液体吸引装置
【課題】ノズルや容器底面を破損させることなくノズル先端を容器底面に接触させて液体を吸引できるようにする。
【解決手段】３次元的に移動可動なアーム１０１に上方に伸びる複数本のレール１１２を設け、レールに沿って可動な配管固定部材１０３に配管１０２を固定する。配管は、先端部分がノズルとして機能する。複数の反発材１１４をアームに設けることにより、配管固定部材の傾斜が補正される。アームを下降して配管先端が容器１０６の底に衝突すると、配管及び配管固定部がレールに沿って上方に移動し、配管及び容器底部の破損を回避して配管先端を容器底部に接触させることができ、その状態で容器内の液体を吸引する。
【解決手段】３次元的に移動可動なアーム１０１に上方に伸びる複数本のレール１１２を設け、レールに沿って可動な配管固定部材１０３に配管１０２を固定する。配管は、先端部分がノズルとして機能する。複数の反発材１１４をアームに設けることにより、配管固定部材の傾斜が補正される。アームを下降して配管先端が容器１０６の底に衝突すると、配管及び配管固定部がレールに沿って上方に移動し、配管及び容器底部の破損を回避して配管先端を容器底部に接触させることができ、その状態で容器内の液体を吸引する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプルや試薬等の液体の吸引に使用される液体吸引装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生化学や免疫学等の分野における分析や検査では、吸引吐出操作によってサンプルや試薬等の液体を試料容器に小分けする。例えば、多数の試験管やマイクロプレートの多数の小孔に保存されたサンプル液や試薬液、希釈液、洗浄液を吸引吐出ノズルに吸引し、吸引した液体を別の容器や小孔に吐出する操作を行う。この吸引吐出操作の自動化は、容器の深さ方向（Ｚ方向）及び多数の容器が縦横に並ぶ平面方向（ＸＹ方向）へ移動可能な吸引吐出ノズルと、配管を経由してノズルと接続するポンプを有する吸引吐出装置によって行われる。
【０００３】
吸引吐出装置は、吸引吐出ノズルを容器内に降下し、ノズル先端を容器内部の液体に浸して液体を吸引する。一般的に、ノズルの降下時、ノズル先端と容器底面の間に少し隙間を設けることで、衝突によるノズル先端や容器底面の破損を防いでいる。容器底面との間に十分な隙間を設けることは、ノズル先端のＺ方向の位置決めや、大量生産に伴う試料容器のサイズばらつきを緩和し、吸引吐出装置内での試料容器の設置位置の厳密性を軽減する。
【０００４】
特許文献１には、ノズルの破損防止を目的として、ノズル先端が障害物に衝突すると、ノズルと配管が上動し、配管がばね付きアース板に当接してアームの降下を停止させる方法が開示されている。特許文献２には、ノズルや容器に変形や破損、疲労破壊を生じさせることなく、容器内に収容されている微量な液体を吸引するために、ノズル先端を容器底部に低速で弾性的に当接させる方法が開示されている。特許文献３には、ニードルガイドとニードルの相対高さが変位した状態を保持することを目的として、ニードルと、ニードルに設けられた相対高さが所定量変位可能なガイド、ガイドを下方向に付勢する手段、ニードルガイド保持手段を設けることが開示されている。特許文献４には、ノズル先端部が障害物に当たると、移動体がノズル受けより隔離して、ノズルをノズル受けの移動方向と逆方向に移動する方法が開示されている。特許文献５には、ＸＹ平面に対して精度良くノズル先端基準高さ位置を調整するために、ノズルを保持するノズル保持具をスライド可能とする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−５５９２５号公報
【特許文献２】特開平１１−２７１３２２号公報
【特許文献３】特開２００５−１７２７６４号公報
【特許文献４】特開２０００−８８８６４号公報
【特許文献５】特開２００７−１３９７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ノズル先端と容器底面の間に隙間を設けると、その隙間分だけ液体を吸引できなくなり、液体が試料容器内に残留することになる。例えば、液体吸引装置を、検査部や分析部を持つ計測装置に組み込んだ場合、吸引前の試料容器内部の液体量と吸引吐出ノズルへ吸引した液体量との比を液体吸引効率とすると、吸引した液体を化学反応させて検査部や分析部で計測する際、液体吸引率が低いと計測感度も低くなる。従って、ノズル先端と容器底面間の隙間を最小化することは液体回収率の向上に寄与し、検査や分析感度の向上にもつながる。理想は試料容器内部の液体の全量回収であり、ノズル先端を容器底面に安全に接触させる方法が望まれている。
【０００７】
多数の試料容器が縦横に並ぶＸＹ方向にノズル先端を正確に位置決めすることも重要である。吸引吐出ノズル先端を目的試料容器に向けてＸＹ方向に移動し、Ｚ方向にノズルを降下させて試料容器内部の液体を吸引するが、液体が微量である場合には、特に正確な位置決めが必要となる。容器内部の液体が微量であると液体は半球様の液滴状になるが、吸引吐出ノズルの位置ずれが起きると、ノズルを容器内に降下した時、ノズル先端が容器底面上の液滴に接触せず液滴が存在しない容器底面上に位置し、液滴を吸引できない問題が発生する。
【０００８】
近年、生化学や免疫学の分野における検査・分析の高感度化や単位時間当たりの処理能力（スループット）向上のため、吸引操作の液体吸引効率と吸引吐出ノズル先端の平面方向の位置決め精度の向上が求められている。しかし、以下の理由で液体吸引効率と位置決め精度の向上は困難であった。
【０００９】
ノズル先端が液滴表面付近に位置すると、吸引時に液滴表面付近の空気も同時に吸引し、吸引液体量がばらつく。またノズル先端と容器底面の間に隙間があると、隙間分だけノズル先端から液体が吸引できず、液体が試料容器内に残留する。吸引液体量のばらつきと液体の残留を抑えるためには、ノズル先端を液滴がある容器底面に隙間無く接触させる必要がある。しかし試料容器には平らな底面や、錐形状の底面など様々な形状の底面が存在し、また容器底面から発光反応を検出する場合には、容器底面の素材が薄い石英ガラスであったり、微生物を捕捉する場合は、厚さ数マイクロメートルから百数十マイクロメートルで開孔率２０〜８０％のメンブレンフィルターであったり、様々な素材の容器底面も存在する。このように容器底面の形状や素材が異なるため、容器の深さ方向の距離や、容器底面上の液滴の位置が変わりやすい。従って、ノズル長やノズル降下量、ノズルの縦横方向移動量を一律に設定することで、ノズル先端と容器底面の隙間を縮める事は難しい。一律な設定は、ノズル先端と容器底面の強い衝突を発生させ、ノズル先端又は容器底面を破損してしまう恐れがある。このため液体吸引率や位置決め精度の向上に限界がある。
【００１０】
我々は、このような多様な容器底面に対してノズル先端を接触させる目的で、従来の液体吸引装置の液体吸引率や位置決め精度の向上を詳細かつ継続的に試みた。まずノズルや容器底面の破損を防止するため、ノズル先端を容器底面に弾性的に接触させ、ノズル先端と容器底面の接触で生じる衝撃の緩和を試みた。しかし、生じた弾性力が容器底面へ押圧として働くことで容器底面を傷つけたり、ノズル先端を破損させたりした。ノズル先端がキャピラリーガラスであったり、容器底面が石英ガラス又はメンブレンフィルターである場合には、顕著にそれらが破損した。降下速度を低下させる方法も試みたが、スループットが低下する結果となった。
【００１１】
そこで弾性体を用いない方法として、ノズルを降下させ、ノズル先端が容器底面に接触した後、ノズル全体を容器底面に対して相対的に上方向へ移動させる方法を試みた。この方法においても、ノズルや容器底面を破損させる問題が生じた。特開２００７−１３９７０４号公報に記載のように、ノズルを固定したノズル保持具に、ノズル保持具がスライド可能なＬＭ（Linear Motion）ガイドを設けてみた。ＬＭガイドはノズル保持具を直線的に移動させる手段として効果はあるが、ノズル先端を容器底面に衝突させた時、ノズル保持具が重く、ノズル保持具がスライドする前にノズル先端や容器底面が破損した。そこでノズル保持具の重さを徐々に軽くし、ノズル保持具が相対的にスライドしやすい条件にした。しかし、ノズル保持具がスムーズにスライドする時もあれば、ノズル保持具がスライドせずに途中で止まり、容器底面に接触できなかったり、ノズル先端や容器底面を破損したり、液滴が回収できない問題が観察された。
【００１２】
これはノズルがＸＹＺ方向に移動する時、ノズルに横ぶれ（傾斜）が発生するのが原因であるとわかった。ノズルの傾斜により、スライドに噛み合わせ不良が生じ、ノズルの自重による降下移動や、容器底面と接触した際の上昇移動が不可能になったり、ノズルの傾斜によってノズル先端位置がずれて液滴への位置決めが不正確になったり、脆弱な容器底面を傷つけたり破損したり、容器底面が相対的に強固な場合は、ノズル先端やノズル自身を破損したりすることがわかった。
【００１３】
ノズルを傾斜させないため、ノズルや配管、ポンプを常に直線上に位置させる方法が考えられるが、ノズルの移動のたびに直線上に位置した配管やポンプも移動させなければならないため、液体吸引装置が巨大化する問題がある。
【００１４】
従って、従来の液体吸引装置は、ノズルの縦横高さ方向の移動により生じるノズルの傾斜が原因で、ノズル先端や容器底面を破損させたり、ノズル先端の位置決め精度を低下させたりする問題があった。
【００１５】
本発明は、ノズルの傾斜を補正することで、ノズルや容器底面を破損させることなくノズル先端を容器底面に接触させ、かつノズル先端の位置決め精度を向上させて、液体の吸引率を向上できる液体吸引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】
【００１６】
本発明の液体吸引装置は、以下のような手段をいくつか組み合わせて用いる。
（１）ＸＹＺ方向に移動可能なアーム、配管、配管が固定された配管固定部材、配管に結合したポンプを備える。配管固定部材はアームと繋がり、配管末端開口部が容器底面に接触した際、配管固定部材はアームに対して相対的な変位が可能で、配管固定部材がアームに対して傾斜した場合、傾斜の補正が可能な機構を備える。なお、ノズルは配管と一体であり、配管末端開口部がノズル先端に相当する。
（２）配管固定部材とアームの相対的な位置変化は、アームの上方に延びる３本以上の互いに平行なレールを設け、配管固定部材に設けた貫通孔にレールを通して、配管固定部材がレール上を移動できるようにすることで可能とした。ノズルの傾斜の補正は、アーム上のレール位置を結んでできる多角形上あるいはその外側に反発材を設けることで可能とした。反発材は配管固定部材には結合していない。配管固定部材がレール上でアームに対して傾斜すると、配管固定部材が反発材を押し、反発材が配管固定部材を押し返すことでノズルの傾斜が補正される。この構成により、配管末端開口部（ノズル先端）を容器底面に接触させて、溶液を回収できる。
（３）反発材は、配管固定部材の相対的に移動可能なすべての方向に備えられており、配管固定部材がレール上の中心から移動可能などちらか一方に位置していた際、傾斜しても、配管固定部材は一方に位置していた側に備えられた反発材を押し、反発材は押し返すことで傾斜を補正する。
（４）反発材を導電性とし、反発材が接触する配管固定部材の面に導電膜を設ける。この場合、複数の反発材が配管固定部材と接触するとその反発材同士が電気的に導通し、反発材間の電気的な導通と非導通によって、配管固定部材の傾斜を判定することができる。
（５）反発材の基部に圧電素子を設ける。この場合、配管固定部材が傾斜し、配管固定部材が反発材を押したとき、反発材による押圧を圧電素子が検出して配管固定部材の傾斜を判定することができる。
（６）反発材間の電気的導通もしくは非導通、又は圧電素子による押圧検出もしくは非検出の組み合わせによって、配管固定部材の傾斜を判定し、所定量の配管固定部材の傾斜を検出した場合は、配管固定部材の傾斜を配管調整部で補正するようにしてもよい。
（７）配管調整部は、配管固定部材とポンプの間に設ける。配管調整部は回転体であり、回転体に配管が巻かれており、回転体が回転して、配管調整部と配管固定部材の間の配管長を調整することで、配管固定部材の傾斜を補正する。
（８）液体吸引装置は、アームをＸＹ方向に移動させることで、配管末端開口部を試料容器上に移動させ、アームをＺ方向に移動させることで、配管末端開口部を試料容器底面と接触させ、接触と同時に配管と結合する配管固定部材がアームと結合するレール上を移動し、配管末端開口部から配管内に液体を吸引する。
（９）アームのＸＹ方向の移動前に、反発材間の通電を確認し、通電が検出された場合には配管固定部材は正常位置にあり、通電が検出されなかった場合には配管固定部材は不正位置にあると判定する。不正位置の場合、配管調整部によって配管長を調整し、配管固定部材を正常位置に補正する。配管固定部材が正常位置の場合、アームをＸＹ方向又はＺ方向に移動させる。Ｚ方向移動中、反発材間の通電をモニタリングし、反発材間の通電が検出されている間は、配管末端開口部は容器底面と接触していないと判定してＺ方向のアームの移動を続け、反発材間の通電が検出されなくなったとき、配管末端開口部が容器底面と接触したと判定し、アームの高さ方向の移動を停止する。その後、配管末端開口部から液体を吸引する。
（１０）反発材を配管固定部材の下方だけでなく、上方にも設置する。下側の反発材間同士で通電している場合は、配管固定部材は正常位置と判定し、上側の反発材同士で通電している場合には、配管固定部材の上下移動の上限にあることを判定する。上側の反発材と下側の反発材で通電している場合には、配管固定部材が傾斜していると判定し、配管調整部を用いて配管長を調整し、配管固定部材の傾斜を補正する。
（１１）反発材の基部に設けられている圧電素子が所定量以上の押圧を検出した場合、配管固定部材が傾斜していると判定し、配管調整部を用いて配管長を調整し、配管固定部材の傾斜を補正するようにしてもよい。
（１２）反発材は、ばね、ゴム、スポンジ、もしくは磁石とすることができる。反発材を磁石で構成する場合には、反発材と配管固定部材が向かい合う部分を同極の磁石とする。あるいは、反発材と配管固定部材、レールのお互いに向かい合う部分を同極の磁石とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、配管末端開口部（ノズル先端）や容器底面を破損させずに配管末端開口部を容器底面に接触させることができ、容器底面上にある液滴を効率良く回収することができる。また、配管が曲がることで配管固定部材が傾斜しても補正可能なため、配管を常に直線状にする必要が無く、装置をコンパクト化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】液体吸引装置の一例の全体構造図。
【図２Ａ】配管固定部材とレール台の分解組立図。
【図２Ｂ】配管固定部材とレール台を組み立てた状態の図。
【図３Ａ】配管固定部材の一例を示す平面模式図。
【図３Ｂ】レール台の一例を示す平面模式図。
【図４Ａ】ノズル先端が液滴の上方に位置する状態を示す図。
【図４Ｂ】ノズル先端がメンブレンフィルターと衝突した状態を示す図。
【図５Ａ】反発材による配管固定部材の傾斜補正効果を説明する図。
【図５Ｂ】反発材が無い場合の比較図。
【図６Ａ】配管固定部材の上下に反発材を有し、配管固定部材が自重により下側の反発材と接触している状態を示す図。
【図６Ｂ】配管固定部材の下側の反発材による傾斜補正効果の説明図。
【図６Ｃ】配管固定部材の上下に反発材を有し、配管固定部材が上方向に移動した状態を示す図。
【図６Ｄ】配管固定部材の上側の反発材による傾斜補正効果の説明図。
【図７Ａ】配管固定部材の位置と傾斜状態を検出するための構成例を説明する図。
【図７Ｂ】配管固定部材の位置と傾斜状態を検出するための構成例を説明する図。
【図７Ｃ】配管固定部材の位置と傾斜状態を検出するための構成例を説明する図。
【図７Ｄ】配管固定部材の位置と傾斜状態を検出するための構成例を説明する図。
【図７Ｅ】配管固定部材の位置と傾斜状態を検出するための構成例を説明する図。
【図８】微生物計測が可能な液体吸引装置の説明図。
【図９】液体吸引の手順を示すフローチャート。
【図１０】入出力部の表示画面例を示す図。
【図１１Ａ】本発明を用いなかった場合に生じた問題の説明図。
【図１１Ｂ】本発明を用いなかった場合に生じた問題の説明図。
【図１１Ｃ】本発明を用いなかった場合に生じた問題の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１を用いて、本発明による液体吸引装置の全体構造例を説明する。なお、以下の説明中の具体的な数値や材料等は単に一例を示したにすぎず、本発明を限定するものではない。
【００２０】
液体吸引装置の外枠の大きさと形状の一例は、縦３０ｃｍ、横４０ｃｍ、高さ４０ｃｍの直方体状である。液体吸引装置の基本構成は、ＸＹＺ方向に移動可能なアーム１０１、配管１０２、配管１０２が固定された配管固定部材１０３、配管１０２の後端に接続されたポンプ１０４、アーム１０１を駆動する移動機構１１５、配管固定部材１０３がアーム１０１に対して傾斜したときに傾斜を補正する傾斜補正機構を備える。移動機構１１５やポンプ１０４は制御部１０５によって制御される。この他に、複数の試料容器１０６，１０７，１０８、試料容器台１０９を備える。なお、図示した試料容器１０６の容器底面はメンブレンフィルター１１０である。アーム１０１にはレール台１１１が、レール台１１１には複数本のレール１１２が固定されている。複数本のレールは互いに平行である。
【００２１】
図２Ａは配管固定部材１０３とレール台１１１の分解組立図、図２Ｂは配管固定部材１０３とレール台１１１を組み立てた状態の図である。図２Ａに示されているように、配管固定部材１０３には上下に貫通する貫通孔１１３が設けられ、使用状態では図２Ｂに示すように、貫通孔１１３にレール１１２が貫通している。配管固定部材１０３は、図２Ｂに上下の矢印で示すように、レール１１２上を自由に上下動可能である。通常、配管固定部材１０３は自身の自重で、レール台１１１上の反発材１１４と接触しているが、反発材１１４と結合してはいない。
【００２２】
図３Ａは配管固定部材の一例を示す平面模式図、図３Ｂはレール台の一例を示す平面模式図である。図３Ｂに示すように、レール台１１１上に設けられた反発材１１４は、４本のレール１１２で形作られる四角形の外側の四隅に位置する。レール台１１１の中央には配管１０２が貫通する穴１１６が設けられている。図３Ａに示すように、配管固定部材１０３は、４つの貫通孔１１３に４本のレール１１２が通り、自身の自重で四隅の反発材１１４を覆う形で接触する（図２Ｂ）。配管固定部材１０３の中央には配管１０２が固定されている。
【００２３】
本実施例の配管１０２は、長さ２ｍ、内径０．５３０ｍｍ、外形０．６６０ｍｍの円筒形のガラスキャピラリー（GL Science社）である。配管１０２は、一方の末端がポンプ１０４に接続されており、他方の末端から４ｃｍの所で配管固定部材１０３に固定されている。配管の開口末端部から配管固定部材１０３までの４ｃｍの部分はノズルとして機能し、配管開口末端部はノズル末端として機能する。ノズルと配管を一体とすることで、ノズル−配管構成の単純化と、ノズル−配管間の接続面を無くすことによる液体吸引速度の安定化、ノズル−配管間の接続面からのコンタミネーション防止を実現している。
【００２４】
アーム１０１はＸＹ（平面）方向に２０ｃｍ、Ｚ（鉛直）方向に２０ｃｍ移動可能である。
【００２５】
配管固定部材１０３は、重さ３ｇのポリプロピレン製で、縦１．５ｃｍ、横３ｃｍ、高さ０．５ｃｍの直方体である。配管固定部材１０３に４つ設けられた貫通孔１１３は、それぞれ直径０．３ｃｍの円筒形の穴である。レール１１２もアーム１０１上に４本あり、アルミニウム製で、直径０．２８ｃｍの円筒である。配管固定部材１０３は、貫通孔１１３にレール１１２が貫通しており、レール１１２による拘束を受けてアーム１０１に対して変位可能である。
【００２６】
容器底面に用いたメンブレンフィルター１１０は、孔径０．４５μｍ、厚さ１５０μｍ、空隙率７９％のＭＦ−ミリポアメンブレンフィルター（ミリポア製）、又は孔径１０μｍのマイテックスメンブレンフィルター（ミリポア製）、孔径０．３μｍ、厚さ７μｍのポリカーボネートフィルター（ミリポア製）をそれぞれ直径０．５ｃｍの円形に加工したメンブレンフィルターである。なお、底面がメンブレンフィルターではない汎用的な試料容器としては、直径１．２ｃｍのポリプロピレンチューブ（SARSTEDT、55.535）とポリスチレンチューブ（SARSTEDT、657.462）を用いた。
【００２７】
反発材１１４にはアルミニウムばねを用いたが、スポンジやゴムなどを用いてもよい。また反発材１１４は磁石でも良く、反発材１１４として磁石を用いる場合には、反発材１１４と向かい合う配管固定部材１０３の面を反発材１１４と同極の磁石とする。
【００２８】
図４Ａ、図４Ｂと図５Ａ、図５Ｂを用いて、配管固定部材１０３のレール１１２上の移動により生じる効果と、傾斜補正効果について説明する。
【００２９】
図４Ａ、図４Ｂは、配管固定部材がレールに沿って移動することにより生じる効果を示す図である。図４Ａの状態において、アーム１０１は任意の高さ位置にあり、配管末端開口部（ノズル先端）２０１はどこにも接触しておらず、メンブレンフィルター１１０上の液滴２０２の上方に位置する。この任意の高さ位置からアーム１０１を降下させるとき、ノズル先端２０１がどこにも接触しない間は、配管固定部材１０３は反発材１１４上に載ってアーム１０１と共に降下する。引き続きアーム１０１を降下させ、ノズル先端２０１がメンブレンフィルター１１０と衝突すると、図４Ｂに示すように、衝突後のアーム１０１の降下距離分、配管固定部材１０３はレール１１２上を上方向に移動する。この移動によりノズル先端２０１がメンブレンフィルター１１０と衝突しても、ノズル先端２０１とメンブレンフィルター１１０を破損させずに、ノズル先端２０１をメンブレンフィルター１１０に確実に接触させることができる（衝突緩和効果）。続いて、メンブレンフィルター１１０上の液滴２０２を吸引する。ノズル先端２０１とメンブレンフィルター１１０は接触しているため、ノズル先端２０１とメンブレンフィルター１１０に隙間が生じず、効率よく液滴２０２を吸引できる。
【００３０】
なお、ノズル先端２０１はメンブレンフィルター１１０に対して平滑以外の形状が好ましい。ノズル先端２０１がメンブレンフィルター面と平行になるような平滑形状の場合、ノズル先端２０１とメンブレンフィルター１１０が接触後、ノズル先端２０１がメンブレンフィルター１１０に埋もれてしまい液滴２０２の吸引が困難になる。ノズル先端が斜めに切断された形状の場合、ノズル先端はメンブレンフィルターに埋もれること無く、液滴の吸引が可能になる。
【００３１】
衝突緩和効果は、配管固定部材１０３がレール１１２に沿って上方に移動することで生じる。すなわち、配管固定部材１０３がレール１１２に沿って上下動可能なことが必要であるが、我々は、配管固定部材１０３がアーム１０１に対して傾斜すると、配管固定部材１０３の貫通孔１１３とレール１１２間で摩擦が生じ、配管固定部材１０３の上下動が不可能になることを見出した。
【００３２】
配管固定部材１０３の傾斜を生じさせない方法として、貫通孔１１３とレール１１２の直径をほぼ同じにすることが考えられるが、そうすると配管固定部材１０３の僅かな傾斜で貫通孔１１３の内面とレール１１２の外面で摩擦が生じ、配管固定部材１０３の上下動が不可能になる。また、配管固定部材１０３の傾斜はノズル先端２０１の位置決め精度にも関わり、微量な液滴２０２にノズル先端２０１を接触させようとする場合、配管固定部材１０３の傾斜に伴いノズル先端２０１が傾斜してノズル先端の位置が変化し、微量な液滴と接触できず、吸引しても液滴を回収できない。
【００３３】
ノズル先端２０１や容器底面がガラスキャピラリーやメンブレンフィルターのような脆弱な材質の場合、摩擦を小さくし、配管固定部材１０３を可能な限り軽くして、摩擦や重量によるノズル先端２０１や容器底面の破損を防ぐ必要がある。ただし摩擦を小さくし、重量を軽くすると、配管固定部材１０３は傾斜しやすくなる。配管固定部材１０３の傾斜は、ノズル先端２０１を容器底面に接触させる試みにおいて、常に付きまとう問題である。配管固定部材１０３の傾斜は、アーム１０１のＸＹ方向あるいはＺ方向の移動時や、ノズル先端２０１が容器底面と接触する時に生じる。この過程で配管固定部材１０３の傾斜を補正する必要がある。
【００３４】
図５Ａ及び図５Ｂを用いて、本発明の傾斜補正効果について説明する。図５Ａはレール台１１１上に反発材が有る場合を示し、図５Ｂは反発材が無い場合を示している。図４Ａを初期状態として、その状態からの傾斜に着目した。図４Ａの状態では、ノズル先端２０１はどこにも接触しておらず、アーム１０１は任意のＸＹＺ位置にあり、図３Ｂに示したように、反発材１１４はレールで囲まれる四角形の外側かつ配管固定部材１０３の下方に設けられている。配管固定部材１０３は、その自重により反発材１１４と接触しており、配管固定部材１０３は傾斜していない。
【００３５】
次の２つの方法を用いて傾斜補正の効果を評価した。
（１）配管固定部材１０３から例えば３０ｃｍ上の配管１０２の部分をつまみ、右横方向に引っ張ると、配管１０２は配管の固定点を支点として右方向に曲がる。配管１０２を右横方向に更に引っ張ると、配管１０２は更に右方向に曲がる。それに伴って配管固定部材１０３が右方向に傾斜し始める。反発材１１４が設けられている図５Ａの場合、配管固定部材１０３が右側に傾斜すると、配管固定部材１０３の右側に設けられた反発材１１４が押し返す。反発材１１４の押し返しにより、配管固定部材１０３の傾斜が補正される。
【００３６】
傾斜補正が可能な傾斜角度を評価するため、配管固定部材上の配管を原点とする縦約１０ｃｍ、横約５ｃｍの大きさの四角形を設け、その四角形と引っ張った配管の交点と、原点とを結ぶ直線と、配管を引っ張る前の位置（直線）で構成される角度を計算した。図５Ａのように反発材１１４を設けた場合、配管１０２が３８°傾いても、配管固定部材１０３は上下動可能な状態に補正された。一方、図５Ｂのように反発材１１４が設けられていない場合、配管１０２が２４°傾くと、配管固定部材１０３の上下動は不可能になった。反発材１１４を設けたことによる傾斜補正効果により、傾斜は５８％改善した。
【００３７】
（２）アーム１０１の横移動量から傾斜補正効果を評価した。ポンプ１０４付近の配管を固定し、固定した位置から離れる横方向へアーム１０１を移動させることで、配管固定部材１０３を傾斜させ、配管固定部材１０３の上下動が可能な距離を評価した。反発材１１４を設けた場合は、反発材１１４が無い場合に比べて、横移動量が７０％改善した。
【００３８】
以上２つの結果は、たとえ配管１０２が曲がっても、配管固定部材１０３の上下動が可能なことを示している。配管の曲がりの自由度が増えるため、その分、配管設計に自由度が生まれ、装置のコンパクト化が可能になる。また横移動量の増加は、ノズル先端のＸＹ方向とＺ方向への移動量の増加を意味し、配管固定部材の傾斜によるノズル先端と容器底面に接触時の各部の破損確率の大幅な低減が可能になる。
【００３９】
次に、レール台１１１上のレール１１２の本数と位置について検討した。レール１１２の本数は、３本以上が好ましい。２本以下でも構わないが、その場合には配管固定部材１０３が傾斜しやすく、傾斜補正も難しいことがわかった。レール１１２の位置はレール台１１１の中心から等距離で、レール間も等距離であることが好ましいが、厳密に等距離である必要はない。
【００４０】
反発材１１４の設置位置について検討した。レール台１１１上のレール１１２の位置を結んで構成される多角形上、ないしその多角形の外側に反発材１１４を設けるのが好ましい（図３Ｂ）。例えば、レール１１２を４本とすると、４本のレール１１２を頂点とする四角形上ないし四角形の外側に設置するのが好ましい。反発材１１４は、各レール１１２の位置に、そのレールを取り囲むようにして設けてもよい。なお反発材１１４は、配管固定部材１０３又はレール台１１１のどちらか一方に結合するか、又はどちらにも結合しないことが好ましい。反発材１１４を配管固定部材１０３とレール台１１１の両方に結合すると、ノズル先端や容器底面を破損することが判明した。
【００４１】
傾斜補正の効果は、配管固定部材１０３が傾斜した時、反発材１１４と接触することで生じる。従って、図４Ｂのように、衝突緩和効果が生じ、配管固定部材１０３が反発材１１４から離れているときには、配管固定部材１０３が傾斜しても反発材１１４と接触しないと傾斜補正の効果は生じない。
【００４２】
この問題に対処するため、新たに配管固定部材の上方向の移動側にも反発材３０１を設けた。図６Ａから図６Ｄにより説明する。図６Ａから図６Ｄに示すように、本実施例では、レール１１２の上端に上部レール台１２１を固定し、上部レール台の下面にも反発材３０１を設けた。上側の反発材３０１は、レール台１１１に設けられた下側の反発材１１４と対向する位置に複数個設けた。反発材３０１には、反発材１１４と同じ材質のものを用いた。２つのレール台１１１，１２１間の間隔は配管固定部材１０３が傾斜した際に反発材が接触するように設定すればよく、本実施例では、間隔幅を約３ｃｍとした。
【００４３】
図６Ａの状態では、ノズル先端２０１はどこにも接触しておらず、アーム１０１は任意のＸＹＺ位置にあり、配管固定部材１０３は自重により下側の反発材１１４と接触している。一方、配管固定部材１０３は、上方向の移動側に設けられた反発材３０１とは接触していない。この状態から仮にアーム１０１を左横方向に移動させると、配管固定部材１０３より上の配管１０２は右方向に曲がる。更にアーム１０１を左横方向に移動させると、配管１０２は右方向に曲がり、それに伴って配管固定部材１０３が右方向に傾斜する。図６Ｂに示すように、配管固定部材１０３が右側に傾斜すると、下側の反発材１１４が配管固定部材１０３を押し返す。この反発材１１４の押し返しにより、配管固定部材１０３の傾斜が補正され、配管固定部材１０３はレール１１２に沿って上下動が可能な状態に補正される。
【００４４】
図６Ｃは、配管固定部材１０３が上方向に移動した状態を示しており、この状態になるのは、ノズル先端２０１が容器底面に接触している時か、もしくはノズル先端２０１が容器底面から離れた瞬間である。配管固定部材１０３は、上側に設けられた反発材３０１と接触しているが、下側の反発材１１４とは接触していない。この状態で仮にアーム１０１を左横方向に移動させると、配管１０２は右方向に曲がる。更にアーム１０１を左横方向に移動させると、配管１０２は右方向に曲がり、それに伴って配管固定部材１０３が右方向に傾斜する。上側の反発材３０１が設けられていない場合、配管固定部材１０３と結合する配管１０２が図６Ｃの位置から２０°傾くと、配管固定部材１０３のレール１１２に沿った上下動は不可能になる。しかし、配管固定部材１０３の上側に反発材３０１が設けられている場合、配管固定部材１０３が右側に傾斜すると、図６Ｄに示すように、左側に設けられた反発材３０１は配管固定部材１０３を押し返す。この反発材３０１の押し返しにより、配管固定部材１０３の傾斜が補正され、配管１０２が２５°傾いても、配管固定部材１０３はレール１１２に沿った上下動が可能な状態に補正される。傾斜補正は傾斜を２５％改善した。
【００４５】
次に、配管固定部材１０３の位置と傾斜状態をモニタリングする実施例について説明する。配管固定部材１０３の位置と傾斜状態が目視確認できない環境で、アームを移動させなければならない場合がある。例えば微弱光検出装置は、外枠は外から光が入り込まない暗箱として設計することで、暗箱内の検出部、例えば光電子増倍管に外光を蓄光させず検出装置の高感度化を実現している。このような装置に本発明を組み込んだ場合、配管固定部材１０３の状態を確認するために、暗箱の扉を常時開放することはできない。このような装置では、サンプルを暗箱内に設置し、液体吸引装置によりサンプルを吸引吐出し、かつ微弱光検出が終了するまで、配管固定部材１０３の位置と傾斜状態を目視で確認することはできない。万が一、人為的な問題等で、傾斜補正効果が機能しなかった場合、唯一のサンプルを失う恐れがある。そこで、配管固定部材１０３の位置と傾斜状態をモニタリングして、ノズル先端２０１を容器底面に確実に接触させ、配管固定部材１０３が傾斜しても正常位置に補正することができ、またノズルやノズル先端２０１、容器底面を破損させる危険を確実に回避するようにした。
【００４６】
図７Ａを用いて、配管固定部材１０３の位置と傾斜状態を検出するための構成例を説明する。液体吸引装置は、配管固定部材１０３の上側と下側に導電性の反発材１１４，３０１を複数個有し、各反発材は制御部１０５と電気的に繋がっている。また配管固定部材１０３は反発材１１４，３０１との接触面に導電膜４０１を備えており、反発材１１４、３０１が配管固定部材１０３と接触すると、接触した反発材同士は電気的に導通する。配管固定部材１０３の上面の導電膜と下面の導電膜の間も電気的に接続されている。従って、配管固定部材１０３が傾斜して、下側の一部の反発材１１４が配管固定部材１０３の下面の導電膜に接触し、上側の一部の反発材３０１が上側の導電膜に接触した場合には、上下の反発材の間が導電膜を介して導通し、配管固定部材１０３の傾斜が検出される。また反発材１１４，３０１の基部にそれぞれ圧電素子４０２，４０３を設け、配管固定部材１０３が傾斜して反発材を押すと、反発材からの押圧を圧電素子４０２，４０３が検出する。
【００４７】
図７Ａは、配管固定部材１０３が基準位置にあるときの図である。ノズル先端２０１はどこにも接触せず、アーム１０１は任意のＸＹＺ位置にあり、配管固定部材１０３はその自重で下側の反発材１１４と接触している。配管固定部材１０３下面の導電膜４０１は反発材１１４と接触しているため、反発材１１４間は電気的に結合している。また配管固定部材１０３は傾斜していないため、反発材１１４の基部に設けられた圧電素子４０２には配管固定部材１０３の自重（所定量の圧）を大きく超える圧力が加わっていない。この電気的な結合と、圧電素子４０２の検出圧が所定量の圧力の場合、液体吸引装置は、配管固定部材１０３が基準位置にあると判定する。
【００４８】
図７Ｂは、ノズル先端２０１が容器底面４０４に接触し、配管固定部材１０３が上方向に移動した時の図である。配管固定部材１０３はどの反発材にも接触していないため、各反発材間は電気的に導通していない。また反発材の基部に設けられた圧電素子には押圧が加わらない。電気的な導通が無く、圧電素子が圧力を検出しない時、液体吸引装置は、配管固定部材１０３が傾斜せず、ノズル先端２０１が容器底面４０４に接触したと判定する。
【００４９】
図７Ｃは、ノズル先端２０１が容器底面４０４に接触してから更にアーム１０１が降下し、配管固定部材１０３が上方向の移動の上限に達した状態の図である。配管固定部材１０３は上側の反発材３０１と接触し、反発材３０１間は電気的に導通している。配管固定部材１０３は傾斜していないため、反発材３０１の基部に設けられた圧電素子４０３に押圧を加えていない。このように上側の反発材３０１間に電気的な導通があり、圧電素子が圧力を検出しない時、液体吸引装置は、配管固定部材１０３が傾斜せず、ノズル先端２０１が容器底面に接触し、かつ配管固定部材１０３の上方向の移動の上限に達したと判定する。
【００５０】
図７Ｄは、配管固定部材１０３が傾斜して下側の一部の反発材１１４を押し、反発材１１４が配管固定部材１０３を押し返すも、押し返しの力よりも傾斜の力が強いため、傾斜補正の効果が働かない場合の図である。配管固定部材１０３は傾いた側のみの反発材１１４と接触している。この時、反発材１１４間は電気的に導通していない。配管固定部材１０３は傾斜しているため、下側の一部の反発材１１４の基部に設けられた圧電素子４０２に配管固定部材１０３の自重を大きく超える圧力が加わる。このように、反発材間に電気的な導通がなく、一部の圧電素子４０２が所定量以上の圧力を検出した場合、液体吸引装置は、反発材１１４が機能せず、配管固定部材１０３が傾斜していると判定する。
【００５１】
図７Ｅは、配管固定部材１０３が傾斜して上側の一部の反発材３０１を押し、上側の反発材３０１が配管固定部材１０３を押し返すも、押し返しの力よりも傾斜の力が強いため、傾斜補正の効果が働かない時の図である。配管固定部材１０３は傾いた側と反対側の上側反発材３０１のみと接触している。この時、反発材３０１間は電気的に導通していない。一方、上側の一部の圧電素子４０３には規定以上の圧力が加わる。この電気的な導通がないことと、一部の圧電素子が大きな圧力を検出した場合には、液体吸引装置は、反発材３０１が機能せず、配管固定部材１０３が傾斜していると判定する。
【００５２】
図７Ａ〜図７Ｅの実施例では、反発材にアルミニウムのばねを用い、導電膜４０１にはアルミニウム薄膜を用いた。反発材と導電膜４０１は、電気的に通電可能であれば良く、金属や導電性高分子膜を用いても良い。
【００５３】
実験では、図７Ｄや図７Ｅのように、反発材が機能せず、配管固定部材１０３が傾斜したままの時があった。このように反発材の押し返し以上の傾斜が生じる原因は、配管固定部材１０３とポンプ間の配管長が長すぎたり、短すぎたりして、適切な配管長が維持されていないためと判明した。そこで、図８に示すように、配管長を調整する配管調整部８０１を設けた。配管調整部８０１は、配管固定部材１０３とポンプ１０４の間に設けた。配管調整部８０１は回転体を備え、回転体に配管１０２を巻き、回転体が回転することで配管調整部８０１と配管固定部材１０３間の配管長を調整し、配管固定部材１０３の傾斜を補正する。図５Ａで示した配管が３８°以上傾いた時、配管長を調整することで傾斜補正が可能となった。
【００５４】
配管固定部材の傾斜を補正し、適切に液体吸引操作を行う方法について、図９のフローチャートを用いて説明する。装置構成としては、図７及び図８を参照する。
【００５５】
液体吸引操作を開始する（Ｓ５０１）。液体吸引装置は、下側の反発材１１４間の通電を確認する（Ｓ５０２）。通電が確認できない場合や上側反発材３０１間で通電が確認された場合は、配管固定部材１０３が傾斜している、又は基準位置ではないと判定し、配管調整部を稼動し、配管固定部材１０３の傾斜を補正する（Ｓ５０３）。下側反発材１１４間で通電している場合は、下側反発材の基部に設置した圧電素子４０２の検出圧を確認する（Ｓ５０４）。所定量以上の圧力が検出された場合、配管固定部材１０３が傾斜していると判定し、配管調整部を稼動し、配管固定部材１０３の傾斜を補正する。基準値以上の圧力が検出されない場合、配管固定部材１０３は正常位置（図７Ａ）にあると判定する（Ｓ５０５）。
【００５６】
続いて液体吸引装置は、アーム１０１をＸＹ方向又はＺ方向に移動させることを選択する（Ｓ５０６）。アーム１０１をＸＹ軸平面方向に移動（Ｓ５０７）する場合は、移動終了（Ｓ５０８）後、再び配管固定部材１０３の位置と傾斜を確認する。
【００５７】
ノズル先端２０１をＺ軸方向に移動する場合、アーム１０１を下降移動させ（Ｓ５０９）、反発材間の通電をモニタリングする（Ｓ５１０）。下側反発材１１４間の通電を検出した場合は（Ｓ５１１）、ノズル先端２０１は容器底面４０４と接触していないと判定し、アーム１０１の下降移動を続ける。上側反発材３０１同士で通電している場合、配管固定部材１０３の上方向の移動の上限に位置すると判定した場合（Ｓ５１２）、又は下側反発材１１４間と上側反発材３０１間の通電が検出されなかった場合（Ｓ５１０）、圧電素子４０２により圧力を確認し（Ｓ５１３）、圧力が検出されなかった場合、ノズル先端２０１と容器底面４０４が接触し、配管固定部材１０３が上方向に移動したと判定し（Ｓ５１４）、アーム１０１の下降移動を停止する。その後、ノズル先端２０１から液体を吸引し（Ｓ５１５）、アーム１０１を上昇移動させ（Ｓ５１６）、アーム１０１の移動選択（Ｓ５１７）もしくは、液体吸引操作を終了する（Ｓ５１８）。液体を吐出する操作についても、図９のフローに従って操作し、ステップ５１５において吸引操作に代えて吐出操作を行うようにしてもよい。
【００５８】
ここでは、導電性の反発材と表面に導電膜を備える配管固定部材を用いて、配管固定部材の位置と傾斜状態を検出する構成、及び、各反発材の基部に圧電素子を設けて配管固定部材の傾斜を検出する構成を、配管固定部材の下方及び上方の両方に反発材が設置されている実施例によって説明した。しかし、これらの構成は、図１から図５で説明した、配管固定部材の下方にのみ反発材が配置されている実施例に適用することも可能である。また、導電性の反発材と表面に導電膜を備える配管固定部材を用いる構成と、各反発材の基部に圧電素子を設ける構成を、それぞれ単独で採用することもできる。
【００５９】
また、配管固定部材の傾斜状態を常にモニタリングし、モニタリングしたデータを記憶部に格納し、液体吸引操作が正常に開始され終了したデータを記録するようにしてもよい。モニタリングデータは、例えば、本発明が医療分野などの検査装置に組み込まれた場合において、人の血液検査等の分注操作が適切に実施され終了したことを証明するものとして使用する。モニタリングデータに異常があった場合は、分注操作の異常個所がすみやかに発見でき、貴重なサンプルの喪失防止と確実な部品交換が可能となる。
【００６０】
以下、液体吸引装置と液体吸引吐出方法を用いた微生物検出の実施例について説明する。
本発明の液体吸引装置を用いた場合と用いない場合とで、暗箱内で大腸菌由来のＡＴＰ（Adenosine triphosphate）分子をホタル由来ルシフェラーゼとルシフェリンで微弱発光反応させ、発光を検出し、発光量からＡＴＰ量を換算し、大腸菌検出感度として両者を比較した。
【００６１】
図８は、本実施例で用いた分析装置の概略図である。なお液体吸引装置には、メンブレンフィルターを底面とする試料容器の設置が可能である。液体吸引装置には、吸引部８０２と廃液部８０３、微生物溶解液８０５の入った微生物溶解液供給部８０４、検出部８０６、発光試薬８０８が入った発光試薬槽８０７が設けられており、これらは暗箱８０９内に納められている。液体吸引装置は、暗箱８０９の外側に設けられた入出力部８１０から操作される。なお、試料容器１０６の設置から、微弱発光反応を検出終了までの間、測定者は暗箱８０９を開けることができず、目視で暗箱８０９内のノズル先端２０１の位置及び傾斜状態を確認することができない。
【００６２】
測定対象微生物として大腸菌を用いた。大腸菌数が３００個／３００μＬとなるように、大腸菌をリン酸バッファーｐＨ７．４（インビトロジェン）に懸濁し、大腸菌懸濁液を作製した。
【００６３】
試料容器１０６内のメンブレンフィルター１１０上にそれぞれ大腸菌懸濁液を１０ｍＬ加え、さらに微生物外生体物質除去試薬であるルシフェールＨＳセット（キッコーマン）付属のＡＴＰ消去液を１０μＬ加え、試料容器１０６を暗箱８０９内に設置し、暗箱８０９を閉じた。図１０は、入出力部８１０の表示画面例を示す図である。入出力部には、図９に示した処理工程に従って、ノズル先端の位置や配管固定部材の傾斜状態が表示される。また、ステップモニタリング表示部６０８にノズル操作の現在の工程が表示される。
【００６４】
吸引部８０２を用いてメンブレンフィルター１１０を介して大腸菌懸濁液とＡＴＰ消去液をろ過した。ろ過後、ノズル先端２０１は微生物溶解液供給部８０４から微生物溶解液８０５であるルシフェールＨＳセット付属のＡＴＰ抽出液を３００μＬ吸引し、メンブレンフィルター１１０上に吐出し、大腸菌からＡＴＰ分子を抽出した。メンブレンフィルター１１０上に残った微生物溶解液を、ノズル先端２０１を降下させてメンブレンフィルター１１０に接触させることで、微生物溶解液を配管１０２内に吸引し、検出部８０６上に設置された発光試薬槽８０７内にある発光試薬８０８（ルシフェールＨＳセット付属の発光試薬２００μＬ）へ、ノズル先端２０１を発光試薬槽８０７の底面に接触させながら吐出した。発光試薬槽８０７底面は検出部８０６に最も近く、この位置で吐出すると、生じた発光を検出部８０６は最も効率よく検出する。なおノズル先端２０１を底面に接触させずに吐出すると検出感度は低下した。
【００６５】
以上、本発明の液体吸引装置を用いた場合、配管固定部材１０３の位置と傾斜状態を常に入出力部８１０でモニタリングすることが可能となった。なお入力部８１０はタッチパネルディスプレイである。例えば、配管固定部材１０３が傾斜した場合、配管固定部材１０３の傾斜判定ステップＳ５０２、Ｓ５０４、Ｓ５１３で傾斜を判定し、判定結果を入出力部８１０の配管傾斜アラート６０２の表示で確認する。配管固定部材１０３が傾斜していると判定されると、例えば、配管傾斜アラート６０２の表示の背景色が変化する。その場合、配管調整部稼動ステップＳ５０３で配管調整部８０１が配管長を調整して傾斜を補正していることを、入出力部８１０の配管調整部稼動中６０３の表示で確認することができ、補正後、正常位置判定ステップＳ５０６で配管固定部材が正常位置にあることを、入出力部８１０の配管固定部材正常位置６０４の表示で確認することができる。
【００６６】
また、容器底面接触判定ステップＳ５１４で配管固定部材１０３が傾斜することなく、ノズル先端２０１がメンブレンフィルター１１０と接触したことも、入出力部８１０の容器底面接触中６０５の表示で確認することができ、微弱発光反応に伴う発光は、発光モニタリング画面６０６により観察することができる。入出力部８１０には、測定開始ボタン６０７と、現在ステップを知らせるステップモニタリング６０８の表示部も設けられている。一方、本発明の液体吸引装置を用いなかった場合では、発光反応スペクトルのみを得た。
【００６７】
それぞれ試行回数を１０回とした時の結果は、本発明を用いた場合、大腸菌１個あたり平均１．３６ａｍｏｌのＡＴＰを検出でき、ＳＤ ０．０１ａｍｏｌ ＡＴＰ、Ｃ．Ｖ．１％となった。一方、本発明を用いなかった場合、大腸菌１個あたり平均値０．９５ａｍｏｌ ＡＴＰ、ＳＤ ０．３４ａｍｏｌ ＡＴＰ、Ｃ．Ｖ．３５．４％となり、発明を用いた場合は平均値、ＳＤ、Ｃ．Ｖ．共に改善された。
【００６８】
更に、本発明を用いない場合において、発光を検出できない場合が生じた。発光が検出されない場合ごとに、暗箱を開けて装置内部を確認したところ、図１１Ａに示すように、アーム１０１の降下の際、配管１０２の長さが足りず、配管固定部材１０３が傾斜して、レール台１１１上のレール１１２が貫通孔１１３に引っかかり、ノズル先端２０１も傾斜して試料容器１０６のメンブレンフィルター１１０上の液滴２０２が吸引できない場合があった。また、図１１Ｂに示すように、配管固定部材１０３が傾斜して上下動できなくなり、ノズル先端２０１がメンブレンフィルター１１０を突き抜けることで、サンプル液滴を喪失したり、図１１Ｃに示すように、配管固定部材１０３が基準位置にないため、ノズル先端２０１がメンブレンフィルター上の液滴２０２に接触できないことで液滴を吸引できず、発光が生じなかったことがわかった。
【００６９】
本発明を用いた場合には、メンブレンフィルター上の液滴を効率よく配管内に吸引でき、微生物検出感度が改善された。
【符号の説明】
【００７０】
１０１ アーム
１０２ 配管
１０３ 配管固定部材
１０４ ポンプ
１０５ 制御部
１０６〜１０８ 試料容器
１０９ 試料容器台
１１０ メンブレンフィルター
１１１ レール台
１１２ レール
１１３ 貫通孔
１１４ 反発材
１２１ 上部レール台
２０１ ノズル先端
２０２ 液滴
３０１ 反発材
４０１ 伝導体
４０２ 圧電素子
４０３ 圧電素子
４０４ 容器底部
６０１ 入力部
６０２ 配管傾斜アラート表示
６０３ 配管調整部稼動中表示
６０４ 配管固定部材正常位置表示
６０５ 容器底面接触中表示
６０６ 発光モニタリング表示
６０７ 測定開始ボタン
６０８ ステップモニタリング表示
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプルや試薬等の液体の吸引に使用される液体吸引装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生化学や免疫学等の分野における分析や検査では、吸引吐出操作によってサンプルや試薬等の液体を試料容器に小分けする。例えば、多数の試験管やマイクロプレートの多数の小孔に保存されたサンプル液や試薬液、希釈液、洗浄液を吸引吐出ノズルに吸引し、吸引した液体を別の容器や小孔に吐出する操作を行う。この吸引吐出操作の自動化は、容器の深さ方向（Ｚ方向）及び多数の容器が縦横に並ぶ平面方向（ＸＹ方向）へ移動可能な吸引吐出ノズルと、配管を経由してノズルと接続するポンプを有する吸引吐出装置によって行われる。
【０００３】
吸引吐出装置は、吸引吐出ノズルを容器内に降下し、ノズル先端を容器内部の液体に浸して液体を吸引する。一般的に、ノズルの降下時、ノズル先端と容器底面の間に少し隙間を設けることで、衝突によるノズル先端や容器底面の破損を防いでいる。容器底面との間に十分な隙間を設けることは、ノズル先端のＺ方向の位置決めや、大量生産に伴う試料容器のサイズばらつきを緩和し、吸引吐出装置内での試料容器の設置位置の厳密性を軽減する。
【０００４】
特許文献１には、ノズルの破損防止を目的として、ノズル先端が障害物に衝突すると、ノズルと配管が上動し、配管がばね付きアース板に当接してアームの降下を停止させる方法が開示されている。特許文献２には、ノズルや容器に変形や破損、疲労破壊を生じさせることなく、容器内に収容されている微量な液体を吸引するために、ノズル先端を容器底部に低速で弾性的に当接させる方法が開示されている。特許文献３には、ニードルガイドとニードルの相対高さが変位した状態を保持することを目的として、ニードルと、ニードルに設けられた相対高さが所定量変位可能なガイド、ガイドを下方向に付勢する手段、ニードルガイド保持手段を設けることが開示されている。特許文献４には、ノズル先端部が障害物に当たると、移動体がノズル受けより隔離して、ノズルをノズル受けの移動方向と逆方向に移動する方法が開示されている。特許文献５には、ＸＹ平面に対して精度良くノズル先端基準高さ位置を調整するために、ノズルを保持するノズル保持具をスライド可能とする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−５５９２５号公報
【特許文献２】特開平１１−２７１３２２号公報
【特許文献３】特開２００５−１７２７６４号公報
【特許文献４】特開２０００−８８８６４号公報
【特許文献５】特開２００７−１３９７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ノズル先端と容器底面の間に隙間を設けると、その隙間分だけ液体を吸引できなくなり、液体が試料容器内に残留することになる。例えば、液体吸引装置を、検査部や分析部を持つ計測装置に組み込んだ場合、吸引前の試料容器内部の液体量と吸引吐出ノズルへ吸引した液体量との比を液体吸引効率とすると、吸引した液体を化学反応させて検査部や分析部で計測する際、液体吸引率が低いと計測感度も低くなる。従って、ノズル先端と容器底面間の隙間を最小化することは液体回収率の向上に寄与し、検査や分析感度の向上にもつながる。理想は試料容器内部の液体の全量回収であり、ノズル先端を容器底面に安全に接触させる方法が望まれている。
【０００７】
多数の試料容器が縦横に並ぶＸＹ方向にノズル先端を正確に位置決めすることも重要である。吸引吐出ノズル先端を目的試料容器に向けてＸＹ方向に移動し、Ｚ方向にノズルを降下させて試料容器内部の液体を吸引するが、液体が微量である場合には、特に正確な位置決めが必要となる。容器内部の液体が微量であると液体は半球様の液滴状になるが、吸引吐出ノズルの位置ずれが起きると、ノズルを容器内に降下した時、ノズル先端が容器底面上の液滴に接触せず液滴が存在しない容器底面上に位置し、液滴を吸引できない問題が発生する。
【０００８】
近年、生化学や免疫学の分野における検査・分析の高感度化や単位時間当たりの処理能力（スループット）向上のため、吸引操作の液体吸引効率と吸引吐出ノズル先端の平面方向の位置決め精度の向上が求められている。しかし、以下の理由で液体吸引効率と位置決め精度の向上は困難であった。
【０００９】
ノズル先端が液滴表面付近に位置すると、吸引時に液滴表面付近の空気も同時に吸引し、吸引液体量がばらつく。またノズル先端と容器底面の間に隙間があると、隙間分だけノズル先端から液体が吸引できず、液体が試料容器内に残留する。吸引液体量のばらつきと液体の残留を抑えるためには、ノズル先端を液滴がある容器底面に隙間無く接触させる必要がある。しかし試料容器には平らな底面や、錐形状の底面など様々な形状の底面が存在し、また容器底面から発光反応を検出する場合には、容器底面の素材が薄い石英ガラスであったり、微生物を捕捉する場合は、厚さ数マイクロメートルから百数十マイクロメートルで開孔率２０〜８０％のメンブレンフィルターであったり、様々な素材の容器底面も存在する。このように容器底面の形状や素材が異なるため、容器の深さ方向の距離や、容器底面上の液滴の位置が変わりやすい。従って、ノズル長やノズル降下量、ノズルの縦横方向移動量を一律に設定することで、ノズル先端と容器底面の隙間を縮める事は難しい。一律な設定は、ノズル先端と容器底面の強い衝突を発生させ、ノズル先端又は容器底面を破損してしまう恐れがある。このため液体吸引率や位置決め精度の向上に限界がある。
【００１０】
我々は、このような多様な容器底面に対してノズル先端を接触させる目的で、従来の液体吸引装置の液体吸引率や位置決め精度の向上を詳細かつ継続的に試みた。まずノズルや容器底面の破損を防止するため、ノズル先端を容器底面に弾性的に接触させ、ノズル先端と容器底面の接触で生じる衝撃の緩和を試みた。しかし、生じた弾性力が容器底面へ押圧として働くことで容器底面を傷つけたり、ノズル先端を破損させたりした。ノズル先端がキャピラリーガラスであったり、容器底面が石英ガラス又はメンブレンフィルターである場合には、顕著にそれらが破損した。降下速度を低下させる方法も試みたが、スループットが低下する結果となった。
【００１１】
そこで弾性体を用いない方法として、ノズルを降下させ、ノズル先端が容器底面に接触した後、ノズル全体を容器底面に対して相対的に上方向へ移動させる方法を試みた。この方法においても、ノズルや容器底面を破損させる問題が生じた。特開２００７−１３９７０４号公報に記載のように、ノズルを固定したノズル保持具に、ノズル保持具がスライド可能なＬＭ（Linear Motion）ガイドを設けてみた。ＬＭガイドはノズル保持具を直線的に移動させる手段として効果はあるが、ノズル先端を容器底面に衝突させた時、ノズル保持具が重く、ノズル保持具がスライドする前にノズル先端や容器底面が破損した。そこでノズル保持具の重さを徐々に軽くし、ノズル保持具が相対的にスライドしやすい条件にした。しかし、ノズル保持具がスムーズにスライドする時もあれば、ノズル保持具がスライドせずに途中で止まり、容器底面に接触できなかったり、ノズル先端や容器底面を破損したり、液滴が回収できない問題が観察された。
【００１２】
これはノズルがＸＹＺ方向に移動する時、ノズルに横ぶれ（傾斜）が発生するのが原因であるとわかった。ノズルの傾斜により、スライドに噛み合わせ不良が生じ、ノズルの自重による降下移動や、容器底面と接触した際の上昇移動が不可能になったり、ノズルの傾斜によってノズル先端位置がずれて液滴への位置決めが不正確になったり、脆弱な容器底面を傷つけたり破損したり、容器底面が相対的に強固な場合は、ノズル先端やノズル自身を破損したりすることがわかった。
【００１３】
ノズルを傾斜させないため、ノズルや配管、ポンプを常に直線上に位置させる方法が考えられるが、ノズルの移動のたびに直線上に位置した配管やポンプも移動させなければならないため、液体吸引装置が巨大化する問題がある。
【００１４】
従って、従来の液体吸引装置は、ノズルの縦横高さ方向の移動により生じるノズルの傾斜が原因で、ノズル先端や容器底面を破損させたり、ノズル先端の位置決め精度を低下させたりする問題があった。
【００１５】
本発明は、ノズルの傾斜を補正することで、ノズルや容器底面を破損させることなくノズル先端を容器底面に接触させ、かつノズル先端の位置決め精度を向上させて、液体の吸引率を向上できる液体吸引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】
【００１６】
本発明の液体吸引装置は、以下のような手段をいくつか組み合わせて用いる。
（１）ＸＹＺ方向に移動可能なアーム、配管、配管が固定された配管固定部材、配管に結合したポンプを備える。配管固定部材はアームと繋がり、配管末端開口部が容器底面に接触した際、配管固定部材はアームに対して相対的な変位が可能で、配管固定部材がアームに対して傾斜した場合、傾斜の補正が可能な機構を備える。なお、ノズルは配管と一体であり、配管末端開口部がノズル先端に相当する。
（２）配管固定部材とアームの相対的な位置変化は、アームの上方に延びる３本以上の互いに平行なレールを設け、配管固定部材に設けた貫通孔にレールを通して、配管固定部材がレール上を移動できるようにすることで可能とした。ノズルの傾斜の補正は、アーム上のレール位置を結んでできる多角形上あるいはその外側に反発材を設けることで可能とした。反発材は配管固定部材には結合していない。配管固定部材がレール上でアームに対して傾斜すると、配管固定部材が反発材を押し、反発材が配管固定部材を押し返すことでノズルの傾斜が補正される。この構成により、配管末端開口部（ノズル先端）を容器底面に接触させて、溶液を回収できる。
（３）反発材は、配管固定部材の相対的に移動可能なすべての方向に備えられており、配管固定部材がレール上の中心から移動可能などちらか一方に位置していた際、傾斜しても、配管固定部材は一方に位置していた側に備えられた反発材を押し、反発材は押し返すことで傾斜を補正する。
（４）反発材を導電性とし、反発材が接触する配管固定部材の面に導電膜を設ける。この場合、複数の反発材が配管固定部材と接触するとその反発材同士が電気的に導通し、反発材間の電気的な導通と非導通によって、配管固定部材の傾斜を判定することができる。
（５）反発材の基部に圧電素子を設ける。この場合、配管固定部材が傾斜し、配管固定部材が反発材を押したとき、反発材による押圧を圧電素子が検出して配管固定部材の傾斜を判定することができる。
（６）反発材間の電気的導通もしくは非導通、又は圧電素子による押圧検出もしくは非検出の組み合わせによって、配管固定部材の傾斜を判定し、所定量の配管固定部材の傾斜を検出した場合は、配管固定部材の傾斜を配管調整部で補正するようにしてもよい。
（７）配管調整部は、配管固定部材とポンプの間に設ける。配管調整部は回転体であり、回転体に配管が巻かれており、回転体が回転して、配管調整部と配管固定部材の間の配管長を調整することで、配管固定部材の傾斜を補正する。
（８）液体吸引装置は、アームをＸＹ方向に移動させることで、配管末端開口部を試料容器上に移動させ、アームをＺ方向に移動させることで、配管末端開口部を試料容器底面と接触させ、接触と同時に配管と結合する配管固定部材がアームと結合するレール上を移動し、配管末端開口部から配管内に液体を吸引する。
（９）アームのＸＹ方向の移動前に、反発材間の通電を確認し、通電が検出された場合には配管固定部材は正常位置にあり、通電が検出されなかった場合には配管固定部材は不正位置にあると判定する。不正位置の場合、配管調整部によって配管長を調整し、配管固定部材を正常位置に補正する。配管固定部材が正常位置の場合、アームをＸＹ方向又はＺ方向に移動させる。Ｚ方向移動中、反発材間の通電をモニタリングし、反発材間の通電が検出されている間は、配管末端開口部は容器底面と接触していないと判定してＺ方向のアームの移動を続け、反発材間の通電が検出されなくなったとき、配管末端開口部が容器底面と接触したと判定し、アームの高さ方向の移動を停止する。その後、配管末端開口部から液体を吸引する。
（１０）反発材を配管固定部材の下方だけでなく、上方にも設置する。下側の反発材間同士で通電している場合は、配管固定部材は正常位置と判定し、上側の反発材同士で通電している場合には、配管固定部材の上下移動の上限にあることを判定する。上側の反発材と下側の反発材で通電している場合には、配管固定部材が傾斜していると判定し、配管調整部を用いて配管長を調整し、配管固定部材の傾斜を補正する。
（１１）反発材の基部に設けられている圧電素子が所定量以上の押圧を検出した場合、配管固定部材が傾斜していると判定し、配管調整部を用いて配管長を調整し、配管固定部材の傾斜を補正するようにしてもよい。
（１２）反発材は、ばね、ゴム、スポンジ、もしくは磁石とすることができる。反発材を磁石で構成する場合には、反発材と配管固定部材が向かい合う部分を同極の磁石とする。あるいは、反発材と配管固定部材、レールのお互いに向かい合う部分を同極の磁石とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、配管末端開口部（ノズル先端）や容器底面を破損させずに配管末端開口部を容器底面に接触させることができ、容器底面上にある液滴を効率良く回収することができる。また、配管が曲がることで配管固定部材が傾斜しても補正可能なため、配管を常に直線状にする必要が無く、装置をコンパクト化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】液体吸引装置の一例の全体構造図。
【図２Ａ】配管固定部材とレール台の分解組立図。
【図２Ｂ】配管固定部材とレール台を組み立てた状態の図。
【図３Ａ】配管固定部材の一例を示す平面模式図。
【図３Ｂ】レール台の一例を示す平面模式図。
【図４Ａ】ノズル先端が液滴の上方に位置する状態を示す図。
【図４Ｂ】ノズル先端がメンブレンフィルターと衝突した状態を示す図。
【図５Ａ】反発材による配管固定部材の傾斜補正効果を説明する図。
【図５Ｂ】反発材が無い場合の比較図。
【図６Ａ】配管固定部材の上下に反発材を有し、配管固定部材が自重により下側の反発材と接触している状態を示す図。
【図６Ｂ】配管固定部材の下側の反発材による傾斜補正効果の説明図。
【図６Ｃ】配管固定部材の上下に反発材を有し、配管固定部材が上方向に移動した状態を示す図。
【図６Ｄ】配管固定部材の上側の反発材による傾斜補正効果の説明図。
【図７Ａ】配管固定部材の位置と傾斜状態を検出するための構成例を説明する図。
【図７Ｂ】配管固定部材の位置と傾斜状態を検出するための構成例を説明する図。
【図７Ｃ】配管固定部材の位置と傾斜状態を検出するための構成例を説明する図。
【図７Ｄ】配管固定部材の位置と傾斜状態を検出するための構成例を説明する図。
【図７Ｅ】配管固定部材の位置と傾斜状態を検出するための構成例を説明する図。
【図８】微生物計測が可能な液体吸引装置の説明図。
【図９】液体吸引の手順を示すフローチャート。
【図１０】入出力部の表示画面例を示す図。
【図１１Ａ】本発明を用いなかった場合に生じた問題の説明図。
【図１１Ｂ】本発明を用いなかった場合に生じた問題の説明図。
【図１１Ｃ】本発明を用いなかった場合に生じた問題の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１を用いて、本発明による液体吸引装置の全体構造例を説明する。なお、以下の説明中の具体的な数値や材料等は単に一例を示したにすぎず、本発明を限定するものではない。
【００２０】
液体吸引装置の外枠の大きさと形状の一例は、縦３０ｃｍ、横４０ｃｍ、高さ４０ｃｍの直方体状である。液体吸引装置の基本構成は、ＸＹＺ方向に移動可能なアーム１０１、配管１０２、配管１０２が固定された配管固定部材１０３、配管１０２の後端に接続されたポンプ１０４、アーム１０１を駆動する移動機構１１５、配管固定部材１０３がアーム１０１に対して傾斜したときに傾斜を補正する傾斜補正機構を備える。移動機構１１５やポンプ１０４は制御部１０５によって制御される。この他に、複数の試料容器１０６，１０７，１０８、試料容器台１０９を備える。なお、図示した試料容器１０６の容器底面はメンブレンフィルター１１０である。アーム１０１にはレール台１１１が、レール台１１１には複数本のレール１１２が固定されている。複数本のレールは互いに平行である。
【００２１】
図２Ａは配管固定部材１０３とレール台１１１の分解組立図、図２Ｂは配管固定部材１０３とレール台１１１を組み立てた状態の図である。図２Ａに示されているように、配管固定部材１０３には上下に貫通する貫通孔１１３が設けられ、使用状態では図２Ｂに示すように、貫通孔１１３にレール１１２が貫通している。配管固定部材１０３は、図２Ｂに上下の矢印で示すように、レール１１２上を自由に上下動可能である。通常、配管固定部材１０３は自身の自重で、レール台１１１上の反発材１１４と接触しているが、反発材１１４と結合してはいない。
【００２２】
図３Ａは配管固定部材の一例を示す平面模式図、図３Ｂはレール台の一例を示す平面模式図である。図３Ｂに示すように、レール台１１１上に設けられた反発材１１４は、４本のレール１１２で形作られる四角形の外側の四隅に位置する。レール台１１１の中央には配管１０２が貫通する穴１１６が設けられている。図３Ａに示すように、配管固定部材１０３は、４つの貫通孔１１３に４本のレール１１２が通り、自身の自重で四隅の反発材１１４を覆う形で接触する（図２Ｂ）。配管固定部材１０３の中央には配管１０２が固定されている。
【００２３】
本実施例の配管１０２は、長さ２ｍ、内径０．５３０ｍｍ、外形０．６６０ｍｍの円筒形のガラスキャピラリー（GL Science社）である。配管１０２は、一方の末端がポンプ１０４に接続されており、他方の末端から４ｃｍの所で配管固定部材１０３に固定されている。配管の開口末端部から配管固定部材１０３までの４ｃｍの部分はノズルとして機能し、配管開口末端部はノズル末端として機能する。ノズルと配管を一体とすることで、ノズル−配管構成の単純化と、ノズル−配管間の接続面を無くすことによる液体吸引速度の安定化、ノズル−配管間の接続面からのコンタミネーション防止を実現している。
【００２４】
アーム１０１はＸＹ（平面）方向に２０ｃｍ、Ｚ（鉛直）方向に２０ｃｍ移動可能である。
【００２５】
配管固定部材１０３は、重さ３ｇのポリプロピレン製で、縦１．５ｃｍ、横３ｃｍ、高さ０．５ｃｍの直方体である。配管固定部材１０３に４つ設けられた貫通孔１１３は、それぞれ直径０．３ｃｍの円筒形の穴である。レール１１２もアーム１０１上に４本あり、アルミニウム製で、直径０．２８ｃｍの円筒である。配管固定部材１０３は、貫通孔１１３にレール１１２が貫通しており、レール１１２による拘束を受けてアーム１０１に対して変位可能である。
【００２６】
容器底面に用いたメンブレンフィルター１１０は、孔径０．４５μｍ、厚さ１５０μｍ、空隙率７９％のＭＦ−ミリポアメンブレンフィルター（ミリポア製）、又は孔径１０μｍのマイテックスメンブレンフィルター（ミリポア製）、孔径０．３μｍ、厚さ７μｍのポリカーボネートフィルター（ミリポア製）をそれぞれ直径０．５ｃｍの円形に加工したメンブレンフィルターである。なお、底面がメンブレンフィルターではない汎用的な試料容器としては、直径１．２ｃｍのポリプロピレンチューブ（SARSTEDT、55.535）とポリスチレンチューブ（SARSTEDT、657.462）を用いた。
【００２７】
反発材１１４にはアルミニウムばねを用いたが、スポンジやゴムなどを用いてもよい。また反発材１１４は磁石でも良く、反発材１１４として磁石を用いる場合には、反発材１１４と向かい合う配管固定部材１０３の面を反発材１１４と同極の磁石とする。
【００２８】
図４Ａ、図４Ｂと図５Ａ、図５Ｂを用いて、配管固定部材１０３のレール１１２上の移動により生じる効果と、傾斜補正効果について説明する。
【００２９】
図４Ａ、図４Ｂは、配管固定部材がレールに沿って移動することにより生じる効果を示す図である。図４Ａの状態において、アーム１０１は任意の高さ位置にあり、配管末端開口部（ノズル先端）２０１はどこにも接触しておらず、メンブレンフィルター１１０上の液滴２０２の上方に位置する。この任意の高さ位置からアーム１０１を降下させるとき、ノズル先端２０１がどこにも接触しない間は、配管固定部材１０３は反発材１１４上に載ってアーム１０１と共に降下する。引き続きアーム１０１を降下させ、ノズル先端２０１がメンブレンフィルター１１０と衝突すると、図４Ｂに示すように、衝突後のアーム１０１の降下距離分、配管固定部材１０３はレール１１２上を上方向に移動する。この移動によりノズル先端２０１がメンブレンフィルター１１０と衝突しても、ノズル先端２０１とメンブレンフィルター１１０を破損させずに、ノズル先端２０１をメンブレンフィルター１１０に確実に接触させることができる（衝突緩和効果）。続いて、メンブレンフィルター１１０上の液滴２０２を吸引する。ノズル先端２０１とメンブレンフィルター１１０は接触しているため、ノズル先端２０１とメンブレンフィルター１１０に隙間が生じず、効率よく液滴２０２を吸引できる。
【００３０】
なお、ノズル先端２０１はメンブレンフィルター１１０に対して平滑以外の形状が好ましい。ノズル先端２０１がメンブレンフィルター面と平行になるような平滑形状の場合、ノズル先端２０１とメンブレンフィルター１１０が接触後、ノズル先端２０１がメンブレンフィルター１１０に埋もれてしまい液滴２０２の吸引が困難になる。ノズル先端が斜めに切断された形状の場合、ノズル先端はメンブレンフィルターに埋もれること無く、液滴の吸引が可能になる。
【００３１】
衝突緩和効果は、配管固定部材１０３がレール１１２に沿って上方に移動することで生じる。すなわち、配管固定部材１０３がレール１１２に沿って上下動可能なことが必要であるが、我々は、配管固定部材１０３がアーム１０１に対して傾斜すると、配管固定部材１０３の貫通孔１１３とレール１１２間で摩擦が生じ、配管固定部材１０３の上下動が不可能になることを見出した。
【００３２】
配管固定部材１０３の傾斜を生じさせない方法として、貫通孔１１３とレール１１２の直径をほぼ同じにすることが考えられるが、そうすると配管固定部材１０３の僅かな傾斜で貫通孔１１３の内面とレール１１２の外面で摩擦が生じ、配管固定部材１０３の上下動が不可能になる。また、配管固定部材１０３の傾斜はノズル先端２０１の位置決め精度にも関わり、微量な液滴２０２にノズル先端２０１を接触させようとする場合、配管固定部材１０３の傾斜に伴いノズル先端２０１が傾斜してノズル先端の位置が変化し、微量な液滴と接触できず、吸引しても液滴を回収できない。
【００３３】
ノズル先端２０１や容器底面がガラスキャピラリーやメンブレンフィルターのような脆弱な材質の場合、摩擦を小さくし、配管固定部材１０３を可能な限り軽くして、摩擦や重量によるノズル先端２０１や容器底面の破損を防ぐ必要がある。ただし摩擦を小さくし、重量を軽くすると、配管固定部材１０３は傾斜しやすくなる。配管固定部材１０３の傾斜は、ノズル先端２０１を容器底面に接触させる試みにおいて、常に付きまとう問題である。配管固定部材１０３の傾斜は、アーム１０１のＸＹ方向あるいはＺ方向の移動時や、ノズル先端２０１が容器底面と接触する時に生じる。この過程で配管固定部材１０３の傾斜を補正する必要がある。
【００３４】
図５Ａ及び図５Ｂを用いて、本発明の傾斜補正効果について説明する。図５Ａはレール台１１１上に反発材が有る場合を示し、図５Ｂは反発材が無い場合を示している。図４Ａを初期状態として、その状態からの傾斜に着目した。図４Ａの状態では、ノズル先端２０１はどこにも接触しておらず、アーム１０１は任意のＸＹＺ位置にあり、図３Ｂに示したように、反発材１１４はレールで囲まれる四角形の外側かつ配管固定部材１０３の下方に設けられている。配管固定部材１０３は、その自重により反発材１１４と接触しており、配管固定部材１０３は傾斜していない。
【００３５】
次の２つの方法を用いて傾斜補正の効果を評価した。
（１）配管固定部材１０３から例えば３０ｃｍ上の配管１０２の部分をつまみ、右横方向に引っ張ると、配管１０２は配管の固定点を支点として右方向に曲がる。配管１０２を右横方向に更に引っ張ると、配管１０２は更に右方向に曲がる。それに伴って配管固定部材１０３が右方向に傾斜し始める。反発材１１４が設けられている図５Ａの場合、配管固定部材１０３が右側に傾斜すると、配管固定部材１０３の右側に設けられた反発材１１４が押し返す。反発材１１４の押し返しにより、配管固定部材１０３の傾斜が補正される。
【００３６】
傾斜補正が可能な傾斜角度を評価するため、配管固定部材上の配管を原点とする縦約１０ｃｍ、横約５ｃｍの大きさの四角形を設け、その四角形と引っ張った配管の交点と、原点とを結ぶ直線と、配管を引っ張る前の位置（直線）で構成される角度を計算した。図５Ａのように反発材１１４を設けた場合、配管１０２が３８°傾いても、配管固定部材１０３は上下動可能な状態に補正された。一方、図５Ｂのように反発材１１４が設けられていない場合、配管１０２が２４°傾くと、配管固定部材１０３の上下動は不可能になった。反発材１１４を設けたことによる傾斜補正効果により、傾斜は５８％改善した。
【００３７】
（２）アーム１０１の横移動量から傾斜補正効果を評価した。ポンプ１０４付近の配管を固定し、固定した位置から離れる横方向へアーム１０１を移動させることで、配管固定部材１０３を傾斜させ、配管固定部材１０３の上下動が可能な距離を評価した。反発材１１４を設けた場合は、反発材１１４が無い場合に比べて、横移動量が７０％改善した。
【００３８】
以上２つの結果は、たとえ配管１０２が曲がっても、配管固定部材１０３の上下動が可能なことを示している。配管の曲がりの自由度が増えるため、その分、配管設計に自由度が生まれ、装置のコンパクト化が可能になる。また横移動量の増加は、ノズル先端のＸＹ方向とＺ方向への移動量の増加を意味し、配管固定部材の傾斜によるノズル先端と容器底面に接触時の各部の破損確率の大幅な低減が可能になる。
【００３９】
次に、レール台１１１上のレール１１２の本数と位置について検討した。レール１１２の本数は、３本以上が好ましい。２本以下でも構わないが、その場合には配管固定部材１０３が傾斜しやすく、傾斜補正も難しいことがわかった。レール１１２の位置はレール台１１１の中心から等距離で、レール間も等距離であることが好ましいが、厳密に等距離である必要はない。
【００４０】
反発材１１４の設置位置について検討した。レール台１１１上のレール１１２の位置を結んで構成される多角形上、ないしその多角形の外側に反発材１１４を設けるのが好ましい（図３Ｂ）。例えば、レール１１２を４本とすると、４本のレール１１２を頂点とする四角形上ないし四角形の外側に設置するのが好ましい。反発材１１４は、各レール１１２の位置に、そのレールを取り囲むようにして設けてもよい。なお反発材１１４は、配管固定部材１０３又はレール台１１１のどちらか一方に結合するか、又はどちらにも結合しないことが好ましい。反発材１１４を配管固定部材１０３とレール台１１１の両方に結合すると、ノズル先端や容器底面を破損することが判明した。
【００４１】
傾斜補正の効果は、配管固定部材１０３が傾斜した時、反発材１１４と接触することで生じる。従って、図４Ｂのように、衝突緩和効果が生じ、配管固定部材１０３が反発材１１４から離れているときには、配管固定部材１０３が傾斜しても反発材１１４と接触しないと傾斜補正の効果は生じない。
【００４２】
この問題に対処するため、新たに配管固定部材の上方向の移動側にも反発材３０１を設けた。図６Ａから図６Ｄにより説明する。図６Ａから図６Ｄに示すように、本実施例では、レール１１２の上端に上部レール台１２１を固定し、上部レール台の下面にも反発材３０１を設けた。上側の反発材３０１は、レール台１１１に設けられた下側の反発材１１４と対向する位置に複数個設けた。反発材３０１には、反発材１１４と同じ材質のものを用いた。２つのレール台１１１，１２１間の間隔は配管固定部材１０３が傾斜した際に反発材が接触するように設定すればよく、本実施例では、間隔幅を約３ｃｍとした。
【００４３】
図６Ａの状態では、ノズル先端２０１はどこにも接触しておらず、アーム１０１は任意のＸＹＺ位置にあり、配管固定部材１０３は自重により下側の反発材１１４と接触している。一方、配管固定部材１０３は、上方向の移動側に設けられた反発材３０１とは接触していない。この状態から仮にアーム１０１を左横方向に移動させると、配管固定部材１０３より上の配管１０２は右方向に曲がる。更にアーム１０１を左横方向に移動させると、配管１０２は右方向に曲がり、それに伴って配管固定部材１０３が右方向に傾斜する。図６Ｂに示すように、配管固定部材１０３が右側に傾斜すると、下側の反発材１１４が配管固定部材１０３を押し返す。この反発材１１４の押し返しにより、配管固定部材１０３の傾斜が補正され、配管固定部材１０３はレール１１２に沿って上下動が可能な状態に補正される。
【００４４】
図６Ｃは、配管固定部材１０３が上方向に移動した状態を示しており、この状態になるのは、ノズル先端２０１が容器底面に接触している時か、もしくはノズル先端２０１が容器底面から離れた瞬間である。配管固定部材１０３は、上側に設けられた反発材３０１と接触しているが、下側の反発材１１４とは接触していない。この状態で仮にアーム１０１を左横方向に移動させると、配管１０２は右方向に曲がる。更にアーム１０１を左横方向に移動させると、配管１０２は右方向に曲がり、それに伴って配管固定部材１０３が右方向に傾斜する。上側の反発材３０１が設けられていない場合、配管固定部材１０３と結合する配管１０２が図６Ｃの位置から２０°傾くと、配管固定部材１０３のレール１１２に沿った上下動は不可能になる。しかし、配管固定部材１０３の上側に反発材３０１が設けられている場合、配管固定部材１０３が右側に傾斜すると、図６Ｄに示すように、左側に設けられた反発材３０１は配管固定部材１０３を押し返す。この反発材３０１の押し返しにより、配管固定部材１０３の傾斜が補正され、配管１０２が２５°傾いても、配管固定部材１０３はレール１１２に沿った上下動が可能な状態に補正される。傾斜補正は傾斜を２５％改善した。
【００４５】
次に、配管固定部材１０３の位置と傾斜状態をモニタリングする実施例について説明する。配管固定部材１０３の位置と傾斜状態が目視確認できない環境で、アームを移動させなければならない場合がある。例えば微弱光検出装置は、外枠は外から光が入り込まない暗箱として設計することで、暗箱内の検出部、例えば光電子増倍管に外光を蓄光させず検出装置の高感度化を実現している。このような装置に本発明を組み込んだ場合、配管固定部材１０３の状態を確認するために、暗箱の扉を常時開放することはできない。このような装置では、サンプルを暗箱内に設置し、液体吸引装置によりサンプルを吸引吐出し、かつ微弱光検出が終了するまで、配管固定部材１０３の位置と傾斜状態を目視で確認することはできない。万が一、人為的な問題等で、傾斜補正効果が機能しなかった場合、唯一のサンプルを失う恐れがある。そこで、配管固定部材１０３の位置と傾斜状態をモニタリングして、ノズル先端２０１を容器底面に確実に接触させ、配管固定部材１０３が傾斜しても正常位置に補正することができ、またノズルやノズル先端２０１、容器底面を破損させる危険を確実に回避するようにした。
【００４６】
図７Ａを用いて、配管固定部材１０３の位置と傾斜状態を検出するための構成例を説明する。液体吸引装置は、配管固定部材１０３の上側と下側に導電性の反発材１１４，３０１を複数個有し、各反発材は制御部１０５と電気的に繋がっている。また配管固定部材１０３は反発材１１４，３０１との接触面に導電膜４０１を備えており、反発材１１４、３０１が配管固定部材１０３と接触すると、接触した反発材同士は電気的に導通する。配管固定部材１０３の上面の導電膜と下面の導電膜の間も電気的に接続されている。従って、配管固定部材１０３が傾斜して、下側の一部の反発材１１４が配管固定部材１０３の下面の導電膜に接触し、上側の一部の反発材３０１が上側の導電膜に接触した場合には、上下の反発材の間が導電膜を介して導通し、配管固定部材１０３の傾斜が検出される。また反発材１１４，３０１の基部にそれぞれ圧電素子４０２，４０３を設け、配管固定部材１０３が傾斜して反発材を押すと、反発材からの押圧を圧電素子４０２，４０３が検出する。
【００４７】
図７Ａは、配管固定部材１０３が基準位置にあるときの図である。ノズル先端２０１はどこにも接触せず、アーム１０１は任意のＸＹＺ位置にあり、配管固定部材１０３はその自重で下側の反発材１１４と接触している。配管固定部材１０３下面の導電膜４０１は反発材１１４と接触しているため、反発材１１４間は電気的に結合している。また配管固定部材１０３は傾斜していないため、反発材１１４の基部に設けられた圧電素子４０２には配管固定部材１０３の自重（所定量の圧）を大きく超える圧力が加わっていない。この電気的な結合と、圧電素子４０２の検出圧が所定量の圧力の場合、液体吸引装置は、配管固定部材１０３が基準位置にあると判定する。
【００４８】
図７Ｂは、ノズル先端２０１が容器底面４０４に接触し、配管固定部材１０３が上方向に移動した時の図である。配管固定部材１０３はどの反発材にも接触していないため、各反発材間は電気的に導通していない。また反発材の基部に設けられた圧電素子には押圧が加わらない。電気的な導通が無く、圧電素子が圧力を検出しない時、液体吸引装置は、配管固定部材１０３が傾斜せず、ノズル先端２０１が容器底面４０４に接触したと判定する。
【００４９】
図７Ｃは、ノズル先端２０１が容器底面４０４に接触してから更にアーム１０１が降下し、配管固定部材１０３が上方向の移動の上限に達した状態の図である。配管固定部材１０３は上側の反発材３０１と接触し、反発材３０１間は電気的に導通している。配管固定部材１０３は傾斜していないため、反発材３０１の基部に設けられた圧電素子４０３に押圧を加えていない。このように上側の反発材３０１間に電気的な導通があり、圧電素子が圧力を検出しない時、液体吸引装置は、配管固定部材１０３が傾斜せず、ノズル先端２０１が容器底面に接触し、かつ配管固定部材１０３の上方向の移動の上限に達したと判定する。
【００５０】
図７Ｄは、配管固定部材１０３が傾斜して下側の一部の反発材１１４を押し、反発材１１４が配管固定部材１０３を押し返すも、押し返しの力よりも傾斜の力が強いため、傾斜補正の効果が働かない場合の図である。配管固定部材１０３は傾いた側のみの反発材１１４と接触している。この時、反発材１１４間は電気的に導通していない。配管固定部材１０３は傾斜しているため、下側の一部の反発材１１４の基部に設けられた圧電素子４０２に配管固定部材１０３の自重を大きく超える圧力が加わる。このように、反発材間に電気的な導通がなく、一部の圧電素子４０２が所定量以上の圧力を検出した場合、液体吸引装置は、反発材１１４が機能せず、配管固定部材１０３が傾斜していると判定する。
【００５１】
図７Ｅは、配管固定部材１０３が傾斜して上側の一部の反発材３０１を押し、上側の反発材３０１が配管固定部材１０３を押し返すも、押し返しの力よりも傾斜の力が強いため、傾斜補正の効果が働かない時の図である。配管固定部材１０３は傾いた側と反対側の上側反発材３０１のみと接触している。この時、反発材３０１間は電気的に導通していない。一方、上側の一部の圧電素子４０３には規定以上の圧力が加わる。この電気的な導通がないことと、一部の圧電素子が大きな圧力を検出した場合には、液体吸引装置は、反発材３０１が機能せず、配管固定部材１０３が傾斜していると判定する。
【００５２】
図７Ａ〜図７Ｅの実施例では、反発材にアルミニウムのばねを用い、導電膜４０１にはアルミニウム薄膜を用いた。反発材と導電膜４０１は、電気的に通電可能であれば良く、金属や導電性高分子膜を用いても良い。
【００５３】
実験では、図７Ｄや図７Ｅのように、反発材が機能せず、配管固定部材１０３が傾斜したままの時があった。このように反発材の押し返し以上の傾斜が生じる原因は、配管固定部材１０３とポンプ間の配管長が長すぎたり、短すぎたりして、適切な配管長が維持されていないためと判明した。そこで、図８に示すように、配管長を調整する配管調整部８０１を設けた。配管調整部８０１は、配管固定部材１０３とポンプ１０４の間に設けた。配管調整部８０１は回転体を備え、回転体に配管１０２を巻き、回転体が回転することで配管調整部８０１と配管固定部材１０３間の配管長を調整し、配管固定部材１０３の傾斜を補正する。図５Ａで示した配管が３８°以上傾いた時、配管長を調整することで傾斜補正が可能となった。
【００５４】
配管固定部材の傾斜を補正し、適切に液体吸引操作を行う方法について、図９のフローチャートを用いて説明する。装置構成としては、図７及び図８を参照する。
【００５５】
液体吸引操作を開始する（Ｓ５０１）。液体吸引装置は、下側の反発材１１４間の通電を確認する（Ｓ５０２）。通電が確認できない場合や上側反発材３０１間で通電が確認された場合は、配管固定部材１０３が傾斜している、又は基準位置ではないと判定し、配管調整部を稼動し、配管固定部材１０３の傾斜を補正する（Ｓ５０３）。下側反発材１１４間で通電している場合は、下側反発材の基部に設置した圧電素子４０２の検出圧を確認する（Ｓ５０４）。所定量以上の圧力が検出された場合、配管固定部材１０３が傾斜していると判定し、配管調整部を稼動し、配管固定部材１０３の傾斜を補正する。基準値以上の圧力が検出されない場合、配管固定部材１０３は正常位置（図７Ａ）にあると判定する（Ｓ５０５）。
【００５６】
続いて液体吸引装置は、アーム１０１をＸＹ方向又はＺ方向に移動させることを選択する（Ｓ５０６）。アーム１０１をＸＹ軸平面方向に移動（Ｓ５０７）する場合は、移動終了（Ｓ５０８）後、再び配管固定部材１０３の位置と傾斜を確認する。
【００５７】
ノズル先端２０１をＺ軸方向に移動する場合、アーム１０１を下降移動させ（Ｓ５０９）、反発材間の通電をモニタリングする（Ｓ５１０）。下側反発材１１４間の通電を検出した場合は（Ｓ５１１）、ノズル先端２０１は容器底面４０４と接触していないと判定し、アーム１０１の下降移動を続ける。上側反発材３０１同士で通電している場合、配管固定部材１０３の上方向の移動の上限に位置すると判定した場合（Ｓ５１２）、又は下側反発材１１４間と上側反発材３０１間の通電が検出されなかった場合（Ｓ５１０）、圧電素子４０２により圧力を確認し（Ｓ５１３）、圧力が検出されなかった場合、ノズル先端２０１と容器底面４０４が接触し、配管固定部材１０３が上方向に移動したと判定し（Ｓ５１４）、アーム１０１の下降移動を停止する。その後、ノズル先端２０１から液体を吸引し（Ｓ５１５）、アーム１０１を上昇移動させ（Ｓ５１６）、アーム１０１の移動選択（Ｓ５１７）もしくは、液体吸引操作を終了する（Ｓ５１８）。液体を吐出する操作についても、図９のフローに従って操作し、ステップ５１５において吸引操作に代えて吐出操作を行うようにしてもよい。
【００５８】
ここでは、導電性の反発材と表面に導電膜を備える配管固定部材を用いて、配管固定部材の位置と傾斜状態を検出する構成、及び、各反発材の基部に圧電素子を設けて配管固定部材の傾斜を検出する構成を、配管固定部材の下方及び上方の両方に反発材が設置されている実施例によって説明した。しかし、これらの構成は、図１から図５で説明した、配管固定部材の下方にのみ反発材が配置されている実施例に適用することも可能である。また、導電性の反発材と表面に導電膜を備える配管固定部材を用いる構成と、各反発材の基部に圧電素子を設ける構成を、それぞれ単独で採用することもできる。
【００５９】
また、配管固定部材の傾斜状態を常にモニタリングし、モニタリングしたデータを記憶部に格納し、液体吸引操作が正常に開始され終了したデータを記録するようにしてもよい。モニタリングデータは、例えば、本発明が医療分野などの検査装置に組み込まれた場合において、人の血液検査等の分注操作が適切に実施され終了したことを証明するものとして使用する。モニタリングデータに異常があった場合は、分注操作の異常個所がすみやかに発見でき、貴重なサンプルの喪失防止と確実な部品交換が可能となる。
【００６０】
以下、液体吸引装置と液体吸引吐出方法を用いた微生物検出の実施例について説明する。
本発明の液体吸引装置を用いた場合と用いない場合とで、暗箱内で大腸菌由来のＡＴＰ（Adenosine triphosphate）分子をホタル由来ルシフェラーゼとルシフェリンで微弱発光反応させ、発光を検出し、発光量からＡＴＰ量を換算し、大腸菌検出感度として両者を比較した。
【００６１】
図８は、本実施例で用いた分析装置の概略図である。なお液体吸引装置には、メンブレンフィルターを底面とする試料容器の設置が可能である。液体吸引装置には、吸引部８０２と廃液部８０３、微生物溶解液８０５の入った微生物溶解液供給部８０４、検出部８０６、発光試薬８０８が入った発光試薬槽８０７が設けられており、これらは暗箱８０９内に納められている。液体吸引装置は、暗箱８０９の外側に設けられた入出力部８１０から操作される。なお、試料容器１０６の設置から、微弱発光反応を検出終了までの間、測定者は暗箱８０９を開けることができず、目視で暗箱８０９内のノズル先端２０１の位置及び傾斜状態を確認することができない。
【００６２】
測定対象微生物として大腸菌を用いた。大腸菌数が３００個／３００μＬとなるように、大腸菌をリン酸バッファーｐＨ７．４（インビトロジェン）に懸濁し、大腸菌懸濁液を作製した。
【００６３】
試料容器１０６内のメンブレンフィルター１１０上にそれぞれ大腸菌懸濁液を１０ｍＬ加え、さらに微生物外生体物質除去試薬であるルシフェールＨＳセット（キッコーマン）付属のＡＴＰ消去液を１０μＬ加え、試料容器１０６を暗箱８０９内に設置し、暗箱８０９を閉じた。図１０は、入出力部８１０の表示画面例を示す図である。入出力部には、図９に示した処理工程に従って、ノズル先端の位置や配管固定部材の傾斜状態が表示される。また、ステップモニタリング表示部６０８にノズル操作の現在の工程が表示される。
【００６４】
吸引部８０２を用いてメンブレンフィルター１１０を介して大腸菌懸濁液とＡＴＰ消去液をろ過した。ろ過後、ノズル先端２０１は微生物溶解液供給部８０４から微生物溶解液８０５であるルシフェールＨＳセット付属のＡＴＰ抽出液を３００μＬ吸引し、メンブレンフィルター１１０上に吐出し、大腸菌からＡＴＰ分子を抽出した。メンブレンフィルター１１０上に残った微生物溶解液を、ノズル先端２０１を降下させてメンブレンフィルター１１０に接触させることで、微生物溶解液を配管１０２内に吸引し、検出部８０６上に設置された発光試薬槽８０７内にある発光試薬８０８（ルシフェールＨＳセット付属の発光試薬２００μＬ）へ、ノズル先端２０１を発光試薬槽８０７の底面に接触させながら吐出した。発光試薬槽８０７底面は検出部８０６に最も近く、この位置で吐出すると、生じた発光を検出部８０６は最も効率よく検出する。なおノズル先端２０１を底面に接触させずに吐出すると検出感度は低下した。
【００６５】
以上、本発明の液体吸引装置を用いた場合、配管固定部材１０３の位置と傾斜状態を常に入出力部８１０でモニタリングすることが可能となった。なお入力部８１０はタッチパネルディスプレイである。例えば、配管固定部材１０３が傾斜した場合、配管固定部材１０３の傾斜判定ステップＳ５０２、Ｓ５０４、Ｓ５１３で傾斜を判定し、判定結果を入出力部８１０の配管傾斜アラート６０２の表示で確認する。配管固定部材１０３が傾斜していると判定されると、例えば、配管傾斜アラート６０２の表示の背景色が変化する。その場合、配管調整部稼動ステップＳ５０３で配管調整部８０１が配管長を調整して傾斜を補正していることを、入出力部８１０の配管調整部稼動中６０３の表示で確認することができ、補正後、正常位置判定ステップＳ５０６で配管固定部材が正常位置にあることを、入出力部８１０の配管固定部材正常位置６０４の表示で確認することができる。
【００６６】
また、容器底面接触判定ステップＳ５１４で配管固定部材１０３が傾斜することなく、ノズル先端２０１がメンブレンフィルター１１０と接触したことも、入出力部８１０の容器底面接触中６０５の表示で確認することができ、微弱発光反応に伴う発光は、発光モニタリング画面６０６により観察することができる。入出力部８１０には、測定開始ボタン６０７と、現在ステップを知らせるステップモニタリング６０８の表示部も設けられている。一方、本発明の液体吸引装置を用いなかった場合では、発光反応スペクトルのみを得た。
【００６７】
それぞれ試行回数を１０回とした時の結果は、本発明を用いた場合、大腸菌１個あたり平均１．３６ａｍｏｌのＡＴＰを検出でき、ＳＤ ０．０１ａｍｏｌ ＡＴＰ、Ｃ．Ｖ．１％となった。一方、本発明を用いなかった場合、大腸菌１個あたり平均値０．９５ａｍｏｌ ＡＴＰ、ＳＤ ０．３４ａｍｏｌ ＡＴＰ、Ｃ．Ｖ．３５．４％となり、発明を用いた場合は平均値、ＳＤ、Ｃ．Ｖ．共に改善された。
【００６８】
更に、本発明を用いない場合において、発光を検出できない場合が生じた。発光が検出されない場合ごとに、暗箱を開けて装置内部を確認したところ、図１１Ａに示すように、アーム１０１の降下の際、配管１０２の長さが足りず、配管固定部材１０３が傾斜して、レール台１１１上のレール１１２が貫通孔１１３に引っかかり、ノズル先端２０１も傾斜して試料容器１０６のメンブレンフィルター１１０上の液滴２０２が吸引できない場合があった。また、図１１Ｂに示すように、配管固定部材１０３が傾斜して上下動できなくなり、ノズル先端２０１がメンブレンフィルター１１０を突き抜けることで、サンプル液滴を喪失したり、図１１Ｃに示すように、配管固定部材１０３が基準位置にないため、ノズル先端２０１がメンブレンフィルター上の液滴２０２に接触できないことで液滴を吸引できず、発光が生じなかったことがわかった。
【００６９】
本発明を用いた場合には、メンブレンフィルター上の液滴を効率よく配管内に吸引でき、微生物検出感度が改善された。
【符号の説明】
【００７０】
１０１ アーム
１０２ 配管
１０３ 配管固定部材
１０４ ポンプ
１０５ 制御部
１０６〜１０８ 試料容器
１０９ 試料容器台
１１０ メンブレンフィルター
１１１ レール台
１１２ レール
１１３ 貫通孔
１１４ 反発材
１２１ 上部レール台
２０１ ノズル先端
２０２ 液滴
３０１ 反発材
４０１ 伝導体
４０２ 圧電素子
４０３ 圧電素子
４０４ 容器底部
６０１ 入力部
６０２ 配管傾斜アラート表示
６０３ 配管調整部稼動中表示
６０４ 配管固定部材正常位置表示
６０５ 容器底面接触中表示
６０６ 発光モニタリング表示
６０７ 測定開始ボタン
６０８ ステップモニタリング表示
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元方向に移動可能なアームと、
前記アームから上方に突出して設けられた複数本の互いに平行なレールと、
ポンプと、
先端部分がノズルとして機能し後端が前記ポンプに結合した配管と、
前記配管の前記先端部分が固定され、前記複数本のレールを通す複数の貫通孔を有し、前記複数本のレールに沿って前記アームに対して可動な配管固定部材と、
前記アームと前記配管固定部材の間に位置するように前記アームに固定された複数の反発材と、
を有することを特徴とする液体吸引装置。
【請求項２】
請求項１記載の液体吸引装置において、前記複数本のレールの上端に固定された上部レール台と、前記上部レール台と前記配管固定部材の間に位置するように前記上部レール台に固定された複数の反発材と、を有することを特徴とする液体吸引装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の液体吸引装置において、前記反発材は、ばね、ゴム、スポンジ、又は磁石であり、前記反発材が磁石の場合には前記反発材と対向する前記配管固定部材の部分を同極の磁石とすることを特徴とする液体吸引装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の液体吸引装置において、前記レールは３本以上であり、前記反発材は、前記複数のレールを結んでできる多角形上もしくは当該多角形の外側に配置されていることを特徴とする液体吸引装置。
【請求項５】
請求項１又は２項記載の液体吸引装置において、前記配管の先端を容器の底面に接触させて、当該容器内の液体を吸引することを特徴とする液体吸引装置。
【請求項６】
請求項１又は２記載の液体吸引装置において、前記反発材は導電性を有し、前記配管固定部材は表面に導電膜を有し、前記反発材の間の導通状態から前記配管固定部材の位置と傾斜を判定することを特徴とする液体吸引装置。
【請求項７】
請求項１又は２記載の液体吸引装置において、各反発材の基部に設置された圧電素子を有し、各圧電素子が検出した圧力によって配管固定部材の傾斜状態を判定することを特徴とする液体吸引装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の液体吸引装置において、前記配管固定部材と前記ポンプとの間に、前記配管が巻かれた回転体を有する配管調整部を備え、前記配管固定部材の所定量の傾斜を検出したときは前記回転体を回転して前記配管固定部材との間の配管長を調整することを特徴とする液体吸引装置。
【請求項９】
請求項１記載の液体吸引装置において、
前記反発材は導電性を有し、前記配管固定部材は表面に導電膜を有し、
前記配管固定部材と前記ポンプとの間に、前記配管が巻かれた回転体を有し、前記回転体を回転して前記配管固定部材との間の配管長を調整する配管調整部を備え、
前記アームの移動前に、前記配管固定部材の導電膜を介した前記反発材間の通電を確認し、通電が検出された場合には前記配管固定部材が正常位置にあり、通電が検出されなかった場合には前記配管固定部材が不正位置にあると判定し、
不正位置と判定された場合には、前記配管調整部を用いて配管長を調整して前記配管固定部材を正常位置に補正し、
前記配管固定部材が正常位置の場合、前記アームを所望の方向に移動し、移動中、前記反発材間の通電を常時モニタリングし、
高さ方向へのアーム移動時、前記反発材間の通電が検出されなくなった時、前記配管の先端が容器底面と接触したと判定して、前記アームの移動を停止し、
前記配管の先端から前記容器内の液体を吸引する
ことを特徴とする液体吸引装置。
【請求項１０】
請求項２記載の液体吸引装置において、
前記反発材は導電性を有し、前記配管固定部材は表面に導電膜を有し、
前記配管固定部材と前記ポンプとの間に、前記配管が巻かれた回転体を有し、前記回転体を回転して前記配管固定部材との間の配管長を調整する配管調整部を備え、
前記アームに固定された反発材同士が前記導電膜を介して通電している場合、前記配管固定部材は正常位置と判定し、
前記上部レール台に固定された反発材同士が前記導電膜を介して通電している場合、前記配管固定部材は前記レールに沿った上下移動の上限にあると判定する
ことを特徴とする液体吸引装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の液体吸引装置において、前記アームに固定された反発材と前記上部レール台に固定された反発材の間で通電している場合、配管固定部材が傾斜していると判定し、前記配管調整部を用いて配管長を調整し前記配管固定部材の傾斜を補正することを特徴とする液体吸引装置。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか１項記載の液体吸引装置において、前記配管固定部材の傾斜状態を常にモニタリングし、モニタリングしたデータを記憶部に格納し、液体吸引操作が正常に開始され終了したデータを記録することを特徴とする液体吸引装置。
【請求項１３】
請求項９〜１２のいずれか１項記載の液体吸引装置において、
微生物溶解液の入った試薬槽と、
底部にメンブレンフィルターを備える試料容器と、
前記メンブレンフィルターを介して前記試料容器中の液体を吸引する吸引部と、
発光試薬の入った試薬容器と、
発光を検出する検出部とを有し、
微生物を含むサンプルを前記試料容器に供給し、前記メンブレンフィルターを介して前記吸引部を用いてろ過し、前記メンブレンフィルター上に微生物を捕捉し、
前記配管の先端から前記試薬槽内の微生物溶解液を吸引して前記メンブレンフィルター上へ吐出し、前記配管の先端を前記メンブレンフィルターに接触させて再び前記微生物溶解液を吸引し、
前記吸引した微生物溶解液を前記試薬容器内の発光試薬内へ吐出し、
生じた発光を前記検出部で検出することを特徴とする液体吸引装置。
【請求項１】
３次元方向に移動可能なアームと、
前記アームから上方に突出して設けられた複数本の互いに平行なレールと、
ポンプと、
先端部分がノズルとして機能し後端が前記ポンプに結合した配管と、
前記配管の前記先端部分が固定され、前記複数本のレールを通す複数の貫通孔を有し、前記複数本のレールに沿って前記アームに対して可動な配管固定部材と、
前記アームと前記配管固定部材の間に位置するように前記アームに固定された複数の反発材と、
を有することを特徴とする液体吸引装置。
【請求項２】
請求項１記載の液体吸引装置において、前記複数本のレールの上端に固定された上部レール台と、前記上部レール台と前記配管固定部材の間に位置するように前記上部レール台に固定された複数の反発材と、を有することを特徴とする液体吸引装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の液体吸引装置において、前記反発材は、ばね、ゴム、スポンジ、又は磁石であり、前記反発材が磁石の場合には前記反発材と対向する前記配管固定部材の部分を同極の磁石とすることを特徴とする液体吸引装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の液体吸引装置において、前記レールは３本以上であり、前記反発材は、前記複数のレールを結んでできる多角形上もしくは当該多角形の外側に配置されていることを特徴とする液体吸引装置。
【請求項５】
請求項１又は２項記載の液体吸引装置において、前記配管の先端を容器の底面に接触させて、当該容器内の液体を吸引することを特徴とする液体吸引装置。
【請求項６】
請求項１又は２記載の液体吸引装置において、前記反発材は導電性を有し、前記配管固定部材は表面に導電膜を有し、前記反発材の間の導通状態から前記配管固定部材の位置と傾斜を判定することを特徴とする液体吸引装置。
【請求項７】
請求項１又は２記載の液体吸引装置において、各反発材の基部に設置された圧電素子を有し、各圧電素子が検出した圧力によって配管固定部材の傾斜状態を判定することを特徴とする液体吸引装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の液体吸引装置において、前記配管固定部材と前記ポンプとの間に、前記配管が巻かれた回転体を有する配管調整部を備え、前記配管固定部材の所定量の傾斜を検出したときは前記回転体を回転して前記配管固定部材との間の配管長を調整することを特徴とする液体吸引装置。
【請求項９】
請求項１記載の液体吸引装置において、
前記反発材は導電性を有し、前記配管固定部材は表面に導電膜を有し、
前記配管固定部材と前記ポンプとの間に、前記配管が巻かれた回転体を有し、前記回転体を回転して前記配管固定部材との間の配管長を調整する配管調整部を備え、
前記アームの移動前に、前記配管固定部材の導電膜を介した前記反発材間の通電を確認し、通電が検出された場合には前記配管固定部材が正常位置にあり、通電が検出されなかった場合には前記配管固定部材が不正位置にあると判定し、
不正位置と判定された場合には、前記配管調整部を用いて配管長を調整して前記配管固定部材を正常位置に補正し、
前記配管固定部材が正常位置の場合、前記アームを所望の方向に移動し、移動中、前記反発材間の通電を常時モニタリングし、
高さ方向へのアーム移動時、前記反発材間の通電が検出されなくなった時、前記配管の先端が容器底面と接触したと判定して、前記アームの移動を停止し、
前記配管の先端から前記容器内の液体を吸引する
ことを特徴とする液体吸引装置。
【請求項１０】
請求項２記載の液体吸引装置において、
前記反発材は導電性を有し、前記配管固定部材は表面に導電膜を有し、
前記配管固定部材と前記ポンプとの間に、前記配管が巻かれた回転体を有し、前記回転体を回転して前記配管固定部材との間の配管長を調整する配管調整部を備え、
前記アームに固定された反発材同士が前記導電膜を介して通電している場合、前記配管固定部材は正常位置と判定し、
前記上部レール台に固定された反発材同士が前記導電膜を介して通電している場合、前記配管固定部材は前記レールに沿った上下移動の上限にあると判定する
ことを特徴とする液体吸引装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の液体吸引装置において、前記アームに固定された反発材と前記上部レール台に固定された反発材の間で通電している場合、配管固定部材が傾斜していると判定し、前記配管調整部を用いて配管長を調整し前記配管固定部材の傾斜を補正することを特徴とする液体吸引装置。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか１項記載の液体吸引装置において、前記配管固定部材の傾斜状態を常にモニタリングし、モニタリングしたデータを記憶部に格納し、液体吸引操作が正常に開始され終了したデータを記録することを特徴とする液体吸引装置。
【請求項１３】
請求項９〜１２のいずれか１項記載の液体吸引装置において、
微生物溶解液の入った試薬槽と、
底部にメンブレンフィルターを備える試料容器と、
前記メンブレンフィルターを介して前記試料容器中の液体を吸引する吸引部と、
発光試薬の入った試薬容器と、
発光を検出する検出部とを有し、
微生物を含むサンプルを前記試料容器に供給し、前記メンブレンフィルターを介して前記吸引部を用いてろ過し、前記メンブレンフィルター上に微生物を捕捉し、
前記配管の先端から前記試薬槽内の微生物溶解液を吸引して前記メンブレンフィルター上へ吐出し、前記配管の先端を前記メンブレンフィルターに接触させて再び前記微生物溶解液を吸引し、
前記吸引した微生物溶解液を前記試薬容器内の発光試薬内へ吐出し、
生じた発光を前記検出部で検出することを特徴とする液体吸引装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【公開番号】特開２０１１−１７４８１８（Ｐ２０１１−１７４８１８Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３９２４７（Ｐ２０１０−３９２４７）
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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