JPH0735758A - 分注装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 分注装置において、分注する液体の識別が可
能で、分注量の測定等のためのセンサの取付部分に必ず
空気が通るようにするという拘束がなく、従って自動的
洗浄機能を付与することが容易で、しかも微分解析の如
き複雑な演算をしなくても正確に分注量の計測、液面検
出ができるようにする。 【構成】 管１、２に通る流体の種類を光学的に識別す
る流体センサ３を設け、吸引か吐出かの動作状態を示す
信号と、流体センサ３の出力信号に基づいて流体の通過
量を積分解析により求める演算を行うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分注装置、特に吸引作
用により管内に液体を吸い上げ、吐出して分注する分注
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】分注装置として特開昭６２−６４９１２
号公報に紹介されたように、計量器内圧を検出する圧力
センサを設け、計量器と被吸引液体を入れた容器との上
下方向の相対的移動によって計量器下端を被吸引液体中
に浸漬するときに生じる計量器内圧の変化から被吸引液
体の液面を検出し、液面検出後吸引を開始し、計量器内
圧の推移から正規分注量か否かの判定、つまり等の異常
の有無の判定を行うようにしたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、計量器内圧
を検出する圧力センサを設け、圧力センサの出力の変化
から液面検出、つまり等の異常の有無の判定を行うよう
にした従来の分注装置には下記の問題があった。即ち、
圧力センサにより計量器内圧を測定する内圧検出式分注
装置は、圧力センサにより圧力を検出する部分には必ず
空気が存在するようになっていなければならない。これ
が分注装置に対する設計上の制約になる。即ち、吸引媒
体が空気に限定される。

【０００４】従って、計量器に液体の吸引、吐出を行わ
せるポンプの反計量器側に洗浄液槽を設け、分注終了後
ポンプによって洗浄液槽内の洗浄液を計量器側へ供給
し、計量器内部を洗浄することのできるようにすること
は非常に難しい。というのは、ポンプと計量器との間を
つなぐパイプの圧力センサを接続した部分に洗浄液が通
るときには圧力センサにより計量器内圧を測定すること
ができないからである。そして、今分注した液体の一部
が次の分注液体に混ざるのを避ける必要性があり、それ
には洗浄機能を分注装置に付与することが好ましいので
あるが、計量器内圧検出式の分注装置にはその適用が難
しく、このことは看過できない問題となる。

【０００５】また、計量器内圧の変化と吸引、吐出の経
過時間の関係から分注量の計測、つまりの有無の検出等
を行うには、微分解析等複雑な手法を必要とするし、実
際上分注量の計測誤差も大きい。そして、計量器内圧に
より分注量を測定する分注装置は、分注された液体の種
類を識別することができないという問題も有している。

【０００６】即ち、血液は時間経過に伴って血球が沈殿
し、血清が上部に血球が下部に分離した状態になるが、
血清のみを分注する必要のある場合があるし血球のみを
分注する必要のある場合もあるが、計量器内圧により分
注量を測定する分注装置だと吸引された液体の識別が不
可能なので、そのような場合には適用することが不可能
である。

【０００７】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、分注する液体の識別が可能で、分注
量の測定等のためのセンサの取付部分に必ず空気が通る
ようにするという拘束がなく、従って自動的洗浄機能を
付与することが容易で、しかも微分解析の如き複雑な演
算をしなくても正確に分注量の計測、液面検出ができる
新規な分注装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の分注装置は、
管内を通る流体の種類を光学的に識別する流体センサを
設けたことを特徴とする。請求項２の分注装置は、流体
センサを設けるとともに、該流体センサの出力信号に基
づいてセンサ設置箇所の通過量を積分解析して分注量、
吸引量を求める演算手段を有することを特徴とする。

【０００９】請求項３の分注装置は、請求項１又は２に
記載の分注装置において、流体センサが、発光波長変化
可能な発光手段と、該発光手段から出射され管内を通過
した光を受光する受光手段と、からなり、該発光手段の
発光波長の変化に対する上記受光手段の出力の変化から
流体の種類を検出するようにしたことを特徴とする。請
求項４の分注装置は、流体センサを設けるとともに、管
の吸い上げ端が被検体に対する相対的低下により被検体
の液面に達したことを流体センサにより検出される流体
が空気から被検体に切換ったことにより検出するように
したことを特徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１の分注装置によれば、管内を通る流体
の種類を光学的に識別する流体センサを設けたので、管
内に吸引された流体の種類を検出して流体の種類毎の吸
引量、吐出量を測定することが可能になる。請求項２の
分注装置によれば、管に設けた流体センサの出力信号に
基づいてセンサ設置箇所の流体の通過量を積分解析する
演算手段を有するので、分注量、吸引量を正確且つ簡単
に自動的求めることができる。

【００１１】請求項３の分注装置によれば、発光手段に
よる発光波長の違いに対する受光手段の出力の変化から
液体の種類を検出するので、正確且つ迅速に流体の種類
を検出することができる。請求項４の分注装置によれ
ば、流体センサにより検出される流体が空気から被検体
に切換ったことにより液面を検出するので確実な液面検
出が可能になる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明分注装置を図示実施例に従って
詳細に説明する。図１乃至図４は本発明分注装置の第１
の実施例を示すもので、図１は分注装置の構成図、図２
は流体センサーの構成図、図３はシリンジを降下させた
ときの流体センサの出力信号の変化図、図４は試験管内
径の自動判別動作を説明する流体センサの出力信号の変
化図である。

【００１３】先ず、図１に従って分注装置の全体的構成
を説明する。１はシリンジ、２は該シリンジ１の吸い込
み端に連結されたディスポーザブルチップで、赤外線に
対して透明な材料からなり、その外側の適宜な位置に流
体センサ３が設置されている。この流体センサ３は図２
に示すような構成を有している。

【００１４】即ち、本流体センサ３は、赤外線発光ダイ
オード４と、これとディスポーザブルチップ２を挟んで
対向するホトトランジスタ５とからなり、発光ダイオー
ド４から出射された光のホトトランジスタ５における受
光量がディスポーザブルチップ２を通る流体の種類によ
って異なることを利用して流体の種類を識別する働きを
する。

【００１５】具体的には、通る流体が空気であれば、そ
れに吸収される光の量が少ないのでホトトランジスタ５
の受光量は大きく、通る流体が水であれば受光量は稍少
なくなり、血清ならば受光量が更に少なくなり、血球な
らば受光量が相当に少なくなる。従って、受光量の大き
さから流体の種類の識別ができるのである。

【００１６】６はシリンダ１を駆動して検体を吸引、吐
出するシリンジ駆動モータである。７はシリンジ１及び
シリンジ駆動モータ６を保持するシリンジ保持ブロック
で、上下動可能に、即ち、Ｚ軸方向に移動可能に設けら
れており、そして、Ｚ軸駆動モータ８によりＺ軸方向に
移動せしめられる。そして、シリンジ保持ブロック７及
びこれを駆動するＺ軸駆動モータ８は、図示しないＸ、
Ｙ駆動機構によりＸ方向、Ｙ方向に移動せしめられるよ
うになっている。

【００１７】９は制御回路で、Ｚ軸駆動モータ８を駆動
する第１のドライバ１０及びシリンジ駆動モータ６を駆
動する第２のドライバ１１を制御し、又、アンプ１２に
より増幅された流体センサ３の出力信号を取り込んで流
体の識別等を行う。１３はアンプ１２の出力をアナログ
信号からディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ、
１４はＣＰＵ、１５はパラレル入出力回路、１６はシリ
アル入出力回路で、本制御回路９はシリアル入出力回路
１６を介して図示しないホストコンピュータに接続さ
れ、該ホストコンピータの端末機器を成している。尚、
ホトコンピュータの端末機器としてではなく、独立した
制御回路により分注装置を制御するようにしても良い。
１７は検体が入れられた試験管で、本例では検体として
血液が入っている。Ａは血液の上部にたまる血清であ
り、Ｂは下部に沈殿する血球である。

【００１８】本分注装置は、基本的には、制御回路９の
動作によりＺ軸駆動モータ８を駆動してシリンジ保持ブ
ロック７を上下動させると共にシリンジ駆動モータ６を
駆動してシリンジ１に吸引、吐出をさせる。一方、制御
回路９は流体センサー３からの流体の種類を示す信号を
処理するので、現在の吸引か吐出かの動作状態を示す信
号と流体センサ３取付部を通る流体の種類を示す信号と
を適宜演算することにより分注量、吸引量を常に把握す
ることができ、そしてその把握をしながら分注、吸引を
行うことができるので、常に正確に分注量をコントロー
ルすることができる。

【００１９】即ち、シリンジ１の駆動速度と吸引時間あ
るいは吐出時間が解れば、積分解析により、あるいは単
なる乗算により（駆動速度が一定であれば単なる乗算で
済む）吸引量、吐出量を正確に求めることができるので
ある。勿論、ディスポーザルチップ２の下端から流体セ
ンサ３設置箇所に至る部分の内部容積が誤差要因となる
が、これをデータとして取り込んで誤差の補償（補正）
を行えば誤差をなくすことができ、きわめて正確な分注
を行うことができる。

【００２０】ここで、この分注装置の動作の一例につい
て図３に従って説明する。先ず、シリンジ１に吸引をさ
せながらシリンジ保持ブロックを降下させる（ｔ０）。
デイスポーザブルチップ２の下端が試験管１７内の検体
に達するまでは流体センサ３に取り付け部は空気が通
る。従って、ホトトランジスタ５の受光量は大きい。

【００２１】ディスポーザブルチップ２の下端が試験管
１７の検体である血清Ａの表面に達すると血清Ａが吸引
され始め、直ちに血清Ａが流体センサ３取付部を通過し
始める（ｔ１）。すると、血清Ａにより赤外線が遮ぎら
れてホトトランジスタ５の受光量が低下する。ｔ２は血
清Ａにより受光量が低下しきった時点である。

【００２２】更に、シリンジ保持ブロック７の降下、シ
リンジ１の吸引を続けると血清Ａよりも更に濃度の高い
血球Ｂが吸引され始め、その後、直ちに血清Ｂが流体セ
ンサ３取付部を通過し始める（ｔ３）。すると、血球Ｂ
の遮光性は血清Ａのそれよりも強いのでホトトランジス
タ５の受光量は更に低下する。ｔ４は血球Ｂによって低
下しきった時点である。そして、血球Ｂを吸引しつくす
と空気を吸うので、受光量は元の大きな値に戻る。ｔ５
は受光量が元に戻り始めた時点である。

【００２３】従って、血清Ａのみを分離して分注すると
きは、第１回目の受光量の低下（血清Ａの吸引開始）が
済み、更に第２回目の受光量の低下（血球Ｂの吸引開
始）が生じた時点で、吸引を停止し、そして、ディスポ
ーザブルチップ２の吸い込み端からセンサ３取付け箇所
までの内部体積分だけ血球Ｂが入り込んでいるのでその
分だけ吐出して試験管１７に戻す。その後、シリンジ保
持ブロック７を上昇させ、他の容器にシリンジ１内の血
清Ａを分注する。また、血球Ｂのみを分離して分注する
ときは、上述したようにてして他の容器にシリンジ１内
の血清Ａを吐出した後、試験管１の残り即ち、血球Ｂを
シリンジ１に吸引し、それを更に別の容器に吐出すれば
良い。尚、この場合血清Ａの吐出後血球Ｂの吸引前に洗
浄液、例えば水の吸引、吐出によりチップ２、シリンジ
１内を洗浄するようにすることができる。

【００２４】図４は試験管内径の自動判別動作を説明す
る流体センサの出力信号の変化図である。この動作の説
明の前に内径の判別の必要性を述べる。吸引動作をきち
んと行うには、吸引による液面低下と略同じ速度でシリ
ンジ保持ブロック７が降下することであり、そして、単
位時間当りの吸引量が一定だとすると、吸引による液面
低下速度は試験管１７の内径の２乗に反比例する。従っ
て、吸引のための低下速度を制御するには試験管１７の
内径を検知する機能を持つことが好ましい。

【００２５】というのは、若し、シリンジブロック７の
降下速度が速過ぎる場合には、チップ２の下部が深く体
液内に入り、外面に検体が付着する。すると、シリンジ
１等がＸ、Ｙ方向に移動して分注先に達する途中でその
チップ２外面に付着した検体が並んでいる別の人の分注
容器に滴下して混ってしまうということが起きる虞れが
ある。逆に、降下速度が遅過ぎる時には空気を吸い込み
検体の吸引が出来ないことになる。従って、吸引には的
確なシリンジ１の降下速度のコントロールが必要なので
あり、それには試験管１７の内径の検出が不可欠なので
ある。

【００２６】シリンジ１よる吸引をしながらシリンジ保
持ブロック７が降下し始め（ｔ０）るが、当初はチップ
２が液面に達していないので吸引しても流体センサ３取
付部を通るのは空気だけであり、従って、流体センサ３
の受光量は大きい。その後、チップ２下端が検体に達す
ると検体が吸引され、その検体が流体センサ３取付部を
通過し始める（ｔ１）と、受光量が低下し始める。そし
て、受光量の低下が終り一定したところでシリンジ保持
ブロック７の降下を一旦停止させ吸引は続行する。

【００２７】すると、降下は停止しているのですぐに空
気が吸引される状態になり、受光量が増大して元の値に
戻る。ちなみに、試験管１７の内径が小さい場合には早
く受光量が元の値に戻り（ｔ３）内径が大きい場合には
遅く受光量が元に戻る（ｔ４）。

【００２８】その後、受光量が一定したことを確認した
時点ｔ５においてシリンジ支持ボックス７を一定量降下
させると共に吸引を開始する。すると、検体が吸引され
流体センサ３取付部に達してホトトランジスタ５の受光
量の低下が始まり、その検体に見合った値まで低下する
（ｔ６）。そして、その時点を時間の計測開始時点とす
る。そして、検体を吸引しつくすと次に空気が吸引され
る状態になり、流体センサ３は空気を検出し始め、従っ
て、受光量が増加し始める。そして、受光量が増加しき
った時点を計測終了時点とする。計測時間は試験管１７
の内径に対応した値になり、内径が小さいと計測時間が
短かくなり［受光量が元に戻りきったときのタイミング
が早くなり（ｔ７）］、従って、その内径が大きい程計
測時間が長くなる。ｔ８は内径が大きく受光量が元に戻
るタイミング遅くなった場合のその元に戻った時点であ
る。しかして、従って、この計測時間から試験管１７の
内径を検出することができ、延いてはこの内径を吸引時
におけるシリンジ保持ブロック１７の降下速度のＣＰＵ
１４により行う演算の演算式の定数として用い的確な降
下速度の制御を可能にすることができる。

【００２９】尚、分注装置において、液面検出も非常に
重要であるが、本分注装置によってもそれは簡単に行う
ことができる。即ち、シリンジ１に吸引をさせながらシ
リンジ保持ブロック７を降下させると、やがてディスポ
ーザブルチップ２の吸い上げ端が液面に達し、直ちに検
体が流体センサ３の取付箇所を通る。すると、それに伴
って流体センサ３のホトトランジスタ５の受光量が変化
し、延いては流体センサ３の出力が変化する。従って、
その出力の変化からチップ２が検体の液面に達したこと
を検知することができる。尚、この場合でも、チップの
吸い込み口から流体センサ３の取付け箇所までの部分の
容積が誤差成分となるが、それは既知の値なので補正が
容易である。

【００３０】尚、上記実施例において流体センサ３はあ
る帯域の波長の光（赤外線）を発生するホトダイオード
４が光源として用いられており、光源の波長は変えられ
ないようになっている。しかしながら、光源として発光
波長を変化させることができるものを用い、発光波長を
変化させた時のホトダイオードの受光量の変化の仕方か
ら流体の種類を識別をするようにしても良い。

【００３１】というのは、血清、血球等検体はそれぞれ
互いに異なる帯域の波長の光に対して強い吸収性を持つ
という性質を有しており、従って、透過光のスペクトル
分布が検体の種類によって異なるからである。そして、
このスペクトル分布による識別法によれば流体の種類の
識別をより正確に行うことができる。というのは、単に
ホトトランジスタ５の出力から流体の種類を識別する方
法だと、ディスポーザブルチップの外壁面に付着したゴ
ミ等によって光が減衰するとそれが誤差要因となるが、
スペクトル分布による識別法によれば、波長の変化に対
して出力がどのように変化するか、どの波長の光の受光
量が低下しているかによって流体の識別ができ、ゴミ等
による出力の減衰は誤差要因とはならないからである。

【００３２】図５は本発明分注装置の第２の実施例を示
すものである。本実施例は液体吸引、吐出手段としてシ
リンジ１に代えてポンプ１７を用い、且つ、洗浄液槽１
８内の洗浄液をポンプ１７により分注器主部１ａ側に供
給して分注器主部１ａの内部及び吸い込み管部２ａの内
部を洗浄できるようにしたものである。即ち、分注器主
部１ａ内への検体の吸引、検体の吐出はポンプ１７によ
り行うが、このポンプ１７は洗浄液槽１８ともつなが
れ、ポンプ１７により洗浄液を分注装置主部１ａ側へ供
給することができるようになっている。

【００３３】本分注装置は基本的には図１、図２に示し
た実施例とは共通するが、分注した後洗浄液槽１８内の
洗浄液を分注装置主部１ａ側に供給することにより洗浄
することができる点で優れている。そして、洗浄機能を
備えたので、洗浄動作がきちんと行われているかどうか
の把握、洗浄液供給量の制御、洗浄液供給後次の分注に
供するための洗浄液のポンプ１７側への退避が必要であ
るが、本分注装置においてはそれが可能である。という
のは、検体センサ３によりその取付部を通る流体が洗浄
液（例えば水）であるか否かも検出することができるの
で、洗浄液の通過開始タイミング、通過量の把握ができ
るからである。

【００３４】即ち、分注終了後の洗浄液の吐出動作時
に、流体センサ３が洗浄液を吐出すれば、その時点を持
って開始時点と認識し、その時点から予め設定された時
間吐出を続け、その時間経過すると洗浄液の吐出を終了
する。そして、その後、吸引を開始する。すると、分注
装置内の洗浄液は後退し、やがて流体センサ３で検出す
る流体が空気に切換わる。その切換わり時点から予め設
定された時間経過するまで洗浄液を洗浄槽１８側へ戻す
動作を続ける。これにより、次の分注に臨める状態にす
ることができる。

【００３５】尚、このような洗浄機能付き分注装置には
従来の分注器の圧力センサを用いることはできない。と
いうのは、圧力センサによれば必ずエアーを媒体としな
ければならず、洗浄液が圧力センサによる内圧検出を妨
げるからである。しかるに、流体センサ３は光学的に管
内を通る液体の種類を識別できるので、本発明は図５に
示すような洗浄機能付き分注装置に最適である。

【００３６】

【発明の効果】請求項１の分注装置は、管内を通る流体
の種類を光学的に識別する流体センサを設けたことを特
徴とする。従って、請求項１の分注装置によれば、管内
を通る流体の種類を光学的に識別する流体センサを設け
たので、管内に吸引された流体の種類を検出して流体の
種類毎の吸引量、吐出量を測定することが可能になる。

【００３７】請求項２の分注装置は、流体センサを設け
るとともに、該流体センサの出力信号に基づいてセンサ
設置箇所の通過量を積分解析して分注量、吸引量を求め
る演算手段を有することを特徴とする。従って、請求項
２の分注装置によれば、管に設けた流体センサの出力信
号に基づいてセンサ設置箇所の流体の通過量を積分解析
する演算手段を有するので、分注量、吸引量を正確且つ
簡単に求めることができる。

【００３８】請求項３の分注装置は、請求項１又は２に
記載の分注装置において、流体センサが、発光波長変化
可能な発光手段と、該発光手段から出射され管内を通過
した光を受光する受光手段と、からなり、上記発光手段
により発光波長の変化に対する上記受光手段の出力の変
化から流体の種類を検出するようにしたことを特徴とす
る。従って、請求項３の分注装置によれば、発光手段に
よる発光波長の違いに対する受光手段の出力の変化から
液体の種類を検出するので、正確且つ迅速に流体の種類
を検出することができる。

【００３９】請求項４の分注装置は、流体センサを設け
るとともに、管の吸い上げ端が被検体に対する相対的低
下により被検体の液面に達したことを流体センサにより
検出される流体が空気から被検体に切換ったことにより
検出するようにしたことを特徴とする。従って、請求項
４の分注装置によれば、流体センサにより検出される流
体が空気から被検体に切換ったことにより液面を検出す
るので確実な液面検出が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明分注装置の第１の実施例の構成図であ
る。

【図２】流体センサの構成図である。

【図３】シリンジ降下時の流体センサの出力信号の変化
図である。

【図４】試験管内径の自動判別動作を説明する流体セン
サの出力信号の変化図である。

【図５】本発明分注装置の第２の実施例の構成図であ
る。

【符号の説明】

１、２ 管 ３ 流体センサ ９ 制御回路 １４ 演算手段 Ａ、Ｂ 検体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｖ 9/00 Ｆ 9406−2Ｇ // Ａ６１Ｊ 1/20 Ａ６１Ｊ 3/00 ３１４ Ｚ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸引作用により管内に液体を吸い上げ、
   吐出して分注する分注装置において、 上記管に、管内を通る流体の種類を光学的に識別する流
   体センサを設けたことを特徴とする分注装置
2. 【請求項２】 吸引作用により管内に液体を吸い上げ、
   吐出して分注する分注装置において、上記管に管内を通
   る流体の種類を光学的に識別する流体センサを設け、 吸引か吐出かの動作状態を示す信号と、上記流体センサ
   の出力信号に基づいて各流体の検体センサ設置箇所の通
   過量を積分解析して分注量、吸引量を求める演算手段を
   有することを特徴とする分注装置
3. 【請求項３】 流体センサが、発光波長変化可能な発光
   手段と、該発光手段から出射され管内を通過した光を受
   光する受光手段と、からなり、発光手段の発光波長の変
   化に対する受光手段の出力の変化から流体の種類を検出
   するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の
   分注装置
4. 【請求項４】 吸引作用により管内に液体を吸い上げ、
   吐出して分注する分注装置において、 上記管に管内を通る流体の種類を光学的に識別する流体
   センサを設け、 上記管の吸い上げ端が被検体に対する相対的低下により
   被検体の液面に達したことを流体センサにより検出され
   る流体が空気から被検体に切換ったことにより検出する
   ようにしたことを特徴とする分注装置