洗浄液吐出機構は前記洗浄液吐出口から斜め下方向に洗浄液を吐出するように構成されている請求項３又は４に記載のサンプリング装置。
前記ピアサ洗浄ポートはその洗浄空間に収容された前記ピアサに対してその周囲からエアーを吹き付けるエアー噴出機構をさらに備え、
前記制御部は、前記ピアサを前記洗浄液排出ポート内に配置するとともに前記ピアサ洗浄ノズルを前記ピアサの上方に配置した状態で、前記エアー噴出機構から前記ピアサに対してエアーを吹き付けるピアサ外面乾燥動作を実行するためのピアサ外面乾燥手段をさらに備えている請求項３から５のいずれか一項に記載のサンプリング装置。
前記エアー噴出機構は前記ピアサに対してエアーを斜め下方向へ吹き付けるように構成されている請求項６に記載のサンプリング装置。
前記ピアサの洗浄が実行される際の前記ピアサ内面洗浄動作、前記ピアサ外面洗浄動作、前記ピアサ内面乾燥動作及び前記ピアサ外面乾燥動作の各動作の実行されるタイミングを保持する洗浄シーケンス保持部をさらに備え、
前記洗浄シーケンス保持部は、ピアサ内面洗浄動作及びピアサ外面洗浄動作を実行した後でピアサ内面乾燥動作を実行し、ピアサ内面乾燥動作の実行中にピアサ外面乾燥動作を実行するように構成された洗浄シーケンスを保持している請求項６又は７に記載のサンプリング装置。