JPH10227799A

JPH10227799A - 分注装置

Info

Publication number: JPH10227799A
Application number: JP2875197A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kawanabe; 純一川那辺
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-02-13
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 1998-08-25
Anticipated expiration: 2017-02-13
Also published as: JP3682138B2

Abstract

(57)【要約】【課題】分注装置の分注精度の低下をもたらす圧力伝
達液中の気泡の発生を自動的に検知する。【解決手段】配管のノズル２側の測定点と、シリンジ
ポンプ１２側の測定点とにそれぞれノズル側圧力センサ
４４、ポンプ側圧力センサ４６を設け、配管内の液圧を
測定する。制御部はこの両者の測定値を比較して、両測
定点間での圧力伝達の劣化が所定の基準以上となったこ
とを、例えば圧力センサ４４、４６の出力波形の立ち上
がり時刻の遅れや、変化率の低下や、ピーク値の減少か
ら検知し、気泡が発生したと判断する。制御部は、さら
にこの判定結果に基づいて、装置各部を制御して、気泡
除去動作を自動的に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分注装置に関し、
特にノズルへの圧力伝達媒体として液体を用いた分注装
置の分注精度の向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、検体検査では、試験管内の検体や
試薬などの液体試料をノズルに吸引し、この液体試料を
別の検査用試験管に吐出するといった分注作業が行われ
る。この際、ノズルと分注ポンプをチューブなどの配管
系でつないだ分注装置が用いられる。この分注装置は、
分注ポンプによって生じる圧力の変動を、配管を介して
ノズルに伝達し、これを吸引力・吐出力として用いて、
ノズル先端の開口部から液体試料の吸引・吐出を行う。
従来の分注装置の一種として、ノズルと分注ポンプの間
での圧力伝達の媒体に液体を用いるものがある。すなわ
ち、この従来装置では、配管に圧力伝達液（以下、配管
液と呼ぶ。）が注入され、分注ポンプに吸引力が発生す
ると、配管液が分注ポンプの方へ移動し、その結果、ノ
ズルの先端から液体試料が吸引され、逆に分注ポンプに
吐出力が発生すると、配管液がノズルの方へ移動して、
液体試料が吐出される。ここで、圧力伝達を液体で行う
ことの利点の一つは、配管液をノズルから吐出させてノ
ズルの洗浄を行うことができることにある。なお、この
従来装置では、一般に、ノズル内で、配管液と吸引した
試料の間に空気層が形成される。この空気層は、配管液
と液体試料が混合するのを防止する機能を有し、例え
ば、ノズル先端まで配管液を充填した状態から、液体試
料の吸引前にあらかじめ空気等をノズル内に吸引するこ
とにより形成される。

【０００３】上記、配管液により圧力を伝達する分注装
置においては、その配管液に気泡が混入すると、その
分、圧力伝達特性が変動して分注精度に悪影響を与える
おそれがある。そこで、従来は、定期的に又は随時に配
管を外して配管液を入れ替える等の作業をしたり、また
ノズル洗浄時などにおいて、配管液をノズルから吐出さ
せると同時に、配管液中の気泡を排出・除去したり、液
溜まりを設け、その水面から気相中に気泡をトラップし
除去することが行われていた。特に配管が透明な材料で
構成されている場合には、操作者が配管内壁に付着した
気泡量を視認した上で上記気泡除去操作を行うことがで
きた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】気泡の発生は、使用状
況に依存する。例えば、分注装置に補給される配管液の
保存状態や配管液の補充、入れ替え作業の仕方、その
他、温度や気圧の変動に依存し得る。そのため、気泡除
去から次の除去が必要となるまでの時間は一定ではな
い。よって、除去動作を自動化して定期的に行わせよう
とすると、その周期は、使用状況から想定される気泡発
生所要時間の例えば最小値に設定される必要がある。つ
まり、定期的に除去動作を行う方法では、除去動作の頻
度が必要以上に多数回になり、装置の分注処理稼働率が
低下したり、洗浄のための配管液等の消費量が多量にな
るといった問題があった。一方、気泡の発生を操作者が
上述のように視覚等により確認する方法は、操作者の監
視負担が大きいという問題と、自動化に適さないといっ
た問題があった。

【０００５】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、分注装置内、特に配管での気泡の発生を自
動的に検知する分注装置を提供することを目的とし、さ
らにこれにより気泡除去動作の自動化を容易とすること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る分注装置
は、ノズルと分注ポンプとが圧力伝達管によって接続さ
れ、前記分注ポンプで発生する吸引力・吐出力を前記圧
力伝達管を流通する圧力伝達液を介して前記ノズルに及
ぼす分注装置において、前記圧力伝達液の液圧を測定す
る圧力センサと、液圧測定値の時間変化特性に基づいて
前記圧力伝達液中の気泡の存在を判定する気泡有無判定
手段とを有することを特徴とする。

【０００７】本発明によれば、圧力センサが、例えば圧
力伝達管中の圧力伝達液の液圧を時間を追って測定す
る。気泡有無判定手段は、分注ポンプの吸引・吐出動作
に応じた液圧の時間的変化特性に関し、圧力センサによ
り測定された当該特性が基準となる当該特性との間で差
異を生じたことを検知する。そして、気泡有無判定手段
は、この差異から気泡発生による圧力伝達液の圧力伝達
特性の変化を検知し、これにより圧力伝達液中の気泡の
存在が判定される。ここで、基準となる特性は、あらか
じめ与えられたものでもよいし、測定によって随時得ら
れるものでもよい。

【０００８】本発明に係る分注装置の好適な態様は、前
記気泡が存在すると判定された場合に前記圧力伝達液か
らの気泡除去を行う気泡除去手段を有するものである。
また、他の好適な態様は、前記気泡が存在すると判定さ
れた場合に警告を発するアラーム手段を有するものであ
る。

【０００９】本発明に係る分注装置は、前記圧力センサ
が、前記圧力伝達管の前記ノズル側に位置するノズル側
測定点と、前記分注ポンプ側に位置するポンプ側測定点
とにそれぞれ設けられ、前記気泡有無判定手段が、前記
ノズル側測定点での前記液圧の前記時間変化特性と前記
ポンプ側測定点での前記液圧の前記時間変化特性との比
較に基づいて前記判定を行うこと、を特徴とする。本発
明によれば、気泡有無判定手段が気泡の存在検知の基準
とする特性として、ポンプ側測定点で測定された時間変
化特性が用いられる。

【００１０】本発明に係る分注装置は、前記気泡有無判
定手段が、前記分注ポンプの吸引・吐出動作から当該動
作に対応した前記液圧測定値の変化までの時間差が基準
値より大きいことにより、前記気泡の存在を判定するこ
とを特徴とする。また、本発明に係る分注装置は、前記
気泡有無判定手段が、前記分注ポンプの吸引・吐出動作
における前記液圧測定値の変化率が基準値よりも小さい
ことにより、前記気泡の存在を判定することを特徴とす
る。また、本発明に係る分注装置は、前記気泡有無判定
手段が、前記分注ポンプの吸引・吐出動作における前記
液圧測定値のピーク値が基準値よりも小さいことによ
り、前記気泡の存在を判定することを特徴とする。

【００１１】本発明によれば、気泡有無判定手段によ
り、測定により得られる特性値と、基準となる特性に基
づいて定められるその特性値の基準値との比較が行われ
る。特性値としては、分注ポンプの吸引・吐出動作から
当該動作に対応した液圧の変化までの時間差、つまり応
答時間や、分注ポンプの吸引・吐出動作における液圧の
変化率や、分注ポンプの吸引・吐出動作における液圧の
ピーク値が用いられる。本発明に係る分注装置は、前記
圧力センサが、前記圧力伝達管の前記ノズル側に位置す
るノズル側測定点と、前記分注ポンプ側に位置するポン
プ側測定点とにそれぞれ設けられ、前記気泡有無判定手
段が、前記ポンプ側測定点での前記液圧の前記時間変化
特性から前記基準値を求める基準値決定手段と、前記ノ
ズル側測定点での前記液圧の前記時間変化特性と前記基
準値に基づいて前記判定を行う手段と、を有することを
特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態の分注装
置について図面を参照し説明する。

【００１３】図１は、本実施形態の分注装置の構成を示
す模式図である。この装置は、図示しない基台上に備え
られ、基台上の載置された分注元の試験管からノズルに
液体試料を吸引し、このノズルを分注先の試験管に移動
して試料を吐出する。

【００１４】図１において、ノズル２は、例えば、ステ
ンレス製のノンディスポーザブルタイプノズルである。
ノズル２は、ノズル移動機構４によって３次元的に移動
でき、試料吸引位置や試料吐出位置、ノズル洗浄位置へ
と移動する。また、ノズル２は、配管６、三方弁である
切り替え弁８、配管１０を順に介して、分注ポンプであ
るシリンジポンプ１２と接続される。

【００１５】シリンジポンプ１２は円筒形のシリンジ１
４を有し、このシリンジ１４にピストン１６が内挿さ
れ、シリンジ１４とピストン１６によりシリンジ室１８
が形成されている。そして、シリンジ１４は、前述の配
管１０と接続されている。ピストン１６は、ピストン棒
２０を介してポンプモータ２２から駆動力を受け、シリ
ンジ１４内で往復する。シリンジ室１８には、後述する
洗浄液が注入される。本装置は、後述するようにこの洗
浄液を圧力伝達液とし、配管６、１０を圧力伝達管とし
て、ノズル２に吸引吐出力を伝達する。

【００１６】また、切り替え弁８の上方には、貯留槽３
０が配置され、両者は、切り替え弁８から貯留槽３０ま
で単調に上昇する形状を有した配管３２によって接続さ
れている。貯留槽３０の底面には配管３２とともに、配
管３４が接続され、この配管３４の反対端は、洗浄液タ
ンク３６内に蓄えられた洗浄液中に差し込まれている。
洗浄液タンク３６は、洗浄液を蓄えた補給槽であり、洗
浄液タンク３６内の洗浄液は、補給管である配管３４、
３２、貯留槽３０、切り替え弁８及び配管１０を経由し
てシリンジポンプ１２に補給される。

【００１７】貯留槽３０は密閉容器であり、内部には洗
浄液３８が貯留され、その上部には空気層４０が存在す
る。この空気層４０の気圧を調整するために、空気層調
整弁４２が設けられ、これを開くことにより、空気層４
０と外気との間の流通を行うことができる。

【００１８】切り替え弁８は、例えば電磁弁であり、外
部からの制御信号により駆動されて切り替え動作し、シ
リンジポンプ１２をノズル２と貯留槽３０のいずれかに
連通させる。なお、配管６、１０、３２、３４は、例え
ばポリマー製のチューブであり、その内径は、例えば、
それぞれ約２ｍｍである。

【００１９】切り替え弁８とノズル２を接続する配管６
のノズル側には、その位置での配管内の洗浄液の液圧を
測定する圧力センサ（ノズル側圧力センサ４４）が設け
られる。一方、切り替え弁８とシリンジポンプ１２を接
続する配管１０のシリンジポンプ側には、その位置での
配管内の洗浄液の液圧を測定する圧力センサ（ポンプ側
圧力センサ４６）が設けられる。これら圧力センサ４
４、４６により測定された液圧測定値は、図２に示され
る制御部５０に入力される。これら液圧測定値がアナロ
グ値である場合には、制御部５０への入力に先立ち必要
に応じてデジタル化を行う。

【００２０】図２は、ノズル２、切り替え弁８、シリン
ジポンプ１２を駆動するための制御システムの構成を示
すブロック図である。同図において、制御部５０は、主
としてコンピュータからなり、入力部５２から制御部５
０へ、分注量や、分注処理数、試験管の配置などの設定
条件が入力される。また、制御部５０は、試験検内の試
料の液面位置を検出する液面検出器５４と接続されてい
る。さらに制御部５０は、圧力センサ４４、４６からの
液圧測定値を入力される。

【００２１】制御部５０は、入力信号や設定された条件
に応じた制御信号を、ノズル移動機構駆動回路５６、電
磁弁駆動回路５８及びポンプモータ駆動回路６０へ出力
する。これら各駆動回路は、それぞれ、ノズル移動機構
４、切り替え弁８及びポンプモータ２２に駆動信号を送
りこれらを駆動させる。

【００２２】本装置の大きな特徴は、圧力センサ４４、
４６を有し、制御部５０は、これら圧力センサが測定し
た液圧に基づいて、吸引・吐出動作に関係する装置内の
洗浄液中における気泡の発生を検知する点、そして気泡
の除去動作を自動的に行う点にある。

【００２３】図３は、本装置による液体試料の吸引・吐
出動作を説明する概略の処理フロー図である。まず装置
が起動されると、制御部５０は各部のイニシャライズ処
理を行う（Ｓ１００）。この処理には、例えば、ノズル
２を洗浄したり、ノズル２、配管６、１０及びシリンジ
室１８に洗浄液を充填する動作が含まれる。

【００２４】分注処理の動作においては、ノズル２に液
体試料を吸引して、ノズル２を分注先に移動させ、この
分注先にノズル２から液体試料を吐出することが行われ
る。この分注処理動作を順を追って説明する。まず、ノ
ズル２は、ノズル移動機構４によって分注元の液体試料
容器の上方に移動される（Ｓ１０２）。

【００２５】また、切り替え弁８は、ノズル２とシリン
ジポンプ１２を連通するように切り替えられる。まず、
ノズル２の先端開口６８が試験管内の液体試料に挿入さ
れない状態で、ピストン１６を引く。すると、シリンジ
室１８内の圧力低下を補償するように洗浄液が移動し、
この移動がノズル２に伝達され、先端開口６８からノズ
ル２内に空気７０が吸引される。この動作により、ノズ
ル２先端に微小量の空気（例えば、３０μｌ程度）が吸
引される。

【００２６】次に、ノズル２が下方に移動され、液体試
料に挿入される（Ｓ１０４）。このとき、図２の液面検
出器５４は、試料の液面位置を検出して制御部５０に入
力する。制御部５０は、液面の位置に基づいてノズル移
動機構４を制御し、ノズル２が液面から数ｍｍ程度の深
さまで挿入されると、ノズル２の下降を停止させる（Ｓ
１０６）。

【００２７】この状態で、ピストン１６をさらに引い
て、ノズル２内に液体試料を吸引する（Ｓ１０８）。こ
の吸引量は、分注量より多めに設定される。これは、吐
出時に試料が内壁に残るなどの要因により、必要な分注
量が得られないことを避けるためである。ちなみに、試
料吸引前に空気を微小量吸引したことにより、洗浄液と
試料との間に空気層が形成される。この空気層により、
ノズル２内において洗浄液と液体試料が分離され、両者
が混ざりあうことが防止される。なお、空気層の体積は
十分に小さく、また精度良く制御されているので、シリ
ンジポンプ１２に生じる吐出力が液体試料へ伝達する速
度は速く、また吐出量を精度良く制御することも可能で
ある。

【００２８】ここで本装置は特徴的処理として、液体試
料の吸引動作Ｓ１０８とともに気泡有無判定処理Ｓ１１
０を行う。これについては後に詳述する。この気泡有無
判定処理Ｓ１１０において、洗浄液中に気泡がないと判
断された場合には、通常の吸引・吐出動作が継続され
る。

【００２９】気泡が検知されることなく吸引動作Ｓ１０
８が終了すると、ノズル２は液体試料容器から引き上げ
られ、分注先、例えば試験管等の上部へ移動され、さら
にこの試験管の中へノズル２の先端部分を挿入し、先端
開口６８が空中にある状態で保持される（Ｓ１１２）。
そして、シリンジポンプ１２のピストン１６が、ポンプ
モータ２２により駆動されて押し込まれる。この押出し
移動が配管１０、６内の洗浄液に順次、伝達され、ノズ
ル２先端の液体試料が先端開口６８から試験管内へ吐出
される（Ｓ１１４）。吐出量は例えば、３μｌ程度であ
る。

【００３０】一方、気泡有無判定処理Ｓ１１０におい
て、気泡有りと判断された場合には、いったんノズル２
に吸引された液体試料を吐き戻し（Ｓ１１６）、後述す
る気泡除去フローに移行する（Ｓ１１８）。気泡の除去
が完了すると、再び処理Ｓ１０２に戻り通常の分注処理
を再開する。

【００３１】さて、本装置の特徴的動作である気泡有無
判定処理Ｓ１１０を詳しく説明する。図４は、液体試料
吸引動作Ｓ１０８における圧力センサ４４、４６の出力
を示す模式的なグラフである。図において、横軸は時刻
Ｔ、縦軸は静的状態からの液圧ｐの変動量の絶対値｜Δ
ｐ｜を示す。また、出力波形８０、８２はそれぞれ、ポ
ンプ側圧力センサ４６、ノズル側圧力センサ４４の出力
波形である。つまりこれら出力波形８０、８２はそれぞ
れ、ポンプ側圧力センサ４６が設けられたポンプ側測定
点、ノズル側圧力センサ４４が設けられたノズル側測定
点での液圧の時間変化特性を表している。この波形は、
それぞれピストン１６の移動に対応して生じるパルス形
状である。ただし、ピストン１６が有限の時間で移動さ
れることや、洗浄液の圧力伝達特性による劣化などによ
って、完全な矩形形状ではなく、その立ち上がり、立ち
下がりはなだらかとなる。時刻Ｔの原点Ｏは、液体試料
吸引動作Ｓ１０８においてピストン１６を引いた時刻に
採られている。

【００３２】ピストン１６の引き出しにより洗浄液に生
じる液圧の変動は、シリンジポンプ１２側からノズル２
側へ伝播していく。そのため、一般に、出力波形８２
は、出力波形８０に対して時間的に遅れて現れる。な
お、ここで、圧力変動Δｐは、ピストン１６の引き出し
に対応して圧力低下であり負の符号を有する。

【００３３】ここで、洗浄液中に気泡が存在すると、シ
リンジポンプ１２側からノズル２側への圧力伝達が劣化
する。本装置の制御部５０は、圧力センサ４４、４６か
ら出力される液圧の時間変化特性を比較して、気泡量に
応じて出力波形８０、８２に現れる圧力伝達の劣化の特
徴を検出する。

【００３４】圧力伝達の劣化は、液圧の時間変化特性の
幾つかの特徴として現れる。その一つは、圧力変動｜Δ
ｐ｜の立ち上がり時刻差、つまり立ち上がりの遅延時間
（以下、記号ｄ₀で表す。）の増大である。そもそも、
ノズル側測定点とポンプ側測定点とは距離を有している
ので、その距離に比例した立ち上がり時刻差は存在する
が、気泡が存在するとその時刻差が一層拡大するのであ
る。例えば、この遅延時間ｄ₀として、出力波形８０、
８２がそれぞれ所定の閾値ｐ_th0を超えた時刻Ｔ_P0、Ｔ
_N0の差（Ｔ_N0−Ｔ_P0）を用いることができる。なお、こ
こでの説明において、添字Ｐ、Ｎはそれぞれポンプ側、
ノズル側を意味する。

【００３５】閾値ｐ_th0は、例えば静的状態すなわち｜
Δｐ｜が０近傍に維持される状態での｜Δｐ｜のノイズ
又は揺らぎの幅よりわずかに大きい値に設定されること
が望ましい。そのような値を設定することにより、装置
はノイズ等の影響を受けて誤動作することがなく、確実
な気泡検出を行うことができる。

【００３６】制御部５０は、気泡がない状態でのノズル
側測定点とポンプ側測定点との距離に応じた遅延量ｄ₀
の基準値と気泡有無判定処理Ｓ１１０で毎回求められる
遅延量ｄ₀の測定値とを比較して、その測定値が基準値
を超えたとき、気泡が発生したという判断をする。その
基準値は、例えばあらかじめ両測定点間の距離に応じた
所定値を制御部５０に記憶させておく方法を採ることも
できるし、気泡除去処理を行った直後のｄ₀の測定値を
制御部５０に設定する方法を採ることもできる。

【００３７】また、圧力伝達の劣化を表す時間変化特性
上の他の特徴は、液圧測定値に関する変動量｜Δｐ｜の
変化率（以下、記号κで表す。）の低下である。すなわ
ち、気泡がない状態では、洗浄液自体の圧縮性等による
両測定点間での｜Δｐ｜の変化率κの差異は小さいが、
両測定点間に気泡が発生すると、気泡の圧縮により圧縮
率が高くなり変化率κが低下する。

【００３８】変化率κは、出力波形８０、８２の立ち上
がりにおける傾きに相当する。例えば、この変化率κ
を、所定の閾値ｐ_th1からｐ_th2まで｜Δｐ｜が増加する
のに要する時間を測定して定めることができる。この方
法では、ポンプ側測定点、ノズル側測定点それぞれにお
ける閾値ｐ_th1からｐ_th2までの増加に要する時間を
ｔ_P、ｔ_Nとすると、各測定点でのκ_P、κ_Nはそれぞれκ
_P＝（ｐ_th2−ｐ_th1）／ｔ_P、κ_N＝（ｐ_th2−ｐ_th1）／
ｔ_Nで表される。閾値ｐ_th1、ｐ_th2は、図から理解され
るように、ピストン１６の移動により生じる出力波形８
０、８２のパルス高より小さく設定する必要がある。

【００３９】制御部５０は、ポンプ側測定点での変化率
κ_Pに基づいて基準値を定め、ノズル側測定点でのκ_Nが
この基準値より小さいとき、気泡が発生したという判断
をする。例えば、基準値には、あらかじめ制御部５０に
記憶させたマージンをκ_Pから減算した値が用いられ
る。このマージンは、気泡がない状態でのκ_Pとκ_Nの両
測定値の差に基づいて定めることができる。

【００４０】また、κ_Nが基準値より小さいという判定
は、κ_N、κ_Pの測定値の比κ_N／κ_Pが１より小さい所定
の基準値を下回ったことによって行うこともできる。こ
こで比の基準値は、気泡がない状態でのκ_Pとκ_Nの両測
定値の比κ_N／κ_Pに基づいて定めることができる。

【００４１】また、上述したκ_P、κ_Nは、それぞれ閾値
ｐ_th1、ｐ_th2に基づいて定められる時間間隔ｔ_P、ｔ_Nで
の傾きの平均値であったが、この代わりに、圧力センサ
４４、４６の出力の時間微分値を求め、これに基づいて
ポンプ側とノズル側とでの変化率の大小の比較を行うこ
ともできる。この場合、例えば、その時間微分値の時間
的な変化における最大値に基づいて、κ_P、κ_Nを定めて
もよい。

【００４２】もう一つの圧力伝達の劣化を表す時間変化
特性上の大きな特徴は、液圧測定値に関する変動量｜Δ
ｐ｜のピーク値（以下、記号Ｈで表す。）の低下であ
る。すなわち、圧力変動のパルスが鈍ってブロードにな
るのに呼応して、ピーク値は低くなる。

【００４３】ポンプ側測定点、ノズル側測定点でのピー
ク値をそれぞれＨ_P、Ｈ_Nとする。このピークとなったタ
イミングは、極大点で各圧力センサからの出力の時間微
分が０となることに基づいて検知される。このタイミン
グは各圧力センサごとに求められ、それら各時刻での圧
力変動値｜Δｐ｜が、それぞれ出力波形８０、８２のピ
ーク値Ｈ_P、Ｈ_Nとされる。なお、出力波形の揺らぎ等に
よるローカルな極値をピークのタイミングとして検知し
ないように、出力が閾値を超えるという条件を課した
り、複数周期の出力値を用いた移動平均処理等のスムー
ジング処理を行った上で極大点の判定を行ったりしても
よい。

【００４４】制御部５０は、ポンプ側測定点でのピーク
値Ｈ_Pに基づいて基準値を定め、ノズル側測定点でのＨ_N
がこの基準値より小さいとき、気泡が発生したという判
断をする。例えば、基準値には、あらかじめ制御部５０
に記憶させたマージンをＨ_Pから減算した値が用いられ
る。このマージンは、気泡がない状態でのＨ_PとＨ_Nの両
測定値の差に基づいて定めることができる。

【００４５】また、Ｈ_Nが基準値より小さいという判定
は、Ｈ_N、Ｈ_Pの測定値の比Ｈ_N／Ｈ_Pが１より小さい所定
の基準値を下回ったことによって行うこともできる。こ
こで比の基準値は、気泡がない状態でのＨ_PとＨ_Nの両測
定値の比Ｈ_N／Ｈ_Pに基づいて定めることができる。

【００４６】上述したように気泡の有無は、遅延時間ｄ
₀、変化率κ、ピーク値Ｈについて得られる各条件それ
ぞれによって判定することができるが、これらを複合的
に用いて気泡有無の判断を行ってもよい。例えば、３つ
の条件のうち全部又はいずれか２つが満たされたとき、
気泡が発生したと判断することとすれば、気泡がない場
合に誤って気泡検知の判断がされるおそれが低くなり、
不要な気泡除去動作が行われることによる分注処理の効
率の低下を防止することができる。一方、３つの条件の
論理和を用いて判断すれば、気泡発生の疑いがある場合
には確実に気泡除去動作を起動することができ、装置の
分注精度に対する信頼性が極めて高いものとなる。

【００４７】また、本装置はポンプ側、ノズル側の計２
箇所に圧力センサを設け、これらの出力を上述したよう
に比較して気泡有無判定を行う構成としたが、例えば、
ノズル側のみの液圧測定値に基づいて気泡有無判定を行
う構成も可能である。そのような構成の一つは、制御部
５０にあらかじめ基準となる出力波形又はｄ₀、κ、Ｈ
についての各基準値を記憶させるものである。また他の
構成例として、制御部５０が気泡除去動作後のノズル側
圧力センサ４４又はポンプ側圧力センサ４６の出力から
ｄ₀、κ、Ｈについての基準値を取得して、上記判定処
理に利用するという構成が可能である。つまりこれらの
構成では、圧力センサをノズル２側の一つだけにするこ
とができる。

【００４８】また、ノズル側圧力センサ４４、ポンプ側
圧力センサ４６の設ける位置に関しては、特別な制限は
なく、例えば、ノズル側圧力センサ４４を配管６ではな
くノズル２本体に接続してもよい。同様にポンプ側圧力
センサ４６を配管１０にではなくシリンジ室１８に接続
してもよい。逆にノズル側圧力センサ４４、ポンプ側圧
力センサ４６をもっと切り替え弁８側に設けてもよい。
ただし、上述したように気泡有無判定処理Ｓ１１０で
は、両圧力センサの出力の比較に基づいて行う、言い換
えれば両圧力センサの測定点間に存在する気泡量が直接
的な検知対象となるので、両者間の距離があまり近いの
は出力の差異が小さくなるため好ましくない。同様に、
上述したノズル側圧力センサ４４のみを用いる構成にお
いても、その圧力センサの測定点はシリンジポンプ１２
から離れている方が好ましい。

【００４９】なお、本装置では、液体試料の吸引動作Ｓ
１０８における圧力センサの測定値に基づいて気泡有無
判定処理Ｓ１１０を行う構成としたが、これを液体試料
吐出時における圧力センサの測定値に基づいて行うよう
にすることもできることは容易に理解される。この場合
は、単にΔｐの符号が正となるのみであり、上述した｜
Δｐ｜を用いた上記処理の説明は特に変わるところがな
い。また、制御部５０もΔｐの絶対値を用いて処理を行
うように構成しておけば、その処理内容自体を変更する
ことなく、試料吸引時、吐出時いずれの処理タイミング
にも気泡有無判定処理を行うことができる。

【００５０】以上述べた気泡有無判定処理Ｓ１１０で、
気泡があると判断された場合には、上述したように、気
泡除去フロー側に処理が分岐する。すでに述べたように
ノズル２内の液体試料を吐き戻し処理した後（Ｓ１１
６）、気泡除去フロー（Ｓ１１８）が実行される。

【００５１】図５は、気泡除去動作の概略の処理フロー
図である。この処理により、シリンジポンプ１２からノ
ズル２までの系に充填された洗浄液内の気泡が除去され
る。以下この処理を説明する。

【００５２】初めに切り替え弁８である電磁弁がノズル
２とシリンジポンプ１２を接続するように切り替えられ
る（Ｓ１３０）。そして、ピストン１６を下に移動しノ
ズル２先端から空気を吸引する。この動作により、ノズ
ル２から切り替え弁８までの洗浄液を全て、切り替え弁
８からシリンジポンプ１２寄りへ吸引する（Ｓ１３
２）。なお、この動作により、ノズル２から切り替え弁
８までの配管６には空気が充填される。

【００５３】次に、シリンジポンプ１２と洗浄液タンク
３６とを接続するように切り替え弁８を切り替える（Ｓ
１３４）。この状態で、ポンプモータ２２を駆動してピ
ストン１６を上に移動させ、シリンジ室１８から洗浄液
を吐出させる。吐出された洗浄液は、配管３２を介して
貯留槽３０に流入する。貯留槽３０の上部の空気層４０
は密閉されているので、洗浄液が配管３２から流入する
と、貯留槽３０内部の圧力が上昇し、これにより貯留槽
３０内部の洗浄液が配管３４を経由して洗浄液タンク３
６へ流出する（Ｓ１３６）。続いて、今度は逆にピスト
ン１６を下に移動させると、処理Ｓ１３６と逆の流動が
起こり、洗浄液タンク３６からシリンジポンプ１２へ洗
浄液が移動する（Ｓ１３８）。

【００５４】上記処理Ｓ１３６及び処理Ｓ１３８を数回
繰り返し、洗浄液をシリンジポンプ１２と洗浄液タンク
３６との間で行き来させる。ここで、貯留槽３０内部の
洗浄液３８の表面に達した気泡は、空気層４０にトラッ
プされて消滅し得る。上記洗浄液の流動は、洗浄液内の
気泡が貯留槽３０内で洗浄液３８の表面に達する確率を
高くし、気泡のトラップを促進させるものである。所望
の回数、処理Ｓ１３６、Ｓ１３８のループを実行し、洗
浄液中の気泡を減少させた後、切り替え弁８をノズル２
側に切り替え、ノズル２とシリンジ室１８とを連通させ
（Ｓ１４０）、気泡除去動作を終了する。

【００５５】ここで、処理Ｓ１４０の前に処理Ｓ１３８
が行われており、シリンジ室１８には、洗浄液が充填さ
れている。よって、ピストン１６を上に移動させて、ノ
ズル２の先端まで洗浄液を満たせば、上述した吸引動作
の初期状態となり、よって、処理Ｓ１４０に続いて、図
３に示した吸引、吐出といった分注処理の基本動作に移
行することができる。

【００５６】なお、上述した処理Ｓ１３２における１回
の吸引動作で、切り替え弁８からノズル２までの全体に
空気を充填することができないような場合には、上記処
理Ｓ１３０〜Ｓ１３６を順に必要な回数だけ繰り返し
て、ノズル２側から貯留槽３０側への洗浄液の移動を行
えばよい。

【００５７】本装置では、上述した気泡有無判定処理、
気泡除去動作は、他の基本動作同様、制御部５０を構成
するコンピュータで実行される制御プログラムとして実
現されている。なお、圧力センサ４４、４６からの出力
がアナログである場合に、これをアナログ回路で処理す
る構成も可能である。また、両出力信号の差分信号を生
成して、これに基づいて気泡有無判定処理を行う構成も
可能である。

【００５８】また、上述した装置は、気泡除去手段とし
ての貯留槽３０や切り替え弁８を有し、気泡有無判定に
より気泡の存在が検知された場合、自動的に気泡除去フ
ローに移行するものを示した。つまり、本装置では、気
泡の存在が自動的に検知され、その結果により気泡除去
が自動的に行われる。しかし、本装置の大きな特徴であ
る気泡有無判定処理Ｓ１１０はこのような気泡除去手段
を有さない装置にも用いることができる。例えば、気泡
の存在が検知された場合に、これを操作者に知らせるア
ラーム手段を備えている装置も、本発明の一つの実施形
態であり、実用上非常に有効なものである。アラーム手
段としては、ブザー等の警告音、合成音声、その他、コ
ントロールパネル上でのランプ又は警告灯の点灯、制御
部５０を構成するコンピュータのディスプレイ上での表
示など、装置の運用に応じて便利なものが採用される。
また、警告と同時に、装置の分注処理を自動的に停止
し、操作者が気泡除去処理を行った後に再開させる構成
も可能である。

【００５９】

【発明の効果】本発明の分注装置によれば、ノズルに対
する圧力伝達を担う液体中に気泡が生じたことが自動的
に検知され、気泡除去等の必要な処置を適時行うことが
できるので、操作者を気泡発生の監視負担から開放する
ことができるとともに、分注精度を常に良好に維持する
ことが容易な分注装置を得られるという効果がある。ま
た、気泡除去手段と連動させることにより、気泡の影響
を受けない自動化分注装置を実現できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の分注装置の構成を示す模式図で
ある。

【図２】本装置を駆動するための制御システムの構成
を示すブロック図である。

【図３】本装置による液体試料の吸引・吐出動作を説
明する概略の処理フロー図である。

【図４】液体試料吸引動作における各圧力センサの出
力を示す模式的なグラフである。

【図５】気泡除去動作を説明する概略のフロー図であ
る。

【符号の説明】

２ノズル、４ノズル移動機構、６，１０，３２，３
４配管、８切り替え弁、１２シリンジポンプ、１
４シリンジ、１６ピストン、１８シリンジ室、２
０ピストン棒、２２ポンプモータ、３０貯留槽、
３６洗浄液タンク、３８洗浄液、４０空気層、４
２空気層調整弁、４４ノズル側圧力センサ、４６
ポンプ側圧力センサ、５０制御部、５２入力部、５
４液面検出器、５６ノズル移動機構駆動回路、５８
電磁弁駆動回路、６０ポンプモータ駆動回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズルと分注ポンプとが圧力伝達管によ
って接続され、前記分注ポンプで発生する吸引力・吐出
力を前記圧力伝達管を流通する圧力伝達液を介して前記
ノズルに及ぼす分注装置において、前記圧力伝達液の液圧を測定する圧力センサと、液圧測定値の時間変化特性に基づいて、前記圧力伝達液
中の気泡の存在を判定する気泡有無判定手段と、を有することを特徴とする分注装置。
【請求項２】請求項１記載の分注装置において、前記気泡が存在すると判定された場合に前記圧力伝達液
からの気泡除去を行う気泡除去手段を有することを特徴
とする分注装置。
【請求項３】請求項１記載の分注装置において、前記気泡が存在すると判定された場合に警告を発するア
ラーム手段を有することを特徴とする分注装置。
【請求項４】請求項１記載の分注装置において、前記圧力センサは、前記圧力伝達管の前記ノズル側に位
置するノズル側測定点と、前記分注ポンプ側に位置する
ポンプ側測定点とにそれぞれ設けられ、前記気泡有無判定手段は、前記ノズル側測定点での前記
液圧の前記時間変化特性と前記ポンプ側測定点での前記
液圧の前記時間変化特性との比較に基づいて前記判定を
行うこと、を特徴とする分注装置。
【請求項５】請求項１記載の分注装置において、前記気泡有無判定手段は、前記分注ポンプの吸引・吐出
動作から当該動作に対応した前記液圧測定値の変化まで
の時間差が基準値より大きいことにより、前記気泡の存
在を判定することを特徴とする分注装置。
【請求項６】請求項１記載の分注装置において、前記気泡有無判定手段は、前記分注ポンプの吸引・吐出
動作における前記液圧測定値の変化率が基準値よりも小
さいことにより、前記気泡の存在を判定することを特徴
とする分注装置。
【請求項７】請求項１記載の分注装置において、前記気泡有無判定手段は、前記分注ポンプの吸引・吐出
動作における前記液圧測定値のピーク値が基準値よりも
小さいことにより、前記気泡の存在を判定することを特
徴とする分注装置。
【請求項８】請求項５から請求項７までのいずれかに
記載の分注装置において、前記圧力センサは、前記圧力伝達管の前記ノズル側に位
置するノズル側測定点と、前記分注ポンプ側に位置する
ポンプ側測定点とにそれぞれ設けられ、前記気泡有無判定手段は、前記ポンプ側測定点での前記液圧の前記時間変化特性か
ら前記基準値を求める基準値決定手段と、前記ノズル側測定点での前記液圧の前記時間変化特性と
前記基準値に基づいて前記判定を行う手段と、を有する
ことを特徴とする分注装置。