JPH10160738A

JPH10160738A - ピペット装置

Info

Publication number: JPH10160738A
Application number: JP31947296A
Authority: JP
Inventors: Susumu Nakano; 進中野
Original assignee: NICHIRIYOO KK; Nichiryo Co Ltd
Current assignee: NICHIRIYOO KK; Nichiryo Co Ltd
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-06-19
Anticipated expiration: 2016-11-29
Also published as: JP2960021B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ピペット本体に対してチップを装着したこ
と、チップが液体に触れたこと、及びチップ内に液体が
吸入されたことを検出し得るピペット装置を提供するこ
と。【解決手段】ピペット本体２に設けられ、その内部を
液吸入及び排出用のピストン４が摺動するシリンダ３
と、該シリンダ３の外周の所定位置に互に非導通の状態
で設けられた第１及び第２の導電性電極部材５、６と、
前記第１及び第２の電極部材５、６の外周部に共通に嵌
合装着されて該チップ内部に液を吸入する導電性チップ
９と、前記第１及び第２の電極部材５、６に対して個別
に電気的に接続された制御回路１６とを具備する。導電
性チップ９を前記第１及び第２の電極部材５、６へ装着
したときに、第１及び第２の電極部材５、６がチップ９
を介して互に導通して所定の閉回路が形成されることに
より、制御回路１６が前記チップ９の装着を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピペット本体に対
してチップを装着したこと、チップが液体に触れたこ
と、及びチップ内に液体が吸入されたことを検出し得る
ピペット装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、サンプリングの分野において、
ピペットにより所定量の試料を吸入して他の個所へ更に
一定の少量ずつ分注する工程を行っており、近年はこれ
を自動的に行ういわゆる自動分注装置が出現した。この
場合、ピペット内に試料を所定量だけ吸引する工程を自
動化するためには、まずピペットに対してチップの取付
けが完了したことを自動的に確実に検出し、次いでチッ
プが下動してその下端が試料の液面に接触した時点を正
確に自動検出することが不可欠であり、そのための種々
の試みがなされている。

【０００３】まず、チップをピペットに対して取付け完
了したことを検出する従来例（以下、第１の従来例とい
う）として、ピペットをチップラックに対して下動させ
て、相対的にチップがピペット下端に対して所定位置ま
で嵌合されたときに、チップ上端がピペット本体側のマ
イクロスイッチと連動する機構をばねに抗して押して該
マイクロスイッチを切換えて、チップの取付け完了を検
出するものがあった。

【０００４】また、チップの液面接触を検出する従来例
（以下、第２の従来例という）として、特開昭６３−１
０９３３０号「液面検出方法及びその装置」において、
プランジャ（ピストン）６の移動により配管９を介して
ノズル（チップ）２に予じめ空気を送っておき、ノズル
２が液面に接触したときに配管９内の圧力が上昇するの
でこれによりノズル２の液面への接触を検出し、しかる
後に一旦ノズル２を上昇させてノズル先端の空気の気泡
を取り除いた後に、ノズル２を再び下動させてノズル内
に所定量の液体を吸引するものがあった。

【０００５】また、同じく液面接触を検出する従来例
（以下、第３の従来例という）として、特開平２−１９
６９６４号「自動分注装置の液面検出方法」において、
ノズル１４が液面に接触したときのエアホース１２内の
圧力上昇を、ノズル１４の下降時に検出したエアホース
１２の内圧基準値に対して相対的に求めることにより、
上記使用条件の変化にもかかわらず所定量の試料の吸引
を行うようにしたものもある。

【０００６】また、チップ内に試料が実際に吸入された
か否かを検出する従来例（以下、第４の従来例という）
としては、作業者が外部から自分の目で視認するしかな
かった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、第１の従来
例によれば、マイクロスイッチと連動する機械的連動機
構の構成が複雑であり、特にマルチピペットの場合に構
成が複雑になってコストが高くなるという欠点があっ
た。

【０００８】また第２の従来例によれば、空気自体がも
ともと圧縮性流体で圧力変動が起き易いことに起因し
て、液面接触検出時点がずれ易く、液体の吸入量に誤差
を生ずるおそれがあり、また温度の変化、ノズルの吸入
口の径の変化あるいは装置固有の吸入性能等の使用条件
の変化により同様に吸入量誤差を生じやすく、またノズ
ル２を一旦上動させて再下動させる操作が面倒であると
いう欠点があった。

【０００９】また、第３の従来例によれば、第２の従来
例における使用条件の変化による吸入量誤差は解消出来
るものの、上述した如き、空気自体の圧力変動による液
面接触検出時点のずれに起因する液体の吸入量誤差を防
止するのは難しいという欠点があった。

【００１０】また、第４の従来例によれば、作業者がチ
ップ内への試料吸入の有無を視認する作業が困難で見落
としを生じやすく、特にチップが不透明の場合には視認
が不可能であった。なお、これらの試料吸入の視認に見
落としがあったり又は視認が不可能であると、特に試料
が血液のときは血液中のフィブリンがチップ下端の吸入
孔に寒天状に目詰まりしやすいので、ピストンが上下動
して機械自体は試料を吸入したと判断しても実際には吸
入が行われておらず、機械の重大な誤作動を生ずるとい
う欠点もあった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明になるピペット装
置の第１の例は、ピペット本体（２）に設けられ、その
内部を液（１１）吸入及び排出用のピストン（４）が摺
動するシリンダ（３）と、該シリンダ（３）の外周の所
定位置に互に非導通の状態で設けられた第１及び第２の
導電性電極部材（５、６）と、前記第１及び第２の電極
部材（５、６）の外周部に共通に嵌合装着されてその内
部に液を吸入する導電性チップ（９）と、前記第１及び
第２の電極部材（５、６）に対して個別に電気的に接続
された制御回路（１６）とを具備し、該導電性チップ
（９）の前記第１及び第２の電極部材（５、６）への装
着時に、該第１及び第２の電極部材（５、６）が該チッ
プ（９）を介して互に導通して所定の閉回路が形成され
ることにより、前記制御回路（１６）が前記チップ
（９）の装着を検出することを特徴とする。

【００１２】本発明になるピペット装置の第２の例は、
ピペット本体（２）に設けられ、その内部を液吸入及び
排出用のピストン（４）が摺動するシリンダ（３）と、
該シリンダ（３）の略先端に設けられた導電性電極部材
（５）と、該電極部材（５）の外周部に嵌合装着されて
その内部に液を吸入する導電性チップ（９）と、前記電
極部材（５）と、ピペット内に吸入されるべき液体（１
１）とに対して、個別に電気的に接続された制御回路
（１６）とを具備し、導電性チップ（９）が、前記液体
の液面に近接して接触したときに、前記電極部材（５）
と液体との間に前記チップ（９）を介して所定の閉回路
が形成されることにより、前記制御回路（１６）が前記
チップ（９）の液体への接触を検出することを特徴とす
る。

【００１３】本発明になるピペット装置の第３の例は、
ピペット本体（２）に設けらたシリンダ（３）と、該シ
リンダ（３）の内部を液吸入及び排出用に摺動するピス
トン（４）と、該ピペット本体の所定部分に嵌合装着さ
れてその内部に液を吸入するチップ（９）とを具備し、
前記ピストン（４）は、前記チップ（９）内に吸入され
た液体に対して光を射出する発光径路（４ａ）と、該液
体の液面から反射した光を受け取る受光径路（４ｂ）と
を具備することを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明の第１の例によれば、導電性チップを利
用して、このチップがピペットに取付けられるときに、
該ピペットの第１及び第２の電極部材を互に導通させる
ことにより、チップの取付けを電気的に確実に検出し、
機械的取付けの場合の如き複雑な構成をなくする。

【００１５】次に、ピペットのシリンダを導電性として
このシリンダと第１の電極部材を互に導通させることに
より、制御回路からの配線をシリンダ及び第２の電極部
材に対して行って、配線構造を簡易化する。

【００１６】次に、第２の電極部材と導電性シリンダと
の間に絶縁部材を介在させることにより、両者を例えば
同軸的構造として、構成をコンパクト化し得る。

【００１７】本発明の第２の例によれば、シリンダに設
けた電極部材に接触する導電性チップを利用して、チッ
プが液面に接触したときに電極部材と液体との間が導通
することにより、チップの液面接触の時点を検出し、こ
れにより、従来例の如き空気圧を利用した液面検出の不
安定という欠点を解消する。

【００１８】本発明の第３の例によれば、シリンダ内を
摺動するピストン自体に発光径路と受光径路とを設け
て、チップ内に吸入された液面への反射光を検出するこ
とにより、チップ内へ液が実際に吸入されたか否かを電
気光学的に確実に検出し得る。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明になるピペット装
置の一部断面概略構成図である。

【００２０】同図中、１は、マルチピペット装置のうち
の１つのピペット装置であり（他のピペット装置も同様
の構成ゆえ図示を省略する）、ピペット本体２の下端に
取付けた導電性のシリンダ３を有する。このシリンダ３
は、例えばステンレス製であり、その上端にテフロン樹
脂等よりなるシール７を配される。他のシリンダ材料と
しては、樹脂にステンレス粉末を混入して導電性を持た
せてもよい。

【００２１】４は、樹脂製又はステンレス金属製等のピ
ストンで、ピペット装置１の上部の押釦操作及びばねの
作用（共に図示せず）により上下方向に往復動される。
ピストン４は更にその軸線方向挿通孔内に、チップ内に
吸入した液の有無を検出するための、発光径路４ａ及び
受光径路４ｂを有する光ファイバを予じめ挿通埋設され
ている。

【００２２】５はシリンダ３と同様の材料からなりかつ
大略中空円錐台形状の第１の比較的小径の導電性電極部
材で、シリンダ３の下端外周に互に導通状態で嵌合又は
螺合により固定される。又は、第１の電極部材５は最初
からシリンダ３と一体導電性部材から形成してもよい。

【００２３】６は同じくシリンダ３と同様の材料からな
りかつ大略中空円錐台形状の第２の比較的大径の導電性
電極部材で、シリンダ３の上部外周に、テフロン樹脂等
よりなる絶縁パイプ８を介して嵌合固定される。従っ
て、第２の電極部材６とシリンダ３とは電気的に非導通
である。また図１に示す如く、第１及び第２の電極部材
５、６の各外周は、軸方向に見て、後述するチップ９の
内周に沿う円錘状外径面を形成する。

【００２４】９はポリプロピレン樹脂等にカーボン粉末
を混入してなる不透明かつ導電性のチップで、予じめ公
知のチップラック（図示せず）上に保持されている。

【００２５】１０は試料容器で、電解質液体の試料１１
を収容している。

【００２６】１６は制御回路で、シリンダ３、第２の電
極部材６、及び試料１１に対して夫々結線された合計３
本の配線１７、１８、１９と、電源２０と、アンプ２１
と、これに配線２２ａを介したマルチプレクサ２３と、
Ａ／Ｄコンバータ２４と、中央制御装置（ＣＰＵ）２５
とを具備し、適宜抵抗Ｒ１〜Ｒ５が配される。初期状態
では、ピペット装置１における配線１７及び１８間の回
路（以下第１の回路という）、及び同じく配線１７及び
１９間の回路（以下第２の回路という）は夫々開成され
ており、電源２０とアースとの間の抵抗Ｒ１及びＲ２に
夫々電圧Ｖ１及びＶ２が生じているものとする。この場
合配線１７は導電性のシリンダ３に接続されているが、
要は配線１７がシリンダ３を介して第１の電極部材５に
接続導通すればよいのであるから、シリンダ３自体は絶
縁材料から構成すると共にシリンダ３を軸線方向に挿通
してその下端が第１の電極部材５に接続された他の配線
を設け、該他の配線の上端に上記配線１７を接続するよ
うにしてもよい。あるいはまた、可能であれば、配線１
７を直接的に第１の電極部材５に接続するようにしても
よい。

【００２７】なお、本実施例のマルチピペット装置にお
いて、上記ピペット装置１以外の他の各ピペット装置
（図示せず）においてもアンプ２１までは夫々同様の構
成であり、各アンプからの配線２２ｂ、・・・２２ｎが
全て上記マルチプレクサ２３に結線されている。

【００２８】図２は、アンプ２１の出力側ポイントＰ１
における電圧Ｖ３を時間ｔ変化と共に示したものであ
り、上記初期状態では、ポイントＰ１の電圧は抵抗Ｒ１
〜Ｒ５に対応したＶ３とする。

【００２９】次に、その操作に付いて、便宜上マルチピ
ペットのうちの１つのピペット装置１についてのみ説明
するが、他のピペット装置についても同様に同期的に動
作する。

【００３０】まず、ピペット装置１が、公知のチップラ
ック（図示せず）上に保持された複数のチップのうち所
定のチップ９に対して自動的に下降すると、図１に示す
如く、相対的にチップ９は第１及び第２の電極部材５、
６の外径部分に共通に嵌合装着される。従って、シリン
ダ３、第１の電極部材５、チップ９及び第２の電極部材
６からなる上記第１の回路（配線１７、１８間）が閉成
されるので、図１中二点鎖線で示す如く、それらの部材
３、５、９及び６に固有の各抵抗値の総和である見かけ
上の抵抗Ｒ′１が上記抵抗Ｒ１と並列に生ずる。従っ
て、電圧Ｖ１は初期値より小さくなり、このためポイン
トＰ１の初期電圧Ｖ３は、図２に示す如く、Ｖ３ａまで
上昇して、これがマルチプレクサ２３、及びＡ／Ｄコン
バータ２４からＣＰＵ２５に入力される。従って、ＣＰ
Ｕ２５は所定の信号を出力して、ピペット装置１の下降
動作を停止させてチップ９の装着を完了し、次いで上昇
させる。これによれば、チップ９のピペット装置１への
装着確認を電気的に行っているので、マイクロスイッチ
及び押圧ばね等で行う場合の如く、構成が複雑化するこ
とはない。

【００３１】次に、ピペット装置１が水平方向に移動し
て、図１に示す如く、容器１０の上方へ至って下降を開
始して、チップ９の下端が電解質試料１１の液面に接触
する。これにより、シリンダ３、第１の電極部材５、チ
ップ９及び試料１１の径路からなる第２の回路（配線１
７、１９間）が閉成されるので、図１中同じく二点鎖線
で示す如く、上記見かけ上の抵抗Ｒ′１の代わりに、上
記各部材３、５、９、１１に固有の各抵抗値の総和であ
る見かけ上の抵抗Ｒ′２が上記抵抗Ｒ２と並列に生ず
る。従って、図２に示す如く、ポイントＰの電圧Ｖ３ｂ
は初期電圧Ｖ３よりも小さくなって、これが同様にＣＰ
Ｕ２５に入力され、これによりチップ９が試料に接触し
たことが検出される。続いて、ＣＰＵ２５は所定の信号
を出力して、今度はピストン４を図１に示す下降限位置
から上昇摺動させて、チップ９内に試料を吸引させる。
これによれば、チップ９の試料液面への接触が直接的に
かつ電気的に検出されるので、空気圧を利用する場合に
比して、検出精度が良好であり、かつ試料液面に接触さ
せる部材として導電性チップ９をそのまま利用している
ので、特別の液面接触用電極部材を設ける必要もなく構
成が簡単化される。

【００３２】続いて、図３に示す如く、ピストン４が若
干距離だけ上動してチップ９の下端に試料１１が吸引さ
れるが、このとき発光径路４ａからの光２６が常時吸入
試料液面１１に対して出射されてここで反射してその幾
分かが受光径路４ｂに戻る。チップ９の内部が円錘形を
しているので、試料１１の吸入に伴い、試料１１液面の
面積は徐々に増大して液面からの反射光も徐々に増大す
る。そして、吸入された試料１１が一定量に達したと
き、受光径路４ｂでの受光量が一定値に達して、これが
所定の光−電気信号変換回路（図示せず）において電気
信号に変換されて、上記試料１１の吸引が検出される。
この場合、チップ９が導電性であるか否かは関係ないの
でいずれでもよく、またチップ９の材料は透明でも不透
明でもよいが、透明の場合はチップ外部からの光がチッ
プ内部へ進入して外乱となり誤検出を招くおそれがある
ので、不透明であるほうが好ましい。

【００３３】これによれば、試料がチップ９内に実際に
吸入されたことを電気光学的に検出しているので、作業
者が視認する等の必要が無く、検出精度が向上しかつ作
業も容易となる。特に、試料が血液でフィブリンが凝固
してチップ吸入孔を閉塞したとしても、これを即座に検
出して誤作動を未然に防止し得るのでその利用価値は高
い。また、上記とは逆に、チップ９から試料が実際に排
出されたことも同様にして検出可能である。

【００３４】次に、図４に図１の回路の他の例を示す。
同図中、マルチプレクサ２３に対して図１のＡ／Ｄコン
バータ２４の代わりに一対のコンパレータ２７ａ、２７
ｂと一のデジタル入出力回路２８とが接続されており、
また図４中の各ポイントＰ１、Ｐ２、Ｐ３における電圧
の変化を夫々、図５Ａ〜図５Ｃに示す。

【００３５】これによれば、一方のコンパレータ２７ａ
は、図５Ａに示す如く、チップ装着時の電圧Ｖ３ａと所
定の基準電圧ＶＡとを比較して、電圧Ｖ３ａが基準電圧
ＶＡよりも大きいときに図５Ｂに示す如くチップ装着検
出信号Ｖ４ａをデジタル入出力回路２８を介してＣＰＵ
２５へ出力してチップ９の装着を報知する。また、他方
のコンパレータ２７ｂは、チップ９の液面接触時の電圧
Ｖ３ｂと所定の基準電圧ＶＢとを比較して、電圧Ｖ３ｂ
が基準電圧ＶＢよりも小さいときに図５Ｃに示す如く液
面接触検出信号Ｖ５ａを出力して同様にチップ９の液面
接触を報知する。

【００３６】なお、上記実施例では、ピッペト装置１が
複数本のマルチピペット型について説明しているが、ピ
ッペト装置１が１つのみのものを適用し得ることは勿論
である。

【００３７】また、マルチピペット型において、チップ
９の装着検出及びチップ内への試料の吸入検出のための
各機構は複数のピッペト装置１の夫々について設けるこ
とが好ましいが、液面接触検出機構は場合によっては１
つのピッペト装置１のみに設けるようにしてもよい。

【００３８】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、次に示す
利点がある。

【００３９】導電性チップを利用して、このチップが
ピペットに取付けられるときに、該チップを介してピペ
ットの第１及び第２の電極部材を互に導通させることに
より、チップの取付けを電気的に確実に検出し、マイク
ロスイッチ利用の場合の如き複雑な構成を不要として、
構成を簡単化しかつ検出精度を向上し得る。

【００４０】ピペットのシリンダを導電性としかつ該
シリンダと第１の電極部材を互に導通した構成とするこ
とにより、制御回路からの配線を第１の電極部材に対し
て行う代わりにシリンダに対して行い、もって該シリン
ダ及び第２の電極部材間の導通閉成を検出することによ
り、配線の結線構造を簡易化する。

【００４１】第２の電極部材と導電性シリンダとの間
に絶縁部材を介在させることにより、両者を例えば同軸
的構造として、構成をコンパクト化し得る。

【００４２】シリンダに設けた電極部材に接触する導
電性チップを利用して、チップが液面に接触したときに
電極部材と液体との間が導通することによりチップの液
面接触の時点を検出するようにし、これにより、従来例
の如き空気圧を利用した液面検出における検出の不安定
を解消して、検出精度を向上し得、またチップが液面に
接触するので特に液面に接触する電極を設ける必要がな
く構成を簡単化し得る。

【００４３】シリンダ内を摺動するピストン自体に発
光径路と受光径路とを設けて、チップ内に吸入された液
面への反射光を検出することにより、外部から液の吸入
の有無の視認検出を不要として、チップ内への液の吸入
又は排出を電気光学的に確実に検出し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のピペット装置の一部断面概略構成図で
ある。

【図２】図１の装置のポイントＰ１における電圧（Ｖ）
の変化を示す図である。

【図３】図１の装置の一部の断面図である。

【図４】図１の装置の他の一部の断面図である。

【図５】図５Ａ乃至図５Ｃは夫々、図４中の各ポイント
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における電圧の変化を示す図である。

【符号の説明】

１ピペット装置２ピペット
本体３シリンダ４ピストン４ａ発光径路４ｂ受光径
路５第１の電極部材６第２の電
極部材８絶縁部材９チップ１１試料１６制御回
路１７、１８、１９配線２０電源２３マルチプレクサ２４Ａ／Ｄ
コンバータ２５ＣＰＵ２６光２７ａ、２７ｂコンパレータ２８デジタ
ル入出力回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピペット本体（２）に設けられ、その内
部を液吸入及び排出用のピストン（４）が摺動するシリ
ンダ（３）と、該シリンダ（３）の外周の所定位置に互に非導通の状態
で設けられた第１及び第２の導電性電極部材（５、６）
と、前記第１及び第２の電極部材（５、６）の外周部に共通
に嵌合装着されてその内部に液を吸入する導電性チップ
（９）と、前記第１及び第２の電極部材（５、６）に対して個別に
電気的に接続された制御回路（１６）とを具備し、該導電性チップ（９）の前記第１及び第２の電極部材
（５、６）への装着時に、該第１及び第２の電極部材
（５、６）が該チップ（９）を介して互に導通して所定
の閉回路が形成されることにより、前記制御回路（１
６）が前記チップ（９）の装着を検出することを特徴と
するピペット装置。
【請求項２】請求項１に記載の装置であって、前記シリンダ（３）は導電材料より形成され、かつ該シ
リンダ（３）は、前記第１の電極部材（５）に導通する
が前記第２の電極部材（６）に対しては非導通であり、
前記制御回路（１６）は前記シリンダ（３）及び第２の
電極部材（６）に対して個別に電気的に接続されている
ことを特徴とする前記装置。
【請求項３】請求項２に記載の装置であって、前記第２の電極部材（６）と前記シリンダ（３）とはそ
の間に介在した絶縁部材（８）により互に非導通とされ
ていることを特徴とする前記装置。
【請求項４】ピペット本体（２）に設けられ、その内
部を液吸入及び排出用のピストン（４）が摺動するシリ
ンダ（３）と、該シリンダ（３）の略先端に設けられた導電性電極部材
（５）と、該電極部材（５）の外周部に嵌合装着されてその内部に
液を吸入する導電性チップ（９）と、前記電極部材（５）と、ピペット内に吸入されるべき液
体（１１）とに対して、個別に電気的に接続された制御
回路（１６）とを具備し、導電性チップ（９）が、前記液体（１１）の液面に近接
して接触したときに、前記電極部材（５）と液体との間
に前記チップ（９）を介して所定の閉回路が形成される
ことにより、前記制御回路（１６）が前記チップ（９）
の液体への接触を検出することを特徴とするピペット装
置。
【請求項５】請求項５に記載の装置であって、前記シリンダ（３）は導電材料より形成されて前記電極
部材（５）に導通しており、前記制御回路（１６）は前
記電極部材（５）及びシリンダ（３）に対して個別に電
気的に接続されていることを特徴とする前記装置。
【請求項６】請求項５に記載の装置であって、前記第２の電極部材（６）と前記シリンダ（３）とはそ
の間に介在した絶縁部材（８）により互に非導通とされ
ていることを特徴とする前記装置。
【請求項７】ピペット本体（２）に設けらたシリンダ
（３）と、該シリンダ（３）の内部を液吸入及び排出用に摺動する
ピストン（４）と、該ピペット本体の所定部分に嵌合装着されてその内部に
液（１１）を吸入するチップ（９）とを具備し、前記ピストン（４）は、前記チップ（９）内に吸入され
た液体に対して光を射出する発光径路（４ａ）と、該液
体の液面から反射した光を受け取る受光径路（４ｂ）と
を具備することを特徴とするピペット装置。