JPH09264772A - Dispensing apparatus - Google Patents
Dispensing apparatusInfo
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- JPH09264772A JPH09264772A JP8074925A JP7492596A JPH09264772A JP H09264772 A JPH09264772 A JP H09264772A JP 8074925 A JP8074925 A JP 8074925A JP 7492596 A JP7492596 A JP 7492596A JP H09264772 A JPH09264772 A JP H09264772A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は試料吸引装置、特に
自動分注装置における超音波を利用した液面検出に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sample suction device, and more particularly to liquid level detection using ultrasonic waves in an automatic dispensing device.
【0002】[0002]
【従来の技術】分注装置は、試料(元検体)が入った試
料容器から試料を吸引し、その吸引試料を複数の容器に
分配するための装置である。かかる分注装置において、
試料の吸引・吐出は、吸引圧力及び吐出圧力を発生する
分注ポンプにエアチューブを介して接続されたノズルに
よって行われる。近年、金属製のノズル基部に、樹脂な
どからなるノズルチップを装着し、ノズルを部分的にデ
ィスポーザブル化したものが普及している。なお、本明
細書では、便宜上、試料の吸引のみを行う装置も分注装
置の概念に含めることにする。2. Description of the Related Art A dispensing device is a device for sucking a sample from a sample container containing a sample (original sample) and distributing the sucked sample to a plurality of containers. In such a dispensing device,
Suction / discharge of the sample is performed by a nozzle connected to a dispensing pump that generates suction pressure and discharge pressure via an air tube. 2. Description of the Related Art In recent years, a nozzle in which a nozzle tip made of resin or the like is mounted on a nozzle base made of metal and the nozzle is made partially disposable has become popular. In the present specification, for convenience, a device that only sucks a sample is included in the concept of the dispensing device.
【0003】分注装置において分注精度を高めるために
は、ノズルによって吸引した試料の液量(吸引量)やノ
ズルから吐出した試料の液量(吐出量)を正確に管理す
る必要がある。そこで、従来、ノズルの長手方向に沿っ
て光を透過させ、透過光量の変化に基づいて液量の監視
を行うことが提案されている。In order to improve the dispensing accuracy in the dispensing apparatus, it is necessary to accurately manage the liquid amount of the sample sucked by the nozzle (suction amount) and the liquid amount of the sample discharged from the nozzle (discharge amount). Therefore, conventionally, it has been proposed to transmit light along the longitudinal direction of the nozzle and monitor the liquid amount based on the change in the transmitted light amount.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の透過光を利用した液量監視においては、不透明又は
透明性の低いノズルが用いられると測定が不可能又は測
定精度が低下するという問題があった。また、ノズル自
体が透明であっても、着色された試料を吐出する場合に
は、吐出後においてもノズル内面に試料が付着して、液
面が明確に測定できないという問題もある。However, in the above-mentioned conventional liquid amount monitoring utilizing transmitted light, there is a problem that measurement is impossible or the measurement accuracy is deteriorated when a nozzle which is opaque or has low transparency is used. It was Further, even if the nozzle itself is transparent, when a colored sample is discharged, there is a problem that the sample adheres to the inner surface of the nozzle even after discharging and the liquid surface cannot be clearly measured.
【0005】なお、分注装置において、分注精度の向上
及び分注の信頼性を高めるためには、吸引異常及び液漏
れの検出を行うことが望まれる。そのため、従来におい
ては、ノズルに連結された配管系の内圧を監視して、内
圧の異常変動に基づいて吸引異常及び液漏れを判定して
いた。しかし、これらの手法は、ノズル内の液面の変動
自体を直接的に監視するものではない。In addition, in the dispensing device, in order to improve the dispensing accuracy and the reliability of the dispensing, it is desired to detect abnormal suction and liquid leakage. Therefore, in the past, the internal pressure of the piping system connected to the nozzle was monitored, and the suction abnormality and the liquid leakage were determined based on the abnormal fluctuation of the internal pressure. However, these methods do not directly monitor the fluctuation of the liquid level in the nozzle.
【0006】なお、特開平7−146168号公報や特
開平6−341998号公報には、超音波振動子を備え
た超音波伝播体を利用して液面検出を行うことが記載さ
れているが、いずれもノズル内の液面検出を行うもので
はない。It should be noted that Japanese Patent Laid-Open No. 7-146168 and Japanese Patent Laid-Open No. 6-341998 disclose that the liquid level is detected using an ultrasonic wave propagating body equipped with an ultrasonic vibrator. However, neither of them detects the liquid level in the nozzle.
【0007】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、ノズル内の液面を直接監視し
て、吸引量及び吐出量を高精度に測定することにある。The present invention has been made in view of the above conventional problems, and an object of the present invention is to directly monitor the liquid surface in a nozzle and measure the suction amount and the discharge amount with high accuracy.
【0008】また、本発明の目的は、超音波による液面
検出を利用して、吸引量、吐出量、液漏れ、吸引異常を
判定できる分注装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a dispensing device capable of determining a suction amount, a discharge amount, a liquid leak, and a suction abnormality by utilizing liquid level detection by ultrasonic waves.
【0009】また、本発明の目的は、ノズル固有の導波
管のような形態を利用して、液面検出のための超音波の
集束と外来ノイズの遮断を達成できる分注装置を提供す
ることにある。Further, an object of the present invention is to provide a dispensing device which can achieve the focusing of ultrasonic waves for liquid level detection and the blocking of external noise by utilizing a nozzle-like configuration unique to a nozzle. Especially.
【0010】さらに、本発明の目的は、着色、非着色を
問わずノズル内の液面検出を行える分注装置を提供する
ことにある。A further object of the present invention is to provide a dispensing device capable of detecting the liquid level in the nozzle regardless of whether it is colored or not.
【0011】[0011]
【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、試料を吸引する中空のノズルと、前記ノ
ズルの基端側からノズル内部空間に超音波を放射し、反
射波を受波する超音波センサと、前記超音波センサから
の受信信号に基づいてノズル内に吸引された試料の液面
を検出するノズル内液面検出手段と、を含むことを特徴
とする。In order to achieve the above object, the present invention provides a hollow nozzle for sucking a sample and ultrasonic waves emitted from the base end side of the nozzle to the inner space of the nozzle to generate a reflected wave. It is characterized by including an ultrasonic wave sensor for receiving a wave and an in-nozzle liquid level detecting means for detecting the liquid level of the sample sucked into the nozzle based on a received signal from the ultrasonic sensor.
【0012】上記構成によれば、ノズルには超音波セン
サが設けられ、その超音波センサからノズル内部空間に
超音波が送波される。そして、ノズル内の液面にて反射
した反射波が超音波センサにて受波される。よって、受
信信号を監視すれば、所定レベル以上のエコーとして液
面を判別できる。この場合、送信時から液面エコー発生
時までの時間はノズル内における試料の液面の高さに相
関するものである。According to the above construction, the nozzle is provided with the ultrasonic sensor, and the ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic sensor to the internal space of the nozzle. Then, the reflected wave reflected by the liquid surface in the nozzle is received by the ultrasonic sensor. Therefore, if the received signal is monitored, the liquid surface can be identified as an echo having a predetermined level or higher. In this case, the time from the transmission to the occurrence of the liquid level echo correlates with the height of the liquid level of the sample in the nozzle.
【0013】ノズルはそれ自体が音波路として機能し、
送波された超音波が発散することなく、ノズル基端側か
ら先端側へ導かれる。このことは反射波についても同様
であり、反射波も発散することなく、ノズル内を戻って
超音波センサにて受波される。また、ノズルの壁面は外
来ノイズの遮蔽部材として機能する。よって、ノズル内
での超音波の送受波によれば、S/N比を向上すること
ができ、高精度の液面検出を実現できる。The nozzle itself functions as a sound wave path,
The transmitted ultrasonic waves are guided from the nozzle base end side to the tip end side without diverging. The same applies to the reflected wave, and the reflected wave is returned to the inside of the nozzle and is received by the ultrasonic sensor without diverging. Further, the wall surface of the nozzle functions as a shielding member for external noise. Therefore, by transmitting and receiving ultrasonic waves in the nozzle, the S / N ratio can be improved, and highly accurate liquid level detection can be realized.
【0014】本発明の好適な態様では、前記検出された
液面の高さを演算する液面高さ演算手段を有する。すな
わち、送信時から液面反射波が得られるまでの時間か
ら、超音波センサから液面までの超音波伝搬距離を演算
でき、ノズル内部の長さからその伝搬距離を引けばノズ
ル先端から液面までの高さを容易に求められる。もちろ
ん、反射波が生じるまでの反射波時間は、液面の高さの
関数となるので、テーブルなどを利用すれば反射波時間
から直接的に液面の高さを演算できる。In a preferred aspect of the present invention, it has a liquid surface height calculating means for calculating the height of the detected liquid surface. That is, the ultrasonic wave propagation distance from the ultrasonic sensor to the liquid surface can be calculated from the time from the transmission to the time when the liquid surface reflected wave is obtained.If the propagation distance is subtracted from the length inside the nozzle, the liquid surface from the tip of the nozzle can be calculated. The height is easily required. Of course, since the reflected wave time until the reflected wave is generated is a function of the height of the liquid surface, the height of the liquid surface can be calculated directly from the reflected wave time by using a table or the like.
【0015】本発明の好適な態様では、前記検出された
液面に基づいて前記ノズル内に吸引された試料の吸引量
を演算する吸引量演算手段を含み、また、試料吐出時に
おける液面の下降量に基づいて前記ノズルから吐出され
た試料の吐出量を演算する吐出量演算手段を含む。すな
わち、ノズル内部の形態が既知であれば、液面の高さか
ら液量(吸引量)を演算でき、また液面の下降量から吐
出量も演算できる。本発明の好適な態様では、試料保持
状態における液面の変動に基づいて液漏れを判定する液
漏れ判定手段を含む。すなわち、配管系のいずれかの箇
所やノズル基部とノズルチップとの間の嵌合部でリーク
(エア吸い込み)が発生すると、液漏れが生じ、ノズル
内に吸引した試料の液面が徐々に下がることになるの
で、その液面の時間的な変動を検出して、液漏れを判定
するものである。In a preferred aspect of the present invention, a suction amount calculation means for calculating the suction amount of the sample sucked into the nozzle based on the detected liquid level is included, and the liquid level at the time of discharging the sample is It includes a discharge amount calculation means for calculating the discharge amount of the sample discharged from the nozzle based on the descending amount. That is, if the form inside the nozzle is known, the liquid amount (suction amount) can be calculated from the height of the liquid surface, and the discharge amount can also be calculated from the descending amount of the liquid surface. In a preferred aspect of the present invention, a liquid leakage determination means for determining a liquid leakage based on the variation of the liquid level in the sample holding state is included. That is, when a leak (air suction) occurs in any part of the piping system or in the fitting portion between the nozzle base and the nozzle tip, liquid leakage occurs, and the liquid level of the sample sucked into the nozzle is gradually lowered. Therefore, the liquid leakage is judged by detecting the temporal fluctuation of the liquid surface.
【0016】また、本発明の好適な態様では、試料吸引
時における液面の変動に基づいて吸引異常を判定する吸
引異常判定手段を含む。ここで、前記吸引異常判定手段
は、望ましくは、吸引時間に対し液面高さが適正範囲か
ら外れた場合に吸引異常を判定する。Further, in a preferred aspect of the present invention, a suction abnormality judging means for judging suction abnormality based on the fluctuation of the liquid surface at the time of sucking the sample is included. Here, the suction abnormality determination means desirably determines the suction abnormality when the liquid surface height is out of the appropriate range with respect to the suction time.
【0017】すなわち、試料吸引時にノズル先端開口の
つまりや上記リークが発生すると、液面の変動も異常と
なるので、分注の信頼性を向上するために、吸引異常を
判定するものである。That is, if the nozzle tip opening is clogged or the above-mentioned leak occurs during sample suction, the fluctuation of the liquid level also becomes abnormal. Therefore, in order to improve the reliability of the dispensing, the suction abnormality is determined.
【0018】以上のように、本発明によれば、試料吸
引、試料保持、試料吐出の一連の分注工程で超音波によ
る液面検出を有効に活用できる。As described above, according to the present invention, liquid level detection by ultrasonic waves can be effectively utilized in a series of dispensing steps of sample suction, sample holding, and sample discharge.
【0019】[0019]
【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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0020】図1には、本発明に係る分注装置の好適な
実施形態が示されており、図1はその全体構成図であ
る。試料の吸引及び吐出を行うノズル10は、この実施
形態において、金属製のノズル基部12と透明な樹脂な
どで成形されたノズルチップ14とで構成される。ノズ
ル基部12の下端には、外面がテーパ状のチップ装着部
12Aが形成され、そのチップ装着部12A内に、ノズ
ルチップ14の上端部14Aが着脱自在に嵌合する。こ
のノズルチップ14は、いわゆるディスポーザブルとし
て使用されるものであり、1つの試料の分注後には、次
の試料の分注に先立ってノズルチップ14が交換され
る。FIG. 1 shows a preferred embodiment of the dispensing apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is an overall configuration diagram thereof. In this embodiment, the nozzle 10 that sucks and discharges the sample is composed of a nozzle base 12 made of metal and a nozzle tip 14 formed of a transparent resin or the like. A tip mounting portion 12A having an outer tapered surface is formed at the lower end of the nozzle base portion 12, and the upper end portion 14A of the nozzle tip 14 is detachably fitted into the tip mounting portion 12A. The nozzle tip 14 is used as a so-called disposable, and after dispensing one sample, the nozzle tip 14 is replaced before dispensing the next sample.
【0021】ノズル10は、全体として中空パイプ状の
形態を有し、別の観点から見れば導波管構造を有してい
る。ノズル基部12の上端部12Bには、超音波振動子
を内蔵した小型の超音波センサ18が埋設されている。
その超音波センサ18の送受波面は、ノズル10内部空
間に臨んでいる。すなわち、超音波センサ18の送受波
面は、その直下に存在するノズル先端部の内側を向いて
いる。ノズルチップ14は、その先端部が先細に成形さ
れてテーパ状となっており、その先端には微小孔として
の開口14Bが形成されている。なお、その開口14B
の直径は、例えば、0.5〜0.7mmである。The nozzle 10 has a hollow pipe shape as a whole, and has a waveguide structure from another point of view. In the upper end portion 12B of the nozzle base portion 12, a small ultrasonic sensor 18 having an ultrasonic transducer built therein is embedded.
The wave transmission / reception surface of the ultrasonic sensor 18 faces the internal space of the nozzle 10. That is, the wave transmission / reception surface of the ultrasonic sensor 18 faces the inner side of the nozzle tip portion located immediately below it. The tip of the nozzle tip 14 is tapered so that it has a tapered shape, and an opening 14B as a minute hole is formed at the tip thereof. The opening 14B
The diameter of is, for example, 0.5 to 0.7 mm.
【0022】容器20内には吸引対象としての試料22
が入れられており、その容器20はラックにより垂直に
保持されている。なお、図1には、ノズル10内に所定
量の試料が吸引され、その液面が超音波計測により検出
されている状態が示されている。A sample 22 to be aspirated is placed in the container 20.
And the container 20 is held vertically by the rack. Note that FIG. 1 shows a state in which a predetermined amount of sample is sucked into the nozzle 10 and the liquid surface thereof is detected by ultrasonic measurement.
【0023】ノズル基部12の内部空間は、図1のよう
に分岐されており、その分岐路12Cにはエアチューブ
26を介してエアポンプ28が連結されている。このエ
アポンプ28は、分注ポンプとして機能するもので、具
体的にはシリンジ30とピストン32とで構成される。
シリンジ30に対するピストン32の移動量に応じて、
吸引圧力又は吐出圧力が発生する。その圧力変化は、エ
アチューブ26を介してノズル10の内部に伝達され、
試料の吸引や吐出が行われる。ポンプ28はポンプ駆動
機構34によって機械的に駆動される。ノズル10は、
ノズル搬送機構36によって昇降自在、水平移動自在に
保持されている。具体的には、ノズル基部12がノズル
搬送機構36に保持されている。The internal space of the nozzle base 12 is branched as shown in FIG. 1, and an air pump 28 is connected to the branch passage 12C via an air tube 26. The air pump 28 functions as a dispensing pump, and specifically includes a syringe 30 and a piston 32.
Depending on the amount of movement of the piston 32 with respect to the syringe 30,
Suction pressure or discharge pressure is generated. The pressure change is transmitted to the inside of the nozzle 10 via the air tube 26,
The sample is sucked and discharged. The pump 28 is mechanically driven by the pump drive mechanism 34. The nozzle 10 is
It is held by a nozzle transport mechanism 36 so that it can be raised and lowered and horizontally moved. Specifically, the nozzle base 12 is held by the nozzle transport mechanism 36.
【0024】図1において、主制御部38は例えばコン
ピュータで構成されるものであり、分注制御部40及び
ノズル内液面検出部(以下、液面検出部)42を有す
る。In FIG. 1, the main control unit 38 is composed of, for example, a computer, and has a dispensing control unit 40 and a nozzle liquid level detection unit (hereinafter, liquid level detection unit) 42.
【0025】分注制御部40は、吸引時・吐出時におけ
るノズル昇降制御及びポンプ駆動制御に加え、超音波を
利用した液面検出のための制御を行っている。分注制御
部40から送信トリガが送信部44に与えられると、送
信部44から超音波センサ18に対して送信信号が供給
され、これにより超音波センサ18から超音波パルスが
放射される。この超音波パルスは、ノズル10内部空間
(空気内)を伝搬し、ノズル10内の試料の液面で反射
した反射波が超音波センサ18にて受波される。その受
信信号は、受信部46で増幅、検波、ノイズ除去などの
処理がなされた後、ノズル内液面検出部42に送られ、
そこで受信信号に基づいてノズル10内の液面が検出さ
れる。The dispensing control section 40 performs control for liquid level detection using ultrasonic waves in addition to nozzle elevation control and pump drive control during suction and discharge. When the transmission control unit 40 gives a transmission trigger to the transmission unit 44, the transmission signal is supplied from the transmission unit 44 to the ultrasonic sensor 18, whereby the ultrasonic sensor 18 emits an ultrasonic pulse. The ultrasonic pulse propagates in the inner space (inside air) of the nozzle 10, and the reflected wave reflected by the liquid surface of the sample in the nozzle 10 is received by the ultrasonic sensor 18. The received signal is subjected to processing such as amplification, detection, and noise removal in the receiving unit 46, and then sent to the in-nozzle liquid level detecting unit 42,
Then, the liquid level in the nozzle 10 is detected based on the received signal.
【0026】超音波センサ18から放射される超音波パ
ルスの中心周波数は、伝搬媒体が空気であること及びノ
ズル10の内部形態を考慮しつつ、例えば数十KHzか
ら数Mhzの間のいずれかの値に設定される。その超音
波パルスの送信繰り返し周期は、超音波センサ18から
ノズル先端までの距離を超音波パルスが往復する時間よ
りも大きい値に設定される。超音波パルスを構成する波
の波数は、距離分解能や信号強度を考慮して適宜設定す
るのが望ましい。The center frequency of the ultrasonic pulse radiated from the ultrasonic sensor 18 is, for example, in the range of several tens KHz to several Mhz, while considering that the propagation medium is air and the internal form of the nozzle 10. Set to the value. The transmission repetition cycle of the ultrasonic pulse is set to a value larger than the time required for the ultrasonic pulse to reciprocate the distance from the ultrasonic sensor 18 to the nozzle tip. It is desirable that the wave number of waves forming the ultrasonic pulse be appropriately set in consideration of the distance resolution and the signal strength.
【0027】図1において、分注制御部40は、液面高
さ演算部50、吸引量演算部52、吐出量演算部54、
液漏れ判定部56及び吸引異常判定部58を有する。以
下各構成について詳述する。In FIG. 1, the dispensing control unit 40 includes a liquid level height calculation unit 50, a suction amount calculation unit 52, a discharge amount calculation unit 54,
It has a liquid leakage determination unit 56 and a suction abnormality determination unit 58. Each configuration will be described in detail below.
【0028】液面高さ演算部50は、ノズル内液面検出
部42により検出された液面に基づいて、その液面の高
さを演算するものである。図2には、受信信号が波形と
して模式的に例示されている。図2(A)に示すよう
に、受信信号には液面に相当する位置に液面エコー10
2が生じている。したがって、所定のしきい値100に
よりその液面エコー102を判別すれば、送信時から液
面エコー発生時までの時間t1 を求めることができる。
そして、そのt1 に空気中における超音波の速度を乗算
すれば、図3における超音波センサ18から液面までの
距離h1 を演算することができる。ノズルチップ14の
長さは既知であり、したがって超音波センサ18からノ
ズルチップ14の先端までの距離h0 も既知となるた
め、そのh0からh1 を引けば求めたい液面の高さh2
を簡単に演算することができる。なお、図1に示したノ
ズル内液面検出部42は図2(A)に示したようにしき
い値100による液面エコー102の判別及び時間t1
の計測を行っている。そして、液面高さ演算部50が、
上述のように時間t1 から液面高さh2 を演算してい
る。The liquid level calculation unit 50 calculates the height of the liquid level based on the liquid level detected by the in-nozzle liquid level detection unit 42. In FIG. 2, the received signal is schematically illustrated as a waveform. As shown in FIG. 2A, the received signal includes a liquid surface echo 10 at a position corresponding to the liquid surface.
2 has occurred. Therefore, if the liquid level echo 102 is discriminated by the predetermined threshold value 100, the time t1 from the time of transmission to the time of generation of the liquid level echo can be obtained.
Then, by multiplying t1 by the velocity of the ultrasonic wave in the air, the distance h1 from the ultrasonic sensor 18 to the liquid surface in FIG. 3 can be calculated. Since the length of the nozzle tip 14 is known and therefore the distance h0 from the ultrasonic sensor 18 to the tip of the nozzle tip 14 is also known, the desired liquid level height h2 can be obtained by subtracting h1 from h0.
Can be calculated easily. The in-nozzle liquid level detection unit 42 shown in FIG. 1 discriminates the liquid level echo 102 based on the threshold value 100 as shown in FIG.
Is being measured. Then, the liquid level calculation unit 50
As described above, the liquid level height h2 is calculated from the time t1.
【0029】このように液面高さh2 が求まると、吸引
量演算部52は、ノズル10内に吸引された試料22の
液量を演算する。すなわち、ノズルチップ14の内部の
形態は既知であるため、液面の高さh2 から吸引量を演
算することができる。この場合、例えばt1 から直接的
にh2 や吸引量などを求めるテーブルを利用してもよ
い。また、ノズルチップ14の種類によってそのような
テーブルを切換えて使用してもよい。When the liquid level height h2 is obtained in this way, the suction amount calculation unit 52 calculates the liquid amount of the sample 22 sucked into the nozzle 10. That is, since the internal form of the nozzle tip 14 is known, the suction amount can be calculated from the height h2 of the liquid surface. In this case, for example, a table for directly obtaining h2 and the suction amount from t1 may be used. Further, such a table may be switched and used depending on the type of the nozzle tip 14.
【0030】図1に示した吐出量演算部54は、液面の
下降量から吐出量を演算するものである。図2(B)に
示すように、最初に液面エコー104が時間t1 で生じ
ており、試料吐出後における液面エコー106が時間t
2 で生じているような場合、それぞれの時間において液
量を上述のように演算できるので、各時間における液量
の差から図4に示すように吐出量Uを求めることができ
る。なおノズルチップ14の内径がt1 からt2 で一定
の場合においては図2(B)に示すようにt1とt2 の
時間差t3 から直接的に吐出量Uを求めてもよい。The discharge amount calculation unit 54 shown in FIG. 1 calculates the discharge amount from the amount of lowering of the liquid surface. As shown in FIG. 2B, the liquid surface echo 104 first occurs at the time t1, and the liquid surface echo 106 after the sample discharge is at the time t.
In the case of 2), since the liquid amount can be calculated as described above at each time, the discharge amount U can be obtained from the difference in the liquid amount at each time as shown in FIG. When the inner diameter of the nozzle tip 14 is constant from t1 to t2, the discharge amount U may be directly obtained from the time difference t3 between t1 and t2 as shown in FIG. 2 (B).
【0031】図1に示す液漏れ判定部56は、吸引や吐
出を行っていない試料保持状態において、ノズル内の液
量を監視することにより配管系などで発生するリークに
起因する液漏れを判定するものである。具体的には、図
5に示すように、ポンプ停止状態において、液面の変動
ΔUが生じた場合、液漏れが発生したと判定する。The liquid leakage determination unit 56 shown in FIG. 1 determines the liquid leakage due to the leakage generated in the piping system or the like by monitoring the amount of the liquid in the nozzle in the sample holding state in which neither suction nor discharge is performed. To do. Specifically, as shown in FIG. 5, when the liquid level fluctuation ΔU occurs in the pump stopped state, it is determined that liquid leakage has occurred.
【0032】なお、このような液漏れの監視は、例えば
試料吸引直後の液量を記憶しておいて、吐出直前におい
て再度液量を測定し、液量に差があった場合にアラーム
を発生させてもよい。あるいはそのような液面の比較に
よらずに液面エコーが発生するまでの時間を比較するこ
とによっても液面変動を確認することができる。To monitor such liquid leakage, for example, the liquid amount immediately after sample suction is stored, the liquid amount is measured again immediately before ejection, and an alarm is generated if there is a difference in liquid amount. You may let me. Alternatively, the liquid surface fluctuation can be confirmed by comparing the time until the liquid surface echo is generated, instead of comparing the liquid surfaces.
【0033】次に、図1に示した吸引異常判定部58に
ついて説明する。吸引異常判定部58は、吸引時におけ
る液面高さの時間的な変動を監視して吸引異常を判定す
るものである。図7(A)には、正常吸引を行った場合
の液面高さ変動がグラフ200として示されている。本
実施形態では、吸引異常判定部58が図7(B)に示す
ように正常のグラフ200に対して上側及び下側に一定
間隔、隔てつつ判定曲線202U及び202Lを設定し
ており、実際の液面高さのグラフ204がそのような2
つの判定曲線で囲まれる領域から外れた場合に吸引異常
を判定している。図7(B)には、配管系などにリーク
が発生し、これによって充分な吸引圧力で試料の吸引を
行えない状態が示されている。図示のように、液面高さ
を示すグラフ204の勾配が正常のものよりも小さくな
っている。Next, the suction abnormality determination unit 58 shown in FIG. 1 will be described. The suction abnormality determination unit 58 monitors a temporal change in the liquid surface height during suction and determines a suction abnormality. FIG. 7A shows a graph 200 as a liquid level height variation when normal suction is performed. In the present embodiment, as shown in FIG. 7B, the suction abnormality determination unit 58 sets the determination curves 202U and 202L on the upper and lower sides of the normal graph 200 at regular intervals, and the actual determination is made. The graph 204 of the liquid level is such 2
The suction abnormality is determined when the area is outside the area surrounded by the two determination curves. FIG. 7B shows a state in which a leak occurs in the piping system and the like, whereby the sample cannot be sucked with a sufficient suction pressure. As shown in the figure, the gradient of the graph 204 showing the liquid level is smaller than that of the normal one.
【0034】一方、図7(C)には、つまりが発生した
場合のグラフ206が示されている。すなわち、図6に
示すようにノズルチップ14の先端開口が試料22内に
浮遊していた異物200などによって閉塞した場合、ポ
ンプによって吸引圧を発生させても試料の液面は上昇し
ない。その状態が図7(C)に示されており、つまりが
発生した時点から、曲線202U及び202Lで囲まれ
る領域からグラフ206が外れている。そこで、吸引異
常判定部58は、そのような判定領域からのグラフの飛
び出しに基づいて吸引異常を示すアラームを発生させて
いる。On the other hand, FIG. 7C shows a graph 206 in the case where a clog has occurred. That is, as shown in FIG. 6, when the tip opening of the nozzle tip 14 is blocked by the foreign matter 200 floating in the sample 22, the liquid level of the sample does not rise even if suction pressure is generated by the pump. The state is shown in FIG. 7C, that is, the graph 206 is deviated from the area surrounded by the curves 202U and 202L from the time when the occurrence of the occurrence. Therefore, the suction abnormality determination unit 58 generates an alarm indicating suction abnormality based on the pop-out of the graph from such a determination area.
【0035】なお、図7に示した曲線202U及び20
2Lで囲まれる判定領域は、要求される吸引異常の判定
精度や誤判定排除などを考慮して適宜設定するのが望ま
しい。例えば、時間経過の増大にしたがって判定領域の
幅を大きくすることなども可能である。The curves 202U and 20 shown in FIG.
It is desirable to appropriately set the determination area surrounded by 2L in consideration of required accuracy of suction abnormality determination and elimination of erroneous determination. For example, it is possible to increase the width of the determination area as the time elapses.
【0036】次に、図8を用いて本実施形態の分注装置
の動作について説明する。Next, the operation of the dispensing apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG.
【0037】まず、試料22を入れた容器20の上方に
ノズル10が位置決めされた状態において、S101で
は、ノズル搬送機構36によってノズル10が下方に引
き下げられ、S102において、ノズル先端の液面内へ
の挿入量を一定に維持させながら試料の吸引が行われ
る。First, in a state where the nozzle 10 is positioned above the container 20 containing the sample 22, the nozzle 10 is pulled down by the nozzle transport mechanism 36 in S101, and the nozzle 10 is moved to the liquid surface at the tip of the nozzle in S102. The sample is aspirated while the insertion amount of is maintained constant.
【0038】S103では、上述したように超音波セン
サ18による超音波の送受波に基づいて液面検出が行わ
れる。この場合、吸引量演算部52が吸引量の演算を行
い、すなわち吸引量が常時監視される。これと共に、吸
引異常判定部58が吸引異常を常に監視しており、図7
に示したようなリークやつまりが発生した場合には、S
107においてアラームが発生する。In S103, the liquid level is detected based on the transmission and reception of ultrasonic waves by the ultrasonic sensor 18 as described above. In this case, the suction amount calculation unit 52 calculates the suction amount, that is, the suction amount is constantly monitored. At the same time, the suction abnormality determination unit 58 constantly monitors the suction abnormality.
If a leak or blockage like the one shown in is generated, S
An alarm occurs at 107.
【0039】S104では、監視している吸引量が設定
した値に到達したか否かが判定され、吸引量が設定値に
到達した場合には、S105において吸引が停止され、
さらにS106においてノズル10がノズル搬送機構3
6によって上方に引き上げられる。そして、S108に
おいては、必要に応じてノズルが水平方向に搬送され
る。このようなノズル上昇やノズルの移動の際には、液
漏れ判定部56が機能し、図8に示す例では常に液面の
変動が監視されており、液面変動が発生した場合にはS
107で液漏れのアラームが発生している。もちろん、
吸引直後の液量と吐出直前の液量とを比較して液漏れを
判定してもよい。In S104, it is determined whether or not the monitored suction amount has reached the set value, and if the suction amount has reached the set value, suction is stopped in S105,
Further, in S106, the nozzle 10 is moved to the nozzle transport mechanism 3
It is pulled upward by 6. Then, in S108, the nozzles are transported in the horizontal direction as needed. The liquid leakage determination unit 56 functions during such a nozzle rise or nozzle movement, and in the example shown in FIG. 8, fluctuations in the liquid level are constantly monitored.
At 107, a liquid leak alarm is generated. of course,
Liquid leakage may be determined by comparing the liquid amount immediately after suction and the liquid amount immediately before discharge.
【0040】S109では、ノズル搬送機構36によっ
てノズル10が吐出を行う容器に向けて下方に引き下げ
られ、S110では吐出が開始される。そして、S11
2では、再び超音波センサ18による超音波の送受波が
実行され、液面の高さ変動が監視される。この場合、吐
出量演算部54が吐出量の演算を行う。S113では、
その演算された吐出量が設定された値に到達したか否か
が判定されており、吐出量が設定量に到達した場合に
は、S114において吐出が停止され、その後、S11
5においてノズル10がノズル搬送機構36によって上
方に引き上げられる。S116においては、次の容器に
対し試料の吐出を続行するか否かが判定され、続行する
場合にはS108からの各ステップが繰り返し実行され
る。In S109, the nozzle transport mechanism 36 pulls the nozzle 10 downward toward the container for discharging, and in S110, discharging is started. And S11
In 2, the ultrasonic wave is again transmitted and received by the ultrasonic sensor 18, and the fluctuation of the height of the liquid surface is monitored. In this case, the discharge amount calculation unit 54 calculates the discharge amount. In S113,
It is determined whether or not the calculated discharge amount has reached the set value, and when the discharge amount has reached the set amount, the discharge is stopped in S114, and thereafter, S11.
At 5, the nozzle 10 is pulled upward by the nozzle transport mechanism 36. In S116, it is determined whether or not to continue discharging the sample into the next container, and if it is to continue, the steps from S108 are repeatedly executed.
【0041】以上の実施形態によれば、ノズル10に超
音波センサ18を設けることによって各種の演算や判定
を実現することができ、高精度の分注を達成できる。According to the above embodiment, by providing the ultrasonic sensor 18 in the nozzle 10, various calculations and determinations can be realized, and highly accurate dispensing can be achieved.
【0042】[0042]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ノズル内の液面を直接的に監視でき、吸引量や吐出量を
高精度に演算することが可能である。また、本発明によ
れば、超音波による液面検出を利用して吸引量や吐出量
に加えて液漏れや吸引異常を判定することが可能であ
る。さらに、本発明によれば、ノズル固有の形態を利用
して液面検出のための超音波の集束と外来ノイズの遮断
を同時に実現できる。また、本発明によれば、着色され
たノズルに対しても液面検出を行えるという利点があ
る。As described above, according to the present invention,
The liquid surface in the nozzle can be directly monitored, and the suction amount and the discharge amount can be calculated with high accuracy. Further, according to the present invention, it is possible to determine liquid leakage and suction abnormality in addition to the suction amount and the discharge amount by utilizing the liquid level detection by ultrasonic waves. Furthermore, according to the present invention, it is possible to simultaneously realize the focusing of ultrasonic waves for detecting the liquid level and the blocking of external noise by utilizing the unique form of the nozzle. Further, according to the present invention, there is an advantage that the liquid level can be detected even for a colored nozzle.
【図1】 本発明に係る分注装置の全体構成を示す図で
ある。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a dispensing device according to the present invention.
【図2】 受信信号の波形を示す波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram showing a waveform of a received signal.
【図3】 液量の演算原理を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a calculation principle of a liquid amount.
【図4】 吐出量の演算原理を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a calculation principle of a discharge amount.
【図5】 液漏れが生じた場合の液面の変動を示す図で
ある。FIG. 5 is a diagram showing fluctuations in the liquid surface when liquid leakage occurs.
【図6】 異物によってノズル先端開口がつまった状態
を示す図であるFIG. 6 is a diagram showing a state in which a nozzle tip opening is clogged with foreign matter.
【図7】 吸引異常判定のための判定範囲を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a determination range for a suction abnormality determination.
【図8】 本発明に係る分注装置の動作を示すフローチ
ャートである。FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the dispensing device according to the present invention.
10 ノズル、12 ノズル基部、14 ノズルチッ
プ、18 超音波センサ 22 試料、28 ポンプ、34 ポンプ駆動機構、3
6 ノズル搬送機構、38 主制御部、40 分注制御
部、42 ノズル内液面検出部、50 液面高さ演算
部、52 吸引量演算部、54 吐出量演算部、56
液漏れ判定部、58吸引異常判定部。10 nozzles, 12 nozzle bases, 14 nozzle tips, 18 ultrasonic sensors 22, samples, 28 pumps, 34 pump drive mechanism, 3
6 Nozzle transport mechanism, 38 Main control unit, 40 Dispensing control unit, 42 Nozzle liquid level detection unit, 50 Liquid level height calculation unit, 52 Suction amount calculation unit, 54 Discharge amount calculation unit, 56
Liquid leakage determination unit, 58 suction abnormality determination unit.
Claims (7)
し、反射波を受波する超音波センサと、 前記超音波センサからの受信信号に基づいてノズル内に
吸引された試料の液面を検出するノズル内液面検出手段
と、 を含むことを特徴とする分注装置。1. A hollow nozzle for sucking a sample, an ultrasonic sensor for radiating ultrasonic waves from the base end side of the nozzle to the internal space of the nozzle, and receiving a reflected wave, and a received signal from the ultrasonic sensor. And a liquid level detecting means in the nozzle for detecting the liquid level of the sample sucked into the nozzle based on the above.
を有することを特徴とする分注装置。2. The dispensing apparatus according to claim 1, further comprising liquid level height calculating means for calculating the detected height of the liquid level.
た試料の吸引量を演算する吸引量演算手段を含むことを
特徴とする分注装置。3. The dispensing apparatus according to claim 1, further comprising suction amount calculation means for calculating a suction amount of the sample sucked into the nozzle based on the detected liquid level. .
から吐出された試料の吐出量を演算する吐出量演算手段
を含むことを特徴とする分注装置。4. The apparatus according to claim 1, further comprising a discharge amount calculation means for calculating a discharge amount of the sample discharged from the nozzle based on a descending amount of the liquid surface at the time of discharging the sample. Note device.
定する液漏れ判定手段を含むことを特徴とする分注装
置。5. The dispensing apparatus according to claim 1, further comprising a liquid leakage determination unit that determines a liquid leakage based on a change in liquid level in a sample holding state.
定する吸引異常判定手段を含むことを特徴とする分注装
置。6. The dispensing apparatus according to claim 1, further comprising suction abnormality determination means for determining suction abnormality based on a change in liquid level during sample suction.
正範囲から外れた場合に吸引異常を判定することを特徴
とする分注装置。7. The dispensing apparatus according to claim 6, wherein the suction abnormality determination means determines a suction abnormality when the liquid level is out of an appropriate range with respect to the suction time.
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