JPS60147652A - 液体サンプリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は液体サンプリング装置に係り、特にノズルの液
体中への侵入深さを制御するノズル侵入深さ制御手段が
設けられている液体サンプリング装置に関するものであ
る。

〔発明の背景〕

自動分析装置等に利用逼れる液体サンプリング装置にお
いては、同一のノズルを用いて試料である多数の液体を
サンプリングする。このためノズル表面に付着した液体
が他の液体に混入するのを防止するため、一般にノズル
の洗浄が行なわれるが微量の混入は避けられない。この
混入を最小にするためにはノズルの液体への液体表面か
らの侵入深さを必要最小限にとどめる必要がある。

このノズルの液体中への侵入深さを制御するノズル侵入
深さ制御手段としては従来、ノズルに金扁材料を用い、
（ノズル先端部にノズルと電気的に絶縁された電極を取
り付けて空気中では無限大であるノズルと電極との間の
電気抵抗が、液体中にノズルおよび電極を侵入すること
によシ液体によって定まる抵抗値に変化することを利用
して、液体の液面を検出し、ノズルの侵入深さを制御し
ていた。

ところでこのような制御手段ではノズルおよび電極の表
面が液体によって汚れて抵抗値が増大し、ノズルの液体
への侵入深さが増大し、定期的にノズルおよび電極の保
守が必要である。またノズルのみならず電極表面へも液
体が付着し、液体相互へ 間の混入が増大する欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点に鎌みなされたものであり、ノズルの
液体中への侵入深さを必要最小限にすることを可能とし
た液体サンプリング装置を提供することを目的とするも
のである。

〔発明の概要〕

すなわち本発明は試料の液体を収納した容器と、この容
器中の前記液体を反応容器へノズルを介して吸入・吐出
する液体吸入吐出機構と、前記ノズルに連結され、前記
ノズルを前記容器内および前記反応容器側へ駆動するノ
ズル駆動機構とを備え、前記ノズル駆動機構には前記ノ
ズルの前記容器内の前記液体中への侵入深さを制御する
ノズル侵入深さ制御手段が設けられている液体サンプリ
ング装置において、前記ノズル侵入深さ制御手段を、前
記液体を収納した前記容器の重量を測定する重量測定機
構と、この重量測定機構および前記ノズル駆動機構間に
接続し、前記液体を収納した前記容器の重量から前記ノ
ズルの前記液体中への移動量を計算・制御する演算制御
機構とから形成したことを特徴とするものであシ、これ
によって液体を収納した容器の重量からノズルの液体中
への移動量が計算・制御されるようになる。

発明者等はどのようにすればノズルの液体中への侵入採
石を必要最小限にできるかを検討した。

液体サンプリング装置は第１図に示されているように試
料の液体１を収納した容器２、この容器２中の液体１を
反応容器３ヘノズル４を介して吸入・吐出する液体吸入
吐出機＃４５、ノズル４に連結され、ノズル４を容器２
内および反応容器３側へ駆動するノズル駆動機構６等を
備えておシ、ノズル駆動機構６には、ノズル４の容器２
内の液体１中への侵入深さを制御するノズル侵入深さ制
御手段７が設けられている。なお同図において８はノズ
ル４と液体吸入吐出機構５との間を連結しているパイプ
である。このように構成された液体サンプリング装置に
おいてノズル侵入深さ制御手段７を、液体１を収納した
容器２の重量を測定する重量測定機構９と、この重量測
定機構９およびノズル駆動機構６の間に設け、液体１を
収納した容器２の重量からノズル４の液体１中への移動
量を計算・制御する演算制御機構１０とから形成した。

このようにすることによシ液体１を収納した容器２の重
量からノズル４の液体１中への移動量が計算・制御され
るようになって、ノズル４の液体１中への侵入深さを必
要最小限にできることが確かめられた。

すなわち重量測定機構９および演算制御機構１０を設け
たので、液体１の吸入・吐出を）、・次のようにするこ
とができる。重量測定機構９によって液体１および容器
２の総重量を画定し、これを演算制御機構１０に伝える
。演算制御機構１０ではこの総重量から容器２の重量を
引いて液体１の重量をめ、この液体１０１量から予め演
算制御機構１０に入力しである液体ｌの比重および容器
２の形状から液体１の深さをめ、ノズル４の移動量を計
算する。ノズル４の移動量はノズル４の先端がノズル４
に吸入する液体１の容積に和尚する深さだけ液面より下
がった位置で停止するように設定され、ノズル駆動機構
６によってノズル４はこの移動量だけ下へ動かされる。

そしてノズル４にパイプ８を介して接続されている液体
吸入吐出機構５によってノズル４中に液体１が吸入され
、吸入後は演算制御機構１０からの指示でノズル駆動機
構６により再び上へあげられ、回転させられて反応容器
３の上へ移動する。移動後はノズル４中に吸入した液体
１は液体吸入吐出機構５によシ反応容器３中へ吐出され
る。このように試料である液体１の重量を測定し、ノズ
ル４の液体１中への移動量を計算・制御することによっ
て、ノズル４の液体１への侵入深さを必要最小限とする
ことができる。そこで本発明ではノズル侵入深さ制御手
段７を、液体ｌを収納した容器２０重量を測定する重量
測定機構９と、この重量測定機構９およびノズル駆動機
構６間に接続し、液体１を収納した容器２の重量からノ
ズル４０液体１中への移動量を計算・制御する演算制御
機構１０とから形成した。このようにすることによサン
プル４の液体１中への侵入深さを必要最小限にすること
を可能とした液体サンプリング装置を得ることを可能と
したものである。

〔発明の実施例〕

以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
２図から第６図には本発明の一実施例が示されている。

なお上述のそれ七同じ部品には同じ符号を付したので説
明を省略する。本実施例ではノズル侵入深さ制御手段７
を液体である血清１ａを収納したサンプルカップ２ａの
重量を測定する重量測定機構９と、この重量測定機構９
およびノズ／Ｉ／駆動機構６間に接続し、血清１ａを収
納　・したサンプルカップ２ａの重量からノズル４の血
清ｌａ中への移動量を計算・制御する演算制御機構１０
とから形成した。そして重量測定機構９をパルスモータ
９ａと、このパルスモータ９ａで駆動され、かつ上下移
動自在な支柱９ｂと、この支柱９ｂの一端に接続したア
ーム９Ｃと、このアーム９Ｃに貼布したストレインゲー
ジ９ｄとで構成した。そして演算制御機構１０を、重量
測定機構９に接続したアンプ１０ａと、このアンプ１０
ａに接続しｙｃＡ／Ｄコンバータ１０ｂと、このＡ／Ｄ
コンバータ１６ｂに接続し光マイクロコンピュータ１０
Ｃと、このマイクロコンピュータＩＯＣに並列接続した
読出し専用記憶装置１０ｄおよびシングルチップマイク
ロコンピュータ１０ｅと、このシングルチップマイクロ
コンピュータ１０ｅおよびノズル駆動機構６間に接続し
たパルスモータドライブ用トランジスタ１０ｆとで構成
した。

このようにすることによりノズル４の試料である血清ｌ
ａ中への移動量か必要最小限に制御されるようになって
、ノズル４の血清ｌａ中への侵入深さを必要最小限にす
ることを可能とし＊ｗ体サンプリング装置を得ることが
できる。

すなわち本実施例は血液自動分析装置に使用した場合で
、試料である血清１ａはす／プをカップ２ａの中へ入れ
られてサンプルテーブル２ｂに設置される。サンプルチ
ー、プル２ｂはパルスモータ（図示せず）によって回転
するようになっておシ、同一円周上に位置するサンプル
カップ２ａをサンプル位ｔへ移動できる。このサンプル
位置下部にはパルスモータ９ａ１支柱９ｂ、アーム９Ｃ
およびアーム９Ｃに貼布したストレインゲージ９ｄ等よ
り構成した重量測定機構９を設けたが、この重量測定機
構９はパルスモータ９ａによって上下に移動するように
し、サンプルテーブル２ｂが回転する場合は下がってい
てその回転を妨げないようにした（第２図参照）。そし
て重量測定機構９を上へ移動すると、アーム９Ｃによっ
てサンプルカップ２ａが上へ押し上げられてサンプルテ
ーブル２ｂよυ離れ、サンプルカップ２ａがアーム９Ｃ
によって支持される状態になる（第３図参照）。

このようになるとアーム９Ｃの一端は支柱９ｂに固定さ
れており、他端にサンプルカップ２ａと血清１ａとの重
量が加わるようになるので、この重量によるアーム９Ｃ
のひずみをストレインゲージ９ｄｌ、９ｄ２によって検
出し電気信号に変換する。ストレインゲージ９ｄ１．９
ｄｌはアーム９Ｃの上面と下面とに各１個ずつ計２個貼
り付け、この２個のストレインゲージ９　ｄｌ　＋　９
　ｄｌと抵抗９ｅ、９ｆとによって第４図に示されてい
るようにブリッジ回路を構成し、温度の影響を低減する
ようにした。

すなわち液体吸入吐出機構５によってノズル４中に血清
１ａを吸入する。ノズル４はノズル駆動機構６すなわち
サンプリングアーム６ａと支柱６−ｂとによって支持さ
れ、パルスモータ６Ｃによって回転し、パルスモータ６
ｄによって上下に動くようにしである。この場合にノズ
ル４の上方向停止位置は、固定側に取シ付けであるフォ
トインタラプタ５ｅｆ支柱６ｂに取シ付けである検知板
６ｆがさえぎることによって検知され、常に一定位置で
停止するようにしてあり、この停止位置がノズル４０基
準位置となる。反応容器３ａは透明ガラスあるいは透明
プラスチック製の四角形の容器で、この中にノズル４で
血清１ａが一定量分注され、この分注された血清１ａは
試薬分注装置、分光器を用いて分析されるが、反応容器
３ａは反応テーブル３ｂ上に設置され、反応テーブル３
ｂはパルスモータ（図示せず）によって回転するように
しである（第２図参照）。これらすべてのパルスモータ
は第４図に示すマイクロコンピュータ１０Ｃによって制
御されるようにした（第４図にはノズル上下用パルスモ
ータ６ｄのみを示し、他は図示せず）が、このマイクロ
コンピュータ１１０Ｃには陰極線管表示装置（ＣＲＴ）
１１およびキーボード１２を接続した。

以上をとシまとめ、一連の血液サンプリング動作につい
て次に説明する。なお説明に先立ち説明に使用する重量
および距離を次のように定義した。

このうち距離については第６図に示されているが、ノズ
ル４は上述のフォトインタラプタで検知されて停止した
上方向停止位置すなわち基準位置にある。ｔｌをノズル
４先端よシサンプルヵッグ２ａ内面底までの距離、ｔ２
をサンプルカップ２ａ内の血清１ａの深さ、ｔ３をノズ
ル４内に吸入する血清１ａの量に対応する深さ、ｔ４を
空気を吸入しないための余分に必要な深さ、ｔｌ、を実
際のノズル４移動距離、ｔｓを血清１ａのサンプリング
後の残量の深さとする。そしてＷｌをサンプルカップ２
ａと血清１ａとの総重量、Ｗ、をサンプルカップ２ａの
重量、Ｗｓを血清１ａの重量、Ｗ４を吸入する血清１ａ
の重量、Ｗｓを血清１ａのサンプリング後の残量の重量
とする。そしてまた１１からｔｓの夫々の距離だけノズ
ル４を動かすためにパルスモータ６ｄに与えるパルス数
を夫々Ｐｉ、Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４．Ｐ５．Ｐ６とする。

まずサンプリング位置に移動したサンプルカップ２ａは
パルスモータ９ａによって上昇した重量測定機構９のア
ーム９Ｃによって支持され、ストレインゲージ９ｄで重
量が検出される（重量測定機構を上へ移動）。ストレイ
ンゲージ９ｄは上述のようにブリッジを構成し、基準電
源１０ｇよシ基準電圧が加えられ、電気信号に変換され
アンプ１０ａで増幅される。この重量に比例した電気信
号はＡ／Ｄコンバータ１０ｂによってディジタル値に変
換され、総重量Ｗ１がめられる（ストレインゲージ出力
、Ａ／Ｄ変換→Ｗ１　）。再びパル　ｊスモーク９ａを
動かし重量測定機構９を下げ、サンプルカップ２ａをサ
ンプルテーブル２ｂ上へ置く（重量測定機構を下へ移動
）。次いで総重量Ｗ１よシサンプルカツプ２ａの重量Ｗ
２を差し引き、血清１ａの重量Ｗ３をめる（　’Ｗ　ｓ
←Ｗｌ−Ｗｚ）。この場合に血清１ａの重量Ｗ３がノズ
ル４に吸入する血清１ａの重量Ｗ４よシ少なければ分析
に必費力血清１ａの量がないので、Ｗｓ〈Ｗ４ならはＣ
ＲＴＩＩ上に血清不足の表示を出してサンプリングはせ
ずに、次の血清１ａへ進む（Ｗｓ　＞Ｗ４→Ｎｏ→血清
不足をＣＲＴに表示）。

血清１ａの重量Ｗ８よシ吸入する血清１ａの重量Ｗ４を
差引いて血清１ａの残量Ｗ５をめ（Ｗｓ←Ｗ３−Ｗ４　
）、血清１ａの残量Ｗ５に対する深さｔｓだけノズル４
ｔｌ−移動させるためのパルス数Ｐ６をめる（Ｐ６←Ｗ
ｓ）。この場合に血清１ａの残量ＷＳをパルス数Ｐ６に
変換するために予めサンプルカップ２ａの形状よりめた
値を変換用読出し専用記憶装置（ＲＯＭ）１０ｄに書き
込んであり、几０Ｍ１０ｄのアドレスに血清１ａの残量
Ｗｓｋ入力すると、ＲＯＭ１０ｄのデータ出力には直接
Ｐ６が出力されるようにしである。

このようにＲＯＭ１０ｄを用いて変換することによって
計算時間を短縮すると共に、表面張力による血清１ａの
液面周囲の持ち上が９を補正している。次いでパルス数
Ｐ６よシ次式によって実際の移動パルス数Ｐ５をめる。

移動距離ｔ５は１゜＝ｔ、　−ｔ、　＋ｔ４であシ、パ
ルス数は距離に比例するので、Ｐ５＝Ｐ１−Ｐ６＋Ｐ４
となる（Ｐ５←Ｐｉ−Ｐ６＋Ｐ４）。この際に実際に必
要な移動量は１１−１．でよいが、吸入の終υには液面
のゆれによって空気を吸入する可能性がちシ誤差を生じ
るので、上述のように空気を吸入しないようにｔ４だけ
余分にノズル４を血清１ａの中へ入れる。これは演算制
御機構１０のマイクロコンピュータＩＯＣで一連の計算
が行なわれ請求められ７ｍハルス数Ｐ５はパルスモーク
駆動用シングルチップマイクロコンピュータ１０ｅに伝
えられるが、このシングルチップマイクロコンピュータ
１０ｅはパルス数を入力することによシ、そのパルス数
に応じてノズル駆動機構６のパルスモータ６ｄｔ−駆動
するようにプログラムしである。すなわちシングルチッ
プマイクロコンピュータ１０ｅの出力はパルスモータド
ライブ用トランジスタ１０ｆを介してパルスモータ６ｄ
へ伝えられ、パルス数Ｐ５だけノズル４を下降させる（
ノズルをＰ５パルス下へ動かす）。

／　スル４　ヲハルスＭＰ５だけ下降嘔せたらノズル４
中に液体吸入吐出機構５によって血清１ａが吸入され（
血清をノズルに吸入）、吸入後にノズル４は再びノズル
駆動機構６のフォトインタラプタ６ｅによって検知板６
ｆが検知される位置まで上昇させられ（ノズルを７オト
インタラプタで検知するまで上へ移動）、パルスモータ
６ｃによって反応容器３ａ上へ回転させられる（ノズル
全反応セル上へ回転）。次いでノズル４はパルスモータ
６ｄによって反応容器３ａ中に下降させられ（ノズルを
反応セル内へ下げる）、液体吸入吐出機構５によって反
応容器３ａ中に血清１ａが吐出嘔れる（血清を反応セル
内へ吐出する）。吐出したらノズル４はノズル駆動機構
６によって上昇させられ（ノズルをフォトインタラプタ
で検知するまで上へ移動）、回転させられて最初の位置
に戻る（サンノルカップ上へ回転）。反応テーブル３ｂ
およびサンプルテーブル２ｂは回転し、別の血清１ａを
同じようにしてサンプリングする（リターン、スタート
）（第２図から第６図参照）。

このようにすることによシ、ノズル４の血清１ａへの侵
入量をノズル４内に吸入する血清１ａの量に対応する深
さｔ３　と、空気を吸入しないための余分に必要な深さ
ｔ４との和の必要最小限の値にすることができる。そし
てｒｍにふれずに液面位置をめることができるので、ノ
ズル４先端部が従来の電極を取シ付け７′ｃＪＭＪ合の
ように汚染されることがなく、長期間保守が不要である
。またサンプルカップ２ａ中の血清１ａの量が測定でき
るので、吸入する血清１ａの重量と比較して不足の場合
は血清１ａの量の不足を表示して、その血清１ａの分析
が中止でき、血清１ａの不足による分析ミスを防止する
ことができる。

第７図には本発明の他の実施例が示されている。

本実施例では重量測定機構９による血清１ａを収納した
サンプルカップ２ａの重量測定を、ノズル４によるサン
プリング位置の一つ手前で行なうようにした。このよう
にすることにより血清１ａのサンプリングと重量測定と
が同時にできるようになって、前述の場合よシも高速処
理が可能である。

〔発明の効果〕

上述のように本発明はノズルの液体中への侵入量が必要
最小限に制御されるようになって、ノズルの液体中への
侵入深さを必要最小限にすることを可能とした液体サン
プリング装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液体サンプリング装置の基本構成図、
第２図は本発明の液体サンプリング装置の一実施例の斜
視図、第３図は同じく一実施例の重量測定機構の縦断側
面図、第４図は同じく一実施例の演算制御機構のブロッ
ク図、第５図は同じく一実施例の液体サンプリングのフ
ローチャート図、第６図は同じく一実施例のノズルとサ
ンプルカップとの距離を示す説明図、第７図は本発明の
液体サンプリング装置の他の実施例の斜視図である。 １・・・液体、１ａ・・・血清、２・・・容器、２ａ・
・・サンプルカップ、２ｂ・・・サンプルテーブル、３
，３ａ・・・反応容器、４・・・ノズル、５・・・液体
吸入吐出機構、６・・・ノズル駆動機構、６ａ・・・サ
ンプリングアーム、６ｂ・・・支柱、６Ｃ１６ｄ・・・
パルスモータ、６ｅ・・・フォトインタラプタ、６ｆ・
・・検知板、７・・・ノズル侵入深さ制御手段、９・・
・重量測定機構、９ａ・・・パルスモータ、９ｂ・・・
支柱、９Ｃ・・・アーム、９：ｄ。 ９ｄｌ、９ｄ２・・・ストレインゲージ、１０・・・演
算制御機構、１０ａ・・・アンプ、１０ｂ・・・Ａ／Ｄ
コン　□バーク、１０Ｃ・・・マイクロコンピュータ、
１０ｄ・・・読出し専用記憶装置、１０ｅ・・・シング
ルチップマイクロコンピュータ、１０ｆ・・・パルスモ
ータドライブ用トランジスタ、１１・・・隘極線管表示
装置、１２・・・キーボード。 佑３図 佑４図 ０ｅ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試料の液体を収納した容器と、この容器中の前記液
   体を反応容器へノズルを介して吸入・吐出する液体吸入
   吐出機構と、前記ノズルに連結され、前記ノズルを前記
   容器内および前記反応容器側へ駆動するノズル駆動機構
   とを備え、前記ノズル駆動機構には前記ノズルの前記容
   器内の前記液体中への侵入深さを制御するノズル侵入深
   さ制御手段が設けられている液体サンプリング装置にお
   いて、前記ノズル侵入深さ制御手段を、前記液体を収納
   した前記容器の重量を測定する重量測定機構と、この重
   量測定機構および前記ノズル駆動機構間に接続し、前記
   液体を収納した前記容器の重量から前記ノズルの前記液
   体中への移動量を計算・制御する演算割部機構とから形
   成したことを特徴とする液体サンプリング装置。 ２、前記重量測定機構が、パルスモータと、このパルス
   モータで駆動され、かつ上下移動自在な支柱と、この支
   柱の一端に接続されたアームと、このアームに貼布され
   たストレインゲージとで構成されたものである特許請求
   の範囲第１項記載の液体サンプリング装置。 ３、前記演算制御機構が、前記重量測定機構に接続され
   たアンプと、このアンプに接続され＊ｈ／Ｄコンバータ
   と、このＡ／Ｄコンバータに接続されたマイクロコンピ
   ュータと、このマイクロコンピュータに並列接続された
   読出し専用記・１．Ｑ、装置およびシングルチップマイ
   クロコンピュータと、このシングルチップマイクロコン
   ピュータおよび前記ノズル駆動機構間に接続されたパル
   スモータドライブ用トランジスタとで構成逼れたもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の液体サンプリング装置
   。