JP3926546B2

JP3926546B2 - 点着検出方法および点着検出装置

Info

Publication number: JP3926546B2
Application number: JP2000288246A
Authority: JP
Inventors: 明広小松
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2020-09-22
Also published as: JP2002098707A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療分野、バイオ分野等における分析装置などにおいて液体を点着部材に収容し、分析素子、スライド、ガラス等に所定量点着するについて、正常な点着が行われたか否かの検出を行う点着検出方法および点着検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
定量分析等においては、検体等の液体を点着部材に吸引収容し、分析素子、スライド、ガラス等に所定量だけ吐出点着することが行われる。このような測定においては、液体を規定されている所定量だけ正確に点着することが測定精度を高める点で重要であり、また、正常な点着がなされていないとその後の処理が無駄となる。
【０００３】
上記点から、例えば、米国特許第５，０８４，６２０号、同第４，４２０，５５６号（特公平２−３４６７号）には、被点着材への液体の点着の有無を検出するようにした技術が開示されている。これらの技術は、赤外発光ダイオードを用いた赤外光を被点着材に照射して透過光を検出するか、または、フィルターを通して水により吸収される波長を有した光を被点着材に照射して反射光を検出することによって、検出光量の変化から被点着材に液体が点着されたことを検出するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような特定の光線を照射して点着を検出するものでは、検出精度の点、被点着材の種類の点、点着量の点、コスト面で難点を有している。
【０００５】
つまり、上記光照射方式では検出結果が外光の影響を受けて誤作動しやすく、さらに専用の光源およびセンサを設置するためコスト面で不利となる。また、被点着材としては、赤外光を透過するもの、または、被点着材の底面側から点着された液体に照射光が反射する構造を有する被点着材にしか適用できないと共に、点着された液体が光の透過または反射の検出に必要なある程度の展開面積となるように、多くの点着量が必要となり微量点着に適さない問題を有する。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、被点着材に対する液体の点着の有無を特別な検出手段を設けずに点着装置に既に内蔵されている圧力センサを用いて検出可能とした点着検出方法および点着検出装置を提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は、基本的に点着部材の先端に液滴を形成し、この液滴を被点着材に移動接触させて点着するものを対象とし、液滴が被点着材の表面に付着展開する際に、液滴が引かれて点着部材の内圧が低下変化することに着目し、この圧力変化を検出して、正常点着を判定するものであって、液滴が正常に作成されずに点着が行われていない場合、被点着材がセットされていないで点着が行われていない場合、液滴が被点着材の表面に接触する前に液滴が落下した場合などの未点着または誤点着による点着異常と判別する。
【０００８】
つまり、本発明の点着検出方法は、液体を点着部材に収容しその先端に所定量の液滴を形成した後、前記点着部材を被点着材に接近させ前記液滴を被点着材の表面に接触させて、液滴が被点着材の表面に付着展開することで点着を行うについて、前記点着部材の内圧変化を検出するとともに、前記液滴が被点着材に接触する点着タイミングを検出し、該点着タイミングにおける前記点着部材の内圧が所定量低下する圧力変化が発生したことを判別して液滴の正常点着を検出することを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記液滴が被点着材に接触する点着タイミングにおける前記点着部材の内圧が所定量低下する圧力変化が発生しないことを判別して点着異常を検出する。前記点着部材の先端に前記液滴を形成する際の前記点着部材の内圧が上昇する圧力変化の後、前記液滴が被点着材に接触する点着タイミングの前に、前記点着部材の内圧に所定量の圧力変化が発生したことを判別して点着異常を検出する。
【００１０】
一方、本発明の点着検出装置は、液体を点着部材に収容しその先端に所定量の液滴を形成した後、前記点着部材を被点着材に接近させ前記液滴を被点着材の表面に接触させて、液滴が被点着材の表面に付着展開することで点着を行う点着装置における点着検出装置であって、前記点着部材の内圧を検出する圧力センサと、前記液滴が被点着材に接触する点着タイミングを検出するタイミングセンサと、前記点着タイミングにおける前記点着部材の内圧が所定量低下する圧力変化が発生したことを判別して液滴の正常点着を検出する判定部とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
前記判定部が、前記液滴が被点着材に接触する前記点着タイミングにおける前記点着部材の内圧の圧力変化を判別して正常点着と点着異常との判別を行うものであり、該判別の結果を出力する表示部をさらに備えるのが好適である。
【００１２】
また、本発明は、医療分野の生化学分析装置における乾式分析素子による被点着材に、血液、尿等の検体による液体を点着する場合に好適であるが、その他、バイオ分野などでガラスプレート、金属板等による被点着材に、抽出液、試験液などによる所定量の液体の微点着を行う際にも適用可能である。
【００１３】
【発明の効果】
上記のような本発明によれば、先端に液滴を形成した点着部材を被点着材に接近させて液滴を被点着材の表面に接触させて点着を行うについて、前記点着部材の内圧変化を検出し、点着タイミングにおける圧力変化の判別で正常点着を検出するようにしたことにより、被点着材に対する液体の点着の有無を特別な検出手段を設けずに点着装置に既に内蔵されている圧力センサを用いて検出可能となり、装置のコストが上昇することなく、被点着材の種類および外光に影響されない正確な点着検出が行え、その後の測定処理が良好かつ高精度に行え信頼性が高められる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。図１は一つの実施の形態に係る点着検出装置の概略機構図、図２は正常点着の工程を順に示す図である。また、図３は正常に点着が行われた際の圧力変化の一例を示すグラフ、図４および図５は点着異常時の圧力変化の一例を示すグラフである。
【００１５】
本実施形態の点着検出装置１０は、図１に示すように、検体等の液体２を吸引し、被点着材３に点着を行う点着装置１に設置されている。
【００１６】
点着装置１は液体２の吸引・吐出を行う点着部材４を備え、この点着部材４は点着ノズル４１と、この点着ノズル４１の先端に着脱交換可能に装着され液体２を収容するノズルチップ４２とからなる。点着ノズル４１の中心部には軸方向に貫通して先端部に開口するエア通路４１ａを有し、このエア通路４１ａには吸引吐出ポンプ５からのエア回路６が接続されている。吸引吐出ポンプ５はシリンジポンプ等の脈動変化の少ない負圧および正圧を生成するものが使用される。図示のシリンジポンプによる吸引吐出ポンプ５の場合、不図示のモーターの正転または逆転駆動に応じて内部のピストン部材５ａを移動させて負圧および正圧を発生させるものであり、その圧力はエア回路６によって点着ノズル４１内部のエア通路４１ａを介してノズルチップ４２の内部に導入される。
【００１７】
また、上記点着部材４の点着ノズル４１は、被点着材３に対して上下移動するように設けられると共に、液体２を収容した容器（図示せず）から液体２を吸引するように被点着材３への点着位置と容器からの液体吸引位置との間を移動できるように設けられている。
【００１８】
ノズルチップ４２は全体としてピペット状であり、下端に液体２を吸引・吐出する開口４２ａを有し、この開口４２ａにつながる容積部分に液体２が収容される。上部は点着ノズル４１の先端に密に嵌合されるもので、上部から点着ノズル４１の先端部外周のテーパー面が挿入され、その嵌合力によりノズルチップ４２が点着ノズル４１に装着保持され、エア通路４１ａの圧力がノズルチップ４２内に導入される。なお本実施形態の点着部材４は点着ノズル４１とノズルチップ４２とを備えるが、点着ノズルのみで構成してもよい。
【００１９】
点着検出装置１０は、点着装置１のエア回路６に接続された圧力センサ１１を備え、この圧力センサ１１はエア回路６の圧力すなわち点着部材４（ノズルチップ４２）の内圧を検出する。圧力センサ１１の検出信号は判定部１５に送出され、この判定部１５では検出圧力の変化に基づき、ノズルチップ４２の先端に形成された液滴２ａが被点着材３の表面に接触して点着が行われた時点（後述の図３におけるｃ点）の圧力変化を判定して、正常点着と点着異常との判別を行い、その結果を表示部１６に出力する。この表示部１６は、画面表示、ランプ点灯、警報音等の表示を行う。
【００２０】
また、点着検出装置１０は、点着部材４の上下移動に対し、その点着高さから点着タイミングを検出するタイミングセンサ１２（位置センサ）を備え、その検出信号が前記判定部１５に送出される。タイミングセンサ１２はノズルチップ４２の先端が被点着材３に所定距離に接近した点着タイミングにおいて、信号を送出するように設けられている。判定部１５は、タイミングセンサ１２の信号に基づく点着タイミングで圧力センサ１１による圧力変化を検出判定して、点着検出の精度を高めている。
【００２１】
なお、前記圧力センサ１１は点着装置１の点着制御用に設置されているものであり、図示していないが、この圧力センサ１１の検出信号は点着制御部に送出され、吸引吐出ポンプ５の駆動制御による吸引・吐出制御、液滴量制御等が行われる。また、タイミングセンサ１２（位置センサ）についても点着装置１の点着制御用に設置されているものであり、このタイミングセンサ１２の検出信号に基づいて点着部材４の上下移動の停止位置等が制御される。
【００２２】
上記点着装置１による正常点着の工程を、図２(Ａ)〜(Ｅ)により順に説明する。まず、(Ａ)に示すように、容器からノズルチップ４２内に液体２を吸引収容した状態の点着部材４を被点着材３上にセットする。次に、(Ｂ)に示すように、点着部材４の点着ノズル４１のエア通路４１ａに正圧を導入してノズルチップ４２の先端に所定量（例えば、１０μＬ）の液滴２ａを形成する。次に、(Ｃ)に示すように、点着部材４を下降移動させてノズルチップ４２の先端を被点着材３に接近させる。さらに、(Ｄ)に示すように、点着部材４を下降移動させて液滴２ａを被点着材３の表面に接触させて点着を行う。その後、(Ｅ)に示すように、点着部材４を上昇させて液滴２ａの全量を被点着材３に点着させる。
【００２３】
そして、上記点着では、ノズルチップ４２先端の液滴２ａが被点着材３に接触した際に、(Ｄ)のように、液滴２ａが被点着材３の表面に付着展開されるのに伴って引かれることで、液滴２ａを通して点着部材４の内圧が低下する変化が生じ、この圧力変化を検出して、正常点着が行われたことを判別する。一方、液滴２ａが正常に作成されずに点着が行われていない場合、被点着材３がセットされていないで点着が行われていない場合、液滴２ａの作成途中または作成後に点着タイミングの前に液滴２ａが落下した場合などの点着異常を、上記点着タイミングで所定量の圧力変化がないことで判別する。
【００２４】
前記正常点着における点着部材４の圧力変化に対応した検出信号の電圧変動を図３に示し、(Ｉ)は検出圧力波形であり、(II)はその変動を変換した微分波形である。
【００２５】
まず、点着部材４がノズルチップ４２内に液体２を吸引収容した状態で被点着材３上に移動し、ａ点から液滴２ａの作成が開始される。このａ点では、点着部材４に正圧が導入されるのに伴い(Ｉ)の圧力が上昇変化し、(II)の微分波形はその変化に応じてプラス方向に大きく変動する。ａ点を過ぎると圧力が上昇したほぼ安定状態で液滴２ａの作成が継続され、ｂ点で所定容量の液滴２ａの作成が終了する。このｂ点では、正圧の導入が停止されることで、(Ｉ)の圧力は若干低下し、(II)の微分波形はその変化に応じてマイナス方向に変動する。
【００２６】
そして、点着部材４を下降移動させてノズルチップ４２の先端を被点着材３に接近させ、ｃ点の点着タイミングで液滴２ａが被点着材３の表面に接触して点着が行われる。このｃ点では、前述のように、液滴２ａが被点着材３の表面に付着展開する力が作用することで、(Ｉ)の圧力は若干低下し、(II)の微分波形はその変化に応じてマイナス方向に変動するものである。このｃ点での圧力変化を、例えば上記(II)の微分波形の変化によって検出判別することで、正常点着が行われたことを検出する。
【００２７】
一方、図４には点着異常の場合の圧力変化に対応した検出信号の電圧変動を示し、(Ｉ)は検出圧力波形であり、(II)はその変動を変換した微分波形である。この点着異常は、例えば、被点着材３がなくて液滴２ａが点着されないか、液滴２ａがノズルチップ４２の先端に形成されずに先端側壁に付着して、点着部材４の下降作動時に液滴２ａが被点着材３に接触せずに点着が行われなかった未点着の場合である。
【００２８】
図４のａ点からｂ点にいたる液滴２ａの作成時の圧力変動は図３の場合と同様である。ｂ点の液滴２ａの作成後、点着部材４が下降作動して点着されるべきｃ点の点着タイミングでは、点着に対応した図３のような圧力変動が発生していない。判定部１５は点着タイミングで所定量の圧力変化が検出されないことで、正常点着が行われなかったことを判定し、表示部１６に点着異常の警報等の表示を行う。
【００２９】
上記判定は、吸引吐出ポンプ５の駆動制御から求められるｂ点以後に、所定値以上のマイナス方向の圧力変動が発生しなかったことで行える。また、前記ｃ点の点着タイミングをタイミングセンサ１２からの信号に基づき検出し、その時点の圧力変動を判定することで判定精度が高められる。この点着タイミングを検出するタイミングセンサ１２は、位置センサのほか、液滴２ａの作成開始時期または終了時期からの時間に応じて作動するタイマー等によって構成してもよい。
【００３０】
なお、図４ではｃ点の近傍で微小の圧力変動が見られているが、これは点着部材４の下降移動の停止等で液滴２ａが揺れることに伴って発生したものと考えられ、その変化レベルが図３の点着時の変化レベルより顕著に小さく、点着時の圧力変動（微分波形）の大きさに応じた閾値を設定することで、液滴２ａの揺れ等における微小圧力変動と区別する。
【００３１】
一方、図５には他の点着異常の場合の圧力変化に対応した検出信号の電圧変動を示し、(Ｉ)は検出圧力波形であり、(II)はその変動を変換した微分波形である。この点着異常は、液滴２ａを作成している途中で振動等によりこの液滴２ａが被点着材３上に落下し、その後に形成された液滴２ａは小さく、点着部材４の下降作動時に液滴２ａが被点着材３に接触せず、点着量が不足し必要量の点着が行われなかった誤点着の場合である。
【００３２】
図５のａ点から液滴２ａの作成が開始され、ｂ点の液滴２ａの作成終了前のｘ点で液滴２ａが落下した。このｘ点では、液滴２ａの落下した際の圧力低下とその後の液体吐出に伴う圧力上昇があり、この圧力変化に応じて微分波形にマイナス方向の変動の後、プラス方向の変動が現れている。また、ｂ点以後の点着部材４の下降作動に伴う圧力変動は図４の場合と同様であり、点着されるべきｃ点の点着タイミングで点着に対応した所定量の圧力変動が発生していない。これにより判定部１５はｘ点で所定量の圧力変化があったことまたはｃ点で所定量の圧力変化がなかったことに基づいて正常点着が行われなかったことを判定し、表示部１６に点着異常の警報等の表示を行う。
【００３３】
また、正常に液滴２ａが作成されたｂ点以降において、液滴２ａが被点着材３に接触するｃ点より前の時期に、液滴２ａがノズルチップ４２の先端から落下する場合もあり、このときには液滴２ａの全量が落下しなかったり液滴２ａが飛散して点着量が不足したり、落下した液滴２ａの中心位置がずれて展開形状が偏ることで、測定誤差を招く恐れがあり、このときも点着異常として判定する。この場合には、ｂ点後に液滴２ａの落下時に圧力変動が発生しても、その発生時期がｃ点の点着タイミングより前であることで、ｃ点より前に所定量の圧力変化があったことまたはｃ点で所定量の圧力変化がなかったことに基づいて点着異常として検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る点着検出装置の概略機構図
【図２】正常点着の工程を順に示す図
【図３】正常点着時の圧力変化の一例を示すグラフ
【図４】点着異常時の圧力変化の一例を示すグラフ
【図５】他の点着異常時の圧力変化の一例を示すグラフ
【符号の説明】
１点着装置
２液体
2a 液滴
３被点着材
４点着部材
５吸引吐出ポンプ
６エア回路
10 点着検出装置
11 圧力センサ
12 タイミングセンサ
15 判定部
16 表示部
41 点着ノズル
42 ノズルチップ

Claims

液体を点着部材に収容しその先端に所定量の液滴を形成した後、前記点着部材を被点着材に接近させ前記液滴を被点着材の表面に接触させて、液滴が被点着材の表面に付着展開することで点着を行うについて、
前記点着部材の内圧変化を検出するとともに、前記液滴が被点着材に接触する点着タイミングを検出し、該点着タイミングにおける前記点着部材の内圧が所定量低下する圧力変化が発生したことを判別して液滴の正常点着を検出することを特徴とする点着検出方法。
前記液滴が被点着材に接触する前記点着タイミングにおける前記点着部材の内圧が所定量低下する圧力変化が発生しないことを判別して点着異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の点着検出方法。
前記点着部材の先端に前記液滴を形成する際の前記点着部材の内圧が上昇する圧力変化の後、前記液滴が被点着材に接触する前記点着タイミングの前に、前記点着部材の内圧に所定量の圧力変化が発生したことを判別して点着異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の点着検出方法。
前記液滴が被点着材に接触する前記点着タイミングにおける前記点着部材の内圧の圧力変化を判別して正常点着と点着異常との判別を行い、その結果を出力することを特徴とする請求項１に記載の点着検出方法。
液体を点着部材に収容しその先端に所定量の液滴を形成した後、前記点着部材を被点着材に接近させ前記液滴を被点着材の表面に接触させて、液滴が被点着材の表面に付着展開することで点着を行う点着装置における点着検出装置であって、
前記点着部材の内圧を検出する圧力センサと、前記液滴が被点着材に接触する点着タイミングを検出するタイミングセンサと、前記点着タイミングにおける前記点着部材の内圧が所定量低下する圧力変化が発生したことを判別して液滴の正常点着を検出する判定部とを備えたことを特徴とする点着検出装置。
前記判定部が、前記液滴が被点着材に接触する前記点着タイミングにおける前記点着部材の内圧の圧力変化を判別して正常点着と点着異常との判別を行うものであり、該判別の結果を出力する表示部をさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の点着検出装置。