JPH08114605A - サンプリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧力センサによる管路内の圧力変化の検出速
度を早めて、液体の液面検出を迅速に行えるようにす
る。 【構成】 昇降回転可能なサンプリングアーム82の一端
には点着用ノズル83が保持され、点着用ノズル83の先端
部にはノズルチップ78が装着されている。点着用ノズル
83の他端部はサンプリングアーム82内に貫入しており、
その他端部には通気管209 の一端部209aが接続されてい
る。通気管209 はその一端部209aに続く部分がサンプリ
ングアーム82内を延びた後、サンプリングアーム82内か
ら外に出て、その他端部はシリンジ210 に接続されてい
る。圧力センサ216 はサンプリングアーム82内において
通気管209 の一端部209aの近傍に取り付けられ、その取
付位置における管路内の圧力を検出するように構成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は乾式分析素子を使用して
生化学分析等を行う生化学分析装置において主に用いら
れるサンプリング装置に関し、特に容器中の所定の液体
をノズル部内に吸引するときに行う液体の液面位置検出
のための液面検出機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液状の検体の小滴を点着供給する
だけでこの検体中に含まれている特定の化学成分の含有
量またはその活性値、あるいは有形成分の含有量を定量
分析することのできる乾式の一体型多層分析素子（多層
分析要素、多層分析フイルムとも称される）、または、
特定イオンに選択的に応答するイオン選択層を最外層に
有する少なくとも１組のイオン選択電極対を備えた乾式
の電解質分析素子が開発され実用化されている。

【０００３】このような乾式分析素子を使用して生化学
分析等を行う生化学分析装置においては、生化学分析に
用いられる検体や参照液、あるいは稀釈液などの所定の
液体が入れられた容器からこれらの液体を吸引して保持
し、保持した液体を乾式分析素子に吐出して点着するサ
ンプリング装置が用いられる。

【０００４】このサンプリング装置は一般に次のように
構成されている。すなわち、サンプリング装置は容器内
の液体を先端部から吸引し、この吸引した液体を吐出し
て点着するノズル部と、このノズル部の他端部を保持し
たアーム部とを備えている。ノズル部は一般にノズル本
体と、このノズル本体の先端部に装着されたノズルチッ
プとからなり、このノズルチップの先端部からノズルチ
ップ内に液体を吸引し保持するように構成されている。
一方、アーム部はノズル部の先端部を液体の液面に対し
て相対的に上下動させることができるように構成されて
いる。

【０００５】ノズル部の他端部はアーム部に設けられて
おり、このノズル部の他端部にはノズル部と共に管路を
構成する通気管の一端部が接続されている。通気管はそ
の一端部に続く部分がアーム部に沿って延びた後アーム
部から離れて、その他端部はシリンジ等の圧力供給手段
に接続されている。この圧力供給手段は通気管の他端部
から管路内に空気を送り込み、または吸引して管路内の
圧力を正圧にしたり、負圧にしたりできるように構成さ
れている。

【０００６】ところで、このようなサンプリング装置で
は検体等の液体を吸引する際、ノズル部の先端部（一般
にはノズルチップの先端部）を一部分液体内に浸入させ
る必要があるが、このとき浸入させる量を多くするとノ
ズル部の外面に液体が付着しやすくなってしまう。ノズ
ル部の外面に多くの液体が付着すると、点着を行う際に
付着していた液体が垂れ落ちてしまい点着量が変わって
しまうなど、生化学分析の精度に悪影響を及ぼす虞れが
ある。

【０００７】このためサンプリング装置は、ノズル部の
液体内への浸入量を適正に保つために、液体の液面位置
を検出する液面検出機構を備えている。この液面検出機
構は従来種々の構成のものが知られているが、その代表
的なものに管路内の圧力を検出する圧力センサを備え、
この圧力センサの圧力検出結果に基づき液面の位置検出
を行うように構成されたタイプのものが知られている。

【０００８】このタイプの液面検出機構による液面の位
置検出は次のようにして行われる。すなわち、圧力供給
手段により通気管の他端部から管路内に空気を送り込み
または吸引して管路内を正圧または負圧としながら、ノ
ズル部の先端部を液面に近づけていく。ノズル部の先端
部が液面と接触すると管路が塞がるために、管路内の圧
力が増大または減少する。この管路内の圧力変化を圧力
センサにより検出することによって、ノズル部の一端部
が液面に達したこと、すなわち液面位置が検出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来このよ
うな圧力センサは、管路の圧力供給手段に近い部分すな
わちアーム部から離れて延びた通気管に取り付けられ、
この取付位置における管路内の圧力を検出するように構
成されていた。ところが、圧力センサが取り付けられた
圧力を検出する位置とノズル部の先端部との間の距離が
長いため、ノズル部の先端部が液面と接触したことによ
り起こる管路内の圧力変化が圧力センサの取付位置まで
伝わるのに時間がかかり、このために液面位置検出が遅
れてノズル部の先端部を液体内に浸入させ過ぎる虞れが
あった。特に、ノズル部の先端部を液面に接近させる際
の移動速度を速くする程このような問題が起こりやすく
なる。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
り、その目的は、圧力センサによる管路内の圧力変化の
検出速度を早めて、液体の液面検出を迅速に行うことの
できるサンプリング装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため本発
明は、圧力センサをノズル部またはアーム部の通気管に
取り付け、その取付位置における管路内の圧力変化を圧
力センサにより検出するようにしたことを特徴とするも
のである。

【００１２】すなわち、本発明のサンプリング装置は、
容器内の所定の液体を先端部から吸引し、該吸引した液
体の点着を行うノズル部と、該ノズル部の他端部を保持
したアーム部と、一端部が、前記アーム部に設けられた
前記ノズルの他端部に接続され、該一端部に続く部分が
前記アーム部に配設された通気管と、前記通気管の他端
部から空気を送り込み、または吸引して前記ノズル部お
よび前記通気管で構成された管路内に正圧または負圧の
圧力を供給する圧力供給手段と、前記管路内の圧力を検
出する圧力センサと、前記ノズル部の先端部を前記液体
の液面に対して相対的に上下動させる移動手段とを備
え、前記圧力供給手段により前記ノズル部の先端部から
空気を吐出し、または吸引しながら前記移動手段により
前記ノズル部の先端部と液面とを接触させ、そのときの
前記管路内の圧力変化に基づき、液面の位置検出を行う
サンプリング装置において、前記圧力センサが、前記ノ
ズル部または前記アーム部の前記通気管に取り付けられ
ていることを特徴とするものである。

【００１３】圧力センサをアーム部の通気管に取り付け
る場合は、なるべく通気管とノズル部との接続部に近い
位置に取り付けることが好ましい。

【００１４】一方、圧力センサをノズル部に取り付ける
場合は、圧力の検出速度を早める観点においてはなるべ
くノズル部の先端部に近い位置に取り付けることが好ま
しいが、実際的には圧力センサが液面に接触する虞れの
ない位置、具体的には容器内に侵入しない位置で、かつ
先端部に近い位置に取り付けることが望ましい。

【００１５】上記ノズル部には、ノズル本体のみから構
成されるものや、ノズル本体とノズル本体の先端部に装
着されるノズルチップとから構成されるもの等が含まれ
る。

【００１６】

【作用および発明の効果】本発明のサンプリング装置に
よれば、圧力センサがノズル部またはアーム部に設けら
れた通気管に取り付けられていることにより、従来のサ
ンプリング装置に比べて管路内の圧力変化をノズル部の
先端部に近い位置で検出することができるので、管路内
の圧力変化を素早く検出することが可能となり、これに
より液面の位置検出を迅速に行うことが可能となる。し
たがって、生化学分析装置において用いられるサンプリ
ング装置に本発明を適用すれば、ノズル部の先端部を液
体内に浸入させ過ぎることを防止でき、これにより、ノ
ズル部の外面に多量の液体が付着することをより確実に
防止することが可能となるので、生化学分析装置の信頼
性を向上させることができる。

【００１７】さらに、ノズル部の先端部を液面に接近さ
せる際の移動速度を速くすることが可能となるので、生
化学分析装置の処理能力を向上させることができる。

【００１８】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を
説明する。

【００１９】まず、本発明の一実施例に係るサンプリン
グ装置が組み込まれている生化学分析装置について説明
する。図１は、生化学分析装置の概略構成を示す斜視図
である。

【００２０】生化学分析装置10は、比色測定系（一般測
定系）として、乾式分析フイルム片による乾式分析素子
１を収納したカートリッジ３を格納する主保管庫11と、
前記主保管庫11の側方に配設され乾式分析素子１を所定
時間恒温保持するインキュベータ12と、前記主保管庫11
からインキュベータ12に乾式分析素子１を取り出して搬
送する素子搬送手段13と、例えば血清、尿等の複数の検
体を収納した検体容器77を保持する検体保持手段14と、
乾式分析素子１を素子搬送手段13によってインキュベー
タ12に搬送するまでの間にこの乾式分析素子１に検体保
持手段14の検体を点着する第１の点着手段15と、インキ
ュベータ12の下方に配設された測定手段16とを備えてい
る。

【００２１】さらに、電位差測定系として、電解質スラ
イドによる乾式分析素子２を同様に収納した電解質カー
トリッジ４を格納する電解質保管庫21と、該電解質保管
庫21内の電解質カートリッジ４から電解質乾式分析素子
２を点着位置に搬送する搬送手段22と、電解質乾式分析
素子２に前記検体保持手段14から検体を点着する第２の
点着手段23と、参照液容器97から参照液を同様に電解質
乾式分析素子２に点着する第３の点着手段24と、前記電
解質点着位置の前方に設置され電解質乾式分析素子２を
所定時間恒温保持するとともに電位差を測定する電位差
測定手段25とを備えている。一方、前記第１および第２
点着手段15，23の近傍には、その点着用ノズル83，93の
先端に装着するノズルチップ78を配列して収納したチッ
プラック79を保持するチップ供給手段26が設置されてい
る。

【００２２】前記検体保持手段14は、回転操作される検
体テーブル76を備え、該検体テーブル76の内外周部には
検体を収納した複数の検体容器77がセットされ、その回
転により検体容器77が順次供給位置に移動される。な
お、検体テーブル76の内周側にセットされる検体容器77
は緊急測定用のものである。

【００２３】また、第１および第２の点着手段15，23の
背部のチップ供給手段26は、点着用ノズル83，93の先端
に装着されるノズルチップ78を配列して収納したチップ
ラック79に加えて、カップ状の凹部が並列配置された希
釈容器80を横方向にスライド移動するものであり、順次
ノズルチップ78または希釈容器80の位置が回動してきた
点着用ノズル83，93の下方に位置するように移動が制御
されるとともに、予備および供給完了したチップラック
79を保持する待機位置および排出位置を有している。

【００２４】また、前記検体容器77から検体を乾式分析
素子１に点着する第１の点着手段１５は、回動および昇
降自在に設けられたサンプリングアーム８２の先端に検
体の吸引吐出を行う点着用ノズル83を有し、該点着用ノ
ズル83の先端にはピペット状の前記ノズルチップ78が装
着され、検体テーブル76の検体容器77から検体を吸引し
移動して素子移動手段13の前記移載部材73の上に保持さ
れている乾式分析素子１に点着する。なお、検体テーブ
ル76に隣接して希釈液ホルダ84が配設され、測定項目に
応じては、検体を希釈容器80で希釈した後に、乾式分析
素子１に点着するものである。前記サンプリングアーム
82の具体的構造については後述する。

【００２５】なお、点着後のノズルチップ78は検体が変
る毎に廃却されるものであり、上端部にノズルチップ78
の上端を引っ掛けて点着用ノズル83の先端から外すチッ
プ廃却筒69が配設され、該チップ廃却筒69から落下する
ノズルチップ78は、廃却箱74に廃棄される。

【００２６】第２の点着手段23のサンプリングアーム91
は、第１のサンプリングアーム82と同様に、回動および
昇降自在に設けられ、先端に検体の吸引吐出を行う点着
用ノズル93を有し、該点着用ノズル93の先端にはピペッ
ト状の前記ノズルチップ78が装着され、検体テーブル76
の検体容器77から検体を吸引し移動して点着位置に搬送
されている電解質乾式分析素子２に点着する。点着後の
ノズルチップ78は廃却されるものであり、上端部にノズ
ルチップ78の上端を引っ掛けて点着用ノズル93の先端か
ら外すチップ廃却筒75が配設され、該チップ廃却筒75か
ら落下するノズルチップ78は廃却箱98に廃棄される。

【００２７】第３の点着手段24の参照液アーム94も同様
に、回動および昇降自在に設けられて先端に点着用ノズ
ル96を有し、参照液容器97から参照液を吸引して電解質
乾式分析素子２に点着し、測定手段25で電位差を測定す
るものである。なお、この参照液アーム94においては、
図示しないノズルチップを装着しているが、点着毎に交
換する必要はないものであり、点着以外の時には参照液
容器97の蓋をして蒸発を抑制する構造に設けられてい
る。使用後の電解質乾式分析素子２は廃却箱98に廃棄さ
れる。

【００２８】次に、本実施例に係るサンプリング装置の
構成について説明する。

【００２９】図１に示すように、このサンプリング装置
100 は、比色測定を行う比色測定用サンプリングユニッ
ト101 と、電位差測定を行う電位差測定用サンプリング
ユニット102 とからなり、これら各サンプリングユニッ
トは、前記生化学分析装置10の構成要素のうち次の構成
要素からなっている。すなわち、比色測定用サンプリン
グユニット101 は、検体テーブル76を含む検体保持手段
14と、サンプリングアーム82を含む第１の点着手段15
と、チップラック79を含むチップ供給手段26と、希釈液
ホルダ84と、希釈容器80とから構成されており、電位差
測定用サンプリングユニット102 は、前記検体保持手段
14と、サンプリングアーム91を含む第２の点着手段23
と、前記チップ供給手段26と、前記希釈液ホルダ84と、
前記希釈容器80とから構成されている。

【００３０】ところで、上記点着手段15は詳細には図２
に示す如き構成となっている。すなわち、この点着手段
15は、その一端において点着用ノズル83を上下動可能に
支持するサンプリングアーム82と、サンプリングアーム
82の他端においてこのサンプリングアーム82が水平とな
るように保持する、垂直方向に延びるスプラインシャフ
ト202 と、このスプラインシャフト202 の側壁において
軸方向に形成された溝部202aと係合する爪部を備え、こ
のスプラインシャフト202 に対し回転方向には相対的に
固定、軸方向には相対的に可動とされた、小径部および
大径部からなるベルト車203 と、ベルト205 と、このベ
ルト205 を所定方向（矢印Ａ方向）に移動させてこのベ
ルト車203 を所定方向に所定量だけ回転駆動する第１の
モータ204 と、このスプラインシャフト202 の底部に固
着されたつば部206 と、このつば部206 の側壁にねじ止
めされたベルト207 と、このベルト207 を所定方向（矢
印Ｂ方向）に移動させてスプラインシャフト202 を所定
量だけ上下動させる第２のモータ208 とを備えている。

【００３１】また、この点着手段15は、サンプリングア
ーム82内に貫入した点着用ノズル８３の他端部８３ａに
通気管209 の一端部209aが接続されそれに続く部分209b
がサンプリングアーム82内を延びさらにサンプリングア
ーム82の他端に近い部分からサンプリングアーム82の外
部へ延び出た通気管209 と、この通気管209 の他端部20
9cに接続されたシリンジ210 と、このシリンジ210 内に
上下動可能に嵌入されたピストン215 と、このピストン
215 の一端に固着されたベルト212 と、このベルト212
を所定方向（矢印Ｅ方向）に移動させてピストン215 を
所定量だけ上下動させ、これによりシリンジ210 内の容
積を変えて通気管209 の他端部209cから通気管209 内に
空気を送り込みまたは吸引し、ノズルチップ78、点着用
ノズル83および通気管209 で構成された管路内に圧力を
供給する第３のモータ211 と、サンプリングアーム82内
において通気管209 の一端部209aに近い部分に取り付け
られ、その取付位置における管路内の圧力を検出する圧
力センサ216 とを備えている。

【００３２】さらに、圧力センサ216 からの検出信号を
入力され、所定のシーケンスプログラムに従って上述し
た各モータ204 ，208 ，211 にこれらの回転を制御する
所定のモータ駆動信号を出力する制御部214 とを備えて
いる。

【００３３】上述の如く構成された点着手段15は、制御
部214 のシーケンスプログラムに基づいて次のように作
動する。すなわち、まず、制御部214 から第１のモータ
204に所定のモータ駆動信号が出力され、このモータ駆
動信号に従い回転する第１のモータ204 の駆動力により
サンプリングアーム82が回転して（矢印Ｃ方向）、点着
用ノズル83およびノズルチップ78が検体220 を収容した
検体容器77上に位置する。

【００３４】次に、制御部214 から第３のモータ211 に
所定のモータ駆動信号が出力され、このモータ駆動信号
に従って回転する第３のモータ211 の駆動力によりシリ
ンダ215 が上方に移動してシリンジ210 内の空気が通気
管209 内に送り込まれる。これにより管路内は正圧状態
となる。同時に制御部214 から第２のモータ208 に所定
のモータ駆動信号が出力され、このモータ駆動信号に従
って回転する第２のモータ208 の駆動力によりサンプリ
ングアーム82が所定の速度で下降していく。

【００３５】一方、圧力センサ216 からは通気管209 の
一端部209a近傍位置における管路内の圧力を示す検出信
号が時々刻々と出力されている。圧力センサ216 は管路
内の圧力に応じた圧電気を発生する圧電素子を備え、こ
の圧電素子から発生する圧電気を検出信号として出力す
るように構成されている。制御部214 は詳しくは圧力セ
ンサ216 からの検出信号の出力値を時々刻々と微分して
その微分値を出力する微分回路と、微分回路から出力さ
れた微分値を所定のしきい値と比較する比較回路と、比
較回路での比較結果に基づき上述した各モータ204 ，20
8 ，211 のモータ駆動信号を発生するモータ駆動信号発
生回路とを備えており、点着用ノズル83およびノズルチ
ップ78が下降していく間も上記比較回路における比較判
定を行っている。

【００３６】サンプリングアーム82が下降を続けてノズ
ルチップ78の先端部が検体容器77内の検体の液面に接触
してその口が塞がると、管路内の圧力が急激に増大して
いく。そして、圧力センサ216 からの出力値の微分値が
所定のしきい値を超えた時点で、制御部214 から第２の
モータ208 にモータ停止信号が出力されて第２のモータ
208 の駆動が停止し、これによりサンプリングアーム82
の下降が停止する。また、同時に制御部214 から第３の
モータ211 にモータ停止信号が出力されて第３のモータ
の駆動が停止し、これによりシリンダ215 の上方への移
動が停止してシリンジ210 から通気管209 内への空気の
圧送が停止する。

【００３７】図３に圧力センサ216 の検出信号の波形
（ｃ）とその微分値の波形（ｄ）を示す。なお、図３に
は圧力センサがシリンジ近傍に設けられた従来装置にお
ける本発明とスタートを同じとした場合の圧力センサの
検出信号の波形（ａ）とその微分値の波形（ｂ）とが併
せて示されている。また、上述のしきい値は同図でＥ₀
で示されている。図３に示されるように本実施例装置に
よれば、従来装置に比べ時間ｔ（例えば約0.05秒）早く
サンプリングアーム82の下降を停止することが可能とな
っている。この時間の差は、点着用ノズル83の移動速度
を例えば100 mm／sec とすると、停止距離５mmの差に相
当する。したがって、サンプリングアーム82の下降速度
を早めてもノズルチップ78を検体220 内に浸入させ過ぎ
ることがなく、これによりノズルチップ78の外周面に多
量の検体220 が付着することを防止できるので、生化学
分析を精度良く行うことが可能となる。

【００３８】サンプリングアーム82の下降を所定量行い
停止した後、制御部214 から第３のモータ211 に所定の
モータ駆動信号が出力され、ノズルチップ78内に所定量
の検体220 が吸引保持される。その後制御部214 から各
モータ204 ，208 ，211 へ順次所定のモータ駆動信号が
出力され、サンプリングアーム82が上昇後、回転して下
降し、ノズルチップ78内に吸引された検体220 が乾式分
析素子１上に吐出点着される。

【００３９】なお、第２の点着手段23も上述した第１の
点着手段15と同様に構成されている。また、第３の点着
手段24に本発明を適用してもよい。

【００４０】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明のサンプリング装置は、かかる実施例の具体的態様に
限定されるものではなく、種々の変更を行うことが可能
である。

【００４１】例えば本発明の実施例では、サンプリング
アーム82の内部にノズル83の一端部83ａ、通気管209 の
一端部209aおよび他端部209b、圧力センサ216 が配設さ
れているが、サンプリングアーム82の外部にこれらの一
部または全部を配設することも可能である。

【００４２】また、本発明の実施例では、圧力センサ21
6 を通気管209 の一端部209aの近傍に設けているが、ノ
ズル83に設けることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るサンプリング装置が組
み込まれている生化学分析装置の概略構成を示す斜視図

【図２】前記実施例の第１の点着手段の構成を示す斜視
図

【図３】前記実施例の圧力センサの検出信号の波形とそ
の微分値の波形を従来例と比較して示す図

【符号の説明】

1 ，2 乾式分析素子 3 ，4 カートリッジ 10 生化学分析装置 11 主保管庫 12 インキュベータ 14 検体保持手段 15，23，24 点着手段 21 電解質保管庫 26 チップ供給手段 76 検体テーブル 77 検体容器 78 ノズルチップ 79 チップラック 80 希釈容器 82，91，94 サンプリングアーム 83，93，96 点着用ノズル 84 希釈液ホルダ 85 希釈液容器 100 サンプリング装置 101 一般測定用サンプリングユニット 102 電位差測定用サンプリングユニット 202 スプラインシャフト 204 第１のモータ 208 第２のモータ 209 通気管 210 シリンジ 211 第３のモータ 214 制御部 216 圧力センサ 220 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 Ｇ０１Ｎ 35/04 Ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内の所定の液体を先端部から吸引
   し、該吸引した液体の点着を行うノズル部と、該ノズル
   部の他端部を保持したアーム部と、一端部が、前記アー
   ム部に設けられた前記ノズルの他端部に接続され、該一
   端部に続く部分が前記アーム部に配設された通気管と、
   前記通気管の他端部から空気を送り込み、または吸引し
   て前記ノズル部および前記通気管で構成された管路内に
   正圧または負圧の圧力を供給する圧力供給手段と、前記
   管路内の圧力を検出する圧力センサと、前記ノズル部の
   先端部を前記液体の液面に対して相対的に上下動させる
   移動手段とを備え、前記圧力供給手段により前記ノズル
   部の先端部から空気を吐出し、または吸引しながら前記
   移動手段により前記ノズル部の先端部と液面とを接触さ
   せ、そのときの前記管路内の圧力変化に基づき、液面の
   位置検出を行うサンプリング装置において、 前記圧力センサが、前記ノズル部または前記アーム部の
   前記通気管に取り付けられていることを特徴とするサン
   プリング装置。