(57)【要約】    【課題】    常に安定して液体を分注することのできる液体分注装置を提供する。    【解決手段】    ピエゾ素子２の先端から滴下される液滴を側方からビデオカメラ４により撮影し、制御装置であるコンピュータ６に取り込んで処理が行なわれる。コンピュータ６は撮影した液滴の画像の処理を行ない、３滴の液滴が垂直に所定の間隔で並んでいるかどうかを判定する。ビデオカメラ４でとらえた液滴が垂直に所定の間隔で並んでいる場合には前回と同じ分注条件信号がコンピュータ６より駆動装置８に供給される。しかし、取り込んだ液滴の画像において液滴が垂直に所定の間隔で並んでいない場合には、コンピュータ６は液滴が垂直に所定の間隔で並ぶように新しい分注条件信号を定めて駆動装置８に供給し、駆動装置８は分注条件が変化した駆動信号を発生する。    【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を先端より滴下する分注素子と、
外部から供給される分注条件信号によって定まる駆動信号を前記分注素子に供給して前記分注素子を駆動する駆動装置と、
前記分注素子から滴下された液滴を撮像する撮像手段と、
設定された分注条件に基づいて前記分注条件信号を定めて前記駆動装置に供給する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記撮像手段によって得られた液滴の軌跡が所望の軌跡となるように前記分注素子の前記分注条件信号を変更するようにしたことを特徴とする液体分注装置。
【請求項２】
前記撮像手段はストロボ光源を備え、ストロボ発光を前記駆動信号に同期させるものである請求項１に記載の液体分注装置。
【請求項３】
前記撮像手段は高速カメラであり、シャッタを前記駆動信号に同期させるものである請求項１に記載の液体分注装置。
【請求項４】
前記分注素子はピエゾ素子である請求項１から３のいずれかに記載の液体分注装置。
【請求項５】
前記駆動信号は印加電圧値、電圧印加時間及び印加電圧立ち上がり時間のうちの少なくとも１つである請求項４に記載の液体分注装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体分注装置に関し、特に分析、臨床、バイオなどの分析装置に適した液体分注装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の分注装置では、予め定めた分注条件に基づいて分注素子を駆動している。しかし、液滴が垂直に落下しない場合があるので、正確に目標の位置に液体を分注することが困難である。そこで、ある種の分注装置においては、液滴が正しい軌跡を描いて滴下されているかどうかを確認するのに、側方にＣＣＤカメラを取り付けて、液滴の落下の様子を目視により観察する方法がとられる。この場合、液滴が正しい軌跡を描いていないときは、液滴の吐出条件を手動で変更して液滴が正しい軌跡を描いて落下するように吐出条件を調節する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＣＣＤカメラを用いて分注の様子を観察しても、ＣＣＤカメラによる映像を目視しながら手動で分注制御装置のパラメータを変更して、液滴が正しい軌跡を描いて落下するための最適な条件を見つけ出す必要があり、また液滴の液性によって分注のためのパラメータが異なるため、液体の種類ごとにテストを行なって液滴が正しい軌跡を描いて落下するためのパラメータを見つけ出さなければならない。
また、多量の液滴を長時間にわたって分注する場合、常に人が分注の様子を監視しておく必要がある。
【０００４】
そこで本発明は、液滴の軌跡を人が監視して分注条件を調節する必要をなくし、常に安定して目標位置に液体を分注することのできる液体分注装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、液滴を先端より滴下する分注素子と、外部から供給される分注条件信号によって定まる駆動信号を前記分注素子に供給して前記分注素子を駆動する駆動装置と、前記分注素子から滴下された液滴を撮像する撮像手段と、設定された分注条件に基づいて前記分注条件信号を定めて前記駆動装置に供給する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記撮像手段によって得られた液滴の軌跡が所望の軌跡となるように前記分注素子の前記分注条件信号を変更するようにしたことを特徴とするものである。
【０００６】
撮像手段の一例はＣＣＤカメラなどのビデオカメラであって、ストロボ光源を備えたものとし、ストロボ発光を前記駆動信号に同期させたものである。
撮像手段の他の例は、高速カメラを用い、シャッタを前記駆動信号に同期させたものである。
分注素子の好ましい一例はピエゾ素子である。その場合、分注素子を駆動する駆動信号は印加電圧値、電圧印加時間及び印加電圧立ち上がり時間のうちの少なくとも１つである。
【発明の効果】
【０００７】
撮像手段によって分注素子により滴下された液滴の軌跡が所望の軌跡から外れたことが観察されたときに、液滴が所望の軌跡を描いて滴下されるように分注素子の分注条件を自動的に制御するようにしたので、常時人が分注を監視する必要がなく、安定して液滴を目標の位置に滴下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に一実施例を説明する。
ピエゾ方式の分注装置は、図１に示されるように、先端に吐出部をもつピエゾ素子２を備えている。ピエゾ素子２は吐出部につながる液溜めを、ピエゾ素子を備えた駆動部により押圧することにより吐出部から液滴を吐出する。駆動部を制御して一定の大きさの液滴を吐出するために、ピエゾ分注制御部１０が設けられており、ピエゾ分注制御部１０に設定されたピエゾ素子駆動のパラメータに従ってピエゾ素子２から液滴を吐出する。
ピエゾ素子２としては、例えば図２に示されるように、先端の吐出部３０の孔につながる液溜め３２を、ピエゾ素子を備えた駆動部３４により押圧することにより吐出部３０から液を吐出する。液貯め３２内の液体が減少してきた場合でも一定の圧力状態を保つように、液溜め３２には加圧部（図示略）が接続されている。
【０００９】
図３は一実施例の液体分注装置の構成を概略的に示すブロック図である。
この液体分注装置は、液体を滴下する液体分注素子としてのピエゾ素子２と、ピエゾ素子２から滴下された液滴を側方から撮像する撮像手段としてのビデオカメラ４と、ピエゾ素子２の液滴の滴下に同期して液滴に光を照射するストロボ照明装置５と、ピエゾ素子２の分注条件信号を決定する制御装置としてのコンピュータ６と、コンピュータ６から供給された分注条件信号に基づいた駆動信号を発生してピエゾ素子２に供給する駆動装置８とから構成されている。図１におけるピエゾ分注制御部１０は駆動装置８とコンピュータ６により実現されたものである。
【００１０】
液滴の撮影は、ストロボ照明装置５の発光をピエゾ素子２の分注に同期させ、ストロボ照明装置５により照射された液滴をビデオカメラ４により撮影する。ストロボ照明装置５に照射されビデオカメラ４により撮像される液滴は、分注が正常である場合には、ストロボ発光が液滴の滴下に同期しているので、最初の液滴発生を除いて数滴（同実施例では３滴）の液滴が所定の間隔で垂直に並んで撮影される。ピエゾ素子２による分注のパラメータが適当でない場合には、ビデオカメラ４により撮影された液滴が垂直に並んでいなかったり、所定の間隔で並んでいなかったりする。
【００１１】
コンピュータ６は、オペレータが入力した分注条件に基づいて分注条件信号を定めて駆動装置８に供給する。駆動装置８はコンピュータ６からの分注条件信号に基づいて、例えば図４の実線で示されるアナログ波形のような駆動信号を発生し、ピエゾ素子２にその駆動信号が供給される。ピエゾ素子２はその駆動信号に基づいて液体を分注する。滴下される液滴の画像はビデオカメラ４によってとらえられ、コンピュータ６に取り込まれる。コンピュータ６は撮影した液滴の画像の処理を行ない、液滴が垂直に所定の間隔で並んでいるかどうかを判定する。
【００１２】
ビデオカメラ４でとらえた液滴が垂直に所定の間隔で並んでいる場合には前回と同じ分注条件信号がコンピュータ６より駆動装置８に供給される。しかし、取り込んだ液滴の画像において液滴が垂直に所定の間隔で並んでいない場合には、コンピュータ６は新しい分注条件信号を定めて駆動装置８に供給し、駆動装置８は図４の破線で示されるアナログ波形のような分注条件が変化した駆動信号を発生する。分注条件変更後も、ピエゾ素子２から滴下される液滴の画像をビデオカメラ４により撮影して落下する液滴の軌跡を確認し、正しく滴下されていない場合には分注条件を変更して正しく分注が行なわれるようにする。この動作を常時行なうことによって、長時間、人が監視していなくても自動で安定して液体を分注することができる。
【００１３】
分注条件信号の設定は、最初の液滴発生を除いて、ビデオカメラ４で得られた画像を処理して得られた結果を基に行なわれる。
ピエゾ素子２の分注のパラメータは、印加電圧値、電圧印加時間、印加電圧立ち上がり時間などである。
【００１４】
図５は同実施例の動作を示すフローチャート図である。
オペレータが所望の分注条件をコンピュータ６に入力すると、その分注条件に応じた分注条件信号がコンピュータ６から駆動装置８に供給され、駆動装置８はその分注条件信号に基づいた駆動信号を発生してピエゾ素子２に供給する。ピエゾ素子２は駆動装置８から供給される駆動信号に従って液滴を分注し、その液滴画像はビデオカメラ４によって撮影される。コンピュータ６は撮影した液滴の画像を取り込んで、分注が正しく行なわれているかどうかを判定する。分注が正しく行なわれていない場合には、コンピュータ６がピエゾ素子のパラメータを変更する。パラメータ変更後も液滴の画像を取り込み、液滴の軌跡に問題がある場合には再度パラメータを変更する。また、分注が正しく行なわれていると判定した場合には、前回と同じ分注条件信号を駆動装置８に供給して、同様の分注が行なわれる。所定の分注作業が終了するまで、常時液滴の軌跡を確認し、液滴が垂直に正しく滴下されていない場合には、修正するように制御する。
【００１５】
上記のように、常時ビデオカメラによって液滴の軌跡を観察して、液滴の軌跡を正しい軌跡に修正するようにフィードバック制御することで、長時間にわたって多量の液体を分注する場合であっても、人が監視している必要がなく、安定して液体の分注を行なうことができる。
また、分注素子として、ピエゾ素子に代えて、例えばインクジェット素子などを用いた場合であっても同様に適用することができる。
液滴の軌跡の撮像は、ビデオカメラ４に代えて、図６に示されるように高速カメラで行なうことも可能である。その場合、高速カメラのシャッタを開くタイミングを分注素子の分注動作に同期させて行なうのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ピエゾ式の分注装置を示す概略図である。
【図２】ピエゾ素子の構造を示す縦断面図である。
【図３】一実施例を概略的に示すブロック図である。
【図４】駆動信号を示すグラフである。
【図５】同実施例の動作を示すフローチャート図である。
【図６】液滴の撮影を高速カメラを用いて行なった場合の液体分注装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００１７】
２      ピエゾ素子
４      ビデオカメラ
５      ストロボ照明
６      コンピュータ
８      駆動装置
【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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