(57)【要約】【課題】吸引ノズルに装着したチップ内に液体を収容し所定量吐出して点着するについて、正確な点着量を得るため、より環境条件等に応じて正確な吐出点着量の補正を行う。【解決手段】チップ３が装着された吸引ノズル２と、吸引・吐出圧を供給する吸引吐出ポンプ４と、ポンプ作動量を制御して液体を点着させる制御部２０とを備え、同一チップ３を用いて複数回の吐出点着を行う連続点着動作が可能であり、制御部２０は温度センサ２３と湿度センサ２４による環境検出信号を受け、チップ内蒸気圧が飽和した状態における環境変化に対する吐出量変動を補正するアベレージ補正特性に基づき、環境検出信号に応じて全ての点着時の吸引吐出ポンプ４の吐出作動量の補正を行う。また蒸気圧補正特性を被点着材に応じて変更する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に着脱可能にチップが装着された吸引ノズルと、該吸引ノズルへ吸引・吐出圧を供給する吸引吐出ポンプと、該吸引吐出ポンプの作動量を制御して前記チップ内に吸引した液体を所定量吐出して点着させる制御部とを備え、同一チップを用いて被点着材に複数回の吐出点着を行う連続点着動作が可能であり、吐出点着量を目標点着量とするべく前記吸引吐出ポンプの作動量を補正制御する分析装置における点着量補正方法であって、
前記制御部は温度センサと湿度センサによる環境検出信号を受け、前記チップ内の蒸気圧が飽和した状態における環境変化に対する吐出量変動を補正するアベレージ補正特性に基づき、前記環境検出信号に応じて全ての点着時の前記吸引吐出ポンプの吐出作動量の補正を行うことを特徴とする分析装置における点着量補正方法。
【請求項２】
先端に着脱可能にチップが装着された吸引ノズルと、該吸引ノズルへ吸引・吐出圧を供給する吸引吐出ポンプと、該吸引吐出ポンプの作動量を制御して前記チップ内に吸引した液体を所定量吐出して点着させる制御部とを備え、同一チップを用いて被点着材に複数回の吐出点着を行う連続点着動作が可能であり、吐出点着量を目標点着量とするべく前記吸引吐出ポンプの作動量を補正制御する分析装置における点着量補正方法であって、
前記制御部は温度センサと湿度センサによる環境検出信号を受け、乾いたチップに液体を吸引収容してから１回目の点着時における環境変化に対するチップ内蒸気圧上昇による吐出量変動を補正する蒸気圧補正特性に基づき、前記環境検出信号に応じて１回目の前記吸引吐出ポンプの吐出作動量の補正を行うとともに、前記蒸気圧補正特性は被点着材の素材に応じて異なる補正特性に設定したことを特徴とする分析装置における点着量補正方法。
【請求項３】
前記吸引ノズルに乾いたチップを装着し、液体を吸引して１回目の点着を行う際には、該チップ内に液体を目標収容量より多く吸引収容した後、目標収容量まで液体を吐出してチップ内液面を吐出状態における凹形状に保持してから１回目の点着動作を開始し、その後の点着動作においてもチップ内液面形状を前記凹形状に保持することを特徴とする請求項１または２に記載の分析装置における点着量補正方法。
【請求項４】
前記分析装置は、混合カップに第１液と第２液とを供給した後、前記混合カップ内の液体に前記チップを挿入し吸引と吐出を繰り返して混合する希釈動作が可能であり、この希釈時の最大吐出動作時において、前記チップ内に液体を所定量残留させるよう前記吸引吐出ポンプの作動量を規制することを特徴とする請求項１または２に記載の分析装置における点着量補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療分野、バイオ分野等で用いる分析装置において、吸引ノズルの先端に着脱可能にチップを装着し、このチップ内に検体、希釈液等の液体を吸引収容し、分析素子、混合カップ、スライド、ガラス等に所定量吐出して点着するについて、正確な吐出点着量を得るための分析装置における点着量補正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
定量分析等においては、検体等の液体を吸引ノズルの先端に装着したチップ内に吸引収容し、分析素子、混合カップ、スライド、ガラス等に所定量だけ吐出点着することが行われる。例えば、検体、参照液を乾式分析素子に所定量ずつ連続的に点着するか、希釈のために検体を混合カップに所定量吐出して分注することが行われている。このような測定においては、液体を規定されている所定量だけ正確に吐出点着することが測定精度を高める点で重要である。
【０００３】
しかし、前記吸引ノズルへ吸引・吐出圧を送給するシリンジポンプ等の吸引吐出ポンプの駆動制御においては、目標点着量と実際に吐出点着された点着量とが環境条件等によって一致しないため、補正が必要とされる。
【０００４】
その点着量補正として、同一のチップに収容した液体を複数回連続的に点着を行う場合に、最初の１回の点着量がチップ内部の蒸気圧変化によって増加するのを補正する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−７２９２０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１における蒸気圧補正は、同一チップで複数回の点着を繰り返す場合、１回目の点着では乾いたチップ内へ液体を吸引した直後から、このチップ内での液体蒸発により蒸気圧が増し、それが吐出を後押しするために点着量が設定量より増加し、時間の経過とともに蒸気圧が安定して点着量も安定するという変動に基づき１回目の点着時の蒸気圧補正を行うものである。
【０００７】
しかし、２回目以降の点着ではチップ内蒸気圧が飽和することで蒸気圧補正は必要ないが、実際には、環境条件に応じて点着量変動があることが判明した。つまり、１回目の蒸気圧補正だけでは正確な点着量を確保することができず、環境条件によって飽和状態が変化して点着量変動が発生し、特に２回目以降の点着における変動に対する補正が不十分となっている。
【０００８】
また、被点着材が乾式分析素子のように浸透性がある場合と、樹脂製混合カップのようなものとでは、チップより吐出された液体の流動性が異なり、同一の吐出圧を導入しても点着量が異なる現象が発生している。
【０００９】
一方、チップ内に収容した液体の表面形状は、チップ内壁が液体と馴染んでいるか否か、つまり濡れ状態に応じて異なり、それに応じて点着量が変化している。例えば、乾いているチップに液体を吸引した状態では、チップ内液面は内壁面が液体と馴染んでいないため中央が膨らんだ凸形状になる。また、濡れた状態の内壁面ではチップ内液面の形状は中央が若干へこんだ凹形状になる。しかし、このような液面形状の状態から、チップ内に吐出圧を導入して液体の吐出を行うと、吐出状態での液面形状はさらに凹形状となるものであり、凸形状が凹形状となってさらに吐出状態となるまでにはチップ内に導入された吐出圧が消費され、実際の吐出量が減少し、点着量精度が低下することになる。特に、凸形状の液面は環境の影響を受けやすく、また、凸形状には種々のパターンがあるためばらつきの原因となり、安定した表面形状とすることも困難で、吐出量の変動要因となっている。
【００１０】
また、混合カップに第１液と第２液とを供給した後、混合カップ内の液体にチップを挿入して吸引と吐出を繰り返して混合する希釈動作を行う場合には、チップ内に最大吸引状態と最大吐出状態とを例えば３回繰り返すもので、その吸引・吐出動作中にチップ内面に広く液体が接触して蒸発量が多くなり、高温低湿度環境のように蒸発しやすい環境では最大吐出状態においてチップ内の液体を全て吐出し、さらにエアーを吐出して混合カップ内でチップ先端に気泡を作ってしまう場合が生じる。その際、上記吐出状態から次の点着のために液体を吸引したとき、気泡を吸引する分、最終的なチップ内への吸引量が減少し、目的とする点着量よりチップ内収容量が少なくなって、点着量不足を招く問題がある。
【００１１】
本発明はかかる点に鑑み、より環境条件等に応じて正確な吐出点着量の補正を行うようにした分析装置における点着量補正方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の分析装置における点着量補正方法は、先端に着脱可能にチップが装着された吸引ノズルと、該吸引ノズルへ吸引・吐出圧を供給する吸引吐出ポンプと、該吸引吐出ポンプの作動量を制御して前記チップ内に吸引した液体を所定量吐出して点着させる制御部とを備え、同一チップを用いて被点着材に複数回の吐出点着を行う連続点着動作が可能であり、吐出点着量を目標点着量とするべく前記吸引吐出ポンプの作動量を補正制御する分析装置における点着量補正方法であって、
前記制御部は温度センサと湿度センサによる環境検出信号を受け、前記チップ内の蒸気圧が飽和した状態における環境変化に対する吐出量変動を補正するアベレージ補正特性に基づき、前記環境検出信号に応じて全ての点着時の前記吸引吐出ポンプの吐出作動量の補正を行うことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の他の分析装置における点着量補正方法は、先端に着脱可能にチップが装着された吸引ノズルと、該吸引ノズルへ吸引・吐出圧を供給する吸引吐出ポンプと、該吸引吐出ポンプの作動量を制御して前記チップ内に吸引した液体を所定量吐出して点着させる制御部とを備え、同一チップを用いて被点着材に複数回の吐出点着を行う連続点着動作が可能であり、吐出点着量を目標点着量とするべく前記吸引吐出ポンプの作動量を補正制御する分析装置における点着量補正方法であって、
前記制御部は温度センサと湿度センサによる環境検出信号を受け、乾いたチップに液体を吸引収容してから１回目の点着時における環境変化に対するチップ内蒸気圧上昇による吐出量変動を補正する蒸気圧補正特性に基づき、前記環境検出信号に応じて１回目の前記吸引吐出ポンプの吐出作動量の補正を行うとともに、前記蒸気圧補正特性は被点着材の素材に応じて異なる補正特性に設定したことを特徴とするものである。
【００１４】
上記のような点着量補正方法において、前記吸引ノズルに乾いたチップを装着し、液体を吸引して１回目の点着を行う際には、該チップ内に液体を目標収容量より多く吸引収容した後、目標収容量まで液体を吐出してチップ内液面を吐出状態における凹形状に保持してから１回目の点着動作を開始し、その後の点着動作においてもチップ内液面形状を前記凹形状に保持するのが好適である。
【００１５】
また、点着量補正方法において、前記分析装置が混合カップに第１液と第２液とを供給した後、前記混合カップ内の液体に前記チップを挿入し吸引と吐出を繰り返して混合する希釈動作が可能であり、この希釈時の最大吐出動作時において、前記チップ内に液体を所定量残留させるよう前記吸引吐出ポンプの作動量を規制することが好適である。
【００１６】
【発明の効果】
上記のような本発明によれば、制御部が温度センサと湿度センサによる環境検出信号を受け、チップ内の蒸気圧が飽和した状態における環境変化に対する吐出量変動を補正するアベレージ補正特性に基づき、環境検出信号に応じて全ての点着時の吸引吐出ポンプの吐出作動量の補正を行うことにより、１回目の点着量を含め蒸気圧が飽和した２回目以降の点着における点着量が環境によって平均的に変化するのを補正して点着量精度を高めることができる。
【００１７】
また、他の本発明によれば、制御部が温度センサと湿度センサによる環境検出信号を受け、乾いたチップに液体を吸引収容してから１回目の点着時における環境変化に対するチップ内蒸気圧上昇による吐出量変動を補正する蒸気圧補正特性に基づき、環境検出信号に応じて１回目の吸引吐出ポンプの吐出作動量の補正を行うとともに、蒸気圧補正特性を被点着材の素材に応じて異なる補正特性に設定したことにより、被点着材の表面特性に伴う液体の浸透性などの引かれ状態による点着量変動を補正して点着量精度を高めることができる。
【００１８】
一方、点着量補正において、吸引ノズルに乾いたチップを装着し液体を吸引して１回目の点着を行う際には、チップ内に液体を目標収容量より多く吸引収容した後、目標収容量まで液体を吐出してチップ内液面を吐出状態における凹形状に保持してから１回目の点着動作を開始し、その後の点着動作においてもチップ内液面形状を前記凹形状に保持すると、チップ内に吐出圧を導入してから実際に吐出されるまでの状態が一定となり、点着量変化を抑制することができる。
【００１９】
また、点着量補正において、混合カップに第１液と第２液とを供給した後、液体にチップを挿入して吸引と吐出を繰り返して混合する希釈動作での最大吐出動作時に、チップ内に液体を所定量残留させるよう吸引吐出ポンプの作動量を規制すると、蒸発しやすい環境においてもチップ内液体の全量吐出に伴う気泡の発生を防止でき、この気泡の吸引による点着量不足の問題もなく、安定した点着量が確保できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。図１は一つの実施形態に係る分析装置の点着機構を示す概略機構図、図２〜図４は各種補正特性における補正マップのイメージ図、図５は吐出動作直前のチップ内液面形状を示す図、図６は希釈動作時の最大吐出動作時のチップ内残量を示す図である。
【００２１】
図１に示す分析装置における点着機構１は、液体の吸引・吐出を行うもので、吸引ノズル２と、この吸引ノズル２の先端に着脱交換可能に装着され液体を収容するピペット状のチップ３とを備える。吸引ノズル２の中心部には軸方向に貫通して先端部に開口するエア通路２ａを有し、このエア通路２ａには吸引吐出ポンプ４からのエア回路５が接続される。
【００２２】
吸引吐出ポンプ４はシリンジポンプ等の脈動変化の少ない負圧および正圧を生成するものが使用され、ポンプ駆動部（モーター）２１によって駆動される。図示のシリンジポンプによる吸引吐出ポンプ４の場合、ポンプ駆動部２１におけるモーターの正転または逆転駆動に応じてピストン部材４ａを移動させて負圧（吸引圧）および正圧（吐出圧）を発生させるものであり、その圧力はエア回路５によって吸引ノズル２内部のエア通路２ａを介してチップ３の内部に導入される。
【００２３】
また、上記吸引ノズル２は、不図示の昇降機構および旋回機構などによって上下動および横移動可能に取り付けられて作動が制御され、（ａ）の乾式分析素子１０への点着時には、検体容器１１から検体８を吸引し、乾式分析素子１０に所定量吐出点着し、（ｂ）の希釈動作時には、検体容器１１から検体８（第１液）を吸引し、混合カップ１２に所定量吐出分注し、さらに、希釈液容器１３から希釈液９（第２液）を吸引し、混合カップ１２に全量吐出すると共に吸引・吐出を繰り返して混合希釈するように設けられている。
【００２４】
なお、乾式分析素子１０への点着時には、複数の乾式分析素子１０に対して１つのチップ３を用いて順次同一の検体８を連続的に点着する場合があるが、希釈時には１つのチップ３による混合カップ１２への検体８の分注は１回だけ行うのが通常である。
【００２５】
前記チップ３は全体としてピペット状であり、下端に液体を吸引・吐出する先端開口３ａを有し、この開口３ａにつながる容積部分に液体を収容する。上部は吸引ノズル２の先端に密に嵌合されるもので、吸引ノズル２の下降移動によって、その先端部が挿入され、その嵌合力によりチップ３が吸引ノズル２に装着保持され、エア通路２ａの圧力がチップ３内に導入され、吸引圧によりチップ３内に液体を吸引し、吐出圧によりチップ３内の液体を吐出する。使用後のチップ３は、嵌合を外して廃却される。
【００２６】
前記吸引吐出ポンプ４の作動が、制御部２０からポンプ駆動部２１へ送出される駆動信号によって制御され、特に、正確な点着量が得られるように環境条件、動作条件等に応じて作動量の補正制御が行われる。この制御部２０には、温度センサ２３からの環境温度信号、および、湿度センサ２４からの環境湿度信号がそれぞれ入力される。そして、チップ３内への液体吸引量およびチップ３よりの液体吐出量に応じたピストン部材４ａの作動量（モーター駆動量）が設定されると共に、温度センサ２３および湿度センサ２４による環境条件に応じて、制御部２０内に保持されている後述の図２〜図４に示すような特性の補正マップに基づいて各種補正が行われてなる駆動信号を出力するようになっている。
【００２７】
次に、上記制御部２０による点着量補正を各動作に応じて説明する。
【００２８】
＜乾式分析素子への点着時補正＞
図１の（ａ）に示すような乾式分析素子１０への検体８の点着を行うについて、乾いたチップ３に検体８を吸引収容して１枚目の乾式分析素子１０に対する１回目点着時には、下記アベレージ補正Ａ、蒸気圧補正Ｂ、吸引補正Ｃおよび吐出補正Ｄの各補正を行う。
【００２９】
また、同一チップ３を用い、その内部に収容した検体８を２枚目以降の乾式分析素子１０に点着する連続点着の２回目以降の点着動作時には、アベレージ補正Ａと吐出補正Ｄを行う。
【００３０】
（Ａ）アベレージ補正
図２に示すような特性のアベレージ補正マップに基づき、各点着回数で共通の基本的な環境条件（温度・湿度）によって変動する吐出量変化を補正する。このアベレージ補正は毎回補正する常時環境補正であり、図２の特性の場合、高温低湿度（高蒸発条件）で補正値が大きくなる補正特性となっている。
【００３１】
（Ｂ）点着蒸気圧補正
図３に示すような特性の点着蒸気圧補正マップに基づき、１回目点着時のチップ内部蒸発による蒸気圧上昇に伴う点着量増大を修正するための補正であり、図３の特性の場合、高温低湿度（高蒸発条件）での補正値が大きくなる補正特性となっている。
【００３２】
（Ｃ）吸引補正
吸引吐出ポンプ４の吸引動作において、チップ３内への液体吸引量の増大に応じた吸引重量変化に伴う液量不足を補って、吸引力増大を行う補正であり、吸引動作時には常に液量に基づき行う補正である。つまり、チップ３内に液体を吸引するときに目的の液量が増えるにつれ、その重量によって吸引量が目的の液量より少なくなるのを補正するものである。
【００３３】
（Ｄ）吐出補正
吸引吐出ポンプ４の動作において、そのポンプ駆動部２１のバックラッシ等により、吸引状態または停止状態よりピストン部材４ａが作動して吐出圧が作用するまでのずれを補正するもので、吐出動作時には常に行う補正である。つまり、チップ３から液体を吐出するときに、吸引吐出ポンプ４の作動に比べ、実際の吐出量が少なくなるのを補正するものである。
【００３４】
＜混合カップへの分注時補正＞
図１の（ｂ）に示すような混合カップ１２への検体８の分注および希釈液９の供給混合を行うについては、１つのチップ３による検体８の吐出は１回のみであり、その補正は上記吸引補正Ｃ、吐出補正Ｄおよび下記分注蒸気圧補正Ｅの各補正を行う。
【００３５】
（Ｅ）分注蒸気圧補正
図４に示すような特性の分注蒸気圧補正マップに基づき、点着時のチップ３内の蒸発による蒸気圧上昇に伴う点着量増大を修正するための補正、および、前記アベレージ補正Ｂに相当する基本的な環境条件（温度・湿度）によって変動する点着量変化を含んだ補正であり、図４の特性の場合、高温低湿度（高蒸発条件）での補正値が大きくなる補正特性となっている。
【００３６】
この分注蒸気圧補正Ｅは、被点着材の素材に応じて、前記乾式分析素子１０への点着と混合カップ１２への点着との、浸透性変化等に対応した点着量変動をも含んだ補正特性となっている。つまり、この分注蒸気圧補正Ｅは、前述の乾式分析素子１０への点着時におけるアベレージ補正Ａと蒸気圧補正Ｂを含むもので、１回の点着しか行わないために併合しているが、アベレージ補正と蒸気圧補正とに分離して補正してもよい。
【００３７】
次に、上記のような点着動作における点着量を安定化させるために、チップ３内に吸引した液体を吐出させるときの液面形状の均一化および希釈動作における吸引液量の安定化について説明する。
【００３８】
＜吐出時液面形状の均一化＞
吸引ノズル２に乾いたチップ３を装着し、液体を吸引して１回目の点着を行う際には、チップ３内に液体を目標収容量より多く吸引収容した後、目標収容量まで液体を吐出して、図５に示すように、チップ３内の液体Ｌの液面ｓを吐出状態における凹形状に保持し、この状態で１回目の点着動作を開始する。また、その後の点着動作においてもチップ内液面形状ｓを前記凹形状に保持するものである。
【００３９】
これにより、吸引吐出ポンプ４の駆動を行って実際にチップ３の先端開口３ａより液体が吐出されるまでの吐出条件が同じになり、補正が簡素化でき、ばらつきの発生が抑制できる。
【００４０】
＜希釈動作の補正＞
混合カップ１２に検体８と希釈液９を供給した後、チップ３を混合カップ１２に挿入して吸引と吐出を繰り返して混合する希釈動作を行う場合に、図６に示すように、最大吐出動作時にチップ３内に液体Ｌを先端開口３ａより高さｄだけ所定量残留させるよう吸引吐出ポンプ４の作動量を規制するものである。上記残留高さｄは環境条件によって変化するが、どのような条件でも高さｄが０とならないように設定する。
【００４１】
これにより、チップ３内の液体Ｌが全量吐出されて、チップ先端に気泡が発生することがなく、点着用の吸引液量が大幅に変動して点着量不足が生じるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る分析装置の点着機構の概略機構図
【図２】アベレージ補正マップのイメージ図
【図３】乾式分析素子への１回目点着における蒸気圧補正マップのイメージ図
【図４】分注蒸気圧補正マップのイメージ図
【図５】吐出開始時のチップ内液面形状を示す図
【図６】希釈時の最大吐出位置におけるチップ内残量の状態を示す図
【符号の説明】
１    点着機構
２    吸引ノズル
３    チップ
４    吸引吐出ポンプ
５    エア回路
８    検体
９    希釈液
１０    乾式分析素子
１１    検体容器
１２    混合カップ
１３    希釈液容器
２０    制御部
２１    ポンプ駆動部
２３    温度センサ
２４    湿度センサ
【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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