JP2008175791A

JP2008175791A - 分注装置

Info

Publication number: JP2008175791A
Application number: JP2007012007A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Matsuyama; 健松山
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2008-07-31

Abstract

【課題】ノズル先端の液滴を検知することで、分注量の過不足や、液滴落下による混入などの不具合発生やその影響を防ぐ。
【解決手段】液体を吸引した前記吸引部を所定位置で撮像した画像から、チップ１２先端のエッジＥ１を検出する。又、該画像から、該チップ先端より下のエッジＥ２を検出する。これらエッジ検出結果に基づいて、液滴Ｌｂの有無や大きさ（直径Ｄ）を判定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、分注ノズルの吸引部により液体を吸引した後、該液体を吐出させて分注する分注装置に係り、特に、ノズル先端の液滴を検知することで、分注量の過不足や、液滴落下による汚染（contamination）などの不具合発生やその影響を防ぐことができる分注装置に関する。

従来より、液状の検体の検査には分注装置が用いられている。この分注装置では、高精度な検査を実現するために、所定量の検体や薬液を正確に分注することが要求される。そして、その際には、一般に容器から液体を吸引するための吸引部を有する分注ノズルが用いられている。

特許文献１には、管内を通る流体の種類を光学的に識別する流体センサを設け、該流体センサの出力信号に基づいてセンサ設置箇所の通過量を積分解析して分注量、吸引量を求める演算手段を有するものが開示されている。

又、特許文献２には、プローブ（吸引部）と容器中の液面との接触を静電容量変化により検出した後、吸引動作を行なうことにより所定量の液体を分注する方法が開示されている。

このような分注ノズルにより液体を分注する分注装置において、分注量（吸引量）をチェックする機能としては、例えば特許文献３には、分注ノズルに設置された圧力センサと演算機能を使って、上方から液体表面に向かって吸引部を下降させた際の圧力変化から液体との接触を検出した後、シリンジを所定長さ移動させることにより、予め計算してある目標の吸引量とする方法が開示されている。

又、引用文献４には、液体を吸引した分注ノズルの吸引部を所定位置で撮像して入力した画像からエッジを検出し、検出された下端エッジと上端エッジとから、液体の吸引量の正異常を判定する方法が開示されている。上記の下端エッジは分注ノズルのチップ先端であり、上端エッジは該チップ内に吸引された液体の液面である。

特開２００２−３０３６３３号公報特開２００３−９０７５４号公報特開２００４−２０３２０号公報特開２００６−２７６００３号公報

しかしながら、前記特許文献に開示されている分注装置は、いずれも分注動作において、チップ先端に発生するおそれのある液滴の検知に対して考慮がなされていない。液滴が発生すると、分注量の過不足や、吐出位置への移動中に液滴が落下し混入してしまうといった問題を生じするおそれがある。

まず、分注動作において、チップ内圧力のリークにより、吸引された液体がチップ先端に垂れてくる場合がある。この場合、チップの移動中に液滴が垂れ落ちてしまい、この垂れ落ちた分だけ分注量が不足し、最悪の場合、液滴が他の試料に混入してしまうなどの不具合が発生するおそれがある。

次に、分注動作において、分注吐出すべき液量を、吐出しきれていない場合がある。装置調整や設定の影響により、チップ先端が吐出された液面から離れていて、高い位置から吐出した場合、吐出液の最後は、液滴となってチップ先端に残ってしまう。この場合には、チップ先端に残った分だけ分注量が減り、結果として分注量がばらついて検査結果に異常が生じ、最悪の場合、その液滴が他の試料等に混入してしまう等の不具合が発生するおそれがある。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、ノズル先端の液滴を検知することで、分注量の過不足や、液滴落下による混入などの不具合発生やその影響を防ぐことができる分注装置を提供することを課題とする。

本発明は、分注ノズルの吸引部により液体を吸引した後、該液体を吐出させて分注する分注装置において、液体を吸引した前記吸引部を所定位置で撮像する撮像手段と、撮像した画像から、チップ先端のエッジを検出するチップ先端検出手段と、該画像から、該チップ先端より下のエッジを検出するチップ先端液滴検出手段と、これらエッジ検出結果に基づいて、液滴の有無や大きさを判定する判定部とを備えたことにより、前記課題を解決したものである。

又、前記分注装置において、前記判定部が、前記チップ先端検出手段により検出されたエッジ位置より、前記チップ先端液滴検出手段により検出されたエッジ位置が下にある時には、液滴が発生したと判断するものとすることができる。

本発明によれば、チップ先端に液滴が発生したことを検知できるので、予期しない場所へ液滴が垂れることで生じる、検体の混入（コンタミ）等の不具合を未然に防ぐことが可能となる。又、分注後にチップ先端の液滴有無を検知できるので、液滴があった場合には、分注量が少なかった可能性があるので、この時点でアラームを発生させて注意を喚起させ、検査結果としてのデータが疑わしいことを発見することができる。

以下、図を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明に係る実施形態の分注装置の要部を模式的に示す概略側面図である。図２は、本実施形態の演算部２０の構成を示すブロック図である。

本実施形態の分注装置は、分注ヘッドユニット１０を備えている。この分注ヘッドユニット１０には、先端にチップ（吸引部）１２が装着され、該チップ１２内を負圧にすると共に、一体で上下動可能な複数の分注ノズル（明示せず）が内蔵され、チップ１２には、図示しない所定位置で検体等の液体Ｌを吸引することが可能になっている。ここで、図３のチップ１２は液体Ｌが吸引されておらず、図４のチップ１２は液面Ｌ１まで所定量の液体Ｌが吸引されており、符号Ｌｂは、チップ１２先端に発生した液滴である。

又、上記分注ヘッドユニット１０には、ＣＣＤカメラ（撮像手段）１４がその側面に取付けられ、該ＣＣＤカメラ１４により、図示されている位置に位置決めされたチップ１２を、バックライト照明１６による照明の下で傾斜ミラー１８により反射させて撮像可能になっている。

又、本実施形態の分注装置は演算部２０を有しており、該演算部２０には前記ＣＣＤカメラ１４により撮像するタイミング信号を出力する撮像タイミング生成部２２と、該ＣＣＤカメラ１４により撮像する際にバックライト照明１６を点灯させるバックライト制御部２４と、ＣＣＤカメラ１４で撮像して入力した画像データからエッジを検出するエッジ検出手段等として機能する画像処理部２６と、検出されたチップ先端のエッジと該チップ先端より下のエッジとに基づいて液滴Ｌｂの有無や大きさを判定する液滴有無・大きさ判定部３４と、この判定結果からアラームを出力するか否かを判定するアラーム判定部３６とが備えられ、該アラーム判定部３６による判定の結果に基づいてアラームが表示されるようになっている。

上記の画像処理部２６は、チップ先端検出部３０と、チップ先端液滴検出部３２とを備える。チップ先端検出部３０は、ＣＣＤカメラ１４で撮像した画像から、チップ先端のエッジを検出し、検出結果をチップ先端液滴検出部３２及び液滴有無・大きさ判定部３４に出力する。チップ先端液滴検出部３２は、チップ先端検出部３０で検出した該チップ先端のエッジより下のエッジを、ＣＣＤカメラ１４で撮像した該画像から検出する。

次に、本実施形態の作用を説明する。

図５は、本実施形態における液滴検知処理を示すフローチャートである。

まず、チップ１２を装着し、液体Ｌを吸引しない状態で該チップ１２を、図１に示す撮像位置に位置決めする（ステップ１）。

位置決め完了と同時に撮像タイミング生成部２２にて制御されるタイミングで、バックライト照明１６を点灯し、同様に撮像タイミング生成部２２にて制御されるタイミングで、ＣＣＤカメラ１４の電子シャッタを切り撮像する（ステップ２）。なお、照明の明るさ及びシャッタスピード等の光学的な条件は、以下の処理に適した画像が得られるように予め調整してある。

撮像後、上記シャッタ動作に連動して出力される画像処理部２６からＣＣＤカメラ１４への取込信号に従って、該画像処理部２６にＣＣＤカメラ１４から撮像された画像を取り込む（ステップ３）。

この画像処理部２６のチップ先端検出部３０において、取り込んだ画像中の各チップについて、予め記憶してあるチップ形状とのパターンマッチングにより各チップの位置を検出する（ステップ４）。

具体的には、入力された画像を微分フィルタ等で処理し、画素値が所定値以上異なる位置を境界として抽出することにより、チップ１２の輪郭の境界線がエッジとして抽出された、前記図３にイメージを示したようなエッジ抽出画像を作成し、抽出された各チップに対してパターンマッチングを行なう。この位置検出結果に基づいて、各チップの画像上の位置補正を行なうと共に、チップ１２の有無の検査をも行なうこともできる。

次に、図３の破線矢印に示すように、チップ先端検出部３０は、Ｙ方向に画像をサーチし、チップ先端エッジＥ１を見つける。具体的には、下から上に向かってエッジサーチを行い、１つ目に見つかったエッジをＥ１とする（ステップ５）。そして、チップ先端検出部３０は、このチップ先端エッジＥ１のＹ座標を記憶する（ステップ６）。

上述のチップ先端エッジＥ１検出後、所定位置の容器（図示せず）からチップ１２に液体Ｌを吸引し、所定位置に移動して該液体Ｌを吐出することになるが（ステップ７）、これら吸引及び吐出のいずれかの後や両方の後において、ステップ８に進んで液滴検知を行なうことができる。

図４の破線矢印に示すように、チップ先端液滴検出部３２は、Ｙ方向に画像をサーチし、チップ先端液滴エッジＥ２を見つける（ステップ８）。具体的には、下から上に向かってエッジサーチを行い、１つ目に見つかったエッジをＥ２とする。この時、サーチ範囲は図３で見つけたＥ１のＹ座標までとする。又、２つ目以降のエッジが見つかったとしても、それはＥ２とはしない。

そして、チップ先端液滴検出部３２は、このチップ先端液滴エッジＥ２のＹ座標を記憶する（ステップ９）。この後、液滴有無・大きさ判定部３４は、（大きさＤ＝│（Ｅ１のＹ座標）−（Ｅ２のＹ座標）│）を計算する（ステップ１０）。該計算結果の大きさＤは、液滴Ｌｂを球形とすれば、その概ね直径となる。

次に、アラーム判定部３６は、該大きさＤが所定値以下であるか判定し、液滴Ｌｂが発生していないかどうか（液滴とは見なさなくてよい大きさかどうか）を判定する（ステップ１１）。具体的には、該大きさＤの画素数が決められた画素数以内かどうかを判定する。該判定がＹ即ちＹｅｓの場合、液滴なしと判断し（ステップ１２）、図５の液滴検知処理をすべて終了する。あるいは、Ｎ即ちＮｏの場合、液摘発生と見なし、アラーム表示し（ステップ１３）、図５の液滴検知処理をすべて終了する。

なお、判定結果として、液滴Ｌｂの発生の有無及び大きさだけでなく、検出された大きさＤから、その体積Ｖ（液滴Ｌｂの量）も検知可能であるので、液滴有無・大きさ判定部３４やアラーム判定部３６において該体積Ｖを求め、アラーム判定部３６により表示することもできる。例えば、大きさＤを直径として、球体の体積計算により、即ち、体積Ｖを〔｛（４／３）×π｝×（Ｄ／２）³〕の計算により求めてもよい。あるいは、その大きさＤによっては液滴Ｌｂが球形に近似し難い場合、予め求められた大きさＤと体積Ｖとの関係を示す２次元データテーブルを備えて、該テーブルに従って大きさＤから体積Ｖを求めてもよい。

なお、チップ先端のエッジＥ１を見出すためのサーチ方向や、又チップ先端液滴エッジＥ２を見出すためのサーチ方向は、前述の方向とは逆であってもよい。即ち、それぞれ、図３や図４の破線矢印の方向とは逆であっても、これらエッジＥ１やエッジＥ２を見出すことができる。

本発明に係る実施形態の分注装置の要部を模式的に示す概略側面図上記実施形態の演算部の構成を示すブロック図前記実施形態において液体が吸引されていなチップの一例を示す側面図前記実施形態において液体が吸引されたチップの一例を示す側面図前記実施形態における液滴検知処理を示すフローチャート

符号の説明

１０…分注ヘッドユニット
１２…チップ（吸引部）
１４…ＣＣＤカメラ（撮像手段）
１６…バックライト照明
１８…傾斜ミラー
２２…撮像タイミング生成部
２４…バックライト制御部
２６…画像処理部
３０…チップ先端検出部
３２…チップ先端液滴検出部
３４…液滴有無・大きさ判定部
３６…アラーム判定部
Ｌ…液体
Ｌｂ…液滴

Claims

分注ノズルの吸引部により液体を吸引した後、該液体を吐出させて分注する分注装置において、
液体を吸引した前記吸引部を所定位置で撮像する撮像手段と、
撮像した画像から、チップ先端のエッジを検出するチップ先端検出手段と、
該画像から、該チップ先端より下のエッジを検出するチップ先端液滴検出手段と、
これらエッジ検出結果に基づいて、液滴の有無や大きさを判定する判定部とを備えたことを特徴とする分注装置。
前記判定部が、前記チップ先端検出手段により検出されたエッジ位置より、前記チップ先端液滴検出手段により検出されたエッジ位置が下にある時には、液滴が発生したと判断するものであることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。