(57)【要約】【課題】ノズルの吸排異常を確実に検出でき、保守・点検が容易な分注機及び分注装置を提供する。【解決手段】分注機１２は、液状試料１４を吸排するためのノズル１６と、略筒状体で内側にピストン１８を収容し、且つ、ノズル１６に下端２０Ａにおいて連通し、該ノズル１６に連通する下端２０Ａ近傍の側壁に第１の圧力検出用孔２２が形成されたシリンジ２０と、該シリンジ２０を着脱自在に保持し、第１の圧力検出用孔２２に連通する第２の圧力検出用孔２４が形成されたベース部材２６と、第２の圧力検出用孔２４を介してノズル１６内の圧力を検出するようにベース部材２６に取付けられてノズル１６の近傍に配置された圧力センサ２８と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状試料を吸排するためのノズルと、略筒状体で内側にピストンを収容し、且つ、一端が前記ノズルに連通し、該ノズルに連通する一端近傍の側壁に第１の圧力検出用孔が形成されたシリンジと、該シリンジを着脱自在に保持し、前記第１の圧力検出用孔に連通する第２の圧力検出用孔が形成されたベース部材と、前記第２の圧力検出用孔を介して前記ノズル内の圧力を検出するように前記ベース部材に取付けられて前記ノズルの近傍に配置された圧力センサと、を有してなることを特徴とする分注機。
【請求項２】
請求項１において、
前記ピストン及び前記シリンジの摺動部をシールするためのピストンシールが前記シリンジ側に取付けられ、該ピストンシールが前記シリンジと共に着脱自在とされたことを特徴とする分注機。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記第１の圧力検出用孔と、前記第２の圧力検出用孔と、が直線状の管路をなすように形成されたことを特徴とする分注機。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記圧力センサの出力信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器が備えられたことを特徴とする分注機。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記圧力センサの出力信号を増幅するためのアンプが備えられたことを特徴とする分注機。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の分注機が備えられたことを特徴とする分注装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記圧力センサの出力信号に基づいて前記ノズルの吸排異常を検出するための異常検出手段が備えられたことを特徴とする分注装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試薬、検体等の液状試料の分注に用いられる分注機及び分注機を備える分注装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、血液や尿等の分析において、試薬、検体等の液状試料を吸排するためのノズルと、該ノズルに連結されたシリンジと、該シリンジ内に摺動自在に嵌合するピストンと、を有する分注機を備えた分注装置が用いられている。尚、分注装置は通常複数の分注機を備えている。ノズルは先端部がチップと称される交換可能な細い筒状の部材で構成されており、チップ内に液状試料を吸引してマイクロプレートの凹部や試験管等に排出・分注し、種類が異なる液状試料を吸引する場合はチップを交換することで、ノズル内で試薬や検体が混ざり合うことを防止することができる。
【０００３】
正確な分析を行うためには、チップ内に限定して液状試料を吸引するように適量の液状試料を吸引し、マイクロプレートの凹部や試験管等に所望の量の液状試料を正確に排出・分注する必要がある。
【０００４】
しかしながら、チップは細い筒状の部材であるため、液状試料に含まれる固形成分等で閉塞されることがあり、これにより液状試料の吸引量、排出量にばらつきが生じたり、吸引、排出自体が困難となることがある。又、補給ミス等で液状試料が欠乏することがあり、これにより吸引量、排出量がばらつくこともある。
【０００５】
これに対し、ノズル内の圧力を検出するための圧力センサを備え、圧力信号に基づいてチップの閉塞、液状試料の欠乏等の吸排異常を検出するようにした分注機が知られている（例えば、特許文献１参照）。圧力センサは、連通管を介してシリンジやノズルに連結される。尚、液状試料の吸引のためにノズルを下降させる際、ノズル内の圧力の変化に基づいてチップの先端が液状試料中に挿入されたことを検出することも可能である。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３３１６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、圧力センサと、ノズルと、の間には連通管やシリンジが介在するため、ノズル内の圧力の検出精度が低く、吸排異常等を確実に検出することが困難であるという問題があった。
【０００８】
又、電気的なノイズや、分注機に備えられたモータの熱の影響のために、ノズル内の圧力の検出精度が低下し、吸排異常等を確実に検出できないこともあった。
【０００９】
又、分注機は、ピストン及びシリンジの摺動部をシールするピストンシールの交換等のため、シリンジを定期的に着脱して保守・点検を行う必要があるが、シリンジに連通管が連結されている場合、連通管も着脱しなければならず、保守・点検の作業効率が低いという問題があった。
【００１０】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、ノズルの吸排異常を確実に検出でき、保守・点検が容易な分注機及び分注装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、液状試料を吸排するためのノズルと、略筒状体で内側にピストンを収容し、且つ、一端が前記ノズルに連通し、該ノズルに連通する一端近傍の側壁に第１の圧力検出用孔が形成されたシリンジと、該シリンジを着脱自在に保持し、前記第１の圧力検出用孔に連通する第２の圧力検出用孔が形成されたベース部材と、前記第２の圧力検出用孔を介して前記ノズル内の圧力を検出するように前記ベース部材に取付けられて前記ノズルの近傍に配置された圧力センサと、を有してなることを特徴とする分注機により上記課題を解決したものである。
【００１２】
発明者は、本発明に想到する過程で、ノズルに直接シリンジを連結し、ノズルに連通するシリンジの一端近傍に圧力センサを取付けることを試みた。これにより、ノズル内の圧力の検出精度は向上したものの、シリンジを着脱する際に圧力センサや圧力センサに結線されたリード線のコネクタの着脱が必要となり、保守・点検の作業性という点で問題があった。そこで、発明者は更に鋭意検討を重ね、上記発明を完成するに至った。
【００１３】
尚、前記ピストン及び前記シリンジの摺動部をシールするためのピストンシールを前記シリンジ側に取付け、該ピストンシールを前記シリンジと共に着脱自在とするとよい。
【００１４】
又、前記第１の圧力検出用孔と、前記第２の圧力検出用孔と、を直線状の管路をなすように形成するとよい。
【００１５】
又、前記圧力センサの出力信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器を備えるとよい。
【００１６】
又、前記圧力センサの出力信号を増幅するためのアンプを備えるとよい。
【００１７】
又、本発明は上記のいずれかに記載の分注機を備えることを特徴とする分注装置により上記課題を解決したものである。
【００１８】
又、前記圧力センサの出力信号に基づいて前記ノズルの吸排異常を検出するための異常検出手段を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、シリンジ内とノズル内の空間容積を小さくすると共に、ノズル内の圧力が、ノズルの近傍に配置された圧力センサに連通管を介さずに伝達されるので圧力伝達遅れが著しく小さく、ノズル内の小さな圧力変化を高精度で検出できる。又、圧力センサとシリンジとの間にベース部材が介在しており、圧力センサをベース部材に取付けた状態でベース部材にシリンジを着脱できるのでピストンシールの点検、交換が容易である。
【００２０】
又、圧力センサの近傍に圧力センサのアナログ信号を増幅するアンプを備えたのでノイズの影響を受けず精度良く、圧力を検出できる。更に、Ａ／Ｄ変換器をベース部材上部に配して、アンプからのアナログ信号をデジタル信号に変換して制御手段に送出するようにしたので、外部からのノイズや、配線の容量（抵抗、キャパシタ）に左右されることなく、圧力信号を制御手段に伝達できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１に示されるように、本実施形態に係る分注装置１０は、複数の分注機１２を備え、該分注機１２の構造に特徴を有している。尚、図中の符号１３は、検体、試薬等の液状試料を収容するためのマイクロプレートである。分注機１２以外の構成については、従来の分注装置と同様であるので、説明を適宜省略することとする。
【００２３】
図２及び図３に示されるように、分注機１２は液状試料１４を吸排するためのノズル１６と、略筒状体で内側にピストン１８を収容し、且つ、ノズル１６に下端２０Ａにおいて連通し、該ノズル１６に連通する下端２０Ａ近傍の側壁に第１の圧力検出用孔２２が形成されたシリンジ２０と、該シリンジ２０を着脱自在に保持し、第１の圧力検出用孔２２に連通する第２の圧力検出用孔２４が形成されたベース部材２６と、第２の圧力検出用孔２４を介してノズル１６内の圧力を検出するようにベース部材２６に取付けられてノズル１６の近傍に配置された圧力センサ２８と、を備えている。
【００２４】
ノズル１６は、上下方向に配置された略筒状体で、ピペットノズル１６Ａと、ピペットノズル１６Ａの下端に着脱自在に装着されたチップ１６Ｂと、を有して構成され、チップ１６Ｂが下方に突出するようにコネクタ３０を介してシリンジ２０の下端２０Ａに連結されている。尚、コネクタ３０はシリンジ２０の下端２０Ａに当接すると共に、ねじ３１でベース部材２６に固定されており、これによりシリンジ２０の下方への動きが規制されている。
【００２５】
ピストン１８は、上下方向に配置された略丸棒状体で上端には送りねじ３２が同軸的に取付けられている。又、送りねじ３２の下端近傍にはセンサードグ３４がセットスクリュー等で固定されており、該センサードグ３４に係合するドグガイド３６により、ピストン１８及び送りねじ３２は上下方向に案内されると共に軸廻りの回転が規制されている。尚、ドグガイド３６の下方近傍には、ピストン１８の下限位置を検出するための下限位置センサ３７が設置されている。
【００２６】
送りねじ３２には、内側にめねじが形成された歯車３８が螺合している。歯車３８には歯車４０が噛合い係合しており、該歯車４０は、ステッピングモータ４２の出力軸に取付けられている。尚、歯車３８は軸受４４により回転自在に支持されると共にスラスト方向の動きが規制されている。又、ステッピングモータ４２は、ベース部材２６に直接接触しないようにブラケット等を介してベース部材２６に保持されている。
【００２７】
シリンジ２０は、上下方向に配置されており、第１の圧力検出用孔２２は、下端２０Ａ近傍の側壁を略水平方向に貫通している。尚、シリンジ２０の外周における第１の圧力検出用孔２２の近傍の上側及び下側には周方向の溝２０Ｂが形成されており、これら溝２０Ｂにはシール４６が装着されている。
【００２８】
又、図４に示されるように、シリンジ２０の上端部４８の内側には、周方向の溝４８Ａが形成され、溝４８Ａにはピストン１８及びシリンジ２０の摺動部をシールするためのピストンシール５０が取付けられている。尚、上端部４８は、シリンジ２０の本体に嵌合・接着されている。
【００２９】
ベース部材２６には、シリンジ２０の外周に嵌合するシリンジ保持孔２６Ａが形成されている。第２の圧力検出用孔２４は、ベース部材２６を外周からシリンジ保持孔２６Ａまで水平方向に貫通するようにシリンジ保持孔２６Ａの下端近傍に形成されている。第１の圧力検出用孔２２と、第２の圧力検出用孔２４とは、シリンジ２０がベース部材２６に装着された状態で、直線状の管路をなすように形成されている。尚、ベース部材２６は、単一の部材からなる構成としても良く、複数の部材を組合わせてなる構成としてもよい。
【００３０】
圧力センサ２８は、一部が第２の圧力検出用孔２４内に入り込むように、ベース部材２６の外側に取付けられている。圧力センサ２８は具体的には、図５に示されるように、大気圧を検出するための第１のセンサ２８Ｂと、一部が第２の圧力検出用孔２４内に入り込み該第２の圧力検出用孔２４を介してノズル１６内及びシリンジ２０内の圧力を検出するための第２のセンサ２８Ａと、これら第１及び第２のセンサ２８Ａ及び２８Ｂに接続された圧力検出基板２８Ｃと、を有して構成されている。
【００３１】
又、圧力センサ２８の近傍には、該圧力センサ２８の出力信号を増幅するためのアンプ５２が配置され、圧力センサ２８に接続されている。アンプ５２には、増幅した圧力センサ２８のアナログ出力信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器５４が接続されている。Ａ／Ｄ変換器５４は、ベース部材２６の上端部に設置されている。尚、Ａ／Ｄ変換器５４は差動増幅回路を備えており、ステッピングモータ４２に起因するコモンモードノイズを相殺するように構成されている。
【００３２】
図６に示されるように、Ａ／Ｄ変換器５４には、制御手段５６が接続されている。制御手段５６は具体的にはマイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ等の、所定のコンピュータプログラムを実行するように構成されたコンピュータである。この制御手段５６には、圧力センサ２８の出力信号に基づいてノズル１６の吸排異常を検出するための異常検出手段５８が備えられている。尚、異常検出手段５８は、具体的にはコンピュータプログラムである。
【００３３】
次に、分注装置１０の作用について説明する。まず、ノズル１６の吸引異常を検出する作用について説明する。
【００３４】
液状試料１４を吸引する時は、まず、ステッピングモータ４２を駆動して歯車４０及び３８を回転させてピストン１８を上昇させる。これにより、ノズル１６に負圧が供給される。この状態で、分注機１２を下降させてノズル１６のチップ１６Ｂを液状試料１４に挿入すると、チップ１６Ｂに液状試料１４が吸引される。尚、チップ１６Ｂが液状試料１４に挿入されると、ノズル１６内の圧力が低下するので、この圧力低下を圧力センサ２８で検出することで、チップ１６Ｂが液状試料１４の液面に到達したことを検出することができる。所望の吸引量に達したところで液状試料１４の吸引を停止する。
【００３５】
ステッピングモータ４２は、ベース部材２６に直接接触していないので、ステッピングモータ４２を駆動してもステッピングモータ４２からベース部材２６への伝熱が抑制される。
【００３６】
ノズル１６内の圧力は、第１の圧力検出用孔２２、第２の圧力検出用孔２４を介して圧力センサ２８に伝達される。圧力センサ２８が出力する圧力信号は、アンプ５２で増幅され、Ａ／Ｄ変換器５４でデジタル信号に変換されて制御手段５６に伝達される。
【００３７】
図７中に符号Ａを付した曲線で示されるように、液状試料１４の吸入開始直後はノズル１６内の圧力が急激に低下するが、一定時間が経過するとノズル１６内の圧力は安定する。
【００３８】
これに対し、液状試料１４の吸引中に液状試料１４中の固形成分等でノズル１６が閉塞されると、図７中に符号Ｂを付した曲線で示されるように、ノズル１６内の圧力は急激に低下する。
【００３９】
又、液状試料１４の吸引中に液状試料１４が欠乏すると、図７中に符号Ｃを付した曲線で示されるように、ノズル１６内の圧力は一旦急激に低下した後、急激に上昇する。
【００４０】
異常検出手段５８は、液状試料１４の吸入を開始してから一旦安定したノズル１６内の圧力が急激に低下したことに基づいて、ノズル１６の吸引異常が発生したことを検出することができる。更に、異常検出手段５８は、吸引異常のために一旦急激に低下したノズル１６内の圧力がその後も低下していることを検出することで、吸引異常がノズル１６の閉塞であることを判別でき、一旦急激に低下したノズル１６内の圧力がその後上昇に転じたことを検出することで、吸引異常が液状試料１４の欠乏であることを判別することができる。
【００４１】
圧力センサ２８がノズル１６の近傍に配置されており、更に、ノズル１６の近傍に形成された第１の圧力検出用孔２２、第２の圧力検出用孔２４を介してノズル１６内の圧力を検出しているので、ノズル１６内の圧力を高精度で検出することができる。
【００４２】
又、ステッピングモータ４２からベース部材２６への伝熱が抑制されているので、圧力センサ２８の温度変化も抑制され、この点でもノズル１６内の圧力の検出精度が高められている。
【００４３】
又、圧力センサ２８から出力される圧力信号は圧力センサ２８の近傍でアンプ５２により増幅されるので、圧力センサ２８とアンプ５２との間ではノイズが混入しにくく、アンプ５２から出力された後に圧力信号にノイズが混入してもノイズの影響は相対的に小さく抑制される。
【００４４】
更に、アンプ５２で増幅された圧力信号はＡ／Ｄ変換器５４でデジタル信号に変換されて制御手段５６に伝達される。尚、Ａ／Ｄ変換器５４は差動増幅回路を備えているので、ステッピングモータ４２に起因するコモンモードノイズが相殺される。即ち、圧力信号は、分注機１２内でノイズの影響が充分抑制されつつデジタル信号に変換され、ノイズの影響を受けにくいデジタル信号として制御手段５６に伝達される。
【００４５】
従って、制御手段５６は、ノズル１６内の圧力を高精度で検出し、異常検出手段５８は、ノズル１６の吸引異常を確実に検出することができる。
【００４６】
尚、ここまでは液状試料１４を吸引する場合について説明したが、ノズル１６から液状試料１４を排出する場合についても同様にノズル１６内の圧力を高精度で検出できるので、異常検出手段５８が、ノズル１６の排出異常を確実に検出することができる。
【００４７】
異常検出手段５８が吸排異常を検出した場合、制御手段５６は制御信号を出力してサーボモータ４２を停止させて液状試料１４の吸排を中止すると共に警告灯、警告音等で吸引異常が発生したことをオペレータに知らせる。
【００４８】
オペレータは、状況に応じて、閉塞されたチップ１６Ｂの交換や検体、マイクロプレートの交換等を行い、分析作業等を再開する。
【００４９】
チップ１６Ｂを交換しつつ、液状試料１４を吸引、排出を繰返すことにより、連続して検体の分析等を行うことができる。
【００５０】
次に、シリンジ２０の保守・点検時の作用について説明する。
【００５１】
まず、ベース部材２６にコネクタ３０を固定しているねじ３１を取外す。この状態でコネクタ３０と共にシリンジ２０を下方に引き出すことにより、ノズル１６、シリンジ２０、コネクタ３０、ピストンシール５０をベース部材２６から一体で取外すことができる。
【００５２】
シリンジ２０の点検を行い、必要に応じてピストンシール５０を交換する。これらの作業が完了したら、上記と逆の要領で、シリンジ２０をベース部材２６のシリンジ保持孔２６Ａに嵌入することで、ノズル１６、シリンジ２０、コネクタ３０、ピストンシール５０をベース部材２６に一体で取付けることができる。尚、コネクタ３０はねじ３１でベース部材２６に固定する。
【００５３】
圧力センサ２８とシリンジ２０との間にベース部材２６が介在しており、圧力センサ２８をベース部材２６に取付けた状態でシリンジ２０及びピストンシール５０を着脱できるので保守・点検が容易である。
【００５４】
尚、本実施形態において、分注機１２は、圧力センサ２８の圧力信号を増幅するためのアンプ５２を備えているが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧力信号に含まれるノイズが充分小さい場合には、アンプを省略し、圧力センサ２８と、Ａ／Ｄ変換器５４と、を直接接続してもよい。
【００５５】
又、本実施形態において、分注機１２は、圧力センサ２８の圧力信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器５４を備えているが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧力信号に含まれるノイズが充分小さい場合には、分注機から分離してＡ／Ｄ変換器を設置してもよい。
【００５６】
又、本実施形態において、第１の圧力検出用孔２２と、第２の圧力検出用孔２４と、が直線状の管路をなすように形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ノズルの近傍に形成できれば、第１の圧力検出用孔、第２の圧力検出用孔の形状は特に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、試薬、検体等の液状試料の分注に用いられる分注機及び分注装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態にかかる分注装置の概略構造を示す斜視図
【図２】同分注装置の分注機の構造を模式的に示す側断面図
【図３】同分注機のシリンジの下端近傍の構造を拡大して示す側断面図
【図４】同分注機の分注機のピストンシール周辺の構造を拡大して示す側断面図
【図５】同分注機の圧力センサの構造を拡大して示す一部断面図を含む平断面図
【図６】同分注装置の制御系の構成を示す一部ブロック図を含む側面図
【図７】同分注装置による液状試料の吸引時のノズル内の圧力の経時的な変化を模式的に示すグラフ
【符号の説明】
【００５９】
１０…分注装置
１２…分注機
１３…マイクロプレート
１４…液状試料
１６…ノズル
１６Ａ…ピペットノズル
１６Ｂ…チップ
１８…ピストン
２０…シリンジ
２０Ａ…下端
２２…第１の圧力検出用孔
２４…第２の圧力検出用孔
２６…ベース部材
２８…圧力センサ
４２…ステッピングモータ
５０…ピストンシール
５２…アンプ
５４…Ａ／Ｄ変換器
５６…制御手段
５８…異常検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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