JPH02196964A - 自動分注装置の液面検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動分注装置の液面検出方法、特に検体チュー
ブ内に注入されている液体試料をエアホースに連結され
たノズルチップにより吸入採取する際における液面検出
精度の改善に関する。

［従来の技術］ 検体検査などにおいて所望量の試料を吸入採取する分注
が不可欠であり、一般に吸引ポンプに連接されたノズル
チップを試料中に挿入して所定量の試料を吸入採取する
装置が広く用いられている。

特に近年では、人手を介さずに各分注工程を連続的に実
行可能な自動分注装置が開発されており、多種類の試料
に対する分注を短時間で処理できるという利点がある。

こうした自動分注装置において液体試料の吸引量を常に
所望の一定値に保持するためには検体チューブ内におけ
る液体試料の液面検出、すなわち液体試料吸引に際しノ
ズルチップの先端が検体チューブ内の液体試料に到達し
た時点を確実に検知することが非常に重要な条件となる
。

従来における液面検出方法は、エアホース内に空気を流
しながらノズルチップの先端を検体チューブ上方から液
面に向けて下降させてゆき、この時のエアホース内圧を
モニタし、ノズルチップ先端が液面に触れて閉塞状態と
なることによって急上昇するエアホース内圧が現れた時
を液面であると判定するという手法を採用していた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、こうした方法ではエアホース内に送り込
んでいる流動的な空気圧力に装置間でばらつきが生じ易
いために同一試料に対する検出液面がずれ、これが試料
吸引量の誤差に結びついてしまうという問題があった。

また、同一装置であっても使用時の温度差などによって
エアホース内圧が変動することもあり、こうした不都合
を回避し誤動作を防止するために検出感度を低く設定せ
ざるを得ないというのが実情であった。

発明の目的 本発明はこうした状況の下、周囲環境に左右されずまた
装置間誤差を招くこともなく常に安定して確実に液面を
検出することの可能な自動分注装置の液面検出方法を提
供することにある。

【課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明は、吸引ポンプに連設
されたエアホース先端のノズルチ・ノブを検体チューブ
内に挿入して所定量の液体試料を吸採取する自動分注装
置の液面検出方法において、前記ノズルチップ内に予め
空気を吸引しておく工程と、 前記ノズルチップを検体チューブ上方に移動させる工程
と、 吸引している空気を吐出させながらノズルチ・ノブを検
体チューブ内の液面に向けて下降させる工程と、 ノズルチップの下降開始から所定時間後にサンプリング
して得られたエアホース内圧を基準値として設定する工
程と、 ノズルチップの吸入口が液面との接触によって閉止状態
となることによる前記基準値に対するエアホース内圧変
化を検出し、これが確認された時にノズル先端が液面に
到達したものと判定する工程と、を含むことを特徴とす
る。

〔作用〕

以上の如く構成される本発明方法によれば、ノズルチッ
プ先端の試料液面への到達は該ノズルチップの液面への
下降途上でサンプリングされたエアホース内圧の基準値
に対するノズルチップ先端の液面への接触により生ずる
閉塞状態に起因するエアホース内圧の急激な上昇の割合
が所定のしきい値以上である時に判定される。

従って、ノズルチップ先端が液面に到達して閉塞状態と
なった時に急激に上昇する圧力値そのもののみの現出を
対象とするのではなく、ノズルチップ降下時に検出した
基準値に対する変化の割合がその指標となるものである
ために種々の使用条件例えば温度やノズルチップ吸入口
の径あるいは装置固有な吸引性能その他の影響によって
液面検出時点に誤差が生じることはない。

すなわち、いかなる場合でも常にノズルチップ゛　先端
と液面との接触により急激に上昇するエアホース内圧に
前記各地のパラメータがからんでくることがなく、常に
この急激な内圧上昇という現象がそのまま液面検出判定
の要素として取り扱われることとなる。

換言すれば、装置間誤差や温度その他種々の周囲環境条
件パラメータはノズルチップ下降時のエアホース内圧を
基準値とすることによって該基準値の中に含まれるため
に液面到達時の検出圧力値との間で相殺される形となり
、非常に優れた信頼性を備えた液面検出が可能となる。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を説明する。

第１図に本発明方法を適用するための装置構成をブロッ
ク図で示す。

吸引ポンプ１０に連接されたエアホース１２の先端には
ノズルチップ１４が接続されており、このノズルチップ
１４を通常複数個配列されている検体チューブ１６内へ
挿入し、所定量の液体試料を吸入採取すると共にこれを
所定の別チューブに移し変えるという作業を行う。

エアホース１２途上には該エアホース１２内圧をモニタ
するための圧力センサ１８が接続されており、圧力セン
サ１８の出力はＤＣアンプ２０により増幅作用を受けた
後リミッタ２２へ向う。

以上の吸引ポンプｌＯからリミッタ２２までの各構成要
素の単位列をチャンネル（ＣＨ）と呼び、分注作業の迅
速・効率化のため一般にはこうしたチャンネルが複数個
（図示例では５個）並列に接続されていることが多い。

なお、簡略化のため図示例では単一のチャンネルのみを
描いている。

リミッタ２２から伝送されてきた圧力検出信号はＡＤＣ
（アナログ／デジタルコンバータ）２４によりデジタル
変換を受けた後ＬＳＵ　（液体感知ユニット）２６内で
後述する一連の演算分析処理が為され、その結果がホス
トＭＰ０２ｇに報告されるという構成をとる。

他方、ホストＭＰＵ２８からは後述する液面検出作用の
開始に先立って所定のパラメータ、すなわち液面検出動
作開始後基準値サンプルまでの時間や基準値に対する液
面検出レベルの設定値などがコマンドとしてＬＳＵ２６
内に設定され、この指令信号に応答してＬＳ０２６は液
面検出動作を行うチャンネルをＡＤＣ２４に指定すると
いう一連の信号伝送作用が実施される。

本発明方法において特徴的なことは、ノズルチップ１４
が試料液面に向けて上方から下降していく途上のエアホ
ース１２内圧をサンプリングしてこれを液面判定の基準
値として用い、この基準値に対するその後のエアホース
１２内圧の変化率が所定値を超えている場合に液面であ
ると判定するよう構成したことであり、これによって装
置間誤差や温度あるいはノズルチップ吸入口径のばらり
きその他の使用環境の影響は有効に吸収されて検出作用
に対して悪影響を及ぼすことがなく、いかなる状況の下
でもノズルチップ先端が液面に触れて閉塞状態となった
ときを液面検出として確実にとらえることが可能となる
。

こうした本発明方法の動作原理を第２図のエアホース内
圧変化グラフ及び第３図のフローチャートを参照しつつ
説明する。

まず、吸引ポンプ１０を駆動してノズルチップ１４内に
空気を吸引させ、エアホース１２内圧を大気圧レベルに
保持する（１１０）。

そして所定のアクチュエータによってノズルチップ１４
を検体チューブ１６の上方に向けて移動させる（１２０
）。

この状態から吸引ポンプ１ｏを駆動してノズルチップ１
４先端から吸引している空気を吐出させながら検体チュ
ーブ１６の液面に向けての下降を開始する。同時にホス
トＭＰＵ２ｇからのコマンドに応答してＬＳＵ２６が機
能し、各所定のチャンネルを制御することとなる。

ここで、ホストＭＰＵ２ｇからＬＳＵ２６に指令される
主なパラメータは次の２個である。

（１）タイムラグ値（一定時間）・・・これは液面検出
開始から基準値サンプリングまでの時間に相当する。す
でにエアホース１２内圧が安定していて、しかも液面が
検体チューブの最も高い位置にあった場合にもノズルチ
ップ１４先端がその液面に触れていないという状態にあ
る時間を指定することが必要である。

（２）検出レベル（一定レベル）・・・上記基準値に対
する液面検出時のエアホース１２内圧レベルの差である
。

また同時にＬＳＵ２６内に液面検出時のエア吐出量、エ
ア吐出スピード、ノズルチップ下降量およびノズルチッ
プ下降速度の相互に関連したパラメータが以下の基準に
従って設定される。

（ａ）ノズルチップ降下量（最大値）・・・検体チュー
ブ１６底面までの降下量最大値である。

（ｂ）ノズルチップ降下速度および空気吐出速度・・・
実際の液面検出が所望の高さで行われるように調整する
。

（ｃ）空気吐出量・・・ノズルチップ１４が最下点に到
達してもなお空気が吐出され続けるように調整する。

なお、ノズルチップ降下量は実際の液面検出に際し検体
チューブ１６の底にぶつからないような値とする必要が
ある。

また、上記（ａ）〜（Ｃ）の各要素はノズルチップ１４
容量、エアホース１２の径および長さおよび吸引ポンプ
１０駆動用パルスモータの駆動性能などにも影響を受け
る。

さて、上述の如くノズルチップ１４を検体チューブ１６
上方へ移動（１２０）させた後ＬＳＵ２６へ液面検出デ
ータ（１３０）　、ノズル下降データ（１４０）　、お
よびエア吐出データ（１５０）をそれぞれセットされる
こととなる。なお、これら（１３０）〜（１５０）の操
作は順序が入れ代ってもかまわない。

そして、こうした状態からノズルチップ１４の下降と吸
引空気を吐出およびＬＳＵ２６の始動とを同時に開始す
る（１６０）。

すると、エアホース１２内圧はこの直後に若干上昇する
もののすぐに安定状態に入り、前記ＬＳＵ２６内に設定
されている所定時間が経過するとエアホース１２内圧の
基準値サンプリング作用が実施され、圧力センサ１８に
より検出された基準圧力信号はＤＣアンプ２０、リミッ
タ２２を経てＡＤＣ２４に入力し、ディジタル信号とし
てＬＳＵ２６内に一時記憶される。

そして、ノズルチップ１４が液面゛に達するとその先端
すなわち吸入口が閉塞状態となるためにエアホース１２
内圧は急激な上昇を示し、この上昇していくエアホース
１２内圧値がＬＳＵ２６によって内部に保持されている
前記基準値に対して所定のレベル差に至った時に液面検
出であるとの判定が下され、ＬＳＵ２６はノズルチップ
１４の下降動作を停止するか否かを決める（１７０）。

ＹＥＳであれば次のステップに進んでストップフラグを
ＯＮするか否かを判定しく１８０）、Ｎｏであればノズ
ルチップ１４を約ＩＣ■上昇させるかあるいはエアホー
ス１２途上に設けられたバルブを開放するなどの操作に
よってエアホース１２内圧を大気圧に戻す作用を行い（
１９０）、ストップフラグをＯＮする（２０　Ｇ）。

他方、ステップ（１８０）においてストップフラグをＯ
Ｎすべきであると判定されたならばそのまま次のステッ
プ（２１０）に進み、複数個配列されている各チャンネ
ルの全ノズルすなわち吸引ポンプｌＯの動作を停止させ
るか否かを判定する（２２０）。Ｎｏであればステップ
（２１０）で次チャンネルのノズルへ切り換えてステッ
プ（１７０）に戻って同様の処理過程を繰り返す。ＹＥ
ＳであればＬＳＵ２６を停止しく２２０）、エアホース
１２内の空気を吐出（２３０）して、大気圧に復帰する
まで待つ（２４０）。

その後検体チューブ１６から抜き出すために再度上昇さ
せたノズルチップ１４を再び約ｌｅａ程度下降させるか
あるいはバルブ閉鎖をしく２５０）、ホストＭＰＵ２８
がＬＳＵ２６から検出された液面レベルに関するデータ
を読み出しく２６０）、終了となる。

〔発明の効果］ 以上説明したように本発明方法によれば、ノズル下降途
中におけるエアホース内圧を液面検出判定の基準値とし
て用いることとしたので、各検出時で変化する温度や微
妙な圧力の変動あるいは装置間誤差その他の使用条件の
及ぼす影響を被ることなく、いかなる場合でもノズルチ
ップ吸入口が閉塞状態となることによる圧力上昇をその
まま液面到達の合図として有効に活用することができ、
非常に高感度で安定性の高い液面検出を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用する装置構成例を示すブロッ
ク図、 第２図は本発明方法の原理を示すエアホース内圧変化の
グラフ図、 第３図は本発明方法の動作を示すフローチャート図であ
る。 】０・・・吸引ボンブ １２・・・エアホース １４・・・ノズルチップ １Ｇ・・・検体チューブ １８・・・圧力センサ ２０・・・ＤＣアンプ ２２・・・リミッタ ２４・・・ＡＤＣ ２６・・・ＬＳＵ ２８・・・ホストＭＰＵ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸引ポンプに連設されたエアホース先端のノズル
   チップを検体チューブ内に挿入して所定量の液体試料を
   吸採取する自動分注装置の液面検出方法において、 前記ノズルチップ内に予め空気を吸引しておく工程と、 前記ノズルチップを検体チューブ上方に移動させる工程
   と、 吸引している空気を吐出させながらノズルチップを検体
   チューブ内の液面に向けて下降させる工程と、 ノズルチップの下降開始から所定時間後にサンプリング
   して得られたエアホース内圧を基準値として設定する工
   程と、 ノズルチップの吸入口が液面との接触によって閉止状態
   となることによる前記基準値に対するエアホース内圧変
   化を検出し、これが確認された時にノズル先端が液面に
   到達したものと判定する工程と、を含むことを特徴とす
   る自動分注装置の液面検出方法。