分注装置

【課題】分注の際にプローブが空気を吸い込む空吸引を防止することで液体を正確に分注することができる分注装置を提供すること。
【解決手段】試料又は試薬を含む液体中にプローブ１８の先端を侵入させて所定量の液体を吸引し、吸引した液体を所定位置へ移送して吐出する分注装置１０。分注装置１０は、液体を所定量吸引する前に、プローブの先端を少なくとも１回液体中に侵入させる制御手段３０が設けられている。制御手段は、プローブの先端を少なくとも１回液体中に侵入させたときに、プローブに液体を吸引させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分注装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、分注装置は、試料又は試薬を含む液体中にプローブの先端を侵入させて所定量の液体を吸引し、吸引した液体を所定位置へ移送して吐出することによって分注を行っている。ここで、分注に供される試料又は試薬を含む液体は、試料容器や試薬容器に収納した状態で分注装置に複数セットされ、複数の試料容器や試薬容器が分注に伴って搬送経路に沿って順次搬送されてゆく。このため、これらの液体は、搬送に伴う振動により容器内で液面が波立つ結果、液面に泡が発生し、あるいは容器の開口部と液面との間に膜が生ずることがある。特に、試薬は、界面活性剤を含むもの等、試薬の性質から泡や膜が発生し易いものがある。
【０００３】
このため、分注装置は、分注の際に前記泡や液体の膜を液面と誤検知して液体の吸引を開始すると、プローブが前記泡や膜近傍の空気を吸い込んでしまい、この空吸引のために正確な量の液体を分注することができなくなることがある。そこで、液体表面の泡立ちの影響を受けることなく液面を検知することで、液体を正確に分注できるようにした分注装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８２１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された分注装置は、空吸引することなくプローブが正確な量の液体を分注したか否かを検知するもので、空吸引を防止するものではないことから、分注の際にプローブが空気を吸い込み、正確な量の液体を分注することができない場合があるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、分注の際にプローブが空気を吸い込む空吸引を防止することで液体を正確に分注することができる分注装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る分注装置は、試料又は試薬を含む液体中にプローブの先端を侵入させて所定量の液体を吸引し、吸引した液体を所定位置へ移送して吐出する分注装置において、前記液体を所定量吸引する前に、前記プローブの先端を少なくとも１回前記液体中に侵入させる制御手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る分注装置は、上記の発明において、前記制御手段は、前記プローブの先端を少なくとも１回前記液体中に侵入させたときに、前記プローブに前記液体を吸引させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる分注装置は、液体を所定量吸引する前に、前記プローブの先端を少なくとも１回前記液体中に侵入させる。このため、本発明の分注装置は、搬送に伴う振動により容器内で液面が波立つ結果、液面に泡が発生したり、容器の開口部と液面との間に膜が生じたりしても、少なくとも１回液体中に侵入させるプローブの先端が接することによって前記泡や膜が潰れて消失し、あるいは泡が前記プローブの先端によって水平方向へ押し退けられ、表面張力によって容器の壁面に付着してしまう。このため、本発明の分注装置は、分注の際にプローブが空気を吸い込むことがなく、液体を正確に分注することができるという効果を奏する。
【００１０】
また、本発明の分注装置は、プローブの先端を少なくとも１回液体中に侵入させたときに、制御手段が前記プローブに前記液体を吸引させる。このため、本発明の分注装置は、プローブの先端を少なくとも１回前記液体中に侵入させることで泡や膜が消失しなくても、液体を吸引することで泡や膜が液体と共に吸引されるので、試料容器や試薬容器の液体から泡や膜が消失する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の分注装置にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、分注装置１０の構成を示すブロック図である。図２−１〜図２−５は、試料容器の試料中へ２回侵入するプローブ先端の動きを示す正面図である。
【００１２】
分注装置１０は、試料分注用の装置であり、図１に示すように、搬送ベルト２、反応ホイール５及び廃棄箱７を備えた自動分析装置１に組み込まれ、プローブとして使い捨てタイプのチップを使用している。搬送ベルト２は、複数の試料容器３を保持した試料ラック４を搬送する。ここで、図１においては１つの試料ラック４しか図示していないが、搬送ベルト２は、複数の試料ラック４を連続して矢印方向へ搬送する。反応ホイール５は、図示しない駆動手段によって矢印方向へ回転され、周方向に沿って保持した複数の反応容器６を回転方向に搬送する。廃棄箱７は、使用済みのチップ１８を廃棄する箱で、廃棄口７ａが上部に設けられる共に、廃棄口７ａに臨んだ位置にはチップ１８をチップロッド１２から外す取外板８が設けられている。取外板８によってチップロッド１２から外された使用済みのチップ１８は、廃棄口７ａから廃棄箱７へ落下して廃棄される。
【００１３】
分注装置１０は、図１に示すように、分注アーム１１、駆動手段２０、液面検知手段２５及び制御手段３０を備えている。
【００１４】
分注アーム１１は、図１に示すように、先端にチップロッド１２が鉛直方向に設けられ、内部に三方弁１４，分注シリンジ１６及びモータ１７が設置されている。チップロッド１２は、下端にチップ１８が着脱自在に取り付けられ、配管１３を介して三方弁１４と接続されている。三方弁１４は、配管１５を介して分注シリンジ１６と接続され、配管２９を介して送気シリンジ２７と接続されている。分注シリンジ１６は、モータ１７によってピストン１６ａを駆動することにより、試料容器３内の試料をチップ１８に吸引，吐出して分注するシリンジポンプである。分注シリンジ１６は、図１に示すように、ピストン１６ａを僅かに後退させて予めシリンダ１６ｂ内に体積ＶBの空気を吸引した状態が初期位置として設定されている。ここで、チップ１８は、分注アーム１１の動作範囲内に設置されたチップラック１９に未使用のものが予め複数保持されており、分注装置１０の起動時、チップロッド１２には取り付けられていない。
【００１５】
駆動手段２０は、図１にそれぞれ矢印で示すように、分注アーム１１の昇降，水平方向の移動及び水平面内での回転を行わせる。これにより、駆動手段２０は、チップロッド１２に取り付けたチップ１８を試料ラック４，反応ホイール５，廃棄箱７及びチップラック１９の位置へ移動させる。
【００１６】
液面検知手段２５は、試料容器３内の試料液面を検知するもので、圧力センサ２６、送気シリンジ２７及びモータ２８を有している。圧力センサ２６は、配管１３の中間に設けられ、配管１３内の圧力を圧力信号として制御手段３０に出力する。送気シリンジ２７は、モータ２８によってピストン２７ａが駆動され、チップロッド１２に空気を送る。ここで、送気シリンジ２７は、図１に示すように、ピストン２７ａを最大に後退させて予めシリンダ２７ｂ内に空気を吸引した状態が初期位置として設定されている。
【００１７】
制御手段３０は、圧力センサ２６から入力される圧力信号の変化に基づいて試料容器３の試料液面を判定すると共に、三方弁１４の切替、モータ１７，２８及び駆動手段２０の作動を制御する。
【００１８】
以上のように構成される分注装置１０の分注動作を、図２−１〜図２−５を参照しながら、以下に説明する。分注装置１０を起動すると、まず、制御手段３０の制御の下に、分注アーム１１が駆動手段２０によって回動、かつ、水平方向へ移動され、チップロッド１２がチップラック１９上部へ移動される。次に、制御手段３０の制御の下に、分注アーム１１が駆動手段２０によって下降され、チップラック１９に保持された未所用のチップ１８がチップロッド１２の下端に装着される。
【００１９】
次いで、制御手段３０の制御の下、駆動手段２０によって分注アーム１１を上昇させた後、チップロッド１２に装着されたチップ１８が所定の試料容器３の上部に位置するまで分注アーム１１が回動、かつ、水平方向へ移動される。移動後、制御手段３０の制御の下、配管１３と配管２９が接続されるように三方弁１４が切り替えられる。このとき、試料容器３は、例えば、図２−１に示すように、試料３ａの液面に泡Ｂが存在しているとする。
【００２０】
三方弁１４の切替後、制御手段３０の制御の下に、駆動手段２０及び液面検知手段２５が駆動される。これにより、送気シリンジ２７は、配管２９，１３を通ってチップ１８に空気を送り、分注アーム１１が下降する。そして、チップ１８の下端が試料容器３の試料液面に接すると、配管１３内の圧力が上昇する。このため、制御手段３０は、圧力センサ２６から入力される圧力信号の変化に基づいて、チップ１８の下端が試料容器３の試料液面に接したと判定する（１回目の液面検知）。これにより、制御手段３０は、モータ２８及び駆動手段２０に停止信号を出力し、送気シリンジ２７によるチップ１８への送気を止めると共に、チップ１８の下端が試料液面から一定深さまで侵入した位置で分注アーム１１の下降を停止させる。
【００２１】
このとき、試料３ａの液面に存在する泡Ｂは、チップ１８の下端から吐出される空気とチップ１８下端が触れることによって潰れ、図２−２に示すように、液面から消失してしまう。また、チップ１８の下端が泡Ｂに接すると、送気シリンジ２７から送られる空気によって泡Ｂが膨らんで破裂してしまい配管１３内の圧力は変化しない。このため、分注装置１０は、泡Ｂを液面と誤検知することはない。
【００２２】
次に、分注装置１０は、分注アーム１１の下降が停止した後、制御手段３０の制御の下に、三方弁１４を切り替えて配管１３と配管１５とを接続する。そして、制御手段３０の制御の下に、モータ１７によって分注シリンジ１６のピストン１６ａを初期位置（体積ＶB）から体積ＶA（＞ＶB）に相当する分後退させ、図２−３に示すように、チップ１８内に試料３ａを吸引する（１回目の吸引）。これにより、分注装置１０は、試料容器３の試料液面に泡が残っていても、この泡を試料３ａと共に吸引して試料液面から除去してしまう。
【００２３】
分注装置１０は、このようにして試料容器３に保持された試料３ａの液面から泡Ｂを完全に除去した後、制御手段３０の制御の下に、駆動手段２０によって分注アーム１１を上昇させ、図示しない廃棄位置まで分注アーム１１を回動させる。そして、分注装置１０は、制御手段３０の制御の下に、モータ１７によって分注シリンジ１６のピストン１６ａを駆動し、１回目の吸引による試料３ａを吐出して廃棄し、図２−４に示すようにチップ１８を空にする。この後、分注装置１０は、制御手段３０の制御の下に、モータ１７によって分注シリンジ１６のピストン１６ａを駆動し、シリンダ１６ｂ内に体積ＶBの空気を吸引した初期位置にピストン１６ａを復帰する。
【００２４】
次に、分注装置１０は、制御手段３０の制御の下に、三方弁１４を切り替えて配管１３と配管２５とを接続する。そして、分注装置１０は、制御手段３０の制御の下に、駆動手段２０及びモータ２８を駆動し、送気シリンジ２７から配管２９，１３を通ってチップ１８に空気を送りながら分注アーム１１を下降させる。これにより、制御手段３０が、圧力センサ２６から入力される圧力信号の変化に基づいて２回目の液面検知を実行し、送気シリンジ２７によるチップ１８への送気を止めると共に、チップ１８の下端が試料液面から一定深さまで侵入した位置で分注アーム１１の下降を停止させる。
【００２５】
次いで、分注装置１０は、制御手段３０の制御の下に、三方弁１４を切り替えて配管１３と配管１５とを接続し、モータ１７を駆動して分注シリンジ１６によって、図２−５に示すように、チップ１８内に試料３ａを所定量ＶC吸引させる（２回目の吸引）。このとき、試料３ａは、液面に泡Ｂが存在していない。このため、チップ１８は、空気を吸い込むことがないので、所定量ＶCの試料３ａを正確に吸引することができる。
【００２６】
この後、分注装置１０は、制御手段３０の制御の下に、駆動手段２０によって分注アーム１１を上昇させ、反応容器６の上部まで分注アーム１１を回動させる。そして、制御手段３０の制御の下に、駆動手段２０によって分注アーム１１をチップ１８の下端が反応容器６内に入る高さまで下降させる。次に、分注装置１０は、制御手段３０の制御の下に、モータ１７を介して分注シリンジ１６を所定量ＶC（≧ＶA＞ＶB）と体積ＶD（≒ＶB）に相当する分だけ駆動させる。これにより、分注装置１０は、チップ１８に吸引した所定量ＶCの試料３ａを反応容器６内に全部吐出し、１つの試料容器３に保持された試料３ａの分注作業が完了する。このように、分注装置１０は、試料３ａを所定量吸引する前に、制御手段２０がチップ１８の先端を少なくとも１回試料３ａ中に侵入させることによって泡Ｂを消失させる。このため、分注装置１０は、空気を空吸引することなく試料３ａを正確に分注することができる。
【００２７】
このようにして１つの試料３ａの分注作業が完了したら、分注装置１０は、制御手段３０の制御の下に、駆動手段２０によって分注アーム１１を上昇させ、チップ１８を廃棄箱７の廃棄口７ａ上部に移動させる。次に、分注装置１０は、制御手段３０の制御の下に、駆動手段２０によって分注アーム１１を下降させた後、分注アーム１１の水平移動と上方への移動により廃棄板８によってチップ１８をチップロッド１２から外し、廃棄口７ａから廃棄箱７に廃棄する。
【００２８】
次いで、分注装置１０は、制御手段３０の制御の下に、駆動手段２０によって分注アーム１１を上昇させた後、チップロッド１２をチップラック１９上部へ移動させる。この後、分注装置１０は、制御手段３０の制御の下に、モータ１７によって分注シリンジ１６を駆動し、ピストン１６ａを図１に示す初期位置へ復帰させた後、三方弁１４を切り替えて配管１３と配管２９とを接続し、送気シリンジ２７を図１に示す初期位置へ復帰させる。そして、分注装置１０は、上述の手順に従って引き続く新たな試料の分注を開始する。
【００２９】
一方、所定量ＶCの試料３ａが分注された反応容器６は、自動分析装置１の図示しない試薬分注部から試料３ａに対応した所定量の試薬が分注され、反応ホイール５によって搬送されながら試料と試薬が反応する。自動分析装置１は、試料と試薬が反応した反応液を図示しない測光部で測光し、試料成分に関する測光データを演算処理し、分析値として記録紙にプリントアウトするか、モニタ画面に表示する他、外部コンピュータに出力する。そして、測光が終了した反応容器６は、反応ホイール５によって自動分析装置１の図示しない洗浄部に搬送されて洗浄された後、分注装置１０によって新たな試料が分注される。
【００３０】
ここで、例えば、図３に示すように、試料３ａの液面中央に泡Ｂが存在しているとき、分注装置１０は、チップ１８の先端を少なくとも１回試料３ａ中に侵入させるように作動させると、下降してくるチップ１８の先端によって泡Ｂが水平方向へ押し退けられることがある。この結果、泡Ｂは、表面張力によって、図４及び図５に示すように、チップ１８の先端から離れて試料容器３の壁面へ付着してしまう。泡Ｂが試料容器３の壁面へ表面張力によって付着すると、分注装置１０は、チップ１８が試料３ａを吸引しても、泡Ｂを吸い込むことはなく、試料３ａを正確に分注することができる。従って、試料３ａを所定量吸引する前に、制御手段２０がチップ１８の先端を少なくとも１回試料３ａ中に侵入させると、試料３ａを所定量吸引する位置から泡Ｂを排除することができ、これが本発明の特徴である。
【００３１】
また、試料容器３は、ベルト２による試料ラック４の搬送に伴う振動により試料３ａの液面が波立つ結果、図６に示すように、試料容器３の開口と試料３ａの液面との間に試料３ａの膜Ｍが生ずることがある。このような場合であっても、膜Ｍを液面と誤検知して液体の吸引を開始すると、チップ１８が空気を吸い込んでしまって試料３ａを正確に分注することができなくなることがある。
【００３２】
しかし、本発明の分注装置１０は、試料３ａを所定量吸引する前に、制御手段２０がチップ１８の先端を少なくとも１回試料３ａ中に侵入させる。このため、チップ１８の先端が試料３ａ中に侵入する動作に伴い、チップ１８の先端が膜Ｍに触れると、膜Ｍが破れて消失する。従って、分注装置１０は、試料３ａを所定量吸引する前に、制御手段２０がチップ１８の先端を少なくとも１回試料３ａ中に侵入させると、図７に示すように、泡Ｂが存在する場合と同様に、膜Ｍが消失する。このため、分注装置１０は、試料容器３に試料３ａの膜Ｍが生じたときでも、チップ１８が空気を吸い込むことなく、試料３ａを正確に分注することができる。
【００３３】
以上のように、本発明の分注装置１０は、試料３ａを所定量吸引する前に、制御手段２０がチップ１８の先端を少なくとも１回試料３ａ中に侵入させることにより、試料３ａの表面に生じた泡Ｂや試料容器３の開口と試料３ａの液面との間に試料３ａの膜Ｍを消失させるか、泡Ｂをチップ１８の先端によって水平方向へ押し退けることによって、チップ１８が空気を吸い込むことなく、試料３ａを正確に分注することができるようにしている。このため、本発明の分注装置１０は、チップ１８の先端を少なくとも１回試料３ａ中に侵入させればよく、必ずしも試料３ａを吸引する必要はない。従って、分注装置１０は、１回目の液面検知を行った後、１回目の吸引を行うことなく分注アーム１１を上昇し、分注アーム１１を下降させながら２回目の液面検知を行って、２回目の吸引を行うようにしてもよい。
【００３４】
また、分注装置１０は、１回目の吸引を行った後、分注アーム１１を上昇させずに試料３ａを試料容器３に戻し、分注アーム１１を上昇させて三方弁１４を切り替えて配管１３と配管２９とを接続後、分注シリンジ２７からチップ１８に空気を送りながら分注アーム１１を下降させて２回目の液面検知を行うようにしてもよい。さらに、分注装置１０は、２回目の吸引を行った後、分注アーム１１を一定量上昇させたときに、チップ１８の下端が試料３ａの液面に触れているか否かを判定することで、万一泡や膜が消失しなかった場合でも、試料３ａをチップ１８内に正確に吸引できたか否かを判定し、試料３ａを正確に吸引できなかったときには警報を発するようにしてもよい。
【００３５】
なお、実施の形態の分注装置は、試料を分注する場合について説明したが、試薬の分注装置として使用することも可能であり、また、分析装置等に組み込むことなく単なる分注のみに使用する分注装置として使用してもよい。また、分注装置１０は、三方弁１４，分注シリンジ１６，モータ１７及び圧力センサ２６を分注アーム１１外部の静止位置に設けてもよい。さらに、チップ１８は、パーツフィーダ等を用いて分注装置１０に供給してもよい。
【００３６】
また、分注シリンジ２７は、シリンジに代えてポンプを用いることで、チップ１８から空気を吐出するようにしてもよい。また、分注装置は、試料容器３の試料液面を検知する手段として、圧力センサ２６と分注シリンジ２７を用いたが、例えば、超音波による液面検知手段を用いてもよい。
【００３７】
一方、自動分析装置１は、試料ラック４によって試料容器３を供給する他、ホイール状の試料ディスクや試料テーブルにセットして搬送するようにしてもよい。また、反応容器６は、使い捨てタイプとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明にかかる分注装置は、分注の際にプローブが空気を吸い込む空吸引を防止することで液体を正確に分注するのに有用であり、特に、分注装置単独として使用する場合あるいは分析装置に組み込んで使用する場合の双方の使用に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】分注装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２−１】試料容器の試料中へ２回侵入するプローブ先端の動きを示す正面図であり、試料の液面に泡が存在している試料容器の上方にプローブが移動されたときの図である。
【図２−２】試料容器の試料中へ２回侵入するプローブ先端の動きを示す正面図であり、試料容器の試料中へ侵入するプローブ先端が触れて試料液面の泡が消失したときの図である。
【図２−３】試料容器の試料中へ２回侵入するプローブ先端の動きを示す正面図であり、プローブに試料の１回目の吸引を行なわせたときの図である。
【図２−４】試料容器の試料中へ２回侵入するプローブ先端の動きを示す正面図であり、１回目の吸引を行なった試料を吐出させてプローブを空にしたときの図である。
【図２−５】試料容器の試料中へ２回侵入するプローブ先端の動きを示す正面図であり、プローブに試料の２回目の吸引を行なわせたときの図である。
【図３】試料容器の試料液面に泡が存在しているときの正面図である。
【図４】図３の試料中に侵入するプローブ先端によって泡が水平方向へ押し退けられ、表面張力によって試料容器の壁面へ付着したときの正面図である。
【図５】図３の試料中に侵入するプローブ先端によって泡が水平方向へ押し退けられ、表面張力によって試料容器の壁面へ付着したときの平面図である。
【図６】試料容器の開口と試料液面との間に試料の膜が生じたときの正面図である。
【図７】試料容器の試料中へ侵入するプローブ先端が触れて膜が消失したときの正面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１自動分析装置
２搬送ベルト
３試料容器
３ａ試料
４試料ラック
５反応ホイール
６反応容器
７廃棄箱
７ａ廃棄口
８取外板
１０分注装置
１１分注アーム
１２チップロッド
１３配管
１４三方弁
１５配管
１６分注シリンジ
１６ａピストン
１６ｂシリンダ
１７モータ
１８チップ
２０駆動手段
２５液面検知手段
２６圧力センサ
２７送気シリンジ
２７ａピストン
２７ｂシリンダ
２８モータ
２９配管
３０制御手段
Ｂ泡
Ｍ膜

【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料又は試薬を含む液体中にプローブの先端を侵入させて所定量の液体を吸引し、吸引した液体を所定位置へ移送して吐出する分注装置において、
前記液体を所定量吸引する前に、前記プローブの先端を少なくとも１回前記液体中に侵入させる制御手段を設けたことを特徴とする分注装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記プローブの先端を少なくとも１回前記液体中に侵入させたときに、前記プローブに前記液体を吸引させることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。

【図１】