JPH1114632A

JPH1114632A - 分注装置

Info

Publication number: JPH1114632A
Application number: JP16466597A
Authority: JP
Inventors: Mikio Hojo; 三木夫北條
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1997-06-20
Publication date: 1999-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】反応容器５に凹設された穴51へ試薬を注入す
るべく、ヘッド駆動装置の出力部に分注ヘッドを下向き
に取り付けた分注装置に於いて、微小な穴51内の液面位
を高精度で測定する。【解決手段】分注ヘッドの側部には、光ファイバープ
ローブ９が下向きに突設され、該光ファイバープローブ
９は、投光用光ファイバー91と受光用光ファイバー92を
束ねて構成され、先端部が容器の穴内へ侵入可能である
と共に、投光用光ファイバー91の基端部には投光器81が
接続され、受光用光ファイバー92の基端部には受光器82
が接続されている。又、両光ファイバー91、92の先端面
には、穴内の液面に接近した所定の高さ位置にて投光用
光ファイバー91から出射された光が液面で反射して受光
用光ファイバー92へ入射する様、光出射面及び光入射面
が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試薬、検体等の液
体(以下、試薬と総称する)の分注や希釈を行なう分注装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に分注装置は、図４に示す様に、ヘ
ッド駆動装置(１)の出力部に、ノズル(21)を下向きに突
設した分注ヘッド(２)を取り付けて構成され、ヘッド駆
動装置(１)の動作により分注ヘッド(２)を反応容器(５)
の上方位置まで移動させた後、ノズル(21)の先端部に装
着したピペットチップ(31)から反応容器(５)の表面に凹
設された穴(51)へ試薬を吐出するものである。

【０００３】分注台(10)上に設置された反応容器(５)の
各穴(51)へ試薬を分注する際には、制御装置(図示省略)
によりヘッド駆動装置(１)の動作を制御して、分注ヘッ
ド(２)を反応容器(５)の穴(51)へ接近させ、ピペットチ
ップ(31)内の試薬を穴(51)へ吐出する。試薬の希釈や混
合を行なう場合には、穴(51)内に他の試薬が既に注入さ
れており、ピペットチップ(31)から滴下する試薬を穴(5
1)内の試薬の液面に接触させて、表面張力を開放するこ
とによって、試薬の吐出を行なう。このとき、ピペット
チップ(31)自体が穴(51)内の試薬と接触すると、ピペッ
トチップ(31)に付着した試薬が次の分注工程で他の試薬
に混入するため、ピペットチップ(31)の先端面が試薬の
液面よりも僅かに離れた位置で、吐出動作を行なう必要
がある。

【０００４】この様に、ピペットチップ(31)を反応容器
(５)の穴(51)内の試薬の液面へ接近させる際、試薬の液
面位は穴(51)毎にまちまちであるため、その都度、試薬
の液面位を測定して、ピペットチップ(31)の高さ位置を
調整する必要がある。そこで従来は、図４に示す様に、
分注ヘッド(２)の側部に超音波センサー(６)を取り付け
て、試薬の液面までの距離を測定し、該測定値をヘッド
駆動装置(１)の制御にフィードバックすることが行なわ
れている。

【０００５】超音波センサー(６)による距離測定におい
ては、超音波センサー(６)から測定対象へ向けて超音波
を発信すると共に、測定対象にて反射されて戻ってくる
超音波を超音波センサー(６)にて受信し、超音波の発信
から受信までの時間計測に基づいて、測定対象までの距
離を測定する。

【０００６】尚、超音波センサー(６)から出射された超
音波を特定の穴(51)内へ導くために、図５に示す如く超
音波センサー(６)には筒片(７)が取り付けられている。
ここで、筒片(７)の内径は、反応容器(５)の穴(51)の大
きさＤと略同一、或いはそれよりも小径に形成すること
が望ましい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におい
ては、数十個〜数百個もの多数の穴(51)が形成された反
応容器(５)が用いられる様になっており、例えば約４０
０個の穴を有する反応容器(５)の場合、穴(51)は約３ｍ
ｍ角の極めて微小なものとなる。この様に微小な穴を対
象として、図５の如く超音波センサー(６)による液面位
の検出を行なう場合、穴(51)に合わせて内径３ｍｍ程度
の小径の筒片(７)を採用したとすると、筒片(７)内を往
復する超音波の強度が低下して、十分な測定感度が得ら
れない。しかし、十分な感度が得られる大径の筒片(７)
を採用すると、図６に示す如く、液面位測定の目的とす
る穴(51)のみならず、その両側の穴(51)まで超音波が拡
がって、測定精度が著しく低下する問題がある。

【０００８】本発明の目的は、微小な穴が凹設された反
応容器を対象として分注動作を行なう際、穴内の液面位
を高精度で測定することが可能な分注装置を提供するこ
とである。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る分注装置は、
容器に凹設された穴へ試薬を吐出し、或いは穴内の試薬
を吸入するべく、ヘッド駆動装置(１)の出力部に、試薬
を吐出、吸入すべき分注ヘッド(２)を下向きに取り付け
て構成され、分注ヘッド(２)の側部には、光ファイバー
プローブ(９)が下向きに突設される。該光ファイバープ
ローブ(９)は、投光用光ファイバー(91)と受光用光ファ
イバー(92)を束ねて構成され、先端部が容器の穴内へ侵
入可能であると共に、投光用光ファイバー(91)の基端部
には投光器(81)が接続され、受光用光ファイバー(92)の
基端部には受光器(82)が接続されている。又、両光ファ
イバー(91)(92)の先端面には、穴内の液面に接近した所
定の高さ位置にて投光用光ファイバー(91)から出射され
た光が液面で反射して受光用光ファイバー(92)へ入射す
る様、光出射面(93)及び光入射面(94)が形成されてい
る。

【００１０】上記分注装置において、容器の穴の液面位
を測定する際には、ヘッド駆動装置(１)の動作によっ
て、光ファイバープローブ(９)を測定対象の穴の上方位
置に設置した後、光ファイバープローブ(９)を徐々に降
下させる。又、投光器(81)から投光用光ファイバー(91)
内へ光を導入すると共に、受光器(82)による光検出を開
始する。光ファイバープローブ(９)が降下する過程で、
光ファイバープローブ(９)が前記所定の高さ位置よりも
高い位置に存在するときは、投光用光ファイバー(91)の
光出射面(93)から出射された光は液面へ入射せず、或い
は液面へ入射したとしても屈折して液中へ進行し、若し
くは、液面で反射したとしても、その反射光は受光用光
ファイバー(92)の光入射面(94)へは入射しない。従っ
て、受光器(82)が光を検出することはない。その後、光
ファイバープローブ(９)が前記所定の高さ位置まで降下
すると、この時点で、投光用光ファイバー(91)の光出射
面(93)の角度及び光屈折率、受光用光ファイバー(92)の
光入射面(94)の角度及び光屈折率、穴内の試薬の全反射
角度等の光学的な条件が整って、投光用光ファイバー(9
1)の光出射面(93)から出射された光は、液面にて反射
し、その反射光は受光用光ファイバー(92)の光入射面(9
4)へ入射する。この結果、受光器(82)が光を検出するこ
ととなる。

【００１１】この様に、光ファイバープローブ(９)が降
下を開始した後、投光器(81)が光を検出するまでの降下
距離は、容器の穴内の液面位と、上記の光学的条件が整
うこととなるプローブ先端と液面間の距離によって決ま
る。ここで、プローブ先端と液面間の距離は一定であ
り、予め求めておくことが可能であるから、光ファイバ
ープローブ(９)の降下距離に基づいて、液面位を測定す
ることが出来る。

【００１２】例えば、光ファイバープローブ(９)を分注
ヘッド(２)に対して一体移動可能に取り付けた場合、光
ファイバープローブ(９)を昇降駆動するヘッド駆動装置
(１)の動作量に基づいて、光ファイバープローブ(９)の
降下距離を検知することが出来る。

【００１３】

【発明の効果】本発明に係る分注装置において、光ファ
イバープローブは例えば外径１ｍｍ程度に極めて細く形
成することが可能であり、該光ファイバープローブの先
端部を液面位測定の対象とする穴へ挿入して、その移動
距離によって液面位を測定するので、微小な穴であって
も、該穴内の液面位を高精度で測定することが出来る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面に沿って具体的に説明する。図１に示す様に、
本発明の分注装置は、分注台(10)上に、Ｘ軸駆動機構(1
1)、Ｙ軸駆動機構(12)及びＺ軸駆動機構(13)からなるヘ
ッド駆動装置(１)を設置し、該ヘッド駆動装置(１)の出
力部に、分注ヘッド(２)を取り付けると共に、該分注ヘ
ッド(２)の側部には、光ファイバープローブ(９)を下向
きに突設した光検出装置(８)を取り付けて構成される。
これによって、分注ヘッド(２)及び光検出装置(８)は３
軸方向へ一体となって移動することになる。分注ヘッド
(２)は、プランジャー機構(図示省略)が連繋するノズル
(21)を具え、該ノズル(21)には、ピペットチップ(31)が
着脱可能に嵌められる。分注台(10)上には、多数のピペ
ットチップ(31)が収容されたチップホルダー(３)、多数
の穴(41)が凹設されて各穴に試薬が注入されている試薬
容器(４)、及び、多数の穴(51)が凹設されて各穴に試薬
が注入されるべき反応容器(５)が、夫々所定位置に設置
されており、ヘッド駆動装置(１)の駆動によって、分注
ヘッド(２)がチップホルダー(３)、試薬容器(４)及び反
応容器(５)の間を往復する。

【００１５】図２及び図３に示す如く、光ファイバープ
ローブ(９)は、夫々外径Ｄが０.５ｍｍ以下の投光用光
ファイバー(91)及び受光用光ファイバー(92)を束ねて構
成され、先端部が反応容器(５)の穴(51)内へ侵入可能な
約１ｍｍの太さを有している。投光用光ファイバー(91)
の基端部には投光器(81)が接続され、受光用光ファイバ
ー(92)の基端部には受光器(82)が接続されている。又、
両光ファイバー(91)(92)の先端面には、図３に示す様
に、試薬(52)の液面に接近した所定の高さ位置にて投光
用光ファイバー(91)から出射された光が液面で反射して
受光用光ファイバー(92)へ入射する様、光出射面(93)及
び光入射面(94)が形成されている。具体的には、図示の
如く投光用光ファイバー(91)及び受光用光ファイバー(9
2)の先端を４５度〜６０度の傾斜角度φにカットして、
光出射面(93)及び光入射面(94)を形成することが可能で
ある。試薬(52)の全反射角度が例えば４８度のとき、投
光用光ファイバー(91)の光出射面(93)から出射された光
が、試薬(52)の液面に対して４８度以上の角度θで入射
すれば、光は全反射して、受光用光ファイバー(92)の光
入射面(94)へ入射することになる。このときの投光用光
ファイバー(91)及び受光用光ファイバー(92)の液面から
の高さ位置は一義的に決まることになる。そこで、この
高さ位置を予め測定しておき、後述の液面位算出に供す
る。

【００１６】従って、反応容器(５)の穴(51)内の試薬(5
2)の液面位を測定する際には、ヘッド駆動装置(１)の動
作によって、光ファイバープローブ(９)を測定対象の穴
(51)の上方、所定の高さ位置まで移動させ、この位置を
測定開始基準位置とする。その後、光ファイバープロー
ブ(９)を徐々に降下させつつ、投光器(81)から投光用光
ファイバー(91)内へ光を導入し、受光器(82)による光検
出を行なう。

【００１７】光ファイバープローブ(９)が降下する過程
で、投光用光ファイバー(91)及び受光用光ファイバー(9
2)の先端部が図３に示す位置よりも高く、図示する所定
の光学的な条件が整わないときは、投光用光ファイバー
(91)の光出射面(93)から出射された光は液面へ入射せ
ず、或いは液面へ入射して反射したとしても、その反射
光は受光用光ファイバー(92)の光入射面(94)へは入射し
ない。従って、受光器(82)が光を検出することはない。
その後、投光用光ファイバー(91)及び受光用光ファイバ
ー(92)が図３に示す位置まで降下すると、この時点で所
定の光学的な条件が整って、投光用光ファイバー(91)の
光出射面(93)から出射された光は、液面にて反射し、そ
の反射光は受光用光ファイバー(92)の光入射面(94)へ入
射する。この結果、受光器(82)が光を検出することとな
る。そして、受光器(82)の光検出レベルが所定の閾値を
越えた時点をもって、測定終了位置とし、光ファイバー
プローブ(９)の降下を停止させる。

【００１８】光ファイバープローブ(９)の測定開始基準
位置から測定終了位置までの降下距離は、ヘッド駆動装
置(１)の動作量によって高い精度で検知することが出来
る。ここで、光ファイバープローブ(９)の測定開始基準
位置(先端位置)から試薬(52)の液面までの距離Ｈは、光
ファイバープローブ(９)の降下距離と、前述の如く予め
測定されている両ファイバー(91)(92)の光検出時の液面
からの高さ位置との和であるから、光ファイバープロー
ブ(９)の降下距離に前記高さ位置を加算することによっ
て、測定開始基準位置を基準とする試薬(52)の液面位を
求めることが出来る。尚、上述のヘッド駆動装置(１)の
動作制御、動作量の検出、光検出装置(８)の動作制御、
液面位の算出等は、マイクロコンピュータを内蔵した制
御回路によって容易に実現することが出来る。

【００１９】上記分注装置においては、外径１ｍｍ以下
の極めて細い光ファイバープローブ(９)を反応容器(５)
の穴(51)内へ挿入して、その移動距離によって液面位を
測定するので、３ｍｍ角程度、或いはそれよりも小さな
穴(51)であっても、該穴内の液面位を高精度で測定する
ことが出来る。

【００２０】尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に
限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の
変形が可能である。例えば、投光用光ファイバー(91)及
び受光用光ファイバー(92)は夫々、外径が数μｍの光フ
ァイバーを数十本束ねて構成することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る分注装置の外観を表わす斜視図で
ある。

【図２】光検出装置及び光ファイバープローブの構成を
表わす一部破断正面図である。

【図３】投光用光ファイバー及び受光用光ファイバーの
先端部を拡大して表わす正面図である。

【図４】従来の分注装置の外観を表わす斜視図である。

【図５】超音波センサーを用いた液面位測定の原理を説
明する断面図である。

【図６】穴の微小化に伴う問題点を説明する断面図であ
る。

【符号の説明】

(１) ヘッド駆動装置 (２) 分注ヘッド (21) ノズル (31) ピペットチップ (５) 反応容器 (51) 穴 (52) 試薬 (８) 光検出装置 (81) 投光器 (82) 受光器 (９) 光ファイバープローブ (91) 投光用光ファイバー (92) 受光用光ファイバー (93) 光出射面 (94) 光入射面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器に凹設された穴へ液体を吐出し、或
いは穴内の液体を吸入するべく、ヘッド駆動装置(１)の
出力部に、液体を吐出、吸入すべき分注ヘッド(２)を下
向きに取り付けた分注装置に於いて、分注ヘッド(２)の
側部には、光ファイバープローブ(９)が下向きに突設さ
れ、該光ファイバープローブ(９)は、投光用光ファイバ
ー(91)と受光用光ファイバー(92)を束ねて構成され、先
端部が容器の穴内へ侵入可能であると共に、投光用光フ
ァイバー(91)の基端部には投光器(81)が接続され、受光
用光ファイバー(92)の基端部には受光器(82)が接続さ
れ、両光ファイバー(91)(92)の先端面には、穴内の液面
に接近した所定の高さ位置にて投光用光ファイバー(91)
から出射された光が液面で反射して受光用光ファイバー
(92)へ入射する様、光出射面(93)及び光入射面(94)が形
成されており、受光器(82)の光検出に基づいて液面位の
検知が可能であることを特徴とする分注装置。
【請求項２】光ファイバープローブ(９)が液面位測定
の対象とする穴の上方位置から、受光器(82)が光を検出
するまで降下したときの降下距離に基づいて、該穴内の
液面位を算出する手段を具えている請求項１に記載の分
注装置。
【請求項３】光ファイバープローブ(９)は、分注ヘッ
ド(２)に対して一体移動可能に取り付けられ、光ファイ
バープローブ(９)を昇降駆動するヘッド駆動装置(１)の
動作量に基づいて、光ファイバープローブ(９)の降下距
離が検知される請求項２に記載の分注装置。