JP2009520963A5

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Publication number: JP2009520963A5
Application number: JP2008546359A
Authority: JP
Filing date: 2006-12-11
Publication date: 2010-02-04

Description

液体移送を点検する方法と装置

本特許出願は、２００５年１２月２１日付けのスイス国特許出願第０２０２７／０５号と２００６年６月９日付けのスイス国特許出願第００９３９／０６号並びに２００６年１２月１１日付けの国際出願ＰＣＴ／ＥＰ２００６／０６９５０８号の優先権を主張する。これらの全ての出願の全内容が、明確な参照によってなんらかの目的のために本明細書に組込まれている。

本発明は、ピペッティングシステムが特定場所で液体サンプルを取入れ又は計量分配し及び／又は計量分配システムが特定場所で液体サンプルを計量分配して、その後、この液体サンプルが、この特定場所で実際に取入れられ又は計量分配されたかどうかが決定されるように、液体サンプルをピペッティング又は計量分配する時に液体移送を点検する方法に関する。

この型式の点検の必要性は、多くの研究室での液体ハンドリング技術において知られている。例えば、生化学技術を用いる医薬品研究及び／又は医療診断法に関係する産業部門は、液体体積と液体体積を処理する施設を必要とする。自動化施設は、典型的に、単一のピペッティング装置又は計慮分配装置及び／又はワークステーションのワークテーブル上に配置された複数のこれらの装置を備える。このワークステーションは、液体サンプルに対して、光学測定、ピペッティング、洗浄、遠心分離、培養、濾過等の種々の作業を行うことができる。直交座標又は極座標に従って動作する１個以上のロボットが、このようなワークステーションにおける簡単な処理に使用される。このようなロボットは、シェル、サンプルチューブ、マイクロプレート等の液体コンテナを運んだり移転したりする。このようなロボットは、いわゆる「ロボットサンプルプロセッサ」、例えば、液体サンプルを取入れ及び計量分配するピペッティング装置又は液体サンプルを分配するディスペンサーとしても使用される。このような施設は、コンピュータによって監視及び制御されることが好ましい。このような施設の決定的な利点は、人間のオペレータが処理作業に従事する必要無しに、多数の液体サンプルを長時間及び長日数に渡り自動的に処理することができる点である。

液体サンプルは、従来から、スライド上又はコンテナ内に計量分配されてきた。このようなスライドは、複数の材料の外に、複数の大きさ、形状と表面構造を有する。よって、凹所、いわゆる「ウェル」を有するマイクロプレートが、液体サンプル又は液体を含むサンプル用のトラフ形スライドとして特に適している。マイクロチトレーション・プレート（「サーモエレクトロン社」の商標）として知られるように、マイクロプレートの自動化処理のための種々の装置が既に存在する。

サンプルの処理又は検査の型式は、スライドのデザインと材料に影響する。よって、ガラススライドは、従来から光学顕微鏡に使用されてきたし及び／又は単結晶シリコンからなるスライドは、走査電子顕微鏡に使用され、更に、熱分解グラファイトからなるスライドは走査トンネル顕微鏡に使用されてきた。プラスチック、例えば、ポリカーボネート、ポリスチレン又はポリオレフィンからなるキャリアの使用も知られている。生物学的及び有機分子が、いわゆる「バイオチップ」として固定された平坦な又は構造化表面を有するプレートの使用が、バイオサイエンスから知られている。スライドとしての金属プレートは、しばしば、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法−飛行時間型質量分析法（MALDI TOF-MS）に使用される。

特に、医療診断学では、液体サンプルの移送の操作の安全性と信頼性は非常に重要であるので、誤診断は少なくとも技術的に防がれるかもしれない。現在の液体ハンドリング装置又はシステムは、処理の質、使用信頼性と操作精度に関して非常に高い基準に到達している。それにも拘わらず、装置自身に起因せずに、例えば、まずく規定された又は不良サンプルによって生じる技術的エラーが、完全には防がれていない。

多数のサンプルの処理と誤診断の起こり得る致命的な結果を背景に、全てのピペッティングロボット又は計量分配ロボットに対して満足に行われる液体取入れ又は液体計量分配の独立した点検が、大いに望ましい。

これまで、液体サンプルの計量分配点検は、いわゆる「液体計量分配点検」（ＬＤＣ）として、又は実際の「液体到達点検」（ＬＡＣ）として知られてきた。ＬＤＣ装置のユーザーは、実際のピペッティング操作又は計量分配操作に集中して、液体サンプルが実際に計量分配されたことに満足している。この目的のために、例えば、光バリア及び／又は圧力センサーやフローセンサーが、液体サンプルを計量分配するシステムに設置されている。例えば、液体が間違って計量分配されなかった場合、操作を繰返すか実験を放棄することがユーザーに指示される。ＬＤＣ装置は、追加の信頼性を与えるけれども、液体移送が実際に成功したこと、即ち、液体サンプルが、予定の位置に実際に到達したか、又はそこに取入れられたことを保証しないかもしれない。もし判断が液体体積の実際の取入れに関する場合、対応する点検は、ＬＡＣと呼べるかもしれないが、ここでは、「液体吸入点検」を意味する。

これまで知られている単一ＬＡＣは、監視すべきマイクロプレートの底への超音波の送出に基づく。受信したエコーの解析は、このマイクロプレートの各ウェルの液体体積に帰結するので、不正確な充填が発見される。この技術は、比較的高価で、例えば、ピペッティングシステムを大幅に高価にする。その上、この超音波技術は、この目的に必要な装置がかさばると共に複雑な内部部品を必要とする一方、超音波信号を底に送出するために、マイクロプレートを加湿しなければならないといったいくつかの別の欠点をかかえる。

文献ＷＯ９９／３４２０６Ａ１から、異なる熱画像を使用するコンビナトリアル材料開発方法が公知である。赤外線カメラで熱差画像を記録することによって視覚化される熱的色合いを生成するように、コンビナトリアル・ライブラリの材料に対する化学的又は物理的なプロセスの反応動力学が報告されている。９個の反応のライブラリの動力学が、マイクロプレートの異なるウェル内で同時に観察された（例２参照）。動力学は、反応混合物を有するコンテナの２個の赤外線画像を、夫々、＋５℃又は−５℃で記録することによって「ゼロライン」を較正する温度を最初に定義した後だけに観察された。実際の反応動力学は、次に、一定量の触媒をコンテナに計量分配した後に一連のいくつかの赤外線画像を取ることによって、３０℃の所定温度で記録された。

文献ＵＳ２００５／００１４２４７Ａ１から、低及び中間集積のバイオチップネットワークの装置外生産のための方法と機械が公知である。基板の表面に計量分配されるサンプルマイクロ滴が開示されている。このようなマイクロ滴が、意図する場所に効果的に到達したかどうかを点検するために、ミラーとカメラを有する表示システムが基板の下方に配置され、基板は、可視光又は赤外線光の適当な照明によって透過される。

文献ＥＰ０４９３８５７Ａ２から、サンプル量を基板に計量分配するプロセスの間にサンプルのマイクロ滴による基板のプリスポッティングを検出する改良された方法が公知である。赤外線発光ダイオードが、基板の照射に利用される一方、感光トランジスタ又はフォトダイオードが、基板とサンプル滴を透過する赤外線光を記録するのに利用される。

文献ＷＯ２００４／０９９９３７Ａ２から、リアルタイムの点検と検査をするマイクロアレイ計量分配システムが公知である。リアルタイムの点検と検査は、受面を照明する少なくとも１個の光源と、表面画像データ取得して、表面画像データをコンピュータに送信するように、この光源と共に動作する少なくとも１個のカメラとを備える。

従って、本発明は、ピペッティングシステム又は計量分配システムが特定位置で液体サンプルを取入れ又は計量分配した後、この液体サンプルが実際にこの特定場所に到達したか、又はそこで取入れられたかどうかを決定するように、液体サンプルのピペッティング又は計量分配中に液体移送を点検する別の方法を提案するという目的に基づいている。

この目的は、第１態様において、液体サンプルの移送を点検する方法で達成される。この方法は、特定場所において液体サンプルの取入れ又は計量分配を開始するステップ（ａ）と、ステップ（ａ）で開始される液体サンプル移送の期待された実施に続いて、少なくとも特定場所から発せられる固有熱輻射の強度の分布画像を記録する赤外線カメラを使用するステップ（ｂ）と、ステップ（ｂ）で記録された分布画像に基づいて、特定場所から発せられる固有熱輻射の強度を、特定場所の近傍に位置する周囲と比較するステップ（ｃ）と、ステップ（ｃ）で比較された強度を液体サンプルの期待された取入れ又は計量分配に関連付けるステップ（ｄ）と、液体サンプルが実際に移送されたか否かを決定するステップ（ｅ）とを備える。

この目的は、第２態様において、この方法を実行する装置で達成される。この装置は、液体サンプルを特定場所に移送するピペッティングシステム又は計量分配システムと、ステップ（ａ）で開始される液体サンプル移送の期待された実施に続いて、特定場所と周囲における固有熱輻射の強度の分布画像を記録する赤外線カメラとを備えると共に、画像処理を実行するために、コンピュータに接続するように又はコンピュータを備えるように構成され、計算システムと接続して、装置は、ステップ（ｂ）で記録された分布画像に基づいて、少なくとも特定場所と特定場所の近傍に位置する周囲の固有熱輻射の強度を比較するステップ（ｃ）と、ステップ（ｃ）で比較された強度を液体サンプルの期待された取入れ又は計量分配に関連付けるステップ（ｄ）と、液体サンプルが実際に移送されたか否かを決定するステップ（ｅ）とを実行し得る。

赤外線カメラに光学的に接続されていると共に、液体サンプルの取入れ又は計量分配の完了後に、特定場所から発せられる少なくとも熱輻射の強度の分布画像を記録する内視鏡を、装置は備える。

本発明の追加の好ましい特徴と液体サンプルを計量分配する対応するシステムは、従属請求項から得られる。

本発明にかかる方法及び／又は本発明にかかる装置は以下の利点を含む。
・マイクロプレート表面の超音波反射に基づく方法と比較してすぐれた分解能。
・共焦点鏡検法又はラマン分光学に基づく装置と比較して相対的に費用対効果の大きい装置。
・各個々の体積追加を目方測定する目方測定方法と比較して時間節約の方法。
・マイクロプレートが９６個、３８４個、１５３６個又はそれ以上のウェルを含む場合でも、取入れ又は計量分配される液体体積をマイクロプレートの特定ウェルに明確に割当て可能であること。
・コンテナ（特に、コンテナ（例えば、ウェル）又はスライド（例えば、ガラススライド）が断熱材からなる場合）の型式、体積、色、材料と形状に対する非依存性。
・異なるメニスカス形状、泡沫又は気泡等の液体ハンドリング効果からの独立。
・液体への接触無しに点検が行われるため、いわゆるキャリーオーバーの心配が無い。
・誤った操作が、オンラインで認識されるため、直ちに修正される。
・液体サンプル上の泡又は泡沫の認識により、液体レベル検出（ＬＬＤ）中のこの表面の間違った検出が避けられる。
・計量分配された体積がコンピュータによって検出される。
・特定場所から発せられる少なくとも熱輻射の強度の分布画像に基づいて、液体サンプルの計量分配又は取入れが成功であったかどうかが決定される。

図１は、異なるように水で充填されたマルチウェルを有するマイクロプレートの実験的赤外線記録を示す。２１．８℃（暗い）から２６．３℃（明るい）までの検出温度範囲が、メモリにプロットされている。この赤外線記録は、写真撮影された物体から発する熱輻射のカメラ記録分布に基づく。フリアーシステムズ社からのオートフォーカスを備えるサーモビジョン（商標）Ａ４０−Ｍの型式の赤外線カメラ１２が使用された。このカメラは、分布画像において０．０８℃までの分解能で熱輻射強度の相違を提示する。熱輻射は、デジタル受光素子で記録された。画像の生データは、フィルタリングにかけられて、デジタル記憶された。

本実験において、ウェルは、炭酸を含む鉱水の１５０μｌサンプル１が計量分配された「特定場所２」として定義される。この適当に充填されたウェル２は、マイクロプレート１０によって発せられる熱輻射の分布画像４において、同じマイクロプレート１０の空の近傍ウェル８よりも暗く示される。このウェル２の上方に発せられる熱輻射は、その周囲５の熱輻射よりも小さい。

同じ液体の３００μｌサンプルが、別のウェル３に計量分配された。このウェル３は、１５０μｌ充填の第１ウェル２よりも更に暗く見える。よって、このウェル３によって発せられる熱輻射は、ウェル２又は乾燥周囲５の熱輻射よりも小さい。

石鹸泡沫と混合された１５０μｌサンプルが他のウェル６に計量分配された。このウェル６は、ウェル２と大略等しい熱量を放射するように見えるが、石鹸泡７が、ウェル６の中でより明るい（より暖かい）点として見える。しぶき９が、マイクロプレート１０の表面上で２個のウェル３と６の間に見える。このしぶき９の測定された熱輻射は、ウェル３のそれに大略対応する。

異なる熱輻射強度の一つの可能な説明は、例えば、特定の熱輻射が、サンプルの計量分配の前に平衡することが好ましい温度と材料に依存するマイクロプレート１０から発生することである。計量分配された水は、明らかに、室温に維持されるマイクロプレート１０より幾分低い温度を有すると共に、その層厚によりマイクロプレートから放射される熱を妨げる。これは、最も暗い点（より涼しい）が、最も厚い水層が位置する所（ウェル３）に示される理由を説明する。空気の充填された石鹸泡７が水を移動させるので、石鹸泡の領域が、マイクロプレート１０から放射される熱の透過により見える明るい（暖かい）点７と見える。充填されたウェルにおいてマイクロプレートの放射熱強度は、液体の表面１５上の水の蒸発によって、蒸発熱の消費により、即ち、水の追加冷却により、更に低減される。

異なる熱輻射強度は、表面１５に近接した液体体積の蒸発によって取去られる蒸発熱のみにより生じ得る。もしサンプルキャリア、例えば、マイクロプレート１０又はスライド１１の熱平衡から開始して、液体のサンプル１がサンプルキャリアにピペットされると、サンプル１は直ちに蒸発を開始する。液面１５が大きくなればなる程、この液体の蒸発速度は大きくなる。蒸発に必要な熱は、表面に近接した体積から液体を取去る。この熱除去は冷却を生じるので、熱輻射は、それに応じて、液面１５において減少し、液体は、赤外線画像上でより暗く見える。ピペットされた液体の温度が、最初に、サンプルキャリア又は容器の温度より低ければ、その液体は容器よりも暗く見える。赤外線カメラ１２を使用して、液体サンプル１の表面温度をもっぱら測定し、更に、この液体サンプルを、コンテナ又はサンプルキャリアに対して少し増加又は少し減少させた温度でピペットされると、液体サンプルの有効体積が、写真シリーズで記録された温度カーブからコンピュータによって推論される。

しかしながら、上記した効果の重なりは、コンテナ材料又はキャリア材料と液体サンプルの組合せに応じて発生し、その上、個々の効果の関与は変動し得る。

この赤外線記録に帰着するコントラストは上記の解釈において詳細に説明されていないけれども（何故、例えば、空の近傍ウェル８の外方垂直表面がマイクロプレート１０の表面とこのウェルの底よりも涼しく見えるのか？何故、空のウェル８の底がマイクロプレート１０の表面よりも暗く（涼しく）見えるのか？何故、ウェルの外方垂直表面のコントラストがウェルの異なる充填に影響されるように見えないのか？）、この実験から、特定のコンテナ（ここでは、マイクロプレート１０のウェル）への液体サンプルの到達についてのはっきりした言明が、この特定場所から発せられる熱輻射の分布画像４を赤外線カメラ１２で記録することにより行われることが確実である。通風の無いサーモスタット制御環境（例えば、ピペットチャンバー）の提供等の追加策が必要な程度は、将来の研究の主題である。

本発明にかかる方法は、この特定場所２のために記録された熱輻射強度の分布画像４が、液体サンプル１の計量分配前に記録されたこの場所２での熱輻射強度の分布画像４’と比較される。この目的のために、この方法を実行するシステムは、比較画像を提供するデジタルメモリを備える。しかしながら、第１の赤外線記録は計量分配の前に容易され、第２の赤外線記録は計量分配の後に用意される。次に、これらの２個の実像が直接に比較される。

ここまで説明してきた方法の代わりに、この特定場所２とその周囲５によって発せられる熱輻射強度の１個の分布画像４が記録され、特定場所２における熱輻射強度が、その周囲５における熱輻射強度と比較される。

達成すべき輻射熱の分布画像のコントラストは、この特定場所２によって少なくとも発せられる熱輻射強度の分布画像４の記録の直前又は間に、少なくともこの特定場所２の短時間の熱輻射が、例えば、１個以上のフラッシュの形で行われる。このようにして、マイクロプレート１０のバックグラウント放射が室温におけるものに対して増大して、室温に維持されると共にウェルに放出された液体は、より涼しく（より暗く）見える。液体と容器の材料に応じて、液体はより明るく（より暖かく）見える。

使用される容器の材料に応じて、且つ、計量分配された液体に従って、別の強度分布が生じ得て、どの場合にも、容器の放熱が、液体が発する熱輻射の強度差として赤外線カメラ１２によって決定されることが重要である。この強度差は、コンテナの温度制御（冷却又は加熱）によって、又は、強度分布をＩＲカメラ１２で記録する前の短時間の赤外線輻射によって増幅することができる。このようにして、所定の不安定な又は安定した熱的不平衡が提供される。温度制御レセプタクルが、少なくとも１個のスライド１１又は少なくとも１個のマイクロプレート１０を加熱又は冷却するために設けられている点で、所定の熱的不平衡が、安定した熱平衡よりもしばしば容易に発生される。温度制御レセプタクルとスライド又はマイクロプレートの間の熱転移は、レセプタクルとサンプルの間の実際の熱移動を許容する。

液体体積の計量分配が点検されるべき場所は、マイクロプレート１０のウェルに限定されない。点検方法は、又、ガラス又は他の材料からなる平坦な又は構造化されたスライド１１又はサンプルチューブ、トラフ等の他のコンテナにも適している。よって、所定のコンテナは、マイクロプレートのウェル、トラフ、キュベットとチューブを含む群から選択される。その上、選択された位置２は、スライド１１の平坦面上、起立面上又はこのスライド又はオブジェクトキャリアの凹面上（図３参照）に位置する。周囲５は、スライド１１上の選択された近傍位置であるか、又はスライド１１自身であるように定義される。その上、周囲５は、所定の近傍のコンテナ８又はマイクロプレート１０であり得る。スライド１１上の選択された近傍位置８’（図３参照）又は所定の近傍コンテナ８（図２参照）は、既に計量分配された液体サンプル１を有し得る。よって、比較は、常に、乾燥表面又は空のコンテナと行わなければならないことはない。

図２は、赤外線カメラ１２を備えて、本発明にかかる方法を実行する装置の縦断面を示す。マイクロプレート１０又はそのウェルが、容器として使用される。赤外線カメラ１２は、対物レンズを備えると共に、１個だけのウェル又は数個のウェル（図１参照）が撮像されるようなマイクロプレート１０に対する距離に配置されている。しかしながら、焦点距離及び／又は対物レンズのマイクロプレートからの距離を変更することにより、マイクロプレート１０全体又は複数個のマイクロプレートでさえ一緒に撮像される。図１によれば、ウェルは、又、参照番号２を付され、正確に充填されていると共に、そのように意図された場所に配置されている。このウェルは液体サンプル１を有する。別のウェル３は、より大きな液体体積を備える。これは、故意であったり、液体ハンドリング装置の故障によるものであったりする。他のウェル６は、その表面上に石鹸泡７又は石鹸泡沫１４を有したり、液体サンプル１の内部に気泡を有する液体サンプルを備える。それと反対に、正確に充填されたウェル２には、表面１５も液体サンプル１の内部も泡や泡沫を有しない。空の近傍ウェル８もその隣に示される。マイクロプレート全体が単一の記録で写真撮影されない場合、マイクロプレート１０と赤外線カメラ１２は互いに移動自在に形成される。マイクロプレート１０は、マイクロプレート全体が走査されるように、例えば、鏡検法で知られる機械的ステージ上に受承されることが好ましい。しかしながら、カメラは適当に移動させられる。

この場所２における熱輻射強度の分布画像４の記録時に焦点が変動することにより、液面１５と周囲５が鮮明に撮像されて、場所２とその周囲５における熱輻射強度の合焦記録が、画像処理を用いて互いに組合されることが好都合である。それ自身公知の画像処理方法を用いて、場所２とその周囲５における熱輻射強度の合焦記録の組合せを用いて、マイクロプレート１０のウェルにおける液面１５のレベル又は液体体積が決定される。

図３は、その表面上に液体サンプルを有するガラススライドの斜視図を示す。本発明にかかる方法を実行する装置も、赤外線カメラ１２を備える。光鏡検法から知られるように滑らかな表面を有するガラススライド１１は、容器又はサンプルキャリアとして使用される。赤外線カメラ１２は、対物レンズを備えると共に、スライドの一部だけ（破線領域１６）、スライド全体又は複数のこのようなスライド１１が撮像されるように、スライド１１に対する距離に配置される。マイクロプレート１０とスライド１１の同時撮像も考えられる。スライド上の２個の位置が、参照番号２を備える。これは、液体サンプル１が、この目的のために設定された場所で正しく計量分配されたことを示す。周囲５に含まれて液体サンプルを有しない近傍位置８’が、その横に図示される。スライド１１全体が単一の記録で写真撮影されない場合、スライド１１と赤外線カメラ１２は互いに移動自在に形成される。スライド１１は、スライド全体が走査されるように、例えば、鏡検法で知られる機械的ステージ上に受承されることが好ましい。しかしながら、カメラは適当に移動させられる。

この場所２における熱輻射強度の分布画像４の記録時に焦点が変動することにより、液面１５と周囲５が鮮明に撮像されて、場所２とその周囲５における熱輻射強度の合焦記録が、画像処理を用いて互いに組合されることが好都合である。実験（図１参照）で既に示したように、液体サンプル１内の気泡１３又は液面１５上の泡沫１４の存在は、場所２とその周囲５における熱輻射強度の合焦記録の組合せを用いて点検することができる。液体サンプル内の気泡又は液面上の泡沫の点検は、サンプルをこのコンテナから取るべきか否かについての決定に使用される。一定距離に維持された赤外線カメラ１２の焦点距離は、この位置２における輻射熱強度の分布画像４の記録時に焦点を変動させるオートフォーカス機能を用いて変動させられることが好ましい。鮮明に撮像された液面１５と鮮明に撮像された周囲５の高さの差は、焦点距離の変化の結果に基づいて検出される。

別の好ましいやり方として、この位置２における輻射熱強度の分布画像４の記録時に焦点を変動させるために、赤外線カメラ１２の焦点距離を一定に維持し、カメラから液面１５までの距離を変動させて、鮮明に撮像された液面１５と鮮明に撮像された周囲５の高さの差は、この距離の変化に基づいて検出される。

本発明は、液体サンプルをピペット又は計量分配する時に液体計量分配を点検する方法を実行する装置を更に備え、この装置は、特定場所２で液体サンプル１を計量分配するピペッティングシステム又は計量分配システムを含む。この装置は、液体サンプル１の計量分配の後にこの特定場所２から発せられる少なくとも熱輻射の強度の分布画像４を記録する赤外線カメラ１２を含むことを特徴とする。

本発明にかかるこのような装置は、非常に異なる画像処理方法を実行するコンピュータに接続され、又は、このようなコンピュータを含むことが好ましい。このコンピュータは、焦点距離変化を解析、及び／又は距離変化を解析することができることが好ましい。

液体サンプルを計量分配するシステムは、スライド及び／又はコンテナを位置決めするワークテーブル、これらのスライド及び／又はコンテナに対して特定場所２で液体サンプル１をピペット又は計量分配するロボットとこのロボットを制御するコンピュータを含むことが特に好ましい。このシステムは、液体サンプルをピペット又は計量分配する時に液体計量分配を点検する方法を実行する本発明にかかる装置を更に含む。

少なくとも１個のスライド１１又は少なくとも１個のマイクロプレート１０のための温度制御レセプタクルを有するダークチャンバーを含むシステムが、実際上任意の場所で、且つ、現在の室温と少なくとも大略独立して使用することができる。

本発明に関して、液体体積の決定のために以下の定義が適用される。
・液体サンプルは、特定体積の液体である。これは、サブマイクロリットル範囲の液滴、サブミリリットルの液滴又は複数ミリリットルの体積を含む。
・コンテナは、液体体積を中に受承するなんらかの装置である。これは、マイクロプレート１０の１個以上のウェル又はマイクロチトレーションプレート（商標）、トラフ、非常に小さい体積を有するチューブ、いわゆるマイクロチューブ、キュベット等を含む。

スライド１１の表面は、例えば、光鏡検法用にそれ自身公知のガラススライドやＭＡＬＤＩ目標の表面のように平坦であり得る。しかしながら、スライド１１は、例えば、領域を分割するどんな型式の逃げ構造を有してもよい。これらは、溝、他のくぼみ及び／又はフィンと他の突起であり得る。その上、スライドは、この目的のために、異なる高さの平面を有する。

液体サンプルの計量分配の後に赤外線カメラで記録される熱輻射強度の分布画像は、高感度で上方から記録される（図２及び図３参照）。これらの場合、赤外線カメラは、サンプル用のスライド又はコンテナの上方にある。これとは別のやり方として、熱輻射強度を下方から記録して、赤外線カメラを、この目的のために、サンプル用のスライド又はコンテナの下方に配置される。赤外線カメラのこの別の位置は、カメラが、ワークプラットフォームに堅固に取付けられるという利点を有する。その上、光学素子が閉鎖空間内に収容されるから、レンズの汚染が防止されると共に、測定結果の再現性が改良される。両方の代わりのカメラ配置において、光ファイバーが、特定点における熱輻射強度の実際上防眩の入手のために使用される。

図４は、赤外線カメラ（不図示）に光学的に接続された内視鏡を含み、マイクロプレート１０上で本発明にかかる方法を実行する装置の縦断面を示す。図４Ａは、内視鏡を有する装置の第１実施形態において、ウェル縁部１７をファイバーオプチックス２４で検出するように、内視鏡２０とファイバーオプチックス２４の組合せを示す。

光学素子を使用して、光軸２９上の内視鏡は、フォーカルプレーン２２内の観測領域の中心に位置する焦点２１を画定する。観測領域は、又、観測のために十分な被写界深度を有する領域、又は被写界深度領域２３と呼ばれる。十分な被写界深度を有するこの領域の約１／３は、観測者から見て焦点の前方に位置し、この領域の約２／３は、観測者から見て焦点の後方に位置し、これは、破線で示される被写界深度領域２３を描く時に考慮に入れられる。その上、小さい観測角度とより長い焦点距離を有する光学素子が、より大きい観測角度とより短い焦点距離を有する光学素子よりも短い被写界深度領域を有する。例えば、対物レンズが、観測角度と、９６個のウェルのマイクロプレート１０の全断面を撮像するのに十分な対応する画像平面又はフォーカルプレーン２２とを有する内視鏡２０に対して選択された。

ファイバーオプチックス２４は、一方で、照明ビームを発し、他方で、反対の観測方向の反射光を検出するように形成された１束の光ファイバー２５から成る。これは、光ファイバーの約半分が光源に接続され、光ファイバーの残りがカメラに接続されることにより、達成される。このファイバーオプチックスは、可視光で操作されることが好ましい。光ファイバー２５は、機能に応じて内視鏡２０の回りに大略交互に分離されると共に、内視鏡２０に大略平行に配置される。内視鏡端の領域において、光ファイバー２５は、発せられた光線が環状照明を生じ、この照明の直径が、内視鏡端への距離が増大すると共に増大するように、張り開くように構成されている。使用される光ファイバーの個数と内径に応じて、照明リングは、光の離散点の環状構造で構成される。光ファイバー２５の張り開き領域は、検査すべきウェル２の直径より小さい直径を有することが好ましい。よって、内視鏡／ファイバーオプチックスの組合せが、もし必要ならウェル２に確実に突入し得る。ファイバーオプチックス２４の開口角度αは、好ましくは一定であり、公知である。

もし上方ウェル縁部１７がファイバーオプチックス２４で検出されるならば、マイクロプレート１０と内視鏡／ファイバーオプチックス組合せは、光軸２９が所望ウェル２を貫通するまで、大略水平なＸ方向及び／又はＹ方向に互いに移動させられる。この移動は、コンピュータで制御及び／又は規制されることが好ましいと共に、ロボット（不図示）によって実施される。この手順は、ファイバーオプチック・カメラで監視される。その後、内視鏡／ファイバーオプチックス組合せは、ロボットで下降させられ、ファイバーオプチックスで発生され連続的に小さくなる照明リングが、ファイバーオプチック・カメラで観測される。記録すべきウェル２の光軸２９の偶発的な偏心が決定されて、マイクロプレート１０と内視鏡／ファイバーオプチックス組合せの相互位置が修正される。

照明リングがウェル２に突入する瞬間に、照明リングの直径が一定のままであることが観測される。この移行は、図４Ａで丁度到達した、内視鏡／ファイバーオプチックス組合せの特定のＺ位置を示す。このＺ位置を占めた時、上方ウェル縁部１７に対する画像平面２２の現在の距離が、ファイバーオプチックスの開口角度αに応じると共に、現在使用されているマイクロプレート型式と組合されたファイバーオプチックスの幾何学的構造と光学設計に応じて生じる。この現在の距離は、もし内視鏡／ファイバーオプチックス組合せとマイクロプレート型式が常に同一であれば、一定であり、図４Ａにおいて値ｃによって表される。

図５Ａは、図４Ａに対応する縦断面を示す。ここでは、内視鏡／ファイバーオプチックス組合せは、画像平面２２が前に計量分配されたサンプル１の液面１５と丁度一致するまで、Ｚ走行経路を値ａだけ下降されている。Ｚ走行経路ａと定数ｃに基づいて、ウェル２内のサンプル１の体積が、マイクロプレート型式によって定まる既知の全体積を用いて計算される。図４Ａと図５Ａに示す実施形態において、ファイバーオプチックスの照明リングの光点は、内視鏡２０の画像平面の外側に位置することを注目すべきである。しかしながら、画像平面２２は、ファイバーオプチックスの照明リングによって貫通されるのに十分に大きい広さを有することが好ましい（不図示）。この好ましい実施形態において、もし内視鏡の赤外線カメラがファイバーオプチックス２４の照明リングの可視光を記録することができれば、ファイバーオプチック・カメラを無しですますことができる。照明リングは赤外光で発生することができるので、赤外線カメラは照明リングを直接記録する。

図４Ｂは、装置の第２実施形態において、ウェル縁部１７を検出時の内視鏡２０を示す。光軸２９上の光学素子を用いて、内視鏡２０は、フォーカルプレーン２２内の観測領域の中心に位置する焦点２１を画定する。観測領域は、又、観測のために十分な被写界深度を有する領域、又は被写界深度領域２３と呼ばれる（図４Ａ参照）。しかしながら、この内視鏡２０はファイバーオプチックスを備えない。対照的に、この内視鏡２０は、より大きい観測角度を有する広角対物レンズを有するので、画像平面２２は、ウェル２とこのウェル２を囲む壁の上方縁部１７を撮像する。

もし上方ウェル縁部１７が内視鏡２０で検出されるならば、マイクロプレート１０と内視鏡２０は、光軸２９が所望ウェル２を貫通するまで、大略水平なＸ方向及び／又はＹ方向に互いに移動させられる。この移動は、コンピュータで制御及び／又は規制されることが好ましいと共に、ロボット（不図示）によって実施される。この手順は、内視鏡カメラで監視される。その後、内視鏡２０は、ロボットで下降させられ、マイクロプレートの表面が、内視鏡カメラで観測される。記録すべきウェル２の光軸２９の偶発的な偏心が決定されて、マイクロプレート１０と内視鏡２０の相互位置が修正される。図４Ｂでは、ウェル２の上方ウェル縁部１７が画像平面又はフォーカルプレーン２２に対応する、即ち、この上方ウェル縁部１７が合焦している瞬間が到達されている。

図５Ｂには、図４Ｂに対応する縦断面が示されている。内視鏡２０は、画像平面２２が前に計量分配されたサンプル１の液面１５と丁度一致するまで、Ｚ走行経路又は高さ走行経路を値ｂだけ下降されている。Ｚ走行経路ｂに基づいて、ウェル２内のサンプル１の体積が、マイクロプレート型式によって定まる既知の全体積を用いて計算される。よって、液面１５のレベルが、場所２とその周囲５の熱輻射の合焦記録の組合せにより決定され、マイクロプレート１０のウェル２内の液体体積は高さ走行経路から決定される。可視光又は赤外光が、マイクロプレート１０を照明するために内視鏡に送出されるか、又はこのマイクロプレートが上方及び／又は下方から追加で照明される。

基本的に、グラスファイバー等の光ファイバーが、光学素子によって得られる赤外放出分布画像を赤外線カメラに提供するために使用される。従って、液体サンプルを計量分配又は取入れするシステムにおいて、この赤外線カメラは、実際上任意の場所に、もし必要であれば、実験室環境及び／又は液体ハンドリングワークステーションのワークプラットフォームの影響から保護されて設置され得る。

異なるように水で充填されたマルチウェルを有するマイクロプレートの赤外線記録を示す。赤外線カメラを備えて、マイクロプレートが容器として使用される、本発明にかかる方法を実行する装置の縦断面図である。液体サンプルを有するガラススライドの斜視図である。赤外線カメラに光学的に接続された内視鏡を備えて、マイクロプレート上で本発明にかかる方法を実行する装置の縦断面図において、上方ウェル縁部がファイバーオプチックスで検出されるように、内視鏡とファイバーオプチックスの組合せを示す。赤外線カメラに光学的に接続された内視鏡を備えて、マイクロプレート上で本発明にかかる方法を実行する装置の縦断面図において、上方ウェル縁部が内視鏡で検出されるように、広角対物レンズを有する内視鏡を示す。赤外線カメラに光学的に接続された内視鏡を備えて、マイクロプレート上で本発明にかかる方法を実行する装置の縦断面図において、液面が内視鏡で検出されるように、内視鏡とファイバーオプチックスの組合せを示す。赤外線カメラに光学的に接続された内視鏡を備えて、マイクロプレート上で本発明にかかる方法を実行する装置の縦断面図において、液面が内視鏡で検出されるように、広角対物レンズを有する内視鏡を示す。

１液体サンプル
２特定場所
３別のウェル
４分布画像
５周囲
６他のウェル
７石鹸泡
８近傍ウェル
９しぶき
１０マイクロプレート
１１スライド
１２赤外線カメラ
１３気泡
１４泡沫
１５液面
１７上方ウェル縁部
２０内視鏡
２１焦点
２２フォーカルプレーン
２３被写界深度領域
２４ファイバーオプチックス
２５光ファイバー
２９光軸

Claims

液体サンプルの移送を点検する点検方法において、
特定場所において液体サンプルの取入れ又は計量分配を開始するステップ（ａ）と、
ステップ（ａ）で開始される液体サンプル移送の期待された実施に続いて、少なくとも特定場所から発せられる固有熱輻射の強度の分布画像を記録する赤外線カメラを使用するステップ（ｂ）と、
ステップ（ｂ）で記録された分布画像に基づいて、特定場所から発せられる固有熱輻射の強度を、特定場所の近傍に位置する周囲と比較するステップ（ｃ）と、
ステップ（ｃ）で比較された強度を液体サンプルの期待された取入れ又は計量分配に関連付けるステップ（ｄ）と、
液体サンプルが実際に移送されたか否かを決定するステップ（ｅ）と
を備える点検方法。
ピペッティングシステム又は計量分配システムが、液体サンプルを計量分配し、次に、液体サンプルが特定場所に実際に移送されたかどうかの点検が実行される請求項１に記載の点検方法。
ピペッティングシステムが、特定場所で液体サンプルを取入れ、次に、液体サンプルが特定場所から実際に取入れられたかどうかの点検が実行される請求項１に記載の点検方法。
ステップ（ｃ）で比較された強度が、移送された液体サンプルの体積に関係する請求項１に記載の点検方法。
少なくとも特定場所と周囲の固有熱輻射の強度の分布画像の記録の直前に、短時間の熱輻射が特定場所と周囲に指向される請求項１に記載の点検方法。
周囲が、少なくとも１個の近傍コンテナ、マイクロプレートの表面とスライドの表面を含む群から選択される請求項１に記載の点検方法。
近傍コンテナが、計量分配された液体サンプルを既に収容する請求項６に記載の点検方法。
液体サンプルが、近傍コンテナから既に取出された請求項６に記載の点検方法。
特定場所が、所定のコンテナの内部又はスライドの上に配置された請求項１に記載の点検方法。
所定のコンテナが、マイクロプレートのウェル、トラフ、キュベットとサンプルチューブを含む群から選択される請求項９に記載の点検方法。
ステップ（ｂ）により固有熱輻射の強度の分布画像を記録するために、焦点が、液体サンプルの液面のレベルに設定され、更に、周囲が合焦時に、固有熱輻射の強度の第２分布画像が記録されることにより、所定場所と周囲における固有熱輻射の強度の２個の分布画像が、画像処理方法により組合される請求項１に記載の点検方法。
特定場所と周囲における固有熱輻射の強度の分布画像の合焦記録の組合せにより、マイクロプレートのウェル内の液体サンプルの液面のレベルが決定される請求項１１に記載の点検方法。
特定場所と周囲における固有熱輻射の強度の分布画像の合焦記録の組合せにより、液体サンプル内の気泡の存在又は液体サンプルの表面における泡沫の存在が検出される請求項１１に記載の点検方法。
特定場所と周囲における固有熱輻射の強度の２個の分布画像の記録の間に、一定距離に保たれた赤外線カメラの焦点距離が、オートフォーカス機能によって変動させられ、更に、合焦液面レベルと合焦周囲のレベル差が、焦点距離の差の結果に基づいて決定される請求項１１に記載の点検方法。
特定場所と周囲における固有熱輻射の強度の２個の分布画像の記録の間に、赤外線カメラの焦点距離が一定に保たれる一方、液体サンプルの液面レベルに対する赤外線カメラの距離が変動させられ、更に、合焦液面レベルと合焦周囲のレベル差が、距離の差の結果に基づいて決定される請求項１１に記載の点検方法。
液体サンプルの液面レベルに対する赤外線カメラの対物レンズの距離を変動させるために、対物レンズが内視鏡に光学的に接続された請求項１５に記載の点検方法。
請求項１の点検方法を実行する装置において、
液体サンプルを特定場所に移送するピペッティングシステム又は計量分配システムと、ステップ（ａ）で開始される液体サンプル移送の期待された実施に続いて、特定場所と周囲における固有熱輻射の強度の分布画像を記録する赤外線カメラとを備えると共に、請求項１１にかかる画像処理を実行するために、コンピュータに接続するように又はコンピュータを備えるように構成され、
計算システムと接続して、装置は、
ステップ（ｂ）で記録された分布画像に基づいて、少なくとも特定場所と特定場所の近傍に位置する周囲の固有熱輻射の強度を比較するステップ（ｃ）と、
ステップ（ｃ）で比較された強度を液体サンプルの期待された取入れ又は計量分配に関連付けるステップ（ｄ）と、
液体サンプルが実際に移送されたか否かを決定するステップ（ｅ）と
を実行し得る装置。
赤外線カメラに光学的に接続された内視鏡を備える請求項１７に記載の装置。
スライド及び／又はコンテナを位置決めするワークテーブルと、これらのスライド及び／又はコンテナに対して特定場所で液体サンプル（１）をピペット又は計量分配するロボットと、ロボットを制御するコンピュータとを備えて、液体サンプルを移送するシステムにおいて、
請求項１７にかかる装置を更に備えるシステム。
少なくとも１個のスライド又は少なくとも１個のマイクロプレート用の温度制御レセプタクルを有するダークチャンバーを備える請求項１９に記載のシステム。