JP2005090986A - Liquid dispenser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体分注装置に関し、特に分析、臨床、バイオなどの分析装置に適した液体分注装置に関する。 The present invention relates to a liquid dispensing apparatus, and more particularly to a liquid dispensing apparatus suitable for analysis apparatuses such as analysis, clinical, and biotechnology.
従来の分注装置では、予め定めた分注条件に基づいて分注素子を駆動している。しかし、液滴が垂直に落下しない場合があるので、正確に目標の位置に液体を分注することが困難である。そこで、ある種の分注装置においては、液滴が正しい軌跡を描いて滴下されているかどうかを確認するのに、側方にCCDカメラを取り付けて、液滴の落下の様子を目視により観察する方法がとられる。この場合、液滴が正しい軌跡を描いていないときは、液滴の吐出条件を手動で変更して液滴が正しい軌跡を描いて落下するように吐出条件を調節する。 In a conventional dispensing device, a dispensing element is driven based on a predetermined dispensing condition. However, since the droplet may not fall vertically, it is difficult to accurately dispense the liquid at the target position. Therefore, in a certain type of dispensing device, a CCD camera is attached to the side to check whether or not the droplet is dropping in a correct locus, and the state of the dropping of the droplet is visually observed. The method is taken. In this case, when the droplet does not draw a correct trajectory, the discharge condition is adjusted by manually changing the droplet discharge condition so that the droplet falls along the correct trajectory.
CCDカメラを用いて分注の様子を観察しても、CCDカメラによる映像を目視しながら手動で分注制御装置のパラメータを変更して、液滴が正しい軌跡を描いて落下するための最適な条件を見つけ出す必要があり、また液滴の液性によって分注のためのパラメータが異なるため、液体の種類ごとにテストを行なって液滴が正しい軌跡を描いて落下するためのパラメータを見つけ出さなければならない。
また、多量の液滴を長時間にわたって分注する場合、常に人が分注の様子を監視しておく必要がある。
Even when observing the state of dispensing using a CCD camera, it is best to manually change the parameters of the dispensing control device while observing the image from the CCD camera, so that the droplet falls with a correct trajectory. It is necessary to find the conditions, and the parameters for dispensing differ depending on the liquid properties of the droplets, so it is necessary to conduct tests for each type of liquid to find the parameters for the droplets to fall along the correct trajectory. Don't be.
In addition, when dispensing a large amount of liquid droplets over a long period of time, it is necessary for a person to always monitor the state of dispensing.
そこで本発明は、液滴の軌跡を人が監視して分注条件を調節する必要をなくし、常に安定して目標位置に液体を分注することのできる液体分注装置を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid dispensing device that eliminates the need for a person to monitor the trajectory of a droplet and adjust the dispensing conditions, and can always stably dispense a liquid to a target position. It is said.
本発明は、液滴を先端より滴下する分注素子と、外部から供給される分注条件信号によって定まる駆動信号を前記分注素子に供給して前記分注素子を駆動する駆動装置と、前記分注素子から滴下された液滴を撮像する撮像手段と、設定された分注条件に基づいて前記分注条件信号を定めて前記駆動装置に供給する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記撮像手段によって得られた液滴の軌跡が所望の軌跡となるように前記分注素子の前記分注条件信号を変更するようにしたことを特徴とするものである。 The present invention includes a dispensing element that drops a droplet from the tip, a driving device that drives the dispensing element by supplying a driving signal determined by a dispensing condition signal supplied from the outside to the dispensing element, An imaging means for imaging a droplet dropped from a dispensing element; and a control device that determines the dispensing condition signal based on a set dispensing condition and supplies the dispensing condition signal to the driving device. The dispensing condition signal of the dispensing element is changed so that the droplet trajectory obtained by the imaging means becomes a desired trajectory.
撮像手段の一例はCCDカメラなどのビデオカメラであって、ストロボ光源を備えたものとし、ストロボ発光を前記駆動信号に同期させたものである。
撮像手段の他の例は、高速カメラを用い、シャッタを前記駆動信号に同期させたものである。
分注素子の好ましい一例はピエゾ素子である。その場合、分注素子を駆動する駆動信号は印加電圧値、電圧印加時間及び印加電圧立ち上がり時間のうちの少なくとも1つである。
An example of the image pickup means is a video camera such as a CCD camera, which is provided with a strobe light source, and the strobe light emission is synchronized with the drive signal.
Another example of the image pickup means uses a high-speed camera and synchronizes the shutter with the drive signal.
A preferred example of the dispensing element is a piezo element. In that case, the drive signal for driving the dispensing element is at least one of an applied voltage value, a voltage application time, and an applied voltage rise time.
撮像手段によって分注素子により滴下された液滴の軌跡が所望の軌跡から外れたことが観察されたときに、液滴が所望の軌跡を描いて滴下されるように分注素子の分注条件を自動的に制御するようにしたので、常時人が分注を監視する必要がなく、安定して液滴を目標の位置に滴下させることができる。 Dispensing conditions of the dispensing element so that when the imaging device observes that the trajectory of the droplet dropped by the dispensing element deviates from the desired trajectory, the droplet is dropped in a desired trajectory Therefore, it is not necessary for a person to constantly monitor dispensing, and droplets can be stably dropped at a target position.
以下に一実施例を説明する。
ピエゾ方式の分注装置は、図1に示されるように、先端に吐出部をもつピエゾ素子2を備えている。ピエゾ素子2は吐出部につながる液溜めを、ピエゾ素子を備えた駆動部により押圧することにより吐出部から液滴を吐出する。駆動部を制御して一定の大きさの液滴を吐出するために、ピエゾ分注制御部10が設けられており、ピエゾ分注制御部10に設定されたピエゾ素子駆動のパラメータに従ってピエゾ素子2から液滴を吐出する。
ピエゾ素子2としては、例えば図2に示されるように、先端の吐出部30の孔につながる液溜め32を、ピエゾ素子を備えた駆動部34により押圧することにより吐出部30から液を吐出する。液貯め32内の液体が減少してきた場合でも一定の圧力状態を保つように、液溜め32には加圧部(図示略)が接続されている。
One embodiment will be described below.
As shown in FIG. 1, the piezo-type dispensing apparatus includes a
As the
図3は一実施例の液体分注装置の構成を概略的に示すブロック図である。
この液体分注装置は、液体を滴下する液体分注素子としてのピエゾ素子2と、ピエゾ素子2から滴下された液滴を側方から撮像する撮像手段としてのビデオカメラ4と、ピエゾ素子2の液滴の滴下に同期して液滴に光を照射するストロボ照明装置5と、ピエゾ素子2の分注条件信号を決定する制御装置としてのコンピュータ6と、コンピュータ6から供給された分注条件信号に基づいた駆動信号を発生してピエゾ素子2に供給する駆動装置8とから構成されている。図1におけるピエゾ分注制御部10は駆動装置8とコンピュータ6により実現されたものである。
FIG. 3 is a block diagram schematically showing the configuration of the liquid dispensing apparatus of one embodiment.
The liquid dispensing apparatus includes a
液滴の撮影は、ストロボ照明装置5の発光をピエゾ素子2の分注に同期させ、ストロボ照明装置5により照射された液滴をビデオカメラ4により撮影する。ストロボ照明装置5に照射されビデオカメラ4により撮像される液滴は、分注が正常である場合には、ストロボ発光が液滴の滴下に同期しているので、最初の液滴発生を除いて数滴(同実施例では3滴)の液滴が所定の間隔で垂直に並んで撮影される。ピエゾ素子2による分注のパラメータが適当でない場合には、ビデオカメラ4により撮影された液滴が垂直に並んでいなかったり、所定の間隔で並んでいなかったりする。
In photographing the droplet, the light emitted from the strobe lighting device 5 is synchronized with the dispensing of the
コンピュータ6は、オペレータが入力した分注条件に基づいて分注条件信号を定めて駆動装置8に供給する。駆動装置8はコンピュータ6からの分注条件信号に基づいて、例えば図4の実線で示されるアナログ波形のような駆動信号を発生し、ピエゾ素子2にその駆動信号が供給される。ピエゾ素子2はその駆動信号に基づいて液体を分注する。滴下される液滴の画像はビデオカメラ4によってとらえられ、コンピュータ6に取り込まれる。コンピュータ6は撮影した液滴の画像の処理を行ない、液滴が垂直に所定の間隔で並んでいるかどうかを判定する。
The
ビデオカメラ4でとらえた液滴が垂直に所定の間隔で並んでいる場合には前回と同じ分注条件信号がコンピュータ6より駆動装置8に供給される。しかし、取り込んだ液滴の画像において液滴が垂直に所定の間隔で並んでいない場合には、コンピュータ6は新しい分注条件信号を定めて駆動装置8に供給し、駆動装置8は図4の破線で示されるアナログ波形のような分注条件が変化した駆動信号を発生する。分注条件変更後も、ピエゾ素子2から滴下される液滴の画像をビデオカメラ4により撮影して落下する液滴の軌跡を確認し、正しく滴下されていない場合には分注条件を変更して正しく分注が行なわれるようにする。この動作を常時行なうことによって、長時間、人が監視していなくても自動で安定して液体を分注することができる。
When the droplets captured by the
分注条件信号の設定は、最初の液滴発生を除いて、ビデオカメラ4で得られた画像を処理して得られた結果を基に行なわれる。
ピエゾ素子2の分注のパラメータは、印加電圧値、電圧印加時間、印加電圧立ち上がり時間などである。
The dispensing condition signal is set based on the result obtained by processing the image obtained by the
Dispensing parameters of the
図5は同実施例の動作を示すフローチャート図である。
オペレータが所望の分注条件をコンピュータ6に入力すると、その分注条件に応じた分注条件信号がコンピュータ6から駆動装置8に供給され、駆動装置8はその分注条件信号に基づいた駆動信号を発生してピエゾ素子2に供給する。ピエゾ素子2は駆動装置8から供給される駆動信号に従って液滴を分注し、その液滴画像はビデオカメラ4によって撮影される。コンピュータ6は撮影した液滴の画像を取り込んで、分注が正しく行なわれているかどうかを判定する。分注が正しく行なわれていない場合には、コンピュータ6がピエゾ素子のパラメータを変更する。パラメータ変更後も液滴の画像を取り込み、液滴の軌跡に問題がある場合には再度パラメータを変更する。また、分注が正しく行なわれていると判定した場合には、前回と同じ分注条件信号を駆動装置8に供給して、同様の分注が行なわれる。所定の分注作業が終了するまで、常時液滴の軌跡を確認し、液滴が垂直に正しく滴下されていない場合には、修正するように制御する。
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the embodiment.
When the operator inputs a desired dispensing condition to the
上記のように、常時ビデオカメラによって液滴の軌跡を観察して、液滴の軌跡を正しい軌跡に修正するようにフィードバック制御することで、長時間にわたって多量の液体を分注する場合であっても、人が監視している必要がなく、安定して液体の分注を行なうことができる。
また、分注素子として、ピエゾ素子に代えて、例えばインクジェット素子などを用いた場合であっても同様に適用することができる。
液滴の軌跡の撮像は、ビデオカメラ4に代えて、図6に示されるように高速カメラで行なうことも可能である。その場合、高速カメラのシャッタを開くタイミングを分注素子の分注動作に同期させて行なうのが好ましい。
As described above, by observing the droplet trajectory with a video camera at all times and performing feedback control to correct the droplet trajectory to the correct trajectory, a large amount of liquid is dispensed over a long period of time. However, it is not necessary for the person to monitor, and the liquid can be dispensed stably.
Moreover, it can apply similarly even if it replaces with a piezoelectric element as a dispensing element, for example, is a case where an inkjet element etc. are used.
The image of the droplet trajectory can be performed by a high-speed camera as shown in FIG. 6 instead of the
2 ピエゾ素子
4 ビデオカメラ
5 ストロボ照明
6 コンピュータ
8 駆動装置
2
Claims (5)
外部から供給される分注条件信号によって定まる駆動信号を前記分注素子に供給して前記分注素子を駆動する駆動装置と、
前記分注素子から滴下された液滴を撮像する撮像手段と、
設定された分注条件に基づいて前記分注条件信号を定めて前記駆動装置に供給する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記撮像手段によって得られた液滴の軌跡が所望の軌跡となるように前記分注素子の前記分注条件信号を変更するようにしたことを特徴とする液体分注装置。 A dispensing element for dropping a droplet from the tip;
A driving device for driving the dispensing element by supplying a driving signal determined by a dispensing condition signal supplied from the outside to the dispensing element;
Imaging means for imaging a droplet dropped from the dispensing element;
A controller that determines the dispensing condition signal based on the set dispensing condition and supplies the signal to the drive device,
The liquid dispensing apparatus according to claim 1, wherein the control device changes the dispensing condition signal of the dispensing element so that a droplet trajectory obtained by the imaging unit becomes a desired locus.
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