JPH0972923A - 分注装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、分注装置の制御を簡単にす
ると共に、正確な液面高さからの吸引を可能にして分注
制度の高い分注装置を提供するものである。 【解決手段】 検体を収容した検体チューブ１を把持ア
ーム１０で把持して昇降させるための昇降手段１１と、
昇降手段１１による検体チューブ１内の液面を検知可能
な検知プローブ１３と、検知プローブ１３による液面デ
ータに応じて昇降手段１１の昇降量を制御する制御部
と、高さ制御された検体チューブ１に侵入し所望量の検
体を分取し反応容器２１へ吐出する分注ノズル１６とを
備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検体・試薬のよう
な分析用液体を収容する容器から所望量の液体を他の容
器に分注する分注装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】臨床医学、生物学等の種々の検査、研究
を実施するための自動化装置においては、例えば、生物
学的材料としての血液等の患者由来の検体を多数連続的
に処理されている。このとき、多数の患者の検体は別個
の他の容器（例えば反応容器）に分注されるが、採取さ
れた検体はまず採取された分だけ大まかに検体チューブ
内に収容してあるし、検体チューブの寸法がまちまちだ
ったりするので、液面検知をしながら検体吸引するのが
一般的に行われている。従来の検体吸引は、例えば特開
昭５８−１４７６３０号公報、特開平１−２４０８５９
号公報等に記載のように、ラック内に保持された検体チ
ューブの上方から電極のような液面検知装置を下降さ
せ、液面を検知したとき電極の下降距離とラック内の検
体チューブの底面からの高さに基づいて液面高さを決定
している。そして、決定した液面高さに応じて分注装置
のノズルの下降量を決定して、ノズルを液面より所定深
さまで侵入させるように制御している。近年、分析項目
の多様化や高精度分注への要望により、分注装置のノズ
ルの上下動作がより精密且つ複雑になりつつある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多数の
検体チューブを分注処理する際に、分注装置のノズルの
高さを検知毎に制御しなければならないために、制御誤
差が生じやすく、高精度な分注を維持するのは困難であ
った。特に、検体チューブの底面の厚みやラックとの保
持状態は製造ロット番号や規格によりばらつくことがあ
るために、正確な液面情報すら得られない可能性もあ
り、ひいては分析結果の正確性を低下させてしまう。

【０００４】さらに、液面を検知してからノズルの下降
量を決定していたので、液面の分取タイミングが遅れが
ちとなり、複数回の分注動作を効率よく行うことができ
ない。本発明の目的は、上述した実情を鑑みてなされた
ものであり、分注装置の制御を簡単にすると共に、分注
精度が高く分析効率に優れた分注装置を提供するもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
分析用液体を収容した第１の容器を昇降させるための容
器昇降手段と、前記容器昇降手段による容器内の液面を
検知可能な液面検知手段と、前記液面検知手段による液
面データに応じて容器昇降手段の昇降量を制御する制御
部と、高さ制御された前記容器に侵入し所望量の分析用
液体を分取し第２の容器へ吐出する分注手段とを備えた
ことを特徴とする。

【０００６】また、請求項１に係る発明の前記液面検知
手段は、第１の容器の上方位置に配置され且つ該位置よ
り退避可能であることが好ましい。また、請求項１に係
る発明の前記液面検知手段は、第１の容器の側方位置に
配置され、分取前に液面検知を終了していることが好ま
しい。また、請求項１，２又は３に係る発明の前記分注
手段は、分取量によらず一定の高さ位置で分取を行う構
成であることが好ましい。

【０００７】請求項５に係る発明は、分析用液体を収容
した第１の容器内の液面を検知する検知工程と、前記検
知工程で得られた検知データに基づいて前記容器内の液
面が所定高さとなるように前記容器の高さを制御する高
さ制御工程と、高さ制御工程後の前記容器から液体を分
取し第２の容器へ吐出する分注工程とを有することを特
徴とする。

【０００８】また、請求項５に係る発明は、第２の容器
への吐出を行う間に、次の分析用液体を収容した第１の
容器に関する液面の検知工程を少なくとも終了すること
が好ましい。また、請求項５又は６に係る発明は、高さ
制御工程が、前記第１の容器内の液面を液量によらず一
定高さに調整することが好ましい。

【０００９】また、請求項５又は６に係る発明は、高さ
制御工程が、分取後の第１の容器内の液面が一定高さと
なるように、分取前の第１の容器内の液面高さを分取量
に応じて異ならせることが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
面を用いて説明する。 （第１の実施形態）本発明の装置は、図１のような構成
を備える分析装置のうち、検体分注部に相当するもので
ある。

【００１１】図２において、まず、採血された検体（例
えば、血清、血球、全血等）を収容する複数の検体チュ
ーブ１には、検体No等を識別するためのバーコード２が
貼られており、搬送用の各ラック３に挿脱自在に保持さ
れている。各ラック３は、図示せぬラック供給部から出
発して、検体搬送ベルト４により検体チューブ１の１個
分のピッチで間欠的に所定の搬送ライン上を矢印Ａ方向
に搬送される。検体識別部としてのバーコードリーダー
６は、検体分取位置又はその上流側で停止した検体チュ
ーブ１上のバーコード２を読み取って、読み取り信号を
演算部（図１）に送信するものである。分取位置の上方
には、検体チューブ１を把持可能な把持アーム１０が、
昇降手段１１によって支柱１２に昇降可能に取り付けら
れている。ここで、昇降手段１１は、把持アーム１０の
昇降量をカウントする手段（図示せず）を含んでおり、
そのカウント信号を制御部に送る構成になっている。

【００１２】また、分取位置にある検体チューブ１の真
上には、液面検知手段としての超音波液面検知装置（特
開平５−１９３６号公報の図２参照）の検知プローブ１
３が支持アーム１４を介してプローブ移送手段１５に回
動自在に取り付けられている。プローブ移送手段１５
は、支柱１２に回動可能な機構を有している。ここで、
検知プローブ１３は初期位置として、図２のように、分
注位置に一致すると共に検体チューブ１の昇降線上に充
分離間して一定高さに配置される。

【００１３】一方、反応容器搬送ベルト２０は、図示せ
ぬ反応容器供給部から供給された反応容器（図では８個
のウェルが一体のモジュールプレート）２１を所定位置
に等間隔に載置しながら、所定ピッチ（例えば、２〜５
分）で図の矢印Ｂ方向に間欠的に搬送するものである。
モジュールセンサ２２は、反応容器搬送ベルト２０上の
反応容器の有無や整列適否を確認するものである。

【００１４】分注手段としての分注ノズル１６は、ノズ
ル移送手段１７によって支柱１２に昇降可能且つ水平移
動可能に設けられている。ここで、分注ノズル１６の水
平移動線上には、支持アーム１４で把持された検体チュ
ーブ１及び搬送停止された反応容器２０が位置するよう
に設定されている。なお、分注ノズル１６の吸引量及び
吐出量は図示せぬシリンジによって、選択変更可能にな
っている。

【００１５】なお、以上の構成に関する制御は制御部が
行っており、分析項目や患者番号に応じて制御内容を変
更し得るようなプログラムが組み込まれている。かかる
構成を有するこの装置の作用を、図３のフローチャート
を用いて以下に説明する。まず、ラック３上の検体チュ
ーブ１は、予めバーコードリーダー６により検体番号や
分析項目等が読み取られる。この時、分析項目の種類や
項目数に応じた分注量が制御部で決定され、分注ノズル
１６の動作制御が行われる。その後、ラック３は、検体
チューブ１の分取位置で停止する（ＳＴ１）。

【００１６】分取位置に検体チューブ１が停止すると、
把持アーム１０が下降し、分取位置にある検体チューブ
１を把持した後に上昇を開始する（ＳＴ２）。この検体
チューブ１が徐々に上昇していくことにより、所定高さ
に位置する検知プローブ１３で、該検知プローブ１３と
所定の検知可能範囲（好ましくは検体チューブ１の上部
開口内）内の液面との距離を逐次検知し続ける（ＳＴ
３）。

【００１７】検体チューブ１内の液面高さが一定高さと
検知プローブ１３が判断した時点で、検知プローブ１３
からの信号に基づいて、上昇中の把持アーム１０に送信
され、把持アーム１０の上昇を停止する（ＳＴ４）。こ
のとき、検体チューブ１の上昇距離が所定以上であるか
否かが制御部により判別される（ＳＴ５）。

【００１８】検体チューブ１の上昇距離が所定以上でな
い場合（図５（ａ），（ｂ））、検体チューブ１には吸
引すべき量を充分に収容されていることになり、収容量
とは無関係に液面高さが一定高さに調整される。また、
上昇停止された高さが所定値より小さかった検体チュー
ブ１に対して、検知プローブ１３は検体チューブ１の上
方から離れた位置に回動して、液面高さを調整した検体
チューブ１上方にノズル移送手段１７が移動して来れる
ようにする（ＳＴ６）。

【００１９】検知プローブ１３が回動した後、ノズル移
送手段１７は把持アーム１０で把持された検体チューブ
１の真上に分注ノズル１６が位置すると移動を停止する
（ＳＴ７）。次いで、分注ノズル１６は所定高さだけ下
降を開始し、検体チューブ１内の検体に一定の深さだけ
分注ノズル１６先端を侵入させた後、下降を停止する
（ＳＴ８）。

【００２０】検体チューブ１内の検体に侵入した分注ノ
ズル１６先端は所要量の検体の吸引を開始する（ＳＴ
９）。分注ノズル１６による検体の吸引が終了すると、
ノズル移送手段１７は上昇及び水平移動をし、分注ノズ
ル１６の位置が検体容器搬送ベルト２０で搬送停止され
ていた反応容器２１の一つに対応した真上に位置して停
止する（ＳＴ１０）。なお、上記反応容器２１は複数の
子容器から成り、これら子容器を連鎖的に一体形成した
ものを使用しているものとし、反応容器２１の配置はノ
ズル移送手段１７の移動方向と同方向を向くように検体
容器搬送ベルト２０上に配置されているものとする。そ
の後、分注ノズル１６は吸引した検体を所望の分注回数
や分注量の分注動作等を所定の順序で開始する。なお、
かかる分注ノズル１６の分注作業は、先に読み取られた
バーコード２の情報に基づいて制御されるのが好まし
い。

【００２１】また、分注ノズル１６が所望量の検体の吸
引を終了後、反応容器２１の真上に移動すると、検知プ
ローブ１３は再び初期位置である分取位置の真上に回動
して戻ってくる（ＳＴ１１）。それと共に、把持アーム
１０は検体チューブ１をラック３に戻すことにより、次
の検体チューブ１の分注動作に備える（ＳＴ１２）。

【００２２】なお、前述した（ＳＴ５）で検体チューブ
１の上昇距離が上昇停止時（好ましくは上昇中に）所定
高さ（分注ノズル１６の侵入予定の高さ位置）以上であ
る場合に、検体チューブ１内の検体量が非常に少量であ
るか（図５（ｃ））或いは中身が空である（図５
（ｄ））ことを検出して、検体の分取を行うことを中止
し、この検体チューブ１はラック３に戻して次検体の分
注に移行する（ＳＴ１２）。

【００２３】その後、バーコードリーダー６が次検体の
検体チューブ１のバーコードを読み取っているかどうか
を判別する（ＳＴ１３）。バーコードリーダー６が次検
体のバーコードを読み取っていると、次の検体の分析を
行うために（ＳＴ１）に戻し、上述したのと同様のステ
ップに従って分注動作を行う。

【００２４】バーコードリーダー６が次検体のバーコー
ドを読み取っていない場合、その次の検体についての分
析を行うことなく、このフローを終了する。検体を分注
された反応容器２０は、次に図示せぬ試薬分注部により
所定の試薬（例えば免疫学的試薬、生化学的試薬等）を
分注され、所定時間の後に測定され、その測定データが
演算後、画面上に表示されたりプリンターでプリントア
ウトされたりする。

【００２５】また、分注ノズル１６には、交換可能な使
い捨て用のディスポチップ（図示せず）をノズル先端に
装着し、次の検体の分取動作に先立って、新たなディス
ポチップと交換するようにするのが好ましい。このよう
にして、本装置は、検体チューブ１内の検体の液面高さ
を制御することにより、分注ノズル１６の制御を簡略に
することにより、複数の検体を連続的、効率的且つ高精
度に分注処理するものである。特に、液面が常に一定高
さとなるように検体チューブ１の高さを調整したため、
常に一定量の吸引を行う場合には、分注ノズル１６の上
下動を一定にできるので、装置制御を簡単にすることが
できる。

【００２６】ここで、もし、吸引量や容器寸法の変更に
基づいて分注ノズルの液体への侵入量を変更したい場合
には、図５の分注ノズル１６の侵入高さ位置を、調整さ
れる一定の液面高さから算出して下降量を変化させれば
よいので、吸引量に応じて予め分注ノズル１６の下降量
を決定でき、分注動作の効率化を図れる。また、液面検
知時に容器を上昇させる構成にしたので、液面検知手段
の動作制御を簡単にできる上に、分注ノズルの移動内容
が液面検知より前に決定されるので、液体の分取を液面
検知に続いて迅速に開始できるから分注効率に優れる。
さらに、容器の上昇量が所定値以上であれば、上昇中で
も液量不足又は空容器であることを判断できるので、分
注不良にも迅速に対処できる。

【００２７】以上、本発明を好適に実施する一実施形態
を詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定
されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の設
計変更が可能である。例えば上述した実施形態では、検
体チューブ内の検体を反応容器中に分注する場合を例に
説明したが、異なる分注装置に夫々使用するための複数
の検体容器に分注する場合（特開昭６２−１１５３６３
号公報等参照）や、試薬を収容した試薬容器から反応容
器への分注にも同様に適用することができる。

【００２８】また、本実施形態におけるフローチャート
についても、種々変更することが可能であり、例えば、
（ＳＴ９）の後の工程である（ＳＴ１０）〜（ＳＴ１
２）までを順に行うのではなく、（ＳＴ１０）に吐出動
作を加えた工程と（ＳＴ１１）の工程とを同時進行させ
たり、同じく（ＳＴ１１）の工程と（ＳＴ１２）の工程
とを同時進行させることで、効率のよい分析が可能とな
る。また、液面検知の工程についても、本実施形態に特
に限られるものではなく、分取した液体を反応容器等へ
吐出終了前に、液面検知を開始できれば、効率よく次の
分析を行うことができる。

【００２９】また、上記実施形態中において液面検知手
段に、距離測定可能範囲が長くできる点で最も好ましい
という理由から超音波によるものを用いて説明を行った
が、これも特に限定されるものではなく、液面に接触さ
せる必要のないものであればよいので、例えば静電容
量、オートフォーカス機構、光ファイバ等の種々公知の
もので代用することも可能である。

【００３０】以下に、実施形態以外の液面検知手段を用
いたものを図４を用いて説明する。図４に示す装置は、
本発明の他の実施形態としてガラス，プラスチック等の
透光性材料からなる試薬容器２５内の試薬２６を所定の
反応容器に分注する装置に関するものであり、該装置
は、容器昇降手段としてのボールネジ２７と、該ボール
ネジ２７と連結され試薬容器２５を載置する載置台２８
と、試薬容器２５の両側面に各１個づつ配置された一対
の光センサ２９ａ，２９ｂとから構成されている。ここ
で、ボールネジ２７は、図示せぬ回転駆動制御部と連結
している。

【００３１】なお、光センサ２９ａ，２９ｂは、光の屈
折効果を利用しており、光センサ２９ａ，２９ｂの投光
側（例えば、２９ａ）と受光側（例えば、２９ｂ）と
は、液体の有無に応じた屈折と容器の肉厚に応じた屈折
とを加味した位置に夫々配置されていればよく、この場
合のように、液体の有無が光センサ２９ａ，２９ｂから
の光検知信号の有無と対応するような配置であってもよ
い。

【００３２】また、好ましくは、光センサ２９ａ，２９
ｂを、容器の肉厚部による屈折を起こしながらも液体の
無い、気体の部分を通過した光のみ検出できるように配
置して、液面が光センサ２９ａ，２９ｂの高さに達した
時点で液体の影響により検知信号を出力しなくなるよう
な構成にしておけば、分注ノズル１６の侵入時に例えセ
ンサの光路を遮ったとしても出力信号の変化とはならな
いので、液面制御部に関する誤動作を有効に防止できる
点で好ましい。この場合、容器の水平断面が円形であれ
ば、光センサ２９ａ，２９ｂを容器中心を通る線上より
適宜の角度だけ（肉厚も考慮）ズラして対向させるのが
より好ましい。

【００３３】上述した構成から成る装置は、第１実施形
態のステップとほぼ同様の作用効果を望めるだけでな
く、第１実施形態のように液面検知手段が容器上方に位
置していないので、ノズル搬送手段の移動に伴う液面検
知手段の移動に関するステップの省略化をもたらす。し
かも、試薬を収容した試薬容器の容器昇降手段にボール
ネジを用いることにより、複数回の分注の各回に応じた
液面を微調整するのに都合がよい。特に、不溶成分（例
えば、抗原または抗体を固相化した多数の微粒子）を含
む液状試薬を分注する場合にも、液面検知時及び液体分
取時以外の空き時間に、ボールネジの双方向へ高速回動
させることによって、容易に試薬を均一に攪拌し、高精
度な分注を維持できる点で好ましい。また、ボールネジ
の回動動作は、試薬の攪拌効果以外にも液面の変化を常
に監視するのに極めて都合がよい。なお、上記実施形態
では、試薬容器が１個の場合で説明を行ったが、これに
限定されるものではなく、本発明は複数個の試薬容器で
も適用することができる。また、分注される反応容器も
搬送ベルトに載置する以外にも、適宜の回転角度を有す
る反応ターレットの円周上に保持するようにしてもよ
い。

【００３４】また、以上の実施形態では、容器昇降手段
と液面検知手段との関係として、上方又は側方に配置し
た液面検知手段（不動）に対して、容器を上昇させ、液
面検知後に容器の上昇を停止させるものであったが、本
発明はこれに限定されるものでもなく、容器昇降手段を
停止させて所定位置に配置した容器（不動）に対して、
上方又は側方に位置する液面検知手段を上下動させて、
液面を検知した後に容器昇降手段を可動させて容器（可
動）を上下動させるものであってもよい。

【００３５】また、測定可動距離が比較的長い高性能の
超音波（又はレーザー光）液面検知装置を容器の上方に
配置するか、図４に示したような光センサを容器の側方
で上下に多数固定配置すれば、容器昇降手段を停止させ
て所定位置に配置した容器（不動）に対して、液面検知
手段を上下動させることなく、液面を検知した後に容器
昇降手段を可動させて、容器（可動）を所定の高さ位置
まで上昇させることで制御の簡略化を図ってもよい。

【００３６】また、上述した実施形態では、常に液面高
さを所定高さに位置させたが、分注ノズルによる分析用
液体の吸引量に応じて容器の昇降量を任意に調節できる
ようにすることで、例えば図６に示すように、基準とな
る所定量の吸引については、通常、基準の高さ（図６
（ａ））に液面を停止させ、吸引量の増減に応じて液面
の高さをより高くしたり（図６（ｃ））、より低くして
（図６（ｂ））、分注後の液面高さが分取量によらず、
一定となるように分取前の液面高さを分取量に応じて異
ならしめることにより、分注ノズル１６の下降量を常に
一定にしながら、液体への侵入量を変更することもでき
る。

【００３７】また、把持アームを横方向にも移動できる
ようにして、液面検知位置とは異なる位置で分取するよ
うにすれば、検知プローブ１３が退避不要となる点で制
御を簡単にすることができる他、分取時に万一検体の飛
散や液ダレが生じても他の容器内の検体を汚染する恐れ
が無い点で好ましい。また、液面検知手段をラック３に
保持された分取位置以前の検体チューブ１の上方に配置
して液面検知させるとともに、検知された液面情報をバ
ーコード情報とともに所定のメモリに一旦記憶させてお
き、検体チューブ１が分取位置に停止した直後に液面を
所望の高さまで位置付けるよう検体チューブ１を上昇さ
せるように構成すれば、分注効率をより高めることがで
きる点で好ましい。

【００３８】さらに、容器を上下動させて液面を所望の
高さに制御する方法としては、必ずしも分注ノズルと別
体の液面検知手段である必要はなく、例えば特開昭６３
−１０９３３０号公報，実開昭５７−４１１６５号公報
等のように分注ノズルに液面検知機能を持たせた構成と
して、所定高さに分注ノズルを停止させた状態で、容器
を上昇させるようにしても、上述した実施形態と同様
に、分注ノズルの分取時の下降量を一定に（若しくは、
分取量に対応した所定下降量に）することができるの
で、構成の簡略化と効率のよい制御が可能となる点で好
ましい。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、分注装
置の制御を簡単にすると共に、分注効率を高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の装置を有する分注装置の構成を示す
ブロック図。

【図２】 本装置の一実施形態を示す斜視図。

【図３】 本装置の一実施形態の動作を示すフローチャ
ート。

【図４】 本発明の他の実施形態の概略構成図。

【図５】 本発明の他の実施形態の概略構成図。 （ａ）容器内の液量が通常の場合 （ｂ）液量は少な目だが吸引量よりは多い場合 （ｃ）液量が不足する場合 （ｄ）容器内が空である場合

【図６】 本発明の他の実施形態の概略構成図。 （ａ）吸引量が通常の場合 （ｂ）吸引量が少量の場合 （ｃ）吸引量が多量の場合

【符号の説明】

１ 検体チューブ ２ バーコード ３ ラック ４ 検体搬送ベルト ６ バーコードリーダー １０ 把持アーム １１ 昇降手段 １２ 支柱 １３ 検知プローブ １４ 支持アーム １５ プローブ移送手段 １６ 分注ノズル １７ ノズル移送手段 ２０ 反応容器搬送ベルト ２１ 反応容器 ２２ モジュールセンサ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分析用液体を収容した第１の容器を昇降
   させるための容器昇降手段と、 前記容器昇降手段による容器内の液面を検知可能な液面
   検知手段と、 前記液面検知手段による液面データに応じて容器昇降手
   段の昇降量を制御する制御部と、 高さ制御された前記容器に侵入し所望量の分析用液体を
   分取し第２の容器へ吐出する分注手段とを備えたことを
   特徴とする分注装置。
2. 【請求項２】 前記液面検知手段は、 第１の容器の上方位置に配置され且つ該位置より退避可
   能であることを特徴とする請求項１記載の分注装置。
3. 【請求項３】 前記液面検知手段は、 第１の容器の側方位置に配置され、 分取前に液面検知を終了していることを特徴とする請求
   項１記載の分注装置。
4. 【請求項４】 前記分注手段は、 分取量によらず一定の高さ位置で分取を行う構成である
   ことを特徴とする請求項１，２又は３記載の分注装置。
5. 【請求項５】 分析用液体を収容した第１の容器内の液
   面を検知する検知工程と、 前記検知工程で得られた検知データに基づいて前記容器
   内の液面が所定高さとなるように前記容器の高さを制御
   する高さ制御工程と、 高さ制御工程後の前記容器から液体を分取し第２の容器
   へ吐出する分注工程とを有することを特徴とする分注方
   法。
6. 【請求項６】 第２の容器への吐出を終了する前に、 次の分析用液体を収容した第１の容器に関する液面の検
   知工程を少なくとも開始することを特徴とする請求項５
   記載の分注方法。
7. 【請求項７】 高さ制御工程が、 前記第１の容器内の液面を液量によらず一定高さに調整
   することを特徴とする請求項５又は６記載の分注方法。
8. 【請求項８】 高さ制御工程が、 分取後の第１の容器内の液面が一定高さとなるように、 分取前の第１の容器内の液面高さを分取量に応じて異な
   らせることを特徴とする請求項５又は６記載の分注方
   法。