JP3606040B2 - Automatic dispensing apparatus and dispensing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検体や試薬の分注に用いられる自動分注装置および分注方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
生化学分野等で行われる試験や分析において、検体や試薬などの液体を試料容器に小分けする分注操作が行われる。この分注操作は、内部のピストンを駆動することによって空気の吸引・吐出が可能な分注ノズルの先端に、ピペット形状の分注チップを装着した吸引具を用いて行われる。分注操作は、液体を吸入することおよび吸入した液体を吐出することにより行われるが、吸入に際しては試料容器内の液体中に分注チップの下端部を沈下させた状態で、分注ノズル内の空気を吸引することにより生じた負圧によって、液体を吸入する。また吐出に際しては、試料容器内に既に存在する液体の液面上に分注チップの下端部を位置させた状態で、分注ノズル内に空気を吐出することにより、分注チップ内の液体を試料容器内の液面上に滴下させる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年生化学分野での試験内容の細分化、高度化に伴い、試験の各種過程で行われる分注に対する要求精度はより高度化する傾向にある。しかしながら、従来の分注方法では、以下に述べる理由により分注の高精度化が困難であった。前述のように分注操作は、ピストンを駆動して空気を吸引・吐出し分注チップ内の空間を減圧・加圧することによる圧力差を利用して分注チップの下端部から液体を吸入・吐出するものである。したがって、ピストンの駆動量が一定であっても、分注チップの下端部が液体を吸入・吐出しやすい状態であるか否かにより吸入・吐出される液体の量はばらつく。このときの液体を吸入・吐出しやすいか否かは、主に分注チップの下端部と液面との相対的な位置関係に左右される。
【0004】
すなわち、吸入時に分注チップの下端部が液面付近に位置していれば、液体吸入時には液面付近の空気を同時に吸入することとなり、吸入液体量はばらつく。また、吐出時に分注チップの下端部が液面近くに位置している場合には、吐出される液滴の自由な滴下が液面により妨げられることとなり、吐出量が一定しない。また分注チップの下端部の位置が適正位置より過剰に上方である場合には、液面に滴下した液滴の撥ね返りによる分注誤差を生じることとなる。
【0005】
このように、分注精度は分注チップと液面との相対的な位置関係、言い換えれば分注チップの高さ位置と試料容器内での液面高さに大きく依存している。ところが、現状で使用される試料容器の断面形状は、単純な円筒形状で底面が平らなものや、底面が錐形状のものなど様々な種類がある。したがって、時間あたりの吸入・吐出量を一定に保っていても、容器の断面形状に依って液面の上昇・下降速度が異ることとなり、このことが液面と分注チップとの相対的位置関係を一定に保つことをより困難なものとしている。以上説明したように、従来の分注方法には、分注チップと液面との相対的位置関係に起因して、吸入・吐出量を安定させて分注精度を向上させることが困難であるという問題点があった。
【0006】
そこで本発明は、吸入・吐出量を安定させて分注精度を向上させることができる自動分注装置および分注方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の自動分注装置は、試料容器内の液体を吸入・吐出する吸引具を備えた分注ヘッドと、この分注ヘッドを水平方向に前記試料容器に対して相対的に移動させる移動手段と、前記吸引具から液体を吸入・吐出させるピストンと、このピストンを与えられたピストン駆動速度で駆動する駆動手段と、前記分注ヘッドを昇降させる昇降手段と、各分注動作の分注量、前記各試料容器の底部の形状に応じて試料容器内の液量と液面高さの関係を示す複数のデータテーブルおよび当該分注開始時点での試料容器内の液面高さに関するデータを含む制御データを記憶した記憶部と、この記憶部より前記制御データを読み出して前記駆動手段および前記昇降手段を制御して前記吸引具が前記試料容器内の液体を吸入する際、およびまたは前記試料容器内に液体を吐出する際、前記各試料容器の底部の形状に応じたデータテーブルおよび前記ピストン駆動速度に基づいて前記分注ヘッドの昇降速度を制御して前記吸引具の下端部と前記試料容器内の液面との相対距離を一定に保つと共に、前記液面高さを分注後の液面高さに更新する制御手段とを備えた。
【0008】
請求項2記載の分注方法は、分注ヘッドに備えられた吸引具の下端部を試料容器に挿入し、駆動手段が与えられたピストン駆動速度でピストンを駆動することにより前記下端部から試料容器内の液体を吸入・吐出して分注する分注方法であって、各分注動作の分注量、前記各試料容器の底部の形状に応じて試料容器内の液量と液面高さの関係を示す複数のデータテーブルおよび当該分注開始時点での試料容器内の液面高さに関するデータを含む制御データを記憶部に記憶させ、分注時にはこの制御データを前記記憶部から読み出して前記駆動手段および前記昇降手段を制御手段によって制御することにより、前記吸引具が前記試料容器内の液体を吸入する際、およびまたは前記試料容器内に液体を吐出する際、前記各試料容器の底部の形状に応じたデータテーブルおよび前記ピストン駆動速度に基づいて前記分注ヘッドの昇降速度を制御して前記吸引具の下端部と前記試料容器内の液面との相対距離を一定に保ち、分注後に前記液面高さを分注後の液面高さに更新するようにした。
【0009】
請求項3記載の分注方法は、請求項2記載の分注方法であって、前記駆動手段および昇降手段を制御するに際し、まず前記駆動手段の駆動速度パターンを設定し、次いでこの駆動速度パターンに基づいて前記昇降手段の速度パターンを設定するようにした。
【0010】
各請求項記載の発明によれば、吸引具が試料容器内で液体を吸入・吐出する際の吸引具の下端部と液面との相対距離を所定値に保つようピストンの駆動手段および分注ヘッドの昇降手段を制御することにより、吸入・吐出量を安定させて分注精度を向上させることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の自動分注装置の斜視図、図2は同自動分注装置の構成を示すブロック図、図3は同自動分注装置のデータの流れを示す処理ブロック図、図4(a)は同自動分注装置の作業手順情報を示すデータテーブル、図4(b)は同自動分注装置のプレート情報を示すデータテーブル、図4(c)は同自動分注装置の液面情報を示すデータテーブル、図5(a)、(b)、(c)、図6(a)は同自動分注装置のデータテーブルのグラフ、図6(b)は同自動分注装置のピストン駆動パターンを示すグラフ、図6(c)は同自動分注装置の分注ヘッド昇降パターンを示すグラフ、図7は同分注方法のメインプログラムのフロー図、図8は同分注方法の吸入動作を示すフロー図、図9は同分注方法の吐出動作を示すフロー図である。
【0012】
まず図1を参照して自動分注装置の構造を説明する。図1において、基台1上にはマイクロプレート2およびリザーバ3が載置されている。これらのマイクロプレート2、リザーバ3は搬送アーム5によって図外のストッカから基台1の上面に搬送される。マイクロプレート2、リザーバ3にはそれぞれ試料容器の小孔であるウェル2a,3aが格子状に多数設けられている。
【0013】
基台1の上方には、Xデータテーブル6が配設されており、Xデータテーブル6にはYデータテーブル7がX方向に移動自在に固着されている。Yデータテーブル7には、分注ヘッド8がY方向に移動自在に固着されている。分注ヘッド8は、分注チップ10が下端部に装着されたノズル9を備えている。ノズル9および分注チップ10は吸引具を構成し、分注チップ10の下端部より液体を吸入・吐出する。したがって、Xデータテーブル6、Yデータテーブル7を駆動して分注ヘッド8を移動することにより、分注チップ10の下端部よりウェル3a内の液体を吸入し、ウェル2aに吐出して分注を行うことができる。
【0014】
次に図2を参照して自動分注装置のシステム構成を説明する。図2に示すように、ノズル9内にはピストン11が嵌合しており、ピストン11はロッド12によってラックギア13と連結されている。ラックギア13は、モータ15によって回転駆動されるピニオンギア14と噛み合っている。したがってモータ15を駆動することにより、ピストン11はノズル9内で上下動し、ノズル9に装着された分注チップ10内の空気を吸引・吐出する。したがってモータ15、ピニオンギア14およびラックギア13はピストン11を駆動する駆動手段となっている。
【0015】
ノズル9はブロック16に嵌入して設けられており、ブロック16はラックギア18と連結されている。ラックギア18はモータ20に回転駆動されるピニオンギア19と噛み合っている。モータ20を駆動するとブロック16とともにノズル9および分注チップ10が昇降動作を行う。したがってモータ20、ピニオンギア19およびラックギア18は分注ヘッド8を昇降させる昇降手段となっている。
【0016】
次に制御系の構成を図2、図3および図4を参照して説明する。ピストン駆動制御部21はピストン駆動速度パターン(後述)に基づいてピストン駆動用のモータ15を制御する。分注ヘッド昇降制御部22は、分注ヘッド昇降速度パターン(後述)に基づいて分注ヘッド8の昇降用のモータ20を制御する。処理制御部23は、後述する記憶部30から制御データを読み出し、ピストン駆動制御部21および分注ヘッド昇降制御部22へ速度パターン等を出力する。入力手段24はキーボードなどであり、設定用データを入力する。表示部25はディスプレイであり、データ入力時の画像表示を行う。
【0017】
記憶部30は、以下に説明するピストン駆動制御用および分注ヘッド昇降制御用の各種の制御データを記憶する。プログラム31は分注動作全体のシーケンスプログラムである。作業手順情報32は、図4(a)に示すように、分注動作を構成する各要素作業を動作順に順序付けして各作業NO.(符号51)を付し、各作業NO.毎に各要素作業に必要な作業内容(符号52)に関する情報を示すものである。
【0018】
プレート情報33は分注の対象となるマイクロプレート2やリザーバ3に関する情報であり、図4(b)に示すように、各プレートに付されるプレートNO.(符号53)、当該プレートに含まれるウェルの行列数54、ウェルの穴径55およびウェルの底部の断面形状56の各データを含んでいる。ウェルの底部の形状の例として、平底形状、球形状および円錐形状がある。
【0019】
液面位置情報34は、図4(c)に示すように各プレートNO.の各ウェル(行、列)57ごとに、その時点での液面高さ(h)を記憶させたものである。符号35、36および37が付されたデータテーブル1、データテーブル2、データテーブル3は、前述の3種類のウェルの底部の形状に対応した分注ヘッド8の昇降パターンの原型となるものである。オフセットデータ38は、ウェル2a内の液面と分注チップ10の下端部との相対距離dを示す。図2では液体吐出時の状態を示しているが、吸入時には分注チップ10の下端部は液面より下に沈下するため、この沈下量のデータが指定される。
【0020】
次に、分注ヘッド8の昇降パターンを決定する基礎データとなるデータテーブルについて説明する。図5(a),(b),(c)は底部の形状がそれぞれ平底形状、球形状および円錐形状のウェル内の液量を横軸に、液面高さを縦軸にとって両者の関係をグラフで示したものである。図5(a)に示す平底形状のものは、単純な円筒であり液面高さと液量は比例するため、直線状のグラフで表される。
【0021】
これに対し、図5(b),(c)に示す例では、液面高さが所定高さ(球形状では球半径R、円錐形状では円錐高さH)以上の範囲では図5(a)と同様に直線状のグラフとなるが、液面高さが前記所定高さ以下の範囲では断面が絞られた形状となっているため、同一液量に対して液面高さの変化率が一定でなく、それぞれの断面形状に応じて図5(b),(c)に示すようなグラフとなる。
【0022】
すなわち、液面が上述の範囲にあるときに、一定量で吸入(または吐出)を行っても、液面の低下(または上昇)量は時間的に一定とならず、図5(b),(c)に示すグラフに沿ったものとなる。したがって、吸入・吐出時に液面と分注チップ10の下端部との相対距離dを所定量に保つためには、分注ヘッド8の昇降動作を液面の動きと同期させればよい。
【0023】
通常単位時間当りの吸入・吐出量、すなわち吸入・吐出速度は、分注対象液体の粘度などの性状によって定められる最適値に設定され、各分注動作時に既知情報として与えられる。ここで、吸入・吐出動作中は、吸入・吐出速度すなわちピストン11の駆動速度は、モータ15の起動・停止時のごく短い時間を除き一定に保たれるので、吸入・吐出量はほぼ時間に比例すると見なして差しつかえない(図6(b)参照)。この場合には、図5(a),(b),(c)の横軸(液量)を時間とおきかえたものが、分注時の液面高さの時間的変化を示すものとなる。したがって、分注チップ10の下端部の昇降動作を液面の動きと同期させるためには、分注ヘッド8の昇降速度を、図5(a),(b),(c)の各グラフを時間的に微分して得られる速度パターンで変化させればよい。
【0024】
具体例として、図5(b)に示す球形の底面例について、図6を参照して速度パターン設定の手順を説明する。分注対象が特定されると、図6(a)に示すようなグラフで示されるデータテーブルが与えられると同時に、当該時点での液面高さ(h1)および、吸入・吐出すべき液量である分注量(Q)も既知情報として与えられる。また前述のように分注対象の液体を吸引・吐出するのに最適なピストン駆動速度vが与えられるため、図6(b)に示すように、吸入・吐出に要する時間、すなわち分注時間t1が求められる。
【0025】
次に図6(a)のグラフ上において、当該時点での液面高さh1に相当する点P1を求め、点P1に対応する液量(吸引・吐出量)に前述の分注量Qを加算する。そしてこの加算された液量に対応するグラフ上の点P2を求める。この点P2に対応する縦軸上の液面高さh2が、分注後の目標液面高さを示している。すなわち、分注動作時の液面高さは、ウェル内の液量変化に伴って、このグラフ上を点P1からP2まで変化する。
【0026】
図6(c)上段のグラフは、図6(a)のグラフの点P1から点P2までの範囲(液面高さh2−h1の範囲)を切り取り、横軸を時間に置き換えたものである。この置き換えは、図6(b)に示す液量(吸入・吐出量)と時間との関係によって行われる。これにより、分注量Qに対応した分注時間t1がグラフの横軸上に求められる。従って、分注チップ10の下端部と液面との間の距離を一定に保つには、図6(c)上段に示す液面高さのグラフを微分して得られる分注ヘッド昇降速度パターン(図6(c)下段のグラフ)で分注ヘッド昇降用のモータ20を駆動すればよい。そして分注開始時の分注チップ10の位置を液面から所定距離dに設定しておくことにより、どの範囲の液面高さに対してもこの所定距離dを保持することができる。なお、図6(c)の速度パターンにおいて、モータ20の起動時には所定の立ち上がり時間を要するが、グラフ上では省略している。
【0027】
また、本実施の形態では、吸入・吐出量は時間的に変化せず、一定である例を示しているが、ピストン駆動速度を時間的に変化させてもよい。この場合には、図6(a)のグラフから図6(c)上段のグラフを求める際に、液量と時間との関係が単純な比例関係とは成らず、ピストン駆動速度パターンによって定められる吸入・吐出量と時間との関係に従って、液量を時間に置き換える操作を行えばよい。いずれの場合にも、まずピストン駆動手段の駆動速度パターンを設定し、次いでこの駆動速度パターンに基づいて分注ヘッド8の昇降手段の速度パターンを設定することが行われる。これにより、分注対象液体の性状に応じた吸入・吐出速度を維持しながら、しかも分注チップ10と液面との相対的な位置関係を良好に保つことができるので、高精度の分注を行うことができる。
【0028】
次に図3を参照して、自動分注装置の各種データのフローおよびデータ処理内容について説明する。まず分注動作の開始に先立って、データ読み取り部44によりデータが読み取られる。作業手順情報32からは対象となるプレートNO.、ウェル位置および分注量が、プレート情報33からは対象ウェルの穴径、底部の形状が、また液面位置情報34からは対象ウェルのその時点での液面高さのデータが読み込まれる。
【0029】
これらのデータは、オフセットデータ38として与えられる所定距離dとともに分注ヘッド昇降パターン設定部40に送られる。また、これらのデータのうち、分注量および分注対象液体の性状に関するデータは、ピストン駆動速度を設定するため、ピストン駆動パターン設定部45に送られる。ここでは、分注液体に応じた最適な吸入・吐出量を得るためのピストン駆動速度パターンが設定される。設定されたピストン駆動速度パターンは、ピストン制御部21(図2参照)へ送られる。
【0030】
分注ヘッド昇降パターン設定部40は、ウェルの底部の形状に応じて準備されるデータテーブル1、データテーブル2およびデータテーブル3のそれぞれに対応して、第1の昇降パターン設定部41、第2の昇降パターン設定部42および第3の昇降パターン設定部43を有している。これらの昇降パターン設定部により、分注ヘッド8を昇降させるモータ20の速度パターン(分注ヘッド昇降速度パターン)が設定される。また、速度パターンの設定とともに、分注後の当該ウェルの液面高さのデータが液面位置情報34に送られ、データが更新される。設定された分注ヘッド昇降速度パターンは、分注ヘッド昇降制御部22(図2参照)へ送られる。
【0031】
この自動分注装置は上記のように構成されており、以下、動作について図7〜図9のフローに沿って説明する。まず図7を参照して分注動作のメインプログラムについて説明する。図7において、作業手順を示す番号Nを1にリセットする(ST1)。次に作業手順情報が順次読み込まれ(ST2)、まず作業内容がプレート搬送か否かが判断され(ST3)、プレート搬送であれば、所定のプレート搬送処理動作が行われ、マイクロプレート2やリザーバ3の搬入や搬出が行われる(ST4)。
【0032】
プレート搬送でないならば、次に吸入動作か否かが判断され(ST5)、吸入動作であれば所定の吸入動作処理が行われる(ST6)。同様に吐出動作か否かの判断(ST7)、吐出動作処理(ST8)を行い、その後作業番号Nを最終番号と対比して作業完了か否かが判断され(ST9)、完了であれば分注動作を終了し、未完了であれば番号Nに1をプラスし(ST10)、ST2に戻って同様のステップを継続する。
【0033】
次に図8を参照して吸入動作処理について説明する。図7のフローにおいて、ST5にて吸引動作と判断されたならば、作業手順情報32より吸引量Qが読み取られる(ST11)。次いで液面位置情報34より現時点での液面h1が読み取られ(ST12)、プレート情報33よりウェルの底部形状情報が読み取られる(ST13)。
【0034】
ここでウェルの底部形状が、平底、球形、円錐形のいずれであるかが判断され(ST14)、判断結果に従い、それぞれデータテーブル1、データテーブル2またはデータテーブル3に基づいてピストンの駆動パターンおよび分注ヘッドの昇降パターンを設定する(ST15,ST16,ST17)。そしてこのようにして設定された駆動パターンおよび昇降パターンに基づいてピストン11および分注ヘッド8を動作させ、吸入動作を実行する。そして分注後の液面高さを液面位置情報34に送り、データ更新を行って吸入動作を終了する。
【0035】
同様に図9は吐出動作処理のフローを示している。このフローは図8のフローにおける吸入量の読み取り(ST11)を吐出量の読み取り(ST21)と、また吸入動作実行(ST18)を吐出動作実行(ST28)と置き換えたもので、その他のフローの内容は吸入動作処理と同様である。
【0036】
なお、本実施の形態では、吸引具から液体を吸入・吐出させるピストンが、分注ヘッドに内蔵されている例を示しているが、ピストンは分注ヘッドとは別途に設けられた吸入・吐出用ポンプに内蔵された形のものであってもよい。
【0037】
以上説明したように、本実施の形態は、液面の高さの範囲によって液面の上下動が異るような底面形状を有するウェルを用いて分注を行う場合においても、常に液面と分注チップの下端部との相対距離を所定値に保つことを目的として、予め底面形状を考慮に入れた液面高さと吸引・吐出量との関係を表すデータテーブルを作成し、このデータテーブルに基づいてピストンの駆動と分注ヘッドの昇降動作を制御するようにしたものである。
【0038】
【発明の効果】
本発明によれば、底部の形状が異なる試料容器を使用する場合においても常に分注対象液体の性状に見合った吸入吐出速度を維持しながら、かつ吸入・吐出量を安定させて分注精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の自動分注装置の斜視図
【図2】本発明の一実施の形態の自動分注装置の構成を示すブロック図
【図3】本発明の一実施の形態の自動分注装置のデータの流れを示す処理ブロック図
【図4】(a)本発明の一実施の形態の自動分注装置の作業手順情報を示すデータテーブルを示す図
(b)本発明の一実施の形態の自動分注装置のプレート情報を示すデータテーブルを示す図
(c)本発明の一実施の形態の自動分注装置の液面情報を示すデータテーブルを示す図
【図5】(a)本発明の一実施の形態の自動分注装置のデータテーブルのグラフ
(b)本発明の一実施の形態の自動分注装置のデータテーブルのグラフ
(c)本発明の一実施の形態の自動分注装置のデータテーブルのグラフ
【図6】(a)本発明の一実施の形態の自動分注装置のデータテーブルのグラフ
(b)本発明の一実施の形態の自動分注装置のピストン駆動パターンを示すグラフ
(c)本発明の一実施の形態の自動分注装置の分注ヘッド昇降パターンを示すグラフ
【図7】本発明の一実施の形態の分注方法のメインプログラムのフロー図
【図8】本発明の一実施の形態の分注方法の吸入動作を示すフロー図
【図9】本発明の一実施の形態の分注方法の吐出動作を示すフロー図
【符号の説明】
2 マイクロプレート
3 リザーバ
6 Xデータテーブル
7 Yデータテーブル
8 分注ヘッド
9 ノズル
10 分注チップ
15 モータ
20 モータ
21 ピストン駆動制御部
22 分注ヘッド昇降制御部
23 処理制御部
30 記憶部
32 作業手順情報
33 プレート情報
34 液面位置情報[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic dispensing apparatus and a dispensing method used for dispensing specimens and reagents.
[0002]
[Prior art]
In tests and analyzes performed in the biochemical field and the like, a dispensing operation is performed in which a liquid such as a specimen or a reagent is divided into sample containers. This dispensing operation is performed using a suction tool in which a pipette-shaped dispensing tip is attached to the tip of a dispensing nozzle that can suck and discharge air by driving an internal piston. The dispensing operation is performed by inhaling the liquid and discharging the inhaled liquid. During the inhalation, the lower end of the dispensing tip is submerged in the liquid in the sample container, The liquid is sucked by the negative pressure generated by sucking the air. When discharging, the liquid in the dispensing tip is discharged by discharging air into the dispensing nozzle with the lower end of the dispensing tip positioned on the liquid level of the liquid already present in the sample container. It is dripped on the liquid level in a sample container.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, with the recent refinement and sophistication of test contents in the biochemical field, the accuracy required for dispensing performed in various processes of the test tends to become more sophisticated. However, in the conventional dispensing method, it has been difficult to improve the accuracy of dispensing for the following reasons. As described above, in the dispensing operation, the piston is driven to suck and discharge air, and the pressure in the space in the dispensing tip is reduced and pressurized to draw in liquid from the lower end of the dispensing tip. To be discharged. Therefore, even if the driving amount of the piston is constant, the amount of liquid sucked and discharged varies depending on whether or not the lower end portion of the dispensing tip is in a state where it is easy to suck and discharge liquid. Whether or not it is easy to suck and discharge the liquid at this time mainly depends on the relative positional relationship between the lower end portion of the dispensing tip and the liquid surface.
[0004]
That is, if the lower end portion of the dispensing tip is positioned near the liquid level at the time of inhalation, the air near the liquid level is simultaneously sucked at the time of liquid inhalation, and the amount of sucked liquid varies. In addition, when the lower end portion of the dispensing tip is located near the liquid level at the time of discharge, free drop of the discharged droplet is hindered by the liquid level, and the discharge amount is not constant. Further, when the position of the lower end portion of the dispensing tip is excessively above the appropriate position, a dispensing error due to the rebound of the droplet dropped on the liquid surface occurs.
[0005]
Thus, the dispensing accuracy greatly depends on the relative positional relationship between the dispensing tip and the liquid level, in other words, the height position of the dispensing tip and the liquid level in the sample container. However, there are various types of cross-sectional shapes of sample containers used at present, such as a simple cylindrical shape with a flat bottom surface and a bottom surface with a cone shape. Therefore, even if the amount of suction / discharge per hour is kept constant, the rising / lowering speed of the liquid level varies depending on the cross-sectional shape of the container. This is the relative relationship between the liquid level and the dispensing tip. It is more difficult to keep the positional relationship constant. As described above, in the conventional dispensing method, it is difficult to stabilize the suction / discharge amount and improve the dispensing accuracy due to the relative positional relationship between the dispensing tip and the liquid surface. There was a problem.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an automatic dispensing apparatus and a dispensing method that can improve the dispensing accuracy by stabilizing the inhalation / discharge amount.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The automatic dispensing apparatus according to
[0008]
The dispensing method according to
[0009]
The dispensing method according to
[0010]
According to the invention described in each claim, the piston driving means and the dispensing are performed so that the relative distance between the lower end portion of the suction tool and the liquid level when the suction tool sucks and discharges the liquid in the sample container is maintained at a predetermined value. By controlling the lifting means of the head, it is possible to stabilize the suction / discharge amount and improve the dispensing accuracy.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of an automatic dispensing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the automatic dispensing apparatus, and FIG. 3 is a processing block showing a data flow of the automatic dispensing apparatus. 4A is a data table showing work procedure information of the automatic dispensing apparatus, FIG. 4B is a data table showing plate information of the automatic dispensing apparatus, and FIG. 4C is the automatic dispensing apparatus. Data table showing liquid level information of the pouring device, FIGS. 5 (a), (b), (c) and FIG. 6 (a) are graphs of the data table of the automatic dispensing device, and FIG. 6 (b) is the automatic FIG. 6 (c) is a graph showing a dispensing head elevation pattern of the automatic dispensing device, FIG. 7 is a flow chart of the main program of the dispensing method, and FIG. 8 is the same. FIG. 9 is a flowchart showing the discharge operation of the dispensing method. A.
[0012]
First, the structure of the automatic dispensing apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a
[0013]
An X data table 6 is disposed above the
[0014]
Next, the system configuration of the automatic dispensing apparatus will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, a
[0015]
The
[0016]
Next, the configuration of the control system will be described with reference to FIG. 2, FIG. 3 and FIG. The piston
[0017]
The memory |
[0018]
The
[0019]
As shown in FIG. 4 (c), the liquid
[0020]
Next, a data table serving as basic data for determining the lifting pattern of the dispensing
[0021]
On the other hand, in the example shown in FIGS. 5B and 5C, the liquid surface height is within the range equal to or higher than a predetermined height (spherical radius R in the spherical shape, conical height H in the conical shape). ) Is a linear graph, but since the cross section is narrowed within the range where the liquid level is below the predetermined height, the rate of change of the liquid level with respect to the same liquid amount Is not constant, and the graphs shown in FIGS. 5B and 5C are obtained according to the respective cross-sectional shapes.
[0022]
That is, when the liquid level is in the above-described range, even if suction (or discharge) is performed with a constant amount, the amount of decrease (or increase) in the liquid level is not constant over time, and FIG. It is along the graph shown in (c). Therefore, in order to keep the relative distance d between the liquid level and the lower end of the dispensing
[0023]
Usually, the suction / discharge amount per unit time, that is, the suction / discharge speed, is set to an optimum value determined by properties such as the viscosity of the liquid to be dispensed, and is given as known information at each dispensing operation. Here, during the suction / discharge operation, the suction / discharge speed, that is, the driving speed of the
[0024]
As a specific example, the speed pattern setting procedure for the spherical bottom surface example shown in FIG. 5B will be described with reference to FIG. When the dispensing target is specified, a data table shown in a graph as shown in FIG. 6A is given, and at the same time, the liquid level height (h1) and the amount of liquid to be sucked and discharged The dispensed amount (Q) is also given as known information. Further, as described above, since the optimum piston drive speed v for sucking and discharging the liquid to be dispensed is given, as shown in FIG. 6B, the time required for suction and discharge, that is, the dispensing time t1. Is required.
[0025]
Next, on the graph of FIG. 6A, a point P1 corresponding to the liquid level height h1 at the time is obtained, and the above-mentioned dispensing amount Q is set to the liquid amount (suction / discharge amount) corresponding to the point P1. to add. Then, a point P2 on the graph corresponding to the added liquid amount is obtained. The liquid level height h2 on the vertical axis corresponding to this point P2 indicates the target liquid level height after dispensing. That is, the height of the liquid level during the dispensing operation changes from the points P1 to P2 on this graph as the amount of liquid in the well changes.
[0026]
The upper graph in FIG. 6C is obtained by cutting out the range from the point P1 to the point P2 (the range of the liquid level height h2-h1) in the graph of FIG. 6A and replacing the horizontal axis with time. . This replacement is performed according to the relationship between the liquid amount (intake / discharge amount) and time shown in FIG. Thereby, the dispensing time t1 corresponding to the dispensing amount Q is obtained on the horizontal axis of the graph. Therefore, in order to keep the distance between the lower end of the dispensing
[0027]
In the present embodiment, the suction / discharge amount does not change with time and is constant, but the piston drive speed may be changed with time. In this case, when the upper graph of FIG. 6C is obtained from the graph of FIG. 6A, the relationship between the liquid amount and time does not become a simple proportional relationship, but is determined by the piston drive speed pattern. According to the relationship between the suction / discharge amount and time, an operation of replacing the liquid amount with time may be performed. In any case, first, the drive speed pattern of the piston drive means is set, and then the speed pattern of the lifting means of the dispensing
[0028]
Next, various data flows and data processing contents of the automatic dispensing device will be described with reference to FIG. First, prior to the start of the dispensing operation, data is read by the
[0029]
These data are sent to the dispensing head lifting / lowering
[0030]
The dispensing head raising / lowering
[0031]
This automatic dispensing apparatus is configured as described above. Hereinafter, the operation will be described with reference to the flowcharts of FIGS. First, the main program of the dispensing operation will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the number N indicating the work procedure is reset to 1 (ST1). Next, the work procedure information is sequentially read (ST2), and it is first determined whether or not the work content is plate conveyance (ST3). If it is plate conveyance, a predetermined plate conveyance processing operation is performed, and the
[0032]
If the plate is not transported, it is next determined whether or not it is a suction operation (ST5), and if it is a suction operation, a predetermined suction operation process is performed (ST6). Similarly, it is determined whether or not the operation is a discharge operation (ST7), and a discharge operation process (ST8) is performed. Thereafter, the operation number N is compared with the final number to determine whether or not the operation is completed (ST9). If the incomplete operation is not completed, 1 is added to the number N (ST10), and the same step is continued by returning to ST2.
[0033]
Next, the suction operation process will be described with reference to FIG. If it is determined in ST5 that the suction operation is performed in ST5, the suction amount Q is read from the work procedure information 32 (ST11). Next, the current liquid level h1 is read from the liquid level position information 34 (ST12), and the bottom shape information of the well is read from the plate information 33 (ST13).
[0034]
Here, it is determined whether the bottom shape of the well is a flat bottom, a spherical shape, or a conical shape (ST14). Based on the determination result, the piston drive pattern and the data table 1, data table 2, or data table 3, respectively. The raising / lowering pattern of the dispensing head is set (ST15, ST16, ST17). Then, the
[0035]
Similarly, FIG. 9 shows a flow of the discharge operation process. In this flow, the reading of the suction amount (ST11) in the flow of FIG. 8 is replaced with the reading of the discharge amount (ST21), and the execution of the suction operation (ST18) is replaced with the discharge operation execution (ST28). Is similar to the inhalation operation process.
[0036]
In this embodiment, an example is shown in which a piston that sucks and discharges liquid from the suction tool is built in the dispensing head. However, the piston is sucked and discharged separately from the dispensing head. It may be in the form of being built in the pump.
[0037]
As described above, the present embodiment always maintains the liquid level even when dispensing is performed using a well having a bottom surface shape in which the vertical movement of the liquid level varies depending on the range of the liquid level. For the purpose of keeping the relative distance to the lower end of the dispensing tip at a predetermined value, a data table is created that represents the relationship between the liquid level height and the suction / discharge amount taking into account the shape of the bottom surface in advance. Based on the above, the driving of the piston and the lifting and lowering operation of the dispensing head are controlled.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, while maintaining the suction and discharge speed always commensurate with the nature of the dispensing liquid of interest even in the case of using a specimen container that different shapes of the bottom portion, and to stabilize the suction-discharge rate dispensing Accuracy can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an automatic dispensing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an automatic dispensing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a processing block diagram showing the flow of data in the automatic dispensing device in the form of FIG. 4A. FIG. 4B is a diagram showing a data table showing work procedure information in the automatic dispensing device in one embodiment of the present invention. The figure which shows the data table which shows the plate information of the automatic dispensing apparatus of one Embodiment of this invention (c) The figure which shows the data table which shows the liquid level information of the automatic dispensing apparatus of one Embodiment of this invention (A) Graph of data table of automatic dispensing apparatus of one embodiment of the present invention (b) Graph of data table of automatic dispensing apparatus of one embodiment of the present invention (c) One embodiment of the present invention Fig. 6 is a graph of the data table of the automatic dispensing device of the embodiment. (B) Graph showing the piston drive pattern of the automatic dispensing device according to one embodiment of the present invention (c) Graph of the automatic dispensing device according to one embodiment of the present invention FIG. 7 is a flow chart of the main program of the dispensing method according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 is a flow showing the suction operation of the dispensing method according to the embodiment of the present invention. FIG. 9 is a flowchart showing the discharge operation of the dispensing method according to the embodiment of the present invention.
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