JP3869112B2

JP3869112B2 - 液体吸引方法

Info

Publication number: JP3869112B2
Application number: JP7526898A
Authority: JP
Inventors: 昭夫外山
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-03-24
Filing date: 1998-03-24
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2018-03-24
Also published as: JPH11271322A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、自動化学分析装置において検体容器に収容されている血清等の検体を反応容器に分注する検体分注装置に適用するに好適な液体吸引方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動化学分析装置における検体分注装置では、一般に、分注ノズルとして先端部の細い注射針等が用いられている。この分注ノズルは、その先端が検体容器の底部に当接すると変形したり、破損し易いことから、分注ノズルを検体容器内に下降させて検体を吸引するにあたっては、例えば、ノズル先端が容器底部からある程度離間した位置に停止するように分注ノズルの下降を制御するようにしている。
【０００３】
この場合、検体容器に収容された少しでも少ない量の検体から、所望量を吸引できるようにするためには、分注ノズルおよび検体容器底部の寸法を決定する各部品のバラツキを考慮した上で、分注ノズル先端と検体容器底部とが当接せず、かつ最も近づくようにする必要がある。しかし、実際には、分注ノズルと検体容器との寸法を決定する部品の数が多いことから、バラツキを極力抑えても検体容器内の検体を全て吸引することはできず、このため、小児検体のように検体容器内に収容されている検体が微量な場合には、所望量を吸引できない場合があるという不具合がある。
【０００４】
このような不具合を解決し得るものとして、例えば、特開昭５５−３９０２９号公報や実開昭５８−５４５５８号公報には、検体容器や分注ノズルを弾性体で支持することにより、分注ノズル先端を検体容器底部に弾性的に当接させるようにして、微量検体を吸引するようにしたものが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者による種々の実験検討によれば、上述したように、分注ノズル先端を検体容器底部に弾性的に当接させるようにして微量検体を吸引する方法を、例えば自動化学分析装置における検体分注装置に採用した場合には、以下に説明するような問題があることが判明した。
【０００６】
すなわち、自動化学分析装置に用いられる検体分注装置では、分注すべき順次の検体容器に収容されている検体量にバラツキがあることから、一般には、分注ノズルに液面検知機構を設け、液面を検知しながら分注ノズルを一定の速度（液面検知動作速度）で下降させ、液面を検知した時点でその下降を一旦停止させたのち、所望量の検体を吸引し得るレベルだけ再び分注ノズルを下降させて、所望量の検体を吸引するようにしている。
【０００７】
ここで、検体容器の高さを１００ｍｍとすると、微量検体の場合には、分注ノズルが上死点から検体容器の底部に達するまでの移動距離は、１００ｍｍ以上となる。一方、検体分注装置で順次の検体容器内の検体を分注するサイクルタイムを、例えば４．５sec とすると、液面を検知するために分注ノズルを下降させるのに与えられる時間は、例えば５００ｍsec 程度であるので、この場合の下降速度は、２００ｍｍ／sec 以上となる。したがって、微量検体の場合に、ノズル先端を検体容器底部に当接させて吸引するには、１００ｍｍ以上の下降動作のあとに、ノズル先端を検体容器底部に当接させることになるので、現状のサイクルタイムを維持するためには、液面を検知した時点で分注ノズルの下降を一旦停止させることなく、液面を検知するために下降する動作を延長して、すなわち２００ｍｍ／sec 以上もの下降速度で、ノズル先端を検体容器底部に当接させることになる。
【０００８】
このため、たとえ分注ノズルと検体容器底部とを弾性的に当接可能にしても、分注ノズルや検体容器が破損するおそれがあるので、高速での検体分注ができない。また、一度や二度の当接では破損しないとしても、分注ノズルが変形して分注精度に悪影響を及ぼしたり、疲労破壊を起こすおそれがある。このような問題は、自動化学分析装置の処理能力を向上するために、サイクルタイムを更に短縮しようとすると、より大きな問題となる。
【０００９】
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、吸引ノズルおよび容器に変形や破損、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有効に吸引できる液体吸引方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明は、昇降可能な吸引ノズルを、液体を収容する容器内に下降させて、該吸引ノズルにより前記容器内の液体を吸引するにあたり、前記吸引ノズルを、その上死点から所定の下降速度で下降させ、ノズル先端が液体表面に達する前に前記容器の底部に当接する可能性の高い予め設定した下降レベルに至った場合には、前記吸引ノズルを前記所定の下降速度よりも低速で下降させることを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、この発明は、昇降可能な吸引ノズルを、液体を収容する容器内に下降させて、該吸引ノズルにより前記容器内の液体を吸引するにあたり、前記容器内に収容されている液体の液面が、前記吸引ノズルのノズル先端が前記容器の底部に当接する可能性の高い予め設定した下降レベルよりも低いときに、前記吸引ノズルを、その上死点から前記下降レベルの直前までは、通常の下降速度よりも高速で下降させ、その後は通常の下降速度よりも低速で下降させることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、この発明に係る液体吸引方法を実施する自動分析装置の検体分注装置の要部の構成を示すものである。この検体分注装置は、検体容器収納部１に保持された複数の検体容器２（図では一本のみを示す）から、図示しない複数の反応容器に順次検体を分注するものである。分注ノズル３は、例えばコイルバネよりなる弾性部材４を介して、昇降アーム５に相対的に上下動可能に下方に偏倚して支持し、この分注ノズル３に切り換え弁６を介してシリンジポンプ７および洗浄水タンク８を連結する。昇降アーム５は、制御ユニット１１の制御のもとに、ノズル上下動駆動モータ１２を介して昇降させ、切り換え弁６は、制御ユニット１１の制御のもとに、その切り換え動作を制御し、シリンジポンプ７は、制御ユニット１１の制御のもとに、シリンジポンプ駆動モータ１３を介して吸排動作させるようにする。
【００１４】
また、分注ノズル３には、公知の液面検知機構（図示しないが、例えば静電容量やエアー式のようにノズル先端が液面に接触したことを電気信号として検知可能なもの）を設け、その液面検知信号を制御ユニット１１に供給するようにする。さらに、分注ノズル３と検体容器２との当接を検知するため、例えば昇降アーム５にはフォトインタラプタ１５を、分注ノズル３には非当接状態でフォトインタラプタ１５の光路を遮光するように遮光板１６をそれぞれ設けて当接検知機構１７を構成し、その当接検知信号を制御ユニット１１に供給するようにする。
【００１５】
このようにして、例えば、分注ノズル３を含む管路内に洗浄水を満たした状態で、先ず、切り換え弁６により分注ノズル３とシリンジポンプ７とを連通させ、その状態で、分注ノズル３を、検体吸引位置において上死点位置から検体容器２内に下降させ、シリンジポンプ７を吸引動作させることにより所望量の検体を吸引する。次に、分注ノズル３を上死点位置まで上昇させたのち、図示しない回動機構により水平面内で回動させて、所定の検体吐出位置に位置決めし、その状態でシリンジポンプ７を吐出動作させることにより、吸引した所望量の検体を図示しない反応容器に吐出する。その後、分注ノズル３を回動機構により回動させてノズル洗浄位置に位置決めし、そのノズル洗浄位置で分注ノズル３を下降させてノズル先端部を図示しない洗浄層に侵入させた状態で、シリンジポンプ７を吐出動作させて、分注ノズル３から洗浄水を吐出することにより洗浄動作を行う。その後、切り換え弁６によりシリンジポンプ７と洗浄水タンク８とを連通させた状態で、シリンジポンプ７を吸引動作させて所定量の洗浄水を吸引して、次の検体の分注に備える。
【００１６】
この発明の第１実施形態においては、分注ノズル３の先端が検体容器２の底部に当接する可能性の高い分注ノズル３の下降レベルを制御ユニット１１内に予め設定し、その設定下降レベルと、液面検知機構（図示せず）からの液面検知信号および当接検知機構１７からの当接検知信号とに基づいて、検体を吸引する際の分注ノズル３の下降を制御する。ここで、分注ノズル３の設定下降レベルは、検体容器２の形状等に応じてその底部のバラツキを考慮した容器底部レベルに基づいて設定する。
【００１７】
すなわち、図２にフローチャートを示すように、先ず、分注ノズル３を、上死点から液面を検知しながら所定の下降速度（液面検知動作速度）で下降させ（ステップＳ１）、設定下降レベルに達する前に液面が検知されたか否かを検出する（ステップＳ２）。ここで、設定下降レベルに達する前に液面が検知された場合には、通常の検体と判定してその時点で下降を一旦停止させたのち（ステップＳ３）、所望量の検体を吸引し得るレベルだけ再び分注ノズル３を下降させて（ステップＳ４）、所望量の検体を吸引する。
【００１８】
これに対し、ステップＳ２で設定下降レベルに達する前に液面が検知されなかった場合には、ステップＳ５で設定下降レベルに達するまで、分注ノズル３を液面検知動作速度で下降させる。ここで、設定下降レベルに達したことが検出されたら、微量検体と判定して、その時点で下降速度を液面検知動作速度よりも低速にして分注ノズル３を下降させ（ステップＳ６）、その後、ノズル先端が容器底部に当接し、更に昇降アーム５が弾性部材４の弾性力に抗して下降して、遮光板１６がフォトインタラプタ１５の光路から退避することにより当接検知機構１７から発生される当接検知信号に同期して、昇降アーム５の下降を停止させて検体を吸引するようにする。なお、この場合、低速下降中に、検体容器２内に検体があれば、液面検知信号が発生することになるが、この場合にはその液面検知信号を例えば検体の有無に用いるようにして、分注ノズル３の下降制御には用いないようにする。
【００１９】
このように、微量検体であることを検体分注装置で自動的に検出して、分注ノズル３の先端を液面検知動作速度よりも低速（例えば、２００mm/sec未満、好ましくは１０〜１５０mm/sec、特に５０〜１００mm/sec）で検体容器２の底部に当接させて、検体を吸引するようにすることにより、分注ノズル３や検体容器２の変形や破損、疲労破壊を生じさせることなく、例えば検体量が１００μｌ以下の微量液体でも有効に吸引することができる。また、検体分注装置のサイクルタイム、すなわち一検体に対する吸引、吐出およびノズル洗浄の通常の合計タイムが、例えば４．５sec の場合には、微量検体の分注では、その整数倍、例えば２倍の９sec として１サイクル長くし、その半分の４．５sec を検体吸引動作に割り当てることで、分注ノズル３の検体容器２の底部への当接速度を十分遅くできると共に、以後全ての検体吐出のタイミングを延長したサイクル分である１サイクルずつずらすように制御することで、他の通常の検体と混在して分析動作を行うことができる。このようにしても、全検体に占める微量検体の数は一般に少ないので、微量検体を何らの支承をきたすことなく確実に吸引できる利点を考慮すれば、処理能力の多少の低下は何ら問題とはならない。
【００２０】
この発明の第２実施形態においては、第１実施形態と同様に、分注ノズル３の先端が検体容器２の底部に当接する可能性の高い分注ノズル３の下降レベルを制御ユニット１１内に予め設定する他、この実施形態では、検体容器２が設定下降レベルよりも液面が低い微量検体を収容するものであることを、制御ユニット１１に認識させておく。ここで、装置に微量検体であることを認識させる方法としては、例えば、オペレータにおいて図示しないキーボード等から微量検体の検体容器２を制御ユニット１１に入力して認識させたり、あるいは検体容器２に貼付されるバーコードを読み取ることにより制御ユニット１１において自動的に認識させるようにする。
【００２１】
このようにして、微量検体の吸引にあたっては、図３にフローチャートを示すように、先ず、制御ユニット１１において、分注すべき検体が微量検体であるか否かを判断し（ステップＳ２１）、微量検体でない場合には、通常検体分注モードとして、分注ノズル３の下降動作を、第１実施形態で説明した通常の検体における下降動作と同様に制御して（ステップＳ２２）、検体を吸引する。これに対し、ステップＳ２１で微量検体と判断された場合には、分注ノズル３を上死点から設定下降レベルの直前までは、通常の液面検知動作速度よりも高速で下降させ（ステップＳ２３）、その後、設定下降レベルに達したら（ステップＳ２４）、その時点で下降速度を低速に、例えば通常の液面検知動作速度よりも低速にして分注ノズル３を下降させ（ステップＳ２５）、その後は、第１実施形態と同様に、ノズル先端が容器底部に当接し、更に昇降アーム５が弾性部材４の弾性力に抗して下降して、当接検知機構１７から当接検知信号が発生したら、その時点で昇降アーム５の下降を停止させて検体を吸引するようにする。
【００２２】
このように、微量検体であることを検体分注装置に予め認識させて、微量検体の吸引にあたっては、分注ノズル３を設定下降レベル直前までは通常の液面検知動作速度よりも高速で下降させ、その後は液面検知動作速度よりも低速で下降させて、ノズル先端を検体容器２の底部に当接させて検体を吸引するようにすることにより、第１実施形態と同様に、分注ノズル３や検体容器２の変形や破損、疲労破壊を生じさせることなく、微量液体を有効に吸引することができる。しかも、この実施形態では、微量検体の場合に、設定下降レベル直前までは分注ノズル３を通常の液面検知動作速度よりも高速で下降させるので、検体容器２が収容する検体量の多少にかかわらず常に検体分注を短時間で処理でき、通常のサイクルタイムで分注することができる。
【００２３】
この発明とともに開発した参考例においては、第２実施形態と同様に、分注ノズル３の先端が検体容器２の底部に当接する可能性の高い分注ノズル３の下降レベルを制御ユニット１１内に予め設定すると共に、検体容器２が微量検体を収容するものであることを制御ユニット１１に認識させるが、この参考例では、微量検体であるときは、分注ノズル３を、その上死点から通常の下降速度、すなわち液面検知動作速度よりも低速で下降させて、ノズル先端を検体容器２の底部に弾性的に当接させ、その状態で微量検体を吸引する。
【００２４】
したがって、この参考例においても、分注ノズル３や検体容器２の変形や破損、疲労破壊を生じさせることなく、微量液体を有効に吸引することができる。なお、この参考例の場合、微量検体を吸引する際の分注ノズル３の下降速度が遅いため、通常のサイクルタイムで分注できなくなるが、この場合のサイクルタイムを、第１実施形態と同様に、通常のサイクルタイムの整数倍に設定しておけば、分析動作の整合性を確保できるので、通常検体と混在して分注動作を行うことができる。
【００２５】
なお、この発明は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく幾多の変更または変形が可能である。例えば、第１または第２実施形態では、設定下降レベルの上下で段階的に速度を切り換えているが、設定下降レベルを境に連続的に減速するような制御を行ってもよい。また、検体容器２として、複数種の容器が使用される場合には、分注ノズル３の先端が検体容器２の底部に当接する可能性の高い設定下降レベルを容器の種類に応じて予め設定しておき、使用される容器の種類に応じて対応する設定下降レベルを選択して用いるようにすることもできる。例えば、検体容器収納部１に微量検体をセットする場合、通常使用している真空採血管を使用せず、真空採血管の上に微量検体用のカップを乗せて使用する場合があるが、このような場合には、分注開始に先立って、設定下降レベルを対応するものに変更しておけばよい。このようにすれば、分注ノズルが微量検体用カップに突き刺さる等のトラブルの発生を有効に防止することができる。
【００２６】
また、図１では、分注ノズル３を弾性部材４を介して昇降アーム５に支持することにより、分注ノズル３と検体容器２とを弾性的に当接可能にしたが、例えば図４に示すように、分注ノズル３は昇降アーム５に固定し、検体容器収納部１に、任意の量の検体を収容した検体容器２の重量では弾性変化しないが、分注ノズルの下降力量で弾性変化するような弾性を有する適宜の弾性材２１を設けて、その上に検体容器２を収納するようにすることもできる。この場合において、複数種の検体容器が使用される場合には、その種類に応じて分注ノズル３の下降の下死点を設定しておけばよい。また、第２実施形態では、微量検体を収容していることをキーボードやバーコードにより事前認識させるようにしているが、検体容器２の側面から底面より若干高い位置を横切るように光を投射してその透過光を受光したり、検体容器２の上方から超音波を容器内に投射してその反射波を受信して、微量検体か否かの判定だけを予め行わせるようにしてもよい。さらに、この発明は、上述した自動化学分析装置の検体分注装置に限らず、液体を吸引する種々の吸引装置に有効に適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
この発明によれば、少なくとも吸引ノズルの先端が容器の底部に当接する可能性の高い予め設定した下降レベルよりも液面が低い微量液体を吸引する際には、設定下降レベル以後は、吸引ノズルを低速で下降させるようにしたので、ノズル先端が容器底部に当接する際の衝撃を小さくできる。したがって、吸引ノズルおよび容器に変形や破損、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有効に吸引することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る液体吸引方法を実施する自動分析装置の検体分注装置の要部の構成を示す図である。
【図２】図１に示す検体分注装置によるこの発明の第１実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図３】同じく、第２実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図４】図１に示す検体分注装置の変形例の要部を示す図である。
【符号の説明】
１検体容器収納部
２検体容器
３分注ノズル
４弾性部材
５昇降アーム
６切り換え弁
７シリンジポンプ
８洗浄水タンク
１１制御ユニット
１２ノズル上下動駆動モータ
１３シリンジポンプ駆動モータ
１５フォトインタラプタ
１６遮光板
１７当接検知機構
２１弾性材

Claims

昇降可能な吸引ノズルを、液体を収容する容器内に下降させて、該吸引ノズルにより前記容器内の液体を吸引するにあたり、
前記吸引ノズルを、その上死点から所定の下降速度で下降させ、ノズル先端が液体表面に達する前に前記容器の底部に当接する可能性の高い予め設定した下降レベルに至った場合には、前記吸引ノズルを前記所定の下降速度よりも低速で下降させることを特徴とする液体吸引方法。
昇降可能な吸引ノズルを、液体を収容する容器内に下降させて、該吸引ノズルにより前記容器内の液体を吸引するにあたり、
前記容器内に収容されている液体の液面が、前記吸引ノズルのノズル先端が前記容器の底部に当接する可能性の高い予め設定した下降レベルよりも低いときに、前記吸引ノズルを、その上死点から前記下降レベルの直前までは、通常の下降速度よりも高速で下降させ、その後は通常の下降速度よりも低速で下降させることを特徴とする液体吸引方法。