JPH09203737A - 自動分注装置のノズルチップ吸引高さ検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分注精度の向上を図るとともに、ノズルチッ
プ昇降時の液体試料飛散を防ぐ。 【解決手段】 チューブラック２上面には穴が一定のピ
ッチで１０穿設されている。検出位置１０の上方には超
音波センサ１２が検体チューブピッチ間隔での移動・停
止可能に設けられている。超音波センサ１２は各検体チ
ューブ８，９内の液体試料７の液面１１の高さを音波に
より非接触で測定することが可能である。超音波センサ
１２を支持するベース１３の下方には各検体チューブ
８，９の側面を検知し、外径を測定するための限定反射
型光学式センサ１４がスペーサ１５を介して各検体チュ
ーブ８，９の側面に向かって固設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検体チューブ内の
液体試料をノズルチップによって吸引する際の自動分注
装置のノズルチップ吸引高さ検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】医療分野で分析・検査用として広範囲に
利用されている自動分注装置においては、検体チューブ
内の液体試料をノズルチップによって規定量吸引する際
のノズルチップ先端高さを決定するために、液体試料の
液面高さ検出が必要不可欠となっている。このような液
面検出方法としては、例えば特開平２−１９６９６４号
公報に記載される発明がある。

【０００３】以下、図４を用いて上記発明を説明する。
７２は複数個の検体チューブ７１をまとめて搬送するチ
ューブラックである。チューブラック７２上に載置され
た検体チューブ７１の真上には上下動可能なノズルチッ
プ７３が設けられている。このノズルチップ７３はエア
ホース７４および圧力検知センサ７５を介して吸引ポン
プ７６に接続されている。

【０００４】上記構成の装置を用いての液面検出方法
は、まず複数個の検体チューブ７１をチューブラック７
２上に載置する。次に、図示省略した搬送装置によりチ
ューブラック７２を分注位置に搬送する。次いで、吸引
ポンプ７６からの空気をその先端より吐出しながらノズ
ルチップ７３が下降し、ノズルチップ７３先端が液体試
料７７の液面に接触した際の圧力センサ７５の変化から
液面高さを検出する。

【０００５】液面高さの検出は、ノズルチップ７３先端
が液面に接触して閉塞状態となることによって急上昇す
るエアホース７４内圧の変化する時を圧力検知センサ７
５により検知して液面を検出する。この時、圧力の検出
が終わるまでノズルチップ７３を一旦停止する。その
後、再びノズルチップ７３を適当量下降させて吸引ポン
プ７６にて液体試料７７を吸引し、分注動作に移行す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術においては以下のような欠点がある。すなわち、
ノズルチップ７３が液体試料７７の液面を探しながら下
降し、液面が検知できたところで液体試料７７の吸引量
を考慮した適当量の下降を再度しなければならない。従
って、ノズルチップ７３高さの位置決めを高速で行うこ
とができず、高速分注動作が望めない。

【０００７】また、ノズルチップ７３から液体試料７７
を吐出した後に、未だノズルチップ７３表面に付着・飛
散している液体試料７７がある。このため、ノズルチッ
プ７３表面へ液体試料７７が付着することによる分注精
度の低下や液体試料７７の飛散を考慮すると、液体試料
７７へのノズルチップ７３先端の挿入深さをなるべく浅
くすれば液体試料７７の付着・飛散する面積が少なくな
って良いのは周知の通りである。液体試料７７へのノズ
ルチップ７３先端の挿入深さが深すぎる場合、ノズルチ
ップ７３先端への液体試料７７の付着・飛散が多くなっ
てしまう。

【０００８】ここで、チューブラック７２上に内径の異
なる検体チューブ７１が混在した場合、より高精度な分
注動作を行うためには液面高さの検知だけでは、液体試
料７７を規定量吸引するために挿入するノズルチップ７
３先端の挿入深さが内径の異なる検体チューブ７１毎に
違ってくるので、ノズルチップ７３先端の最適挿入深さ
を特定することができない。

【０００９】請求項１〜３の課題は、より高速で且つ高
精度な分注が行える自動分注装置のノズルチップ吸引高
さ検出方法の提供にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、吸引
ポンプに接続されたエアホース先端のノズルチップを検
体チューブ内に挿入して所定量の液体試料を吸引し、該
液体試料を他の空きチューブ内に分配吐出する自動分注
装置のノズルチップ吸引高さ検出方法において、前記ノ
ズルチップを検体チューブ内に挿入する前に、液体試料
の液面高さの検出を行う工程と、液体チューブの種類判
別を行う工程とを有することを特徴とする自動分注装置
のノズルチップ吸引高さ検出方法である。

【００１１】請求項２の発明は、前記液体チューブの種
類判別を行う工程は、検体チューブに非接触で判別する
ことを特徴とする請求項１記載の自動分注装置のノズル
チップ吸引高さ検出方法である。

【００１２】請求項３の発明は、前記液体チューブの種
類判別を行う工程は、検体チューブに接触して判別する
ことを特徴とする請求項１記載の自動分注装置のノズル
チップ吸引高さ検出方法である。

【００１３】請求項１〜３の発明においては、ノズルチ
ップが分注動作を行う前工程で、検体チューブの液面高
さを検出する工程と、検体チューブの種類（例えば、外
径）を判別する工程とを配することにより、液体試料の
液面高さだけでなく、検体チューブ内径断面積および液
体試料吸引量から最適なノズルチップ吸引高さを分注動
作前に算出する。

【００１４】具体的には、検体チューブの種類に対応し
た検体チューブの内径断面積およびこの内径断面積に基
づいて所望量の液体試料を吸引するときの吸引高さの関
係を求めておき、この関係を記憶演算装置（ＣＰＵ）に
入力する。そして、前記検体チューブの種類を検出する
検出信号を取り込んだときに、この検出信号に基づいて
記憶演算装置のデータおよび演算処理によりノズルチッ
プ先端の最適挿入深さを求める。この最適挿入深さに基
づいてノズルチップの分注動作の制御を行う。

【００１５】図１はノズルチップ３の最適吸引高さを示
すもので、図１を用いて算出方法を説明する。予め、各
種検体チューブ１の内径断面積を測定しておけば、検体
チューブ１の種類判別を行うだけで検出中の検体チュー
ブ１の内径断面積を求めることができる。従って、ノズ
ルチップ１の最適吸引高さは以下の式で求めることがで
きる。

【００１６】

【数１】（ノズルチップ吸引高さ）＝（液面高さ）−
（吸引量／内径断面積）−（α）

【００１７】ここで、α値はノズルチップ吸引時にエア
ー吸引をしないための余裕高さである。余裕高さとは、
ノズルチップ３先端が液体試料７の液面と同じ高さの状
態で液体試料７を吸引すると、液面が低下してノズルチ
ップ３内に空気を吸引することになる。そこで、吸引時
に空気を吸引しないための必要最低限の量だけノズルチ
ップ３の先端を液体試料７内に挿入する高さである。以
上により、後工程の分注動作の際にノズルチップの下降
動作を最適吸引高さまで高速で位置決めすることが可能
となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）図２は本実施例で用いる装置を示す概
略構成図である。２はチューブラックで、このチューブ
ラック２は２種類の内外径が異なる検体チューブ１を１
０個まとめて収納（立設）し、搬送することができる。
ここで、内外径の大きい検体チューブ１を太径検体チュ
ーブ８とし、内外径の小さい検体チューブ１を細径検体
チューブ９とする。

【００１９】チューブラック２上面の各検体チューブ
８，９をそれぞれ立設する部位には太径検体チューブ８
の外径に対応させた穴が一定のピッチで１０穿設されて
いる。細径検体チューブ９はアダプターを介して立設さ
れている。このアダプターは、外径が太径検体チューブ
８の外径と同様であり、内径は細径検体チューブ９の外
径と同様な筒状体である（図１においては、アダプター
を装着して各穴に細径検体チューブ９が立設されてお
り、アダプターの図示を省略する）。

【００２０】図示省略したノズルチップにて分注を行う
分注位置に搬送されるチューブラック２が予めノズルチ
ップ最適吸引高さを決定する諸条件を検出するために停
止する位置を検出位置１０とする。検出位置１０の上方
には各検体チューブ８，９内の液体試料７の液面１１の
高さを音波により非接触で測定することが可能な超音波
センサ１２が設けられている。

【００２１】超音波センサ１２は図示省略した案内・駆
動機構によりチューブラック２の長手方向に検体チュー
ブピッチ間隔での移動・停止が可能なベース１３に固設
されている。ベース１３の下方には各検体チューブ８，
９の側面を検知し、この検体チューブ８，９の種類とし
ての外径（太さ）を測定するための限定反射型光学式セ
ンサ１４がスペーサ１５を介して各検体チューブ８，９
の側面に向かって固設されている。限定反射型光学式セ
ンサ１４は、ある限定された距離の物体のみ感知可能で
ある。

【００２２】また、超音波センサ１２および限定反射型
光学式センサ１４から延在する各導線は図示省略した記
憶演算装置に接続されている。この記憶演算装置には予
め太径検体チューブ８の外径の検出信号あるいは細径検
体チューブ９の外径の検出信号がそれぞれ得られた時、
この信号に応じて各検体チューブ８，９の内径，内径断
面積，吸引時の余裕高さ，各試料の吸引量および前記デ
ータからノズルチップ吸引高さを演算する演算式などが
入力されている。

【００２３】以上の構成からなる装置を用いてのノズル
チップ吸引高さ検出方法は、まず各検体チューブ８，９
を載置したチューブラック２が図示省略した搬送装置に
より搬送されて検出位置１０で停止する。次に、超音波
センサ１２がチューブラック２先頭の検体チューブ８
（または９）上方へ位置するようにベース１３がチュー
ブラック２の長手方向に移動して停止し、超音波センサ
１２により検体チューブ８（または９）内の液体試料７
の液面１１の高さを測定する。

【００２４】同時に、限定反射型光学式センサ１４によ
り検体チューブ８（または９）側面外径までの距離の測
定を行い、これから２種類の検体チューブ８，９の太さ
の判別を行う。以上の液面１１の高さ検出データおよび
２種類の検体チューブ８，９の太さ判別用の検出データ
は記憶演算装置に入力される。２つの測定が完了した
後、次（後方）に位置する隣の検体チューブ８（または
９）上方へ超音波センサ１２が位置するようにベース１
３がピッチ移動して停止し、前記先頭の検体チューブ８
（または９）と同様に測定を行う。

【００２５】以上の動作を１０回繰り返し、チューブラ
ック２に載置された全ての検体チューブ８，９の液面高
さ検出および検体チューブ８，９の太さの判別を行い、
それぞれのデータを記憶演算装置に入力する。このデー
タに基づいて各検体チューブ８，９のそれぞれに対応し
たノズルチップによる吸引高さの演算を記憶演算装置で
行う。

【００２６】次に、チューブラック２は図示省略した搬
送機構により分注位置に搬送されるとともに、前記［数
１］の式によりノズルチップ最適吸引高さが算出された
状態で分注動作に移行する。従って、分注動作時のノズ
ルチップは、ノズルチップの下降開始から上記最適吸引
高さまで停止することなく一定速度で下降し、従来の液
面検知用の圧力検知センサを用いることなく吸引を行
う。

【００２７】本実施の形態によれば、内径の異なる２つ
の検体チューブ８，９がチューブラック２に混在して載
置されていても、各々の検体チューブ８，９における最
適吸引高さで液体試料７の吸引が行われるため、ノズル
チップ側面に付着する液体試料７を最小限少なくするこ
とができる。因って、分注精度の向上が図れるととも
に、ノズルチップ昇降時の液体試料飛散防止につなが
る。また、分注前工程にて予め最適吸引高さが求められ
ているため、分注動作時におけるノズルチップの下降動
作は最適吸引高さまで停止することなく高速位置決めを
行うことができ、自動分注装置のタクトタイムを短縮す
ることができる。

【００２８】尚、分注位置にて分注動作を行っている間
に次のチューブラック２が検出位置１０にて検出されて
いるため、チューブラック検出時間は自動分注装置のタ
クトタイムに加算されない。

【００２９】（実施の形態２）図３は本実施例で用いる
装置を示す概略構成図である。本実施の形態は、前記実
施の形態１における非接触の限定反射型光学式センサ１
４を廃止し、代わりに接触方式の検体チューブ種類判別
方法を用いた点が異なり、他の構成は同一な構成部分か
らなるもので、同一構成部分には同一番号を付してその
説明を省略する。

【００３０】ベース１３には案内１６が２つ上下に固設
されており、各検体チューブ８，９を側面からチャック
するための外爪１７および内爪１８をチューブラック２
の短手方向へ摺動自在に支持している。外爪１７および
内爪１８は、その先端部１９にＶ字の溝が形成され、金
属板を曲げて形成されている。外爪１７および内爪１８
の後端にはそれぞれベアリング２０が設けられている。
各ベアリング２０同士は、２つの長穴が形成されてその
長穴がベアリング２０に嵌合する回転自在な連結板２１
により連結されている。従って、外爪１７と内爪１８と
は連結板２１を介してリンク機構により連結されている
ため、必ず同期して動作するように構成されている。

【００３１】また、両爪１７，１８とベース１３に固設
されたピン２２とを結ぶ引っ張りバネ２３により、外爪
１７および内爪１８はその先端部１９同士が常に閉じる
方向（接近する方向）へ付勢されている。両爪１７，１
８を開く方向への駆動は、ベース１３の背面に固設され
たモータ２４により、偏芯カム２５と外爪１７へ回転自
在に取着されたベアリング２０とを介して行われる。外
爪１７の上部には切り欠き２６が形成されており、ベー
ス１３に固設された透過型センサ２７によって外爪１７
の位置確認が行われる。

【００３２】以上の構成からなる装置を用いてのノズル
チップ吸引高さ検出方法は、両爪１７，１８が開いてい
る状態からモータ２４を回転させて偏芯カム２５を１８
０度回転させる。これにより、両爪１７，１８は引っ張
りバネ２３の力で閉じてその先端部１９のＶ字溝が検体
チューブ８（または９）の側面に接触し、チューブラッ
ク２の長手方向および短手方向に対する検体チューブ８
（または９）の位置決めを行う。この時の外爪１７上部
の切り欠き２６の位置から透過型センサ２７によって検
体チューブ８，９の種類判別を行う。同時に、超音波セ
ンサ１２により検体チューブ８（または９）内の液体試
料７の液面１１の高さを測定する。他の作用は、前記実
施の形態１の作用と同様であり、その説明を省略する。

【００３３】前記実施の形態１での検体チューブ種類判
別方法が非接触式であったのに対し、本実施の形態では
検体チューブ８（または９）を側面から爪でチャックす
る接触式であるため、チューブラック２内で検体チュー
ブ８（または９）のあばれ（傾き）があった場合でもよ
り確実な種類判別が行える。従って、前記実施の形態１
のように太径検体チューブ用の穴にアダプタを装着する
ことなく、該穴に細径検体チューブを遊嵌した状態で収
納することができる。なお、ノズルチップによる分注動
作時には、この細径検体チューブのあばれが生じないよ
うに支持するものである。

【００３４】また、透過型センサ２７および切り欠き２
６の数を追加（増加）することにより、多種類の判別が
可能となる。さらに、超音波センサ１２の軸線を中心と
して検体チューブ８（または９）を位置決めすることが
できるため、超音波センサ１２が検体チューブ８（また
は９）の縁２８を液面１１と誤認することを防止でき
る。

【００３５】

【発明の効果】請求項１〜３の効果は、内径の異なる検
体チューブがチューブラックに混在して載置されていて
も、ノズルチップ側面に付着する液体試料を最小限少な
くすることができ、分注精度の向上が図れるとともに、
ノズルチップ昇降時の液体試料飛散防止につながる。ま
た、分注動作時におけるノズルチップの下降動作は最適
吸引高さまで停止することなく高速位置決めを行うこと
ができ、自動分注装置のタクトタイムを短縮することが
できる。請求項３独自の効果として、検出時にチューブ
ラック内で検体チューブのあばれ（傾き）があった場合
でも、より確実な種類判別が行えるとともに、多種類判
別が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念を説明する断面図である。

【図２】実施の形態１を示す概略構成図である。

【図３】実施の形態２を示す概略構成図である。

【図４】従来の形態を示す概略構成図である。

【符号の説明】 １ 検体チューブ ２ チューブラック ３ ノズルチップ ７ 液体試料 ８ 太径検体チューブ ９ 細径検体チューブ １２ 超音波センサ １４ 限定反射型光学式センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸引ポンプに接続されたエアホース先端
   のノズルチップを検体チューブ内に挿入して所定量の液
   体試料を吸引し、該液体試料を他の空きチューブ内に分
   配吐出する自動分注装置のノズルチップ吸引高さ検出方
   法において、前記ノズルチップを検体チューブ内に挿入
   する前に、液体試料の液面高さの検出を行う工程と、液
   体チューブの種類判別を行う工程とを有することを特徴
   とする自動分注装置のノズルチップ吸引高さ検出方法。
2. 【請求項２】 前記液体チューブの種類判別を行う工程
   は、検体チューブに非接触で判別することを特徴とする
   請求項１記載の自動分注装置のノズルチップ吸引高さ検
   出方法。
3. 【請求項３】 前記液体チューブの種類判別を行う工程
   は、検体チューブに接触して判別することを特徴とする
   請求項１記載の自動分注装置のノズルチップ吸引高さ検
   出方法。