JPH04204136A - 液定量取出し装置 - 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、液体試料、液体試薬等の微量を定量取出しす
るための液定量取出し装置に関するものである。

（発明の背景と従来の技術） 生体試料などの微量分析を行なう場合には、試料あるい
は試薬を夫々の容器から高精度に定量して取り畠したり
、これを反応容器等に分注したりする操作が必要であり
、このための特有の構成をもつシステムや装置が工夫さ
れて従来から使用されている。

一般に、このようなシステムを適用して行なわれる分析
、測定は、試料そのものの量が少なかったり、また例え
ば血液中の抗体や蛋白質等というきわめて微量な成分を
定量分析の対象とする場合が多く、しかもサンプル量の
変動が測定結果に大きな影響をもつため、高精度の微量
取出しが可能なマイクロピペット装置を用いるのが普通
である。また、試料の汚染があると適切な分析データが
得られないという問題があり、また更に、多数の試料を
連続的に測定処理するための自動化した装置が求められ
ていることから、多数の試料の連続的な取出し１分注の
迅速処理を実現するため、上記マイクロビベツト装置の
ピペットを、ディスポーザルプルタイプのチップとした
ものや、チップの洗浄工程を組み込んだシステムが従来
から多く採用されている。

このマイクロピペット装置により行なわれる作業は、ピ
ペット先端（下端）を試料容器内に差し込んで、液体試
料を空気圧（負圧）で該ピペット内に一定量吸い上げ、
その後、反応容器等にこの吸い上げた試料を空気圧（正
圧）で分注するようにして行なわれるもので、この作業
において、上記試料量汚染の防止のためには、ピペット
チップの洗浄が行なわれ、より好ましくは一試料毎に交
換される。

ところで、上記のような試料の微量取出しを行なうマイ
クロピペット型の液定量取出し装置においては、試料液
面の高さとピペットチップの上記吸い上げ時の先端位置
との相対的な位置関係の管理が、高精度な試料の定量取
出しを実現する上で特に重要である。

これは、免疫反応測定や、生化学分析等の分野において
行なわれる上記試料の定量取出しでは、試料を入れた容
器が、例えば口径 ■程度と小さいのが普通であり、比較的粘性の高い血液
等の試料ではメニスカスの影響が大きく現われ易い。し
たがってピペット先端が接液する液面高さが正確に分か
らないと、必要以上にピペットを試料液に侵入させてし
まったり、侵入量が少なくて必要な液量の取出しが比来
なかったりするという不具合を招く。上記ピペットを試
料液に必要以上に侵入させてしまうことの弊害としては
、ピペットの周壁に付着した試料が分注時にたれて分注
料の変動を招くという問題や、上記のような免疫反応測
定を行なう分野では試料を一つの試料容器から繰り返し
取出してその全量を有効に利用しようとするのが普通で
あり、この場合に最終回の定量取出し時にピペットが試
料容器の底に突き当たる等の不具合を招くことが挙げら
れる。

それ故にこの方式では上記浸漬法さを高精度に得ること
が重要である。

ところで例えば生体試料等を入れたｒ一定形状」の試料
容器に常にｒ一定量１の試料が入れられているのであれ
ば、上記方式による液定量取出しにおいて、単にマイク
ロピペット装置のピペット降下位置を一定とすることの
みで高精度な試料の定量取出しが可能となるであろうこ
とは一応理解される。

しかし実際には、試料容器中の試料液体量が一定である
ような場合は殆どなく、口径が一定の容器（水平断面積
が同一の容器）であっても容器毎に液面のレベルが違っ
ている。このため定量取出しのためにピペットを液中に
浸漬させる深さを正確に得るには、結局のところ試料毎
に容器内の液面レベルを調べ、その検＄情報に基づいて
ピペットの降下終点位置を夫々定めるという技術が、こ
の種の液定量取出し装置においては極めて重要となる。

上述のように生化学や分析化学の分野等、特に免疫反応
を測定する分野においては、微量なサンプルを対象とし
て液定量取出しを行なうために、容器内の液面高さ（位
置）を測定することが必要であり、特に機械化、自動化
した液定量取出し装置を構成する上では液面検出装置が
不可欠となっている。

このように、本発明が対象とする分野においては、液面
の高さを検出する技術が必要とされている。このため従
来から微量試料の汚染防止を考慮した具体的な装置等も
従来からいくつかの提案がされており、また実際の利用
にも供されている。

しかし、従来この種の液定量取出し装置に使用されてい
る液面検出装置は、液面の検出と、液の吸引の工程が分
離していて作業能率がよ（なかったり、液面の繰り返し
測定には不向きという難点があった。

例えば、上記のような生体試料等を対象とした液の定量
数８し装置の一つに、光学式の反射型センサーを用いた
非接触型光学感知式として知られる液面検出装置がある
。この装置では、液面に対し上方から光を照射しながら
センサーを液面に近づけ、その反射光の強度変化を測定
することで液面への接近距離を検出する。しかしこの方
式では、液面形状・傾斜等が液面の反射に影響するため
色々な種類の試料に対しても常に安定な測定を行なうこ
とが難しいという問題があり、また反射光強度を液面検
出の情報としているため、検出反射光強度の急変点が明
確には現われず、高精度な測定が難かしいという欠点も
ある。

更に、容器内の対象試料が生体試料等のように特に微量
である場合には、ピペットによる吸引を行なう容器の口
径が小さくシ（容器の口径が大きいと微量な液の深さが
十分でなくピペット先端がすぐに容器の底に突き当たっ
て吸引ができない）が、このように容器の口径が小さい
とピペットと液面検出装置のセンサ等とを、小さい容器
内の液面に同時に接近させることが困難であり、その結
果、液面検出工程と液吸引工程を順次工程として分離し
なければならないという作業工程上の欠点を招く。

また、いわゆる接触型の液面検出装置として知られてい
る装置、すなわち電極をセンサーとして用い、この電極
の液接触時における導電率の急変をもって液面レベルを
検出する方式の装置も知られている。この方式では検出
感度が非接触型に比べて高いという利点がある。しかし
反面において、例えば、試料間での汚染を避けるために
ピペットにディスポーザルプルタイプのものを採用して
も、上記電極の接液による試料間での汚染が避けられず
、免疫反応測定装置等の微量成分の測定を目的とする用
途には不向きである。なお電極を試料毎に交換すれば問
題のないことは言うまでもないが、そのような装置の実
用性は極めて乏しい。またいわゆる接触型の液面検出装
置を用いる場合にはピペットの接液位置と液面検出位置
が水平方向にずれているのが普通であり、上述した試料
液面の液面形状や傾斜等の影響が、上記光学式非接触型
の液面検出装置よりも一層顕著に現われる。

なお、本発明と対象を同じくするものではないが、接触
型液面検出装置の一タイプに、次のようなものも知られ
ている。すなわち、ガラス等の透明体に光を通した場合
に、透明体が内部から表面に臨界角以上の角度で入射す
ると全反射するが、該透明体が異なる外部の物体（例え
ば液体）に接触すると全反射の条件が異なることになっ
て光が外部に放射されるようになるという現象を利用し
た一般的な液面検出装置である（例えば特開昭５３−５
５１９１号、特開昭５３−９１７７９号、特開昭６０−
２２７３０号）。

この方式の液面検出装置は、同じ光を用いた反射型の非
接触型装置に比べ、高感度な検出が可能である。しかし
微量な試料を対象とした液定量取出し装置にこの方式を
適用しよとすると、液面レベル検出用の透明体とピペッ
トとを同時に小さな口径の容器内に同時に入り込むよう
に作業させることが困難であるから、液面の検出作業と
液の吸引の作業とを順次の工程としなければムらず、結
局、工程を分離させねばならないという作業工程上の難
点を克服できないという欠点があるし、電極式の場合と
同様に、液面検知の位置とピペットによる液吸引の位置
が水平方向にずれていることに伴う問題や、接触型の検
知方式であるため、上記した電極式の液面検出装置と同
様の試料間での汚染という問題を克服できない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、以上のような従来技術が提案されていながら
未だ解決できない種々の問題点を解消して、液面高さを
精度よく検出することにより高精度な液定量取出しを実
現できる新規な液定量取出し装置の提供を目的としてな
されたものである。

また本発明の別の目的は、生体試料等の試料自体が微量
である測定対象につき、液面レベルの検出と液吸引の作
業工程を分離することなく、これらの作業を同時工程で
行なうことでより迅速な作業を実現できる新規な液定量
取出し装置を提供することにある。

また本発明の更に別の目的は、ピペットチッブをディス
ポーザブルタイプとすることのみで、試料間での汚染防
止を好適に実現できる液定量取出し装置を提供すること
にある。

本発明において、以上のような所期の目的を実現できる
装置を提供するに至ったのは次のような知見に基づくも
のである。

すなわち、液定量取出しの作業と、この作業の前提とな
る液面高さの検出の作業とを総合的に勘案すると、液面
横比作業ではないが、液面検出の作業に液定量取出しの
作業において、ピペットが当然液に接触している。この
接液という事象のみをとらえてみると、上記電極を用い
た液面検出装置や、用途は異なるが光を用いた接触型液
面検出装置において、物体が液に接触している点では共
通する。

本発明者はこのことに着目し、ピペットという液吸引の
ための道具であって、従来液面検出のための道具として
は使用されてぃなっがだピペットを、液面検出装置を構
成する一部材として共用することを検討した。

その結果、一定の工夫により、ピペットを液面検出装置
の構成に利用することができ、しかもこれによって、部
材の削減が実現できるだけでなく、高精度な液面高さの
検出、ひいては高精度な液定量取出しの実現という目的
や、液面検出と液定量取出しの工程の一元化による迅速
な処理の実現という目的を達成でき、更には、ピペット
にディスポーザブルタイプのチップを採用すれば、異な
る試料間での汚染防止を容易に実現できる点で、例えば
生体試料等の微量な液の定量取出しという用途に極めて
有益な装置を構成できることを確認したのである。

（課題を解決するための手段） 上記のような種々の目的を達成できる本発明の液定量取
出し装置の特徴は、下端の液吸引・吐出用の開口及びこ
の開口から吸引した液の保持用中空をもった筒殻状に設
けられ、かつ光透過性または半透過性の材質から形成さ
れているピペットチップと、このピペットチップの上部
が着脱可能に組付けられるチップ着脱部を有すると共に
、この組付けられたピペットチップの上記中空内部に液
吸引、吐出の気体圧力を作用する手段が接続されている
ピペット装置本体と、このピペット装置本体の下方に配
置された容器内の液面高さを検出するための液面検出手
段と、上記ピペット装置本体又は容器をこれらが上下に
離間した状態からピペットチップ下端が容器内の液に一
定長浸漬するまでこれらを相対的に接近移動させる上下
駆動制御手段と、上記液面検出手段の検ａ情報に基づき
ピペット装置本体と容器の接近移動の終点位置を算巳し
て上記上下駆動制御手段に該終点位置の信号を出力する
演算手段とを備え、上記液面検出手段は、上記ピペット
チップ下端面に光を照射する投光手段と、該ピペットチ
ップ下端面からの反射光を受光する受光手段とを有して
いて、その受光強度を上記検出情報とするという構成を
なすところにある。

また本発明装置は、上記ピペットチップを例えばピペッ
ト装置本体に一体固着させると共に、ピペットチップ°
の接液部分を洗浄する手段を組み合わせることで、簡易
型の装置として構成することもできる、このような簡易
型の本発明装置においても、高精度な液面検出のために
接触型の液面検出装置をも構成する接液部材が液取圧し
用のピペット−つに限定されるため、洗浄工程の負担が
少なく、汚染の危険性はその分軽減される。

上記のような本発明装置において、ピペット装置を構成
するピペットチップの形状は、比較的小さな容器（例え
ばカップ状容器や試験管等）に対して下端が挿入できて
かつ液の吸引が可能であれば、特にその形状を限定され
るものではないが、−船釣には略逆円錐台形型の形状を
なしたものが好ましく用いられる。またピペットチップ
の下端面の形状は特に限定されるものではないが、非接
液状態において上方からの光に対して好ましくは全反射
面をなすように設けられることがよく、代表的には水平
な平面をなす端面として形成されていることが好ましい
場合が多い、′本発明においてピペットチップの下端面
とは、肉眼でみて明らかな端面ななす場合のものを含む
ことは勿論であるが、それだけに限定されることなく、
例えば熱可塑性材料を用いて作製したピペットチップの
先端を更に加熱し延伸させて先端を先鋭な針状に形成さ
せた場合に、肉眼でみる限りでは明確な端面が形成され
ていないピペットチップとなるが、このようなピペット
チップについても、本願発明のピペットチップ下端面に
よる反射光を利用した液面検出が行えることは実験的に
確認されている。したがって上記下端面とは、ピペット
チップという物体を空間から仕切る輪郭のうちで下端部
分の境界を総称した内容を示すものである。

ピペットチップの材質は、不透明体のような光を遮断す
るものでなければ、光透過性のものから比較的光透過性
の低い半透過性のものであっても用いることができ、具
体的には、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル、
ポリメタクリレート、ポリエチレン、ポリ１−メチル−
４−ペンテン等の光透過性の高いものが特に好ましく採
用される。このような材料で形成されたチップとして例
えば和研薬株式会社製クリスタルロングチップ（１〜２
００μβ）等を用いることができる。ディスポーザブル
タイプのチッーブの他の例としては、市販のポリプロピ
レン製のもの例えばエッペンドルフ社製５ｔａｎｄａｒ
ｔｉｐｓ（１〜１００μＩ２）等を用いることができる
。

このような形状、材質から成るピペットチップを有する
ピペット装置において、ピペットチップの下端面に向か
って投光した光の反射光を受光手段により検出すると、
ピペットチップが非接液状態では上記下端面において光
が強く反射（例えば全反射）され、このため受光手段で
検出される反射強度は大きな値を示す。しかしピペット
チップが接液するとこの下端面における境界条件が変化
して屈折率の差が小さくなり、上記反射光強度は急減す
る。代表的な例では、ピペットチップの材質と液の屈折
率が路間等であれば、非接液状態において全反射されて
いた光の殆どが接液により液中に透過することになって
、反射光強度は一定レベルの値から急減する。本発明の
装置はまさにこのような原理を、微量な液定量取出しの
ための装置において、ピペットを利用して構成させたこ
とを特徴としている。

本発明の液定量取出し装置の実際的な使用においては、
例えば試料の吸引に先立って（あるいはその後に）稀釈
液をピペット内に吸引しておく操作を行なう場合もある
が、−船釣に稀釈液は光透過性であるため本発明装置は
この場合にも支障なく用いることができる。また後述す
るように種々選択できる投光、受光の光の経路の設定に
より、ピペットチップ内の液の存在に影響されない装置
を構成することもできる。なお上記のように透明な稀釈
液をピペット内に吸引してから試料の吸引を行う場合に
は稀釈液の下界面が光の反射をするために受光強度がよ
り大きくなるという効果や、ピペットチップ内に光源を
設けたタイプではピペットチップ内の希釈液の上界面の
メニスカスにより光源光がピペットチップ肉厚内に導か
れ易くなって光源光の利用効率が高くなるという利点も
得られる。

本発明が特に有効にその効果を発揮するのは、液定量取
出しの対象とする試料等が、１〜１０００μρ、特には
１〜，１５０μａ程度の極微量な容量の場合である。す
なわち、本発明装置は原理的にはその対象試料の容量に
限定されるものではないが、免疫測定装置のような微量
な液を対象とする装置では、例えば２００μｉ程度の試
料を入れる容器としては１ｃｍ程度の口径のものが頻繁
に使用される場合が多い。かかる場合、ピペットと共に
液面検出のための別部材を容器内の液面に同時工程で接
触ないし近接させることは実際上困難であるが、本発明
の上記構成によれば、小さな口径の容器内の液面に接触
ないし近接させる必要のあるのは、液吸引と液面検出に
共用されるピペットチップのみであるから、実質的に同
時工程において液面高さの検出と液の吸引を行なうこと
が可能となる。

以上のような構成をなす本発明装置は、実際の実施の態
様において様々な形態をとることができる。例えば、ピ
ペットチップと容器内の試料との接液のためには、一般
的にはピペット装置を上下動させる機構を採用する場合
が通常であるが、容器側を上下動させるようにしても何
等差し支えない。

また、液面高さの検出のために行なわれるピペットチッ
プ下端面に対する投光、受光の経路は、筒殻状のピペッ
トチップ内外の何れを利用してもよいし、特に好ましい
態様としては、ピペットチップの筒殻を光伝送体として
利用する方式を推奨できる。すなわち、光透過性の良好
な材質を用いたピペットチップにおいて、反射光（また
は投光）がピペットチップの筒殻を光伝送体として伝送
されるようにして用いれば、光の拡散等の影響を低減で
きて光源光の強度を軽減できるという利点のある他、光
伝送体であるピペットチップの上端面に対して受光セン
サ（または光源）を配置できるため、ピペットチップ周
囲の機械的な構成に空間的な余裕を持たせることができ
るからである。

更にまた、特に好ましい態様として、ピペットチップを
上記のように光伝送体として用いることに加え、ピペッ
トチップの円環状上端面に対向する円環部と、この円環
部に連続する柱状部とを有する光伝送体を設け、この光
伝送体の柱状部の上端面に対向して受光センサを配置す
る構成を例示することができる。

このような構成によれば、ピペットチップ下端面から反
射した光を、上記柱状部を通して受光センサへの受光と
して効率よく利用できるため、より明確に反射光強度の
急変を検出できるし、あるいは光源光強度の低減化を実
現できるからである。

なお上記した投光手段の光源や、受光手段の受光センサ
には、種々のＬＥＤ、半導体レーザ等の発光素子や、フ
ォトダイオード等を特に限定されることなく適宜用いる
ことができ、投光も連続的であってもよいしパルス的で
あってもよい。また投光、受光のために光ファイバーを
用いることも装置の機械的な設計自由度を得るために好
ましい場合が多い。

上記液面検出のために用いる光は、特に限定されないが
２００〜１ｌ１００ｎｎの紫外線、可視光線、赤外線の
領域内のものがよ（、特には、赤外領域の波長のものが
好ましい、これは通常の装置運用が行なわれる室内等の
明所では、室内照明等の光に対し、本発明装置における
受光センサの感応が考えられる。そこでこのような外乱
光による影響を排除した装置の作動安定性の確保、精度
の向上が上記波長の特定により実現できるからである。

またピペットチップ内に吸引する試料等の液が濁ってい
るようなものである場合には、長波長の光のほうが散乱
を受けにくいので有利である場合が多い。なおこのよう
な検已光の波長の特定は、光源や受光センサの選択によ
り、あるいは適宜の光フィルターを用いて行なうことが
できる。

本発明において、反射光強度の急変（急減）の検出情報
からピペットチップの接液を算出する演算手段は、一般
的にはマイクロプロセッサを用いて構成されるが、特に
これに限定されるものではない。急変時点の判定は、反
射光強度が予め定めた閾値を下回ったことを条件とする
とか、反射光強度の降下率が予め定めた一定率を越えた
ことを条件とするなどの種々の方式により設定すること
もできる。

ピペット下動の終点位置は、試料の取出しに必要十分な
位置となるように設計的に定めることができる。

本発明の液定量取出し装置が特に好ましく採用される対
象として具体的には、血液中の微量蛋白質等の量を免疫
反応を利用して定量し診断を行なういわゆる免疫診断装
置における液定量取出し装置が挙げられ、この他、微量
な液定量取出しをする生化学反応装置、分析装置等を例
示することができる。

（作用） 本発明の装置によれば、ピペットチップのみを接液させ
るという構成により、検圧精度に優れた接触型の液面検
出と液吸引の作業を行なうことができる。

（実施例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

実施例１ 第１図はピペットチップをディスポーザブルタイプとし
た本発明の液定量取出し装置、例えば免疫反応測定装置
に適用した場合の構成概要を説明するための図であり、
この第１図の（イ）はピペットチップが試料液（被検出
溶液）に浸漬する前の状態を示し、同図（ロ）はピペッ
トチップの下端が試料液に浸漬し、液を吸引する状態を
示している。

これらの図において、１は試料容器であり、例えば数μ
ρ程度の微量血液をサンプル液２として貯留した状態で
、不図示の免疫反応測定装置に組み込まれた第１図の液
定量取出し装置に供給される。

４はピペットチップ取付は筒部、６はこのピペットチッ
プ取付は筒部４と一体に設けられている水平に延在した
架台であり、これらピペットチップ取付は筒部４及び架
台６によりピペット装置本体が構成されている。

、　３はピペット装置本体のピペットチップ取付は筒部
４に着脱可能に組付けられたディスポーザブルタイプの
ピペットチップであり、図示しない組付は及び取り外し
装置により、上記ピペットチップ取付は筒部４に対し所
定の待機位置で着脱されるようになっている。このピペ
ットチップ３は上述した光透過性の材質により形成され
ている。

５は発光源であり、発光素子により所定の波長の光をピ
ペットチップ内部において下方に向かって発光するよう
に、上記ピペットチップ取付は筒部４の内部において架
台６に固定されている。そしてこの発光源５は本例では
パルス点灯するように点灯回路７に電気的に接続されて
いる。

１１は、上記ピペット装置本体をなす架台６を上下動さ
せるように設けられている上下動機構であり、パルスモ
ータ型の機構（ネジスクリュー型の機構やシリンダ型の
機構であってもよい）により該架台６を上方の待機位置
（第１図（イ）参照）から下方の下動終点（第１図（ロ
）参照）咳で下動させ、その後、待機位置に戻るように
駆動制御装置１２により上下駆動制御される。

９は架台６がら下方に垂下するように設けられた受光手
段の一部をなしている光ファイバーであり、ピペットチ
ップ３の下端面からの反射光を取り出すようにその下端
の受光端がピペットチップ３の下端面に対し斜め上方の
位置で対向され、またこの光ファイバー９の上端は架台
６に組み付けられたフォトダイオード１ｏに連結されて
いる。このフォトダイオードｌｏは、受光強度は応じた
値の起電力を生じ、この起電力に基づく信号を検出回路
８が検出して上記駆動制御装置１２に出力するように設
けられている。なお本例においては発光源５である発光
素子をパルス発光させ、これと上記検出回路８の検出タ
イミングを同期させることで、室内熱　□明等の外乱の
影響を解消するようにされている。

なお、１４はエアシリンダ等の体積制御器であり、上記
ピペットチップ３内の中空に対し、液吸引のための負圧
と液吐出のための正圧を作用できるようにチューブ１３
を介して接続されていて、吸引液量を精度よく得られる
ように、エアシリンダのビストンストローク長が設定で
きるようになっているる。

以上の構成をなす液定量取出し装置の動作につき説明す
ると、装置はまず第１図（イ）の状態で待機される。す
なわち、ピペット装置は、図示しないピペットチップ着
脱装置によりピペットチップ取付は筒部４にピペットチ
ップ３が組付けられ、その状態で上方の待機位置で静止
される（第１図（イ）参照）、この状態で下方の液取出
し位置に所定の試料容器１が適宜のコンベア装置等によ
って移入停止される。

次に、上下動機構１１によって架台６の下動が開始され
、また発光源５のパルス点灯が開始される。そしてこの
発光源５の点灯により発光された下方に向かう光の一部
はピペットチップ３内部を伝搬し、下端面で反射される
。この反射された反射光はピペットチップ３の下端より
も図示の如く斜め上方に対向するように配置されている
光フアイバー９通ってフォトダイオード１０に受光され
、検８回路８で一定の強度の受光が検出される。

上記ピペットの下動が進むと、液面からの反射光も上記
フォトダイオード１０に入るようになるため、検出回路
８の受光強度は緩慢に増大する。

そして、更に下動が進みピペットチップ３下端がサンプ
ル液に接液すると、該ピペットチップ下端がその直前に
接していた空気と接液したサンプル液の屈折率の違いか
ら、屈折率の差が減少し、反射条件が急変する。すなわ
ち、ピペットチップ下端面での反射が実質的に消失し、
上記フォトダイオードｌＯで受光される反射光強度が殆
ど零となる。

したがって、この受光する反射強度の急減により、ピペ
ットチップ３が接液したことが容易に検出できる。

接液したピペット装置は、更にその位置から予め定めら
れた一定長だけ降下されて停止され、その位置で液吸引
が行われ、吸引のためのエアシリンダの駆動により液を
吸引し、駆動が停止した時点で液吸引が終了する。

このような本実施例の構成によれば、上記下動終点の位
置で、エアシリンダの駆動ストロークにより液吸引量が
精度よく得られる。

なお上記接液からの一定長のピペットチップの降下量は
、受光手段である光ファイバー９が溶液に触れて次の試
料との汚染を生ずることを避けることも考慮して設定さ
れる。この降下量は対象試料の量や、容器の口径、取出
し液量等々により一律には定められないが、例えば免疫
反応測定装置においては、反射光強度の検出精度を高く
維持する等の目的で、数Ｅ１ｍ程度が適当である場合が
多い。また、接液時点から比較的大きな浸漬長さを与え
る必要のある場合には、光ファイバー９の下動を停止さ
せ、ピペットチップ３のみを下動させる構成を採用する
こともできる。

第２図は、上記のようにしてピペット装置を降下させた
場合に、検出回路８で検出される反射光強度の変化を実
際に測定し、その結果を経時的にプロットしたものであ
り、この図により、液面接触時点で反射光強度が急減し
ていることが明瞭に理解できる。

第３図（イ）〜（ニ）は、ピペットチップ３の下端にお
ける光の反射がどのように変化するかを説明する模式的
な図であり、その図（イ）は、ピペットチップ内部に投
光された光のうちの一部がチップ下端面において反射さ
れることを示しており、他は光はチップ空洞内を通過す
る。このチップ内に入った光のうち下端面に達した光の
反射に応じた強度が、検出回路８により検出される。

第３図（ロ）は、ピペットチップ３内に溶液が吸引され
た状態（例えば希釈液をサンプル液の吸引前に吸引して
おくことがある）におけるピペットチップ下端での反射
の状態を模式的に示した図である。この場合には、溶液
内を通った光が溶液端面においても反射され、特に溶液
が照射光を吸収２敗乱しにくい場合、第３図（イ）より
も反射光強度はより強（なる。

第３図（ハ）は、第３図（ロ）のピペットチップ３が液
面に接近した場合の反射光強度の模式的な状態を示した
図であり、チップ下端面及溶液面での反射光に加えて、
液面からの反射光も影響するので反射光強度は一層強く
なる。

第３図（ニ）は、ピペットチップ３がサンプル液に接液
した場合の反射光の状態を模式的に示したものであり、
この接液によりピペットチップとこれに接する外部の媒
体との屈折率の差が減少するので、反射光は急減する。

本実施例の装置（他の実施例においても同様である）は
、上述したように、ピペットチップを下降させて液吸引
を開始する際のそのピペットチップ下端位置を正確に決
定でき、精度よく液の定量取出しが可能となるという優
れた効果をもたらすものであるが、これに加えて、液吸
引の開始と終了の時間を確認することで、ピペットチッ
プ内に取出された液量の過不足を確認できるという利点
もある。

このことを第４図を用いて説明すると、この第４図は、
横軸に時間経過をとり、縦軸に反射光の検出強度をとっ
ている。そして第４図の（イ）、（ロ）はいずれもある
試料についての測定結果を示しているものである。ここ
で第４図（イ）は、ピペットチップをサンプル液に向け
て下降させた場合に、反射光強度が次第に増加し、サン
プル液に接液した時点（図中のｔ１時点）で反射光が液
中に透過して検出強度が急減する。そして一定時間Ｔの
間予め定めた負圧で液吸引を行なう、一定時間Ｔの経過
した時点（図中のｔ２時点）で吸引を停止し、ピペット
チップを上動させて離液させるため、反射光強度が急増
し、ｔ１時点前の反射光検出強度のレベルまで戻る。

他方、第４図（ロ）では、吸引中の時点（図−中のｔ８
時点）に何等かの理由でピペットチップとサンプル液の
離液が生じた場合を示しており、この離液発生は、その
ｔ１時点において反射光検出強度のレベルまで戻ること
で容易に確認できる。そしてこの場合には、一定時間Ｔ
よりも短い分だけ（図中の網掛は部分で示している）吸
引液量の不足を招く。

このように、検出反射光強度の変化パターンを測定しな
がら、接液状態のピペットチップ内部に一定の負圧を作
用させて接液時間の長さを管理、確認することで、被測
定溶液であるサンプル液の吸引量が、規定の吸引量に比
べて不足することを確認することができる。したがって
本発明の装置は、個々のサンプル液の定量取出しが確実
に行なわれたことを確認しながら作業を進めることが可
能となるので、これを用いて定量したサンプル液による
例えば免疫反応測定に基づく診断の結果に、測定ミスが
影響する虞れが実質的に解消できるという極めて優れた
効果をもたらす。

実施例２ 第５図に示される本実施例は、実施例１に比べて液面検
出装置を形成する受光手段の構成が異なっている点が大
きな特徴である。

すなわち、本実施例２において、ピペット装置本体を構
成している架台６及びピペットチップ取付は用筒部４に
対して、ディスポーザブルタイプのピペットチップ３を
着脱自在に組み付ける構成は、基本的には実施例１と同
じであるが、本例におけるピペットチップ取付は用筒部
４は、架台６に対して下記の光伝送体２２を介して固定
されている点で異なっている。

すなわち、本例の上記光伝送体２２は、架台６に固定さ
れる上部の柱状部２２１と、この柱状部２２１の下端周
縁から円環状に下方に延在された円環部２２２とを有す
るように設けられていて、この円環部２２２の筒内に上
記ピペットチップ取付は用筒部４と、投光手段を形成す
る発光素子（ＬＥＤ）が固定されており、また上記円環
部２２２の下端面が、ピペットチップ取付は用筒部４に
組み付けられるピペットチップ３の上端面と対向するよ
うになっている。なお２２３は光伝送体２２のカバー、
４１はピペットチップ取付は用筒部４の貫通穴である。

また受光手段の受光素子であるフォトダイオード１０は
、光伝送体２２の柱状部２２２の上端面に対向するよう
に架台６の上部において固定されている。なおその他の
構成は実施例１と略同様であるので、必要な部分の符号
のみを示して他は省略した。

以上のような構成のピペット装置においては、ピペット
チップ下端面で反射した光は、筒殻状のこのピペットチ
ップの内部を伝搬して上端に至り、これに対向している
光伝送体２２の円環部２２１に入る。そしてこの光は更
に光伝送体の柱状部２２２を通ってフォトダイオード１
０に受光される。そしてこのような構成により、ピペッ
トチップの下端面全面において反射した光が、上記の経
路をたどることでフォトダイオード１０に受光されるこ
ととなるため、円環状の下端面で反射した光の一部のみ
を受光している場合（例えばピペットチップの円環状上
端の一部にフォトダイオードを直接対向させたような場
合）に比べ、反射光の利用率が極めて高（なる。

したがって、より明確に反射光強度の急変を検出するこ
とが可能となり、あるいは同程度の検出精度を確保する
ためには光源光の強度を弱くすることができるという利
点がある。

（発明の効果） 本発明の液定量取出し装置によれば、従来の装置では解
決できなかった種々の問題点を解消して、液定量取出し
のために、容器内に充填されている試料等の液面高さを
精度よ（検出することができ、高精度な液定量取出しを
実現できるため、例えば免疫診断装置用に好適な精度の
高い液定量取出し装置を提供出来るという効果がある。

また生体試料等の試料自体が微量である測定対象につき
、液面レベルの検圧と液吸引の作業工程を分離すること
なく、これらの作業を実質的に同時工程で行なうことが
できるので、迅速な作業を実現でき、多数の試料等を分
析処理する等の自動化、機械化した免疫診断装置用の液
定量取出し装置を好適に構成できるという効果もある。

更にまた、ピペットチップにディスポーザブルタイプを
採用することで、試料間での汚染防止を好適に実現した
液定量取出し装置をできるという効果もある。

また本発明のピペットチップの筒殻を光伝送体として利
用する特に好適な構成によれば、ピペット装置のピペッ
トチップ周辺に、液面検出のための機械的な部材を配置
する必要がなく、他の周辺横蓋や部材との干渉の虞れを
考慮する必要がなくなるため、の配置に関する設計の自
由度が得られるという効果があり、またピペットチップ
の筒殻を通して上端面に伝送された光を柱状部を通して
集光する方式の光伝送体を用いた構成では、反射光の略
全てを検出に利用できるため、検出感度に優れ、光源光
の強度を低減化できるという効果もある。

更にまた、可視光領域でなく例えば赤外領域の波長の光
を検出に用いた場合には、室内照明等の外乱の影響を受
けることなく、精度の高い検出を実現できるという効果
もある。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）、（ロ）は本発明よりなる液定量取出し装
置の実施例１の構成概要を示した図であり、同区（イ）
は非接液状態、同図（ロ）は接液状態を示している。第
２図は実施例１における反射光の検出強度の変化を示し
た図、第３図（イ）〜（ニ）はピペットチップ下端面に
おける反射光の変化を説明するための図、第４図（イ）
、（ロ）は液定量取出しが精度よく行なえる場合と不足
がある場合を説明するために反射光量の変化をモデル的
に示した図である。 第５図は本発明の実施例２の液定量取出し装置の構成概
要を示した図である。 １・・・・試料容器　　　　２・・・サンプル液３・・
・・ピペットチップ ４・・・・ピペットチップ取付は筒部 ５・・・光源　　　　　　６・・　架台７　・・・点灯
回路　　　　８・・・・検圧回路９・・・・光ファイバ
ー ｌＯ・・・・フォトダイオード １１・・・・上下動機構　　　１２・・・・駆動制御装
置２２・・・・光伝送体　　　　２２１・　・円環部２
２２・・・・柱状部　　　　２２３・・・・カバー第１
図（イ） 第１図（ロ） 第２図 ピペット降下量（ｍｎｌ 第３図 （イ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（０）
（ハ） 第４図（イ） Ｗ側定１１面 接触

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下端の液吸引・吐出用の開口及びこの開口から吸引
   した液の保持用中空をもった筒殻状に設けられ、かつ光
   透過性または半透過性の材質から形成されているピペッ
   トチップと、このピペットチップの上部が着脱可能に組
   付けられるチップ着脱部を有すると共に、この組付けら
   れたピペットチップの上記中空内部に液吸引、吐出の気
   体圧力を作用する手段が接続されているピペット装置本
   体と、このピペット装置本体の下方に配置された容器内
   の液面高さを検出するための液面検出手段と、上記ピペ
   ット装置本体又は容器をこれらが上下に離間した状態か
   らピペットチップ下端が容器内の液に一定長浸漬するま
   でこれらを相対的に接近移動させる上下駆動制御手段と
   、上記液面検出手段の検出情報に基づきピペット装置本
   体と容器の接近移動の終点位置を算出して上記上下駆動
   制御手段に該終点位置の信号を出力する演算手段とを備
   え、上記液面検出手段は、上記ピペットチップ下端面に
   光を照射する投光手段と、該ピペットチップ下端面から
   の反射光を受光する受光手段とを有していて、その受光
   強度を上記検出情報とするものであることを特徴とする
   液定量取出し装置。 ２、下端の液吸引・吐出用の開口及びこの開口から吸引
   した液の保持用中空をもった筒殻状に設けられ、かつ光
   透過性または半透過性の材質から形成されているピペッ
   トチップ、及びこのピペットチップの中空内部に液吸引
   、吐出の気体圧力を作用する手段が接続されているピペ
   ット装置本体と、このピペット装置本体の下方に配置さ
   れた容器内の液面位置を検出するための液面検出手段と
   、上記ピペット装置本体又は容器をこれらが上下に離間
   した状態からピペットチップ下端が容器内の液に一定長
   浸漬するまでこれらを相対的に接近移動させる上下駆動
   制御手段と、上記ピペットチップの接液部を非接液時に
   おいて洗浄する手段と、上記液面検出手段の検出情報に
   基づきピペット装置本体と容器の接近移動の終点位置を
   算出して上記上下駆動制御手段に該終点位置の信号を出
   力する演算手段とを備 え、上記液面検出手段は、上記ピペットチップ下端面に
   光を照射する投光手段と、該ピペットチップ下端面から
   の反射光を受光する受光手段とを有していて、その受光
   強度を上記検出情報とするものであることを特徴とする
   液定量取出し装置。 ３、請求項１又は２において、ピペットチップが略逆円
   錐形型をなすことを特徴とする液定量取出し装置。 ４、請求項１乃至３のいずれかにおいて、ピペットチッ
   プ下端面が水平な端面をなすことを特徴とする液定量取
   出し装置。 ５、請求項１乃至４のいずれかにおいて、ピペット装置
   本体又は容器の相対的な接近駆動を行わせる上下駆動制
   御手段が、ピペット装置本体を上下に駆動させるもので
   あることを特徴とする液定量取出し装置。 ６、請求項１乃至５のいずれかにおいて、液面検出手段
   の検出情報に基づき上記ピペット装置本体と容器の接近
   移動の終点位置を算出する演算手段が、ピペットと液面
   の接液を受光手段で受光した反射光強度の急変により検
   出するものであることを特徴とする液定量取出し装置。 ７、請求項１乃至６のいずれかにおいて、投光手段がピ
   ペットチップの内部に配置されていると共に、受光手段
   がピペットチップの外部に配置されていることを特徴と
   する液定量取出し装置。 ８、請求項１乃至６のいずれかにおいて、投光手段がピ
   ペットチップの内部に配置されていると共に、受光手段
   が筒殻状ピペットチップの上端面に対向するように配置
   されていることを特徴とする液定量取出し装置。 ９、請求項１乃至６のいずれかにおいて、投光手段がピ
   ペットチップの内部又は外部に配置されていると共に、
   受光手段は、筒殻状ピペットチップの円環状上端面に対
   向する円環部と、この円環部の上部に連続して設けられ
   た柱状部とを有する光伝送体と、この光伝送体の柱状部
   の上端面に対向する受光センサとからなることを特徴と
   する液定量取出し装置。 １０、請求項１乃至９のいずれかにおいて、投光手段か
   ら投光される光の波長が２００ｎｍ〜１１００ｎｍであ
   ることを特徴とする液定量取出し装置。