JPWO2006123771A1 - 分注量検出方法および吸液モニタ型分注装置 - Google Patents

Abstract

容器内に収容されている液体の液面を検出する必要がなく、圧力変化を測定するだけで液量を検出することができる分注量検出方法および吸液モニタ型分注装置を提供することを課題とする。ピペットチップと、ピペットチップに対する液体の吸引吐出機構と、ピペットチップ内の圧力を検知する圧力センサと、ピペットチップの昇降機構とを有する分注装置による吸引し吐出する液体の液量を検出する分注量検出方法において、測定対象となる液体を収容する容器の最深部までピペットチップの先端を挿入する挿入工程と、ピペットチップを移動することなく、ピペットチップ内に液体を所定吸引速度で吸引しながら、その吸引中の圧力変化を測定する吸引圧力測定工程と、測定した圧力変化に基づいて吸引状態を求める吸引検出工程とを有する分注量検出方法およびこの方法を実行する吸液モニタ型分注装置を構成する。

Description

本発明は、空気圧の変化を利用して液体の吸引量を検出する分注量検出方法および液量モニタ型分注装置に関し、特に、生体物質を懸濁させた液体をピペットチップ内に吸引して検査用容器に分注する分注装置における液量検出を吸引圧力の変化によってモニタする方法およびその方法を適用した装置に関する。

従来、分注装置で容器からピペットチップ内へ液体を吸引することによって、吸引量を検出し評価する分注方式があった（特許文献１）。この分注方式では、
(a) 計量器と、被吸引液体を入れた容器との上下相対移動によって、計量器下端を被吸引液体中に浸漬するとき、上記被吸引液体に計量器下端が接触する前の計量器内圧に対して浸漬後の圧力変動幅が所定値を取る時点で液体の吸引を開始し、
(b) 所定時間経過後、計量器下端を被吸引液体から引き離し、その時点で計量器内圧から正規分注量か否かの判定を行う。

その他、次のような方法で液体サンプルを吸引して吸引状態を評価するサンプルのピペッティング法があった（特許文献２）。
(a) 初期状態でピペッタ内の圧力を測定して、その値を基準の圧力読取値とする。
(b) ピペッタを容器内の液体サンプルの方へ降下させながらピペッタ内を負圧にして空気を吸引し、
(c) ピペッタ内の圧力変化をモニタしている場合に急激に圧力変化を示したときが、ピペットチップの先端が液面に達した時であるから、液面に達したものとして降下と吸引とを停止し、液面から所定寸法以下にピペットチップの先端が位置して停止するようにする。
(d) 次に、ピペッタを降下してピペットチップの先端を（規定寸法以下の範囲内で）さらに下方へ移動し、吸引圧力に対応した体積流量（制御された吸引量）で液体を吸引しながら、収容されている液体を容器からピペットチップ内に吸引し、
(e) この液体の吸引中に吸引圧力の変化をモニタし、
(f) 測定した圧力変化を予め決定された正常吸引圧力枠と比較し、
(g) 圧力値が正常吸引圧力枠から外れている場合には、液体が不均質または吸引量が規定外であると認定する。

特開昭６２−６４９１２号公報 特許第３０６５００号公報

〔従来技術の問題点〕
従来における装置では、まず、容器内に収容されている液体の液面を検出する必要があるため、
(1) 液面検出時に吸引した液体をピペットチップ内から排除する必要がある。
(2) 空気を吸引しながらピペットチップの下端を液面に合わせるように降下しなければならず、吸引工程と昇降工程とを同時に制御しなければならない。
(3) 液面を検知する工程を最初に行うようにするため、その容器内に液体が収容されていない場合であっても、ピペットチップの降下と空気の吸引とを一定時間継続する必要がある。反対に、液体が十分に存在していた場合、吸引工程における不足は検知できない。
(4) 容器形状に依存するから容器形状ごとに液面と液体体積の換算表を準備しなければならない。
(5) 処理時間内に換算計算が必要になり、処理時間のロスが生じることになる。また、液面検出後に液体を排除する工程の処理時間がロスタイムとなる。
(6) 液面検出後、付着した液がピペットチップに再度吸引されると、液面検出されたと誤検知されることになり、誤動作を生じる。
(7) 液面に泡が発生していた場合には、泡を液面として検知するおそれがあり、液面検知されたと誤検知されることになり、誤動作を生ずるおそれがある。
(8) ピペットチップを一旦使用すると、ピペットチップの先端から完全に液を排除できないので、再使用または連続使用の際に誤動作を生ずるおそれがある。
等、多くの問題点が生じていた。

本発明は、従来の技術における前記問題点に鑑みて成されたものであり、これを解決するため具体的に設定した技術的な課題は、容器内に収容されている液体の液面を検出する必要がなく、圧力変化を測定するだけで液量を検出することができる分注量検出方法および吸液モニタ型分注装置を提供することである。

前記課題が効果的に解決できる、分注量検出方法および吸液モニタ型分注装置を特定するために必要と認める事項の全てが網羅されて具体的に構成された、課題解決手段を以下に示す。
本発明の分注量検出方法に係る第１の課題解決手段は、ピペットチップと、前記ピペットチップに対する液体の吸引吐出機構と、前記ピペットチップ内の圧力を検知する圧力センサと、前記ピペットチップの昇降機構とを有する分注装置による吸引し吐出する液体の指定された液量の吸引状態を検出する分注量検出方法において、測定対象となる液体を収容する容器の最深部まで前記ピペットチップの先端を挿入する挿入工程と、前記ピペットチップを移動することなく、前記ピペットチップ内に前記液体を所定吸引速度で吸引しながら、その吸引中の圧力変化を測定する吸引圧力測定工程と、測定した圧力変化、前記ピペットチップの形状、前記所定吸引速度および吸引時間に基づいて、指定した液量の吸引状態を検知する吸引検出工程とを有することを特徴とするものである。ここで、「測定した圧力変化に基づく」のであるから、例えば、測定した圧力変化を、予め定めた閾値と比較することによって、測定した圧力変化に基づく変化率（時間微分値）を算出することによって、または圧力変化波形若しくはパターンに基づいて、吸引状態を検知する場合がある。「最深部」は、その容器内に収容した液体の吸引が可能な位置であって、容器の底または容器の底近傍の位置である。

同上分注量検出方法に係る第２の課題解決手段は、前記吸引検出工程は、前記測定した圧力変化を、予め定めた閾値と比較し、前記閾値から外れている圧力値に基づいて、吸引状態を検知することを特徴とするものである。

同上分注量検出方法に係る第３の課題解決手段は、前記吸引検出工程において、前記閾値から外れている圧力値に基づいて、吸引不足の有無または空であることを検知することを特徴とするものである。

同上分注量検出方法に係る第４の課題解決手段は、前記吸引検出工程において、測定した圧力変化の有無に基づいて、前記ピペットチップの有無を検知することを特徴とするものである。
圧力変化が無い場合には、ピペットチップが無いことが検知される。

同上分注量検出方法に係る第５の課題解決手段は、前記吸引検出工程において、前記圧力変化の変化率が、予め定めた値を越える場合は、詰まりが発生したことを検知することを特徴とするものである。

同上分注量検出方法に係る第６の課題解決手段は、前記挿入工程において、前記ピペットチップの先端は、前記容器の底から一定間隔あけた位置で停止することを特徴とするものである。

同上分注量検出方法に係る第７の課題解決手段は、前記ピペットチップは、前記先端が設けられた細径部と、該細径部と連通し前記吸引吐出機構と接続可能な太径部とを有し、前記挿入工程においては、前記細径部が液体に挿入されることを特徴とするものである。ここで、この分注量検出方法に適したピペットチップの形状の例としては、例えば、意匠登録番号第１０６８６９３号または、第１０６８６９３‐類１号のピペットチップがある。また、細径部と、太径部とを有すれば、その中間の位置に、細径部と太径部の中間の大きさの径をもつ中径部を設けるようにしても良い。

本発明の吸液モニタ型分注装置に係る第１の課題解決手段は、ピペットチップと、このピペットチップの昇降機構と、前記ピペットチップに対する液体の吸引吐出機構と、前記ピペットチップ内の圧力を検知する圧力センサと、測定対象となる液体を収容する容器の最深部まで前記ピペットチップの先端を挿入するように前記昇降機構を作動し、前記ピペットチップ内に所定吸引速度で液体を吸引するように前記吸引吐出機構を作動し、前記圧力センサの測定値を入力して、測定した圧力変化、前記ピペットチップの形状、前記所定吸引速度および吸引時間とに基づいて、吸引状態を検知する制御部とを備えたことを特徴とするものである。

同上第２の課題解決手段は、前記制御部は、前記測定した圧力変化を、予め定めた閾値と比較し、前記閾値から外れている圧力値に基づいて、吸引状態を検知することを特徴とするものである。

同上第３の課題解決手段は、前記ピペットチップは、前記先端が設けられた細径部と、該細径部と連通し前記吸引吐出機構と接続可能な太径部とを有することを特徴とするものである。

本発明の分注量検出方法に係る第１の課題解決手段では、容器内に収容されている液体の液面を検出することなく、圧力変化を測定するだけで、指定された液量の液体の吸引状態を検知することができる。

同上分注量検出方法に係る第２の課題解決手段では、測定した圧力変化を予め設定した閾値と比較し、該閾値から外れている圧力値に基づいているので、容易にかつ高い信頼性で指定された液量の液体の吸引状態を検知することができる。

同上分注量検出方法に係る第３の課題解決手段では、予め設定した閾値との比較により、吸引された液量が不足しているか、充足しているか、さらには容器内の液体が無くなって空になっているか等を検知することができる。

同上分注量検出方法に係る第４の課題解決手段では、ピペットチップ自体がノズル部材に装着されていないことを、圧力の測定で容易かつ確実に検知することができる。

同上分注量検出方法に係る第５の課題解決手段では、圧力変化の変化率を見ることで、詰まりを容易かつ確実に検出することができる。

同上分注量検出方法に係る第６の課題解決手段では、ピペットチップの先端が容器の底から一定間隔あけて位置するようにしたことにより、吸引状態が均一になり、液量測定の信頼性が向上し、分注量を精度良く検出することができる。

同上分注量検出方法に係る第７の課題解決手段では、ピペットチップとして、細径部及び太径部のあるものを用い、液体は細径部のみに接触するようにしているので、液体への挿入の影響を最小限にし、微小量の液体にも、また種々の形状の容器に対応することができる。

本発明の吸液モニタ型分注装置に係る第１の課題解決手段では、制御部が昇降機構を作動して測定対象となる液体を収容する容器の最深部までピペットチップの先端を挿入し、吸引吐出機構を作動して前記ピペットチップ内に液体を吸引し、吸引時におけるピペットチップ内の圧力を圧力センサの測定値として入力して、測定した圧力およびその変化を、前記ピペットチップの形状、前記所定吸引速度および吸引時間を考慮して補正することにより、正常な指定した液量の吸引、吸引不足、あるいは空状態等を識別することができ、分注時の指定した液量の吸引状態を正確に把握できるようになる。

同上の吸液モニタ型分注装置に係る第２の課題解決手段では、測定した圧力変化と予め定めた閾値とを比較し、閾値から外れている圧力値に基づいて、精度良く吸引状態の時系列的変化を求めることができる。これにより、得られた吸引状態の時系列的変化から、正常な指定した液量の吸引、吸引不足等を判別することができ、分注時の吸引状態を正確に把握することができる。

同上の吸液モニタ型分注装置に係る第３の課題解決手段では、ピペットチップとして、細径部及び太径部のあるものを用いているので、液体への挿入の影響を最小限にし、微小量の液体にも、また種々の形状の容器に対応することができる。

以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
ただし、この実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるため具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、発明内容を限定するものではない。

〔構成〕
実施形態におけるピペッタ１０は、図１に示すように、容器１の開口部１ａの真上に略垂直に支持して容器１に収容されている液体２の中に先端部（下端部）３ａを挿入するピペットチップ３と、このピペットチップ３の上端部３ｂに嵌着したノズル部材４と、このノズル部材４に直結されたシリンダ型の吸引吐出機構５と、ノズル部材４の側壁からパイプまたはエアホース６を介して接続した圧力センサ７とを設ける。なお、前記ピペットチップ３の前記先端部３ａは容器１への挿入が可能な太さを持つ細径部３ｃに設けられ、前記上端部３ｂは、細径部３ｃと連通し前記吸引吐出機構５とノズル部材４を介して接続される太径部３ｄに設けられている。また、該細径部３ｃと太径部３ｄとは漏斗状の移行部３ｅを介して接続されている。移行部３ｅの形状としては、他に、段差を有する場合や先細りの円錐形状の場合がある。

圧力センサ７による圧力測定結果は制御部８に伝送され、制御部８では圧力測定結果に基づき吸引液量およびその時系列的変化ならびに正常な指定された液量の吸引、吸引不足、あるいは空状態等の吸引状態を識別して監視し、吸引状態によって吸引吐出機構５の動作を制御する。

制御部８は、液量検出の他に、図示しない昇降機構を（矢印方向Ａに）作動してピペッタ１０を垂直方向へ移動し、ピペットチップ３の先端部３ａを容器１に収容されている液体２の中に出し入れするとともに、挿入時にはピペットチップ３の先端部３ａを容器１の底部に近接した位置まで挿入して液の吸引をできるようにし、また、吸引吐出機構５を（矢印方向Ｂに）作動してピペットチップ３の中に空気を出し入れし、液体２を吸引しあるいは吐出するように制御する。

この制御部８では、分注量検出時には、ピペットチップ３の先端部３ａを降下し、容器１の底から一定寸法（例えば、1mm）だけ上方の位置（以下、最深部という）に位置した時点で下降を停止して、吸引位置を確定する。そして、吸引吐出機構５を作動して一定吸引量で吸引を行い、容器１内の液体を吸引するとともに、正常な指定液量の吸引か、吸引不足あるいは空状態になっているか、ピペットチップ３の先端部３ａが詰まってしまい吸引量が所定量にならないか、または吸引時間が正常に経過したか等の吸引状態を監視しつつ、吸引を継続する。所定の吸引時間が異常なく経過した場合には、指定液量の液体吸引が正常に行われたものとして、吸引吐出機構５の作動を停止して吸引を停止する。

制御部８では、圧力センサ７により測定した結果を以下のように判定する。
(1) 液面の判定
ピペッタ１０の下降中に吸引吐出機構５を作動してピペットチップ３を負圧にしておいた場合には、図２に示すように、大気圧から短時間だけ上昇した後に急減少し、設定値以上減少した場合に、ピペットチップ３の先端部３ａが液面に達したものとする。
この場合の一例として、圧力設定値を-0.12 atm(ゲージ圧力、以下同じ)に設定する。
(2) 空の判定
ピペットチップ３の先端部３ａが容器１の最深部に位置している場合には、圧力が設定した値よりも減少しない場合に容器内が空になっているものとする。
この場合の一例として、圧力設定値を-0.2 atmに設定する。

(3) 詰りの判定
ピペットチップ３の先端部３ａが容器１の最深部に位置している場合には、圧力が急減少して設定した値を越えた場合に詰りが発生したものとする。
この場合の一例として、圧力設定値を-2 atmに設定する。
(4) 不足の判定
ピペットチップ３の先端部３ａが容器１の最深部に位置している場合には、吸引途中で液が無くなると、空気が吸引されて圧力センサの値は若干低下する。このため、吸引中に圧力減少した時、その圧力が設定した圧力分低下して、ある時間継続した場合には、液量不足とする。
この場合の一例として、圧力低下分は-0.4 atm、継続時間は100 msecに設定する。

(5) タイムアウト
ピペットチップ３の先端部３ａが容器１の最深部に位置している場合には、吸引が設定時間経過しても停止しなかった場合には、すべての処理を中断して待機状態に復帰する。
この場合における一例として、タイムアウト時間は所定容量の液体を吸引する時間Ａに超過時間として１サンプリング周期の経過時間α＝80msecを加えた時間Ｔ_Ｏ＝Ａ＋αを設定する。

〔分注方法〕
１．適正分注の場合
図３に示すように、まず、吸引吐出機構５および昇降機構を原位置に復帰し、分注すべき液体を収容した容器１を分注装置の規定位置に設置して分注装置の準備状態を完了する（ステップ１１）。
制御部８は、ＣＰＵを組み込んだデータ処理部を初期状態にして、圧力センサ７から伝送されたデータを1msec（ミリ秒）当り80回のサンプリングレートでデジタルデータを取り込み、圧力測定の結果を解析できるようにする（ステップ１２）。
続いて、昇降機構を下降側に作動して、ピペットチップ３を予め定められた寸法だけ下げ、ピペットチップ３の先端部３ａが液体を収容した容器１の最深部（底から約1mm上方）で停止するように下げ、その後、吸引吐出機構５を吸引側に作動して、容器１内の液体をピペットチップ３に吸引させる（ステップ１３）。
液体の吸引が開始されると吸引中の圧力が圧力センサ７により測定され、その結果を逐次圧力センサ７から制御部８に伝送される。
この伝送された圧力情報を制御部８ではＡ／Ｄ変換して所定のサンプリングレートでデジタルデータとして取り込み、データ解析して、吸引状況を分析し、各部の状態を監視する（ステップ１４）。

制御部８では、規定のサンプリングレートで取り込んだデータを解析して、指定した液量に基づいて定めた吸引の設定時間経過後も吸引が継続されていないこと（ステップ１５）、空吸引していないこと（ステップ１６）、詰りを起こしていないこと（ステップ１７）、液が規定通り吸引されていて液量が充分にあり不足していないこと（ステップ１８）を監視し、吸引の設定時間に達したか否かをチェック（ステップ１９）し、指定した液量に基づいて定めた規定吸引時間に達していなければステップ１５に戻り吸引およびその吸引状態の監視を続行し、前記規定吸引時間に達していれば吸引処理を正常に終了する（ステップ２０）。

吸引状態の監視時に、吸引の設定時間経過後にも吸引が継続されている場合（ステップ１５）、空吸引している場合（ステップ１６）、詰りが生じた場合（ステップ１７）、または液量不足となった場合（ステップ１８）には、吸引を中止して（ステップ２１）、エラー処理を行い（ステップ２２）、この容器１の吸引処理を中断した状態で終了する。

正常に吸引され、前記規定吸引時間の吸引が終了して指定した液量である規定吸引量が得られると、吸引吐出機構５を停止して吸引圧力を一定に保ち、データのサンプリングを停止し、昇降機構を上昇側に作動して、ピペットチップ３の先端が容器１の上部に抜け出るまで上昇させる。
ピペットチップ３を容器１から抜き出した後、吸引された液体を受容するために配置されている図示しない検査容器の位置までピペッタ１０を移動し、昇降機構を下降側に作動して検査容器の開口の中に入る位置まで下げてから吸引吐出機構５を吐出側に作動してピペットチップ３内の液体を検査容器内に吐出する。
液体を吐出した後、昇降機構を上昇側に作動してピペットチップ３を検査容器の上方へ移動し、その後、ピペッタ１０を容器１が配置された位置まで戻し、分注作業を繰り返す。

２．不適正分注の場合
分注が適切ではない場合については、以下のように処理される。
（空吸引・液面検出の場合）
図４に示すように、制御部８が吸引前に圧力センサ７からのデータとして大気圧を取り込み（ステップ２１）、吸引吐出機構５を吸引側に作動して吸引圧を測定し（ステップ２２）、ノズル部材４を、したがってピペットチップ３を所定量下降する（ステップ２３）。
継続的に液体の吸引を行うには、正常に液体を吸引している場合には、以下の空吸引および液面の検出の処理工程（ステップ２５，２７）を通らずに吸引継続の処理工程（ステップ２６）へ移行する。
液体を吸引していない場合には、ピペットチップ３を下降していく間に、液面に達するときの一時的な圧力変化を監視して液体を吸引したか否かを検出する（ステップ２５）。この時、設定された圧力変化があれば液面を検出したとする。液面を検出した場合には、吸引継続の処理工程（ステップ２６）へ移行する。
液面検出の圧力変化がなければ、継続して圧力変化を監視して、ピペットチップ３の降下量と測定圧力との両者の変化を分析して、空吸引しているか否かを判定する（ステップ２７）。

この判定には、空の容器１を吸引すると、液体の吸引に必要とする吸引圧力にならず、圧力変化が殆ど生じないまま時間が経過して略一定の圧力を示し、正常な吸引の場合における吸引曲線を示すことがないから、規定吸引時間経過しても設定圧力よりも減圧しない場合に空吸引であるとする（図２参照）。時間経過が短く、空吸引とまでは判定できない場合にはステップ２４へ戻り、空吸引および液面の検出を繰り返す。
液吸引および液面が検出されて液の吸引をさらに続行する場合には（ステップ２４，２５）、吸引継続の処理工程（ステップ２６）へ移行する。
液面検出がない場合または空吸引である場合には、ただちに吸引を停止する（ステップ２８）。
空吸引の場合、吸引に使用された空の容器１に係る試料は、分注後に除外する。

（詰りの場合）
図５に示すように、吸引が開始され、制御部８が圧力センサ７からのデータをサンプリングして（ステップ３１）、圧力と経過時間から吸引流量および吸引量を算出し（ステップ３２）、吸引量と圧力との関係を分析する（ステップ３３）。
詰りが生じた場合には、正常に吸引している時よりも圧力勾配が急になり、吸引曲線は立ち上がりが急で、時間と共に変化の程度が急になり、単位時間当りの圧力低下が大きくなり、正常な吸引の場合における圧力低下が徐々に緩やかに小さくなる方向に変化する傾向にあるのとは明らかに異なる（図２参照）から、圧力低下を急激に変化させる方向にあるか否か、その変化した圧力が圧力設定値（-2 atm）を超えたか否かを検討して識別する（ステップ３４）。
この分析の結果、詰りが認められなかった場合には、吸引を継続して、指定された液量である規定量の吸引が行われると吸引を完了する（ステップ３５）。また、詰りが生じたと認められた場合には、吸引量不足であるとして、吸引を中止する（ステップ３６）。
この場合、詰りが発生した容器１に係る試料は、分注後に除外する。

詰りの測定例としては、例えば、上記液体に代えて500μlのグリースを吸引した場合の例を図７に示す。この図のように、大気圧からグリースの吸引により、約10msec 当たり、約-2 atmまで圧力低下して詰り状態となる。すなわち、圧力変化率は、約-0.2atm/msecということになる。詰り状態になると吸引不能になって、この圧力値で吸引時間が終了するまで推移する。
この結果によれば、詰りによる初期状態における圧力変化は、吸込不能になるまで圧力の急低下を示すようになる。このため、初期の圧力急低下の時期に閾値を設定するか、または変化率に閾値を設定して詰りを検出すれば、それ以降における無駄な吸引処理を避けることができるようになる。

（液量不足の場合）
図６に示すように、吸引が開始されると、制御部８が圧力センサ７からのデータをサンプリングして（ステップ４１）、時間経過に伴う圧力の変化を監視する（ステップ４２）。
圧力変化の監視結果として、圧力が急に下降するようになり、設定した範囲の圧力低下が、設定した時間継続されるか否か（ステップ４３）、その後、圧力が急上昇するようになり、設定した範囲の圧力上昇が、設定した時間継続されるか否か（ステップ４４）、この急激な圧力変動の後に空吸引するようになったか否か（ステップ４５）を順に検討し、空吸引になれば液量不足であるとして、直ちに吸引を停止する（ステップ４６）と共にエラー処理を実行して（ステップ４７）、この液量不足を監視する処理工程を終了する。

圧力変化の監視時に、監視項目である圧力が急に下降し、その後に圧力の急上昇と、空吸引とのいずれか一方でも該当しなければ、これらの事象が液量不足以外の理由によって生じたものと考えられるので、ステップ４３に戻り、再度、新しいデータを取り込んで圧力変化の監視をやり直す。
液量不足が発生した容器１に係る試料は、分注後に除外する。

液量不足の測定例としては、例えば、粘性の異なる２種類の溶液（Lysis溶液、DW溶液）を用い、３種類の指定した液量である吸引量（100μl，200μl，400μl）を吸引する場合に、容器の中の液体は(1)不足なし、(2)吸引量と同量、(3)50μl不足している場合について、分注作業を実施した結果を図８にまとめて示す。
この結果によれば、吸引には粘性の大きなLysis溶液の方が強い吸引圧を必要としているが、Lysis溶液とDW溶液とはいずれも液量不足の場合を除き、詰まることなく吸引曲線に従い変化している。
また、液量不足の場合には、液がなくなる直前に水頭圧の減少により吸引圧が急に低くなって、計測圧力が急減少し、液がなくなってしまうと空気を吸い込んで圧力が上昇し、吸い上げた液をピペットチップ３内に維持しておくために必要な圧力になるまで上昇して平衡状態に達する。

このように、液量が不足している場合には、吸引曲線の終焉部で短時間の圧力急低下とそれに続く圧力急上昇とが生じ、液量不足のない正常な分注時の吸引曲線の場合とは異なる変化を示すようになり、その際立って異なる変化の様子により、正常な分注の場合と明確に区別することができる。
このため、予めピペットチップ３に対応する標準吸引曲線を得ていれば、その標準吸引曲線からどのような点で逸脱しているか比較して評価することによって、例えば、液量が50μl程度不足しているような場合でも液量不足を検出することができるようになる。
また、図８に示す圧力変化波形は、明らかに３つの領域（I、II、III）に分けられることがわかる。この第１の領域Iは、前記ピペットチップ３の細径部３ｃに対応するものであり、第２の領域IIは、移行部に対応するものであり、第３の領域IIIは、太径部３ｄに対応するものである。このように圧力の変化は、ピペットチップの形状に依存することがわかる。

〔分注装置〕
図９は、本実施形態による吸液モニタ型分注装置５０の全体を示す斜視図である。その吸液モニタ型分注装置５０は、下側にベースプレート５１を有し、ベースプレート５１上にはＬＭガイド５２がＸ軸方向（水平面内）に沿って取り付けられ、ステージ５３が該ＬＭガイド５２によってＸ軸方向に移動可能に設けられている。ベースプレート５１には、前記Ｘ軸方向を含む水平面内移動が不可となるように設けられた本体部分５４が設けられている。

前記本体部分５４には、前記ピペットチップ３が装着されるべき６連の前記ノズル部材４および前記シリンダ型の吸引吐出機構５が設けられたノズルヘッド６１を有している。また、該ノズルヘッド６１に対して上下方向に移動可能で、各ノズル部材４に対応する位置にノズル部材４の外径よりやや大きくピペットチップ３の外径よりもやや小さい内径をもつ６個の貫通孔が穿設され、前記ノズル部材４に装着されたピペットチップ３を脱着するための角柱状のリムーバ５８が設けられている。
前記ステージ５３は、該本体部分５４の下側に潜るようにＸ軸方向に移動可能である。前記ステージ５３には、サンプルチューブ等の容器を、前記６連のノズル部材４の位置に対応する位置に載置または収容するチューブ用孔５５ａ、ピペットチップ３を前記位置に対応する位置に載置または収容するチップ用孔５５ｂ、カートリッジ状容器を前記位置に対応する位置に載置または収容するカートリッジ用ラック５６が設けられている。
なお、ピペットチップ３を前記ノズル部材４に装着するには、前記ステージ５３の前記チップ用孔５５ｂに収容されたピペットチップ３に上側から前記ノズル部材４を挿入するように、前記ノズルヘッド６１を下降させることによって装着する。

該ノズルヘッド６１の内部には、前記ノズル部材４と細管を介して連通する圧力センサ７が組み込まれた圧力センサユニット（図９には図示せず）が６個、各ノズル部材４ごとに対応して設けられている。該ノズルヘッド６１の上側には、前記吸引吐出機構５のシリンダ内を摺動するプランジャ５７が設けられ、該プランジャ５７は、前記ノズルヘッド６１に固定して設けられたＰ軸モータ５９によって駆動される。該ノズルヘッド６１、プランジャ５７、Ｐ軸モータ５９は、前記ベースプレート５１に設けたＺ軸モータ６０によって、上下方向に駆動されることになる。これによって、前記ノズル部材４に装着したピペットチップ３の先端を容器の最深部にまで下降することができる。
また、前記ノズル部材４の下方には、マグネットユニット６２およびマグネットユニット用モータ６３が設けられ、ノズル部材４の軸線に対してマグネットユニット６２が接近および離間するように駆動される。なお、マグネットユニット６２は、Ｚ軸モータ６０によっては上下動せず、ベースプレート５１に対して上下方向には固定されている。
なお、ステージ５３と本体部分５４とは相対的に移動可能であれば良く、ステージ５３に対して本体部分５４が水平面内で移動可能であっても良い。また、ノズル部材４等の個数も６に限られるものではない。

〔効果〕
本実施形態による分注方法では、容器内に収容されている液体の液面を検出することなく、圧力変化を測定するだけで、吸引された液量を求めることができる。また、液面の検出も圧力測定の結果から求めることができる。空、詰り、容量不足等の正常でない状態の吸引の状態を正常な吸引の状態と比較することにより容易に識別でき、液体の吸引状態に対する圧力変化の解析から指定液量の分注状態を把握することができる。
また、予め設定した閾値との比較により、吸引された液量が不足しているか、充足しているか、さらには容器内の液体が無くなって空になっているか等を検知することができる。
さらに、ピペットチップの先端が容器の底から一定間隔あけて位置するようにしたことにより、吸引状態が均一になり、指定液量測定の信頼性が向上し、分注量を精度良く検出することができる。

本実施形態の分注装置では、制御部が昇降機構を作動して測定対象となる液体を収容する容器の最深部までピペットチップの先端を挿入し、吸引吐出機構を作動して前記ピペットチップ内に液体を吸引し、吸引時におけるピペットチップ内の圧力を圧力センサから入力して、測定圧力およびその変化と予め定めた閾値とに基づき、閾値から外れている圧力値を、前記ピペットチップの形状、前記所定吸引速度および吸引時間を考慮して補正することにより、精度良く吸引液量およびその時系列的変化を求めることができる。
これにより、得られた吸引液量およびその時系列的変化から、正常な指定された液量の吸引、吸引不足あるいは空状態等を識別することができ、分注時の吸引状態を正確に把握できるようになる。

本発明の実施形態によるピペッタを示す部分斜視説明図である。 本発明の実施形態による吸引作業の圧力測定結果を示すグラフである。 本発明の実施形態によるピペッタを用いた吸引作業の流れ図である。 同上ピペッタを用いた液面検出および空吸引の監視処理の流れ図である。 同上ピペッタを用いた詰り監視処理の流れ図である。 同上ピペッタを用いた液量不足監視処理の流れ図である。 本発明による吸引作業における詰り状態の測定結果を示すグラフである。 本発明による吸引作業における液量不足状態の測定結果を示すグラフである。 本発明の実施の形態による吸液モニタ型分注装置の全体斜視図である。

符号の説明

１ 容器
２ 液体
３ ピペットチップ
３ａ 先端部
３ｂ 上端部
４ ノズル部材
５ 吸引吐出機構
６ パイプまたはエアホース
７ 圧力センサ
８ 制御部
１０ ピペッタ
５０ 吸液モニタ型分注装置

Claims (10)

1. ピペットチップと、前記ピペットチップに対する液体の吸引吐出機構と、前記ピペットチップ内の圧力を検知する圧力センサと、前記ピペットチップの昇降機構とを有する分注装置による吸引し吐出する液体の液量を検出する分注量検出方法において、
   測定対象となる液体を収容する容器の最深部まで前記ピペットチップの先端を挿入する挿入工程と、
   前記ピペットチップを移動することなく、前記ピペットチップ内に前記液体を所定吸引速度で吸引しながら、その吸引中の圧力変化を測定する吸引圧力測定工程と、
   測定した圧力変化、前記ピペットチップの形状、前記所定吸引速度および吸引時間に基づいて、吸引状態を検知する吸引検出工程とを有することを特徴とする分注量検出方法。
2. 前記吸引検出工程は、前記測定した圧力変化を、予め定めた閾値と比較し、前記閾値から外れている圧力値に基づいて、吸引状態を検知する請求の範囲第１項に記載の分注量検出方法。
3. 前記吸引検出工程において、前記閾値から外れている圧力値に基づいて、吸引不足の有無または空であることを検知することを特徴とする請求の範囲第１項または請求の範囲第２項のいずれかに記載の分注量検出方法。
4. 前記吸引検出工程において、前記測定した圧力変化の有無に基づいて、前記ピペットチップの有無を検知することを特徴とする請求の範囲第１項または請求の範囲第２項のいずれかに記載の分注量検出方法。
5. 前記吸引検出工程において、前記圧力変化の変化率が、予め定めた値を越える場合は、詰まりが発生したことを検知することを特徴とする請求の範囲第１項または請求の範囲第２項のいずれかに記載の分注量検出方法。
6. 前記挿入工程において、前記ピペットチップの先端は、前記容器の底から一定間隔あけた位置で停止することを特徴とする請求の範囲第１項ないし請求の範囲第５項のいずれかに記載の分注量検出方法。
7. 前記ピペットチップは、前記先端が設けられた細径部と、該細径部と連通し前記吸引吐出機構と接続可能な太径部とを有し、前記挿入工程においては、前記細径部が液体に挿入される請求の範囲第１項に記載の分注量検出方法。
8. ピペットチップと、
   このピペットチップの昇降機構と、
   前記ピペットチップに対する液体の吸引吐出機構と、
   前記ピペットチップ内の圧力を検知する圧力センサと、
   測定対象となる液体を収容する容器の最深部まで前記ピペットチップの先端を挿入するように前記昇降機構を作動し、前記ピペットチップ内に所定吸引速度で液体を吸引するように前記吸引吐出機構を作動し、前記圧力センサの測定値を入力して、測定した圧力変化、前記ピペットチップの形状、前記所定吸引速度および吸引時間とに基づいて、吸引状態を検知する制御部とを備えたことを特徴とする吸液モニタ型分注装置。
9. 前記制御部は、前記測定した圧力変化を、予め定めた閾値と比較し、前記閾値から外れている圧力値に基づいて、吸引状態を検知する請求の範囲第８項に記載の吸液モニタ型分注装置。
10. 前記ピペットチップは、前記先端が設けられた細径部と、該細径部と連通し前記吸引吐出機構と接続可能な太径部とを有する請求の範囲第８項に記載の吸液モニタ型分注装置。

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