JPH11352132A - ノズル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のノズル装置においては、容器内に残存
している少量の液体を吸引困難であった。 【解決手段】 下降基準レベル１００までノズル１０が
引き下ろされても液面検出が行えなかった場合、ノズル
１０の下降速度が低速に切り換えられ、ノズル１０の先
端が容器１２の底面に当接される。その後、ノズル１０
が若干引き上げられ、残存量が所定量以下であれば、そ
の状態で少量の液体１４がほぼ全て吸引される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はノズル装置に関し、
特に、少量液体の吸引に好適なノズル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】分注装置などのノズル装置において、ノ
ズルにより液体（検体）が吸引され、またそのノズルか
ら液体が吐出される。ここで、液体の吸引を行う場合、
容器上方にノズルが位置決めされ、その状態から下方へ
ノズルが引き下ろされる。その際、ノズル先端からのエ
ア吐出などを利用して液面検出が行われ、検出された液
面にノズル先端を若干挿入させた状態で液体の吸引がな
される。その吸引の際には、液面の下降に従ってノズル
を下降させる追従制御が実行される。このような制御に
よれば、ノズルの外面に付着する液体の量をできる限り
少なくでき、ノズル搬送途中における液体の飛散や分注
誤差といった問題を回避できる。

【０００３】ところで、ノズル下降時における液面検出
は、理想的には、容器底面の直前まで行うことも可能で
ある。しかし、実際には、容器の位置決め誤差、ノズル
の位置決め誤差、ノズルの成形誤差（特に着脱自在なデ
ィスポーザブルチップを用いる場合）などが存在し、容
器底面の直前まで液面検出を行っていくのは難しい。つ
まり、装置の動作効率などを考えると、液面検出におけ
るノズル下降速度としてはある程度の速度が必要であ
り、そのような速度条件の下で、ノズル先端が容器底面
に衝突すると、ノズル先端を破損させたり、あるいはノ
ズルの搬送機構にダメージを与えてしまう可能性がある
からである。また、従来装置では、容器内に微少量存在
する液体の吸引というニーズがあまりなく、それ故、底
面近傍まで液面検出を行う必要性に乏しかった。

【０００４】従って、上記の衝突の問題が生じないよう
に、諸条件に基づいて液面検出限界レベルが登録され、
その高さにノズル先端が到達した場合にはノズルの下降
が強制的に停止されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年の分注装置におい
て、分注処理後に保存されていた検体に対して再度分注
を行うような場合がある。容器内に残存する検体は一般
に多くなく、このためには容器内に残存している検体を
すべて吸引して無駄なく分注したいというニーズが高ま
っている。しかし、従来装置においては、そのような要
望に対応した制御はなされておらず、上記のように、ノ
ズル先端の底面への衝突を避けるために、登録された高
さ（液面検出限界高さ）でノズル下降を停止させる制御
が行われている。このように、従来装置においては、容
器内に存在する液体が微量である場合に、それを吸引す
ることができないという問題が生じている。

【０００６】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、容器内に少量の液体が存在し
ている場合においてもそのような液体を能率よく吸引可
能な装置を提供することにある。

【０００７】また、本発明の他の目的は、容器内に存在
する液体をほぼ完全に吸引可能とすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、容器内に収容された液体の吸引を行うノ
ズルと、前記容器の上方から前記ノズルを下降させる際
に、液面検出限界高さ以上において液面検出を行う液面
検出手段と、前記液面検出限界高さ以上において液面検
出がなされなかった場合に、さらに前記液面検出限界高
さよりもノズル先端を下降させてノズル先端を容器底面
に当接させる当接制御手段と、前記ノズル先端が容器底
面に当接した後、その容器底面の高さに基づく所定高さ
にノズル先端を位置決めして吸引を実行させる少量吸引
制御手段と、を含むことを特徴とする。

【０００９】上記構成によれば、容器上方からノズルを
下降させると液面検出が行われる。その場合、液面が検
出されれば、例えば従来同様に液面下降に追従した吸引
制御が行われる。その一方、ノズル先端が液面限界高さ
まで到達しても液面を検出できなかったような場合、さ
らにノズルが下降され、容器底面にノズル先端が当接さ
れる。すなわち、直接的に容器底面が検出される。よっ
て、例えば、その容器底面から若干ノズルを引き上げて
ノズル先端と容器底面との間に間隙を形成し、その状態
で吸引を行えば、容器内に存在する液体のほぼすべてを
吸引することが可能である。上記の下降制御において、
望ましくは、液面検出時のノズル下降速度よりも容器底
面当接時のノズル下降速度の方が低く設定される。すな
わち、ノズル先端の破損や衝突負荷の軽減を図るもので
ある。このような速度切換によれば、最初から低速で液
面検出などを行う場合に比べて処理速度を向上できる。

【００１０】本発明の好適な態様では、液面の検出及び
容器底面への当接の検出のいずれもなされなかった場合
にエラー処理を実行する手段を含むことを特徴とする。

【００１１】本発明の好適な態様では、前記少量吸引制
御手段は、前記容器底面へのノズル先端の当接が検出さ
れた時点でノズル下降を停止させ、その後、前記ノズル
を引き上げて前記底面から微少間隙をもった高さにノズ
ル先端を位置決めして吸引動作を行わせることを特徴と
する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。

【００１３】図１には、本発明に係るノズル装置の好適
な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示す
概念図である。

【００１４】ノズル１０は、容器１２内に収容された液
体１４の吸引や吐出を行なう手段である。このノズル１
０は、例えば金属ノズルで構成され、あるいは樹脂性の
ディスポーザブルチップとして構成される。ノズル１０
は、搬送機構１６によって昇降自在に保持されている。
搬送機構１６は、ノズル１０を垂直方向に搬送する機能
の他、水平方向に搬送する機能も有している。ジャミン
グセンサ１７は、ノズル１０の先端が例えば容器１２の
縁などに衝突した場合にその衝突を検出するセンサであ
る。ちなみに、その衝突の際の衝撃力は搬送機構１６内
部に設けられる弾性部材などによって吸収される。

【００１５】ノズル１０はエアチューブ１８を介して分
注ポンプ２０に接続されている。この分注ポンプ２０
は、ノズル１０に対して吸引力及び吐出力を与える手段
である。エアチューブ１８には、その内部の圧力を検出
する圧力検出器１９が接続されている。

【００１６】図１において、制御部２２には、ノズル１
０の搬送及び吸引・吐出を制御する手段である。具体的
には、制御部２２によって分注ポンプ２０及び搬送機構
１６が制御されている。制御部２２には、ジャミングセ
ンサ１７からの検出信号及び圧力検出器１９からの検出
信号が入力されており、それらの信号に基づいて制御部
２２は搬送機構１６や分注ポンプ２０の制御を行ってい
る。

【００１７】なお、図１に示されるノズル装置は、例え
ば分注装置などに組み込まれる装置である。そのような
用途においては、液体１４は例えば血清あるいは尿など
である。

【００１８】図１に示すノズル装置においては、液体の
吸引時において液面を検出する機能が具備されている。
本実施形態において、液面検出はエア吐出を利用するこ
とによって実行されている。すなわち、ノズル１０によ
って液体１４の吸引を行う場合には、まずノズル１０が
搬送機構１６によって下方に引き下ろされる。その下降
途中において分注ポンプ２０が継続的に駆動され、ノズ
ル１０の先端から若干量のエアが連続的に吐出される。
そして、その際において圧力検出器１９によってエアチ
ューブ１８内の圧力が監視され、ノズル１０の先端が液
体１４の液面に近接あるいは接触することによるエアチ
ューブ１８内の圧力上昇を制御部２２で判定することに
よって、結果として液面の高さが判定される。これは、
公知の技術である。

【００１９】本実施形態に係る装置では、液面検出に係
る下降基準レベル１００が設定されている。この下降基
準レベル１００は、例えば容器１２の位置決め誤差やノ
ズル１０の位置決め誤差などを考慮して容器の底レベル
１０３よりもやや上方に設定される。例えば、理論的な
底レベル１０３よりも５ｍｍ程度上方の高さとして下降
基準レベル１００が設定される。もちろん、その下降基
準レベル１００としては各種の条件に応じて適宜設定可
能である。何れにしても、理論的な底レベル１０３まで
ノズル１０を下降させてしまうと、場合によってはノズ
ル１０の先端が容器１２の底面に衝突し、これによって
ノズル１０あるいは容器１２に対してダメージを与えた
り、あるいは搬送機構１６に対して過度の衝撃を与えて
しまう場合があり、そのような問題を防止するために下
降基準レベル１００が設定されている。

【００２０】ところで、従来のノズル装置においては、
ノズル１０の先端が下降基準レベル１００に到達しても
液面検出を行えない場合、容器１２内に液体１４がない
ものとしてノズル１０の引き上げを行っていた。しかし
ながら、実際には、上述したように容器１２の底に若干
量の液体１４が残留している場合もある。

【００２１】特に、再分注を行うような場合、そのよう
な若干量の液体１４の全てを吸引したいという要請があ
る。そこで、本実施形態では、後に詳述するように下降
基準レベル１００に到達したノズル１０をさらにゆっく
りと引き下げ、ノズル１０の先端を容器１２の底面に当
接させ、それにより検出された実際の底レベル１０３よ
りも若干ノズル１０を引き上げた位置で吸引を行わせる
ことによって少量液体の効率的な吸引を実現している。
図３には、その際におけるノズルの状態が示されてお
り、（Ａ）にはノズル１０の先端が容器１２の底面に当
接した状態が示されている。（Ｂ）には、底レベル１０
３から微小距離だけ離れた引上げレベル１０２が示され
ている。

【００２２】ちなみに、ノズル１０の先端を容器１２の
底面に当接させようとしてノズル１０を下降させた場合
に、実際に容器１２の底が検知されなかった場合には、
すなわち、ノズル１０の先端がエラー判定レベル１０４
に到達した場合には、上述するようにエラー処理が実行
される。

【００２３】次に、図２を用いて本実施形態に係る装置
の動作について説明する。

【００２４】Ｓ１０１では、液体の吸引を行なう容器１
２の上方にノズル１０が位置決めされ、そのノズル１０
が下方に所定速度で引き下ろされる。これと共に、上述
したようにエア吐出による液面検出が開始される。Ｓ１
０２では、液面が検出されたか否かが判定されている。
具体的には制御部２２によって圧力検出器１９の出力が
モニタされ、その圧力値と所定値とを比較することによ
って液面が判定されている。ここで、液面が検出されな
かった場合には、Ｓ１０３において下降基準レベル１０
０にノズル１０の先端が到達したか否かが判断される。
そのレベルまでノズル１０の先端が到達していなけれ
ば、Ｓ１０２の工程が繰り返し実行される。

【００２５】ここで、そのようなノズル１０の下降途中
において液面が検出されれば、Ｓ１０４において、ノズ
ル１０の下降が停止され、これと共に液面検出に係るエ
アの吐出も停止される。そして、Ｓ１０５では、ノズル
１０によって吸引が開始され、さらにＳ１０６では、液
面の下降と共にノズル１０を下降させる追従下降制御が
実行される。Ｓ１０７では、ノズル１０によって所定量
だけ液体１４が吸引されたか否かが判断される。

【００２６】Ｓ１０８では、所定量の液体１４が吸引さ
れた場合に、吸引が停止され、かつノズル１０の下降も
停止される。Ｓ１０９ではノズル１０が上方に引き上げ
られ、必要な分注動作が実行される。

【００２７】一方、Ｓ１０３において、ノズル１０を下
降させても液面が検出されず、かつノズル１０の先端が
下降基準レベル１００に到達したと判断されると、本実
施形態において、Ｓ１１０ではノズル１０の下降が停止
され、これと共に液面検出に係るエア吐出も停止され
る。そして、Ｓ１１１において先ほどのノズル１０の下
降速度よりも低い下降速度でノズル１０が下方に引き下
ろされる。この場合、ノズル１０の先端が容器１２の底
面に当接しても上述のような各種の問題を生じさせない
速度が設定される。

【００２８】Ｓ１１２では、ノズル１０の先端がエラー
判定レベル１０４に到達したか否かが判断され、ノズル
１０の先端がエラー判定レベル１０４に到達したと判断
されると、Ｓ１１３においてエラー処理が実行される。
すなわちユーザーに対して容器１２あるいは液体１４の
不存在がアラームメッセージとして出力される。

【００２９】一方、ノズル１０の先端がエラー判定レベ
ル１０４に到達していない状態では、Ｓ１１４において
ノズル１０の先端が容器１２の底面に到達したか否かが
判断される。これは具体的には、ジャミングセンサ１７
の出力に基づいて判定されるものである。仮に、ノズル
１０の先端が容器１２の底面に接触すると、搬送機構１
６によってその際の押圧力が搬送機構１６内の弾性部材
によって吸収されると共に、そのノズル１０の停止がジ
ャミングセンサ１７によって直接的に検出される。その
ような従来から設けられているジャミングセンサ１７を
利用してノズル１０の先端が容器１２の底面に当接した
ことを検出できる。

【００３０】このような検出がなされると、Ｓ１１５に
おいてノズル１０が若干上方に引き上げられる。例えば
１ｍｍだけノズルが上方に引き上げられる。これは、ノ
ズル１０の先端が容器１２の底面に密着していると、吸
引を効率的に行えないためである。Ｓ１１５において、
ノズル１０が若干量だけ引き上げられた状態において、
Ｓ１１６においてはノズル１０によって所定量の液体の
吸引が実行される。しかし、容器内に残存している液体
が所定量以下であった場合、ノズル１０の先端は容器１
２の底面に近接しているため、液体はほぼ全てノズル１
０内に吸引することができ、吸引されることになる。Ｓ
１１７では、ノズル１０が上方に引き上げられ、必要な
分注動作が継続的に実行される。

【００３１】したがって、以上の実施形態によれば、容
器１２の底付近に少量残っている液体を効率的に吸引す
ることができ、また、分注速度を高められるという利点
がある。ちなみに、例えばノズル１０の種類や検体種類
などに応じてＳ１１５における引き上げ量を切替制御す
るようにしてもよい。また、これと同様に下降基準レベ
ル１００を分注条件に応じて選択できるように構成して
もよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
容器内に少量の液体が存在している場合においてもその
ような液体を能率よく吸引可能である。本発明によれ
ば、容器内に存在する液体をほぼ完全に吸引することが
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るノズル装置の好適な実施形態を
示す概念図である。

【図２】 装置の動作を示すフローチャートである。

【図３】 ノズルを引き上げた状態を示す図である。

【符号の説明】

１０ ノズル、１２ 容器、１４ 液体、１６ 搬送機
構、１７ ジャミングセンサ、１９ 圧力検出器、２０
分注ポンプ、２２ 制御部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内に収容された液体の吸引を行うノ
   ズルと、 前記容器の上方から前記ノズルを下降させる際に、液面
   検出限界高さ以上において液面検出を行う液面検出手段
   と、 前記液面検出限界高さ以上において液面検出がなされな
   かった場合に、さらに前記液面検出限界高さよりもノズ
   ル先端を下降させてノズル先端を容器底面に当接させる
   当接制御手段と、 前記ノズル先端が容器底面に当接した後、その容器底面
   の高さに基づく所定高さにノズル先端を位置決めして吸
   引を実行させる少量吸引制御手段と、 を含むことを特徴とするノズル装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 液面検出時のノズル下降速度よりも容器底面当接時のノ
   ズル下降速度の方が低いことを特徴とするノズル装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の装置において、 液面の検出及び容器底面への当接の検出のいずれもなさ
   れなかった場合にエラー処理を実行する手段を含むこと
   を特徴とするノズル装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の装置
   において、 前記少量吸引制御手段は、前記容器底面へのノズル先端
   の当接が検出された時点でノズル下降を停止させ、その
   後、前記ノズルを引き上げて前記底面から微少間隙をも
   った高さにノズル先端を位置決めして吸引動作を行わせ
   ることを特徴とするノズル装置。