(57)【要約】確実分注検証のためのシステムおよび方法が開示される。１つの実施形態では、システムが、複数の光エミッタを有する。エミッタからの光は、おおよそ水平な平面を渡って複数の光検出器へ向けられる。液体分注デバイスは、分注された液体が、放射された光によって画定された水平面を通過して、接種される容器上へ移動するように、複数の光エミッタから複数の光検出器への光放射の水平面の上方に位置決めされる。複数の検出器のそれぞれは、増幅器に結合される。増幅器は、液体の分注により光路が途絶されたときに、光エミッタから光検出器への光の伝播の中断に応答して信号を生成して、液体が容器上に分注されたことを確認する。
2019533167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
確実分注検証のためのシステムであって、
複数の光検出器と、
複数の光エミッタであって、前記光エミッタから伝播する光が前記複数の光検出器へ向けられる複数の光エミッタと、
前記複数の光エミッタから前記複数の光検出器へ向けられた前記光によって画定される光カーテンの上方に位置決めされた液体分注デバイスであって、前記液体分注デバイスから分注された液体が前記光カーテンを通過するようにする液体分注デバイスと、
前記複数の光検出器に通信可能に結合された増幅器であって、前記複数の光エミッタから前記複数の光検出器への光の伝播の中断に応答して信号を生成する増幅器と、
を備える、システム。
【請求項２】
前記光カーテンが、前記液体分注デバイスが液体を分注する表面に関しておおよそ水平である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記光カーテンが、前記液体分注デバイスが液体を分注する表面におおよそ平行である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記複数の光エミッタが、８００ｎｍから９００ｎｍの間の光を送る、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数の光検出器が、前記複数の光エミッタとおおよそ同じ寸法を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記複数の光エミッタが、列に並んで分散されかつ互いにおおよそ等距離に離間された光エミッタのアレイを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記複数の光エミッタが、列に並んで分散された光エミッタの複数のアレイを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記液体分注デバイスと前記光カーテンとの間の空間が、少なくとも１０マイクロリットルの体積を有する液体の滴が前記空間に広がるような空間である、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記液体分注デバイスから分注される３マイクロリットルの液体の小滴により、前記増幅器が、前記複数の光エミッタから前記複数の光検出器への光の伝播の中断に応答して信号を生成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記光カーテンが、前記液体分注デバイスから分注される３マイクロリットル以上の液体の小滴が前記増幅器に前記複数の光エミッタから前記複数の光検出器への光の伝播の中断に応答して信号を生成させることなしに前記光カーテンを通過することを可能にすることになる隙間を有さない、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記複数の光エミッタと前記複数の光検出器との間の空間が、標的プレートを収容するのに十分な大きさである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記液体分注デバイスから分注された液体が前記光カーテンを通過して標的プレート上に落下するように前記標的プレートを（ａ）（ｉ）前記複数の光エミッタと（ｉｉ）前記複数の光検出器との間かつ（ｂ）（ｉ）前記液体分注デバイスおよび（ｉｉ）前記光カーテンの下に位置決めするように構成されたコンベヤ
をさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記光カーテンが、前記コンベヤの移動方向に対して直交角度に位置する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記光カーテンが、前記コンベヤの移動方向に対して非直交角度に位置する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記増幅器に通信可能に結合されたラッチ回路であって、前記複数の光エミッタから前記複数の光検出器への光の伝播の中断が発生したという確認を保持するラッチ回路
をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ラッチ回路が、前記液体分注デバイスから液体が分注される前に始まり前記液体が分注された後で終わる時間間隔中にのみオンになる、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ラッチ回路に格納されたデータを読み取ることにより確実分注を検証するように、また、
確実分注が検証された後で前記ラッチ回路を無効にするように
構成された、１つまたは複数のプロセッサ
をさらに備える、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
確実分注検証のための方法であって、
複数の光エミッタから複数の光検出器へ向けて光を送ることにより光カーテンを設けることと、
前記光カーテンの下方に標的プレートを位置決めすることと、
前記標的プレートおよび前記光カーテンの上方に液体分注デバイスを位置決めすることと、
前記液体分注デバイスから前記標的プレート上に液体を分注することであって、前記分注された液体が前記光カーテンを通過する、分注することと、
前記分注された液体が前記光カーテンを通過することによって発生する前記複数の光エミッタから前記複数の光検出器への光の伝播の中断に応答して信号を生成することと、
を含む、方法。
【請求項１９】
前記標的プレートが、前記光カーテンの下方かつ前記複数の光エミッタと前記複数の光検出器との間の距離の範囲内に位置決めされる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記液体分注デバイスがまた、前記液体分注デバイスと前記光カーテンとの間の空間が、少なくとも１０マイクロリットルの体積を有する液体の滴が前記空間に広がるような空間であるように、位置決めされる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも３マイクロリットルの液体の小滴が前記液体分注デバイスから分注されると信号が生成される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記光カーテンが、３マイクロリットル以上の液体の小滴が前記光カーテンの少なくとも一部の光の伝播を中断することなしに前記液体分注デバイスから前記標的プレート上に分注されることを可能にすることになる隙間を有さない、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
信号が生成されたときに前記複数の光エミッタから前記複数の光検出器への光の伝播の中断が発生したことを示すデータを記憶すること
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記複数の光エミッタから前記複数の検出器への光の伝播の中断が発生したことを示す前記データが、ラッチ回路に記憶される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記液体分注デバイスから液体が分注される前に前記ラッチ回路をオンにすることと、
前記複数の光エミッタから前記複数の光検出器への光の伝播の中断が発生したことを示すデータが前記ラッチ回路に記憶された後で前記ラッチ回路をオフにすることと、
をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ラッチ回路に記憶されたデータを読み取ることにより確実分注を検証すること
をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２０１６年１０月２８日に出願した米国仮出願第６２／４１４，１１３号の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、ピペットなどの分注デバイスがいつ容器またはスライド内に試料を首尾良く分注したかを検証するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
試料の接種および検査を合理化して効率を高めるために、様々なシステムが存在する。試料容器に接種するために、ピペットを使用して試料を容器内に分注することが多い。確実分注（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｄｉｓｐｅｎｓｅ）またはその欠如が正確に検出されることを保証するために、視覚システムおよび圧力監視法などのいくつかの技法が知られている。視覚システムでは、試料の滴を捕捉するためにカメラが使用されることがある。確実分注を正確に検出するために、複雑な画像処理および分析が必要とされることが多い。圧力監視システムでは、高感度圧力変換器が、分注中に圧力変化を検出することができるように、ピペッティング・チャネル（ｐｉｐｅｔｔｉｎｇ  ｃｈａｎｎｅｌ）に組み込まれる。しかし、特に圧力システムの場合、ピペットの先端にくっついている小滴とピペットから分注された小滴との違いを検出することができる圧力変換器が現存しない。さらに、視覚、圧力、および他の既存の技法は、高額であるか、かなりの物理的な空間を消費するか、信頼性に欠けるか、またはこれらの制限の組合せを有する。これらの課題は、試料（すなわち、小滴）サイズが小さくなるほど、より顕著になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、液体の正確な確実分注検証のための改善されたシステムおよび方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
確実分注検証のためのシステムおよび方法が開示される。１つの実施形態では、システムが、複数の光エミッタを有する。エミッタからの光は、おおよそ水平な平面を横切って複数の光検出器へ向けられる。本明細書において、「おおよそ水平な」とは、液体分注デバイスが液体を分注する表面によって画定される平面に対する光カーテン（ｌｉｇｈｔ  ｃｕｒｔａｉｎ）の配向に言及する。しかし、光カーテンは、液体が分注される表面に平行である必要はない。液体分注デバイスは、分注された液体が、放射された光によって画定された水平面を通過して、接種される容器上へ移動するように、複数の光エミッタから複数の光検出器への光放射の水平面の上方に位置決めされる。複数の検出器のそれぞれは、増幅器に結合される。増幅器は、液体の分注により光路が途絶されたときに光エミッタから光検出器への光の伝播の中断に応答して信号を生成して、液体が容器上に分注されたことを確認する。
【０００６】
本開示の１つの態様は、確実分注検証のためのシステムに関し、このシステムは、複数の光検出器と、複数の光エミッタであって、光エミッタから伝播する光が複数の光検出器へ向けられる、複数の光エミッタと、複数の光エミッタから複数の光検出器へ向けられる光によって画定される光カーテンの上方に位置決めされた液体分注デバイスであって、液体分注デバイスから分注された液体が光カーテンを通過するようにする液体分注デバイスと、複数の光検出器に通信可能に結合された増幅器であって、複数の光エミッタから複数の光検出器への光の伝播の中断に応答して信号を生成する増幅器と、を備える。
【０００７】
いくつかの実施形態では、光カーテンは、液体分注デバイスが液体を分注する表面に関しておおよそ水平である。いくつかの実施形態では、光カーテンは、液体分注デバイスが液体を分注する表面におおよそ平行である。いくつかの実施形態では、複数の光エミッタは、８００ｎｍから９００ｎｍの間の光を送る。いくつかの実施形態では、複数の光検出器は、複数の光エミッタとおおよそ同じ寸法を有する。いくつかの実施形態では、複数の光エミッタは、列に並んで分散されかつ互いにおおよそ等距離に離間された光エミッタのアレイを含む。いくつかの実施形態では、複数の光エミッタは、列に並んで分散された光エミッタの複数のアレイを含む。
【０００８】
いくつかの実施形態では、液体分注デバイスと光カーテンとの間の空間は、少なくとも１０マイクロリットルの体積を有する液体の滴がその空間に広がるような空間である。いくつかの実施形態では、液体分注デバイスから分注される３マイクロリットルの液体の小滴により、増幅器が、複数の光エミッタから複数の光検出器への光の伝播の中断に応答して信号を生成する。いくつかの実施形態では、光カーテンは、液体分注デバイスから分注される３マイクロリットル以上の液体の小滴が増幅器に複数の光エミッタから複数の光検出器への光の伝播の中断に応答して信号を生成させることなしに光カーテンを通過することを可能にすることになる隙間を有さない。
【０００９】
いくつかの実施形態では、複数の光エミッタと複数の光検出器との間の空間は、標的プレートを収容するのに十分な大きさである。いくつかの実施形態では、システムは、液体分注デバイスから分注された液体が光カーテンを通過して標的プレート上に落下するように標的プレートを（ａ）（ｉ）複数の光エミッタと（ｉｉ）複数の光検出器との間かつ（ｂ）（ｉ）液体分注デバイスおよび（ｉｉ）光カーテンの下に位置決めするように構成されたコンベヤをさらに備える。いくつかの実施形態では、光カーテンは、コンベヤの移動方向に対して直交角度に位置する。いくつかの実施形態では、光カーテンは、コンベヤの移動方向に対して非直交角度に位置する。
【００１０】
いくつかの実施形態では、システムは、増幅器に通信可能に結合されたラッチ回路をさらに備え、このラッチ回路は、複数の光エミッタから複数の光検出器への光の伝播の中断が発生したという確認を保持する。いくつかの実施形態では、ラッチ回路は、液体分注デバイスから液体が分注される前に始まり液体が分注された後で終わる時間期間中にのみオンになる。いくつかの実施形態では、システムは、ラッチ回路に記憶されたデータを読み取ることにより確実分注を検証するように、また、確実分注が検証された後でラッチ回路を無効にするように構成された、１つまたは複数のプロセッサをさらに備える。
【００１１】
本開示の別の態様は、確実分注検証のための方法に関し、この方法は、複数の光エミッタから複数の光検出器へ向けて光を送ることにより光カーテンを設けることと、光カーテンの下方に標的プレートを位置決めすることと、標的プレートおよび光カーテンの上方に液体分注デバイスを位置決めすることと、液体分注デバイスから標的プレート上に液体を分注することであって、分注された液体が光カーテンを通過することと、分注された液体が光カーテンを通過することによって発生する複数の光エミッタから複数の光検出器への光の伝播の中断に応答して信号を生成することと、を含む。
【００１２】
いくつかの実施形態では、標的プレートは、光カーテンの下方かつ複数の光エミッタと複数の光検出器との間の距離の範囲内に位置決めされる。いくつかの実施形態では、液体分注デバイスはまた、液体分注デバイスと光カーテンとの間の空間が、少なくとも１０マイクロリットルの体積を有する液体の滴がこの空間に広がるような空間であるように、位置決めされる。いくつかの実施形態では、少なくとも３マイクロリットルの液体の小滴が液体分注デバイスから分注されると信号が生成される。いくつかの実施形態では、光カーテンは、３マイクロリットル以上の液体の小滴が光カーテンの少なくとも一部の光の伝播を中断することなしに液体分注デバイスから標的プレート上に分注されることを可能にすることになる隙間を有さない。
【００１３】
いくつかの実施形態では、方法は、信号が生成されたときに複数の光エミッタから複数の光検出器への光の伝播の中断が発生したことを示すデータを記憶することをさらに含む。いくつかの実施形態では、複数の光エミッタから複数の光検出器への光の伝播の中断が発生したことを示すデータは、ラッチ回路に記憶される。いくつかの実施形態では、方法は、液体分注デバイスから液体が分注される前にラッチ回路をオンにすることと、複数の光エミッタから複数の光検出器への光の伝播の中断が発生したことを示すデータがラッチ回路に記憶された後でラッチ回路をオフにすることと、をさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、ラッチ回路に記憶されたデータを読み取ることにより確実分注を検証することをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】１つの実施形態による確実分注検証システムの上面図である。
【図２Ａ】図１に示された実施形態の側面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示された確実分注検証エミッタの部分的な断面図である。
【図２Ｃ】図２Ａに示された確実分注検証レシーバの部分的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本開示の実施形態が、同様の参照番号が類似のまたは同一の要素を同定する図面を参照しながら、詳細に説明される。開示される実施形態は、様々な形で具現化され得る本開示の例にすぎないことが、理解されるべきである。よく知られた機能または構造は、不必要な細目で本開示を不明瞭にすることを避けるために、詳細には説明されない。したがって、本明細書で開示される特定の構造上および機能上の詳細は、限定するものとして解釈されるべきではなく、単に、特許請求の範囲の根拠として、また、実質的に任意の適切な詳細構造において本開示を様々に用いることを当業者に教示するための典型的な根拠として、解釈されるべきである。
【００１６】
本発明は、ピペットなどの分注デバイスがいつ容器またはスライド内に試料を首尾良く分注したかを検証するためのシステムおよび方法に関する。これは、確実分注検証または「ＰＤＶ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｄｉｓｐｅｎｓｅ  ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」とも呼ばれる。本明細書において言及される試料は液体であるが、試料は固体であってもよいことが意図されている。本明細書において説明されるシステムおよび方法は、成長培地に試料を接種する手順を含む微生物学的検査のために使用される試料に関連して説明される。しかし、そのような説明は、非限定的なものであり、説明されるシステムおよび方法は、物質、例えば液体の正確な確実分注検証が望まれるいかなる状況においても使用され得ることが意図されている。
【００１７】
１つの態様では、本発明は、ＰＤＶのためのシステムに関する。図１および２Ａは、ＰＤＶシステム１０の１つの実施形態を示す。システム１０は、センサ装置２０、標的プレート３０、および機器５０を含む。システム１０の１つの例示的な機器５０は、Ｂｅｃｔｏｎ  Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ  Ｋｉｅｓｔｒａ（商標）（「ＢＤ」）によるＩｎｏｑｕｌＡ（商標）である。機器５０がＩｎｏｑｕｌＡである場合、試料を接種、培養、および検査するためのプロセスは、完全に自動化される。ＩｎｏｑｕｌＡは、機器の周りの様々な位置への患者試料チューブ、ピペット、およびそれらに入れられた任意の試料の自動的な搬送のために、３つのロボットアームを利用する。具体的には、１つのロボットアームが、ピペットから標的プレート内に試料を搬送して分注するように構成される。以下でより詳細に説明されるように、試料がＰＤＶのためのセンサによって検出されるのは、ピペットと標的プレートとの間である。
【００１８】
システム１０の要素に戻ると、センサ装置２０は、機器５０に構造的に接続され、かつ、ＰＤＶエミッタ２２およびＰＤＶレシーバ２４を含む。図１および２Ａに示されるように、ＰＤＶエミッタ２２は、ＰＤＶエミッタ２２とＰＤＶレシーバ２４との間に物理的な空間が存在するように、ＰＤＶレシーバ２４から距離を置いて位置決めされる。示された実施形態では、ＰＤＶエミッタ２２とＰＤＶレシーバ２４との間の空間は、成長培地を含むプレートなどのプレートを無理なく収容する。ＰＤＶエミッタ２２は、作動されたときにＰＤＶレシーバ２４の内側に面する表面２５により光が受け取られたかつ検出されるように、ＰＤＶエミッタ２２の内側に面する表面２３上に配置された光源を含む。ＰＤＶエミッタにおける機器５０に対する光源の高さは、ＰＶＤエミッタおよびＰＤＶレシーバ２４を通る軸が重力の方向に垂直であるように、ＰＶＤレシーバ２４における光源の高さとおおよそ同じである。図１および２Ａに最も良く示されるように、ＰＤＶエミッタ２２とＰＤＶレシーバ２４との間で伝播する光は、光カーテン２６を作り出す。
【００１９】
ＰＤＶレシーバ２４は、ＰＤＶレシーバ２４によって受け取られる光の瞬間的な中断すなわち途切れが生じたときにセンサ装置２０が信号の瞬間的な変化を捕捉するように、光信号を処理するように構成された増幅器（図示せず）を含む。１つの例では、光カーテン２６を通過する試料の滴が、光の瞬間的な中断を発生させ、この中断は、１つの実施形態では、ラッチ回路によって捕捉される。センサ装置２０のラッチ回路は、瞬間的な中断に起因する信号の変化（途絶）をラッチするように構成される。システム１０は、ラッチ回路によってラッチされた任意の信号中断のユーザへの出力のために、コンピュータ（図示せず）がセンサ装置２０と電子通信しているように、さらに構成される。センサ装置２０と通信するプロセッサの動作は、典型的には、信号の変化が生じた後のある時点で、センサによってラッチされた信号の変化をコンピュータのプロセッサがピックアップすることができるように、非同期性である。システム１０の要素は、中断された状態における信号の極性が正であるか負であるかに関わらず、同じように機能する。
【００２０】
増幅器の設定は、光カーテンを通過しているときに検出され得る試料滴の必要量を最適化するように調整され得る。言い換えれば、回路によってラッチされる閾値信号途絶（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｓｉｇｎａｌ  ｄｉｓｒｕｐｔｉｏｎ）が、増幅器の設定を通じて修正され得る。１つの例では、ＰＤＶエミッタおよびＰＤＶレシーバを含むセンサ装置は、ＢａｌｌｕｆｆによるモデルＢＯＨ００ＣＪであり、増幅器は、ＢａｌｌｕｆｆによるモデルＢＡＥ００ＮＪである。Ｂａｌｌｕｆｆのセンサは、動作時にはその設計仕様に従って、幅１８．５ｍｍ、奥行き５ｍｍの光カーテンを生成する。
【００２１】
図１および２Ａに示されるように、光源は、ＰＤＶエミッタ２２とＰＤＶレシーバ２４との間の光カーテン２６が十分な幅を有して、ピペット５２が光カーテン２６の長さに対して直角な方向において様々な位置に位置決めされた場合でも確実分注が検出され得るように、十分な光を提供する。例えば、ピペット５２がそのような方向においてプラスまたはマイナスに５ミリメートル移動される場合、試料の確実分注が依然として検出され得る。光源を提供するためのデバイスは、作動されたときに水などの透明な物質を自由に透過しない波長を持つ光をそのデバイスが生成するように選択される。１つの例では、波長は、可視スペクトル近くに選択され、かつ、８００から９００ｎｍの間である。別の例では、波長は、８５０ｎｍである。出願人らは特定の理論にとらわれることを望まないが、８００から９００ｎｍの間の波長範囲内の光は水に吸収されるので、すなわち、これらの波長の伝播は水によって容易に遮られるがこの波長範囲内の光は周囲の光と比較して知覚可能であるので、８００から９００ｎｍの間の波長を持つ光カーテンを生成することが有利である。試料が水性であるかまたは水の光学的性質に似た光学的性質を有する実施形態では、光カーテンのための波長は、上記の波長に調整されるべきである。光源の波長が適切に調整されていない場合、カーテンを形成する光は、途絶を伴わずに、落下する試料を通じて単純に伝播する可能性があり、その場合、落下する試料の滴は、検知されないことになる。光源は、ＰＤＶエミッタ２２から伝播している光が所定の体積を持つ試料小滴によって途絶されたときにその小滴を検出することができるような強度および配置を有するように選択される。光源のための選択された強度を決定するために考慮される他の変数には、試料が液体であるかどうか、および、周囲の光の状況が含まれる。
【００２２】
光を生成するために使用されるデバイスは、上記のパラメータを指針として含む、設計上の選択事項である。１つの例では、また、図２Ｂに示されるように、光源は、ＬＥＤ２７のアレイであり得る。ＬＥＤ２７Ａ〜Ｈは、ＰＤＶエミッタ２２の内側面２３上に列に並んで分散される。図２Ｂでは、光が生成されたときに各ＬＥＤ２７Ａ〜Ｈからの光線が重なり合って、途絶された信号を記録することなく小滴がカーテンを通過することを可能にすることになる隙間を含まない光カーテン２６を作り出すように、８つのＬＥＤ２７Ａ〜Ｈが、互いにおおよそ等距離に離間されている。ＬＤＥ２７Ａ〜Ｈ間の空間は、隣り合う光線間にそのような隙間が存在しないことを確実にするのに必要な量以下である。図２Ｃに示されるように、８つの検出器２８Ａ〜Ｈが、各検出器２８Ａ〜ＨがＬＥＤ２７Ａ〜Ｈに対応するように、ＰＤＶレシーバ２４の内側面２５上で直線アレイに位置決めされる。したがって、検出器アレイ２８は、ＬＥＤアレイ２７（集合したＬＥＤ２７Ａ〜Ｈ）と同じ寸法をおおよそ有することになる。このようにして、光は、プレートがセンサ装置２０の下を通過する方向に対しておおよそ直角な方向において、各ＬＥＤ２７Ａ〜Ｈから各検出器まで伝播する。各ＬＥＤ２７Ａ〜Ｈからの光の方向は、同じであり、また、各光線は、隣接するＬＥＤからの光線と少なくとも部分的に重なり合うので、ＰＤＶエミッタ２２とＰＤＶレシーバ２４との間に連続的な光カーテンが作り出されて、試料の小滴がピペットから分注されたときに検出されずにプレート上に落下する可能性を最小限に抑える。上記のようにセンサ装置２０にＬＥＤおよび検出器を含むことにより、小滴の体積が約３マイクロリットルである場合に、部分的に光学的に透明な試料（例えば、水）の小滴の検出が可能であることが知られている。実際には、さらに小さい体積の小滴も検出可能であり、そのようなより小体積の小滴を検出するためにエミッタ／検出器のパラメータを調整することが意図されている。これは、例えば、本明細書において説明される要因の中でも、光強度、およびＰＤＶエミッタとピペットとの間の距離を調整することによって、達成され得る。検出され得る試料の体積には、明白な上限がない。
【００２３】
他の例では、ＬＥＤは、いくつかの列にわたって、または他のパターンで分散され得る。上記の例のいずれにおいても、アレイ内のＬＥＤの数および／またはアレイ内の検出器の数は、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つであってよく、さらには上記された８つよりも多くてもよい。一般に、使用されるＬＥＤの数は、ＬＥＤ、光検出器、およびピペット先端がどの程度正確に位置合わせされ得るかに依存する。例えば、極めて正確な位置合わせを達成することができるのであれば、２つのＬＥＤが適切であり得る。しかし、正確な位置合わせを達成することが難しい場合、より多くのＬＥＤ（例えば、１０個のＬＥＤ）が適切な数とされ得る。位置合わせの正確さは、ＰＤＶエミッタ上に含まれるＬＥＤの数に影響し得るが、光カーテンのサイズなどの他の要因もまた、ＬＥＤの数に影響し得る。実際、ＰＤＶエミッタ上のＬＥＤの数は、主として、光カーテンのパラメータに依存する、設計上の選択事項であり得る。例えば、様々な数のＬＥＤが、様々な幅（すなわち、検出帯）を有する光カーテンを提供する。本発明は、ＬＥＤが上記の例とは異なる様々なパターンでＰＤＶエミッタ２２の内側面２３上に分散され得ることを意図するが、検出器の分散は、ＬＥＤの任意のそのようなパターンを反映する。言い換えれば、エミッタおよび検出器の任意の適切なパターンが、光源が作動されたときに光カーテンを通過する小滴を検出するのに十分な、実質的に連続的な光カーテンを生成する。なおもさらなる例では、ＬＥＤの数は、検出器の数よりも多くされ得る。しかし、一般的に、ＬＥＤの数は、典型的には検出器の数に等しい。光の様々な波長が用いられ得るが、水または水に似た光透過率を有する液体などの液体の滴を検出するように構成される光カーテンの場合、８５０ｎｍの波長で赤外光を生成するＬＥＤが、適切であると意図されている。
【００２４】
システム１０はまた、標的プレート３０を含む。標的プレート３０は、円形基部３１を有し、円形基部３１から環状リム３２が遠位に延在する。円形基部３１の面積および環状リム３２の深さは、試料を接種、培養、および検査するために十分な空間が存在するサイズとされる。示された実施形態では、標的プレート３０は、ＰＤＶエミッタ２２とＰＤＶレシーバ２４との間の空間内に収まるサイズとされる。標的プレート３０は、機器５０のコンベヤ５４上への配置に適した底面を含む。標的プレート３０の底面は、全体的に平坦である。一変形形態では、標的プレート３０は、矩形または多角形の基部を有する形状などの、別の幾何学的形状とされ得る。さらなる変形形態では、標的プレート３０は、試料を接種するために使用される培養液チューブまたはスライドの代わりとされ得る。
【００２５】
システム１０の機器５０は、図１および２Ａに示されており、かつ、頂面５１、コンベヤ５４、およびピペット５２を含む。ピペット５２は、機器５０の一部であるロボットアーム（図示せず）に接続される。当然ながら、ピペット５２の機器５０への固定のための機構、およびピペット５２の移動を促進するための構造は、設計上の選択事項である。例えば、上述のように、機器５０は、ＢＤによるＩｎｏｑｕｌＡ（商標）であってもよく、ＩｎｏｑｕｌＡのロボットアームは、プレートの接種に必要とされる通りにピペットを回収および搬送することができる。他の例では、ピペットは、試料を分注するために、接種位置まで手動で搬送され得る。
【００２６】
図１は、システム１０の各構成要素が互いに対してどのように位置決めされるのかを示す。プレート３０は、機器５０のコンベヤ５４上に配置される。センサ装置２０のＰＤＶエミッタ２２およびＰＤＶレシーバ２４は、コンベヤ５４の両側で機器５０に接続される。図２Ａに最も良く示されている動作位置では、ピペット５２は、プレート３０とピペット５２との間に光カーテン２６または光カーテンのための物理的な空間が配置されるように、位置決めされる。ピペット５２上の試料の滴が誤って検出されることがないように、光カーテン２６とピペット５２との間には常に十分な空間が維持される。例えば、試料の滴がピペット５２の先端５３にくっついている場合、センサ装置２０による肯定応答が示されない。したがって、ＬＥＤまたは別の光源は、ピペット５２が光カーテン２６の上方でその最も低い操作可能位置にあるときに、光源によって生成される光カーテン２６の頂部限界が、ピペット先端５３から垂れ下がる予想される最大の試料滴の最下点より下に位置するように、センサ装置２０上に位置決めされる。このようにして、試料小滴が光カーテン２６を通過する前にピペット５２から完全に分注されずに光カーテン２６に接触する状況がなくなる。したがって、間隔は、ピペットから垂れ下がる小滴がピペットから離れて落下するまで検出されないような間隔である。いくつかの例では、光カーテン２６とピペット５２の先端との間の最小距離は、ピペット５２から垂れ下がる１０マイクロリットルの滴に対応するのに過不足のない距離である。
【００２７】
いくつかの実施形態では、システムは、２つ以上のセンサ装置と、対応するプレート内に試料を分注する２つ以上のピペットと、を含み得る。例えば、システムは、ＰＤＶエミッタおよびレシーバをそれぞれが有する２つのセンサ装置を含むことができ、ＰＤＶエミッタが作動されると、それらの間に光カーテンが生成される。各センサ装置は、ピペットが各センサ装置の上方に位置決めされる時点で各光カーテンの下に１つのプレートが位置するまでコンベヤ上の２つの以上のプレートが前進することができるように、コンベヤに沿って異なる位置に位置決めされ得る。このようにして、ＰＤＶを用いて２つ以上のプレートに同時に接種することができる。
【００２８】
他の実施形態では、ＰＤＶエミッタおよびＰＤＶレシーバは、光カーテンがエミッタからレシーバまで伝播するにつれて光カーテンの高さが減少または増大するように、位置決めされる。同様に、エミッタおよびレシーバは、光カーテンがコンベヤの長さに対して非直交角度に位置するように、コンベヤの長さに対して様々な位置に位置決めされ得る。
【００２９】
いくつかの実施形態では、センサ装置２０は、ピペットがセンサ装置２０の近位にあるときにのみ確実分注を示すトリガが生じ得るように構成され得る。あるいは、センサ装置２０は、ピペット５２が分配されたときにのみ肯定応答が検出され得るように構成され得る。システム１０をこのように構成するために、ラッチ回路は、ピペット５２の分配の直前からその直後までの狭い時間枠にわたって信号の変化（すなわち、閾値信号途絶）を検出するためにのみオンにされる。他の実施形態では、センサ装置２０は、ピペットが分配されかつ標的プレートが試料を受け取るためにコンベヤ上の正しい位置にあるときにのみ作動するように構成され得る。例えば、ラッチ回路は、ピペット５２の分配の前に始まる狭い時間枠にわたってオンにされ、システム１０の反射光学センサ（図示せず）が、標的プレート３０がセンサ装置２０の下にあるかどうかを検出する。このようにして、ラッチ回路がオンのときにのみ、確実分注が検出可能となり、光学センサが、標的プレート３０の確実検出を記録する。センサ装置および／または機器は、特定の接種および検査方式に望まれる任意の態様で確実分注を認識するように構成され得ることが、さらに意図されている。検知技法は、任意のコンピュータに関連した使用法に適合したものであってよく、また、この点に関して限定するものではない。例えば、信号変化に対するラッチは、システム１０への特定のコンピュータの組込みを条件としない。
【００３０】
システムの利点には、システムが高度の信頼性を有すること、および、確実分注が非常に正確に検証され得ることが含まれる。例えば、ピペットおよびプレートが所定の位置にあるときにのみ確実分注が検出される場合、ピペットが適切に分注するが下方の標的プレートに当て損なう場合に生じるような誤検知（ｆａｌｓｅ  ｐｏｓｉｔｉｖｅ）を大幅に減らすことができる。同様に、センサが高度の感度を有するので、検知漏れ（ｆａｌｓｅ  ｎｅｇａｔｉｖｅ）が軽減される。本システムはまた、費用効率が高く、かつ、小さな空間または一般的ではない空間内での使用のために構成され得る。本システムの別の利点は、生成される光カーテンが、機器を通って前進するプレートに予期されるいかなる許容範囲にも十分な幅であるように、本システムを容易に調整できることである。このようにして、プレートが毎回センサ組立体の下で同一の正確な位置に止まらない場合でも、光カーテンは、検知漏れが生じないように十分な幅になる。
【００３１】
別の態様では、本発明は、ＰＤＶのための方法に関する。方法のステップ全体を通して、光源はアクティブであり、光カーテン２６がＰＤＶエミッタ２２とＰＤＶレシーバ２４との間に掛かる。１つの実施形態では、接種の準備が整っている（すなわち、図示されていない成長培地または寒天培地を支持している）プレート３０が、機器５０のコンベヤ５４上に位置決めされる。プレート３０は、まだ所定の位置にない場合、図１および２Ａに示されるように、コンベヤ５４上で接種位置まで進められる。少なくとも１つの変形形態では、機器５０は、プレート３０が接種のための位置にあるときにそのことを検出するように接種位置に位置決めされた、プレート検出光センサ（図示せず）を含む。当然ながら、機器５０上のプレート３０の位置を検証するために、プレート３０の重量を検出するように位置決めされた重量センサなどの他の検出機構も使用され得る。
【００３２】
接種位置では、共通の平面が、プレート３０、ＰＤＶエミッタ２２、およびＰＤＶレシーバ２４を通過する。言い換えれば、プレート３０は、重力の方向で測定したときにプレート３０の少なくとも一部分が光カーテン２６とコンベヤ５４との間に位置するように、位置決めされる。
【００３３】
ピペットが分配される準備ができており、かつ、ピペット５２からの試料の分注の直前に、センサ装置２０のラッチ回路がセットされる。セットされたラッチ回路により、ＰＤＶレシーバ２４によって検出されるＰＤＶエミッタ２２からの光信号が、いかなる変化に対しても監視される。この時点の前では、ＰＤＶレシーバ２４によって受信される信号におけるいかなる変化または他の中断も、ラッチ回路によって捕捉されず、したがって、いかなる誤検知も回避される。ラッチ回路は、光レシーバによって生成された信号のデジタル出力におけるいかなる変化に対してもラッチするように構成され、このようにして、二進法の態様で動作する。言い換えれば、光がＰＤＶエミッタからＰＤＶレシーバまで中断されずに伝播するときに、受信された光に基づく第１の信号が検出される。光が中断された場合、第２の信号が検出される。例えば、中断されなかった光は、「０」の検出をもたらし、中断された光は、「１」の検出をもたらす。
【００３４】
試料がピペット５２からプレート３０（すなわち、接種を受ける容器）内に分注されるときに、ＰＤＶエミッタ２２とＰＤＶレシーバ２４との間に掛かる光カーテン２６において瞬間的な中断が発生する。光カーテン２６は水平に配向されるものとして示されているが、他の配向も可能である。瞬間的な中断は、ＰＤＶレシーバ２４において検出され、増幅器によりデジタル出力に変換されて、その後ラッチ回路によってラッチされる。したがって、中断が終わって信号が非中断状態に戻った後でも、ラッチ回路は、確実分注が発生したという確認を保持する。この過程中のいつでも、確実分注が発生したかどうかについて問合せを行うために、システム１０に組み入れられたコンピュータにコマンドを入力することができる。例えば、確実分注を示す信号途絶をラッチ回路がラッチした５秒後に、コンピュータにコマンドが入力され得る。コンピュータは、ラッチ回路を介して格納されたデータを探し出し、そのデータをユーザに対して出力する。この場合、コンピュータは、確実分注が発生したことを確認し、次いでそのことを出力する。この時点で、確実分注の検証が完了するので、ラッチ回路は無効にされ、検出窓が閉じる。その後方法は、別の試料およびプレートに対して繰り返され得る。上述のように、ラッチ回路は無効にされるが、光カーテンは常に残存し得る。
【００３５】
システム１０を使用してＰＤＶを行う方法を最適化するために、多くの外的要因が制御され得る。例えば、光カーテン２６の波長への干渉を最小限に抑えるために、周辺光が制御されるべきである。機器５０およびシステム１０全体を取り巻く塵もまた、制御されかつ最小限に抑えられるべきである。さらに、上記のいくつかの例で説明されたようにプレートがコンベヤを介してセンサ装置２０へ運ばれる場合、コンベヤは、最小限の振動を伴って動作するように調整されるかまたは他の方法で確認されるべきである。これは、プレート３０に伝わるコンベヤの一切の振動がプレート３０を光カーテン２６に接触させるのを回避し、したがって誤検知検出を回避する。
【００３６】
本明細書において、本発明は特定の実施形態を参照して説明されてきたが、これらの実施形態は単に本発明の原理および用途の例示であることが、理解されるべきである。したがって、例示の実施形態に対して多数の修正がなされ得ること、および、添付の特許請求の範囲によって定められた本発明の精神および範囲から逸脱することなく他の配置が考案され得ることが、理解されるべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【国際調査報告】
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