(57)【要約】  ニードルをベースにした分配システムにおいて、分配される液体の目標量は、多くの場合、非常によく制御される。しかしながら、受容ウェルに実際に達する液体の量は、ニードルの内部空間から出ていく液体の一部が分配ニードルの外表面に残り、少量の液体が分配作動において「減少」するので、不一致を示す。本発明によるセンサ配置は、分配工程が実際に開始される前に、分配ニードルの外側に残される、吸引容器からのどんな液体の存在の検出にも好適である。「減少」容積は、また、分配ニードルの先端を中空の金属シリンダに挿入し、コンデンサを形成することによって、非常に正確に測定され、キャパシタンス値は、「減少」分配容積の容積に依存する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分配容積センサであって、液体サンプルを分配するための分配ニードル、および、上記分配ニードルを受容するための受容シリンダを含み、上記受容シリンダによる上記分配ニードルの受容でコンデンサが形成されることを特徴とする分配容積センサ。
【請求項２】
請求項１の分配容積センサであって、上記分配ニードルが、さらにニードル先端を含み、上記分配ニードル先端が、一定のオーバーラップ長さ、上記受容シリンダに同軸で受容されることを特徴とする分配容積センサ。
【請求項３】
請求項２の分配容積センサであって、上記ニードル先端が第一の電極であり、上記受容シリンダが第二の電極であることを特徴とする分配容積センサ。
【請求項４】
請求項１の分配容積センサであって、上記コンデンサのキャパシタンスを測定し、上記測定キャパシタンス値を較正キャパシタンス値と比較することによって、上記分配液体の減少容積の存在を決定するために構成されたプロセッサをさらに含むことを特徴とする分配容積センサ。
【請求項５】
請求項４の分配容積センサであって、上記コンデンサの測定キャパシタンスが、上記ニードル先端の外面に存在する物質の誘電率に実質的に依存しないことを特徴とする分配容積センサ。
【請求項６】
請求項１の分配容積センサであって、上記分配ニードルおよび受容シリンダが、電気導電性物質から形成されていることを特徴とする分配容積センサ。
【請求項７】
請求項１の分配容積センサであって、上記分配ニードルの外面、および、上記受容シリンダの内面が、電気的に導電性であることを特徴とする分配容積センサ。
【請求項８】
分配容積センサであって、第一の電気絶縁性部材によって所定位置に保持され、少なくとも１行および少なくとも１列の配列に配置された複数の分配ニードル、第二の電気絶縁性部材によって支持され、少なくとも１行および少なくとも１列の適合配列に配置された複数の受容シリンダを含み、上記複数の分配ニードルの上記複数の受容シリンダへの挿入で、複数のコンデンサが形成されることを特徴とする分配容積センサ。
【請求項９】
請求項８の分配容積センサであって、上記複数の分配ニードルの各々と並列に接続された信号源をさらに含むことを特徴とする分配容積センサ。
【請求項１０】
請求項８の分配容積センサであって、上記分配ニードルの配列に適合する配列に配置された複数のウェルをさらに含み、上記分配ニードルの各々が、上記複数の受容シリンダの少なくとも一つ、および、上記複数のウェルの少なくとも一つに対応していることを特徴とする分配容積センサ。
【請求項１１】
請求項１０の分配容積センサであって、上記複数の分配ニードルの各々が、さらにニードル先端を含み、上記分配ニードルの上記各々のニードル先端が、上記複数のウェルの少なくとも一つに液体を分配するために上記受容シリンダの少なくとも一つを通って通過せねばならないことを特徴とする分配容積センサ。
【請求項１２】
請求項８の分配容積センサであって、複数の入力チャネルおよび一つの出力チャネルを有するマルチプレクサをさらに含み、上記複数の受容シリンダが、上記マルチプレクサの上記複数の入力チャネルに接続され、上記一つの出力チャネルが電圧計の入力に接続されることを特徴とする分配容積センサ。
【請求項１３】
請求項１２の分配容積センサであって、上記複数の受容シリンダが、互いから絶縁され、上記マルチプレクサの上記複数の入力の一つと個々に接続されることを特徴とする分配容積センサ。
【請求項１４】
請求項８の分配容積センサであって、上記複数の受容シリンダが互いに接続され、上記電圧計の上記入力に接続されることを特徴とする分配容積センサ。
【請求項１５】
請求項８の分配容積センサであって、一つの入力チャネルと複数の出力チャネルを有するデマルチプレクサをさらに含み、上記一つの入力チャネルが、信号源の出力に接続され、上記複数の分配ニードルが、上記デマルチプレクサの上記複数の出力チャネルに接続されることを特徴とする分配容積センサ。
【請求項１６】
請求項１５の分配容積センサであって、上記分配ニードルが、上記デマルチプレクサによって、直列モードで電気的に活性化されることを特徴とする分配容積センサ。
【請求項１７】
請求項１５の分配容積センサであって、上記デマルチプレクサが、上記分配ニードルの配列における分配ニードルの数と等しい、複数の出力チャネルを含むことを特徴とする分配容積センサ。
【請求項１８】
請求項１５の分配容積センサであって、上記デマルチプレクサが、上記分配ニードルの配列の１行の分配ニードルの数と等しい、複数の出力チャネルを含むことを特徴とする分配容積センサ。
【請求項１９】
請求項８の分配容積センサであって、
一つの入力と複数の出力を有するデマルリプレクサであって、上記デマルチプレクサの上記入力が信号源の出力に接続され、上記複数の分配ニードルが、上記デマルチプレクサの上記複数の出力に接続されるデマルチプレクサ、および、
複数の入力と一つの出力を有するマルチプレクサであって、上記複数の受容シリンダが上記マルチプレクサの上記複数の入力に接続され、上記マルチプレクサの上記出力が電圧計の入力に接続されるマルチプレクサを、
さらに含むことを特徴とする分配容積センサ。
【請求項２０】
請求項１９の分配容積センサであって、上記分配ニードルが、上記デマルチプレクによって、直列モードで電気的に活性化されることを特徴とする分配容積センサ。
【請求項２１】
請求項１９の分配容積センサであって、上記デマルチプレクサが、上記分配ニードルの配列の１行の分配ニードルの数と等しい複数の出力を含むことを特徴とする分配容積センサ。
【請求項２２】
請求項１９の分配容積センサであって、上記マルチプレクサが、上記分配ニードルの配列の１列の受容シリンダの数と等しい複数の入力を含むことを特徴とする分配容積センサ。
【請求項２３】
分配液体の容積を決定するための方法であって、
ニードル先端を有する分配ニードルに、液体サンプルの目標の容積を導入すること、
容器に上記分配ニードルから上記液体サンプルの実際の容積を分配すること、
上記ニードル先端を受容シリンダに挿入し、それによりコンデンサを形成すること、
上記コンデンサのキャパシタンスを測定すること、および、
上記測定キャパシタンス値を較正キャパシタンス値と比較することによって、分配液体サンプルの減少容積の存在を決定すること、を含む方法。
【請求項２４】
請求項２３の方法であって、上記較正キャパシタンス値が、上記ニードルの外側に液体サンプルが存在しない、上記コンデンサの較正キャパシタンス値であることを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２３の方法であって、上記較正キャパシタンス値と比較されたときの、より大きい上記測定キャパシタンス値が、上記減少容積の存在を示すことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２３の方法であって、
上記測定キャパシタンス値を上記コンデンサの較正キャパシタンス値と比較することにより、上記分配液体サンプルの減少容積を計算すること、および、
上記目標の容積から上記減少容積を減算することによって、液体サンプルの実際の分配容積を計算すること、をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６の方法であって、プロセッサが、上記減少容積および上記実際の分配容積を計算するために使用されることを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２３の方法であって、分配ニードルに液体サンプルの目標の容積を導入する段階が、
上記液体サンプルに上記分配ニードルの上記ニードル先端を挿入する段階、および、
上記分配ニードルに上記液体サンプルの上記目標の容積を吸引する段階、をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２３の方法であって、上記コンデンサのキャパシタンスを測定する段階が、
信号源から上記分配ニードルに入力信号を与える段階、および、
電圧計を用いて上記受容シリンダからの出力信号を測定する段階を、
さらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２３の方法であって、上記測定キャパシタンス値が、上記液体サンプルの誘電率に実質的に依存しないことを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２３の方法であって、上記コンデンサが、同心の円筒コンデンサであることを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項２３の方法であって、上記測定キャパシタンス値と較正キャパシタンス値との上記比較が、プロセッサによって実行されることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項２９の方法であって、上記入力信号が、時間依存性の電気信号であることを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３３の方法であって、上記時間依存性の信号が、正弦波信号であることを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３４の方法であって、電気回路の伝達関数が周波数に依存しなくなるように、上記正弦波信号の周波数が選択されることを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３４の方法であって、上記正弦波信号が、周波数安定化を伴わないことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器への液体分配中の容積減少を確認し、定量化するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
少量の液体試薬の液滴の高精度での分配は、医療用診断分析の作業において、本質的な工程段階に相当する。これらの分析は、しばしば、マイクロタイタープレートのような、開放ウェルの二次元配列に基いている。そのような分配システムのいくつかの例が、次の文献に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４、１０７、６５８号明細書
【特許文献２】米国特許第４、１９６、６１５号明細書
【特許文献３】米国特許第４、４１７、４７３号明細書
【特許文献４】米国特許第４、８１８、４９２号明細書
【特許文献５】米国特許第５、３０４、３４７号明細書
【特許文献６】米国特許第５、６０１、９８０号明細書
【特許文献７】米国特許第６、０２９、８９６号明細書
【特許文献８】米国特許第６、１４８、６６６号明細書
【特許文献９】米国特許第６、２１３、３５４号明細書
【特許文献１０】米国特許第６、５５１、５５８号明細書
【特許文献１１】米国特許第６、８２３、７３０号明細書
【特許文献１２】米国特許第６、８５１、７７８号明細書
【特許文献１３】米国特許第６、８７５、４０４号明細書
【特許文献１４】米国特許出願公開第２００１／００１６１７７号明細書
【特許文献１５】国際公開第９８／０９１５１号パンフレット
【特許文献１６】国際公開第００／５１７３６号パンフレット
【特許文献１７】国際公開第０１／８９６９４号パンフレット
【特許文献１８】国際公開第０２／２６４９９号パンフレット
【特許文献１９】国際公開第０３／１０６９３６号パンフレット
【特許文献２０】欧州特許第０、１６４、６７９号明細書
【特許文献２１】欧州特許第０、３５５、７９１号明細書
【特許文献２２】欧州特許第０、５０５、００４号明細書
【特許文献２３】欧州特許第０、７２５、２６７号明細書
【特許文献２４】特開２００４−２５１８１８号公報
【特許文献２５】特開２００６−５８１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、個々に分配される液滴の容量の正確な決定は、なお、問題を残している。
【０００５】
ニードルをベースにした分配システムにおいて、ニードル内部空間から出て行く液体の目標量は、多くの場合において、例えば、分配ピストンの特定の運動によって、非常によく制御されることが知られている。受容ウェルに正確に達する液体の量は、しかしながら、ニードル内部空間から出て行く液体の一部が、分配ニードルの外径に沿って付着するので、不規則を示し、特定の分配動作において「減少」となる液体量を形成する。このメカニズムは、一つまたはそれ以上の続く分配動作において繰り返し現れ、液体の実質的な量が、それゆえに、ニードルの外径上に蓄積する。臨界量の液体が蓄積されると、この液体は、分配される液滴と「合体」し、目標分配量をはるかに超える実際の分配量を生じる。
【０００６】
それゆえ、装置および方法が、個々に分配される液滴のための実際の分配量の正確な決定のために必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の具体例に従って、個々に分配される液滴のための実際の分配量の正確な決定が、液体が分配された後、「減少」となり、分配ニードルの外側に残る、目標分配量の一部を測定することによって達成される。ニードルの内部空間を出て行く液体の目標量が、よく制御されると仮定すると、ウェルに達する分配液体の実際の量は、目標量から「減少」量を差し引くことによって次に決定される。「減少」量は、分配ニードルの先端を中空の金属シリンダに挿入し、実質的に同心の円筒コンデンサを形成することによって、非常に正確に測定され、一方、キャパシタンス値は、液体が分配された後、分配ニードルの外側に残る「減少」分配量の容積に依存することが分かった。
【０００８】
本発明の種々の具体例は、分配される液体サンプルの容積を決定するための分配容積センサを提供する。一つの具体例によると、分配容積センサは、液体サンプルを分配するための分配ニードルと、分配ニードルを受容する受容シリンダを含み、コンデンサが、受容シリンダによる分配ニードルの受容により形成される。測定されたコンデンサのキャパシタンスは、ニードル先端の外表面に存在する物質の誘電率に、実質的に依存しない。
【０００９】
他の具体例において、分配容積センサは、第一の電気的に絶縁された部材により所定の位置に保持された、少なくとも一行、および、少なくとも一列の配列に配置された、各々がニードル先端を有する複数の分配ニードル、少なくとも一行、および、少なくとも一列の合致する配列に配置され、第二の電気的に絶縁された部材により支持された、複数の受容シリンダを有し、複数の分配ニードルを複数の受容シリンダへ挿入することで複数のコンデンサが形成されるように提供される。センサの具体例は、分配ニードルのニードル先端が、合致配列に配置された複数のウェルの少なくとも一つに液体を分配するために、少なくとも一つの受容シリンダを通って通過しなければならず、その結果、各々の分配ニードルが、複数の受容シリンダの少なくとも一つ、および、複数のウェルの少なくとも一つに対応するように形成されている。
【００１０】
加えて、この具体例は、マルチプレクサおよび／またはデマルチプレクサを、さらに含む。マルチプレクサは、複数の入力チャネルと一つの出力チャネルを有し、複数の受容シリンダは、マルチプレクサの複数の入力チャネルに接続され、出力チャネルは、電圧計の入力に接続される。一つの入力を有するデマルチプレクサは、チャネルを提供する一つの入力と複数の出力チャネルを有し、入力チャネルは、信号源の出力に接続され、複数の分配ニードルは、上述のマルチプレクサの上述の複数の出力チャネルに接続される。
【００１１】
更なる具体例は、ニードル先端を有する分配ニードルに液体サンプルの目標量を導入し、分配ニードルから容器内へ液体サンプルの実際量を分配し、受容シリンダにニードル先端を挿入して、コンデンサを形成し、コンデンサのキャパシタンスを測定し、および、測定されたキャパシタンス値を、較正キャパシタンス値と比較することによって、分配液体サンプルの減少容積の存在を決定する方法を提供する。較正キャパシタンス値と比較したときの、より大きな測定キャパシタンス値は、減少容積の存在を示す。較正キャパシタンス値と測定キャパシタンス値との比較は、プロセッサーによって実行される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】分配ニードルの外径に沿った減少分配容積を含む、主題発明の具体例に従った同心円筒コンデンサ配置の断面図である。
【図２】本発明の具体例による、減少分配容積センサの基本的な電気的構造を示す。
【図３】本発明の具体例による、減少分配容積センサのための回路図を示す。
【図４】本発明の具体例に従った、ＲＦ電圧計に対する１００ＭΩの入力インピーダンスを前提とした、それぞれ、０．３３ｐＦおよび０．３５ｐＦのキャパシタンス値に対する、図３による回路図の理論的伝達関数を示す。
【図５】本発明の具体例に従った、分配ニードルの外径における、エタノールの二つの個々の０．２５μＬの液滴の付着およびそれに続く蒸発を反映するグラフを示す。
【図６】本発明の具体例に従った、図５のグラフに対応し、分配ニードルの外径における、エタノールおよび水の、二つの個々の０．２５μＬの液滴の付着およびそれに続く蒸発を反映するグラフを示す。
【図７】本発明の具体例に従った、分配ニードルの外径における、単一の０．２５μＬの水滴を有し、および、有さずに記録する、分配容積センサの出力を反映するグラフを示す。
【図８】０．２５μＬの液滴の誘電率の関数として、本発明による同心円筒コンデンサのキャパシタンス値を反映するグラフを示す。
【図９】本発明の具体例に従った、液滴容積の変更に対するキャパシタンスの変化に関して、受容シリンダの内径変更の影響を反映するグラフを示す。
【図１０】本発明の具体例に従った、液滴容積の変更に対するキャパシタンスの変化に関して、分配ニードルと受容シリンダのオーバーラップ長さの変更の影響を反映するグラフを示す。
【図１１】本発明の具体例に従った、分配ニードルおよび受容シリンダのオーバーラップ領域の変更に対する液滴容積の関数としての、分配ニードルの外側の推定された液層厚さを反映するグラフを示す。
【図１２】本発明の具体例に従った、受容シリンダの内径に沿った、分配ニードルの半径方向位置の関数としての、測定されるセンサ基準出力信号を反映するグラフを示す。
【図１３】本発明の具体例に従った、外側のシリンダに対するニードル先端の垂直方向位置に対するセンサ基準出力信号の測定値を反映するグラフである。
【図１４】本発明の具体例に従った、１０ｍｓの検出時定数を適用し、二つの個々の０．２５μＬのエタノール液滴に対する分配容積センサを反映するグラフを示す。
【図１５】本発明の具体例に従った、１ｍｓの検出時定数を適用し、単一の０．２５μＬのエタノール液滴に対する分配容積センサの記録を反映するグラフを示す。
【図１６】本発明の具体例に従った、０．３ｍｓの検出時定数を適用し、単一の０．２５μＬのエタノール液滴に対する分配容積センサの記録を反映するグラフを示す。
【図１７】本発明の具体例に従った、電気的に活性な分配ニードルの二次元配列を示す。
【図１８】本発明の具体例に従った、分配ニードルの半径方向位置に対するセンサ基準出力信号の測定値を反映するグラフを示す。
【図１９】本発明の具体例に従った、分配ニードルの次の隣接からの推定される付加基準寄与を反映するグラフを示す。
【図２０】本発明の具体例に従った、四つの隣接を有する測定結果を考慮した、分配ニードルの、次の、および、直近の隣接からの推定される付加基準寄与を反映するグラフを示す。
【図２１】本発明の具体例に従った、分配ニードルの外径の０．２５μＬの液滴に対する、単純化された、可能性のあるプロフィール形状を反映する図を示す。
【図２２】本発明の具体例に従った、キャパシタンス値に関する液滴プロフィールの変化の影響を示すグラフである。
【図２３】「コムソール  マルチフィジックス  ３．３」プログラムを用いて計算された、本発明による、同心円筒コンデンサの近傍の完全な電場寄与に対する等高線図であり、ａは、オーバーラップ領域における均一な液層に関し、ｂは、同じ液量（０．２５μＬ）であるが、オーバーラップ領域の下半分に集中されたものに関する。
【図２４】本発明の具体例に従った、３００ｍｓと３００μｓとの間での検出時定数の変更に対する、分配容積センサ出力信号におけるノイズ記録を示すグラフである。
【図２５】本発明の具体例に従った、ＲＦ電圧計に対して０．１ＭΩと１００ＭΩとの間の入力インピーダンス値Ｒｅを前提として、０．３３ｐＦのキャパシタンス値に対する図３による回路図の理論的伝達関数を反映するグラフを示す。
【図２６】本発明の具体例に従った、多重同心円筒コンデンサ配置を含む、分配容積センサを示す。
【図２７】本発明の具体例に従った、分配ニードルの配列がシリンダの対応配列を通って通過し、ウェルの配列に向けて、および、そこから移動する、分配容積センサを示す。
【図２８】図２７に示された配置と同様であるが、連続モードで電気的に活性化されるニードルと、ＲＦ電圧計と並列に接続された受容シリンダを有する、分配容積センサの具体例を示す。
【図２９】本発明の具体例に従った、分配容積センサの一連の操作を示す。
【図３０】本発明の具体例に従った、マルチプレックス／デマルチプレックスされた同心円筒コンデンサ配置を含む分配容積センサを示す。
【図３１】本発明の具体例に従った、プロセッサーと連結した、図１の円筒コンデンサ配置を示す、機能的模式図を示す。
【図３２】本発明の具体例に従った、プロセッサーの一連の作動を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ニードルをベースにした分配システムにおいて、ニードル内部空間から出て行く液体の目標量は、多くの場合において、例えば、分配ピストンの特定の運動によって、非常によく制御されることが知られている。受容ウェルまたは他の型の容器に正確に達する液体の量は、しかしながら、ニードル内部空間から出て行く液体の一部が、分配ニードルの外径に沿って付着し、分配動作が生じた後、ニードル先端の外表面に残るので、不一致を示す。したがって、液体のある量が、特定の分配作動において「減少」となる。このメカニズムは、一つまたはそれ以上の続く分配動作において繰り返し現れ、液体の実質的な量が、それゆえに、ニードルの外径上に蓄積する。臨界量の液体が蓄積されると、この液体は、分配される液滴と「合体」し、目標分配量をはるかに超える実際の分配量を生じ、それに続く分析の結果における重大な誤りに結びつく。
【００１４】
この挙動は、例えば、水ベースの溶液／懸濁液または炭化水素ベース（例えば、エタノール）の溶液／懸濁液である、微生物同定（ＩＤ）および抗菌薬感受性測定（ＡＳＴ）のような、医療用診断分析の作業に使用される液体および試薬の型のような、ほとんどの型の液体に適用できる。目標分配量の典型的な範囲は０．５μｍから１００μｍである。液体が分配される容器の型は、典型的には、マイクロタイタープレートのような、開放ウェルの二次元配列であるが、どんな小容積の容器も利用可能である。
【００１５】
容器への液体分配中の減少容積を同定し、正確に定量化する装置および方法が、発明の具体例により、以下に記載される。実際の分配容積は、それに続く分析結果を計算するときに、その後使用される。
【００１６】
分配容積センサの具体例が、図１に示される。センサは、この場合において、同心の円筒コンデンサ配置であり、分配ニードル２および受容シリンダ５から形成される。本発明の具体例に従って、ニードル２およびシリンダ５の双方は、導電性材料、または、導電性であるニードルの外面およびシリンダ内面を有する、絶縁材料から形成される。ニードル２は、当該技術分野において周知である種々の方法において、液体サンプルに吸引および分配作用を及ぼす、可動内部ピストン３またはいくつかの他の機構を装備される。受容シリンダ５は、電気絶縁性部材によって、機械的に支持され、所定の位置に保持される。
【００１７】
本発明の具体例に従って、作動中、ニードル２は、最初に、液体サンプルと接触させられる。液体は、それから、ピストン３を上方に動かすことによってニードル２内に吸引される。ピストン３が移動される距離は、吸引される液体サンプルの量を決定する。本発明の具体例による測定を実施するための前駆体として、ニードル２は、シリンダ５内に動かされ、シリンダ５に対して、実質的に同心および同軸位置に保持され、それにより、ニードル２は、一定の距離Ｌ、シリンダ５内に挿入され、同心の円筒コンデンサへの主たる寄与部分に相当する「オーバーラップ領域」を形成する。もし、吸引段階の最中に、または、分配段階の最中に、いくらかのサンプル液体４が、ニードル２の外側に残存すると、同心の円筒コンデンサ配置のキャパシタンス値は、液体サンプルがニードル２の外側に残存しない場合と比較して、分配段階の後により高くなる。それゆえ、分配段階の後に、ニードル２の外側に液体を有さないで決定される較正キャパシタンスと、測定キャパシタンス値を比較することは、サンプル液体４がニードル２の外側に存在するかどうかを、人が決定することを可能にする。キャパシタンス値の比較は、例えば、プロセッサまたは比較器２００によって達成される。図３１は、本発明の具体例に従って、プロセッサ２００と連結する、図１の円筒コンデンサ配置を描写する、機能的な概略図を示す。
【００１８】
図３２は、本発明の具体例に従う、プロセッサ２００の一連の作動を示す。較正キャパシタンス値がプロセッサ２００によって受信される（ステップ１０２）。この予め決定された値は、プロセッサ２００によって、メモリまたは記憶装置（図示されない）からアクセスされる。液体が分配された後、分配後のキャパシタンス値が、同心の円筒コンデンサ配置１からプロセッサ２００によって受信される（ステップ１０４）。プロセッサ２００は、それから、分配後のキャパシタンス値が、較正キャパシタンス値より大きいかどうかを決定する（ステップ１０６）。もし、分配後のキャパシタンス値が、較正キャパシタンス値と同じであるなら、プロセッサ２００は、それから、液体の目標の分配量が、液体の実際の分配量に等しく、それ自体、分配される液体の減少量がゼロであると決定する（ステップ１０８）。しかしながら、分配後のキャパシタンス値が、較正キャパシタンス値よりも大きいと、プロセッサ２００は、それから、例えば、液体の目標の分配量から分配された液体の減少量を減じることにより、液体の実際の分配量を計算する（ステップ１１０）。
【００１９】
実際の分配量および／または減少した分配量は、それから、同じプロセッサ２００または他のプロセッサによって、分析結果の計算に用いられる。加えて、実際の分配量および／または減少した分配量の大きさは、任意に、可視ディスプレイに表示されるか、または、分配動作後のニードルの外側の減少量の存在が、警告ライトによって示される。
【００２０】
分配段階において、特に、分配される液滴が、空中に噴出されず、受容ウエルの底に接触し、さらに、分配ニードルと接触して搬入される、「タッチオフ」分配手法を用いるときに、分配ニードル２の外側に存在するサンプル液体４は、意図される分配量と一緒になり、意図されない分配エラーを発生させるかもしれない。実例により、５μＬの目標分配量が、５％の正確さで分配されねばならないとすると、そのとき、ニードル２の外側の液体４の量は、０．２５μＬの量を超えない。典型的な分配ニードルの直径が０．９ｍｍであり、そして、ほぼ２ｍｍの液体４の長さＹであると仮定すると、０．２５μＬの量は、厚みＺ＝４２μｍ（０．００１６インチ）の均一な液層となる。そのような液層は、本発明の具体例による、分配容積センサによって確実に検出される。実際に、本発明の具体例による、分配容積センサを用いて、わずか０．５μＬの目標分配量に対して、減少量が正しく検出され得る。
【００２１】
図２は、本発明の具体例による、分配容積センサの電気的構成を示す。正弦波発生器のような信号源７が分配ニードル２に接続され、図１による同心の円筒コンデンサ配置１の一つの電極を形成する。同心の円筒コンデンサ配置１の第二の電極を形成する、受容シリンダ５が、ＲＦ電圧計８の入力に接続される。他の時間依存性の周期信号がまた使用され得るので、本発明によるセンサは、正弦波励振の使用に制限されないことが留意されるべきである。しかしながら、以下の本発明の詳細な説明は正弦波信号を利用する。
【００２２】
図３は、図２に示された構成を備えた、本発明の具体例による、分配容積センサの回路図を示す。センサは、信号源７から、結節点ＡおよびＧ１、それぞれの間で、電圧Ｖｉの入力信号を受ける。Ｒｉは信号源７の出力インピーダンスを表し、通常、５００Ωと５０Ωとの間のかなり低い値を有する。Ｃｓは、同心の円筒コンデンサ配置１のキャパシタンスであり、「検知コンデンサ」を表す。以下に示されるように、Ｃｓ値は、典型的には、１ｐＦをはるかに下回っている。ＣｐおよびＲｅは、ＲＦ電圧計８の入力キャパシタンスおよび入力インピーダンスであり、同心の円筒コンデンサ配置１を、ＲＦ電圧計８に接続する配線のキャパシタンスを含む。センサの始動は、結節点ＢおよびＧ２、それぞれの間の電圧出力信号Ｖｏを発生している。図４は、Ｒｆ電圧計に対する１００ＭΩの入力インピーダンス、および、接続配線を加えたＲＦ電圧計に対するＣｐ＝５０ｐＦの値を仮定し、それぞれ、Ｃｓに対する０．３３ｐＦおよび０．３５ｐＦのキャパシタンス値に対する、図３による回路図の理論的伝達関数Ｔ（ｆ）＝Ｖｏ／Ｖｉを示す。図４におけるプロットから解るように、伝達関数Ｔ（ｆ）、および、それゆえに、センサ出力信号電圧Ｖｏは、周波数ｆに依存しなくなるが、Ｃｓ値に依存する。このことは、十分に高い周波数で作動する時には周波数の安定性は要求されないことを意味する。
【００２３】
図５は、１．７６ｍｍの内径と、ニードル２およびシリンダ５の間の２ｍｍのオーバーラップ領域長さＬを備える受容シリンダ５を含む、図１に示された同心の円筒コンデンサ配置における、０．９ｍｍの外径を有する分配ニードル２の外径上での、二つの個々の、０．２５μＬのエタノール（ＥＴＯＨ）の液滴の付着およびその後の蒸発を反映した、本発明の具体例による分配容積センサに関しての、時間対電圧の記録を示す。信号源７は、周波数ｆ＝２ｋＨｚおよび電圧Ｖｉ＝１．５Ｖで作動された。ＲＦ電圧計８は、入力インピーダンスＲｅ＝１０ＭΩおよび入力キャパシタンスＣｅ’＝２５ｐＦを有した。配線のキャパシタンスＣｃ＝２５ｐＦを考慮すると、全体の入力キャパシタンスは、Ｃｐ＝５０ｐＦであった。検出時定数は、ＴＣ＝３００ｍｓであった。図５の記録曲線における、階段状の特徴は、電気的ノイズではなく、デジタル変換を表すことが留意されるべきである。ＲＦ電圧計は、この実験では、過剰量の液体による万一の短絡の場合に装置を保護するために、２Ｖのフルスケールで操作された。
【００２４】
図６は、水なしのエタノールの蒸発速度と対比されるときの、エタノール滴への水の混入における蒸発速度の減少を示す。図７は、分配ニードル２の外径上における、単一の０．２５−μＬの水滴のセンサ記録を示す。時間Ｔ１で、水滴が、ニードル先端の外側に付着される。時間Ｔ１とＴ２の間で、ニードル２は、２ｍｍ、受容シリンダ５内に同軸に挿入され、オーバーラップ領域を生成する。正弦波励振信号電圧は、この実験において、Ｖｉ＝１．５ＶからＶｉ’＝０．７５Ｖに引き下げられ、５０％の出力信号電圧の減少を引き起こす。水滴からの信号は、非常に低い蒸発速度により、時間を経ても僅かな減少のみを示す。減少した励振信号電圧を考慮すると、水の誘電率がεW＝８１で、エタノールの誘電率εETOH＝８１より十分に高いという事実にもかかわらず、水に対する液滴に関連する信号は、ほとんど、エタノールに対する対応する信号と同一である。このことは、励振信号電圧が、物質の誘電率に依存しないので、種々の異なるサンプル液体を扱う、多重センサ配置の操作を可能にすることから、重要な利点である。
【００２５】
したがって、異なる誘電率を有するが等量の液滴は、一般的に、同じような信号電圧を有する分配容積センサ信号を発生する。図８は、「マスキャド」ソフトウエアによって計算された、ニードル先端の外側の０．２５−μＬの液滴に対する誘電率の関数としての、本発明の具体例による同心の円筒コンデンサのキャパシタンス値を示す。この計算は、０．９０ｍｍの外径を有するニードル、１．７６ｍｍの内径を有する受容シリンダ、および、２ｍｍのオーバーラップ長さＬに基いている。空のシリンダに対するキャパシタンス値は、０．１６５ｐＦの較正キャパシタンスとして言及される。図８から明らかなように、液滴を有するキャパシタンス値は、誘電率からかなり独立しており、各液に対する再較正なしに、種々の液体を取り扱うことができる。図８における曲線の挙動は、同心の円筒コンデンサの「減少量」の液滴部分のキャパシタンス値が、空中のキャパシタンスよりはるかに大きいという事実でもって説明される。それゆえに、全体的なキャパシタンス値は、液滴の誘電率と独立している「空中」部によって左右される。
【００２６】
所与の液滴量に対するセンサ信号電圧の大きさおよび感度に影響する二つの変数は、図１に示されるように、受容シリンダ５の内径Ｄ、および、分配ニードル２および受容シリンダ５間のオーバーラップの長さＬである。
【００２７】
図９は、液滴量の変更に対するキャパシタンスの変化についての受容シリンダの内径を変更することの影響を示す。１．７６ｍｍ、２．４６ｍｍおよび３．１６ｍｍの内径を有する受容シリンダ、０．９０ｍｍの外径を有する分配ニードル、および、２ｍｍのオーバーラップ長さＬが、「マスキャド」ソフトウエアによって計算される前提とされた。図９のプロットは、検出感度、すなわち、液滴量の増大に伴うセンサ信号電圧の変化が、受容シリンダの内径の増大に伴って減少することを示す。１．７６ｍｍの内径に対するセンサ信号電圧は、０．２５μＬの液滴に対して、１５．１％変化している。この変化は、２．４６ｍｍおよび３．１６ｍｍの内径に対して、それぞれ、１０．１％および６．８％に減少される。より小さな受容シリンダがより高い検出感度を与える一方、液体の過剰量による短絡の危険がまた増大する。
【００２８】
図１０は、「マスキャド」ソフトウエアによって計算される、液適量の変更に対するキャパシタンスの変化に関する、分配シリンダおよび受容シリンダのオーバーラップ長さを変更することの影響を示す。再び、計算は、０．９ｍｍのニードル直径と１．７６ｍｍの受容シリンダに対する内径に基いている。ここでは、液層が全オーバーラップ領域の長さを超えて延びることが前提とされた。０．２５−μＬの液滴に対して、センサ信号電圧は、２ｍｍ、３ｍｍおよび４ｍｍのオーバーラップ長さに対し、それぞれ、１５．１％、１０．１％および７．６％で変化している。
【００２９】
図１０のプロットは、より短いオーバーラップ長さＬの利点を示すが、「より短い液滴」は、より厚い液層Ｚを意味する。このことは、分配ニードルおよび受容シリンダのオーバーラップ長さＬの変更に対する、液滴量の関数としての推定される液層厚さＺを示す、０．９０ｍｍの直径の分配ニードルに対する、図１１の三つのプロットによって示される。２ｍｍのオーバーラップ長さが、好ましい妥協案を表すことが、具体例の実施において見出される。
【００３０】
ニードル２の外側に液体を備えないで決定される、一貫した、および、安定した較正キャパシタンス値を与えるために、本発明の具体例による分配容積センサに対する安定した基準電圧を与えることが重要である。センサ信号電圧の基準電圧に影響する二つの要素は、受容シリンダに対する分配ニードルの半径方向および長手方向の位置である。
【００３１】
図１２は、受容シリンダの内径に沿った分配ニードルの半径方向位置の関数としての、測定された分配容積センサの基準出力信号電圧を示す。この分配ニードルは、０．９０ｍｍの直径を有し、受容シリンダは、１．７６ｍｍの内径を有する。図１２に示されるプロットは、受容シリンダの中心の周りの、内径に沿った、分配ニードルの要求される半径方向の位置づけの精度に対する見積もりを提供する。このプロットは、１％より小さい基準電圧変化を達成するために、分配ニードルの半径方向位置が、受容シリンダ直径の中心周りで、内径に沿って、１３５μｍ以内で変化することを示す。０．２５μＬの容積の液滴は、基準電圧に比較して、２５％の信号電圧の増大をもたらし、その結果、液滴の検出は、明確に、および、正確に示されることが留意される。
【００３２】
基準電圧は、また、受容シリンダ内における分配ニードルの先端の長手方向位置、すなわち、オーバーラップ長さＬに依存する。図１３は、受容シリンダに対するニードル先端のＹ軸に沿った長手方向位置に対する、分配容積センサの基準出力信号の測定値を示す。図７、１４、１５および１６に示された成績は、２ｍｍのオーバーラップ長さＬに対応し、３．７５ｍＶの基準電圧の結果となる、図１３による、６．２ｍｍの位置での、ニードル先端位置によって達成された。図１３におけるプロットは、受容シリンダの内部における、１．０５ｍＶ／ｍｍのニードル先端位置の変化に対する基準電圧の変化を示す。このことは、受容シリンダ内のニードル先端の長手方向位置が、少なくとも、この実験のパラメータに対して、３．７５−ｍＶの基準電圧に対する１％の基準安定性を保証するために、３６μの精度で制御されねばならないことを意味する。
【００３３】
本発明の一つの具体例による分配容積センサは、例えば、それにより、この配置の寸法が、複数ウエルのプラスチックプレートの寸法に合致する、少なくとも一列、および、少なくとも一段の分配ニードルの配置、を含む、多重バージョンにおいて用いられる。図１７は、中央に、分配ニードル２および受容シリンダ５を含む、一つの同心の円筒コンデンサを有し、その周囲の隣接コンデンサ３１および４１が、全て、Ｐ＝５．８１ｍｍのピッチを有する、そのような配列を示す。そのような状態において、一つ以上、または、全ての分配ニードル２、３２および４２でさえも、正弦波ＲＦ電圧でもって、同時に、作動させられる。このことは、どの所与の受容シリンダ５も、「直近の隣接」ニードル３２、および、「次の隣接」ニードル４２からの、追加のＲＦ場の関与を受けることを意味する。各々の作動される隣接ニードルのみが、それぞれの隣接シリンダ３５および４５の頂部上に突出する隣接ニードルの部分を備える、中央の受容シリンダ５に電圧を発生させ得る。したがって、図１８に示された実験は、付加ＲＦ場の関与を最大化するために、それ自身の受容シリンダ５の頂部と同じ高さ、すなわち、オーバーラップ長さＬ＝０を有する、作動されたニードル先端で実施された。
【００３４】
図１８は、本発明の具体例に従い、分配ニードル２の半径方向位置に対する、分配容積センサの基準出力の測定値を反映するグラフを示す。ここで、作動されるニードル２は、通常の中央位置、すなわち、図１８における半径方向位置「０」から、Ｐ＝５．８１ｍｍのピッチを有する配列内に位置づけられる、直近の隣接３２および次の隣接４２へ向けて半径方向に動かされる。要するに、図１８のプロットは、次３２のおよび直近４２の隣接位置に位置づけられたニードルが、グラフの左側に示された受容シリンダ内で、まだ、センサ信号を発生することを示す。しかしながら、そのような隣接するニードル３２および４２における、薄い可能性のある液滴層は、発生電圧に影響を及ぼさないことが期待される。換言すると、次の、および、直近の隣接は、基準電圧に固定した影響を及ぼすが、センサ出力信号に寄与しないと信じられる。
【００３５】
図１９は、本発明の具体例による、分配ニードル２の次の隣接３２からの、見積もられた付加基準関与を反映するグラフを示す。曲線Ａは、作動される唯一の分配ニードル２を有する、０．２５−μＬのエタノールの二つの液滴の分配容積センサの記録を示す。曲線Ｂは、図１８に示された計測値に基く、図１７に示されるような四つの次の隣接分配ニードル３２からの、計算された負荷基準関与を備える信号を示す。曲線Ｃは、四つの作動された直近の隣接分配ニードル４２を備える、実際の測定基準値を示す。見られるように、測定される基準の関与は、十分に、見積もられる関与以下である。
【００３６】
図２０は、本発明の具体例による、四つの隣接を有する測定の結果を考慮に入れた、分配ニードル２の次３２のおよび直近４２の隣接からの見積もられた付加基準関与を反映するグラフである。曲線Ａは、再び、作動される一つの分配ニードルのみを有するエタノールの二つの０．２５μＬの液滴の分配容積センサの記録であり、曲線Ｄは、図１９、曲線Ｃの四つの隣接の結果に基く、八つの、直近および次の、作動される隣接分配ニードルを有する、新たに見積もられた信号を示す。図２０から導かれる結論は、０．２５μＬの容積の液滴は、同時に作動される隣接するニードルの配列内であったも、容易に検出され得るということである。
【００３７】
これまでのところ、減少分配容積４の液滴が、全オーバーラップ領域で分配ニードル２の外側に沿って一定の厚みの層として広げられることが仮定された。図２１は、液滴形状の変化の影響を見積もるために、一定の容積の液滴に対して、単純化された、あり得るプロフィールａ、ｂおよびｃを示す。図２２は、オーバーラップ領域の低い方の半分での厚みとして定義される、液滴Ｒの最大厚みに対してプロットされるキャパシタンスを有する期待されるキャパシタンス値に関する、図２１による０．２５−μＬのプロフィールでの変化の影響を示す。
【００３８】
図２１ａにおいて、液滴４ａは、Ｒ＝４２μｍに対応する、全オーバーラップ領域に沿う一定の厚みを有する。図２１ｃにおいて、オーバーラップ領域の上半分には液体が残らず、液滴４ｃは、Ｒ＝８１μｍの結果となる、オーバーラップ領域の下半分での一定の厚みを有する。図２１ｂにおいて、液滴４ｂの層厚みは、オーバーラップ領域の下半分において大きく、その結果、Ｒは、４２μｍと８１μｍの範囲内の値である。図２２における上の曲線は、最大厚みＲ、ひいては、液滴のプロフィールが厚み無しから他へと増大される場合、キャパシタンスが変化する仕方を示す。見られるように、小さな影響があるにすぎず、本発明による分配容積センサは、種々の液滴プロフィールに対応する。図２２の下方の曲線は、０μＬの液滴容積に対応する、較正キャパシタンスを表わす。
【００３９】
以前の段落において、同心の円筒コンデンサ配置に対するキャパシタンス値は、漂遊磁界を考慮することなく、「マスキャド」ソフトウエアによって計算された。漂遊磁界は分配ニードル２と受容シリンダ５との間の内部オーバーラップ領域を超えて生じる磁界である。それゆえ、「コムソル  マルチフィジックス」ソフトウェアプログラムを用いることによって、漂遊磁界を含むように、対応するキャパシタンス値が再計算された。この場合において、分配ニードルは、０．９０ｍｍの外径を有し、受容シリンダは、１．７６ｍｍの内径Ｄを有し、および、オーバーラップ領域の長さＬは、２ｍｍである。図２３ａおよび２３ｂは、「コムソル  マルチフィジックス−３．３」プログラムを用いて計算された、本発明による同心の円筒コンデンサ近くの完全な電場分布に対する等高線図を示す。図２３ａは、図２１ａに示されたオーバーラップ領域における一定厚みの均一な液層に言及し、図２３ｂは、図２１ｃに示されるように、オーバーラップ領域の下半分に集められた、同じ液量（０．２５μＬ）に言及する。一方、図２３ａおよび２３ｂの等高線図は、電場が、オーバーラップ領域を超えて遠く、外部空間に延びることを明確に示しており、液滴のプロフィールのみが、オーバーラップ領域内部の液滴の近くの界分布に影響を有するが、液滴から遠く離れた界分布に影響を有しないように見える。この観察は、漂遊磁場要素を考慮に入れることは、より高い基準キャパシタンスの結果となるが、液滴に関するセンサ信号の変化には大きな影響を与えないという結論を導く。
【００４０】
次の表１は、このことを示している。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
表１におけるキャパシティ値Ｃ１は、「マスキャド」ソフトウエアを用いて計算され、漂遊磁界要素は、考慮されていない。表１におけるキャパシティ値Ｃ２は、「コムソル  マルチフィジックス」ソフトウエアを用いて計算され、漂遊磁界要素が考慮された。この表の数値は、同心の円筒コンデンサ内における０．２５−μＬの液滴の存在にもかかわらず、漂遊磁場要素を考慮することが、ほぼ、０．９０＊１０-13Ｆだけ常に高いというキャパシタンスの結果になることを示す。したがって、漂遊磁場要素は、基準キャパシタンス値に、定数項を加えている。
【００４３】
本発明の具体例による多重分配容積センサを操作するために、測定を実行するために必要な時間が小さいことが典型的に望まれる。図１４、１５および１６は、それぞれ、１０ｍｓ、１ｍおよび０．３ｍｓの検出時定数での０．２５-μＬの一つのエタノール液滴の分配容積センサの記録を示す。
【００４４】
以下に説明されるように、０．３ｍｓの場合でさえ、好適な信号対雑音比が得られる。
【００４５】
図２４は、３００ｍｓと３００μｓの間で検出時定数を変更することに対する、分配容積センサの出力信号における雑音の記録を、より詳細に示す。個々のプロットは、明りょう化のため、０．０３ｍＶずつシフトされている。０．３ｍｓの検出時定数に対して、最大振幅の雑音電圧は、センサ出力信号電圧のたった約１％に達する。換言すると、０．２５μＬの液滴は、１００：１の信号対雑音比で検出され得る。このことは、本発明の具体例による分配容積センサ１が、１秒未満で、液体の存在に対して、１５０の個々の分配ニードルをスキャンするのに好適であることを意味する。
【００４６】
図４に示される伝達関数は、入力インピーダンス値Ｒｅ＝１００ＭΩを有するＲＦ電圧計に言及する。したがって、低い入力インピーダンス値が、多重分配容積センサのための短いデータ取得時間を達成するために、また、要求される。図２５は、ＲＦ電圧計に対する、０．１ＭΩおよび１００ＭΩの間の入力インピーダンス値を仮定して、０．３３ｐＦのキャパシタンス値に対する、図３による回路図の論理的な伝達関数を示す。見られるように、操作周波数をそれゆえに調整することによって、全てのインピーダンス値に対して、同じプラトー値が達成される。
【００４７】
図２６は、多重の同心の円筒コンデンサ配置を含む、本発明の具体例による分配容積センサを示す。マルチプレクサまたはマックス（場合によっては、マルチプレクサ−デマルチプレクサの結合に対して、マルデックスの用語がまた見られる。）は、マルチプレキシングを実行する器具であり、それは、多くのアナログおよびデジタル入力信号の一つを選択し、単一線にその信号を出力する。信号源７が配列（ここで、ｘは、配列の全ニードル数と等しい。）の全分配ニードル２ａxと並列に接続される。ニードル２ａxは、電気絶縁部材９によって、機械的に支持され、定位置に保持される。受容シリンダ５ａx（ここで、ｘは、配列の全シリンダ数と等しい。）は、適合する配列に配置され、電気絶縁部材１０によって支持される。全ての受容シリンダ５ａxは、マルチプレクサ１１の入力と接続される。マルチプレクサ１１の出力は、最後に、ＲＦ電圧計の入力と接続される。マルチプレクサは、それゆえ、複数入力、単数出力スイッチとして、デマルチプレクサは、単数入力、複数出力スイッチとして考慮される。測定は、配列における全てのニードル２ａx上での分配行程の後に実行され、ニードル２ａxと受容シリンダ５ａx間の適切なオーバーラップ長さが実現されるまで、部材９が受容シリンダ５ａxに向けて位置づけられる。通常のコンピュータ（不図示）が、配列における全てのニードル２ａxが操作の連続モードでスキャンされるような方法で、マルチプレクサ１１を制御するために使用される。記録された信号は、それから、ニードル２ａxに液滴が存在しない状態で先に記録された基準信号のセットと比較される。もし、記録された信号が、対応する基準信号を超えなければ、液滴は存在しない。
【００４８】
図２７は、本発明による分配容積センサの、さらに他の具体例を示し、分配ニードル２ｂxの配列が、受容シリンダ１５ｂxの適合する配列を通過し、それぞれ、ウェル１３ｂxの配列１２に向けて、および、そこから離れて移動する（ｘは、配列におけるニードル／シリンダ／ウェルの全数に等しい。）。受容シリンダ１５ｂxの配列は、部材１４によって支持され、定位置に保持される。図２７のセンサ配置において、受容シリンダ１５は、互いに絶縁され、ワイアハーネス１６を通してマルチプレクサ１１の入力に接続される。図２７に示されるセンサ配置は、多くの利点を有する。第一に、分配ニードル２ｂxの配列は、キャパシタンスを測定するために、ウェル１３ｂxの配列に向う途中で、回り道をしなくてもよく、時間を節約する。第二に、分配ニードル２ｂxの配列は、分配行程に先立ち、保持液体の存在をチェックされる。第三に、分配ニードル２ｂxの配列は、分配行程の実行後、ウェル１３ｂxの配列から離れて移行する途中で、分配容積に対する今回を再チェックされる。
【００４９】
図２８は、本発明による分配容積センサの、さらなる具体例を示し、図２７の配置に類似するが、コンピュータ制御される（コンピュータは不図示）デマルチプレクサ１７によって、連続モードで電気的に作動される分配ニードルを有する。全ての受容シリンダ１５ｃxは、互いに接続され、ケーブル１８を通してＲＦ電圧計８の入力に連結される。図２７に示される配置を超えるこの配置の付加的な利点は、デマルチプレクサ１７が、非常に小さい伝達関数に終わることがなく、非常に速い作動を可能にする、５０Ωまたはそれより小さい、非常に低い出力インピーダンス値を有し得るという事実である。図２８の配置において、唯一つの分配ニードル２のみが、常に電気的に活性であり、および、唯一つのシリンダ１５のみがＲＦ電場を「受容」する。他の全てのシリンダは、一定の電気的接地電位で、不活性ニードルに対する。したがって、他の全てのシリンダは、図３に示された回路図において、コンデンサＣｐと並列の一つのコンデンサＣｐ’として機能する。もし、例えば、配列が、０．９０ｍｍの直径の１３６個のニードルと、１．７６ｍｍの内径の１３６個の受容シリンダを有し、オーバーラップ長さが２ｍｍであるとすると、１３５個の「他の」同心の円筒コンデンサは、表１によると、コンデンサＣｐ’＝１３５＊２．５３６＊１０-13Ｆ＝３４．２ｐＦである。図２７の配列と比較して、図２８による配列のプラトー領域での伝達関数は、元の値Ｃｐ＝５０ｐＦを計算に入れると、４１％だけ減少する。
【００５０】
図２６、２７および２８に示された多重センサ配置は、分配ニードルの数と同じの多くのチャネルを有するマルチプレクサを利用する。減少されたチャネル数のマルチプレクサは、図２９に象徴的に示されたセンサ配置と共に使用される。ここにおいて、マルチウェルプレートは、１７列および８行に配置された、１３６要素を有していると仮定される。ただ８つの出力チャネルを有するデマルチプレクサは、入来矢印２３およびバンド２２によって図２９に示されるように、同時に、分配ニードルの一行全部を起動するように使用される。一行の全ニードルの同時起動は、互いに、電気的に接続することによって達成される。１７の入力チャネルを有するマルチプレクサが、出向矢印２５およびバンド２４によって図２９に示されるように、一列の全ての受容シリンダを、ＲＦ電圧計の入力に接続するように、検出側で使用される。一列の全ての受容シリンダは、マルチプレクサの入力に、互いに、電気的に直列で接続することにより、利用可能とされる。常に、一列の一つのシリンダのみがＲＦ場を受容し、一方、残りの７つは、平行なキャパシタンス値Ｃｐ”＝７＊２．５３６＊１０-13Ｆ＝１．８ｐＦを示す。作動において行２２は、左から右へ全ての列を通してスキャンされる。この動作は、その行の読み出しの結果となる。次の行が、それから、再び、左から右へと全ての列を通してスキャンされ、次の行の読み出しの結果となり、全ての配列が読まれるまで継続する。
【００５１】
図３０は、図２９に記載された具体例に対応する多重センサ配置を示し、デマルチプレクサ１９およびマルチプレクサ２０を示す。受容シリンダ１５ｄxは、互いに絶縁され、ワイアハーネス２１を介してマルチプレクサ２０の入力と接続される。デマルチプレクサ１９およびマルチプレクサ２０の双方は、通常のコンピュータ（不図示）によって制御され、同期させられる。図３０の配置は、分配ニードルの配列に迂回路は要求されないという点で、図２７および２８に示されたものと同じ利点を有する。加えて、かなり、低いチャネル数のマルチプレクサが使用され得る。
【００５２】
発明と関連し、これまでの説明と添付された図面に示された教示の利益を有する、ここに説明された発明の多くの変更および他の具体例が、当業者に想到されるであろう。それゆえ、発明は、開示された特定の具体例に限定されず、変更および他の具体例は、添付の特許請求の範囲に含まれることが意図される。ここにおいて、特定の用語が採用されるが、それらは、一般的および記述的な意味のみで使用され、限定の目的には使用されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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