JP2002098707A - 点着検出方法および点着検出装置 - Google Patents

点着検出方法および点着検出装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被点着材に対する液体の点着の有無を特別な
検出手段を設けずに点着装置に既に内蔵されている圧力
センサを用いて検出可能とする。 【解決手段】 液体２を点着部材４に収容しその先端に
所定量の液滴2aを形成した後、点着部材４を被点着材３
に接近させて液滴2aを被点着材３の表面に接触させて点
着を行うについて、点着部材４の内圧変化を検出し、液
滴2aが被点着材３に接触する点着タイミングにおける圧
力変化を判別して、液滴2aの正常点着を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、医療分野、バイオ
分野等における分析装置などにおいて液体を点着部材に
収容し、分析素子、スライド、ガラス等に所定量点着す
るについて、正常な点着が行われたか否かの検出を行う
点着検出方法および点着検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】定量分析等においては、検体等の液体を
点着部材に吸引収容し、分析素子、スライド、ガラス等
に所定量だけ吐出点着することが行われる。このような
測定においては、液体を規定されている所定量だけ正確
に点着することが測定精度を高める点で重要であり、ま
た、正常な点着がなされていないとその後の処理が無駄
となる。
【０００３】上記点から、例えば、米国特許第５，０８
４，６２０号、同第４，４２０，５５６号（特公平２−
３４６７号）には、被点着材への液体の点着の有無を検
出するようにした技術が開示されている。これらの技術
は、赤外発光ダイオードを用いた赤外光を被点着材に照
射して透過光を検出するか、または、フィルターを通し
て水により吸収される波長を有した光を被点着材に照射
して反射光を検出することによって、検出光量の変化か
ら被点着材に液体が点着されたことを検出するようにし
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
特定の光線を照射して点着を検出するものでは、検出精
度の点、被点着材の種類の点、点着量の点、コスト面で
難点を有している。
【０００５】つまり、上記光照射方式では検出結果が外
光の影響を受けて誤作動しやすく、さらに専用の光源お
よびセンサを設置するためコスト面で不利となる。ま
た、被点着材としては、赤外光を透過するもの、また
は、被点着材の底面側から点着された液体に照射光が反
射する構造を有する被点着材にしか適用できないと共
に、点着された液体が光の透過または反射の検出に必要
なある程度の展開面積となるように、多くの点着量が必
要となり微量点着に適さない問題を有する。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、被点着材に対する液体の点着の有無を特別な検出
手段を設けずに点着装置に既に内蔵されている圧力セン
サを用いて検出可能とした点着検出方法および点着検出
装置を提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明は、基本的に点着部材の先端に液滴を形成し、この液
滴を被点着材に移動接触させて点着するものを対象と
し、液滴が被点着材の表面に付着展開する際に、液滴が
引かれて点着部材の内圧が低下変化することに着目し、
この圧力変化を検出して、正常点着を判定するものであ
って、液滴が正常に作成されずに点着が行われていない
場合、被点着材がセットされていないで点着が行われて
いない場合、液滴が被点着材の表面に接触する前に液滴
が落下した場合などの未点着または誤点着による点着異
常と判別する。
【０００８】つまり、本発明の点着検出方法は、液体を
点着部材に収容しその先端に所定量の液滴を形成した
後、前記点着部材を被点着材に接近させて前記液滴を被
点着材の表面に接触させて点着を行うについて、前記点
着部材の内圧変化を検出し、前記液滴が被点着材に接触
する点着タイミングにおける圧力変化を判別して液滴の
正常点着を検出することを特徴とするものである。
【０００９】また、前記液滴が被点着材に接触する点着
タイミングに所定量の圧力変化が発生しないことを判別
して点着異常を検出する。前記液滴が被点着材に接触す
る点着タイミングの前に所定量の圧力変化が発生したこ
とを判別して点着異常を検出する。
【００１０】一方、本発明の点着検出装置は、液体を点
着部材に収容しその先端に所定量の液滴を形成した後、
前記点着部材を被点着材に接近させ前記液滴を被点着材
の表面に接触させて点着を行う点着装置における点着検
出装置であって、前記点着部材の内圧を検出する圧力セ
ンサと、前記液滴が被点着材に接触する点着タイミング
における圧力変化を判別して液滴の正常点着を検出する
判定部とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】前記液滴が被点着材に接触する点着タイミ
ングを検出し、前記判定部に信号を送出するタイミング
センサをさらに備えるのが好適である。
【００１２】また、本発明は、医療分野の生化学分析装
置における乾式分析素子による被点着材に、血液、尿等
の検体による液体を点着する場合に好適であるが、その
他、バイオ分野などでガラスプレート、金属板等による
被点着材に、抽出液、試験液などによる所定量の液体の
微点着を行う際にも適用可能である。
【００１３】
【発明の効果】上記のような本発明によれば、先端に液
滴を形成した点着部材を被点着材に接近させて液滴を被
点着材の表面に接触させて点着を行うについて、前記点
着部材の内圧変化を検出し、点着タイミングにおける圧
力変化の判別で正常点着を検出するようにしたことによ
り、被点着材に対する液体の点着の有無を特別な検出手
段を設けずに点着装置に既に内蔵されている圧力センサ
を用いて検出可能となり、装置のコストが上昇すること
なく、被点着材の種類および外光に影響されない正確な
点着検出が行え、その後の測定処理が良好かつ高精度に
行え信頼性が高められる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に沿って説明する。図１は一つの実施の形態に係る点着
検出装置の概略機構図、図２は正常点着の工程を順に示
す図である。また、図３は正常に点着が行われた際の圧
力変化の一例を示すグラフ、図４および図５は点着異常
時の圧力変化の一例を示すグラフである。
【００１５】本実施形態の点着検出装置１０は、図１に
示すように、検体等の液体２を吸引し、被点着材３に点
着を行う点着装置１に設置されている。
【００１６】点着装置１は液体２の吸引・吐出を行う点
着部材４を備え、この点着部材４は点着ノズル４１と、
この点着ノズル４１の先端に着脱交換可能に装着され液
体２を収容するノズルチップ４２とからなる。点着ノズ
ル４１の中心部には軸方向に貫通して先端部に開口する
エア通路４１ａを有し、このエア通路４１ａには吸引吐
出ポンプ５からのエア回路６が接続されている。吸引吐
出ポンプ５はシリンジポンプ等の脈動変化の少ない負圧
および正圧を生成するものが使用される。図示のシリン
ジポンプによる吸引吐出ポンプ５の場合、不図示のモー
ターの正転または逆転駆動に応じて内部のピストン部材
５ａを移動させて負圧および正圧を発生させるものであ
り、その圧力はエア回路６によって点着ノズル４１内部
のエア通路４１ａを介してノズルチップ４２の内部に導
入される。
【００１７】また、上記点着部材４の点着ノズル４１
は、被点着材３に対して上下移動するように設けられる
と共に、液体２を収容した容器（図示せず）から液体２
を吸引するように被点着材３への点着位置と容器からの
液体吸引位置との間を移動できるように設けられてい
る。
【００１８】ノズルチップ４２は全体としてピペット状
であり、下端に液体２を吸引・吐出する開口４２ａを有
し、この開口４２ａにつながる容積部分に液体２が収容
される。上部は点着ノズル４１の先端に密に嵌合される
もので、上部から点着ノズル４１の先端部外周のテーパ
ー面が挿入され、その嵌合力によりノズルチップ４２が
点着ノズル４１に装着保持され、エア通路４１ａの圧力
がノズルチップ４２内に導入される。なお本実施形態の
点着部材４は点着ノズル４１とノズルチップ４２とを備
えるが、点着ノズルのみで構成してもよい。
【００１９】点着検出装置１０は、点着装置１のエア回
路６に接続された圧力センサ１１を備え、この圧力セン
サ１１はエア回路６の圧力すなわち点着部材４（ノズル
チップ４２）の内圧を検出する。圧力センサ１１の検出
信号は判定部１５に送出され、この判定部１５では検出
圧力の変化に基づき、ノズルチップ４２の先端に形成さ
れた液滴２ａが被点着材３の表面に接触して点着が行わ
れた時点（後述の図３におけるｃ点）の圧力変化を判定
して、正常点着と点着異常との判別を行い、その結果を
表示部１６に出力する。この表示部１６は、画面表示、
ランプ点灯、警報音等の表示を行う。
【００２０】また、点着検出装置１０は、点着部材４の
上下移動に対し、その点着高さから点着タイミングを検
出するタイミングセンサ１２（位置センサ）を備え、そ
の検出信号が前記判定部１５に送出される。タイミング
センサ１２はノズルチップ４２の先端が被点着材３に所
定距離に接近した点着タイミングにおいて、信号を送出
するように設けられている。判定部１５は、タイミング
センサ１２の信号に基づく点着タイミングで圧力センサ
１１による圧力変化を検出判定して、点着検出の精度を
高めている。
【００２１】なお、前記圧力センサ１１は点着装置１の
点着制御用に設置されているものであり、図示していな
いが、この圧力センサ１１の検出信号は点着制御部に送
出され、吸引吐出ポンプ５の駆動制御による吸引・吐出
制御、液滴量制御等が行われる。また、タイミングセン
サ１２（位置センサ）についても点着装置１の点着制御
用に設置されているものであり、このタイミングセンサ
１２の検出信号に基づいて点着部材４の上下移動の停止
位置等が制御される。
【００２２】上記点着装置１による正常点着の工程を、
図２(Ａ)〜(Ｅ)により順に説明する。まず、(Ａ)に示す
ように、容器からノズルチップ４２内に液体２を吸引収
容した状態の点着部材４を被点着材３上にセットする。
次に、(Ｂ)に示すように、点着部材４の点着ノズル４１
のエア通路４１ａに正圧を導入してノズルチップ４２の
先端に所定量（例えば、１０μＬ）の液滴２ａを形成す
る。次に、(Ｃ)に示すように、点着部材４を下降移動さ
せてノズルチップ４２の先端を被点着材３に接近させ
る。さらに、(Ｄ)に示すように、点着部材４を下降移動
させて液滴２ａを被点着材３の表面に接触させて点着を
行う。その後、(Ｅ)に示すように、点着部材４を上昇さ
せて液滴２ａの全量を被点着材３に点着させる。
【００２３】そして、上記点着では、ノズルチップ４２
先端の液滴２ａが被点着材３に接触した際に、(Ｄ)のよ
うに、液滴２ａが被点着材３の表面に付着展開されるの
に伴って引かれることで、液滴２ａを通して点着部材４
の内圧が低下する変化が生じ、この圧力変化を検出し
て、正常点着が行われたことを判別する。一方、液滴２
ａが正常に作成されずに点着が行われていない場合、被
点着材３がセットされていないで点着が行われていない
場合、液滴２ａの作成途中または作成後に点着タイミン
グの前に液滴２ａが落下した場合などの点着異常を、上
記点着タイミングで所定量の圧力変化がないことで判別
する。
【００２４】前記正常点着における点着部材４の圧力変
化に対応した検出信号の電圧変動を図３に示し、(Ｉ)は
検出圧力波形であり、(II)はその変動を変換した微分波
形である。
【００２５】まず、点着部材４がノズルチップ４２内に
液体２を吸引収容した状態で被点着材３上に移動し、ａ
点から液滴２ａの作成が開始される。このａ点では、点
着部材４に正圧が導入されるのに伴い(Ｉ)の圧力が上昇
変化し、(II)の微分波形はその変化に応じてプラス方向
に大きく変動する。ａ点を過ぎると圧力が上昇したほぼ
安定状態で液滴２ａの作成が継続され、ｂ点で所定容量
の液滴２ａの作成が終了する。このｂ点では、正圧の導
入が停止されることで、(Ｉ)の圧力は若干低下し、(II)
の微分波形はその変化に応じてマイナス方向に変動す
る。
【００２６】そして、点着部材４を下降移動させてノズ
ルチップ４２の先端を被点着材３に接近させ、ｃ点の点
着タイミングで液滴２ａが被点着材３の表面に接触して
点着が行われる。このｃ点では、前述のように、液滴２
ａが被点着材３の表面に付着展開する力が作用すること
で、(Ｉ)の圧力は若干低下し、(II)の微分波形はその変
化に応じてマイナス方向に変動するものである。このｃ
点での圧力変化を、例えば上記(II)の微分波形の変化に
よって検出判別することで、正常点着が行われたことを
検出する。
【００２７】一方、図４には点着異常の場合の圧力変化
に対応した検出信号の電圧変動を示し、(Ｉ)は検出圧力
波形であり、(II)はその変動を変換した微分波形であ
る。この点着異常は、例えば、被点着材３がなくて液滴
２ａが点着されないか、液滴２ａがノズルチップ４２の
先端に形成されずに先端側壁に付着して、点着部材４の
下降作動時に液滴２ａが被点着材３に接触せずに点着が
行われなかった未点着の場合である。
【００２８】図４のａ点からｂ点にいたる液滴２ａの作
成時の圧力変動は図３の場合と同様である。ｂ点の液滴
２ａの作成後、点着部材４が下降作動して点着されるべ
きｃ点の点着タイミングでは、点着に対応した図３のよ
うな圧力変動が発生していない。判定部１５は点着タイ
ミングで所定量の圧力変化が検出されないことで、正常
点着が行われなかったことを判定し、表示部１６に点着
異常の警報等の表示を行う。
【００２９】上記判定は、吸引吐出ポンプ５の駆動制御
から求められるｂ点以後に、所定値以上のマイナス方向
の圧力変動が発生しなかったことで行える。また、前記
ｃ点の点着タイミングをタイミングセンサ１２からの信
号に基づき検出し、その時点の圧力変動を判定すること
で判定精度が高められる。この点着タイミングを検出す
るタイミングセンサ１２は、位置センサのほか、液滴２
ａの作成開始時期または終了時期からの時間に応じて作
動するタイマー等によって構成してもよい。
【００３０】なお、図４ではｃ点の近傍で微小の圧力変
動が見られているが、これは点着部材４の下降移動の停
止等で液滴２ａが揺れることに伴って発生したものと考
えられ、その変化レベルが図３の点着時の変化レベルよ
り顕著に小さく、点着時の圧力変動（微分波形）の大き
さに応じた閾値を設定することで、液滴２ａの揺れ等に
おける微小圧力変動と区別する。
【００３１】一方、図５には他の点着異常の場合の圧力
変化に対応した検出信号の電圧変動を示し、(Ｉ)は検出
圧力波形であり、(II)はその変動を変換した微分波形で
ある。この点着異常は、液滴２ａを作成している途中で
振動等によりこの液滴２ａが被点着材３上に落下し、そ
の後に形成された液滴２ａは小さく、点着部材４の下降
作動時に液滴２ａが被点着材３に接触せず、点着量が不
足し必要量の点着が行われなかった誤点着の場合であ
る。
【００３２】図５のａ点から液滴２ａの作成が開始さ
れ、ｂ点の液滴２ａの作成終了前のｘ点で液滴２ａが落
下した。このｘ点では、液滴２ａの落下した際の圧力低
下とその後の液体吐出に伴う圧力上昇があり、この圧力
変化に応じて微分波形にマイナス方向の変動の後、プラ
ス方向の変動が現れている。また、ｂ点以後の点着部材
４の下降作動に伴う圧力変動は図４の場合と同様であ
り、点着されるべきｃ点の点着タイミングで点着に対応
した所定量の圧力変動が発生していない。これにより判
定部１５はｘ点で所定量の圧力変化があったことまたは
ｃ点で所定量の圧力変化がなかったことに基づいて正常
点着が行われなかったことを判定し、表示部１６に点着
異常の警報等の表示を行う。
【００３３】また、正常に液滴２ａが作成されたｂ点以
降において、液滴２ａが被点着材３に接触するｃ点より
前の時期に、液滴２ａがノズルチップ４２の先端から落
下する場合もあり、このときには液滴２ａの全量が落下
しなかったり液滴２ａが飛散して点着量が不足したり、
落下した液滴２ａの中心位置がずれて展開形状が偏るこ
とで、測定誤差を招く恐れがあり、このときも点着異常
として判定する。この場合には、ｂ点後に液滴２ａの落
下時に圧力変動が発生しても、その発生時期がｃ点の点
着タイミングより前であることで、ｃ点より前に所定量
の圧力変化があったことまたはｃ点で所定量の圧力変化
がなかったことに基づいて点着異常として検出すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る点着検出装置
の概略機構図
【図２】正常点着の工程を順に示す図
【図３】正常点着時の圧力変化の一例を示すグラフ
【図４】点着異常時の圧力変化の一例を示すグラフ
【図５】他の点着異常時の圧力変化の一例を示すグラフ
【符号の説明】
１ 点着装置 ２ 液体 2a 液滴 ３ 被点着材 ４ 点着部材 ５ 吸引吐出ポンプ ６ エア回路 10 点着検出装置 11 圧力センサ 12 タイミングセンサ 15 判定部 16 表示部 41 点着ノズル 42 ノズルチップ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液体を点着部材に収容しその先端に所定
    量の液滴を形成した後、前記点着部材を被点着材に接近
    させ前記液滴を被点着材の表面に接触させて点着を行う
    について、 前記点着部材の内圧変化を検出し、前記液滴が被点着材
    に接触する点着タイミングにおける圧力変化を判別して
    液滴の正常点着を検出することを特徴とする点着検出方
    法。
  2. 【請求項２】 前記液滴が被点着材に接触する点着タイ
    ミングに所定量の圧力変化が発生しないことを判別して
    点着異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の
    点着検出方法。
  3. 【請求項３】 前記液滴が被点着材に接触する点着タイ
    ミングの前に所定量の圧力変化が発生したことを判別し
    て点着異常を検出することを特徴とする請求項１に記載
    の点着検出方法。
  4. 【請求項４】 液体を点着部材に収容しその先端に所定
    量の液滴を形成した後、前記点着部材を被点着材に接近
    させ前記液滴を被点着材の表面に接触させて点着を行う
    点着装置における点着検出装置であって、前記点着部材
    の内圧を検出する圧力センサと、前記液滴が被点着材に
    接触する点着タイミングにおける圧力変化を判別して液
    滴の正常点着を検出する判定部とを備えたことを特徴と
    する点着検出装置。
  5. 【請求項５】 前記液滴が被点着材に接触する点着タイ
    ミングを検出し、前記判定部に信号を送出するタイミン
    グセンサをさらに備えたことを特徴とする請求項４に記
    載の点着検出装置。
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