JPH0894628A

JPH0894628A - 分析用容器前処理装置

Info

Publication number: JPH0894628A
Application number: JP6233750A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Ogawa; 敏和小河; Shigeyuki Koike; 茂行小池; Toyoki Sugiyama; 豊樹杉山; Yasunobu Horiguchi; 恭伸堀口; Shigetoshi Sekiyama; 繁利関山
Original assignee: Lion Corp
Current assignee: Lion Corp
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 1996-04-12
Also published as: US5965447A; WO1996010183A1; DE19581781T1

Abstract

(57)【要約】【目的】分析用液体を収納するための容器を分析前処
理としての消泡および洗浄が自動的かつ連続的に行い得
る。例えば、当該容器に液体をメスアップする作業を光
学的に精度良く行い得るようにする。【構成】搬送用ロボット１を制御して標線付容器１０
を移動させて、ノズル体移動部５により所定位置に設定
された前記ノズル体２ａ〜２ｃの近傍位置に前記容器１
０を位置させる。前記洗浄液噴出部３、気体噴出部４を
制御して近傍位置に位置された前記容器１０内に前記ノ
ズル体２ａ〜２ｃから洗浄液、空気を噴出させて洗浄、
消泡、乾燥するので、前記容器１０の洗浄、消泡および
乾燥の作業を手作業で行う必要がなく、自動的かつ連続
的に分析用容器の前処理ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分析用容器前処理装置
に係り、特に、自動分析用容器であって、分析用の容器
を洗浄次いで乾燥する分析用容器前処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】開発・研究においては、しばしば、無機
溶媒あるいは有機溶媒に種々の対象物を溶解してその溶
液を用いた分析を行っており、多数種類の溶液の調製が
必要である。また、このような状況下で、簡易かつ迅速
に分析作業を進めて競合する開発者・研究者から一歩抜
け出すためにも、分析システムの自動化が望まれてい
る。この分析に際して、多数のメスフラスコ等の容器中
に対象物とともに溶媒を注入して目標量の溶液を作成し
収容するが、単に一定量の対象物を一定量の溶媒に溶解
しただけでは目標量の溶液を得ることができないため、
容器内に目標量の溶液を収納するためにメスアップの操
作が必要となる。

【０００３】しかしながら、このメスアップの操作は自
動化が困難であり、このことが、分析システムの自動化
を困難としている。すなわち、メスアップは、ある条件
下で一定量を定めた標線と呼ばれる線上まで溶液を満た
して行く操作のことをいう。この標線の線上からどの程
度溶液の液面がずれるかでこのメスアップ操作の誤差が
決まり、メスアップは最終的には一連の分析操作の価値
をも決定してしまう大事な操作である。それゆえに、こ
のメスアップは厳密に行う必要があるのでその担当者が
分析操作の中で一番神経を使う操作であり、手抜きが許
されない大事な部分である。このことは、メスアップの
自動化を困難として来た要因の一つであり、しかも、前
記のように微妙な調整を必要とするメスアップは、担当
者に多大な時間的かつ労力的負担を強いている。

【０００４】更に、標線を自動検出したり液面を高精度
に自動検出したりすること等は従来からある検出技術で
は対応できないということもこの要因の他の一つであ
る。つまり、この検出技術としては、液面センサやフロ
ートスイッチ等を用いた検出方法があるが、これらの検
出方法は液面を上部より検出するかまたは液に直接接触
して検出するかのいずれかであり、これらの方法はメス
アップ操作から見ると忌み嫌うところがあるため、従来
より検討されているものの、満足できる検出技術はなか
った。このような問題に対して、前記容器の前記標線と
溶液液面（あるいはメニスカスを含めて）を例えばレー
ザ光により光学的に検出して、その検出信号に基づきメ
スアップ操作を行う技術が考えられる。ところが、標線
とメニスカスの検出にレーザ光を用いる装置において、
実試料の操作においては様々な検出妨害が予想される。
すなわち、メスアップ時の容器内の試料溶液は前処理操
作により、：液の濁り、：泡の発生、および、：
液滴の容器壁面への付着等が起こり、これらは前記レー
ザ光等の検出光が透過する障害（乱反射したり遮ったり
する）になるので、標線とメニスカスの検出時の妨害と
なり得る。これらの妨害の対策として、ａ：遠心分離
・ろ過等によるクリアな溶液の確保、ａ：アルコール
等による消泡、および、ａ：容器内面の溶媒による洗
浄等が挙げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多数種
類の溶液の調製には、多数の容器について、前記のａ
〜ａの対策を講じる必要があるが、従来は、前記ａ
およびａを手作業により行っており、分析の前処理作
業が非能率的で多大な時間的かつ労力的負担を強いてい
る。しかも、前記の妨害を確実に防がなければ、前記容
器の標線や液面の検出精度が低くメスアップの精度が信
頼性の低いものになるため、前記ａおよびａの作業
を自動化かつ連続化する妨げになっているという問題点
がある。

【０００６】本発明は前記従来の問題点を解消するべく
なされたものであって、分析用液体を収納するための容
器を分析前処理としての消泡および洗浄が自動的かつ連
続的に行い得るようにして、容器内に検出光が透過する
障害が生じないようにし、例えば、当該容器に液体をメ
スアップする作業を光学的に精度良く行い得るようにす
る分析用容器前処理装置を提供することを第１の課題と
する。また、前記第１の課題を解決するとともに、洗浄
液の乾燥等による除去を自動的かつ連続的に行い得るよ
うにする分析用容器前処理装置を提供することを第２の
課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、次の構成を有する。請求項１の発明は、試
料となる液体を収納するためのものである容器を保持す
ると共に、当該容器を移動させる保持移動手段と、洗浄
液を噴出するノズル体と、前記ノズル体から洗浄液を噴
出させる洗浄液噴出手段と、前記ノズル体の位置を設定
する手段と、前記保持移動手段を制御して前記容器を移
動させて、所定位置に設定された前記ノズル体の近傍位
置に前記容器を位置させる容器位置制御手段と、前記洗
浄液噴出手段を制御して前記近傍位置に位置された前記
容器内に前記ノズル体から洗浄液を噴出させて洗浄する
洗浄制御手段と、を備えることを特徴とする分析用容器
前処理装置の構成により、前記第１の課題を解決するも
のである。

【０００８】請求項２の発明は、試料となる液体を収納
するためのものである容器を保持すると共に、当該容器
を移動させる保持移動手段と、洗浄液を噴出する第１の
ノズル体と、前記第１のノズル体から洗浄液を噴出させ
る洗浄液噴出手段と、気体を噴出する第２のノズル体
と、前記第２のノズル体から気体を噴出させる気体噴出
手段と、前記第１および第２のノズル体の位置を設定す
る手段と、前記保持移動手段を制御して前記容器を移動
させて、所定位置に設定された前記第１および第２のノ
ズル体の近傍位置に前記容器を位置させる容器位置制御
手段と、前記洗浄液噴出手段を制御して前記近傍位置に
位置された前記容器内に前記第１のノズル体から洗浄液
を噴出させて洗浄する洗浄制御手段と、前記気体噴出手
段を制御して、前記容器内に前記第２のノズル体から気
体を噴出させて洗浄液を除去する洗浄液除去手段と、を
備えることを特徴とする分析用容器前処理装置の構成に
より、前記第２の課題を解決するものである。

【０００９】なお、本発明において、前記容器は分析用
の試料を収納する容器が好適であり、さらに好ましく
は、標線のあるメスアップ用の容器である。また、前記
容器は全体あるいは一部が透明である容器とすることが
でき、前記メスアップ用の容器であれば少なくとも標線
の周辺が透明あれば良い。また、前記洗浄液は容器壁面
を洗浄する洗浄液の他に、消泡用のアルコール等も含む
ことができる。

【００１０】

【作用】請求項１の発明によれば、保持移動手段を制御
して容器を移動させて、所定位置に設定された前記ノズ
ル体の近傍位置に前記容器を位置させる。また、前記洗
浄液噴出手段を制御して前記近傍位置に位置された前記
容器内に前記ノズル体から洗浄液を噴出させて洗浄する
ので、容器の消泡および洗浄を手作業で行う必要がな
く、自動的かつ連続的に分析用容器の前処理ができる。
また、請求項２の発明によれば、保持移動手段を制御し
て前記容器を移動させて、所定位置に設定された前記第
１および第２のノズル体の近傍位置に前記容器を位置さ
せる。洗浄液噴出手段を制御して前記近傍位置に位置さ
れた前記容器内に第１のノズル体から洗浄液を噴出させ
て洗浄し、かつ、気体噴出手段を制御して、前記容器内
の洗浄液を除去するので、容器の洗浄と共に洗浄液の除
去を手作業で行う必要がなく、自動的かつ連続的に分析
用容器の前処理ができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１〜図５は本発明の実施例に係る分析用
の標線付容器前処理装置の説明図である。図１は前記前
処理装置の全体構成の説明図、図２の（ａ）、（ｂ）は
前記前処理装置の処理部説明の平面図、側面図、図３は
前記前処理装置の管路および制御系説明図、図４の
（ａ）〜（ｃ）はノズル体の説明図、図５は前記前処理
装置の制御手順のフローチャートである。

【００１２】前記前処理装置は、主に、搬送用ロボット
（保持移動手段に相当）１、ノズル体（第１および第２
のノズル体に相当）２ａ〜２ｃ、洗浄液噴出部３ａ〜３
ｂ、気体噴出部４、ノズル体移動部５ａ〜５ｃ、およ
び、ユニットコントローラ６からなり、分析用の標線付
容器１０を消泡、洗浄、乾燥等する一連の操作を自動で
行うものである。なお、前記前処理装置には、図示しな
いエアーコンプレッサーから圧縮空気が供給される圧縮
エアー供給部７が設けられている。また、図２において
符号Ｆは本体フレームである。

【００１３】前記標線付容器１０は試料となる分析用の
液体を収納するためのものであって、レーザ光が標線１
０ａ付近に透過可能なものである。前記標線付容器１０
の詳細は後述する。

【００１４】（搬送用ロボット１）前記搬送用ロボット
１は、前記標線付容器１０をアーム１ａの先端のグリッ
プハンドのチャック１ｂで保持すると共に、当該標線付
容器１０を移動させるものである。当該ロボット１には
種々の周知のものを用いることができる。また、前記チ
ャック１ｂは、前記標線付容器１０を挟んで落とすこと
なく保持するものである。前記チャック１ｂは、実施例
では、平面視への字形状のチャック板１ｂ１が２枚対向
した状態で、かつ、間隔が変化可能なものであって、前
記チャック板１ｂ１、１ｂ１の間隔を狭くし、あるい
は、広くして前記標線付容器１０を挟持し、あるいは、
離す。なお、本発明の保持移動手段はこの種のものに限
定されない。例えば、容器を保持する手段の構造は容器
の形状、構造に応じて種々に選択、変形が可能であっ
て、例えば、容器を下方から包むようなバケット構造を
用いることができる。

【００１５】（ノズル体２）前記ノズル体２は、洗浄液
を噴出する洗浄用ノズル体２ａ、消泡用のアルコールを
噴出する消泡用ノズル体２ｂ、乾燥用の空気（エアー）
を噴出する乾燥用ノズル体２ｃの３つがある。また、ノ
ズル体２ａ〜２ｃを複数並べて使用するため、洗浄、消
泡、乾燥等の一連の操作を自動化できる。ここで、前記
ノズル体２ａ〜２ｃは、いずれも外径が前記標線付容器
１０内に挿入可能な寸法（実施例では例えば外径９ｍ
ｍ）の概略円柱形状のものであって、先端部（標線付容
器１０への挿入側端部）に液体あるいは気体を噴出する
ノズル穴２ｄがノズル体の周囲を取り巻くように、例え
ば同一の円周上であって等間隔（それぞれ４５°の角度
を置いた状態）で８個が配列している。このように円周
に沿ってノズル穴２ｄを配設するため、前記ノズル体２
ａ〜２ｃは、前記円周に対応して放射方向に洗浄液、ア
ルコール、圧縮空気を噴出でき、洗浄、消泡、乾燥の効
率が高い。また、実施例は、ノズル体２ａ〜２ｃが外径
の小さい（実施例では、９ｍｍ）ものなので、内径の小
さな標線付容器１０などの洗浄に適する。

【００１６】本発明においては、前記ノズル穴の配列方
法および穴数は、その他種々に選択できる。例えば前記
穴数は一列あたり１〜１６個の範囲で形成することが好
ましい。さらに好ましくは８個等間隔で形成する。軸方
向に沿って複数列にして配列すれば、標線付容器１０を
広い面積にわたって一度に洗浄等できる。また、前記ノ
ズル穴２ｄを不等間隔で配列すれば、局部的に洗浄等し
たい部位に集中的に噴出させることができる。なお、前
記ノズル穴２ｄの径は洗浄等の条件に対して種々に選択
することができ、実施例では、例えばノズル穴２ｄの径
は、０．２ｍｍとすることができる。

【００１７】（洗浄液噴出部３および気体噴出部４）前
記洗浄液噴出部３は、各ノズル体２ａ、２ｂから洗浄
液、アルコールを噴出させるもの（３ａ、３ｂ）であ
り、前記気体噴出部４は前記ノズル体２ｃから空気を噴
出させるものである。前記洗浄液噴出部３ａ、３ｂはそ
れぞれ洗浄液、アルコールを溜めかつ当該洗浄液、アル
コールを前記圧縮エアー供給部７からの圧縮空気で加圧
された状態で前記ノズル体２ａ、２ｂに向けて供給する
貯溜タンク３ｄ１、３ｄ２と、当該貯溜タンク３ｄ１、
３ｄ２からノズル体２ａ、２ｂまでの管路３ｃ１、３ｃ
２を連通、閉鎖する例えばＯＮ、ＯＦＦ制御の電磁弁か
らなる制御弁３ｅ１、３ｅ２とを有している。また、前
記気体噴出部４は前記圧縮エアー供給部７から前記ノズ
ル体２ｃまでの管路４ａを連通、閉鎖する例えばＯＮ、
ＯＦＦ制御の電磁弁からなる制御弁４ｂを有している。

【００１８】なお、実施例では、前記圧縮エアー供給部
７からの圧縮空気はその供給圧をそれぞれ調整ゲージ３
ｆ１〜３ｆ３で調整可能になっているため、洗浄液、ア
ルコール、空気の噴出強度を可変にすることができる。
したがって、前記標線付容器１０内壁面の付着物の洗
浄、消泡、乾燥に最適の噴出圧を設定することができ、
洗浄、消泡、乾燥の効果が大きい。また、前記貯溜タン
ク３ｄ１、３ｄ２がカートリッジ式になっており、材質
変更が可能なため、種々の溶媒を洗浄液、アルコール等
として利用する場合に適しており、使用し得る溶媒の適
用範囲が広い。また、前記各貯溜タンク３ｄ１、３ｄ２
は、分析対象物の溶媒を収納可能であって、空気圧に耐
えられるものである。

【００１９】（ノズル体移動部５）前記ノズル体移動部
５は、前記各ノズル体２ａ〜２ｃの水平方向の位置を移
動して設定するものであって、各ノズル体２ａ〜２ｃに
それぞれ設けられている。実施例では、前記ノズル体移
動部５は、図２および図３に示すように、前記３つのノ
ズル体２ａ〜２ｃをシリンダロッド５ａ１〜５ｃ１先端
部に固定して当該シリンダロッド５ａ１〜５ｃ１の前進
・後退で前記ノズル体２ａ〜２ｃの位置を設定する３つ
のシリンダ体５ａ〜５ｃと、当該シリンダ体５ａ〜５ｃ
へ供給する圧縮空気の制御を行う例えば電磁弁からなる
シリンダ駆動弁５ｄ１〜５ｄ３とを有している。

【００２０】なお、前記シリンダ体５ａ〜５ｃはいずれ
も軸方向が水平方向に沿っており、また、３つのシリン
ダ体５ａ〜５ｃが上下方向に沿って配列されていて、平
面視で重なるようにほぼ等間隔に配列されている。ま
た、前記シリンダ体５ａ〜５ｃにおけるシリンダロッド
５ａ１〜５ｃ１先端部には、前記ノズル体２ａ〜２ｃと
共にノズル体２ａ〜２ｃの近傍に標線付容器１０が移動
してきて当該ノズル体２ａ〜２ｃを覆うように位置した
ことを検出する容器検出センサ５ｅがノズル体２ａ〜２
ｃとの位置関係を固定して配設される。また、本発明で
は、ノズル体の位置を設定するための手段は前記の移動
手段に限定されず、ノズル体を固定状態として位置を設
定する手段を用いてもよいものである。この場合には、
固定されたノズル体に保持移動手段で容器を移動させる
手順を採用すればよいものである。

【００２１】（ユニットコントローラ６）前記ユニット
コントローラ６は、前記搬送用ロボット１を制御して
（ロボット制御段６ａ）前記標線付容器１０を移動させ
て、所定位置に設定された前記洗浄用ノズル体２ａ、消
泡用ノズル体２ｂ、乾燥用ノズル体２ｃのそれぞれの近
傍位置に前記標線付容器１０を位置させるとともに、前
記洗浄液噴出部３を制御信号を出力して前記近傍位置に
位置された前記標線付容器１０内に前記洗浄用ノズル体
２ａ、消泡用のノズル体２ｂから洗浄液、アルコールを
噴出させて洗浄し、さらに、前記気体噴出部４に制御信
号を出力して、前記標線付容器１０内に前記乾燥用ノズ
ル体２ｃから圧縮空気を噴出させて洗浄液を乾燥させて
除去する（前処理制御段６ｂ）という、前記標線付容器
１０の洗浄、消泡、乾燥等の一連の前処理操作を予め定
められた手順にしたがって、自動的に行わせるものであ
る。なお、前記ユニットコントローラ６の前処理制御段
６ｂには、前記各ノズル体２ａ〜２ｃの噴出時間を外部
から設定する噴出時間タイマー６ｃが設けられている。
また、前記ユニットコントローラ６には、例えばシーケ
ンスコントローラ、プログラマブルコントローラ、パー
ソナルコンピュータなど、予め定められた手順を記憶し
その手順にしたがって搬送用ロボット１、洗浄液噴出部
３、気体噴出部４、および、ノズル体移動部５をおのお
の制御可能なものであれば、種々の制御手段を用いるこ
とができる。

【００２２】（作動フローチャートの説明）次に実施例
に係る前処理装置の作動を前記図１〜図４および図５に
基づき説明する。図５は、前記前処理装置の作動手順の
フローチャートを示すものである。図５中で各ステップ
をｓ１０〜ｓ２８で示し、また、前処理装置の作動を実
線で、搬送ロボット１の作動を破線で示している。ユニ
ットコントローラ６は、そのメモリー中にソフトウェア
として、あるいは、シーケンス回路のハードウェアとし
て前記図５のフローチャートの手順が格納されている。

【００２３】前記ノズル体２ａ、２ｂ、２ｃは、洗浄、
消泡、乾燥の一連の処理を行うため、それぞれが前記フ
ローチャートの手順で制御される。まず、使用するべき
ノズル体２ａ〜２ｃの選択信号が入力される（ｓ１
０）。この場合、搬送用ロボット１の制御段６ａから選
択信号が入力される。次いで、前記入力された選択信号
に基づき対応するシリンダ駆動弁５ｄ１〜５ｄ３に作動
信号を入力して、選択したノズル体２ａ〜２ｃを設定位
置まで前進させる（ｓ１１）。この場合、設定位置がシ
リンダ体５ａ〜５ｃの後退端であればシリンダ体５ａ〜
５ｃを原位置のままになる。

【００２４】次いで、搬送用ロボット１において、チャ
ック１ｂで標線付容器１０を把持した状態で前記アーム
１ａの作動により当該標線付容器１０を上昇させ（ｓ１
２）、容器検出センサ５ｅで前記標線付容器１０の上端
部を検出したら（ｓ１３）、前記アーム１ａの作動を停
止する（ｓ１４）。次いで、前処理制御段６ｂに内蔵さ
れたウェイトタイマーを作動させて（ｓ１５）、０．５
秒の待ち時間の後に（ｓ１６）、噴出時間タイマー６ｃ
を始動させ（ｓ１７）、かつ、前記制御弁３ｅ１、３ｅ
２、４ｂをＯＮさせる（ｓ１８）。前記制御弁３ｅ１、
３ｅ２、４ｂのＯＮしている間はノズル体２ａ、２ｂ、
２ｃのいずれかから洗浄液、アルコール、空気のいずれ
かが噴出されて、洗浄、消泡、乾燥のいずれかの工程が
行われる。次いで、前記噴出時間タイマー６ｃが設定さ
れた時間経過したならば（ｓ１９）、前記制御弁３ｅ
１、３ｅ２、４ｂをＯＦＦさせる（ｓ２０）。次いで、
ウェイトタイマにより０．５秒の待ち時間の後に（ｓ２
１、２２）、搬送用のロボット１にアーム１ａの下降命
令信号を出力する（ｓ２３）。これにより、前記ロボッ
トのアーム１ａは作動して（ｓ２４）、チャックしてい
る前記標線付容器１０を下降させ、前記容器検出センサ
５ｅがＯＦＦしてから（ｓ２５）、ウェイトタイマを作
動させる（ｓ２６）。当該ウェイトタイマで６０秒の待
ち時間を取った後に（ｓ２７）、ノズル体移動部５の作
動しているシリンダ駆動弁５ｄ１〜５ｄ３に後退指令信
号を出力して前進作動しているシリンダロッド５ａ１〜
５ｃ１を後退させる（ｓ２８）。これにより、前進して
いるノズル体２ａ〜２ｃが後退して、原位置に戻る。

【００２５】前記のようにして、標線付容器１０の前処
理のうちの一つの工程が終了して、他のノズル体２ａ〜
２ｃが選択されたならば、そのノズル体２ａ〜２ｃにつ
いての処理作動を前記ｓ１０〜ｓ２８にしたがった手順
で再度繰り返す。一方、選択するノズル体２ａ〜２ｃが
なくなったときには、選択信号が入力されず、一連の前
処理が終了する。

【００２６】以上のように、本実施例によれば、使用用
途に必要な溶媒（または空気）をユニットコントローラ
６により制御された制御弁３ｅ１、３ｅ２、４ｂを経て
一定時間、ノズル体２ａ〜２ｃの数個のノズル穴２ｄか
ら圧縮空気により加圧して噴霧できる。ここで、前記前
処理装置をメスアップシステム本体と組み合わせると、
歯磨き等の試料における分析操作での容量管理、メスア
ップ操作が連続的かつ高精度に可能になる。さらに、Ｌ
Ａロボットシステムでの操作パーツの一つとして組み込
み可能なため適用範囲が拡大する。

【００２７】次に、前記前処理装置で前処理した標線付
き容器１０を自動的にメスアップするシステム（自動メ
スアップシステム）の例を説明する。図６は前記自動メ
スアップシステムの構成説明図、図７及び図８はレーザ
センサの検出原理説明図、図９はこのシステムの外観の
概略構成図、図１０はこのシステムの縦断構成説明図、
図１１はこのシステムの作動説明図、図１２はこのシス
テムの作動フローチャートである。図６、図９、図１０
に示すように、この自動メスアップシステムは、主に、
標線付容器１０と、レーザセンサ１２と、予備光電セン
サ１４と、センサ支持・駆動機構１６と、シーケンスコ
ントローラ１８と、ハンドリング部２０と、分注部２２
とを有する。以下、図６〜図１０に基づき、各部を詳述
する。

【００２８】まず、前記自動メスアップシステムは主に
レーザ光を用いた検出手法を採用しており、この理由を
説明する。すなわち、従来から使用されている光電セン
サは、非接触で対象物を検出できるセンサであり、対象
物の存在や位置の検出に広く用いられている。このよう
な光電センサは、例えば、図７の（ａ）に示すように発
光器（投光器）ａから対象物ｂに投光し、その対象物ｂ
を通過した光を受光器ｃで受光して、その受光光量から
対象物の位置等を検出する。この光電センサでは、光源
に可視光を用いていること、光源光は平行光でないこと
（発散光である）、光量に減衰があることから、検出物
体の大きさとセンサとの距離に限界があり、微小な検体
や検出距離は制約を受けざるを得なかった。したがっ
て、従来の光電センサは液面レベル検出に用いることが
できなかった。

【００２９】これに対して、本発明者は種々の検討をし
た結果、図７の（ｂ）に示すように光電センサの投光器
ｄの光源に平行レーザ光の投光器を用いること（このよ
うなセンサをレーザセンサという）を見いだしたもので
ある。平行レーザ光は、その光軸が常に一定であり、光
源から受光部まで拡散されることなく到達する。また、
平行レーザ光は、光路の途中に遮光物があるとレーザ光
照射領域のどの位置においても領域内の対象物の影を拡
大・縮小することなくそのまま受光部に投影するもので
ある。したがって、レーザセンサによれば、遮光物の大
きさを光量変化として捕らえることができることから、
遮光物の高さ、形状、外形等の寸法のわずかの違いや変
化を正確に判別することができる。よって、微妙な液面
レベルの検出には、レーザセンサは好適なものである。
そこで、発明者はレーザセンサを用いて、従来困難とさ
れていた、正確な液面レベル及び標線を検出してメスア
ップ操作を行う自動メスアップシステムを構成すること
としたものである。

【００３０】（１）標線付容器１０は、溶液を収納する
ものであって、上方が開放し下方が球形状になって閉じ
た、無色透明な例えばガラスからなるメスシリンダーあ
るいは試験管である。また、標線付容器１０は、その表
面に、一定量（例えば５０ｍｌ）溶液の液面レベル位置
に一本の標線１０ａが予め設けられている。また、標線
付容器１０は、それに注入可能な溶媒が無機溶媒あるい
は有機溶媒のいずれでも（ただ一部は不可）よいもので
ある。また、標線付容器１０は、図示しないロボットシ
ステムにより、この自動メスアップシステムに装着・離
脱（セット・リセット）され、かつ、予備注入後に撹拌
操作される。なお、本発明の標線付容器には一例として
遠沈管があるが、もちろん該容器は遠沈管に限定され
ず、標線が施されていて、少なくとも標線を含む部分が
透明である容器であるならば他の容器（例えば一部が褐
色の容器）でもよい。また、実施例では、標線は標線付
容器に一本設けられているが、本発明の容器の標線の本
数は一本に限定されず、二本またはそれ以上設けること
ができるものである。

【００３１】（２）レーザセンサ１２は、平行レーザ光
により前記標線付容器１０内の溶液の液面レベル及び標
線１０ａを検出してそれらに応じたアナログの電圧信号
を出力するものであって、レーザセンサ１２は、レーザ
発光器１２ａ、レーザ受光器１２ｂ、及び、レーザアン
プ１２ｃから主になる。出力電圧信号はシーケンスコン
トローラ１８に入力される。

【００３２】レーザ発光器（レーザ投光器）１２ａは、
平行レーザ光を標線付容器１０に向けて投光するもので
あって、レーザ光を放射する例えば半導体レーザからな
る発光源１２ａ１、該レーザ光を平行光に集束するレン
ズ１２ａ２及び集束されたレーザ光を所定径にして放射
するスリット１２ａ３を有する。なお、実施例では、発
光源１２ａ１は、その放射するレーザ光の波長が６７０
ｎｍ、放射方法がパルス放射、最大出力が０．８ｍＷ、
平均出力が０．３ｍＷである。また、スリット１２ａ３
は、開口径１ｍｍの円形スリットである。ただし、これ
らは一例であり、本発明はこれらに限定されない。

【００３３】レーザ受光器１２ｂは、標線付容器１０を
透過した平行レーザ光を受光してその受光光量に応じた
アナログの電圧信号を出力するものである。出力電圧信
号はレーザアンプ１２ｃに入力される。また、レーザ受
光器１２ｂは、主に、受光素子１２ｂ１に該レーザ光を
集光する受光レンズ１２ｂ２、および、集光された受光
平行レーザ光を電気信号（アナログ電圧信号等）に変換
する受光素子１２ｂ１からなる。この受光素子１２ｂ１
は、平行レーザ光の遮光面積に対するアナログ出力電圧
信号の関係が例えば図８に示すようになっている。液面
あるいは標線１０ａに平行レーザ光が投光された際に
は、該平行レーザ光は遮光されて、後述する図１１に示
すように、遮光面積あるいは等価的な遮光面積が変わる
ため、受光素子１２ｂ１のアナログ出力電圧信号から液
面レベル及び標線１０ａを検出できる。ただし、これら
は一例であり、本発明はこれに限定されない。レーザア
ンプ１２ｃは、レーザ発光器１２ａにレーザ発光のため
の電源を供給するとともに、レーザ受光器１２ｂから出
力されるアナログの出力電圧信号を増幅して出力する。
出力電圧信号は前記のようにシーケンスコントローラ１
８に入力される。

【００３４】（３）予備光電センサ１４は、標線１０ａ
の一定距離下方の液面レベルを検出するものであって、
発光器１４ａ、受光器１４ｂ及び予備センサアンプ１４
ｃ（これらは公知）からなる。検出液面レベル信号はシ
ーケンスコントローラ１８に入力される。すなわち、標
線付容器１０に予備光電センサ１４で検出される液面レ
ベルになるまで溶液を注入して、メスアップの前にある
程度の量の溶媒を迅速に予備的に注入する（この注入を
予備注入という）。この予備光電センサ１４は、前記図
７の（ａ）に示した拡散光による液面レベル検出センサ
であり、前記レーザセンサ１２に比較してある程度検出
精度は劣るものである。しかるに、実施例の自動メスア
ップシステムにおいては、予備光電センサ１４による予
備注入後にレーザセンサ１２による正確な溶媒の注入を
行うため、最終的なメスアップの精度は高い状態となし
得る。もし、予備光電センサ１４を用いずに、前記レー
ザセンサ１２のみで液面レベルを検出してメスアップし
た場合は僅かづつしか液面が上昇しないため、メスアッ
プに時間を要する。これに比較して、実施例では、この
予備光電センサ１４の検出信号により迅速に短時間で予
備注入を行い、その後にレーザセンサ１２によるメスア
ップをするため、メスアップに要する時間を短縮するこ
とができる。

【００３５】（４）センサ支持・駆動機構１６は、レー
ザセンサ１２及び予備光電センサ１４のそれぞれ発光器
１２ａ，１４ａ及び受光器１２ｂ，１４ｂを支持する支
持部材１６ａと、この支持部材１６ａを前後上下方向に
駆動させる駆動機構を有しており、レーザセンサ１２及
び予備光電センサ１４を標線付容器１０（ハンドリング
部２０により鉛直方向に支持・固定される）に沿って上
下方向に走査させる。この場合、図９に示すように、支
持部材１６ａはほぼＬ字形状を呈しており、それぞれの
センサ１２，１４の発光器１２ａ，１４ａ、及び受光器
１２ｂ，１４ｂは、支持部材１６ａの下部の左右両端部
に、かつ、レーザセンサ１２が予備光電センサ１４の上
方になるように固定・支持される。これら発光器１２
ａ，１４ａ及び受光器１２ｂ，１４ｂ間のそれぞれの光
軸調整はネジ部材で行うことができるようになってい
る。また、駆動機構は、図９、図１０中矢印で示すよう
に、上下方向に駆動するためのアクチュエータ例えば位
置決め精度が±０．１ｍｍ以内のリバーシブルモータ
（正転・逆転駆動モータ）１６ｂ１、送りネジ１６ｂ
２、ガイドロッド１６ｂ３と、図中矢印に示すように、
前後方向にアクチュエータ例えばストロークが５０ｍｍ
のエアーシリンダ１６ｂ４、そのロッド１６ｂ５、その
ガイドロッド１６ｂ６とを有してなる。駆動機構はこれ
らアクチュエータの駆動力により支持部材１６ａを介し
て各センサ１２，１４を駆動し、位置決めする。すなわ
ち、図９、図１０に示すように支持部材１６ａはシリン
ダロッド１６ｂ５の先端に固定されており、該ロッド１
６ｂ５の前後動でガイドロッド１６ｂ６で誘導されなが
ら、支持部材１６ａは「ブレ」を生じることなく前後動
する。また、該シリンダ１６ｂ４は、送りネジ１６ｂ２
で上下動するようになっているため、前記モータ１６ｂ
１で送りネジ１６ｂ２が回転すると、シリンダ１６ｂ４
は、ガイドロッド１６ｂ３で誘導されながら「ブレ」を
生じることなく上下動する。従って、支持部材１６ａ
はシリンダロッド１６ｂ５を介して、「ブレ」を生じる
ことなく上下動する。

【００３６】（５）シーケンスコントローラ１８は、レ
ーザセンサ１２や予備光電センサ１４の検出信号、ある
いは、その他の種々の信号を入力し、かつ、各アクチュ
エータへの駆動信号等を出力して、予め定められた操作
手順でメスアップの操作をこの自動メスアップシステム
に行わせるものであり、公知のマイクロコンピュータ、
メモリ、インターフェース等からなる。この操作手順の
詳細は後述する。なお、このシーケンスコントローラ１
８には、自動メスアップシステム外部からの入力信号と
して、前記ロボットシステムの標線付容器１０の装着・
離脱の信号（ハンドリング部２０チャック２０ａの閉動
作に連動）、強制的に自動メスアップシステムをリセッ
トさせる信号、ロボットシステムのチャックの完了信号
（前記チャック２０ａの開動作に連動）等が入力され
る。また、前記外部への出力信号として、予備注入が終
了したことを示す信号、メスアップが終了したことを示
す信号、チャック２０ａの開閉が完了したことを示す信
号（ロボットシステムとのタイミング用）、アラーム信
号（ハンドリングエラー、標線１０ａ検出エラー、分注
器２２ｂ上下限エラー）を出力する。また、マニュアル
操作信号として、コントロールボックス（図示省略）に
設けられたマニュアルスイッチからの信号、つまり、チ
ャック２０ａの開閉、各センサ１２，１４の前後駆動、
各センサ１２，１４の上下微調整駆動、吸引／吐出、リ
セット、非常停止の各信号が入力される。これら入・出
力信号は、例えば無接点の直流０〜３０Ｖのものであ
る。

【００３７】（６）ハンドリング部２０は、メスアップ
操作中に、標線付容器１０を支持・固定し、かつ、レー
ザセンサ１２及び予備光電センサ１４と標線付容器１０
との位置関係が変わらないようにする。ハンドリング部
２０は、例えば図９及び図１０に示すように、標線付容
器１０を前後から把持するチャック２０ａと、このチャ
ック２０ａを標線付容器１０を中心に対称に作動させる
例えばエアーシリンダからなるアクチュエータ２０ｂと
を有する。

【００３８】（７）分注部２２は、溶媒を吸引／吐出す
るものであって、標線付容器１０を上方から臨みあるい
は標線付容器１０内部に先端部を挿入して分注器２２ｂ
から送液された溶媒を標線付容器１０内に導く分注ノズ
ル２２ａと、収納する溶媒に圧力をかけて分注ノズル２
２ａに送液する、ピストン（プランジャ）２２ｂ１及び
シリンダ２２ｂ２並びにピストンを駆動するアクチュエ
ータ２２ｂ３からなる分注器２２ｂと、分注器２２ｂの
アクチュエータをシーケンスコントローラ１８の出力信
号にしたがって作動させる分注器コントローラ２２ｃと
を有する。なお、前記分注ノズル２２ａは、図９に示す
ように前記レーザセンサ１２及び予備光電センサ１４の
支持される支持部材１６ａの上部に取り付けられ、これ
らセンサ１２，１４と一体に移動する。また、分注器２
２ｂはそのアクチュエータ２２ｂ３が例えばステッピン
グモータであり、その送液精度が例えば±０．０１％で
ある。さらに、その分注ノズル２２ａまでの送液配管
（図９では図示省略）が例えばポリテトラフルオロエチ
レン（米国デュポン社製の商品テフロン）からなるもの
である。また、分注器２２には、例えば三方弁電磁弁が
付設されており、三方弁電磁弁は分注器２２ｂから分注
ノズル２２ａに送液する場合と分注器２２ｂに溶媒を吸
引させて補充する場合とで液路を切り替えるようになっ
ている。

【００３９】次に、図１１を用いて、実施例の自動メス
アップシステムのメスアップの際の検出原理を説明す
る。この場合、本来実施例ではメスアップ中のレーザセ
ンサ１２の投光位置は標線１０ａ上であるが、図１１に
おいては、この標線１０ａは考慮せずに標線付容器１０
内の溶液３０ａが増えて行く状態を、レーザ光の投光位
置が上方から下方に移り変わって行く状態に代え、か
つ、その代えた状態でレーザセンサ１２でスキャンする
ことで示している。また、標線１０ａはメスアップした
状態の時のみを示している。予め、溶液３０ａの上方で
溶液３０ａのない、つまり、空の状態の標線付容器１０
をレーザセンサ１２で検出し、その際の検出出力が
［０］であると考えて、レーザセンサ１２を［０］補正
をしておく。

【００４０】溶媒が徐々に注入されていって、液面レベ
ルが上がって行くと、溶液３０ａの表面張力により持ち
上がった部分３０ｂを検出する。図１１に示すように、
この持ち上がった部分３０ｂでは液面レベル３０ｃに近
づくほど遮光量が増大するため、レーザセンサ１２出力
電圧が減少する。そして、液面レベル３０ｃ位置では、
最大遮光量となるため、センサ１２出力電圧が最低にな
る。しかも、この液面レベル３０ｃの下方では溶液が満
たされた状態となっており、空の状態に比較しても遮光
量は小さいため、透過光量は大きい。したがって、レー
ザセンサ１２出力は液面レベルを挟んで最低出力電圧
（「−」の最大出力電圧）から、最大出力電圧（「＋」
の最大出力電圧）に変わる。この最低出力電圧の検出位
置が液面レベル３０ｃになるのである。この最低出力電
圧は、シーケンスコントローラ１８に内蔵されたコンパ
レータによりセンサ１２出力と所定値とを比較すること
により検出することができ、この電圧信号の検出された
位置が液面レベル３０ｃの位置である。よって、精度良
く液面レベルを検出することができるものである。ま
た、標線も遮光するので液面と同様に精度良く検出でき
るものである。さらに、標線１０ａに液面が重なったと
きが最も遮光量が大きく、これをレーザセンサ１２で精
度良く検出できる。

【００４１】実施例では、レーザセンサ１２は一旦上方
から下方に下降しその後下方から上方へ向けて空の標線
付容器１０をスキャンして行くことにより、標線１０ａ
を検出し、さらにその標線検出位置でレーザセンサ１２
を停止させる。この状態で溶媒を注入していき、徐々に
上昇してくる液面をレーザセンサ１２で検出すれば、ち
ょうど上記図１１に示したレーザセンサ１２が上方から
下方に向かってスキャンするのと同じ検出結果になる。
もちろん、標線を併せて検出しているのでこれを考慮し
た所定値を設定する必要がある。

【００４２】次に、実施例の自動メスアップシステムの
全体的な作動を図１２のフローチャートに基づき説明す
る。なお、図１２及び以下においては、各ステップをｓ
１００〜ｓ２４０で示している。また、自動メスアップ
システムの作動は実線で、ロボットシステムの作動は破
線で示している。あらかじめ、自動メスアップシステム
及びロボットシステムは、リセットしておき、初期条件
とする。

【００４３】始動すると、まず、ロボットシステムが標
線付容器１０を自動メスアップシステムにセットする
（ｓ１００）。このときロボットシステムからはロボッ
トセット信号が出力され、該セット信号はシーケンスコ
ントローラ１８に入力される。次いで、ハンドリング部
２０が前記セット信号に連動して標線付容器１０をチャ
ックする（ｓ１１０）。次いで、レーザセンサ１２及び
予備光電センサ１４が前進して、セットされる。すなわ
ち、これら各センサ１２及び１４は、支持部材１６ａの
前進により上昇端の状態で同時に前進し、標線付容器１
０の軸を挟むように位置したならばその後下降して所定
の下限となり、セットされた状態となる（ｓ１２０）。

【００４４】次いで、前記各センサ１２及び１４は、上
昇してレーザセンサ１２は標線１０ａを検出する（ｓ１
３０）。そして標線１０ａを検出した状態で各センサ１
２及び１４は停止・固定される。次いで、予備光電セン
サ１４が溶液を検出するまで分注部２２から溶媒を標線
付容器１０に注入する（ｓ１４０）。これにより予備注
入が終了する。次いで、各センサ１２及び１４が上昇し
て後退する（ｓ１５０）。次いで、予備注入が終了した
ことをロボットシステムに知らせる（ｓ１６０）。

【００４５】次いで、ロボットシステムが標線付容器１
０を掴んで後退し、撹拌・溶解作業を行い（ｓ１７
０）、撹拌・溶解作業後ロボットシステムは再び標線付
容器１０を自動メスアップシステムにセットする（ｓ１
８０）。次いで、ハンドリング部２０が、セットされた
標線付容器１０をチャックし、その位置を固定する（ｓ
１９０）。

【００４６】次いで、前記ｓ１２０と同様に、レーザセ
ンサ１２及び予備光電センサ１４が標線付容器１０にセ
ットされる（ｓ２００）。次いで、レーザセンサ１２及
び予備光電センサ１４は、前記ｓ１３０と同様に上昇し
標線１０ａを検出する（ｓ２１０）。次いでレーザセン
サ１２の検出信号に従って、標線１０ａ上に液面が到達
するまで溶媒を注入する（ｓ２２０）。次いで、レーザ
ーセンサ１２で液面が標線１０ａ上にきたことを検出し
た（メスアップした）後、各センサ１２及び１４が上昇
し後退する（ｓ２３０）。次いで、ロボットシステムに
メスアップ操作終了を知らせる（ｓ２４０）。

【００４７】なお、前記実施例では、本発明の好適な具
体例を示したが、本発明の構成はこれに限定されず、そ
の技術的範囲内ならば他の態様を取り得ることはもちろ
んである。また、前記実施例においては、本発明の前処
理装置の好適例として自動メスアップシステムの標線付
容器の前処理を行う場合を例示したが、本発明で前処理
可能な分析用容器はこの種のものに限定されないことは
もちろんであり、他の分析分野の容器の洗浄・乾燥用と
しても用いることができる。また、本発明の分析用容器
前記標線付容器のように透明であるものに限定されず、
透明でない精密分析用の容器であってもよく、当該容器
の分析精度を向上させ得る。また、実施例の前処理装置
は搬送用ロボットをユニットコントローラ６により自動
的に作動させていたが、本発明はこれに限定されず、搬
送用ロボットを手動で作動させる場合も含むものであ
る。

【００４８】

【発明の効果】以上説明した通り請求項１の発明によれ
ば、分析用液体を収納するための容器を分析前処理とし
ての消泡および洗浄が自動的かつ連続的に行い得るよう
にする。したがって、例えば光の透過可能性を容器内に
検出光が透過する障害が生じないようにし、例えば、当
該容器に液体をメスアップする作業を光学的に精度良く
行い得るようになる。また、請求項２の発明のよれば、
洗浄液の乾燥等による除去を自動的かつ連続的に行い得
るようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る分析用容器前処理装置の
全体構成の概略説明図である。

【図２】図１の前処理装置の機械的構成の説明図であっ
て、（ａ）は上方からの視図、（ｂ）は側面からの視図
である。

【図３】図１の前処理装置の管路および制御系説明図で
ある。

【図４】（ａ）〜（ｃ）はノズル体の説明図であって、
（ａ）は側面図、（ｂ）は上方からの視図、（ｃ）は下
方からの視図である。

【図５】図１の前処理装置の制御手順のフローチャート
である。

【図６】前記実施例の前処理装置で前処理された容器に
適用する自動メスアップシステムの構成説明図である。

【図７】レーザセンサの検出原理説明図であって、
（ａ）は発散光の場合、（ｂ）は平行レーザ光の場合の
原理説明図である。

【図８】メスアップシステムの検出原理説明図である。

【図９】図６のシステムの外観の概略構成図である。

【図１０】図６のシステムの縦断構成説明図である。

【図１１】図６のシステムの作動説明図である。

【図１２】図６のシステムの作動説明フローチャートで
ある。

【符号の説明】

１搬送用ロボット２ａ〜２ｃノズル体２ｄノズル穴３、３ａ、３ｂ洗浄液噴出部４気体噴出部５ノズル体移動部５ａ〜５ｃシリンダ体６ユニットコントローラ１０標線付容器

フロントページの続き (72)発明者堀口恭伸東京都墨田区本所一丁目３番７号ライオン株式会社内 (72)発明者関山繁利神奈川県横浜市港南区大久保２−32−27− 401

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料となる液体を収納するためのもので
ある容器を保持すると共に、当該容器を移動させる保持
移動手段と洗浄液を噴出するノズル体と、前記ノズル体から洗浄液を噴出させる洗浄液噴出手段
と、前記ノズル体の位置を設定する手段と、前記保持移動手段を制御して前記容器を移動させて、所
定位置に設定された前記ノズル体の近傍位置に前記容器
を位置させる容器位置制御手段と、前記洗浄液噴出手段を制御して前記近傍位置に位置され
た前記容器内に前記ノズル体から洗浄液を噴出させて洗
浄する洗浄制御手段と、を備えることを特徴とする分析用容器前処理装置。
【請求項２】試料となる液体を収納するためのもので
ある容器を保持すると共に、当該容器を移動させる保持
移動手段と洗浄液を噴出する第１のノズル体と、前記第１のノズル体から洗浄液を噴出させる洗浄液噴出
手段と、気体を噴出する第２のノズル体と、前記第２のノズル体から気体を噴出させる気体噴出手段
と、前記第１および第２のノズル体の位置を設定する手段
と、前記保持移動手段を制御して前記容器を移動させて、所
定位置に設定された前記第１および第２のノズル体の近
傍位置に前記容器を位置させる容器位置制御手段と、前記洗浄液噴出手段を制御して前記近傍位置に位置され
た前記容器内に前記第１のノズル体から洗浄液を噴出さ
せて洗浄する洗浄制御手段と、前記気体噴出手段を制御して、前記容器内に前記第２の
ノズル体から気体を噴出させて洗浄液を除去する洗浄液
除去手段と、を備えることを特徴とする分析用容器前処理装置。