(57)【要約】【課題】簡易な構成で液体の微量分注の適否を確実に判断できる分注装置、分注方法および分析装置を提供すること。【解決手段】ピストン１０を有するシリンジ１１が液体１５の吸引吐出動作を行い、液体１５の分注を行う分注装置１において、ピストン１０を起動させるときの駆動位置と駆動時間との基準となる基準駆動プロファイルを記憶する記憶部３と、駆動されたピストン１０の実行駆動位置を検出する位置検出器７と、駆動されたピストン１０の実行駆動時間を計時するタイマ２０と、基準駆動プロファイルをもとにピストン１０の駆動制御を行うとともにピストン１０の実行駆動位置と実行駆動時間とをもとに実行駆動プロファイルを求め、基準駆動プロファイルと実行駆動プロファイルとを比較し、比較値をもとに分注の適否を判断する制御部２と、を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンを有するシリンジが液体の吸引吐出動作を行い、前記液体の分注を行う分注装置において、
前記ピストンを起動させるときの駆動位置と駆動時間との基準となる基準駆動プロファイルを記憶する記憶手段と、
駆動された前記ピストンの実行駆動位置を検出する位置検出手段と、
駆動された前記ピストンの実行駆動時間を計時する計時手段と、
前記基準駆動プロファイルをもとに前記ピストンの駆動制御を行うとともに前記ピストンの前記実行駆動位置と前記実行駆動時間とをもとに実行駆動プロファイルを求め、前記基準駆動プロファイルと前記実行駆動プロファイルとを比較し、比較値をもとに前記分注の適否を判断する駆動制御手段と、
を備えたことを特徴とする分注装置。
【請求項２】
前記基準駆動プロファイルは、前記ピストンの前記駆動時間、前記ピストンの前記駆動距離、前記ピストンが駆動開始してから所定時間経過後の位置、前記駆動位置と前記駆動時間とを対応させた前記ピストンの駆動速度の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の分注装置。
【請求項３】
前記基準駆動プロファイルは、前記ピストンの駆動速度が前記ピストンの駆動開始後、初めて零となるまでの間の前記ピストンの移動距離が所定の範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載の分注装置。
【請求項４】
前記基準駆動プロファイルは、前記ピストンの駆動速度が前記ピストンの駆動開始後、初めて零となるまでの間に前記ピストンが移動に要する時間または前記ピストンが移動した範囲内における前記ピストンの加減速を含む移動速度が所定の範囲内であることを特徴とする請求項３に記載の分注装置。
【請求項５】
ピストンを有するシリンジが液体の吸引吐出動作を行い、前記液体の分注を行う分注方法において、
前記ピストンを起動させるときの駆動位置と駆動時間との基準となる基準駆動プロファイルを記憶する記憶工程と、
駆動された前記ピストンの実行駆動位置を検出する位置検出工程と、
駆動された前記ピストンの実行駆動時間を計時する計時工程と、
前記基準駆動プロファイルをもとに前記ピストンの駆動制御を行うとともに前記ピストンの前記実行駆動位置と前記実行駆動時間とをもとに実行駆動プロファイルを求め、前記基準駆動プロファイルと前記実行駆動プロファイルとを比較し、比較値をもとに前記分注の適否を判断する駆動制御工程と、
を含むことを特徴とする分注方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の分注装置を備えたことを特徴とする分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンを有するシリンジが液体の吸引吐出動作を行い、前記液体の分注を行う分注装置、分注方法および分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ピストンを駆動してシリンジに液体を吸引させ、シリンジから液体を吐出させる分注装置が知られている。一般にこのピストンは、ボールネジ等の回転−直動変換機構を介して回転モータを連結し、この回転モータの回転運動が直動運動に変換され、液体の吸引吐出動作を行う。この分注装置は、この回転モータの回転を制御することによって、液体の分注動作を制御する。
【０００３】
ところで、微量分注を行う場合、シリンジに接続されたノズル先端から分注する液体の粘性、表面張力等に抗して所望の量の液塊を確実にノズル先端から排出するため、このピストンは、高加減速且つ高速度で駆動する必要がある。しかし、上述したように、このピストンは、回転モータ、回転−直動変換機構等を介して駆動されるため、所定の時間内に所定の駆動速度に達しない場合がある。図６−１,６−２は、ピストンの駆動時間（ｔ）に対する駆動速度（Ｖ）の変化である駆動プロファイルを示す模式図である。破線は、理想の駆動速度プロファイルを示す。
【０００４】
図６−１に示すように、所定時間ｔ０に達したピストンの駆動速度Ｖ１が所定の駆動速度Ｖｔｈに対して過小である場合、ノズル１３から離脱しない分注液体１５Ｂが残存するため、容器１６に吐出される分注液体１５Ｃは、所定の分注量に対し過少となる。
【０００５】
また、図６−２に示すように、所定時間ｔ０内にピストンの駆動速度が所定の駆動速度Ｖｔｈに達しない場合、分注液体１５Ｄは、ノズル１３先端から全く離脱せず、容器１６には分注されない。微量分注を行う場合、このピストンは、所定時間ｔ０内に所定の駆動速度Ｖｔｈに達する駆動プロファイルに沿って駆動する必要がある。つまり、ピストンの駆動距離だけでは、分注が有効であったか否か判断することが困難であった。そこで、ノズル先端から吐出された液滴を撮像し、この撮像した液滴の画像をもとに分注が有効であったか否かを判断する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−３３３２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した技術は、液滴を撮像する撮像装置および撮像した液滴の画像を解析する画像解析装置を必要とするため、分注装置を複雑化させるとともに大型化させ、さらには製造コストをアップさせるという問題点があった。
【０００８】
また、ノズルから吐出された液滴の形状が一様でない場合、分注量を解析することが困難であり、分注が有効であったか否かを確実に判断できないという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で確実に分注が有効であるか否かが判断できる分注装置、分注方法および分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる分注装置は、ピストンを有するシリンジが液体の吸引吐出動作を行い、前記液体の分注を行う分注装置において、前記ピストンを起動させるときの駆動位置と駆動時間との基準となる基準駆動プロファイルを記憶する記憶手段と、駆動された前記ピストンの実行駆動位置を検出する位置検出手段と、駆動された前記ピストンの実行駆動時間を計時する計時手段と、前記基準駆動プロファイルをもとに前記ピストンの駆動制御を行うとともに前記ピストンの前記実行駆動位置と前記実行駆動時間とをもとに実行駆動プロファイルを求め、前記基準駆動プロファイルと前記実行駆動プロファイルとを比較し、比較値をもとに前記分注の適否を判断する駆動制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２にかかる分注装置は、上記の発明において、前記基準駆動プロファイルは、前記ピストンの前記駆動時間、前記ピストンの前記駆動距離、前記ピストンが駆動開始してから所定時間経過後の位置、前記駆動位置と前記駆動時間とを対応させた前記ピストンの駆動速度の少なくとも一つを含むことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３にかかる分注装置は、上記の発明において、前記基準駆動プロファイルは、前記ピストンの駆動速度が前記ピストンの駆動開始後、初めて零となるまでの間の前記ピストンの移動距離が所定の範囲内であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４にかかる分注装置は、上記の発明において、前記基準駆動プロファイルは、前記ピストンの駆動速度が前記ピストンの駆動開始後、初めて零となるまでの間に前記ピストンが移動に要する時間または前記ピストンが移動した範囲内における前記ピストンの加減速を含む移動速度が所定の範囲内であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５にかかる分注方法は、上記の発明において、ピストンを有するシリンジが液体の吸引吐出動作を行い、前記液体の分注を行う分注方法において、前記ピストンを起動させるときの駆動位置と駆動時間との基準となる基準駆動プロファイルを記憶する記憶工程と、駆動された前記ピストンの実行駆動位置を検出する位置検出工程と、駆動された前記ピストンの実行駆動時間を計時する計時工程と、前記基準駆動プロファイルをもとに前記ピストンの駆動制御を行うとともに前記ピストンの前記実行駆動位置と前記実行駆動時間とをもとに実行駆動プロファイルを求め、前記基準駆動プロファイルと前記実行駆動プロファイルとを比較し、比較値をもとに前記分注の適否を判断する駆動制御工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６にかかる分析装置は、上記の発明において、請求項１〜４のいずれか一つに記載の分注装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる分注装置、分注方法および分析装置は、分注を適正に行うピストンの基準駆動プロファイルと分注が実行された実行速度プロファイルとを比較することによって、実行された分注が有効であるか否かの判断が確実にできるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる分注装置、分注方法および分析装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態）
図１は、この発明にかかる分注装置１の概要構成を示すブロック図である。図１に示すように、この分注装置１は、分注動作を制御する制御部２と、ピストン１０の駆動開始位置、駆動停止位置、基準駆動プロファイルを記憶する記憶部３と、液体１５の粘性率と分注量とを入力する入力部４と、分注が有効であるか否かを表示する表示部１７と、制御部２から制御信号Ｓ１を入力し、モータ８を駆動制御するモータドライバ５と、モータドライバ５によって駆動するモータ８と、モータ８の回転位置をもとにピストン１０の位置を検出する位置検出器７と、位置検出器７が検出した位置を検出信号Ｓ２に変換する信号変換器６と、モータ８の回転運動を直動運動に変換するボールネジ９と、ボールネジ９に連結されたピストン１０と、ピストン１０を収納するシリンジ１１と、液体１５を収容するリザーバ１４と、制御部２から選択信号Ｓ３を入力して吸引吐出を切替える三方弁１２と、液体１５を容器１６に吐出するノズル１３とを有する。
【００１９】
また、制御部２は、ピストン１０の駆動時間を計時するタイマ２０と記憶部３が記憶する基準駆動プロファイルと実行された実行駆動プロファイルとを比較する比較部２１とを有する。
【００２０】
ここで、この分注装置１の分注動作について説明する。まず、制御部２は、入力部４を介して液体１５に関する粘性率と分注量とを入力すると、粘性率と分注量とに対応したテーブルを記憶部３から抽出する。
【００２１】
制御部２は、三方弁１２に選択信号Ｓ３を出力し、三方弁１２の吸入口をリザーバ１４側に切替える。その後、制御部２は、制御信号Ｓ１を出力し、テーブルに記載された駆動開始位置にピストン１０を移動させ、リザーバ１４から液体１５を吸引する。
【００２２】
つぎに、制御部２は、三方弁１２に選択信号Ｓ３を出力し、三方弁１２の吸入口をシリンジ１１側に切替え、制御信号Ｓ１を出力し、テーブルに記載された基準駆動プロファイルをもとにピストン１０を駆動する。この基準駆動プロファイルは、ピストン１０の駆動速度がピストン１０の移動開始後初めて零となるまでの間のピストン１０の移動距離が所定範囲内となるように設定されている。更に、ピストン１０の移動開始から速度が零となるまでに要する時間またはその間のピストン１０の加減速を含む移動速度も所定範囲内となるように設定されている。
【００２３】
制御部２は、基準駆動プロファイルをもとにピストン１０を駆動するとともにタイマ２０と検出信号Ｓ２とをもとにピストン１０の実行駆動プロファイルを生成し、比較部２１は、この生成された実行駆動プロファイルと基準駆動プロファイルとを比較する。
【００２４】
制御部２は、比較部２１が比較した結果をもとに実行駆動プロファイルが基準駆動プロファイルに対して所定範囲内に有る場合、分注が有効であると判断し、表示部１７に分注が有効である旨を表示し、実行駆動プロファイルが基準駆動プロファイルに対して所定範囲外にある場合、分注が無効と判断し、表示部１７に分注が無効である旨を表示する。
【００２５】
ここで、記憶部３が記憶するテーブルについて説明する。図２は、テーブルＴ１〜Ｔｎの具体的内容を示す模式図である。図２に示すように、各テーブルＴ１〜Ｔｎは、液体の粘性率ごとに分けられて記載され、分注量に対応して駆動開始位置、駆動停止位置、基準速度プロファイルを含めた基準駆動プロファイルが記載されている。
【００２６】
駆動開始位置は、ピストン１０が駆動を開始するシリンジ１１に対する位置を示し、駆動停止位置は、ピストン１０が駆動を停止するシリンジ１１に対する位置を示し、基準速度プロファイルは、ピストン１０の駆動開始から駆動停止までの速度プロファイルを示す。
【００２７】
このテーブルＴ１〜Ｔｎには、シリンジ１１の内径がφ０．２ｍｍの基準駆動プロファイルが記載されている。たとえば、テーブルＴ１には粘性率１.０（ｍＰａ・ｓ）の液体１５を分注する駆動開始位置、駆動停止位置、基準駆動プロファイルが示されている。９０（ｎＬ）分注する場合、ピストン１０の駆動開始位置：５、駆動停止位置：７．８６、速度プロファイル：Ａが示されている。これは、シリンジ１１位置：５から速度プロファイル：Ａによってシリンジ１１位置：７．８６までピストン１０を駆動すると９０（ｎＬ）の分注が行えることを示している。
【００２８】
また、液体１５を１０（ｎＬ）分注する場合、ピストン１０の駆動開始位置：１、駆動停止位置：１．３２、速度プロファイル：Ｂが示されている。これは、シリンジ位置：１から速度プロファイル：Ｂによってシリンジ１１位置：１．３２までピストン１０を駆動すると１０（ｎＬ）の分注が行えることを示している。
【００２９】
このように、分注量に応じてピストン１０の基準駆動プロファイルも異なる。また、シリンジ１１の分注装置１に対する位置関係によって、駆動開始位置を優先する場合と駆動停止位置を優先する場合とがあるため、駆動開始位置と駆動停止位置との双方が記載されている。
【００３０】
ここで、速度プロファイルについて説明する。図３は、速度プロファイル：Ａ,Ｂを示す模式図である。図３に示すように、速度プロファイル：Ａは、９０（ｎＬ）分注する場合であり、速度プロファイル：Ｂは、１０（ｎＬ）分注する場合である。分注量に応じてノズル１３先端から液体１５の液塊を完全に離脱させるため、速度プロファイル：Ａ,Ｂは、加速度が異なる。
【００３１】
そこで、分注動作の有効か否かの判断の動作手順について説明する。図４は、分注動作を示すフローチャートである。図４に示すように、まず、制御部２は、液体１５の粘性率、分注量を入力する（ステップＳ１０１）。つぎに、制御部２は、記憶部３から入力した粘性率、分注量に対応したテーブルを抽出する（Ｓ１０２）。その後、この抽出したテーブルに記載された駆動開始位置にピストン１０を移動させ（ステップＳ１０３）、テーブルに記載された基準駆動プロファイルをもとにピストン１０を駆動する（ステップＳ１０４）。
【００３２】
制御部２は、タイマ２０が計時する時間と検出信号Ｓ２とをもとに実際に実行された実行駆動プロファイルを取得する（ステップＳ１０５）。そこで、比較部２１は、この実行駆動プロファイルと基準駆動プロファイルとを比較する（ステップＳ１０６）。制御部２は、実行駆動プロファイルが基準駆動プロファイルに対して所定の範囲内に有るか否かを判断し（ステップＳ１０７）、所定範囲内に有ると判断した場合（ステップＳ１０７,ＹＥＳ）、分注は有効と判断し（ステップＳ１０８）、分注動作を終了する（ステップＳ１０９）。
【００３３】
一方、実行駆動プロファイルが基準駆動プロファイルに対して所定範囲内に無いと判断した場合（ステップＳ１０７,ＮＯ）、分注は無効と判断し（ステップＳ１１０）、分注は無効の旨を表示する（ステップＳ１１１）。
【００３４】
制御部２は、分注を無効と判断した場合、分注液体を廃棄するようにしてもよいし、容器１６ごと廃棄してもよい。また、再度分注を行うようにしてもよい。尚、本発明による分注装置の、直動−回転変換機構は、図１に示したボールネジ９に換えて、ラック＆ピニオン機構を採用しても良い。さらに回転式モータ８の替わりにリニアモータを使用して、ボールネジ９などの直動−回転変換機構が不要な構成としても良い。また、図１の実施例では、分注の良否判定結果を表示部１７で表示しているが、表示部１７を設けず、例えば無効な分注が行われた場合に制御部２から、本発明による分注装置１を搭載する分析装置の制御部へエラー信号を送信しても良い。
【００３５】
また、基準駆動プロファイルは、分注量に対応して、ピストン１０の駆動開始位置、駆動停止位置、基準駆動プロファイルを含めるようにしていたが、これらのうちいずれか一つがであってもよく、比較部２１は、基準駆動プロファイルに対応した実行駆動プロファイルを比較するようにしてもよい。
【００３６】
つぎに、この分注装置を備えた分析装置について説明する。図５は、分注装置１ａ,１ｂを備えた分析装置３０の上面である。図５に示すように、この分析装置３０は、作業テーブル３１を有し、作業テーブル３１は、検体を収容する検体テーブル３２と試薬を収容する試薬テーブル３９と試薬と検体とを混合する反応テーブル３４とを有し、さらに試薬、検体をそれぞれ分注する分注装置１ａ,１ｂを有する。
【００３７】
また、作業テーブル３１は、試薬テーブル３９に収容された試薬容器４０を個別に識別する読取装置４１と、試薬と検体とが混合された反応容器３５に分析光を照射する光源３６と、反応容器３５を透過した光を受光する受光素子３７と、分析が終了した反応容器３５を洗浄する洗浄装置３８とを有する。
【００３８】
分注装置１ａは、検体テーブル３２の収容室３２ａに収容された検体容器３３から検体を吸引し、反応テーブル３４の収容室３４ａに収容された反応容器３５に検体を吐出し、分注装置１ｂは、試薬テーブル３９の収容室３９ａに収容された試薬容器４０から試薬を吸引し、反応容器３５に試薬を吐出する。
【００３９】
この２台の分注装置１ａ,１ｂは、それぞれ個別に検体の分注および試薬の分注を行うとともに個別に分注の適否が分かるため、無駄な分析を行わずに済むとともに、誤った分析を行うことがない。
【００４０】
この実施の形態では、記憶部３が記憶した基準駆動プロファイルと実行された実行駆動プロファイルとを比較することによって、分注が有効であったか否かを確実に判断できる。また、図５の洗浄装置３８に換えて反応容器の供給及び排出装置を設けても良く、この場合には、分析を終えた反応容器は、装置内に留まらず、分析装置３０外へ排出される。
【００４１】
なお、この実施の形態では、記憶部３は、液体１５の粘性率ごとにテーブルＴ１〜Ｔｎを作成していたが、粘性率ごとに分けず、一つのテーブルに全てを記載するようにしてもよい。また、実行速度プロファイルの基準速度プロファイルに対する所定範囲は、分注量に応じて変更するようにしてもよい。
【００４２】
また、基準駆動プロファイルは、この分注装置１の工場出荷時、装置設置時、メンテナンス時、装置修理時に作成するようにしてもよい。また、経時変化に対応できるように、定期的に更新するようにしてもよい。この基準速度プロファイルは、実際に分注動作を行って作成してもよいし、シミュレーション計算等によって、記憶部３に入力するようにしてもよい。
【００４３】
また、この実施の形態では、記憶部３は、ピストン１０の駆動開始位置、駆動停止位置、基準駆動プロファイルの３者共に記憶していたが、このうちのいずれか一つを記憶し、比較部２１は、このいずれか一つの基準駆動プロファイルと実行駆動プロファイルとを比較し、分注の適否を判断するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の実施の形態にかかる分注装置の概要構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態にかかる記憶部が記憶するテーブルの内容を示す模式面である。
【図３】この発明の実施の形態にかかる基準速度プロファイルを示す模式図である。
【図４】この発明の実施の形態にかかる分注動作を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態にかかる分析装置の概要構成を示す上面図である。
【図６−１】ピストンの駆動速度が過小である場合を示す模式図である。
【図６−２】ピストンの駆動加速度が過小である場合を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  分注装置
２  制御部
３  記憶部
４  入力部
５  モータドライバ
６  信号変換器
７  位置検出器
８  モータ
９  ボールネジ
１０  ピストン
１１  シリンジ
１２  三方弁
１３  ノズル
１４  リザーバ
１５  液体
１６  容器
１７  表示部
２０  タイマ
２１  比較部
２２  分析部
３０  分析装置
３１  作業テーブル
３２  検体テーブル
３２ａ,３４ａ,３９ａ  収容室
３３  検体容器
３４  反応テーブル
３５  反応容器
３６  光源
３７  受光素子
３８  洗浄装置
４０  試薬容器
４１  読取装置
【図１】
2006343242.tif 000003
【図２】
2006343242.tif 000004
【図３】
2006343242.tif 000005
【図４】
2006343242.tif 000006
【図５】
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【図６−１】
2006343242.tif 000008
【図６−２】
2006343242.tif 000009