JPH0687870U - 自動分注装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 血液を遠心分離した後の各成分の界面の位置
を検出して、採血量は増やさずに分注精度を向上させる
界面検出を行う自動分注装置を提供することにある。 【構成】 遠心分離された試験管１２の上部をマニピュ
レータ２４で挟み、超音波プローブ２６上に配設する。
その際、超音波プローブ２６の上部に付設されている超
音波カプラ２２に試験管１２の下部が密着するように配
設する。そして、試験管１２に超音波プローブ２６によ
り、超音波を送受波して得られたＡモード信号から各層
の界面の位置を検出し、検出された界面の位置と予め入
力されている試験管１２の断面積から所望の層の試料量
を求める。例えば、血清のみを分注したい場合には、分
離剤１６との界面及び気相との界面、すなわち超音波エ
コー信号ｃ点及びｄ点を検出し、血清１８の容量を算出
し、これに基づきノズルの吸引量を制御し、血清１８の
みを有効に吸引する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、界面検出を行う自動分注装置、特に比重の異なる複数の試料の各々 の界面の位置を検出し、所望の試料のみ分注する界面検出を行う自動分注装置に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

試料の分注を行う分注装置が知られており、例えば人体から採取された血液を 複数の容器に分配する装置として用いられている。

【０００３】 一般に、血液を検査する場合には、図１に示すように、採取した血液（全血と もいう）１４を遠心分離し、血餅２０と血清１８に分けてそれぞれに対して検査 を行う。その際、この分離された状態を維持するために、分離剤１６が用いられ ている。分離剤１６は、糊状のもの、粉末状のもの等があるが、いずれも血液採 取用試験管１２内に予め挿入されており、血液の遠心分離時に、丁度血餅２０と 血清１８の中間の比重を有するように調整されたものである。

【０００４】 従って、採血時の分離剤１６と全血１４が入っている試験管１２（図１（ａ） ）を遠心分離器にかけると、図１（ｂ）に示すように、比重の重い順に下から血 餅２０、分離剤１６、血清１８の３層に分離することができ、この状態を維持す ることができる。

【０００５】 このように分離された各成分をそれぞれ検査する場合には、上記試験管１２内 から個別に各層を他の容器に分注する必要がある。なお、試料を分注する際に、 試料の吸引は、例えばディスポーザブル化されたチップを有するノズルチップ等 （以下、ノズルと略す）によって行われる。

【０００６】 従来の分注装置は、例えば最上層の血清１８を分注する場合、ノズルに接続さ れている圧力センサの圧力を監視しながら、血清１８を吸引しノズルを下降させ てゆく。そして、血清１８と接する分離剤１６の上面（血清と分離剤の界面）に ノズル先端が到達した時の圧力上昇の変化を検知することにより、ノズルチップ の下降及び吸引を停止させるものであった。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このようなノズルチップの圧力差を監視して吸引する場合、例 えば、分離剤が柔らかいものであった場合は、分離剤の層にノズルの先端が潜り 込み、分離剤の一部を吸引してしまう可能性があった。一方、分離剤の吸引防止 を図るために圧力が大幅に変わる前に吸引を停止させるとすれば、血清残量が多 くなり分注精度は著しく劣化してしまう。この分注精度の劣化は、例えば高年齢 の被検者の場合大きな問題となる。すなわち、分注量が減少することにより採血 量を増加させなければならず、高年齢の被検者には大きな負担となってしまう。 従って、採血量は増やさず、分注精度を向上させる必要があった。

【０００８】 そこで、試験管の側面から分離された層の界面を光学的に検知し、血清を吸引 することも考えられるが、試験管にはラベルが貼られており、試験管の側面から 界面を検出することは困難であった。従って、適当な界面を検出する方法がない ため、分注精度を向上させることはできなかった。

【０００９】 本考案は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、血液を遠 心分離した後の各成分の界面の位置を検出して、採血量は増やさず分注精度を向 上させる界面検出を行う自動分注装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、試料を吸引する吸引手段と、比重の異 なる複数の試料が収容されている容器の下方から超音波ビームを送受波する超音 波ビーム送受波手段と、前記超音波ビーム送受波手段によって受信されたエコー 信号に基づいて前期複数の試料の各界面の位置を検出する界面検出手段と、前記 超音波ビーム送受波手段によって受信されたエコー信号に基づいて前記吸引手段 の位置を検出する位置検出手段と、前記界面検出手段によって検出された各界面 の位置と前記位置検出手段によって検出された吸引手段の位置との距離を演算す る演算手段と、前記演算手段によって算出された距離に基づいて前記吸引手段を 所望の試料吸引開始位置及び終了位置に制御する制御手段と、を有することを特 徴とする。

【００１１】 また、本考案は、試料を吸引する吸引手段と、比重の異なる複数の試料が収容 されている容器の下方から超音波ビームを送受波する超音波ビーム送受波手段と 、前記超音波ビーム送受波手段によって受信されたエコー信号に基づいて前期複 数の試料の各界面の位置を検出する界面検出手段と、前記界面検出手段によって 検出された各界面の間の距離と予め入力されている容器の断面積から一試料の容 量を演算する容量演算手段と、前記容量演算手段によって算出された試料の容量 に基づいて前記吸引手段の吸引量を制御する制御手段と、を有することを特徴と する。

【００１２】

【作用】

上記請求項１及び２記載の構成によれば、比重の異なる複数の試料が収容され ている容器の下方から超音波ビームを送受波する超音波ビーム送受波手段と、前 記超音波ビーム送受波手段によって受信されたエコー信号に基づいて各界面の位 置を検出する界面検出手段とを有しているので、容器側面にラベルが貼られてい ても、また容器上面にキャップがされていても、各試料の界面の位置を検出する ことができる。

【００１３】 また、上記請求項１記載の構成によれば、超音波ビーム送受波手段によって受 信されたエコー信号に基づいて吸引手段の位置を検出する位置検出手段と、上記 界面検出手段によって検出された各界面の位置と前記位置検出手段によって検出 された吸引手段の位置との距離を演算する演算手段と、前記演算手段によって算 出された距離に基づいて上記吸引手段を所望の試料吸引開始位置及び終了位置に 制御する制御手段とを有するので、他の試料を吸引することがなく、所望の試料 を有効に吸引することができる。

【００１４】 更に、上記請求項２記載の構成によれば、上記界面検出手段によって検出され た各界面の間の距離と予め入力されている容器の断面積から一試料の容量を演算 する容量演算手段と、前記容量演算手段によって算出された試料の容量に基づい て上記吸引手段の吸引量を制御する制御手段とを有するので、他の試料を吸引す ることがなく、所望の試料を有効に吸引することができる。

【００１５】

【実施例】

以下、本考案の好適な実施例を図に基づいて説明する。

【００１６】 図１には、上述したように、採血された血液の遠心分離の前後の試験管１２が 示されている。図１（ａ）には、採血された血液１４と分離剤１６が入りキャッ プ１０がされている試験管１２が示されている。この試験管１２を遠心分離する と、図１（ｂ）に示すように比重の重い順から血餅２０、分離剤１６、血清１８ と分離し、分離剤１６の作用によりこの分離状態が保持される。

【００１７】 図２には、本考案の実施例の概略構成が示されている。

【００１８】 図１（ｂ）に示した３層に分離された試験管１２の上部をマニピュレータ２４ で挟み、超音波プローブ２６上に配設する。その際、超音波プローブ２６の上部 に付設されている超音波カプラ２２に試験管１２の下部が密着するように配設す る。

【００１９】 本考案の特徴は、上述のように配設された試験管１２に超音波プローブ２６に より超音波を送受波して得られたＡモード信号から各層の界面の位置を検出する ことである。従って、検出された界面の位置と予め入力されている試験管１２の 断面積から所望の層の試料量を求めることができる。この試料量に基づいて、ノ ズルの吸引量を制御して、所望の試料を有効に吸引することができる。

【００２０】 また、受信回路３０により受信されたエコー信号から、試料の吸引を行うノズ ル（図示せず）の先端位置を検出することもできるので、所望の試料の界面位置 及びノズル先端位置によってノズルの位置制御を行い、他の試料を吸引すること がなく所望の試料を有効に吸引することができる。

【００２１】 従って、例えば血清１８のみを分注したい場合には、分離剤１６との界面及び 気相との界面、すなわち超音波エコー信号ｃ点及びｄ点を検出し、上記の処理を 行えばよい。

【００２２】 次に、本考案の超音波による界面検出及び試料の分注について詳細に説明する 。

【００２３】 まず、図３には、本考案の自動分注装置の第１の実施例のブロック図が示され ている。本実施例の場合、試験管１２に超音波を送受波する超音波プローブ２６ と、超音波プローブ２６にパルス信号を送受信する送受信回路４０と、送受信回 路４０からのエコー信号から各分離層の界面の位置を検出する界面検出回路４２ と、前記エコー信号によりノズル位置を検出するノズル位置検出回路４４と、界 面検出回路４２及びノズル位置検出回路４４の情報に基づいて、分注を制御する 分注制御部５０を有する。

【００２４】 本実施例の動作について以下に説明する。

【００２５】 まず、送受信回路４０からの送信パルスにより励振された超音波プローブ２６ から超音波ビームが試験管１２に送波され、試験管１２からのエコーが超音波プ ローブ２６にて受信エコー信号に変換され送受信回路４０で受信される。この受 信されたエコーから図２に示したエコー信号ａ点、ｂ点、ｃ点、ｄ点、ｅ点が得 られる。なお、これらは、それぞれ試験管１２底部、血餅２０上面、分離剤１６ 上面、血清１８上面、キャップ底面に相当する。

【００２６】 また、界面検出回路４２内には、サンプルホールド回路とコンパレータが配置 されており、ノイズ信号を除去するためにしきい値レベル２８（図２中）が設定 されている。従って、送受信回路４０からのエコー信号としてａ点、ｂ点、ｃ点 、ｄ点が得られる。一方、ノズル位置検出回路４４により、ノズル５６の先端の 位置が同時に検出される。

【００２７】 また、ノズル５６は、ＸＹＺロボット５４によって保持されており、ノズル５ ６は、三次元的に自在に移動可能とされている。

【００２８】 従って、血清１８を分注する場合には、界面検出回路４２からのエコー信号ｃ 点及びｄ点の位置信号と、ノズル位置検出回路４４からのノズル５６先端位置信 号とが演算回路４６に送られる。そして、演算回路４６において、ノズル５６先 端−血清１８上面（ｄ点）間の距離及びノズル５６先端−血清１８下面（ｃ点） 間の距離が算出される。この算出結果を基に、分注制御部５０において、ノズル ５６の吸引開始位置及び吸引終了位置が決定され、ＸＹＺロボット５４を介して ノズル位置が制御される。また、吸引開始から終了に合わせてポンプ６２の吸引 も制御される。なお、ポンプ６２は、シリンダ６０とピストン５８とから成り、 吸引時はピストン５８の吸引量が制御されることとなる。

【００２９】 このため、血清１８と接する分離剤１６を吸引することなく、血清１８のみを 有効に分注することができる。

【００３０】 図４には、本考案の自動分注装置の第２の実施例のブロック図が示されている 。本実施例において、超音波プローブ２６、送受信回路４０及び界面検出回路４ ２は先の実施例と同様である。

【００３１】 従って、血清を分注する場合には、界面検出回路４２からのエコー信号ｃ点及 びｄ点の位置信号が試料容量演算回路７０に送られ、この試料容量演算回路７０ において、この位置信号と予め入力されている試験管１２の断面積とから血清１ ８の容量が算出される。この算出結果に基づいて、分注制御部５０において、ポ ンプ６２の吸引量が制御される。また、この吸引量に基づいて、ノズルの下降位 置をＸＹＺロボット５４を介して制御することができる。

【００３２】 本実施例の場合は、血清１８の容量を算出した後吸引するので、血清１８を余 すことなく分注することができる。従って、高年齢の被検者の少ない採血量であ っても、有効に複数の検査を行うことができる。また、本実施例の場合は、キャ ップ１０をしたまま試験管１２に超音波を送受波することができ、その後分注工 程に移行させることもできる。

【００３３】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、比重の異なる複数の試料が収容されて いる容器の下方から超音波ビームを送受波する超音波ビーム送受波手段と、前記 超音波ビーム送受波手段によって受信されたエコー信号に基づいて各界面の位置 を検出する界面検出手段とを有しているので、容器側面にラベルが貼られていて も、また容器上面にキャップがされていても各試料の界面の位置を正確に検出す ることができる。

【００３４】 また、超音波ビーム送受波手段によって受信されたエコー信号に基づいて吸引 手段の位置を検出する位置検出手段と、上記界面検出手段によって検出された各 界面の位置と前記位置検出手段によって検出された吸引手段の位置との距離を演 算する演算手段と、前記演算手段によって算出された距離に基づいて上記吸引手 段を所望の試料吸引開始位置及び終了位置に制御する制御手段とを有するので、 他の試料を吸引することがなく、所望の試料を有効に吸引することができる。

【００３５】 更に、上記界面検出手段によって検出された各界面間の距離と予め入力されて いる容器の断面積から一試料の容量を演算する容量演算手段と、前記容量演算手 段によって算出された試料の容量に基づいて上記吸引手段の吸引量を制御する制 御手段とを有するので、他の試料を吸引することがなく、所望の試料を有効に吸 引することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】採血された血液が入った試験管の遠心分離の前
後の状態を示す説明図である。

【図２】本考案の実施例の概略構成を示す説明図であ
る。

【図３】本考案の自動分注装置の第１の実施例のブロッ
ク図である。

【図４】本考案の自動分注装置の第２の実施例のブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１０ キャップ １２ 試験管 １６ 分離剤 １８ 血清 ２０ 血餅 ２２ 超音波カプラ ２４ マニピュレータ ２６ 超音波プローブ ２８ しきい値レベル ３０ 受信回路

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料を吸引する吸引手段と、 比重の異なる複数の試料が収容されている容器の下方か
   ら超音波ビームを送受波する超音波ビーム送受波手段
   と、 前記超音波ビーム送受波手段によって受信されたエコー
   信号に基づいて前記複数の試料の各界面の位置を検出す
   る界面検出手段と、 前記超音波ビーム送受波手段によって受信されたエコー
   信号に基づいて前記吸引手段の位置を検出する位置検出
   手段と、 前記界面検出手段によって検出された各界面の位置と前
   記位置検出手段によって検出された吸引手段の位置との
   距離を演算する演算手段と、 前記演算手段によって算出された距離に基づいて前記吸
   引手段を所望の試料吸引開始位置及び終了位置に制御す
   る制御手段と、 を有することを特徴とする自動分注装置。
2. 【請求項２】 試料を吸引する吸引手段と、 比重の異なる複数の試料が収容されている容器の下方か
   ら超音波ビームを送受波する超音波ビーム送受波手段
   と、 前記超音波ビーム送受波手段によって受信されたエコー
   信号に基づいて前記複数の試料の各界面の位置を検出す
   る界面検出手段と、 前記界面検出手段によって検出された各界面の間の距離
   と、予め入力されている容器の断面積から一試料の容量
   を演算する容量演算手段と、 前記容量演算手段によって算出された試料の容量に基づ
   いて前記吸引手段の吸引量を制御する制御手段と、 を有することを特徴とする界面検出を行う自動分注装
   置。