(57)【要約】【課題】  ノズルチップの装着に際してその装着力を適性に制御することができ、しかもノズル基部の構造が複雑になるのを避ける。【解決手段】  ノズル基部１０１にディスポーザブルチップ１０２を装着する場合、装着しようとするノズルチップの上方にノズル基部１０１を位置させる。その状態で、ノズル装置１００を下降させて、ノズル基部１０１の先端部をディスポーザブルチップ１０２の上端開口に当接させ、嵌合させると、ロッド１０６のフランジ部１０６ａに押し上げられるようにして可動体１０４がコイルスプリング６０２の弾性力に抗して上方移動する。このとき、フィッティング検出部６００により、被検出部６０３の上方移動の変位量、すなわち可動体１０４の上方移動の変位量、換言すればコイルスプリング６０２の縮み量が非接触方式で検出される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル基部を液体の吸引及び吐出を行うためのノズルチップに向かって下降させることにより、前記ノズル基部に前記ノズルチップを装着する構成にしたノズル装置であって、
前記ノズルチップを装着する際に、その装着力に応じて変位する可動体と、
前記可動体の変位に抗する弾性力を付勢する弾性部材と、
前記可動体の変位量を検出する検出手段とを備えたことを特徴とするノズル装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記可動体の変位量を非接触方式で検出することを特徴とする請求項１に記載のノズル装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のノズル装置を制御するための制御装置であって、
前記検出手段により検出された変位量が設定値になったときに、前記ノズル装置の下降を停止させる制御手段を備えたことを特徴とするノズル装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル基部にノズルチップを装着する構成にしたノズル装置、及びノズル装置を制御するための制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば人体から採取した血液を検査する分野では、血液を遠心分離して得られた血清を自動分注装置により分注することが行われる。この種の自動分注装置には、パイプ状のノズル基部にノズルチップを装着する構成にしたノズル装置が搭載される。
【０００３】
自動分注装置において、ノズル基部を含むノズル装置は、ＸＹＺ三軸方向に搬送する搬送機構により支持される。ノズルチップの装着時には、まずチップラックに保持されたノズルチップの上方にノズル基部を位置させる。その後、ノズル装置を下降させることにより、ノズル基部の先端部をノズルチップの上端開口に挿入し、両者を嵌合させる。
【０００４】
かかるノズルチップの装着時において、その装着力（フィッティング圧）はノズル装置（ノズル基部）の下降量を制御することで調整されていた。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８１６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ノズル基部の下降量だけで装着力を調整する場合、例えばノズルチップの上端開口内部のテーパ角度に個体差があったり、ノズル基部の先端部に磨耗があったりした場合に、装着力にばらつきが生じてしまう。このように装着力のばらつきが生じると、ノズル基部とノズルチップとの嵌合部分からエアが漏れる等の不具合が起き、分注精度に悪影響を及ぼすおそれもある。
【０００７】
装着力のばらつきによるエア漏れ等の不具合を避けるために、フィッティング圧を適正な値より若干大きめにすべく、ノズル基部の下降量を適正な下降量よりも若干大きくしておくこともあるが、ノズル基部やノズルチップの耐久性の点で問題がある。
【０００８】
一方、例えば特許文献１には、ノズルチップの装着力を適性に制御する目的で、ノズル基部の先端外周面（装着面）に装着力を検出するためのセンサを設けたノズル装置が開示されている。
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に開示されたノズル装置では、ノズルチップが接触するノズル基部の装着面にセンサが設けられているため、ノズル基部の構造が複雑になり、コストアップの要因ともなってしまう。
【００１０】
また、ノズルチップが接触するノズル基部の装着面にセンサが設けられているため、ノズルチップを何度も着脱する間にセンサが磨耗したり、検出精度が劣化したりするおそれがある。特にノズルチップとしてディスポーザブルチップを使用する場合、その着脱は繰り返し行われるため、センサの磨耗や検出精度の劣化に対してなんらかの対策が必要となる。
【００１１】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、ノズルチップの装着に際してその装着力を適性に制御することができ、しかもノズル基部の構造が複雑になるのを避けることを目的とする。更には、センサの磨耗や検出精度の劣化を少なくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によるノズル装置は、ノズル基部を液体の吸引及び吐出を行うためのノズルチップに向かって下降させることにより、前記ノズル基部に前記ノズルチップを装着する構成にしたノズル装置であって、前記ノズルチップを装着する際に、その装着力に応じて変位する可動体と、前記可動体の変位に抗する弾性力を付勢する弾性部材と、前記可動体の変位量を検出する検出手段とを備えた点に特徴を有する。
また、本発明によるノズル装置の他の特徴とするところは、前記検出手段は、前記可動体の変位量を非接触方式で検出する点にある。
本発明によるノズル装置の制御装置は、上記本発明によるノズル装置を制御するための制御装置であって、前記検出手段により検出された変位量が設定値になったときに、前記ノズル装置の下降を停止させる制御手段を備えた点に特徴を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ノズルチップを装着する際に、その装着力に応じて変位する可動体と、可動体の変位に抗する弾性力を付勢する弾性部材とを備え、可動体の変位量を検出するようにしたので、ノズルチップの装着に際してその装着力を適性に制御することができ、しかもノズル基部の構造が複雑になるのを避けることができる。また、可動体の変位量を非接触方式で検出する場合には、センサの磨耗や検出精度の劣化を少なくすることができ、長期間の使用に耐え得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のノズル装置が搭載された自動分注装置の概略構成を示す図である。同図において、１００はノズル装置であり、詳細は後述するが、金属パイプ状のノズル基部（チップフィッティング）１０１に、ノズルチップとしてディスポーザブルチップ１０２を着脱可能に装着する構成となっている。
【００１５】
２００は自動分注装置の各部の制御を司る制御部であり、例えばコンピュータのＣＰＵ等により構成される。
【００１６】
３００はステッピングモータやＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各アーム等により実現されるＸＹＺ駆動部であり、制御部２００からの信号に従ってノズル装置１００をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させる。
【００１７】
４００はシリンジポンプであり、可撓性を有するチューブ等の配管４０１を介してノズル基部１０１に接続する。シリンダ４００ａ内でピストン４００ｂを動かすことにより、配管４０１を介してノズル基部１０１及びディスポーザブルチップ１０２内のエア圧力を変化させて、ディスポーザブルチップ１０２により液体の吸引及び吐出を行わせる。
【００１８】
５００はポンプ駆動部であり、制御部２００からの信号に従ってシリンジポンプ４００のピストン４００ｂを駆動制御する。
【００１９】
６００はノズル装置１００に搭載されたフィッティング検出部であり、詳細は後述するが、ディスポーザブルチップ１０２を装着する際に、その装着力（フィッティング圧）に応じて変位する可動体と、可動体の変位に抗する弾性力を付勢するコイルスプリングと、可動体の変位量を非接触方式で検出するセンサとを備え、その検出信号を判定部７００に出力する。
【００２０】
７００は判定部であり、フィッティング検出部６００により検出された信号に基づいて、ディスポーザブルチップ１０２の装着力が適性か否かを判定する。
【００２１】
８００はメモリであり、判定部７００での判定に使用する設定値等を記憶する。９００は各種設定等をオペレータが行うための入力部であり、例えばキーボードやマウスにより構成される。１０００は各種情報を表示するための表示部であり、例えば液晶ディスプレイにより構成される。
【００２２】
図２に、本実施形態のノズル装置１００の構成を示す。ノズル装置１００は、図示しないＺ軸アームにより昇降可能に支持された支持枠１０３を備える。
【００２３】
支持枠１０３には、可動体１０４がスライダ１０５を介して上下移動可能に組み付けられている。可動体１０４は上下一対のプレート部１０４ａ、１０４ｂを有し、これらプレート部１０４ａ、１０４ｂを貫通するようにロッド１０６が設けられている。
【００２４】
ロッド１０６のまわりにはジャミング検出用のコイルスプリング１０７が配置され、このコイルスプリング１０７が上側プレート部１０４ａ、及び、下側プレート部１０４ｂ上のバネ受けプレート１０８により支持される。バネ受けプレート１０８はロッド１０６に固定されている。
【００２５】
ロッド１０６の下端にはフランジ部１０６ａが形成されており、そのフランジ部１０６ａにノズル基部１０１の上端のフランジ部１０１ａが固定されている。ノズル基部１０１は、上端にフランジ部１０１ａが形成された金属パイプ状のものであり、フランジ部１０１ａに配管４０１の接続口１０１ｂが設けられている。また、ノズル基部１０１の先端外周面がテーパ状に加工されており、そのテーパ面がディスポーザブルチップ１０２の装着面となっている。
【００２６】
ここで、ロッド１０６の上方において、ジャミング検出部１０９が構成される。ジャミング検出部１０９は、ノズル基部１０１にディスポーザブルチップ１０２が装着された状態で、例えばディスポーザブルチップ１０２の先端が吐出先の容器の縁等に誤って衝突した状態を検出するためのものである。
【００２７】
ジャミング検出部１０９について更に説明すると、通常時には、可動体１０４の下側プレート部１０４ｂの下面と、ロッド１０６のフランジ部１０６ａの上面との間に僅かな隙間１１０が形成される。この状態で、ノズル基部１０１に装着されたディスポーザブルチップ１０２がなんらかの物体に衝突すると、隙間１１０分だけロッド１０６がコイルスプリング１０７の弾性力に抗して上方移動する。このロッド１０６の上方移動を、ロッド１０６に立設された被検出部１１１と、例えば投光部及び受光部からなるセンサ１１２により検出して、ディスポーザブルチップ１０２の先端が吐出先の容器の縁等に誤って衝突した状態を検出するものである。なお、ジャミング検出の場合は、ロッド１０６の変位量は０．１〜０．２ｍｍ程度となっている。
【００２８】
また、可動体１０４の上方において、図１にも示したフィッティング検出部６００が構成される。フィッティング検出部６００について更に説明すると、可動体１０４の上面にロッド部材６０１が立設されており、このロッド部材６０１が支持枠１０３の上壁部１０３ａを貫通する。ロッド部材６０１のまわりにはフィッティング検出用のコイルスプリング６０２が配置され、このコイルスプリング６０２が支持枠１０３の上壁部１０３ａ、及び、可動体１０４の上面により支持される。ロッド部材６０１の上端には薄板状の被検出部６０３が立設されており、その被検出部６０３の変位量を検出する構成となっている。
【００２９】
図３も参照して、フィッティング検出部６００の構成例を説明する。フィッティング検出部６００のセンサとしては、例えば図３（ａ）に示すように、光学式リニアエンコーダを用いればよい。すなわち、被検出部６０３に回折格子６０４を設けるとともに、被検出部６０３に対して光を照射する投光部６０５と、回折格子６０４で反射する回折光を受光する受光部６０６とを配設する。このようにしたフィッティング検出部６００では、可動体１０４の上下移動に伴って被検出部６０３も上下に移動する（図中矢印Ｚを参照）。そして、回折格子６０４で反射する回折光の変化を捉えることにより、被検出部６０３の上方移動の変位量、すなわち可動体１０４の上方移動の変位量、換言すればコイルスプリング６０２の縮み量を検出することができる。
【００３０】
また、図３（ｂ）に示すように、帯状の受光面をもち、長手方向について位置検出を行う１次元のＰＳＤ（位置検出素子）６０７を用いてもよい。すなわち、被検出部６０３にスリット６０９を形成するとともに、被検出部６０３に対して光を照射する投光部６０８と、スリット６０９を通過する光を受光するＰＳＤ６０７とを配設する。このようにしたフィッティング検出部６００では、可動体１０４の上下移動に伴って被検出部６０３も上下に移動する（図中矢印Ｚを参照）。そして、スリット６０９を通過する光の位置を捉えることにより、被検出部６０３の上方移動の変位量、すなわち可動体１０４の上方移動の変位量、換言すればコイルスプリング６０２の縮み量を検出することができる。
【００３１】
図２に示したノズル装置１００において、ノズル基部１０１にディスポーザブルチップ１０２を装着する場合、不図示のチップラックに保持された多数のノズルチップのうち、装着しようとするノズルチップの上方にノズル基部１０１を位置させる。その状態で、ノズル装置１００を下降させて、ノズル基部１０１の先端部をディスポーザブルチップ１０２の上端開口に当接させ、嵌合させる。
【００３２】
さらにノズル装置１００を下降させると、ノズル基部１０１の先端部がディスポーザブルチップ１０２の上端開口に強く嵌合する。そして、ロッド１０６が隙間１１０分だけ上方移動した後、フランジ部１０６ａに押し上げられるようにして可動体１０４がコイルスプリング６０２の弾性力に抗して上方移動する。このとき、上述したように、フィッティング検出部６００により、被検出部６０３の上方移動の変位量、すなわち可動体１０４の上方移動の変位量、換言すればコイルスプリング６０２の縮み量が検出される。なお、フィッティング検出の場合は、可動体１０４の変位量は２〜３ｍｍ程度となっている。
【００３３】
ここで、図４に、コイルスプリング６０２の縮み量とフィッティング圧との関係を示す。同図に示すように、コイルスプリング６０２の縮み量とフィッティング圧とは略比例関係にある。すなわち、フィッティング検出部６００からは、ノズル基部１０１にディスポーザブルチップ１０２を装着する際に、その装着力（フィッティング圧）に略比例する信号が判定部７００に出力されることになる。
【００３４】
以下、図５のフローチャートを参照して、本実施形態のノズル装置１００におけるディスポーザブルチップ１０２の装着時の処理動作について説明する。なお、フィッティング検出用のコイルスプリング６０２についてはバネ定数が予め登録されている。
【００３５】
また、自動分注動作の開始前に、例えば装着しようとするディスポーザブルチップの種類に応じて所望のフィッティング圧を入力する。フィッティング圧が入力されると、そのフィッティング圧に相当するコイルスプリング６０２の縮み量Ｌｓが算出され、判定部７００に設定される。
【００３６】
自動分注動作の開始指示があり、ディスポーザブルチップ１０２を装着する場合、制御部２００は、ＸＹＺ駆動部３００を介して、不図示のチップラックに保持された多数のノズルチップのうち、装着しようとするノズルチップの上方にノズル基部１０１を位置させる（ステップＳ１０１）。
【００３７】
次に、制御部２００は、ＸＹＺ駆動部３００を介してノズル装置１００を下降させて（ステップＳ１０２）、ノズル基部１０１の先端部をディスポーザブルチップ１０２の上端開口に当接させ、嵌合させる。
【００３８】
このとき、判定部７００は、フィッティング検出部６００から送出されるコイルスプリング６０２の縮み量Ｌｘを、上述したように予め設定された縮み量Ｌｓと比較する（ステップＳ１０３）。
【００３９】
そして、判定部７００は、コイルスプリング６０２の縮み量Ｌｘが縮み量Ｌｓと一致した場合、フィッティング圧が適正なフィッティング圧に達したとして、制御部２００に停止信号を出力する。これを受けて、制御部２００は、ノズル装置１００の下降を停止させる（ステップＳ１０４）。
【００４０】
このようにしてディスポーザブルチップ１０２の装着処理が終了した後、制御部２００は、ＸＹＺ駆動部３００を介してノズル装置１００を上昇させて、液体試料の吸引及び吐出を行う自動分注処理へと移行する。なお、この自動分注処理は既知であるので、ここではその説明は省略する。
【００４１】
以上述べたように、ディスポーザブルチップ１０２を装着する際に、その装着力に応じて変位する可動体１０４と、可動体１０４の変位に抗する弾性力を付勢するコイルスプリング６０２とを備え、可動体１０４の変位量（すなわちコイルスプリング６０２の縮み量）を検出するようにしたので、ディスポーザブルチップ１０２の装着に際してその装着力を適性に制御することができ、しかもノズル基部１０１の構造が複雑になるのを避けることができる。
【００４２】
また、可動体１０４の変位量を非接触方式で検出するので、センサの磨耗や検出精度の劣化を少なくすることができ、長期間の使用に耐え得る。
【００４３】
以上、本発明を実施形態と共に説明したが、本発明は実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えば上記実施形態では、非接触方式のフィッティング検出部として光学式のものを説明したが、磁気等を利用したものであってもよい。
【００４４】
また、上記実施形態では、可動体１０４がロッド１０６を介してノズル基部１０１を間接的に保持する構成を説明したが、ジャミング検出のための構成が不要であれば、可動体１０４がノズル基部１０１を直接的に（すなわち、可動体１０４とノズル基部１０１とが相対移動しないように）保持する構成としてもよい。
【００４５】
上述した実施形態の制御部２００や判定部７００は、コンピュータのＣＰＵ或いはＭＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等により構成され、ＲＡＭやＲＯＭに記憶されたプログラムが動作することによって実現される。したがって、コンピュータに対し、上記実施形態の機能を実現するためのプログラム自体も本発明を構成する。
【００４６】
また、上記プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを格納した記録媒体は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施形態のノズル装置が搭載された自動分注装置の概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態のノズル装置の構成を示す図である。
【図３】フィッティング検出部の構成例を示す図である。
【図４】フィッティング検出用のコイルスプリングの縮み量とフィッティング圧との関係を示す特性図である。
【図５】本実施形態のノズル装置におけるノズルチップの装着時の処理動作について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１００    ノズル装置
１０１    ノズル基部
１０２    ノズルチップ
１０３    支持枠
１０４    可動体
２００    制御部
３００    ＸＹＺ駆動部
４００    シリンジポンプ
５００    ポンプ駆動部
６００    フィッティング検出部
６０１    ロッド部材
６０２    コイルスプリング
６０３    被検出部
６０４    回折格子
６０５    投光部
６０６    受光部
６０７    １次元のＰＳＤ（位置検出素子）
６０８    投光部
６０９    スリット
【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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