JP2008209271A - 分注装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸引した液体を吐出した前後のディスポチップを撮像し、エッジとして撮像される液面の差から分注量を検出する際、チップ固有のエッジをマスク処理する場合でも、画像解析により分注量を確実に検出できるようにする。
【解決手段】ディスポチップを撮像した画像を画像解析する際にチップ固有のエッジをマスクするマスク領域を設定する手段と、液体を分注する目標量と、該目標量に加算するダミー量をそれぞれ設定する手段（Ｓ１、２）と、設定された目標量とダミー量の合計量と、該合計量から目標量を減算した残量が、それぞれ前記マスク領域に一致するか否かを判定すると共に、少なくとも一方が一致すると判定された場合に、合計量及び残量が前記マスク領域から外れるように合計量を補正する手段（Ｓ３、４）と、を備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、分注装置、特にディスポチップ内に吸引した液体を吐出前と後に撮像し、撮像された両画像間の液面高さの差から吐出量を検出し、目標量の液体を分注する分注装置に関する。

従来より、液状の検体や薬液等の液体を所定の容器から吸引し、検査用の容器等へ液体を一定量ずつ吐出する分注を行なうために、いわゆる分注装置が用いられている。

このような分注装置としては、液体の吸引・吐出を行なうピペット（ノズル）の先端部に、交換可能な使い捨ての透明なチップ（以下、ディスポチップという）を装着し、ディスポチップで液体を吸引した後、該ディスポチップをＣＣＤカメラ等の撮像装置で撮像し、撮像された画像を処理して液面をエッジとして抽出する画像解析を行ない、画像上の液面エッジの位置からディスポチップ内の液体の量を検出する技術が特許文献１に開示されている。

又、このような画像解析により分注量を検出する場合、目標量にダミー量を加えた合計量の液体を吸引し、その後目標量を吐出することにより、吐出前と吐出後の液面の差から目標量の液体が正確に分注されたか否かを確認することが行なわれている。

図１には、ディスポチップを撮像した際に得られた画像の一例を示す。この図にチップ固有のエッジ１、２として矢印で指し示すように、ディスポチップ１０を撮像すると、製造上の理由等から存在する軸方向に傾斜が変化する境界部分が、画像上に固有のエッジとして常に決まった位置に取り込まれることになる。

このような画像上のチップ固有のエッジは、吸引した液体の液面エッジを抽出する際に邪魔になるので、決まった位置に存在するチップ固有のエッジを、図中マスク領域１、２で示すように、所定範囲にわたってマスクを設定して画像解析を行なっている。これにより、液面エッジのみを確実に抽出し、認識することができるようにし、吐出前（吸引後）と吐出後の液面エッジの差を比較することにより、実際の吐出量を算出することができるようにしている。

従って、このような画像解析によっては、図２（Ａ）にディスポチップのイメージを示すように、液面Ａの位置がエッジ領域１より上に存在する場合や、同図（Ｂ）に示す液面Ｂのようにエッジ領域１、２間に存在する場合、同図（Ｃ）に示す液面Ｃのようにエッジ領域２より下に位置する場合には、確実に液量を検出することができることになる。

特開２００６−２７６００３号公報

しかしながら、ディスポチップを撮像した画像の所定位置に発生するチップ固有のエッジをマスクして液面エッジを抽出する前記画像解析によっては、液体を吸引した後や、吐出した後の液面の位置が、例えば図２（Ｄ）に示す液面Ｄのようにマスク領域１内に存在する場合には、液面エッジを認識できないことになるため、液量を算出することができなくなるという問題があった。

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、ピペットの先端に装着されたディスポチップにより液体を吸引した後、所定量吐出すると共に、吐出前後のディスポチップを撮像し、エッジとして抽出される液面の差から分注量を検出する際、チップ固有のエッジをマスク処理する場合でも、常に液面を画像解析により確実に検出する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、ピペットの先端に装着されたディスポチップにより液体を吸引した後、該液体を吐出すると共に、吐出前後にそれぞれディスポチップを撮像手段により撮像し、撮像された各画像からエッジとして抽出される液面の差を基に、画像解析により分注量を検出する画像処理手段を備えた分注装置において、ディスポチップを撮像した画像を画像解析する際に抽出されるチップ固有のエッジをマスクするマスク領域を設定する手段と、液体を分注する目標量と、該目標量に加算するダミー量をそれぞれ設定する手段と、設定された目標量とダミー量の合計量と、該合計量から目標量を減算した残量が、それぞれ前記マスク領域に一致するか否かを判定する手段と、少なくとも一方が一致すると判定された場合に、合計量及び残量が前記マスク領域から外れるように、前記ダミー量を補正する手段と、補正後の合計量を分注時の吸引量に設定する手段と、を備えたことにより、前記課題を解決したものである。

本発明においては、前記マスク領域が複数存在する場合であってもよい。

本発明によれば、目標量にダミー量を加算した合計量と、該合計量から目標量を吐出した後の残量が、いずれもマスク領域から外れるように、ダミー量を補正し、適切な合計量を予め決定しておくことができるため、該合計量を分注時の吸引量に設定することにより、チップ固有のエッジをマスクする画像解析によっても、目標量を吐出した前後の液面エッジを確実に抽出できるため、分注量を正確に検出することができるようになる。

図３は、本発明に係る第１実施形態の分注装置の要部を示す、ブロック図を含む概略側面図である。

本実施形態の分注装置は、先端にディスポチップ１０が装着され、該チップ１０と一体で上下動可能な複数のピペット１２が搭載された分注ヘッド（明示せず）を備え、該分注ヘッドを所定位置の容器へ移動させて、各ディスポチップ１０内を負圧にすることにより、それぞれ内部に液体を吸引することが可能になっている。

又、上記分注ヘッドには、ＣＣＤカメラからなる撮像装置１４がその側部に取り付けられ、該撮像装置１４により、図示されている位置に位置決めされたディスポチップ１０を、バックライト１６による照明の下で傾斜ミラー１８による反射像を撮像可能になっている。

又、本実施形態の分注装置は、図示しないＣＰＵ等で構成される演算部２０を有しており、該演算部２０には前記撮像装置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、該タイミング信号が入力されると該撮像装置１４により撮像する際にバックライト１６を点灯させるバックライト点灯部２４と、撮像装置１４で撮像して入力した画像データからエッジを抽出すると共に、吐出前後に撮像した各画像から抽出された上方と下方の液面エッジの差から液体の吐出量（分注量）を計算により検出する画像処理部２６とを備えている。

又、この演算部２０には、パラメータとして設定されるディスポチップ１０による吸引量が適切か否かを判定するパラメータ判定部２８と、該判定部２８で適切と判定された吸引量を設定し、分注動作を実行させる分注動作制御部３０とが含まれている。

このパラメータ判定部２８には、装着されたディスポチップ１０を撮像した画像を画像解析する際にチップ固有のエッジをマスクするマスク領域を設定する手段と、液体を分注する目標量と、該目標量に加算するダミー量をそれぞれ設定する手段と、設定された目標量とダミー量の合計量と、該合計量から目標量を減算した残量が、それぞれ前記マスク領域に一致するか否かを判定する手段と、少なくとも一方が一致すると判定された場合に、合計量及び残量が前記マスク領域から外れるように前記ダミー量を補正する手段と、補正後の合計量を分注時の吸引量に設定する手段とが、ソフトウェアにより実現され、該パラメータ判定部２８により補正後の合計量を適切な吸引量として分注動作制御部３０に設定することができるようになっている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

まず、ピペット１２の先端に装着するディスポチップ１０が決定されたら、演算部２０に含まれるパラメータ判定部２８において、前記図１に示したと同様にそのディスポチップ１０に固有のエッジ１、２をマスクするためのマスク領域１、２を設定した後、図４に示すフローチャートに従って吸引量を設定する処理を行なう。

ここでは、ディスポチップ１０においてチップ固有のエッジ１、２が、それぞれ５０μＬ、２０μＬの位置にあり、吸引したチップ内の液量が５０±１０μＬ、２０±２μＬのときの液面の位置がマスク領域にかかる、即ちマスク領域１、２はそれぞれ４０〜６０μＬ、１８〜２２μＬに設定されているとする。又、目標の分注量Ａは５０μＬであり、１回の補正量が５μＬであるとして説明する。なお、これらの各設定量は任意に変更可能であることは言うまでもない。

まず、必要な目標量である５０μＬだけ吸引する場合を考える（ステップ１）。この場合は、図５（Ａ）にイメージを示すように、液面がマスク領域１に隠れてしまうため、画像解析する際は液面の認識ができないことになる。

そこで、任意のダミー量を追加する。ここでは、ダミー量として２０μＬを追加吸引し、その後目標量の５０μＬを吐出する場合を考える（ステップ２）。なお、このダミー量の追加は、前述したように分注量を確実に検出できるようにするために行なわれる。又、吐出後の残量を記録することにより、エラー発生時等の追跡データとしても利用できるようにする。

このようにダミー量を加算する場合、吐出前の液量は５０＋２０＝７０μＬになり、このときの液面の位置は図５（Ｂ）に示すようにマスク領域１から上方に外れるため、液面を認識することができることになる。

このように合計量を７０μＬとした後、目標量の５０μＬを吐出する場合を考えると、吐出後の残量の液面位置は２０μＬとなり、この場合も液面の位置は図５（Ｃ）に示すようにマスク領域２に入ることになるため、認識することができないことになる。

そこで、吸引する合計量を変更するためにダミー量Ｂを５μＬ増やす補正をする場合を考える（ステップ３でＹｅｓ）。このように、目標量Ａより余分に吸引するダミー量を２５μＬに補正した場合は、吐出前の液量は７５μＬになるので、液面の位置は図５（Ｂ）と同様にその領域１の上方になり（ステップ３でＮｏ）、吐出後の液量が２５μＬで液面の位置は図５（Ｄ）になるため、液面の検出が可能となる（ステップ４でＮｏ）。なお、このステップ４でＹｅｓの場合は、更に補正量５μＬを追加し、同様の計算を繰り返す。

以上のように、ダミー量を補正した後の液体の合計量と、該合計量から目標量を吐出した後の残量が、共にチップ固有のエッジをマスクするためのマスク領域１、２から外れることが確認できたら、その合計量を実際の分注時に設定する吸引量のパラメータとして設定し、分注動作を開始する（ステップ５）。

以上詳述した本実施形態によれば、ディスポチップを撮像すると、画像上にチップ固有のエッジが存在するためにそれを除くマスクを設定する場合でも、吸引量を適切に補正することが可能となる。その結果、液体を吐出する前後に撮像した画像上のディスポチップ内の液面エッジの位置から、実際の液体の吐出量を確実に検出することができるようになるため、常に正確な分注量の検出を行なうことが可能となる。

なお、前記実施形態ではチップ固有のエッジが２つのディスポチップを使用する場合を説明したが、これに限定されず、チップ固有のエッジは１つであっても３つ以上であっても良い。

ディスポチップを撮像した画像に存在するチップ固有のエッジと、該エッジに設定するマスク領域の関係を示す説明図 ディスポチップに設定するマスク領域と吸引した液体の液面の関係を示す説明図 本発明に係る第１実施形態の分注装置の要部を示す、ブロック図を含む概略側面図 本実施形態の作用を示すフローチャート 本実施形態の作用を示す、上記フローチャートに対応する説明図

符号の説明

１０…ディスポチップ
１２…ピペット
１４…撮像装置
１６…バックライト
１８…傾斜ミラー
２６…画像処理部
２８…パラメータ判定部
３０…分注動作制御部

Claims (2)

1. ピペットの先端に装着されたディスポチップにより液体を吸引した後、該液体を吐出すると共に、吐出前後にそれぞれディスポチップを撮像手段により撮像し、撮像された各画像からエッジとして抽出される液面の差を基に、画像解析により分注量を検出する画像処理手段を備えた分注装置において、
   ディスポチップを撮像した画像を画像解析する際に抽出されるチップ固有のエッジをマスクするマスク領域を設定する手段と、
   液体を分注する目標量と、該目標量に加算するダミー量をそれぞれ設定する手段と、
   設定された目標量とダミー量の合計量と、該合計量から目標量を減算した残量が、それぞれ前記マスク領域に一致するか否かを判定する手段と、
   少なくとも一方が一致すると判定された場合に、合計量及び残量が前記マスク領域から外れるように、前記ダミー量を補正する手段と、
   補正後の合計量を分注時の吸引量に設定する手段と、を備えたことを特徴とする分注装置。
2. 前記マスク領域が複数存在することを特徴とする請求項１に記載の分注装置。

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