JPH10282116A

JPH10282116A - 液体分注装置

Info

Publication number: JPH10282116A
Application number: JP8358297A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Suzuki; 信雄鈴木; Masahito Ishizawa; 雅人石沢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-04-02
Filing date: 1997-04-02
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の第１の目的は、液面の表面張力や液体
の粘性等の影響を受けることなく、正確な分注量の判定
を行える液体分注装置を提供することにある。【解決手段】液体の収容された容器１９０内にプローブ
１８２を挿入して、液体を吸引して分注するとともに、
静電容量方式により、プローブ１８２の先端が上記容器
内の液面に接触していることを判定する。マイクロコン
ピュータ２０は、液面検知判定回路１６０による液面検
知の後、下降量Ｈｄだけプローブ１８２を下降させ、所
定量の液体吸引による液面下降量がＨ１であるとき、吸
引終了後、Ｈｄ＞Ｈ１＋Ｈｐなる関係を有する上昇量Ｈ
ｐだけプローブ１８２を上昇させる。プローブ１８２の
上昇動作後に、液面検知判定回路１６０が液面を検知で
きたとときは、マイクロコンピュータ２０は、所定の分
注量の吸引が行われたと判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動分析分析装置
に用いられて試料や試薬を分注する液体分注装置に係
り、特に、容器内の液面検知及び分注量の判定に用いる
に好適な液体分注装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動分析装置においては、一般に、試薬
は試薬容器に収容され、試料はサンプルカップ又は試験
管に収容されており、液体分注装置を用いて、これらの
容器から試薬や試料を反応容器に分注している。オペレ
ーション動作，即ち、分注を繰り返すにつれて、容器内
の試薬又は試料の残量が減っていくが、分注量が不足し
た場合、分析結果に重大な誤りが生じる。

【０００３】そこで、従来の液体分注装置においては、
容器内の液面を検知した上で、液体内にプローブの先端
を所定量だけ挿入した上で、液体を吸引するようにして
いる。液面を検知する方式としては、種々のものが知ら
れており、静電容量式の液面検知方式については、例え
ば、特開平８−２１０８９６号公報や特開平８−９４６
４２号公報に記載されているものが知られている。これ
らの方式では、プローブを液面検出用のセンサとして使
用し、容器を保持するディスクとプローブの間の静電容
量が、プローブの先端が空中にある場合と、プローブの
先端が液体中にある場合とで異なることに基づいて、液
面検知を行うようにしている。液面を検知した後、プロ
ーブを下降して、液体内に所定量だけ挿入し、液体の吸
引を行っている。

【０００４】さらに、分注量が正確であるか否かを判定
するため、所定量の吸引を終了した後、液体の吸引を行
った位置において、液体吸引後の液面検知有無を検出し
ている。容器内の液体の残量が少ない場合や液面検知後
のプローブの挿入量が少ない場合には、所定量の吸引が
終了した時点で、プローブの先端は、液面から離れてい
ることになるため、液面が検知されない場合には、正確
な分注が行われなかったものと判定できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、所定量
の正確な分注が行えず、プローブ自体は液面から離れて
いる場合でも、例えば、液面の表面張力や液体の粘性に
より、プローブの先端が液面から離脱できない場合が発
生する。このような場合には、液面を検知できたものと
判定するため、本来は、正確な分注が行えなかったにも
拘らず、判定結果は、正常分注であることを示すため、
誤った判定が生じてしまうという第１の問題があった。

【０００６】また、静電容量式の液面検知方式にあって
は、プローブの先端が液体と接触しているか否かを判定
するためには、基準となる判定レベルと、検出された信
号レベルを比較して、検出された信号レベルが判定レベ
ルよりも大きくなったとき、液面を検知したものと判定
している。液面を検知するまでは、ノイズ等の外乱の影
響を受けないようにするため、判定レベルをあまり小さ
くすることはできない。しかしながら、容器内の液体の
量が少なくなるに従って、検出される信号のレベルが低
下するため、容器内の液体の残量が少なくなると、プロ
ーブの先端が液体中にあるにも拘らず、液面検知無しと
誤って判定してしまい、分注量が不正確であったと判定
してしまうという第２の問題があった。

【０００７】さらに、液体の表面が泡だっている場合、
泡の表面にプローブの先端が接触した時点で、液面を検
出したものと判定して、液体の吸引動作を行うと、正確
な分注が行えないものである。また、容器が細い試験管
の場合には、ディスクの中に試験管が斜めに保持される
場合もある。このような場合、プローブの先端は、試験
管の内壁面に沿って、下降していくことになるが、この
とき、斜めになった試験管の内壁面に液体の滴が付着し
ていると、この滴にプローブの先端が接触した時点で、
液面を検知したと判定する場合がある。即ち、従来の液
面検知方式では、誤って液面を検知してしまうという第
３の問題があった。

【０００８】本発明の第１の目的は、液面の表面張力や
液体の粘性等の影響を受けることなく、正確な分注量の
判定を行える液体分注装置を提供することにある。

【０００９】本発明の第２の目的は、容器内の液体量の
変動にも拘らず、正確な液面検知を行え、正確な分注量
の判定を行える静電容量式の液面検知方式を用いる液体
分注装置を提供することにある。

【００１０】本発明の第３の目的は、液体表面の泡だち
や容器内壁に付着した液体の影響を受けることなく、正
確な液面検知を行える液体分注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】

（１）上記第１の問題を解決するために、本発明は、液
体の収容された容器内にプローブを挿入して、上記液体
を吸引して分注する分注手段と、上記プローブの先端が
上記容器内の液面に接触していることを判定する液面検
知手段とを有する液体分注装置において、上記分注手段
は、上記液面検知手段による液面検知の後、下降量Ｈｄ
だけ上記プローブを下降させ、所定量の液体吸引による
液面下降量がＨ１であるとき、吸引終了後、Ｈｄ＞Ｈ１
＋Ｈｐなる関係を有する上昇量Ｈｐだけ上記プローブを
上昇させるとともに、上記液面検知手段は、上記プロー
ブの上昇動作後に、液面を検知できたときは、所定の分
注量の吸引が行われたと判定するようにしたものであ
る。かかる構成により、液面の表面張力や液体の粘性等
の影響を受けることなく、正確な分注量の判定を行い得
るものとなる。

【００１２】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記液面検知手段は、上記プローブの上昇過程及び上記
プローブの上昇動作後に、液面を検知できたときは、所
定の分注量の吸引が行われたと判定するようにしたもの
である。かかる構成により、容器内の液体の表面が泡立
っている場合等における正確な分注量の判定を正しく行
い得るものとなる。

【００１３】（３）液体の収容された容器内にプローブ
を挿入して、上記液体を吸引して分注する分注手段と、
上記プローブの先端が上記容器内の液面に接触している
ことを判定する液面検知手段とを有する液体分注装置に
おいて、上記液面検知手段は、静電容量方式により液面
検知を行い、第１の判定レベルと、この第１の判定レベ
ルよりも低い第２の判定レベルとを有し、上記プローブ
を容器内で下降して液面を検出するときは、上記第１の
判定レベルを用いて、液面の検知を行い、上記プローブ
による吸引後に、液面を検知するときには、上記第２の
判定レベルを用いて液面の検知を行うようにしたもので
ある。かかる構成により、容器内の液体量の変動にも拘
らず、正確な液面検知を行え、正確な分注量の判定を行
い得るものとなる。

【００１４】（４）液体の収容された容器内にプローブ
を挿入して、上記液体を吸引して分注する分注手段と、
上記プローブの先端が上記容器内の液面に接触している
ことを判定する液面検知手段とを有する液体分注装置に
おいて、上記分注手段は、上記液面検知手段による液面
検知の後、所定量だけ上記プローブを下降させ、上記液
面検知手段は、上記プローブが上記所定量だけ下降した
後に、液面を検知できたとき、液面検知できたものと判
定するようにしたものである。かかる構成により、正確
な液面検知を行い得るものとなる。

【００１５】（５）液体の収容された容器内にプローブ
を挿入して、上記液体を吸引して分注する分注手段と、
上記プローブの先端が上記容器内の液面に接触している
ことを判定する液面検知手段とを有する液体分注装置に
おいて、上記液面検知手段は、上記容器内からの液体吸
引前の液面のレベルと液体吸引後の液面のレベルの差
が、所定値よりも小さいとき、所定の分注量の吸引が行
われたと判定するようにしたものである。かかる構成に
より、容易に、分注量の判定を行い得るものとなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を用いて、本発
明の一実施形態による液体分注装置について説明する。
最初に、図１を用いて、本発明の一実施形態による液体
分注装置を用いる自動分析装置の全体構成について説明
する。図１は、本発明の一実施形態による液体分注装置
を用いる自動分析装置の全体構成を示すブロック図であ
る。

【００１７】血漿や血清のような生体試料を収容した試
料容器１２は、サンプルディスク１０の上に複数個配列
されている。複数の試料容器１２は、サンプルディスク
１０に対して、着脱可能に設置されている。サンプルデ
ィスク１０の回転動作は、マイクロコンピュータ２０に
よって、インターフェース２２を介して制御される。サ
ンプルディスク１０は、予め登録された順番に従って、
試料容器１２が、試料サンプリング機構１００Ａによっ
て駆動制御されるサンプリング機構１８０Ａの先端のプ
ローブ１８２Ａの下に位置するように、回転移動され
る。プローブ１８２Ａに連結された試料用シリンジポン
プにより、試料容器１２内に収容された生体試料が吸引
され、反応セル３２内に所定量分注される。ここで、試
料サンプリング機構１００Ａ及びサンプリング機構１８
０Ａによって、液体分注装置が構成されており、その構
成・動作については、図２以降を用いて詳述する。

【００１８】複数の反応セル３２は、反応槽３０の上に
保持されている。反応槽３０は、恒温槽３４に接続され
ており、反応セル３２内の生体試料等を一定の温度に保
っている。反応ディスク３０の回転動作は、マイクロコ
ンピュータ２０によって、インターフェース２２を介し
て制御される。反応セル３２は、第１試薬の添加位置ま
で移動し、試薬分注機構１００Ｂによって駆動制御され
る第１試薬ピペッティング機構１８０Ｂ１により、第１
試薬ディスク４０から試薬が所定量分注される。ここ
で、試薬分注機構１００Ｂ及び第１試薬ピペッティング
機構１８０Ｂ１によって、液体分注装置が構成されてい
る。第１試薬の加えられた反応セル３２は、第１試薬用
撹拌機構位置まで移動し、撹拌子４４によって、生体試
料と試薬の撹拌が行われる。

【００１９】また、第２試薬を加える必要がある測定項
目に対しては、反応セル３２は、第１試薬の添加位置ま
で移動し、試薬分注機構１００Ｂによって駆動制御され
る第２試薬ピペッティング機構１８０Ｂ２により、第２
試薬ディスク４２から試薬が所定量分注される。ここ
で、試薬分注機構１００Ｂ及び第２試薬ピペッティング
機構１８０Ｂ２によって、液体分注装置が構成されてい
る。さらに、第２試薬の加えられた反応セル３２は、第
２試薬用撹拌機構位置まで移動し、撹拌子４６によっ
て、生体試料と第１及び第２試薬の撹拌が行われる。

【００２０】撹拌が行われた反応セル３２に、反応槽３
０の内側に設けられた光源５０から発せられた光が透過
し、回折格子と検知器から構成される多波長光度計５２
に入射する。多波長光度計５２で検出された信号は、対
数変換器５４によって吸光度に変換され、さらに、Ａ／
Ｄ変換器５６によってディジタル信号に変換され、イン
ターフェース２２を介して、マイクロコンピュータ２０
に取り込まれる。マイクロコンピュータ２０は、取り込
まれた信号に対してデータ処理を行い、測定結果をイン
ターフェース２２を介して、プリンタ２４に印字され、
またＣＲＴ２６に出力表示される。また、必要に応じ
て、測定結果は、フロッピーディスク２８に格納され
る。

【００２１】測定が終了した反応セル３２は、洗浄水ポ
ンプ５０によって駆動制御される洗浄機構５２の位置ま
で移動され、反応セル３２の内部の液体を排出した後、
洗浄水によって洗浄される。

【００２２】１つの生体試料に対してどの分析項目を測
定するかは、操作パネル２９からオペレータが予め入力
し、インターフェース２２を介してマイクロコンピュー
タ２０に記憶され、依頼された分析項目を測定するよう
に、マイクロコンピュータ２０によって制御される。

【００２３】同様に、ある分析項目に対する試薬量，試
料量，測定波長，反応時間等の分析条件は、予め、分析
パラメータとして操作パネル２９から入力され、インタ
ーフェース２２を介してマイクロコンピュータ２０に記
憶されている。

【００２４】このような一連の動作が正しく行われてい
ることが、正確な測定結果を得る上で、非常に重要な事
項である。そこで、このような一連の動作が正しく行わ
れているかどうかは、マイクロコンピュ−タ２０により
監視されている。もし異常が検出された時には、ＣＲＴ
２６にすぐに出力される。

【００２５】次に、図２を用いて、分注機構の構成につ
いて説明する。図２は、本発明の一実施形態による液体
分注装置に用いる分注機構の斜視図である。

【００２６】分注機構１８０は、図１に示したサンプリ
ング機構１８０Ａや第１試薬ピペッティング機構１８０
Ｂ１や第２試薬ピペッティング機構１８０Ｂ２に相当す
るものである。分注機構１８０は、レバー１８４の先端
に取り付けられたプローブ１８２と、レバー１８４を左
右に回動する回転用モーター１８６と、レバー１８４を
上下動する上下用モーター１８８とから構成されてい
る。

【００２７】上下用モーター１８８を駆動することによ
り、レバー１８４に取り付けられているプローブ１８２
が下降され、容器１９０の中に挿入されて、容器１９０
内に収容されている生体試料や試薬等の液体をプローブ
１８２の内部に吸引する。プローブ１８２は、図示しな
いシリンジポンプに接続されており、ポンプを駆動する
ことにより、液体を吸引する。さらに、上下用モーター
１８８を駆動することにより、プローブ１８２が上昇す
る。

【００２８】次に、回転用モーター１８６を移動して、
プローブ１８２を反応容器の上に位置付けた上で、上下
用モーター１８８を駆動して、プローブ１８２を反応容
器の中に挿入する。その後、ポンプを駆動して、プロー
ブ１８２内に吸引されている液体を反応容器内に吐出す
る。その後、上下用モーター１８８を駆動して、プロー
ブ１８２を上昇させ、回転用モーター１８６を駆動し
て、プローブ１８２を容器１９０の上に位置付けること
により、一連の分注動作を終了する。

【００２９】次に、図３を用いて、本実施形態による液
面検出回路のシステム構成について説明する。図３は、
本発明の一実施形態による液体分注装置に用いる液面検
出回路のシステム構成図である。

【００３０】発振回路１１０は、ブリッジ回路１２０に
交流信号を供給する。ブリッジ回路１２０の一辺は、プ
ローブ１８２と容器１９０に接続されており、プローブ
１８２と容器１９０の間の静電容量を検出する。プロー
ブ１８２は、液体の吸引・吐出のための排管としての機
能とともに、液面検出用のセンサとしての機能も有して
いる。容器１９０がディスク等によって保持されている
場合には、ディスクとプローブ１８２の間の静電容量を
検出するようにしてもよい。プローブ１８２の先端が空
気中にある場合と、液体中にある場合とでは、空気と液
体の誘電率の相違によって、静電容量が異なる。

【００３１】ブリッジ回路１２０は、位相比較回路１３
０に接続されており、位相比較回路１３０は、プローブ
１８２と容器１９０の間の静電容量に対応した電圧を出
力する。

【００３２】基準値記憶回路１４０は、タイミング発生
部１５０からの出力されるタイミング信号に応じて、位
相比較回路１３０の出力電圧Ｖ０を記憶する。ここで、
基準値記憶回路１４０は、プローブ１８２の先端が空気
中にあるときの位相比較回路１３０の出力電圧を、基準
電圧として記憶するものとする。マイクロコンピュータ
２０は、プローブ１８２の下降動作を始めるタイミング
で、タイミング発生部１５０に指令を送り、タイミング
発生部１５０が、タイミング信号を発生することによ
り、プローブ１８２の先端が空気中にあるときの位相比
較回路１３０の出力電圧を記憶する。

【００３３】液面検知判定回路１６０は、基準値記憶回
路１４０に記憶されている電圧Ｖ０と、位相比較回路１
３０が出力する電圧Ｖとの差（Ｖ−Ｖ０）を演算し、さ
らに、この差（Ｖ−Ｖ０）が、判定電圧レベルＶｊを超
えたか否かを判定する。プローブ１８２の先端が空気中
にあるときの静電容量Ｃ０と、プローブ１８２の先端が
液体中にあるときの静電容量Ｃ１では、Ｃ１＞Ｃ０の関
係があるため、電圧的に見ると、液面にプローブが接触
したときの電圧Ｖ１＞Ｖ０の関係がある。従って、例え
ば、判定電圧レベルＶｊを、（Ｖ１−Ｖ０）／２として
おくことにより、差電圧（Ｖ１−Ｖ０）が判定電圧レベ
ルＶｊを超えた場合には、液面を検知することができ
る。液面検知判定回路１６０が検知した液面判定信号
は、マイクロコンピュータ２０に取り込まれる。

【００３４】次に、図３及び図４を用いて、本実施形態
による液体分注装置の全体システムの動作について説明
する。図４は、本発明の一実施形態による液体分注装置
における分注動作の説明図である。

【００３５】図４（Ａ）に示すように、分注動作開始前
の初期状態において、プローブは、最上位の位置（上死
点）に位置している。この時点では、図３に示すプロー
ブ１８２の先端は、容器１９０の液面には接触していな
い。時刻Ｔ１において分注動作を開始すると、マイクロ
コンピュータ２０は、上下用モーター１８８に指令を出
して、プローブ１８２を下降させる。タイミング発生部
１５０は、基準値記憶回路１４０にタイミング信号を出
力して、その時の位相比較回路１３０の出力電圧Ｖ０を
記憶する。

【００３６】時刻Ｔ２において、プローブ１８２の先端
が、容器１９０内の液体の表面に接触すると、図４
（Ｄ）に示すように、位相比較回路１３０の出力電圧
が、電圧Ｖ０から電圧Ｖ１まで急激に変化する。これ
は、プローブ１８２と容器の間の誘電体が空気から液体
に変化するためである。液面検知判定回路１６０は、図
４（Ｅ）に示すように、位相比較回路１３０の出力電圧
Ｖと基準値記憶回路１４０に記憶された電圧Ｖ０の差
（Ｖ−Ｖ０）を、図４（Ｃ）に示す判定電圧レベルＶｊ
１と比較する。なお、判定電圧レベルは、Ｖｊ１とＶｊ
２の２種類があり、これらの２つの判定電圧レベルは、
マイクロコンピュータ２０からの指令或いはハード的に
より、切り替えることができるものであり、この点につ
いては、後述する。時刻Ｔ２において、液面検知判定回
路１６０は、液面を検知したと判定し、液面検知信号を
マイクロコンピュータ２０に出力する。

【００３７】マイクロコンピュータ２０は、さらに、時
刻Ｔ４において、上下用モーター１８８を駆動して、プ
ローブ１８２を下降させる。この時の下降量をＨｄとす
る。これによって、プローブ１８２の先端が、液体内に
深さＨｄまで挿入される。上下用モーター１８８の駆動
が終了すると、マイクロコンピュータ２０は、図４
（Ｂ）に示すように、時刻Ｔ５において、シリンジポン
プ１８９を駆動して、容器１９０内から液体の吸引を開
始する。吸引は、時刻Ｔ６に終了したものとする。

【００３８】次に、マイクロコンピュータ２０は、上下
用モーター１８８を駆動して、プローブ１８２を上昇さ
せる。この時の上昇量をＨｐとする。Ｈｐだけプローブ
１８２を上昇させた後、時刻Ｔ８において、マイクロコ
ンピュータ２０は、液面検知判定回路１６０の判定信号
を取り込む。この取り込まれた判定信号が、液面が検知
されていること（液面検知有り）を示しているときに
は、マイクロコンピュータ２０は、分注量が正確であっ
たものと判定をする。また、このとき、判定信号が液面
が検知されていないこと（液面検知無し）を示している
ときは、例えば、容器１９０中の液体の量が不足してい
たため、分注量が不足しているものと判定して、図１に
示したＣＲＴ２６に警告表示をするとともに、プリンタ
２４に出力される測定結果に警告表示を行う。

【００３９】ここで、液体の吸引の終了時点で、例え
ば、液面の表面張力や液体の粘性により、プローブの先
端が液面から離脱できない場合が発生しても、Ｈｐだけ
プローブを上昇させることにより、プローブの先端は液
体の表面が離脱することができる。従って、従来のよう
に、液面の表面張力や液体の粘性によってプローブの先
端が液面から離脱できない場合に、液面検知判定回路１
６０が誤って液面を検知できたものと判定することによ
り、マイクロコンピュータ２０が分注量の誤った判定を
行うことがなくなるものである。

【００４０】ここで、上昇量Ｈｐは、次のようにして決
められている。即ち、液体の吸引に伴い、容器内の液面
は下降する。空気の混入等なしに正確な吸引量を得るた
めには、プローブ１８２を少なくとも液面下降量以上に
液体内に挿入する必要がある。この液面下降量Ｈ１は、Ｈ１＝Ｖ ÷ Ｓで求められる。ここで、Ｈ１は、液面の下降量，Ｓは、
容器断面積，Ｖは、吸引量である。

【００４１】従って、プローブ１８２の下降量Ｈｄは、Ｈｄ＞Ｈ１を満足しなければならない。

【００４２】また、液体中からプローブ１８２を上昇さ
せる上昇量Ｈｐは、Ｈｄ＞Ｈ１＋Ｈｐとすることにより、液体の吸引終了後、プローブ１８２
をＨｐだけ上昇させても、正常な吸引動作が行われた場
合には、プローブの先端は、確実に液体内にあるように
設定することができる。

【００４３】さらに、本実施形態においては、図４
（Ｃ）に示した判定電圧レベルを、初期値のＶｊ１から
より低い判定電圧レベルＶｊ２に切り替えるようにして
いる。この切り替えるタイミングは、液面を検知した時
点Ｔ２よりも後の時点としている。位相比較回路１３０
の出力電圧Ｖは、時刻Ｔ５以降に液体の吸引が進むに従
って、次第に減少する。これは、容器１９０内の液体の
残量が減少するためである。従って、容器１９０内の液
体の残量が微量になると、位相比較回路１３０の出力電
圧Ｖが、判定電圧レベルＶｊ２よりも低下してしまう場
合がある。出力電圧Ｖが、判定電圧レベルＶｊ２よりも
低下すると、液面を検知できなくなるため、本来は分注
量が正確であったにも拘らず、分注量が不正確であった
という誤った判定をしてしまう場合がある。

【００４４】それに対して、判定電圧レベルをＶｊ１か
らより低いＶｊ２に切り替えることにより、容器内の液
体の残量が少なくなっても、液面を検出することができ
るようになる。

【００４５】なお、判定電圧レベルを、最初からＶｊ２
に設定しておくと、位相比較回路１３０の出力が外部の
ノイズ等の影響により、誤って液面検知をしてしまうこ
とがある。そこで、プローブ１８２を下降して、最初に
液面を検知する際には、判定電圧レベルをＶｊ１として
おくことにより、誤った液面検知を防止するようにして
いる。それとともに、正確な分注が行われたか否かを判
定するための判定電圧レベルとしては、より低いＶｊ２
を用いることにより、容器内の液体の残量が少なくなっ
た場合でも、分注量が正確であったか否かの判定を正確
に行うことができる。

【００４６】その後、時刻Ｔ９において、マイクロコン
ピュータ２０は、上下用モーター１８８を駆動して、プ
ローブ１８２を上昇するとともに、時刻Ｔ１０におい
て、次の液面検知に備えて、液面検知判定回路１６０の
判定電圧レベルをＶｊ１に切り替える。

【００４７】以上のようにして、液面の表面張力や液体
の粘性等の影響を受けることなく、正確な分注量の判定
を行うことが可能となる。

【００４８】また、容器内の液体量の変動にも拘らず、
正確な液面検知を行え、正確な分注量の判定を行うこと
が可能となる。

【００４９】次に、図５を用いて、本発明の第２の実施
形態による液体分注装置による液面検知及び液面検知有
無の判定について説明する。図５は、本発明の第２の実
施形態による液体分注装置における分注動作の説明図で
ある。なお、本実施形態による液体分注装置を用いる自
動分析装置の全体構成は、図１に示したものと同様であ
り、本実施形態による液体分注装置に用いる分注機構の
構成は、図２に示したものと同様であり、本実施形態に
よる液体分注装置に用いる液面検出回路のシステムは、
図３に示したものと同様である。

【００５０】本実施形態における特徴は、プローブの下
降時における液面検知を２回行うことと、吸引終了後、
プローブの上昇時における液面検知を２回行うことであ
る。

【００５１】図５（Ａ）に示すように、分注動作開始前
の初期状態において、プローブは、最上位の位置（上死
点）に位置している。時刻Ｔ１１において分注動作を開
始すると、マイクロコンピュータ２０は、上下用モータ
ー１８８に指令を出して、プローブ１８２を下降させ
る。タイミング発生部１５０は、基準値記憶回路１４０
にタイミング信号を出力して、その時の位相比較回路１
３０の出力電圧Ｖ０を記憶する。

【００５２】時刻Ｔ１２において、プローブ１８２の先
端が、容器１９０内の液体の表面に接触すると、位相比
較回路１３０の出力電圧が、電圧Ｖ０から電圧Ｖ１まで
急激に変化して、液面検知判定回路１６０は、位相比較
回路１３０の出力電圧Ｖと基準値記憶回路１４０に記憶
された電圧Ｖ０の差（Ｖ−Ｖ０）を、図５（Ｃ）に示す
判定電圧レベルＶｊ１と比較する時刻Ｔ１２において、
液面検知判定回路１６０は、液面を検知したと判定し、
液面検知信号をマイクロコンピュータ２０に出力する。

【００５３】マイクロコンピュータ２０は、さらに、時
刻Ｔ１４において、上下用モーター１８８を駆動して、
プローブ１８２の第１段階の下降を行う。この時の下降
量は、例えば、Ｈｄ／２とする。この第１段階の下降の
終了後、時刻Ｔ１５において、マイクロコンピュータ２
０は、液面検知判定回路１６０が出力する液面検知の有
無を示す液面検知信号を取り込む。ここで、液面検知無
しとなった場合には、時刻Ｔ１２における液面検知が誤
った検知であると判断する。例えば、容器内の液体の表
面に泡がある場合等は、時刻Ｔ１２において、泡の表面
にプローブ１８２が接触することにより、誤って液面を
検知してしまう。しかしながら、時刻Ｔ１４における液
面検知において、液面検知無しであれば、このような液
体の表面の泡による誤検知を防止することができる。ま
た、例えば、細い容器が、サンプルディスクの中に傾い
て設置されており、その内壁面に粒状の液体が付着して
いる場合等には、時刻Ｔ１２において、内壁面の粒状の
液体にプローブ１８２が接触することにより、誤って液
面を検知してしまう。しかしながら、時刻Ｔ１４におけ
る液面検知において、液面検知無しであれば、このよう
な傾いた容器の内壁面の粒状の液体による誤検知を防止
することができる。

【００５４】時刻Ｔ１４における液面検知が有りである
場合には、マイクロコンピュータ２０は、さらに、上下
用モーター１８８を駆動して、プローブ１８２の第２段
階の下降を行う。この時の下降量を、Ｈｄ／２とするこ
とにより、全体の下降量は、Ｈｄとなる。これによっ
て、プローブ１８２の先端が、液体内に深さＨｄまで挿
入される。上下用モーター１８８の駆動が終了すると、
マイクロコンピュータ２０は、図５（Ｂ）に示すよう
に、時刻Ｔ１６において、シリンジポンプ１８９を駆動
して、容器１９０内から液体の吸引を開始する。吸引
は、時刻Ｔ１７に終了したものとする。

【００５５】次に、マイクロコンピュータ２０は、時刻
Ｔ１８において、上下用モーター１８８を駆動して、プ
ローブ１８２を上昇させる。この時の上昇量を、例え
ば、Ｈｐ／２とする。Ｈｐ／２の上昇後、時刻Ｔ１９に
おいて、マイクロコンピュータ２０は、液面検知判定回
路１６０が出力する液面検知の有無を示す液面検知信号
を取り込む。その後、マイクロコンピュータ２０は、時
刻Ｔ２０において、上下用モーター１８８を駆動して、
プローブ１８２を上昇させる。この時の上昇量を、例え
ば、Ｈｐ／２とする。これによって、プローブ１８２
は、吸引終了後、上昇量Ｈｐだけ上昇したことになる。
プローブ１８２を上昇させる上昇量Ｈｐは、上述したよ
うに、Ｈｄ＞Ｈ１＋Ｈｐとしており、液体の吸
引終了後、プローブ１８２をＨｐだけ上昇させても、正
常な吸引動作が行われた場合には、プローブの先端は、
確実に液体内にあるように設定することができる。その
後、時刻Ｔ２１において、マイクロコンピュータ２０
は、液面検知判定回路１６０の判定信号を取り込む。

【００５６】ここで、時刻Ｔ１９及び時刻Ｔ２１におけ
る液面検知が、共に有りである場合には、正確な分注量
の分注が行われた場合である。それに対して、時刻Ｔ１
９において液面が検知されず、時刻Ｔ２１において液面
が検知された場合は、例えば、容器内の液体の表面が泡
立っている場合等であり、分注量が正確でない可能性が
大きいため、分注量が不足しているものと判定して、図
１に示したＣＲＴ２６に警告表示をするとともに、プリ
ンタ２４に出力される測定結果に警告表示を行う。ま
た、時刻Ｔ１９において液面が検知されたが、時刻Ｔ２
１において液面が検知されない場合や、時刻Ｔ１９，Ｔ
２１のいずれにおいても、判定信号が液面が検知されて
いないこと（液面検知無し）を示しているときは、例え
ば、容器１９０中の液体の量が不足していたため、分注
量が不足しているものと判定して、図１に示したＣＲＴ
２６に警告表示をするとともに、プリンタ２４に出力さ
れる測定結果に警告表示を行う。

【００５７】ここで、液体の吸引の終了時点で、例え
ば、液面の表面張力や液体の粘性により、プローブの先
端が液面から離脱できない場合が発生しても、Ｈｐだけ
プローブを上昇させることにより、プローブの先端は液
体の表面が離脱することができる。従って、マイクロコ
ンピュータ２０が分注量の誤った判定を行うことがなく
なるものである。

【００５８】さらに、本実施形態においては、図５
（Ｃ）に示した判定電圧レベルを、上述した第１の実施
形態と同様に、初期値のＶｊ１からより低い判定電圧レ
ベルＶｊ２に切り替えるようにしている。判定電圧レベ
ルをＶｊ１からより低いＶｊ２に切り替えることによ
り、容器内の液体の残量が少なくなっても、液面を検出
するその後、時刻Ｔ２２において、マイクロコンピュー
タ２０は、上下用モーター１８８を駆動して、プローブ
１８２を上昇するとともに、時刻Ｔ２３において、次の
液面検知に備えて、液面検知判定回路１６０の判定電圧
レベルをＶｊ１に切り替える。

【００５９】以上のようにして、プローブの下降時にお
ける液面検知を２回行うこと容器内の液体の表面に泡が
ある場合や容器がサンプルディスクの中に傾いて設置さ
れており、その内壁面に粒状の液体が付着している場合
等のように、正確な液面検知ができない場合にも、液面
の誤検知を防止することができる。

【００６０】また、吸引終了後、プローブの上昇時にお
ける液面検知を２回行うことにより、容器内の液体の表
面が泡立っている場合等における正確な分注量の判定を
正しく行うことができる。

【００６１】さらに、液面の表面張力や液体の粘性等の
影響を受けることなく、正確な分注量の判定を行うこと
が可能となる。

【００６２】また、容器内の液体量の変動にも拘らず、
正確な液面検知を行え、正確な分注量の判定を行うこと
が可能となる。

【００６３】次に、図６及び図７を用いて、本発明の第
３の実施形態による液面検出回路のシステム構成につい
て説明する。図６は、本発明の第３の実施形態による液
体分注装置に用いる液面検出回路のシステム構成図であ
る。なお、本実施形態による液体分注装置を用いる自動
分析装置の全体構成は、図１に示したものと同様であ
り、本実施形態による液体分注装置に用いる分注機構の
構成は、図２に示したものと同様である。また、図４と
同一符号は、同一部分を示している。

【００６４】発振回路１１０は、ブリッジ回路１２０に
交流信号を供給する。ブリッジ回路１２０は、プローブ
１８２と容器１９０の間の静電容量を検出する。位相比
較回路１３０は、プローブ１８２と容器１９０の間の静
電容量に対応した電圧を出力する。

【００６５】基準値記憶回路１４０Ａは、タイミング発
生部１５０Ａからの出力されるタイミング信号に応じ
て、位相比較回路１３０の出力電圧Ｖ０及びＶ１を記憶
する。基準値記憶回路１４０Ａは、プローブ１８２の先
端が空気中にあるときの位相比較回路１３０の出力電圧
Ｖ０を記憶する。また、出力電圧Ｖ１は、プローブ１８
２が下降して、容器１９０内の液体に接触し、液面を検
知したときの位相比較回路１３０の出力電圧である。出
力電圧Ｖ２は、容器１９０内からの液体の吸引を終了
し、プローブ１８２をＨｐだけ上昇したときの液面検知
時の位相比較回路１３０の出力電圧である。

【００６６】マイクロコンピュータ２０Ａは、プローブ
１８２の下降動作を始めるタイミングで、タイミング発
生部１５０Ａに指令を送り、タイミング発生部１５０Ａ
が、タイミング信号を発生することにより、プローブ１
８２の先端が空気中にあるときの位相比較回路１３０の
出力電圧Ｖ０を記憶する。また、後述する液面検知判定
回路１６０Ａからの液面検知信号をマイクロコンピュー
タ２０Ａが取り込んだとき、マイクロコンピュータ２０
Ａは、タイミング発生部１５０Ａに指令を送り、タイミ
ング発生部１５０Ａが、タイミング信号を発生すること
により、プローブ１８２の先端が液面を検知したときの
位相比較回路１３０の出力電圧Ｖ１を記憶する。

【００６７】液面検知判定回路１６０Ａは、基準値記憶
回路１４０Ａに記憶されている電圧Ｖ０と、位相比較回
路１３０が出力する電圧Ｖとの差（Ｖ−Ｖ０）を演算
し、さらに、この差（Ｖ−Ｖ０）が、判定電圧レベルＶ
ｊを超えたか否かを判定する。プローブ１８２の先端が
空気中にあるときの静電容量Ｃ０と、プローブ１８２の
先端が液体中にあるときの静電容量Ｃ１では、Ｃ１＞Ｃ
０の関係があるため、電圧的に見ると、液面にプローブ
が接触したときの電圧Ｖ１＞Ｖ０の関係がある。従っ
て、例えば、判定電圧レベルＶｊを、（Ｖ１−Ｖ０）／
２としておくことにより、差電圧（Ｖ１−Ｖ０）が判定
電圧レベルＶｊを超えた場合には、液面を検知すること
ができる。液面検知判定回路１６０Ａが検知した液面判
定信号は、マイクロコンピュータ２０Ａに取り込まれ
る。

【００６８】また、液面検知判定回路１６０Ａは、基準
値記憶回路１４０Ａに記憶されている電圧Ｖ１と、液体
の吸引終了後、プローブを所定量Ｈｐだけ上昇したとき
に位相比較回路１３０が出力する電圧Ｖ２との差（Ｖ２
−Ｖ１）が、基準判定電圧レベルＶｒよりも小さいとき
に、正確な分注量の分注が行われたものとして、分注Ｏ
Ｋの信号をマイクロコンピュータ２０Ａに出力する。即
ち、所定量の分注が正確に行われると、容器内の液面
は、分注量に応じて低下し、出力電圧Ｖ２も低下する。
それに対して、正確な分注が行われない場合には、液面
の低下量も少ないため、出力電圧Ｖ２の低下量も少なく
なる。そこで、分注前と分注後の出力電圧の差が、所定
の基準値（Ｖｒ）よりも小さい場合には、正確な分注が
行われたものと判断するようにしている。

【００６９】次に、図６及び図７を用いて、本実施形態
による液体分注装置の全体システムの動作について説明
する。図７は、本発明の第３の実施形態による液体分注
装置における分注動作の説明図である。

【００７０】図７（Ａ）に示すように、分注動作開始前
の初期状態において、プローブは、最上位の位置（上死
点）に位置しており、時刻Ｔ３１において分注動作を開
始すると、マイクロコンピュータ２０Ａは、上下用モー
ター１８８に指令を出して、プローブ１８２を下降させ
る。タイミング発生部１５０Ａは、基準値記憶回路１４
０Ａにタイミング信号を出力して、その時の位相比較回
路１３０の出力電圧Ｖ０を記憶する。

【００７１】時刻Ｔ３２において、プローブ１８２の先
端が、容器１９０内の液体の表面に接触すると、図７
（Ｄ）に示すように、位相比較回路１３０の出力電圧
が、電圧Ｖ０から電圧Ｖ１まで急激に変化する。液面検
知判定回路１６０Ａは、位相比較回路１３０の出力電圧
Ｖと基準値記憶回路１４０Ａに記憶された電圧Ｖ０の差
（Ｖ−Ｖ０）を、図７（Ｃ）に示す判定電圧レベルＶｊ
１と比較する。時刻Ｔ３２において、液面検知判定回路
１６０Ａは、液面を検知したと判定し、液面検知信号を
マイクロコンピュータ２０Ａに出力する。

【００７２】マイクロコンピュータ２０Ａは、さらに、
時刻Ｔ３４において、上下用モーター１８８を駆動し
て、プローブ１８２を下降させる。この時の下降量をＨ
ｄとする。これによって、プローブ１８２の先端が、液
体内に深さＨｄまで挿入される。上下用モーター１８８
の駆動が終了すると、マイクロコンピュータ２０Ａは、
図７（Ｂ）に示すように、時刻Ｔ３５において、シリン
ジポンプ１８９を駆動して、容器１９０内から液体の吸
引を開始する。吸引は、時刻Ｔ３６に終了したものとす
る。

【００７３】次に、マイクロコンピュータ２０Ａは、上
下用モーター１８８を駆動して、プローブ１８２を上昇
させる。この時の上昇量をＨｐとする。Ｈｐだけプロー
ブ１８２を上昇させた後、時刻Ｔ３８において、液面検
知判定回路１６０Ａは、基準値記憶回路１４０Ａに記憶
されている電圧Ｖ１と、液体の吸引終了後、プローブを
所定量Ｈｐだけ上昇したときに位相比較回路１３０が出
力する電圧Ｖ２との差（Ｖ２−Ｖ１）が、基準判定電圧
レベルＶｒよりも大きいか否かを示す判定信号をマイク
ロコンピュータ２０Ａに出力する。マイクロコンピュー
タ２０Ａは、液面検知判定回路１６０Ａの判定信号が、
基準判定電圧レベルＶｒよりも大きいことを示すときに
は、マイクロコンピュータ２０Ａは、分注量が正確であ
ったものと判定をする。また、判定信号が小さいことを
示しているときは、分注量が不足しているものと判定し
て、図１に示したＣＲＴ２６に警告表示をするととも
に、プリンタ２４に出力される測定結果に警告表示を行
う。

【００７４】以上のようにして、液面の表面張力や液体
の粘性等の影響を受けることなく、正確な分注量の判定
を行うことが可能となる。

【００７５】また、容器内の液体量の変動にも拘らず、
正確な液面検知を行え、正確な分注量の判定を行うこと
が可能となる。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液面の表面張力や液体の粘性等の影響を受けることな
く、正確な分注量の判定を行えるものとなる。

【００７７】また、静電容量式の液面検知方式容器内の
液体量の変動にも拘らず、正確な液面検知を行え、正確
な分注量の判定を行えるものとなる。

【００７８】さらに、液体表面の泡だちや容器内壁に付
着した液体の影響を受けることなく、正確な液面検知を
行えるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による液体分注装置を用い
る自動分析装置の全体構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態による液体分注装置に用い
る分注機構の斜視図である。

【図３】本発明の一実施形態による液体分注装置に用い
る液面検出回路のシステム構成図である。

【図４】本発明の一実施形態による液体分注装置におけ
る分注動作の説明図である。

【図５】本発明の第２の実施形態による液体分注装置に
おける分注動作の説明図である。

【図６】本発明の第３の実施形態による液体分注装置に
用いる液面検出回路のシステム構成図である。

【図７】本発明の第３の実施形態による液体分注装置に
おける分注動作の説明図である。

【符号の説明】

２０，２０Ａ…マイクロコンピュータ１００Ａ…試料サンプリング機構１００Ｂ…試薬分注機構１１０…発振回路１２０…ブリッジ回路１３０…位相比較回路１４０，１４０Ａ…基準値記憶回路１５０，１５０Ａ…基準値記憶回路１６０，１６０Ａ…液面検知判定回路１８０…分注機構１８０Ａ…サンプリング機構１８０Ｂ１…第１試薬ピペッティング機構１８０Ｂ２…第２試薬ピぺッティング機構１８２…プローブ１８６…プローブ回転用モータ１８８…プローブ上下用モータ１９０…容器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体の収容された容器内にプローブを挿入
して、上記液体を吸引して分注する分注手段と、上記プ
ローブの先端が上記容器内の液面に接触していることを
判定する液面検知手段とを有する液体分注装置におい
て、上記分注手段は、上記液面検知手段による液面検知の
後、下降量Ｈｄだけ上記プローブを下降させ、所定量の
液体吸引による液面下降量がＨ１であるとき、吸引終了
後、Ｈｄ＞Ｈ１＋Ｈｐなる関係を有する上昇量Ｈｐだけ
上記プローブを上昇させるとともに、上記液面検知手段は、上記プローブの上昇動作後に、液
面を検知できたときは、所定の分注量の吸引が行われた
と判定することを特徴とする液体分注装置。
【請求項２】請求項１記載の液体分注装置において、上記液面検知手段は、上記プローブの上昇過程及び上記
プローブの上昇動作後に、液面を検知できたときは、所
定の分注量の吸引が行われたと判定することを特徴とす
る液体分注装置。
【請求項３】液体の収容された容器内にプローブを挿入
して、上記液体を吸引して分注する分注手段と、上記プ
ローブの先端が上記容器内の液面に接触していることを
判定する液面検知手段とを有する液体分注装置におい
て、上記液面検知手段は、静電容量方式により液面検知を行
い、第１の判定レベルと、この第１の判定レベルよりも
低い第２の判定レベルとを有し、上記プローブを容器内
で下降して液面を検出するときは、上記第１の判定レベ
ルを用いて、液面の検知を行い、上記プローブによる吸
引後に、液面を検知するときには、上記第２の判定レベ
ルを用いて液面の検知を行うことを特徴とする液体分注
装置。
【請求項４】液体の収容された容器内にプローブを挿入
して、上記液体を吸引して分注する分注手段と、上記プ
ローブの先端が上記容器内の液面に接触していることを
判定する液面検知手段とを有する液体分注装置におい
て、上記分注手段は、上記液面検知手段による液面検知の
後、所定量だけ上記プローブを下降させ、上記液面検知手段は、上記プローブが上記所定量だけ下
降した後に、液面を検知できたとき、液面検知できたも
のと判定することを特徴とする液体分注装置。
【請求項５】液体の収容された容器内にプローブを挿入
して、上記液体を吸引して分注する分注手段と、上記プ
ローブの先端が上記容器内の液面に接触していることを
判定する液面検知手段とを有する液体分注装置におい
て、上記液面検知手段は、上記容器内からの液体吸引前の液
面のレベルと液体吸引後の液面のレベルの差が、所定値
よりも小さいとき、所定の分注量の吸引が行われたと判
定することを特徴とする液体分注装置。