(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線を透過する材料で形成された容器における上面から下面に向かって凹む収容穴に収容された液体試料の液量を測定する液量測定装置であって、
前記収容穴が形成された領域において、前記上面および前記下面のうちの一方の面に向けて赤外線を放射する光源と、
前記一方の面と前記光源との間に配置されて、前記赤外線を屈折させて、前記上面が広がる方向である前記容器の面方向における前記収容穴の最大幅寸法よりも大きな領域に広がる測定光とするレンズと、
前記容器における前記上面および前記下面のうちの他方の面側に配置されて、前記容器を透過した前記測定光を受光する光検出器と、
前記他方の面と前記光検出器との間に配置されて、前記測定光を拡散させる光拡散部材と、
前記光検出器で受光した前記測定光の光量から前記収容穴内の試料の液量を演算する演算装置と、
を備える液量測定装置。
【請求項２】
前記収容穴は、前記面方向に間隔をあけて前記容器に複数設けられ、
前記光源、前記レンズ、前記光拡散部材、および前記光検出器のセットは、一セットずつ、各々の前記収容穴に向けて配置可能となっている請求項１に記載の液量測定装置。
【請求項３】
前記光拡散部材における前記面方向の幅寸法は、前記収容穴における前記面方向の最大幅寸法よりも大きい請求項１または２に記載の液量測定装置。
【請求項４】
前記光拡散部材と前記光検出器との距離は、前記測定光における前記面方向の幅寸法の０．５倍以上である請求項１から３のいずれか一項に記載の液量測定装置。
【請求項５】
前記光拡散部材と前記他方の面との距離は、１０ｍｍ以下である請求項１から４のいずれか一項に記載の液量測定装置。
【請求項６】
前記光検出器の受光範囲の前記面方向の幅寸法は、前記測定光における前記面方向の幅寸法以下に設定される請求項１から５のいずれか一項に記載の液量測定装置。
【請求項７】
前記光検出器と前記他方の面との距離は、３０ｍｍ以下である請求項１から６のいずれか一項に記載の液量測定装置。
【請求項８】
前記レンズと前記一方の面との間、および、前記光拡散部材と前記他方の面との間のうちの少なくとも一方に配置される環状部材であって、自身の内周縁によって、前記測定光の幅を画定する開口絞りをさらに備える請求項１から７のいずれか一項に記載の液量測定装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の液量測定装置と、
前記液量測定装置における前記光源、前記レンズ、前記光拡散部材、および前記光検出器のセットを支持して前記容器に対して前記面方向に相対移動させる移動装置と、
を備える液量測定システム。
【請求項１０】
前記移動装置は、
前記面方向における第一方向に前記容器を移動させる第一移動部と、
前記光源、前記レンズ、前記光拡散部材、および前記光検出器のセットを前記第一方向に交差する前記面方向における第二方向に移動させる第二移動部と、
を有する請求項９に記載の液量測定システム。
【請求項１１】
前記光源、前記レンズ、前記光拡散部材、および前記光検出器のセットは、一セットのみが設けられ、
前記移動装置は、前記セットを複数の前記収容穴に一つずつ順次配置する請求項９または１０に記載の液量測定システム。
【請求項１２】
前記収容穴は、前記面方向における第一方向、および前記第一方向に交差する前記面方向における第二方向に等間隔をあけて前記容器に複数設けられ、
前記光源、前記レンズ、前記光拡散部材、および前記光検出器のセットは、前記第一方向に並んで複数設けられ、
前記移動装置は、前記第一方向に並ぶ複数の前記セットを前記第二方向に移動させる請求項９または１０に記載の液量測定システム。
【請求項１３】
赤外線を透過する材料で形成された容器における上面から下面に向かって凹む収容穴に収容された液体試料の液量を測定する液量測定方法であって、
前記収容穴が形成された領域において、前記上面および前記下面のうちの一方の面に向けて赤外線を放射する工程と、
前記赤外線を屈折させて、前記上面が広がる方向である前記容器の面方向における前記収容穴の最大幅寸法よりも大きな領域に広がる測定光として前記容器に入射させる工程と、
前記容器を透過した前記測定光を拡散させる工程と、
拡散された前記測定光を受光する工程と、
受光された前記測定光の光量から前記収容穴内の液体試料の液量を演算する工程と、
を含む液量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液量測定するための液量測定装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロプレート等の容器の各ウェルに分注された液体試料の液量を測定する装置が知られている。そして、このような装置の一例は特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１の装置では、赤外線カメラによってウェル中の試料を撮影し、撮影した画像の濃淡からウェル中の試料の液量を測定可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−４０７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら液量測定装置に赤外線カメラを用いた場合、装置のコストがかさむといった問題がある。特に特許文献１に記載の装置では、マイクロプレートの全体を一度に撮影可能とするためレンズサイズも大きくなってしまい、さらに高価になってしまう。
【０００６】
そこで本発明は、コストを抑えつつ、精度の高い液量測定が可能な液量測定装置等を提供する。
【０００７】
本発明の一態様に係る液量測定装置は、赤外線を透過する材料で形成された容器における上面から下面に向かって凹む収容穴に収容された液体試料の液量を測定する液量測定装置であって、前記収容穴が形成された領域において、前記上面および前記下面のうちの一方の面に向けて赤外線を放射する光源と、前記一方の面と前記光源との間に配置されて、前記赤外線を屈折させて、前記上面が広がる方向である前記容器の面方向における前記収容穴の最大幅寸法よりも大きな領域に広がる測定光とするレンズと、前記容器における前記上面および前記下面のうちの他方の面側に配置されて、前記容器を透過した前記測定光を受光する光検出器と、前記他方の面と前記光検出器との間に配置されて、前記測定光を拡散させる光拡散部材と、前記光検出器で受光した前記測定光の光量から前記収容穴内の試料の液量を演算する演算装置と、を備えている。
【０００８】
また上記液量測定装置では、前記収容穴は、前記面方向に間隔をあけて前記容器に複数設けられ、前記光源、前記レンズ、前記光拡散部材、および前記光検出器のセットは、一セットずつ、各々の前記収容穴に向けて配置可能となっていてもよい。
【０００９】
また上記液量測定装置では、前記光拡散部材における前記面方向の幅寸法は、前記収容穴における前記面方向の最大幅寸法よりも大きくともよい。
【００１０】
また上記液量測定装置では、前記光拡散部材と前記光検出器との距離は、前記測定光における前記面方向の幅寸法の０．５倍以上であってもよい。
【００１１】
また上記液量測定装置では、前記光拡散部材と前記他方の面との距離は、１０ｍｍ以下であってもよい。
【００１２】
また上記液量測定装置では、前記光検出器の受光範囲の前記面方向の幅寸法は、前記測定光における前記面方向の幅寸法以下に設定されてもよい。
【００１３】
また上記液量測定装置では、前記光検出器と前記他方の面との距離は、３０ｍｍ以下であってもよい。
【００１４】
また上記液量測定装置は、前記レンズと前記一方の面との間、および、前記光拡散部材と前記他方の面との間のうちの少なくとも一方に配置される環状部材であって、自身の内周縁によって、前記測定光の幅を画定する開口絞りをさらに備えてもよい。
【００１５】
また本発明の一態様に係る液量測定システムは、上記の液量測定装置と、前記液量測定装置における前記光源、前記レンズ、前記光拡散部材、および前記光検出器のセットを支持して前記容器に対して前記面方向に相対移動させる移動装置と、を備えている。
【００１６】
また上記液量測定システムでは、前記移動装置は、前記面方向における第一方向に前記容器を移動させる第一移動部と、前記光源、前記レンズ、前記光拡散部材、および前記光検出器のセットを前記第一方向に交差する前記面方向における第二方向に移動させる第二移動部と、を有してもよい。
【００１７】
また上記液量測定システムでは、前記光源、前記レンズ、前記光拡散部材、および前記光検出器のセットは、一セットのみが設けられ、前記移動装置は、前記セットを複数の前記収容穴に一つずつ順次配置してもよい。
【００１８】
また上記液量測定システムでは、前記収容穴は、前記面方向における第一方向、および前記第一方向に交差する前記面方向における第二方向に等間隔をあけて前記容器に複数設けられ、前記光源、前記レンズ、前記光拡散部材、および前記光検出器のセットは、前記第一方向に並んで複数設けられ、前記移動装置は、前記第一方向に並ぶ複数の前記セットを前記第二方向に移動させてもよい。
【００１９】
また本発明の一態様に係る液量測定方法は、赤外線を透過する材料で形成された容器における上面から下面に向かって凹む収容穴に収容された液体試料の液量を測定する液量測定方法であって、前記収容穴が形成された領域において、前記上面および前記下面のうちの一方の面に向けて赤外線を放射する工程と、前記赤外線を屈折させて、前記上面が広がる方向である前記容器の面方向における前記収容穴の最大幅寸法よりも大きな領域に広がる測定光として前記容器に入射させる工程と、前記容器を透過した前記測定光を拡散させる工程と、拡散された前記測定光を受光する工程と、受光された前記測定光の光量から前記収容穴内の液体試料の液量を演算する工程と、を含んでいる。
【発明の効果】
【００２０】
上記の液量測定装置等によれば、コストを抑えつつ、精度の高い液量測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る液量測定システムの正面図である。
【図２Ａ】上記液量測定システムにおける液量測定装置の正面図であって、ウェルの底部に試料が存在する場合の液量測定の様子を示す図である。
【図２Ｂ】上記液量測定システムにおける液量測定装置の正面図であって、ウェル内で片寄った位置に試料が存在する場合の液量測定の様子を示す図である。
【図３Ａ】上記液量測定システムの演算装置に記憶される換算テーブルの一例を示す実験結果のグラフである。
【図３Ｂ】仮に光拡散部材が設けられない場合の実験結果のグラフである。
【図４】第一変形例に係る液量測定システムの斜視図である。
【図５】第二変形例に係る液量測定システムの斜視図である。
【図６】第三変形例に係る液量測定システムの斜視図である。
【図７】第四変形例に係る液量測定システムにおける液量測定装置の正面図である
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
（全体構成）
図１に示すように、本実施形態の液量測定システム１は、例えば容器としてのマイクロプレート１００のウェル１０１内の液体試料Ｓの液量を測定する液量測定装置２と、液量測定装置２をマイクロプレート１００に対して相対移動させる移動装置３とを備えている。
【００２３】
ここでマイクロプレート１００は、後述する赤外線を透過可能な材料で形成されているとともに板状をなし、平行に配置された第一表面（下面）１００ａと第二表面（上面）１００ｂとを有している。第二表面１００ｂからは第一表面１００ａに向かってマイクロプレート１００の厚さ方向（以下、プレート厚さ方向）に凹むようにして、プレート厚さ方向の中途位置まで延びるウェル１０１が複数形成されている。すべてのウェル１０１は同一形状をなしている。また複数のウェル１０１はマイクロプレート１００の面方向（以下、プレート面方向とする）に、すなわち水平方向に等間隔をあけて並んでいる。より具体的には、プレート面方向におけるＸ方向（第一方向）、およびＸ方向に直交（交差）するＹ方向に複数のウェル１０１が規則的に並んでいる。
【００２４】
各ウェル１０１内には各種分析、検査、試験等に用いられる液体試料Ｓが分注されて収容されるようになっている。なお本実施形態ではウェル１０１に収容される試料Ｓは水溶液である。水の吸光スペクトルのピーク波長は、１４５０〔ｎｍ〕程度であることが知られている。
【００２５】
ここでウェル１０１の形状、大きさ、および数量は特に限定されるものではない。具体的には、ウェル１０１の数量としては２４個、９６個、３８４個等が例示される。またウェル１０１の底部の形状は平底状であったり、Ｕ字状であったり、Ｖ字状であったりしてもよい。
【００２６】
（液量測定装置）
図２Ａおよび図２Ｂに示すように液量測定装置２は、赤外線を放射する光源１０と、光源１０からの赤外線を屈曲させてマイクロプレート１００へ入射させるレンズ１１と、マイクロプレート１００を透過した赤外線を拡散させる光拡散部材１２と、光拡散部材１２を通過した赤外線を受光する光検出器１３と、光検出器１３での受光量からウェル１０１内の試料Ｓの液量を演算する演算装置１４とを備えている。
【００２７】
（光源）
光源１０は、例えば本実施形態では発光スペクトルのピーク波長が１４５０〔ｎｍ〕に設定された近赤外線ＬＥＤである。すなわち光源１０は、近赤外線を放射する点光源である。図２Ａおよび図２Ｂに示すように光源１０は、マイクロプレート１００の第一表面１００ａの下方に配置されてプレート厚さ方向に、第一表面１００ａに向けて近赤外線を放射する。試料Ｓの液量測定時には、光源１０の中心が測定対象のウェル１０１の中心線ＣＬ上に位置する。以下、液量測定時の光源１０の位置を測定位置とする。
【００２８】
（レンズ）
レンズ１１は平凸レンズであって、平面側を光源１０側に向け、凸面側をマイクロプレート１００の第一表面１００ａ側に向けた状態で第一表面１００ａと光源１０との間に配置されている。そしてレンズ１１はプレート面方向に広がる板状をなしている。測定位置において、レンズ１１の中心の位置は光源１０の中心の位置に一致する。よってレンズ１１の中心はウェル１０１の中心線ＣＬ上に位置する。
【００２９】
レンズ１１におけるプレート面方向の幅寸法は、測定対象のウェル１０１における最大幅寸法（ウェル１０１の直径）よりも若干大きい。これによりレンズ１１は光源１０から放射された赤外線をウェル１０１の幅寸法よりも大きな領域に広がる測定光としての平行光Ｈ（断面円形となる範囲で、光の進行方向が中心線ＣＬに略平行となる光））に変換してマイクロプレート１００の第一表面１００ａに入射させるようになっている。測定位置において平行光Ｈは、測定対象のウェル１０１（１０１Ａ）のみを通過するようになっている。すなわち、測定対象のウェル１０１（１０１Ａ）に隣接するウェル１０１（１０１Ｂ）には平行光Ｈが入射しないよう、レンズ１１の幅寸法が、ウェル１０１の最大幅寸法Ｗよりも大きく、かつ、ウェル１０１の最大幅寸法Ｗにウェル１０１同士の隙間Ｇの２倍を加えた値よりも小さくなるように、レンズ１１のサイズが決定されている。
【００３０】
レンズ１１の凸面と第一表面１００ａとの距離（プレート厚さ方向の距離）は、１０〔ｍｍ〕以下であることが好ましい。
【００３１】
（光検出器）
光検出器１３には、例えば本実施形態ではＩｎＧａＡｓフォトダイオードが採用される。光検出器１３は、赤外線として１０００〔ｎｍ〕以上１７００〔ｎｍ〕以下の波長の近赤外線に対して高い受光感度を有している。光検出器１３は、マイクロプレート１００の第二表面１００ｂ側に配置されて、マイクロプレート１００を透過した平行光Ｈを受光し、受光した光の強度に応じた信号（例えば電圧や電流）を発生する。フォトダイオードの形式は特に限定されないがＰＩＮ型またはＡＰＤ型が好適である。測定位置では光検出器１３の中心はウェル１０１の中心線ＣＬ上に配置される。また光検出器１３にはフォトダイオードに代えて、受光量によって電気抵抗が変化する光電導素子等を用いてもよい。ここで光検出器１３とマイクロプレート１００の第二表面１００ｂとの距離（プレート厚さ方向の距離）は、３０〔ｍｍ〕以下であることが好ましい。また光検出器１３の受光範囲のプレート面方向の幅寸法は、平行光Ｈにおけるプレート面方向の幅寸法以下に設定されている。
【００３２】
（光拡散部材）
光拡散部材１２は、マイクロプレート１００のプレート面方向に広がる板状をなす拡散板である。光拡散部材１２は、例えば、内部や表面に光拡散微粒子を含有する円形状の樹脂プレートである。なお光拡散部材１２はすりガラスであってもよい。
【００３３】
光拡散部材１２は、マイクロプレート１００の第二表面１００ｂと光検出器１３との間に配置されている。光拡散部材１２は、マイクロプレート１００を透過した平行光Ｈを、自身の内部で各種方向に拡散させる。結果、光拡散部材１２における光検出器１３側の表面の輝度分布は、プレート面方向に平均化される。ここで「平均化」の概念には、輝度分布が完全に平均化される場合だけでなく、光拡散部材１２によって輝度分布がなだらかになる場合も含まれる。
【００３４】
光拡散部材１２におけるプレート面方向の幅寸法（光拡散部材１２の直径）は、ウェル１０１の最大幅寸法（ウェル１０１の直径）よりも大きく、平行光Ｈにおけるプレート面方向の幅寸法と同等又はそれ以上であることが好ましい。また光拡散部材１２と光検出器１３との間のプレート厚さ方向の距離は、平行光Ｈにおけるプレート面方向の幅寸法の０．５倍以上であるとよい。
（演算装置）
演算装置１４は、光検出器１３で受光した平行光Ｈの強度に応じて光検出器１３で生じた信号値（電圧値や電流値）から、測定対象のウェル１０１中の試料Ｓの液量を演算する。演算装置１４は、不図示のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含む計算機を有している。演算装置１４は、ウェル１０１内の試料Ｓの液量と、光検出器１３で発生する信号値との関係を示すテーブル等を予め記憶している。演算装置１４ではこのテーブルを基に、試料Ｓの液量を演算するようになっている。具体的には例えば試料Ｓの液量が０μリットル時の光量（信号値）を１００％とすると、図３Ａに示すような換算テーブル（計算式であっても良いし、計算テーブルであってもよい）を演算装置１４が有している。
【００３５】
（移動装置）
次に移動装置３について説明する。なお移動装置３の構造は、特に下記の構造に限定されるものではない。図１に戻って本実施形態の移動装置３は、マイクロプレート１００をプレート面方向におけるＸ方向のみに移動させる搬送テーブル（第一移動部）１５と、搬送テーブル１５に対して液量測定装置２における光源１０、レンズ１１、光拡散部材１２、および光検出器１３のセットをプレート面方向におけるＹ方向のみに移動させる水平駆動部（第二移動部）１６とを有している。ここで本実施形態では、プレート面方向は水平方向に一致している。
【００３６】
搬送テーブル１５は、Ｘ方向に延びる例えばベルトコンベア等である。搬送テーブル１５の上面にはマイクロプレート１００が載置される。例えば、搬送テーブル１５におけるＸ方向の上流側には不図示の分注装置における搬送装置２００が配置され、搬送テーブル１５におけるＸ方向の下流側には不図示の分析装置における搬送装置３００が配置されている。マイクロプレート１００は、分注装置における搬送装置２００から搬送テーブル１５に受け渡されて液量測定装置２によって試料Ｓの液量が測定された後に、分析装置における搬送装置３００に受け渡されるようになっている。なお搬送テーブル１５はＸ方向の両側にマイクロプレート１００を往復移動させることも可能となっている。
【００３７】
水平駆動部１６は、モーターおよび動力伝達機構（ベルト又は歯車等）を有している。また水平駆動部１６は光源１０、レンズ１１、光拡散部材１２、および光検出器１３のセットを支持する。水平駆動部１６には制御装置１７が設けられている。制御装置１７は、不図示のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含む計算機を有している。制御装置１７は光源１０、レンズ１１、光拡散部材１２、および光検出器１３の移動経路を予め記憶している。移動経路としては、例えばＹ方向の一方に向かった後にＹ方法の他方に向かうようなジグザグ状の経路が挙げられる。制御装置１７はこの移動経路に沿って、かつ搬送テーブル１５の動きに同期させて搬送テーブル１５の動作に合わせて光源１０、レンズ１１、光拡散部材１２、および光検出器１３のセットをＹ方向に移動させ、各々のウェル１０１に向けて順次配置していく。よって光源１０、レンズ１１、光拡散部材１２、および光検出器１３のセットが、一セットずつ、各々のウェル１０１に向けて順次配置され、光源１０、レンズ１１、光拡散部材１２、および光検出器１３のセットと、各ウェル１０１とが一対一となって液量の測定が行われる。なお制御装置１７は水平駆動部１６とともに搬送テーブル１５の制御も行ってもよい。
【００３８】
（作用効果）
以上説明した本実施形態の液量測定システム１では、図２Ａに示すように、光源１０から放射された赤外線の一部がウェル１０１内の試料Ｓに吸光される。そしてウェル１０１内の試料Ｓの液量が多いほど赤外線の吸光量が多くなるため、ウェル１０１内の試料Ｓの液量が多いほど、光検出器１３で受光される光量が少なくなる。そして光検出器１３で受光される平行光Ｈの光量に応じて、図３Ａのテーブルを利用して、演算装置１４によって試料Ｓの液量を算出することができる。このように光源１０と光検出器１３とを測定に用いることで、非常に簡素な構造で、コストを抑えつつ、精度高く試料Ｓの液量測定が可能となる。
【００３９】
ここで試料Ｓは、図２Ｂに示すように、ウェル１０１の底部のみにとどまらず、ウェル１０１の内壁面と底面とにわたって様々な位置に片寄った位置でウェル１０１内に収容されている場合がある。このような場合であっても、本実施形態の液量測定システム１では赤外線（平行光Ｈ）を各ウェル１０１においてウェル１０１の全体に入射させることができるため、ウェル１０１内の何れの位置に試料Ｓが存在していたとしても、試料Ｓの液量に応じて赤外線を吸光させることができ、試料Ｓの希釈・かさ増しのような前処理を行うことなく、容易に試料Ｓの液量測定が可能となる。つまり、試料Ｓを通過した平行光Ｈの透過映像ではなく、平行光Ｈの透過光量によって測定できるので、試料Ｓの片寄り等に柔軟に対応できる。
【００４０】
また、可視光ではなく赤外線を用いて液量測定を行うため、一般的に知られたプレートリーダーのように試料Ｓの着色等の前処理も不要であり、光学フィルタ等の装置も不要となる。また本実施形態の光検出器１３は可視光に対する受光感度が低い（または無い）ため、測定時に外部から可視光が入射することによる測定値に対する外乱を回避できる。
【００４１】
さらに、光源１０からの赤外線をレンズ１１によって平行光Ｈに変換することで、光源１０がウェル１０１の最大幅寸法に対して十分に小さい点光源からの拡散光であったとしても、ウェル１０１全体への赤外線の入射が可能となり、測定精度を向上することができる。
【００４２】
また光拡散部材１２を光検出器１３とマイクロプレート１００との間に設け、プレート面方向に光の輝度を平均化（平滑化・平準化）することで、光検出器１３での受光量に誤差が生じてしまうことを抑え、測定精度の向上につながる。仮に光拡散部材１２が設けられない場合には、図３Ｂに示すように測定精度にばらつきが生じてしまう。
【００４３】
ここで本実施形態では上述のように光検出器１３の受光範囲のプレート面方向の幅寸法は、平行光Ｈにおけるプレート面方向の幅寸法以下に設定されているため、マイクロプレート１００を透過した平行光Ｈのすべてではなく、マイクロプレート１００を透過した平行光Ｈの一部が光検出器１３で受光される場合がある。しかし光拡散部材１２を設けたことでプレート面方向の輝度分布が平均化されるため、光検出器１３の受光面積の大きさにかかわらず、測定精度を確保できる。
【００４４】
また移動装置３によって光源１０、レンズ１１、光拡散部材１２、および光検出器１３のセットをマイクロプレート１００に対してＸ方向およびＹ方向に移動させ、順次、測定対象のウェル１０１に一つずつ配置していくことができる。よって、すべてのウェル１０１内の試料Ｓの液量を順次、自動で測定していくことができる。
【００４５】
また光拡散部材１２の幅寸法がウェル１０１の最大幅寸法よりも大きいことで、ウェル１０１を通過した平行光Ｈのすべてについて光拡散部材１２を通過させることができる。よってウェル１０１を通過した平行光Ｈのすべてを平均化して光検出器１３へ入射させることができ、試料Ｓがウェル１０１内で片寄っても、試料Ｓの液量と光検出器１３での受光量の比例関係に誤差が生じてしまうことを抑え、測定精度の向上につながる。
【００４６】
また光拡散部材１２と光検出器１３との距離を遠ざけ、好ましくはこの距離を平行光Ｈの幅寸法の０．５倍以上とすることで、光拡散部材１２によって完全拡散光(輝度が方向によらず一定となる状態)となった平行光Ｈが、より平均化された位置において、平行光Ｈを光検出器１３で受光することができるため、測定精度の向上につながる。
【００４７】
また、光拡散部材１２とマイクロプレート１００との距離を近づけ、好ましくはこの距離を１０〔ｍｍ〕以下とすることで、マイクロプレート１００を透過した平行光Ｈが光拡散部材１２から離れる方向に大きく拡散する前に光拡散部材１２を通過させることができ、光拡散部材１２を通過する光量を確保でき、光検出器１３での受光量を確保でき、測定精度が向上する。
【００４８】
さらに、光検出器１３とマイクロプレート１００との距離を近づけ、好ましくは光検出器１３とマイクロプレート１００の第二表面１００ｂとの距離を３０〔ｍｍ〕以下とすることで、光検出器１３にノイズとしての外部からの光が入ってしまうことを回避できるとともに、装置全体のコンパクト化につながる。
【００４９】
また移動装置３によって、マイクロプレート１００をＸ方向に動作させることで測定が行われるため、マイクロプレート１００を保持した不図示の分注装置に対して、本実施形態の液量測定システム１を容易に追加設置でき、既存の分注装置に液量測定の機能を容易に付加することができる。
【００５０】
なお本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば上述の場合とは逆に、マイクロプレート１００の第一表面１００ａ側に光拡散部材１２および光検出器１３を配置し、第二表面１００ｂ側に光源１０およびレンズ１１を配置してもよい。
【００５１】
また光源１０における発光スペクトルのピーク波長は上述の場合に限定されず、試料Ｓの違いに応じて適宜設定可能である。例えば試料Ｓがエタノール溶液である場合には、発光スペクトルのピーク波長は１６５０〔ｎｍ〕となる光源を採用するとよい。
【００５２】
また光源１０は赤外線ＬＥＤである場合に限定されず、例えば赤外線電球であってもよい。また光源１０は点光源である場合に限定されず、平行光Ｈを発する面光源であってもよい。この場合、複数のウェル１０１内の試料Ｓに対して一度に赤外線を照射することができる。ただしこの場合、ウェル１０１毎に赤外線を照射する場合に比べて測定精度が低下する可能性がある。しかしながら演算装置１４でデータを補正する等によって、必要十分な測定精度を確保することが可能である。
【００５３】
また、液量測定を行う前に、マイクロプレート１００のキャリブレーションを行ってもよい。すなわち、例えばマイクロプレート１００のウェル１０１に試料Ｓが収容されていない空の状態でウェル１０１に赤外線を入射させて光量を測定することで、液量０μリットルの場合の基準光量をメモリに保存してもよい。これによりマイクロプレート１００毎の個体差に基づく補正値を得ることができ、この補正値を演算装置１４に事前に入力しておく等によって、実際の試料Ｓの液量測定の際の精度を向上することができる。さらに、例えば、測定対象となる液培（ここでは水やエタノール）について、正しく測定された複数の規定量（例えば０μリットル、２０μリットル、４０μリットル）をマイクロプレート１００のウェル１０１に貯留させ、このウェル１０１に赤外線を入射させて光量を測定することで、複数の規定液量に対応する基準光量をメモリに保存してもよい。これらの複数の規定液量に対応する基準光量により、マイクロプレート１００毎における、光量−液量の相関に関する補正値を得ることができ、より一層、実際の試料Ｓの液量測定の際の精度を向上させることができる。
【００５４】
また移動装置３は搬送テーブル１５によってＹ方向にマイクロプレート１００を移動させ、かつ、Ｘ方向に液量測定装置２を移動させてもよい。
【００５５】
〔第一変形例〕
またマイクロプレート１００の位置を固定した状態で、液量測定装置２を移動させて液量測定を行ってもよい。具体的には、図４に示すように移動装置３Ａが支持柱２０および支持台２１と、支持柱２０に支持された一対のアーム２２と、支持柱２０に対してアーム２２をＸ方向に移動させる第一水平駆動部２３と、支持柱をアーム２２とともにＹ方向に移動させる第二水平駆動部２４と、これら二つの駆動部２３、２４の動作を制御する制御装置２５とを有していてもよい。
【００５６】
支持柱２０は、Ｘ方向およびＹ方向に直交（交差）するＺ方向（鉛直方向）に延びている。
支持台２１は支持柱２０の下部を支持している。支持台２１には例えばガイド溝（またはスライドレール）２１ａが設けられ、支持柱２０をＹ方向にスライド移動可能に支持している。
一対のアーム２２は、支持柱２０に支持されてＸ方向に延びている。アーム２２同士はＺ方向に離れて配置されて、Ｚ方向に対向している。
【００５７】
下部のアーム２２（２２Ａ）にはＺ方向の上方に突出するように一つの光源１０および一つのレンズ１１が設けられている。また上部のアーム２２（２２Ｂ）にはＺ方向の下方に突出するように、一つの光検出器１３および一つの光拡散部材１２が設けられている。すなわち、本実施形態では、光源１０、レンズ１１、光拡散部材１２、および光検出器１３は一セットのみが設けられている。アーム２２は例えば支持柱２０に設けられた不図示の案内レールによって、支持柱２０に対してＸ方向に相対移動可能となっている。マイクロプレート１００は、一対のアーム２２によってＺ方向に挟まれるようにして配置可能となっている。
【００５８】
第一水平駆動部２３は、詳細な図示は省略するが、モーターおよび動力伝達機構（ベルト又は歯車等）を有している。第一水平駆動部２３は支持柱２０に設けられ、一対のアーム２２を同期させて支持柱２０に対してＸ方向にスライド移動させる。
【００５９】
第二水平駆動部２４は、詳細な図示は省略するが、モーターおよび動力伝達機構（ベルト又は歯車等）を有している。第二水平駆動部２４は支持台２１に設けられて、支持柱２０とともに一対のアーム２２をガイド溝２１ａに沿って支持台２１に対してＹ方向にスライド移動させることが可能となっている。
【００６０】
制御装置２５は、第一水平駆動部２３および第二水平駆動部２４の動作を制御する。制御装置２５は、不図示のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含む計算機を有している。制御装置２５は光源１０、レンズ１１、光拡散部材１２、および光検出器１３の移動経路Ｋを予め記憶している。この移動経路Ｋに合わせて、第一水平駆動部２３および第二水平駆動部２４を動作させてアーム２２を移動させる。
【００６１】
本実施形態では、光源１０、レンズ１１、光拡散部材１２、および光検出器１３をＸ方向の一方に移動させた後にＹ方向の一方に移動させ、再びＸ方向の他方に移動させる。この動作を繰り返し、光源１０、レンズ１１、光拡散部材１２、および光検出器１３の一セットをジグザグ状に移動させ、各々のウェル１０１に向けて順次配置していく。よって光源１０、レンズ１１、光拡散部材１２、および光検出器１３のセットが、一セットずつ、各々のウェル１０１に向けて順次配置され、光源１０、レンズ１１、光拡散部材１２、および光検出器１３のセットと、各ウェル１０１とが一対一となって液量の測定が行われる。ここで制御装置２５は演算装置１４と一体に設けられてもよいし、別体であってもよい
【００６２】
〔第二変形例〕
また図５に示すように移動装置３０は、支持柱２０および支持台２１と、支持柱２０に固定支持された一対のアーム２２と、支持柱２０とともにアーム２２をＸ方向（水平方向）に移動させる水平駆動部３３と、水平駆動部３３を制御する制御装置２５とを有していてもよい。
【００６３】
一対のアーム２２は支持柱２０からＹ方向に延びている。
下部のアーム２２（２２Ａ）には、Ｚ方向の上方に突出するように光源１０およびレンズ１１のセットが複数セット、Ｙ方向に等間隔をあけて並んで設けられている。Ｙ方向における光源１０およびレンズ１１のセットの間隔、数量は、Ｙ方向におけるウェル１０１の間隔、数量に対応している。すなわち光源１０およびレンズ１１のセットをウェル１０１の一つ一つに対応させて配置することが可能となっている。なお光源１０およびレンズ１１はそれぞれ別々のアームに設けられてもよい。
【００６４】
また上部のアーム２２（２２Ｂ）には、Ｚ方向の下方に突出するように光検出器１３および光拡散部材１２のセットが複数セット、Ｙ方向に等間隔をあけて並んで設けられている。Ｙ方向における光検出器１３および光拡散部材１２のセットの間隔、数量は、Ｙ方向におけるウェル１０１の間隔、数量に対応している。すなわち光検出器１３および光拡散部材１２のセットをウェル１０１の一つ一つに対応させて配置することが可能となっている。なお光検出器１３および光拡散部材１２はそれぞれ別々のアームに設けられてもよい。
【００６５】
このような構成を有する場合においては、水平駆動部３３によって一対のアーム２２をＸ方向の一方に移動させることによって順次、ウェル１０１の列毎に液量測定を行うことができる。よってＹ方向に並ぶウェル１０１での液量測定を一度に終えることが可能であるため、短時間で液量の測定を完了することができる。
【００６６】
なお第二変形例の移動装置３０においては、マイクロプレート１００のＸ方向の移動を上記の搬送テーブル１５によって実行してもよい。
【００６７】
〔第三変形例〕
また図６に示すように移動装置４０は、支持柱２０および支持台２１と、支持柱２０に固定支持された一対のアーム２２と、支持柱２０とともにアーム２２をＹ方向（水平方向）に移動させる水平駆動部４３と、水平駆動部４３を制御する制御装置２５とを有していてもよい。
【００６８】
一対のアーム２２は支持柱２０からＸ方向に延びている。
下部のアーム２２（２２Ａ）には、Ｚ方向の上方に突出するように光源１０およびレンズ１１のセットが複数セット、Ｘ方向に等間隔をあけて並んで設けられている。Ｘ方向における光源１０およびレンズ１１のセットの間隔、数量は、Ｘ方向におけるウェル１０１の間隔、数量に対応している。すなわち光源１０およびレンズ１１のセットをウェル１０１の一つ一つに対応させて配置することが可能となっている。
【００６９】
また上部のアーム２２（２２Ｂ）には、Ｚ方向の下方に突出するように光検出器１３および光拡散部材１２のセットが複数セット、Ｘ方向に等間隔をあけて並んで設けられている。Ｘ方向における光検出器１３および光拡散部材１２のセットの間隔、数量は、Ｘ方向におけるウェル１０１の間隔、数量に対応している。すなわち光検出器１３および光拡散部材１２のセットをウェル１０１の一つ一つに対応させて配置することが可能となっている。
【００７０】
このような構成を有する場合においては、水平駆動部４３によって一対のアーム２２をＹ方向の一方に移動させることによって順次、ウェル１０１の列毎に液量測定を行うことができる。よってＸ方向に並ぶウェル１０１での液量測定を一度に終えることが可能であるため、短時間で液量の測定を完了することができる。
【００７１】
なお第三変形例の移動装置４０においては、マイクロプレート１００のＹ方向の移動を上記の搬送テーブル１５によって実行してもよい。
【００７２】
〔第四変形例〕
また図７に示すように、液量測定装置２は環状部材である開口絞り５０をさらに備えていてもよい。開口絞り５０は、レンズ１１とマイクロプレート１００における第一表面１００ａとの間、および光拡散部材１２とマイクロプレート１００における第二表面１００ｂとの間にそれぞれ設けることができる。開口絞り５０は例えば黒色で、かつ赤外線（近赤外光）を透過させない金属の板状をなし、板厚方向に貫通する案内孔を有している。レンズ１１側の開口絞り５０の案内孔の内径は、レンズ１１を通過した平行光Ｈにおけるプレート面方向の幅寸法と一致、または平行光Ｈの幅寸法より小さくなっている。案内孔の内面は光吸収面５０ａとなっており、中心線ＣＬに対して角度を有する光が光吸収面５０ａに到着すると、その光が吸収される。結果、開口絞り５０を通過した平行光Ｈの平行度合いが良好になる。このような開口絞り５０を設けることで、開口絞り５０の内周縁によって平行光Ｈの幅を画定し、隣合うウェル１０１の平行光Ｈ同士が干渉し難くなることにより、光検出器１３での受光量に基づいた液量測定の精度を向上することができる。なお開口絞り５０はレンズ１１と第一表面１００ａとの間、および光拡散部材１２と第二表面１００ｂとの間の一方のみに設けられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の液量測定装置等によれば、コストを抑えつつ、精度の高い液量測定が可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１    液量測定システム
２    液量測定装置
３、３Ａ、３０、４０    移動装置
１０    光源
１１    レンズ
１２    光拡散部材
１３    光検出器
１４    演算装置
２５    制御装置
３３    水平駆動部
４３    水平駆動部
５０    開口絞り
５０ａ    光吸収面
１００    マイクロプレート
１００ａ    第一表面
１００ｂ    第二表面
１０１    ウェル
Ｈ    平行光（測定光）
Ｓ    （液体）試料
【要約】
【課題】コストを抑えつつ、精度の高い液量測定が可能な液量測定装置等を提供する。
【解決手段】
マイクロプレート１００におけるウェル１０１が形成された領域において、マイクロプレート１００の第一表面１００ａに向けて赤外線を放射する光源１０と、第一表面１００ａと光源１０との間に配置されて、赤外線を屈折させてマイクロプレート１００の面方向におけるウェル１０１の最大幅寸法よりも大きな領域に広がる平行光Ｈとするレンズ１１と、マイクロプレート１００における第一表面１００ａとは反対側の第二表面１００ｂ側に配置されて、マイクロプレート１００を透過した平行光Ｈを受光する光検出器１３と、第二表面１００ｂと光検出器１３との間に配置されて、平行光Ｈを拡散させる光拡散部材１２と、光検出器１３で受光した平行光Ｈの光量からウェル１０１内の試料Ｓの液量を演算する演算装置１４と、を備えている。
【選択図】図２Ｂ【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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