專利名稱：液體分注裝置、使用其的自動分析裝置和液面檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及液體分注裝置，特別涉及分注用的測管下降動作時必須測定被分注液體的液面高度的液體分注裝置及具有該液體分注裝置的自動分析裝置。
背景技術：
在使用測管將裝入一個容器中的液體吸取一定量注入到別的容器中的液體分注裝置中，在吸取液體時，重要的是使測管停止在距吸取液體的液面稍低的位置上。這是因為，由于測管進入到比液面過低的位置，產生液體附著于測管外周部分的情況，當注入液體時，擔心分注量因附著液體流下而使精度降低；另外，有可能產生不同液體通過測管相互混合的所謂“夾帶”現象。
因此，正確地檢測液面的技術是重要的。在現有的液體分注裝置中，公知的有檢測分注測管和液體之間的靜電電容，利用分注測管與液面接觸時的靜電電容的變化來檢測液面的方法；但是，由于用這種方法只得到分注測管與液面極為靠近或與液面接觸后的初始液面信息，因而，測管不能以充分減速的狀態進入液體中，分注時測管和液面的界面不穩定，有可能降低分注精度。若為了防止這個問題而降低下降速度，又存在分注速度降低的問題。
為了解決這個問題，人們研究了以非接觸方式檢測液面高度的方法。例如，專利文獻1—日本特開平10-2904號公報中，記載了具有光源和檢測傳感器并將它們以光纖引導到測管的前端，接收來自液體表面的反射光，從而檢測與液面的相對位置的方法。另外，專利文獻2—日本特開平11-83867號公報記載了對液面照射超聲波，根據接收到其反射波的時間，計算出液面高度的方法。
專利文獻1記載的發明用光傳感器檢測已投射的光是否反射到液面。即，由于只能判斷是否已接近液面，因而，不能預測測管隨后要下降多少才到達液面。另外，專利文獻2記載的發明由于難以將超聲波的點徑作得較小，因而，不僅是液面、即使是檢測物容器的邊緣也存在因超聲波反射而出現測定誤差的可能性。
發明內容
本發明的目的就在于提供一種液體分注裝置和使用該液體分注裝置的自動分析裝置，該裝置具有在距離液面相當距離的位置也能檢測液面高度的液面檢測機構。
為了實現上述發明目的，本發明的結構如下。
本發明的液體分注裝置，具有容納液體的容器；對容納于該容器中的液體的液面以除垂直外的一定角度入射光束的光束入射裝置；接收從液面反射來的光束的受光裝置；具有對容納在上述容器中的液體進行分注的分注測管的分注裝置及根據來自接收上述光束的受光裝置的信號，控制上述分注測管的動作的控制裝置。
對液面從垂直方向入射的光只在入射方向的反方向進行反射。由于本發明的原理是利用對液面以一定的角度入射的光束的反射方向隨液面的位置不同而變化，因而，從液面的垂直方向入射光就不能起到本發明的效果。因此，作出了“以除垂直外的一定角度”的限定。光束的入射角度根據容納液體的容器的最上部和光束入射裝置及液面的位置關系決定。由于光束對液面的入射角度小和液面位置低時液面的測定很困難，因而對液面的最佳角度在60度以上90度以下的范圍內。當角度接近90度時，由于相對于液面位置的變化反射角度的位移變得很小，因而必須使用高精度的受光元件。因此，可以認為70度-80度左右實際上最佳。
另外，由于必須正確地檢測光束的反射位置(或反射角度)，因而所使用的光束不是擴散光而是聚光光束，在使用激光光源或通常的鹵光燈、LED為光源的情況下，最好使用以光學透鏡等充分聚光的光束。
受光裝置優選CCD等半導體光傳感器。為了降低成本，優選一維光傳感器(以線狀排列的光傳感器)。
光束入射裝置也可以設置改變光束入射角度的機構。這時，既可以改變光源本身的位置來改變角度，也可以固定光源的位置而改變其反射鏡的角度，使輻射光束一旦到達反射鏡即改變角度。
液面由于周圍的振動、空氣的流動等會出現輕微的晃動。為了去除該晃動的影響，由受光元件所得到的信號優選采用公知的技術(信號的微分等)除去噪聲(雜波)。
另外，作為公知技術，液面檢測裝置可以采用根據分注測管和液體之間的靜電電容的變化檢測液面的靜電電容方式的液面檢測裝置或從分注測管的前端噴出空氣、通過檢測其壓力變化來檢測液面的壓力檢測方式的液面檢測裝置的任一種或兩者并用。這樣，可提高液面檢測的精度。
通過使用本發明的液體分注裝置，可在分注動作前進行液面高度的檢測。這樣，通過使分注測管在快要到達所檢測的液面的上方之前以高速下降，之后便使測管慢慢下降，以便正確地檢測液面(例如，并用靜電電容方式等的液面檢測裝置)，則可提供能盡可能縮短分注所必須的時間，并且能減少“夾帶”等問題的液體分注裝置。
圖1表示的是本發明的實施例1的結構示意圖。
圖2表示液面高度和反射光聚光位置的關系。
圖3表示的是實施例2的光檢測單元的結構圖。
圖4表示的是實施例2的光束照射角度的控制例子。
圖5表示的是實施例2的反射光數據的一個例子。
圖6表示的是實施例5的結構示意圖。
圖中1-液體分注裝置，2-分注測管，3-分注控制部，4-試樣移動裝置，5-光檢測單元，6-控制部，7-液體試樣容器，8-液體試樣，9-容器架，10-傳感器(測定位置檢測用)，11-傳感器(分注位置檢測用)，12-光束產生部，13-傳感器部，14-光束，15-光束反射光，16-照射角度控制機構。
具體實施例方式
下面根據實施例詳細說明本發明。
實施例1圖1是本發明的液體分注裝置的實施例1的結構示意圖。圖1中，液體分注裝置1由分注控制部3、試樣移動裝置4、光檢測單元5、控制部6構成。分注測管2是從液體試樣容器7中吸取需要量的液體試樣8并進行注入的部分，它根據來自分注控制部3的命令進行上升、下降、旋轉等動作。試樣移動裝置4具有輸送容器架9的機構和檢測容器架9的位置的傳感器10和傳感器11，根據來自控制部6的命令動作。此處，傳感器10具有檢測光束照射位置的功能，傳感器11具有檢測分注位置的功能。控制部6是控制各部分動作的部分，對裝置的各動作進行總的控制，并接收來自光檢測單元5的信號，對該信號進行A/D轉換、數據處理后，根據該結果檢測出液面高度并儲存于運算部內。光檢測單元5與控制部6連接，由光束發生部12、傳感器部13構成。圖2表示液體試樣的液面高度和反射光聚光位置的關系。光束發生部12將一定角度的光束14照射到液體試樣容器7和液體試樣8上。傳感器部13接收反射的光束15，根據傳感器13上的反射光聚光位置產生不同的電壓。
下面，對由上述結構構成的液體分注裝置1的動作進行說明。裝有液體試樣8的液體試樣容器7分成數組儲存在容器架9上。容器架9利用試樣移動裝置4向測定位置移動，當由傳感器10檢測到容器架9已位于測定位置時，光檢測單元5進行光束的照射。當控制部6由傳感器部13接收到數據時，計算出傳感器部13上的反射光的強度分布，根據該結果進行液面高度檢測用的運算。這時，根據需要對1個試樣進行多次測定。容器架9內的試樣全部測定完后，試樣移動裝置4使容器架9向分注位置移動，當利用傳感器11檢測到容器架9已位于分注位置時，則停止移動。停止后，分注測管2根據來自控制部6的命令，直到計算出液面高度之前以高速下降，隨后慢慢地插入液體中進行分注動作。
實施例2圖3是本發明的改進方案的示意圖，在光檢測單元5內設有控制從光束發生部12發生的光束的角度的照射角度控制機構16，另外，在控制部內設有根據來自照射光角度的信息和來自傳感器部13的輸出信號計算出液面角度的運算部。運算部對光束照射角度和該角度的反射光數據建立關聯關系，進行反射光數據的數據處理，計算出液面高度。圖4表示光束角度控制方法的一個例子，圖5表示所得到的反射光數據的一個例子。
另外，控制部6內具有預先儲存有數種液體試樣容器的反射數據的儲存裝置，可以與如上所得到的反射數據比較，進行運算并判別容器的種類。
另外，在液體試樣表面存在氣泡的情況下，可以認為在液面和氣泡的界面照射光的反射狀態為散亂狀態。本實施例中為利用這點，可以具有將反射光數據對時間進行微分，比較閾值，以判斷氣泡存在的運算部。
實施例3液體分注裝置1具有靜電電容方式或壓力檢測方式，或者具有這兩者兼備的液面檢測系統。分注前根據由上述實施例1、2計算出的液面高度信息，分注測管進行下降動作時，通過利用這個液體檢測系統再次檢測液面，從而能以更高的精度進行液面檢測。
實施例4設有可使光檢測單元5或光束發生部12、傳感器部13分別與液體試樣8作相對移動的機構，當有必要在實施上述實施例1-3時使本發明的液體分注裝置的設置位置達到最佳的情況下，根據來自控制部6的信息，可分別使光束發生部12、傳感器部13作上下移動或擺動。
實施例5圖6是在自動分析裝置中具有本發明的光檢測單元的實施例。
圖6中，自動分析裝置由傳送線101、轉盤102，試劑盤103、反應盤104、分注機構105、攪拌機構106、分光器107、反應容器洗滌機構108、管嘴洗滌機構109、控制部115和光檢測單元等構成。
傳送線101為了進行利用生物化學反應的比色分析，將保持有裝入了檢測物的檢測物容器110的檢測物架111移動到分注機構105進行分注動作的位置；同時，分注機構105向反應容器112移送所需要量。傳送線101還與轉盤102連接，通過使轉盤102旋轉，從而在與另一傳送線101之間進行檢測物架111的交換。
試劑盤103用于保持裝入試劑的試劑容器113，為了將與作為分析對象的檢測物中的成分進行反應的試劑向比色分析中所需要數量的反應容器112移送，試劑盤103旋轉移送到分注機構105進行分注動作的位置。
反應盤104在檢測物中的成分和試劑進行化學反應的過程中，將裝入了作為兩者的混合物的反應液的反應容器112保持在以水為代表的恒溫介質中，同時，將作為各動作的對象的反應容器112回轉移送至進行比色分析的分光器107及攪拌機構106、反應容器洗滌機構108等工作位置。
分注機構105為了進行比色分析，從檢測物容器110及試劑容器113中吸取需要量的與檢測物和分析對象相對應的試劑并注入到反應容器112中。
在分注機構105所具有的管嘴116上連接有根據靜電電容的變化檢測有無液體的液面傳感器或壓力傳感器117，在分注動作時，高精度地進行液面高度檢測。
攪拌機構106為了促進從檢測物容器110加入到反應容器112中的檢測物中的分析對象和從試劑容器113加入到反應容器112中的試劑之間的反應，從而進行反應容器112中的反應液的攪拌。
分光器107對利用攪拌機構106進行攪拌并進行了化學反應的反應液按吸光度測定法進行比色分析。
反應容器洗滌機構108從比色分析結束后的反應器112中進行反應液的吸取，加入洗滌劑等進行反應容器112的洗滌。
管嘴洗滌機構109對分注了檢測物及試劑的分注機構105的管嘴的前端進行清洗，使其不會因殘留物對下一個分析對象帶來影響。
光檢測機構設置在傳送線101或轉盤102上，在容器架移動到分注位置之前進行檢測物容器內的液面高度的檢測。
權利要求
1.一種液體分注裝置，其特征在于，具有容納液體的容器；對容納于該容器中的液體的液面以除垂直外的一定角度入射光束的光束入射裝置；接收從液面反射來的光束的受光裝置；具有對容納在上述容器中的液體進行分注的分注測管的分注裝置；根據來自接收上述光束的受光裝置的信號，控制上述分注測管的動作的控制裝置。
2.根據權利要求1所述的液體分注裝置，其特征在于上述受光裝置是可檢測至少一維方向上的不同的受光位置的光傳感器。
3.根據權利要求1所述的液體分注裝置，其特征在于上述光束入射裝置具有使光束的入射角度改變的機構。
4.根據權利要求1所述的液體分注裝置，其特征在于上述光束入射裝置具有使光束的入射角度改變的機構；還具有根據該光束的入射角和來自與之對應的上述受光裝置的信號，計算液面位置的運算裝置。
5.根據權利要求1至4中任何一項所述的液體分注裝置，其特征在于還具有預先儲存數種容器的反射數據的儲存裝置，以及比較該儲存裝置中所儲存的反射數據和來自上述受光裝置的信號，判斷容器的種類的容器判斷裝置。
6.根據權利要求1至5中任何一項所述的液體分注裝置，其特征在于還具有使上述光束入射裝置、受光裝置的至少一個與上述液體的液面作相對移動的移動裝置。
7.根據權利要求1至5中任何一項所述的液體分注裝置，其特征在于還具有靜電電容方式、壓力檢測方式的至少一種液面檢測裝置。
8.一種自動分析裝置，具有容納有檢測物的檢測物容器；承載多個該檢測物容器并可使這些檢測物容器的位置相對移動的檢測物容器移動裝置；將容納在該檢測物容器中的檢測物以一定量分注到反應容器中的檢測物分注裝置；其特征在于，還具有包括如下部件的液面檢測裝置對容納在上述檢測物容器中的檢測物的液面，以除垂直外的一定角度入射光束的光束入射裝置；接收從液面反射來的光束的受光裝置。
9.一種液面檢測裝置，其特征在于，具有容納液體的容器；對容納在該容器中的液體的液面以除垂直外的一定角度入射光束的光束入射裝置；接收從液面反射來的光束的受光裝置。
全文摘要
本發明涉及液體分注裝置。本發明的目的在于提供一種可在分注動作前檢測出正確的液面高度的液體分注裝置。在具有進行液體試樣的吸取、注入的分注測管(2)和進行該分注測管的上升、下降、旋轉動作的分注控制部(3)的液體分注裝置(1)中，其特征為，具有使儲存有液體試樣的容器架移動的試樣移動裝置(4)、光束發生部(12)、接收該光束的反射光的傳感器部(13)、根據來自傳感器部(13)的輸出信號計算出液面高度的運算部和對上述各部的動作進行總的控制、并進行裝置各動作所必要的信息的處理的控制部(6)。通過使用這種液體分注裝置(1)，可在分注動作前得到正確的液面高度信息。
文檔編號G01N1/00GK1651921SQ200510001768
公開日2005年8月10日 申請日期2005年1月19日 優先權日2004年2月6日
發明者吉田悟郎, 前田淳 申請人:株式會社日立高新技術
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
