JP2004340624A - 分注装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】自動的な分注作動が、人間が目で見て確認しながら行う作業と同様に行え、かつ、人間ではなし得ない精確なコントロールのもとに行えるようにする。
【解決手段】分注ヘッド２を各方向に移動可能とする駆動機構のモータと分注ヘッド２の吸引・吐出作動用のモータのドライバー部ｄとを、コントロール部ｅに制御させて分注作動を行わす分注装置において、該分注装置に、分注ヘッド２に装着するチップＮ’を映像視野にとり込むテレビカメラＡと、モニター表示装置Ｂと、画像処理装置Ｃとを組み込むとともに、チップＮ’を、透明または半透明に成形し、かつ、下方から光線を当てる照明装置Ｄを装設してチップＮ’内に吸引される分注液の液面を、あかるく光る光点としてモニター表示装置Ｂの画面に映し出し、この画面上の液面の光点と画面に設定しておく基準点との対比のデータにより分注ヘッド２の吸引・吐出の作動をコントロールさせる。
【選択図】 図７
【解決手段】分注ヘッド２を各方向に移動可能とする駆動機構のモータと分注ヘッド２の吸引・吐出作動用のモータのドライバー部ｄとを、コントロール部ｅに制御させて分注作動を行わす分注装置において、該分注装置に、分注ヘッド２に装着するチップＮ’を映像視野にとり込むテレビカメラＡと、モニター表示装置Ｂと、画像処理装置Ｃとを組み込むとともに、チップＮ’を、透明または半透明に成形し、かつ、下方から光線を当てる照明装置Ｄを装設してチップＮ’内に吸引される分注液の液面を、あかるく光る光点としてモニター表示装置Ｂの画面に映し出し、この画面上の液面の光点と画面に設定しておく基準点との対比のデータにより分注ヘッド２の吸引・吐出の作動をコントロールさせる。
【選択図】 図７
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、主として、ＤＮＡ解析および医療検査分野において扱う試薬・試料・検体等を分注するのに用いる試薬類の分注装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の試薬類の分注装置は、通常、図１にあるように、上面を、置き台に形成した平箱状の台盤１０と、内部に左右方向（Ｘ方向）の駆動機構を組み込んで、前記平箱状の台盤１０の後端部からつい立て状に立ち上がる前後に薄い箱状の機枠１１とで、側面視において略Ｌ字形をなす機体１を形成し、それのつい立て状の機枠１１の前面側の上部に、内部に前後方向（Ｙ方向）の駆動機構を組み込んで前方に向けて支え腕状に突出するようにしたＹユニットａを、左右方向にスライド自在に支架して、機枠１１内に装設せる前記Ｘ方向の駆動機構（図示省略）により、左右方向の移動が行われるようにそのＸ方向の駆動機構に連繋しておき、このＹユニットａの側面に、内部に上下方向（Ｚ方向）の駆動機構を組み込んだＺユニットｂを配位して、前記Ｙユニットａの前後方向の駆動機構に連繋支架せしめ、Ｙユニットａ内の駆動機構により前後方向（Ｙ方向）にスライドするようにし、このＺユニットｂに、図２にあるように、それに組み込んだモータＭ１およびそれにより駆動されて回転するポールネジ６１およびそれに螺合する雌ネジブロック６２等からなる上下方向（Ｚ方向）の駆動機構６により、そのＺユニットｂに対し上下にスライドするフレームｃを組み付け支持せしめ、このフレームｃに、分注ヘッド２のシリンダ部２ａを一体的に連結支架し、かつ、このフレームｃには、分注ヘッド２のピストン部２ｂを昇降させるための、モータＭ２により回転するポールネジ２００とそれに螺合する雌ネジブロック２０１等からなる昇降機構２０とそれを駆動する前記モータＭ２とを組み付け支架せしめ、その昇降機構２０の雌ネジブロック２０１を分注ヘッド２のピストン部２ｂに連繋して、モータＭ２の駆動により、ピストン部２ｂに組み付けたピストン２１が、シリンダ部２ａに組み込んだシリンダ２２に対し抜き差して、シリンダ部２ａの下端に図３にあるように連結して設ける分注ノズルＮまたは、図２にあるように、シリンダ部２ａの下端のノズル部２３に装脱自在に嵌挿するディスポーザブルのチップＮ’による分注液の吸引作動と吐出作動とが行われるようにした構成としてある。
【０００３】
そして、試薬・検体等の分注液を吸引・吐出させて行う分注作動は、分注ヘッド２のシリンダ部２ａの下端側に図３にあるように分注ノズルＮが装着してある場合にあっては、分注ヘッド２の被分注物に対する相対位置を、Ｘ方向・Ｙ方向・Ｚ方向の所定の方向に変位させる駆動機構の作動で、機体１に設けた台盤１０上に配設したテーブル１２にセットしてある試薬等の分注液が装入されているカップ３の上方に位置させ、この状態から、フレームｃに設けた昇降機構２０を作動させて分注ヘッド２を下降させて、分注ノズルＮの先端をカップ３内の分注液の液面に接触させ、その状態で分注ヘッド２に吸引作動を行わせて分注液を分注ヘッド２に装着した分注ノズルＮに吸引させ、次いで吐出作動を行わせて吸引した分注液の液量を所定の量とし、この状態の分注ヘッド２を、台盤１０上にセットしてある被分注物であるターゲットプレート１３の上方に動かし、さらに、そのターゲットプレート１３に整列させて印字してある多数のしるし部位のうちの所定のしるし部位の上方を占める位置に動かして下降させ、吐出作動により試薬をそのしるし部位に分注する。次いで、この試薬の分注が終えた分注ヘッド２を、台盤１０上にセットしてあるサンプルプレート１４の上方に動かし、それに整列して設けてある多数のホールのうちの所定のホールの上方位置を占めさせ、そこで、所定の距離の下降と吸引作動と吐出作動とを行わせて、ホール内の検体の所定量を分注ノズルＮに吸引させ、これを前述の試薬の分注を行ったターゲットプレート１３のしるし部位に移動させて、その部位に分注するという一連の分注作動で行い、この作動の繰り返しにより多数の検体の検査を連続して行うようにしている。
【０００４】
そして、このときの、分注ヘッド２が分注液を吸引し、吐出する分注作動は、図４にあるように、ピストン部２ｂを動かしてピストン２１を作動させるモータＭ２のドライブをオン・オフ制御するモータドライバー部ｄを、コンピュータＣＰＵを組み込んだコントロール部ｅに制御させ、そのコントロール部ｅをコンピュータを組み込んだパラメータ設定部ｆに制御させておき、そのパラメータ設定部ｆにマン・コントロールによりピストン２１のストロークによる分注液の吸引量・吐出量の値を入力してパラメータを設定しておくことで、そのパラメータに定めたシーケンスに従って作動するようにしている。
【０００５】
また、コンタミネーションを避けるため、分注ヘッド２のシリンダ部２ａの下端のノズル部２３の先に、別に形成しておく使い捨てのチップＮ’を、装脱自在に装着して、分注液の分注を行う場合にあっては、分注ヘッド２を、Ｘ・Ｙ・Ｚの駆動機構の作動で、まず、台盤１０の上面にセットしておくチップラック１５の上方に動かし、そこで、分注ヘッド２に下降と上昇の作動を行わせて、分注ヘッド２の下端のノズル部２３にチップラック１５内のチップＮ’を嵌合させて装着する、という作動が、一連の分注作動に加わり、さらに、この装着したチップＮ’による一連の分注作動が終えたときに、分注ヘッド２を台盤１０上に配設しておくチップ回収槽１６の上方に動かして、そこで、分注ヘッド２を昇降させて、チップＮ’を、図２にあるようにＺユニットｂに設けておくチップ外し板２４によりノズル部２３から外し、チップ回収槽１６内に落とし込む作動が加えられる。
【０００６】
さらに、使い捨てのチップＮ’を用いる検査は、通常、極く微量の検体を分注して行う精度の高い検査に用いられ、そのチップＮ’の先端部にはフィルタＦが装填されていることで、分注の作動は、チップＮ’を装着した分注ヘッド２を、まず、台盤１０上のテーブル１２に支架した試薬のカップ３の上方に動かして、分注ヘッド２の下降によりチップＮ’の先端をカップ３内の試薬の液面に接触させ、ピストン部２ｂの昇降作動により試薬を吸引させた後、その吸引させた試薬の液面がフィルタＦの少し上方位置を占めるまで試薬を吐出させ、これを数回繰り返して試薬をチップＮ’に馴染ませ、次いで、別の試薬が装入してあるカップ３に対し、同様の作動を繰り返してチップＮ’を試薬に馴染ませ、この状態のチップＮ’を台盤１０上のサンプルプレート１４の上方に動かし、そこで、検体を吸引させ、このチップＮ’を再びテーブル１２の上方に動かしてそのテーブル１２にセットしてある洗浄槽３’の上方に位置させ、そこで、吐出作動を行わせて、吸引していた検体をフィルタＦの少し上方のレベルまで落として余分な量を吐き出させ、次いで、これを、不純物を洗い落とす試薬が装填してある別のカップ３の上方に動かし、そこで、試薬の吸引と吐出を繰り返させて不純物を洗い流し、次いで、フィルタＦに吸着した検体を剥離させる試薬が装填してある別のカップ３の上方に臨ませ、そこで、その試薬を僅かの量だけ吸引させ、次いで、僅かの吐出作動を行わせて、チップＮ’内の検体がそのチップＮ’の先に水玉状の滴粒となる状態とし、この水玉状の滴粒の大きさが、例えば、所定の５マイクロリットルの大きさとなったところで、吐出をやめ、これを、ターゲットプレート１３の上方に動かし、そのプレート１３に印字してある所定の部位に、チップＮ’の先端を押し付けることで、検体をターゲットプレート１３の所定の部位に移しとらせるように付着させる、という一連の分注作動で行われるようにしている。
【０００７】
そして、この、チップＮ’の装着および取り外しの作動を含めた一連の分注作動も、前述のパラメータ設定部ｆにより設定したパラメータで定めたシーケンスに従って作動させるが、実際には、チップＮ’内に吸引させた分注液を、チップＮ’の先端側に装填してあるフィルタＦの少し上方のレベルまで吐出させる作動や、チップＮ’先端に水玉状の滴粒とする作動などの精妙な作動は、目で見ながらでないと行えず、定めたシーケンスに従って自動的に行わせることが困難なことから、多くはマン・コントロールにより行われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
医療検査分野における解析・検査は、分子レベルや細胞レベルの解析・検査までに及ぶようになってきていることで、この医療検査に用いる試薬類の分注装置には、高精度な分注や、より正確で、かつ、バリデーションにも適合しなければならないことが要求されるようになってきている。
【０００９】
また、試薬類の分注装置自体の機能・性能も、分注量が３００マイクロリットル〜０．１マイクロリットルというように巾が広がり、かつ、１マイクロリットルとか０．１マイクロリットルと非常に微量な分注が行えることの要求がされてきている。
【００１０】
このことから、各作動部の動作を、パラメータ設定部に入力して設定しておく、定められたシーケンスに従って制御せしめて分注を自動制御により行わす従前の試薬類の分注装置では、このような微量な試薬・試料・検体等の液体の分注を、正確に行わすことがむづかしい問題がでてきている。
【００１１】
定めれれたシーケンスに従って行われた作動のうちで、特に、分注作動の中枢となるチップＮ’または分注ノズルＮに対し吸引・吸着される分注液の吸引量は、例えば、分注ヘッド２に分注ノズルＮを装着しておいて行う分注作動についていえば、分注ノズルＮの先端が分注液に対して所定の深さに差し込まれて、予め計算されているストロークで吸引作動が行われていれば、それにより吸引される分注液の量は設定しておいた量となるわけであるが、実際には、分注ノズルＮの装着部分からのエアーの洩れや、先端部分の詰まりなどで吸引量にバラツキが生じてくる。また、吸引していない場合も生じる。しかも、吸引が正しく行われているかどうかの確認ができないことで、吸引が正しく行われたときの推定で吐出を行っていることから、精度の信頼性が低い問題がある。
【００１２】
また、ディスポーザブルのチップＮ’を用いて分注作動を行う場合にあっては、分注ヘッド２の下端部のノズル部２３に嵌挿して分注作動を行うためのチップＮ’を樹脂材で多数成形しておいてチップラック１５に収容しておくが、そのチップＮ’に個体差があり、その寸法にバラツキがあることから、分注ヘッド２を下降させて、装着してあるチップＮ’の先端をカップ３内の試薬の液面またはターゲットプレート１３の上面に対し、所定の深さに差し込ませ、または接近させるときに、チップＮ’の先端と試薬の液面との間の距離またはチップＮ’の先端とターゲットプレート１３の上面との間の距離に差異が生じてきて、吸引・吐出に狂いが生じてくる。
【００１３】
しかも、この微量な液体の分注作業は、使用するチップの先端側にフィルタＦが装着されたフィルタＦ付きのチップＮ’を用いることで、分注液を吐出するときに、このチップＮ’内腔の先端部に装着したフィルタＦの上方に分注液のレベルが下降してきたところで、分注液の吐出を終了させなければならないが、このチップＮ’に装着するフィルタＦの容積にはバラツキがあることで、吐出する分注液のレベルがフィルタＦの僅かに上方に達したときに吐出を終了させるようにすることは、個々のチップＮ’において、目で見ながらでないとできないことであり、定めれれたシーケンスに従う作動の制御では不可能となるから、微量な分注には適応させ得ない問題がでている。
【００１４】
このため、微量な液体の分注が求められる検査にあっては、その分注液の分注作業を、定められたシーケンスに従って分注作動を行わすことはなく、熟練された作業者が、チップＮ’内やピペット内に吸引される液体の動きを、液面のレベルの目視により確認しながら微妙なテクニックを用いて行うようにしているので、精度の面で問題がある。
【００１５】
本発明は、従前の試薬類の分注装置に生じている上述の問題を解消するためになされたものであって、自動的な分注作動が、人間が目で見て確認しながら行う作業と同様に行え、しかも、人間ではなし得ない精確なコントロールのもとに行えるようにする分注手段を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明手段は、上述の目的を達成するために、種々の試行錯誤を重ねて得られた知見に基づいてなされたものである。
【００１７】
即ち、上述の如く、パラメータ設定部に設定したパラメータにより、定められたシーケンスに従って分注作動を行わす医療検査における分注装置において、その装置には、それの分注ヘッドに装置される分注ノズルまたはチップの動きを映像に映し撮るテレビカメラを組み込み、それが撮影する映像をモニター表示装置の画面に画像として映し出し、その画像を、モニター表示装置に組み合わせる画像処理装置により、それに予め設定しておく基準値と対比させて、そのデータに基づいて分注ヘッドの吸引作動および吐出作動をコントロールさせてやれば、設定したパラメータに従って行われる分注ヘッドの吸引と吐出の作動が、実質的には目視により監視した状態で行われるようになって、従前の予め設定しておいたパラメータにより分注作動を制御する手段に生じていた問題を解消せしめ得るようになる筈であるが、実際には、画面に映し出す分注ノズルまたはチップの画像の動きが、吸引作動・吐出作動とは係わりがないことで、分注ノズル・チップへの分注液の吸引・および吐出の作動を、目視により監視した状態で行わせるようにはならないことから、問題の解決には適応させ得ないという結果となった。
【００１８】
これは、分注ヘッドの分注液の吸引・吐出の作動は、分注ノズル・チップ自体の動きではなく、それらの内腔に吸引される分注液の動きであり、その分注ノズル・チップ内に吸引される分注液の動き、および吸引された分注液が吐出されていく動きを、画像処理装置により検出させるように画像に映し出すようにすることは殆ど不可能であることによる。
【００１９】
そこで、テレビカメラにより分注ノズル・チップを撮影させてモニター表示装置に映し出す画像が明確になるよう照明を与え、かつ、分注ノズル・チップは、透明または半透明に成形しておいて、その分注ノズル・チップの下方から照明を当てるようにしたところ、分注ノズル・チップ内に吸引された分注液の液面が、あかるく光るようになって、画像処理装置で検出し得る光点となってくることが判ってきた。
【００２０】
そして、分注ノズル・チップに吸引される分注液の状態は、その吸引された分注液の液面の位置の検出により吸引された量が計算でき、また、その液面の動きにより吸引作動と吐出作動とが確認できることから、画像処理装置によりモニター表示装置の画面に、ウインドを設定し、それに基準値とする基準ラインを設定しておいて、この基準ラインに対し液面の光点を対比させて、分注ヘッドの分注液の吸引作動および吐出作動をコントロールさせるようにすれば、分注ヘッドによる分注ノズル・チップに対する分注液の吸引と吐出とを、パラメータに設定したシーケンスに従い自動的に作動させながら、目視によりリアルタイムに監視した状態で行えることが判ってきた。
【００２１】
そして、このことから、本発明手段においては、請求項１に記載したように、分注ヘッド２の被分注物に対する相対位置をＸ・Ｙ・Ｚの各方向に移動可能とする駆動機構のモータおよび分注ヘッド２のピストン部２ｂを作動させるモータのモータドライバー部ｄを、コントロール部ｅに制御させ、そのコントロール部ｅをパラメータ設定部ｆに入力して設定するパラメータにより作動させて、分注作動を行わす分注装置において、該分注装置に、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を映像視野にとり込むテレビカメラＡと、それにより撮影する映像を画面に映し出すモニター表示装置Ｂと、そのモニター表示装置Ｂに映し出される画像を処理する画像処理装置Ｃとを組み込むとともに、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を、透明または半透明に成形し、かつ、テレビカメラＡの視野にとり込まれる分注ノズルＮ・チップＮ’の下方から光線を当てる照明装置Ｄを装設して、分注ノズルＮ・チップＮ’内に吸引される分注液の液面を、あかるく光る光点としてモニター表示装置Ｂの画面に映し出し、この画面上の液面の光点と画像処理装置Ｃにより画面に設定しておく基準点との対比のデータにより分注ヘッド２の吸引・吐出の作動をコントロールさせることを特徴とする分注装置を提起するものである。
【００２２】
また、テレビカメラＡにより撮影する分注ヘッド２の下端側に装着した分注ノズルＮまたはチップＮ’に対し、それの下方から照明を当てることで、その分注ノズルＮ・チップＮ’の下端面が、あかるく光るようになり、これが光点となってモニター表示装置Ｂの画面に映し出されるようになることが判ってきた。
【００２３】
このことから、モニター表示装置Ｂの画面には、画像処理装置Ｃにより、ウインドを設定してそれに分注ノズルＮ・チップＮ’の下端の基準位置とする基準点を設定しておいて、この基準点と前述の画面に映し出される分注ノズルＮ・チップＮ’の先端の光点との対比のデータから分注ノズルＮ・チップＮ’の先端位置を基準位置に合わせる補正を行わせ、その補正した状態から分注ヘッド２による吸引・吐出の作動を行わすようにすれば、分注ノズルＮ・チップＮ’の成形の際の製品のバラツキまたは装着の際の姿勢の狂いにより、吸引させる分注液の液面およびターゲットプレート１３の上面との相対距離に狂いが生じていても、正しい位置に修正した状態として吸引・吐出が行え、精確な分注作動が得られるようになる結果が得られた。
【００２４】
このことから、本発明手段においては、請求項２に記載したように、分注ヘッド２の被分注物に対する相対位置をＸ・Ｙ・Ｚの各方向に移動させる駆動機構のモータおよび分注ヘッド２のピストン部２ｂを作動させるモータＭ２のモータドライバー部ｄを、コントロール部ｅに制御させ、そのコントロール部ｅをパラメータ設定部ｆに入力して設定するパラメータにより作動させて、分注作動を行わす分注装置において、該分注装置に、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を映像視野にとり込むテレビカメラＡと、それにより撮影する映像を画面に映し出すモニター表示装置Ｂと、そのモニター表示装置Ｂに映し出される画像を処理する画像処理装置Ｃとを組み込むとともに、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を、透明または半透明に成形し、かつ、テレビカメラＡの視野の下方から光線を当てる照明装置Ｄを装設して、分注ノズルＮ・チップＮ’の先端の端面を、あかるく光らせて光点としてモニター表示装置Ｂの画面に映し出し、この分注ノズルＮ・チップＮ’の先端の光点と画像処理装置Ｃにより画面に設定しておく基準点との対比のデータにより分注ヘッド２の昇降作動を制御せしめて、分注ノズルＮ・チップＮ’の先端位置を基準位置に補正し、その基準位置において分注液の吸引・吐出を行わすことを特徴とする分注装置を提起するものである。
【００２５】
また、分注ノズルＮ・チップＮ’に吸引させる分注液は、前述した如く、下方から光線を当てる照明により液面が光点となって画面に映し出されることで、その光点となる液面と画面に設定しておく基準ラインとの対比のデータから分注ヘッド２の吸引・吐出作動を制御させることにより、所定の量の分注液の吸引が行えるようになるが、分注液は揮発性の試薬の場合があり、そのときは、分注ノズルＮ・チップＮ’の内部圧力が蒸発する試薬の蒸気圧力により上昇することで、吸引した分注液に液だれが生じて液面が下降してくるようになって、吸引した液量が減じてくるようになる。
【００２６】
これには、画像処理装置Ｃに取り込ます画像を例えば、２０分の１秒ごとに取り込ませるように絶えずリアルタイムに取り込ませ、その取り込む画像ごとに画像処理を行わせて基準値と対比しそのデータにより分注ヘッド２の吸引・吐出の作動を制御するようにしてやれば、分注ノズルＮ・チップＮ’に吸引された分注液が、揮発性の試薬であったときに揮発による蒸気圧で一部が押し出されて液面を下降させたきても、それがリアルタイムに行われる分注ヘッド２の吸引作動で補正・修正されて、設定した所定の吸引量に保持し得るようになる。
【００２７】
このことから、本発明においては、請求項３に記載したように、分注ヘッド２の被分注物に対する相対位置をＸ・Ｙ・Ｚの各方向に移動可能とする駆動機構のモータおよび分注ヘッド２のピストン部２ｂを作動させるモータＭ２のドライバー部ｄを、コントロール部ｅに制御させ、そのコントロール部ｅをパラメータ設定部ｆに入力して設定するパラメータにより作動させて、分注作動を行わす分注装置において、該分注装置に、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を映像視野にとり込むテレビカメラＡと、それにより撮影する映像を画面に映し出すモニター表示装置Ｂと、そのモニター表示装置Ｂに映し出される画像を処理する画像処理装置Ｃとを組み込むとともに、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を、透明または半透明に成形し、かつ、テレビカメラＡの視野の下方から光線を当てる照明を装設して、分注ノズルＮ・チップＮ’内に吸引される分注液の液面を、あかるく光る光点としてモニター表示装置Ｂの画面に映し出し、この液面の光点と画像処理装置により画面に設定しておく基準点との対比のデータにより分注ヘッド２の吸引・吐出の作動をコントロールさせる医療検査の分注装置において、それの画像処理装置Ｃに極く短い時間ごとに画像を絶えず取り込ませ、画像処理による分注ヘッド２の吸引・吐出の作動の制御をリアルタイムに行わせ、吸引した分注液の液面を一定の位置に保持させるようにする分注装置を提起するものである。
【００２８】
また、分注ノズルＮ・チップＮ’に吸引させた分注液を、その分注ノズルＮ・チップＮ’の先端に付着する水玉状に吐出させて、極く微量の吐出量とし、これをターゲットプレート１３の上面に接触させて移すように分注するときの、その水玉状の分注液の液量の検出が、分注ノズルＮ・チップＮ’の下方から照明光を当てて、その水玉の下面側をあかるく光らせることで、そのあかるく光る部位の大きさを画像処理装置Ｃにより算出させ得るようになること、そして、そのデータにより分注ヘッド２の吸引・吐出の作動を制御させれば、この水玉状の分注液の液量を所定の量に保持させ得ることが判ってきた。
【００２９】
そして、このことから、本発明においては、請求項４に記載したように、分注ヘッド２の被分注物に対する相対位置を、Ｘ・Ｙ・Ｚの各方向に移動させる駆動機構のモータおよび分注ヘッド２のピストン部２ｂを作動させるモータＭ２のドライバー部ｄを、コントロール部ｅに制御させ、そのコントロール部ｅの制御により分注作動を行わす分注装置において、該分注装置に、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を映像視野にとり込むテレビカメラＡと、それにより撮影する映像を画面に映し出すモニター表示装置Ｂと、そのモニター表示装置Ｂに映し出される画像を処理する画像処理装置Ｃとを組み込むとともに、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を、不透明または透明または半透明に成形し、かつ、テレビカメラＡの視野の下方から光線を当てる照明装置Ｄを装設して、分注ノズルＮ・チップＮ’の先端に水玉状に吐出してくる分注液の液玉の下面をあかるく光る光点としてモニター表示装置Ｂの画面に映し出し、この液玉の光点と画像処理装置により画面に設定しておく基準点との対比のデータにより分注ヘッド２の吸引・吐出の作動をコントロールさせて、分注ノズルＮ・チップＮ’の先端に付着状態に吐出する分注液の液玉を一定の大きさに保持させるようにすることを特徴とする分注装置を提起するものである。
【００３０】
また、分注装置に、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を映像視野にとり込むテレビカメラＡと、それにより撮影する映像を画面に映し出すモニター表示装置Ｂと、そのモニター表示装置Ｂに映し出される画像を処理する画像処理装置Ｃとを組み込むとともに、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を、透明または半透明に成形し、かつ、テレビカメラＡの視野の下方から光線を当てる照明装置Ｄを装設して、分注ノズルＮ・チップＮ’の先端を下方からの照明によりあかるく光らせて光点として画像にとり込むことで、その先端位置を画像処理により測定して、基準位置に補正し、その状態位置から、分注液の液面レベルに対し予め定められた所定距離だけ動かして分注液に接触させ、同時に設定しておいた吸引量の吸引を行わせる際、分注液の液面に対し分注ノズルＮ・チップＮ’の先端を接触させるための作動は、分注ヘッド２は動かさないで、分注液を装入したカップ３を動かすことでも行い得ることが判ってきた。
【００３１】
即ち、試薬・検体等の分注液を注入しておくカップ３を、透明または半透明の素材により成形しておいて、これの下面側から照明装置により光線を当てることで、カップ３内の分注液の液面を光らせ、その光る液面がカップ３の外部から透視されるようにしておけば、このカップ３内の分注液の液面をテレビカメラＡにより監視させながら、カップ３を昇降させて液面を昇降させることで、分注ヘッド２は、それの分注ノズルＮ・チップＮ’の先端を画像処理により基準位置に補正して、その位置に保定させた状態において、その分注ヘッド２の分注ノズルＮ・チップＮ’の先端に、カップ３内の分注液の液面を所定深さに接触させることができ、かつ、この接触と同時に分注ヘッド２に所定量の吸引作動を行わせることにより液面が低下してきたときに、その液面の変動を画像処理により制御されたカップ３の上昇作動で、液面に対し分注ノズルＮ・チップＮ’の先端が所定の差し込み深さで接触する状態に保持させ得るようになる。
【００３２】
このことから、本発明においては、請求項５に記載したように、分注液を注入しておくカップ３を透明ないし半透明の素材により成形し、かつ、そのカップ３の下方から照明光を当ててカップ３内の分注液の液面を光らせ、これを光点としてテレビカメラＡにより撮影してモニター表示装置Ｂの画面に映す画像に取り込ませ、この光点と予め画像に設定しておく基準ラインとの対比のデータによりカップ３を昇降作動させて、カップ３内の分注液の液面を一定位置に保持しめる手段を提起するものである。
【００３３】
さらに、カップ３内の分注液は、分注ヘッド２の分注ノズルＮまたはチップＮ’に所定量吸引させる一回の分注作動ごとに減少してくることで、それの液面が順次下降する。このため、分注ノズルＮ・チップＮ’の下端位置を画像処理により基準位置に補正して、その位置から設定しておいた距離だけ分注ヘッド２を分注液の液面に対し下降作動させる際、その分注液の液面が所定位置にあるように補正しておかなければならない厄介な問題が派生してくる。
【００３４】
この問題は、分注液を注入しておくカップ３の内部に、そのカップ３の開口３ａよりも小径の汲み上げ容器８を昇降自在に落とし込んでおき、この汲み上げ容器８を、分注ヘッド２により分注液の吸引作動を行わす度ごとに、カップ３内の分注液中からカップ３の開口３ａの上方の所定位置まで引き上げ、そのときの汲み上げ容器８内の分注液の液面が、分注ヘッド２の分注ノズルＮ・チップＮ’により分注液の吸引作動を行わすときの基準液面となるようにすれば、解決し得ることが判ってきた。
【００３５】
そして、このことから、本発明においては、請求項６に記載しているように、分注液を注入しておくカップ３の内部に、そのカップ３の開口３ａよりも小径の汲み上げ容器８を昇降自在に落とし込み、その汲み上げ容器８を昇降器８１に連繋して、その昇降器８１の作動により上昇した汲み上げ容器８が汲み上げてきた分注液の液面を、分注ヘッド２により吸引させる分注液の液面とすることを特徴とする分注装置を提起するものである。
【００３６】
この手段は、カップ３が、多連に並列して一体的に連結する形態に成形され、分注ヘッド２が、これに対応して多連に並列して一体的に連結する多連型となっている場合にも適応する。
【００３７】
【発明の実施の形態】
次に本発明手段の実施の態様を、図面に随い実施例について説明する。
図５は、本発明手段を実施せる試薬類の分注装置の全体の斜視図、図６は同上の台盤の上面にセットされる各部材の配置状態の平面図、図７は同上の要部の斜視図で、これらの図において、１は機体、１０はチップラック１５等をセットする置き台を形成する平箱状の台盤、１１はその台盤１０の後縁側からつい立て状に立ち上がる機枠、２はこの機枠１１に、前後・左右・上下の各方向に移動自在に装架される分注ヘッドを示している。
【００３８】
機体１は、チップラック１５等をセットする置き台を形成する台盤１０と、分注ヘッド２を前記台盤１０上にセットされる被分注物に対して上下に対向させるよう、その分注ヘッド２と被分注物との相対位置を、前後・左右・上下の各方向に移動可能とする移動機構を組み込み得る機枠１１とを装備していればよく、適宜の形状・構造のものに形成してよいが、図示する実施例においては、置き台を形成する台盤１０を、水平な方向に沿う平箱状に形成し、機枠１１をつい立て状に立ち上がる上下方向に沿う平箱状に形成して、その機枠１１を台盤１０の上面の後端側から立ち上げるように配位して一体的に連結し、全体として側面視において略Ｌ字形をなすように構成している。
【００３９】
分注ヘッド２を被分注物に対して移動可能とする移動機構は、分注ヘッド２を固定して被分注物を移動させる場合、被分注物を固定して分注ヘッド２を固定する場合、また、これらを組み合わせたものとする場合等、適宜に構成してよい。
【００４０】
図示する実施例においては、つい立て状の機枠１１には、それの前面側の上部に、左右方向の略全域に渡る横長の窓穴１１０を開設して、その窓穴１１０の内側位置の機枠１１内に、図８にあるように、左右方向のガイドレール４０と、そのガイドレール４０上を左右方向（Ｘ方向）にスライドする可動架台４１と、その可動架台４１に連結具４２により連結してステッピングモータ４３の作動により駆動されてＸ方向（左右方向）にエンドレスに回動するベルト４４とからなるＸ方向の駆動機構４を装設し、これの前記可動架台４１に、先端側が機枠１１の前面側にアーム状に突出する前後方向（Ｙ方向）のＹユニットａのフレームの基端側を固定連結し、このフレームに図９および図１０にあるように、前後方向のガイドレール５０と、これに嵌合して前後方向にスライドするスライダ５１と、このスライダ５１に連結してステッピングモータ５２の作動により駆動されて前後方向にエンドレスに回動するベルト５３とからなるＹ方向の駆動機構５を組み付ける。
【００４１】
このＹユニットａのフレームの底面側には、前後方向に長い角柱状に形成したガイド５４を、ボディの長手方向に沿わせて装設し、これに、Ｚユニットｂのフレームの上面に固着した摺動子５５を、アリ溝状の嵌合溝５６を介し前後方向に摺動自在に嵌装し、このＺユニットｂのフレームを、前述のＹ方向の駆動機構５のベルト５３に連結するスライダ５１に連繋して、その駆動機構５の駆動によりＺユニットｂのフレームが、Ｙユニットａのフレームの下面側に懸架された状態で前後に移動するようにしている。
【００４２】
また、Ｚユニットｂは、それのフレームを、前述のＹユニットａの下面に連繋するメインのフレームと、そのメインのフレームに対して上下方向（Ｚ方向）に可動のサブのフレームとに分け、メインのフレームには、図１１にあるように、それの内部に設けたフレーム６０に、上下駆動用のモータＭ１の作動で駆動されて回転する縦方向のポールネジ６１と、このポールネジ６１に螺合する雌ネジブロック６２とからなる上下方向（Ｚ方向）の駆動機構６を組み付け、サブのフレームは、分注ヘッド２を組み付けるフレームｃに形成し、そのそれのフレームｃを、前述のメインのフレームに設けた雌ネジブロック６２に連結止着して、ポールネジ６１の回転により昇降する雌ネジブロック６２とともに上下方向（Ｚ方向）の作動を行うようにし、このサブのフレームのフレームｃに、分注ヘッド２のシリンダ部２ａを固定装着し、かつ、分注ヘッド駆動用のモータＭ２と、そのモータＭ２の作動により駆動されて回転する上下方向のポールネジ２００と、そのポールネジ２００に螺合してそのポールネジ２００の回転により昇降する雌ネジブロック２０１とからなる昇降機構２０を組み込み、これの雌ネジブロック２０１を、連結部材を介して分注ヘッド２のピストン部２ｂに連結し、これにより、昇降機構２０の作動で雌ネジブロック２０１が昇降することで分注ヘッド２のピストン部２ｂが、フレームｃに固定した分注ヘッド２のシリンダ部２ａに対し昇降して、分注ヘッド２の吸引と吐出の作動が行われるようにしてある。
【００４３】
機枠１１の前面側に配位して、チップラック１５等をセットしておく置き台とするように機体１に設ける台盤１０は、それの上面に、図５にあるように、チップＮ’を整列させて収容させておくチップラック１５およびサンプルプレート１４およびターゲットプレート１３および試薬槽類の載置テーブル１２、ならびに、使用済みのチップＮ’を回収するチップ回収槽１６等が、前述したＸ方向の駆動機構４・Ｙ方向の駆動機構５・Ｚ方向の駆動機構６により台盤１０上を動く分注ヘッド２の平面視における可動範囲内において、所望の位置に配設し得るように構成してあればよいが、さらに、分注ヘッド２の分注作動を監視・確認させるためのテレビカメラＡが設置し得るようにする。
【００４４】
図示する実施例においては、台盤１０上に配置するのは、図６にあるように、チップラック１５とサンプルプレート１４とターゲットプレート１３と試薬類の載置テーブル１２と使用済みチップＮ’のチップ回収槽１６とになっているが、それの載置テーブル１２は、図７および図１２にあるように、竪方向の支軸７０中心に回転するターンテーブルに形成してあり、それの回転が、台盤１０の上面に設けたテーブル回転モータ７１により駆動されて台盤１０の内部において回転するピニオン７２によって、載置テーブル１２の底部に設けたギヤＧ１・Ｇ２・Ｇ３を駆動することで行われるようにしてある。
【００４５】
そして、この例においては、このターンテーブルとした載置テーブル１２には、試薬または検体などの分注液を注入しておくカップ３を落とし込んで支架する嵌合穴１２０…を、図６にあるように、所定のピッチで環状に整列させて開設しておき、これら嵌合穴１２０…のそれぞれに、図７にあるように、カップ３を取り外しが自在に落とし込んで装着し、これらカップ３に種類の異なる分注液を、それぞれ注入しておいて、回転モータ７１の作動により載置テーブル１２を所定の角度量だけ回転させて、所望のカップ３が前述のＸ・Ｙ・Ｚの駆動機構により移動させた分注ヘッド２の下方位置に、順次移動してくるようにしておき、その位置に移動してきたカップ３から、分注ヘッド２が分注液の汲み上げ、吐出の作動を行うようにし、この分注ヘッド２の吸引・吐出の作動状況を、テレビカメラＡにより監視させるようにしている。
【００４６】
このため、テレビカメラＡは、機体１に対し固定状態として装設するようにしてあり、この例においては、図６にあるように、つい立て状に機体１に設けた機枠１１の下部側を利用して、そこに組み込むようにしている。
【００４７】
Ｄは照明装置で、前述のターンテーブル状のテーブル１２の回動により、そのテーブル１２に環状に並列して支架してあるカップ３…のうちの所定のカップ３がテレビカメラＡの視野の前面に位置し、そのカップ３の上方に分注ヘッド２が位置している状態において、そのテレビカメラＡの視野にとりこまれる分注ヘッド２の分注ノズルＮ・チップＮ’に対してそれの下方から光線を当てるように配位して装設してある。
【００４８】
分注ノズルＮ・チップＮ’は、透明ないし半透明の素材により成形してあり、下方から当てられる照明の光線により、下端側の先端面があかるい光点となってモニター表示装置Ｂの画面に映し出されるようになり、また、この分注ノズルＮ・チップＮ’に分注液が吸引されたときに、それの液面があかるい光点となって画面に映し出されるようになる。
【００４９】
また、テーブル１２の上面で、テレビカメラＡの視野の前面となる中心部位には、視野の背景を暗くするバックスクリーンとなる黒つや消しとした光吸収板１７が、そのバックスクリーンとなる周囲の壁面を８面とした８角筒状に形成して、８つの壁面のそれぞれが、テーブル１２に環状に整列させて支架するカップ３のそれぞれの後面に位置するように装設してある。
【００５０】
テレビカメラＡによる分注ヘッド２の分注作動の監視および制御は、テレビカメラＡにより撮影された映像を、機体１に組み込んでおくか、機体１と別体に別おきして設けておくモニター表示装置Ｂの画面に画像として映し出し、このモニター表示装置Ｂの画面上の画像の監視により行うが、このテレビカメラＡおよびモニター表示装置Ｂには、図１３にあるように、コンピュータを組み込んだ画像処理装置Ｃおよびコンピュータを組み込んだ各種画像処理パラメータ設定装置Ｈとを接続し、さらに、分注ヘッド２のシリンダ部２ａを昇降させるモータＭ１およびピストン部２ｂを作動させるモータＭ２のドライバー部ｄと、これらモータＭ１・Ｍ２の駆動を制御するコンピュータを組み込んだコントロール部ｅとを接続しておいて、パラメータ設定装置Ｈのマン・コントロールの操作により、モニター表示装置Ｂに映し出される分注ヘッド２の下端に装着されたチップＮ’の画像から、そのチップＮ’の先端位置およびそのチップＮ’内に吸引された分注液の液量を検出させるための、画像処理のデータと、その検出情報に基づき分注ヘッド２のシリンダ部２ａを昇降させるモータＭ１とピストン部２ｂの駆動用のモータＭ２を駆動せしめる制御信号を入力しておくことで、モニター表示装置Ｂの画面に映し出される画像に基づいて、分注ヘッド２の分注液の吸引および吐出の作動が精確にコントロールされて自動で行われるようにする。
【００５１】
分注ヘッド２を、Ｘ・Ｙ・Ｚの各駆動機構の作動で動かすことで、その分注ヘッド２のシリンダ部２ａの下端のノズル部２３に、チップラック１５に整列して収容されているチップＮ’の一つを装着し、その状態で、載置テーブル１２に載架してある分注液が注入されたカップ３の上方に分注ヘッド２を移動させて位置させ、そのカップ３内の分注液を、所定量チップＮ’内に吸引させる場合の例について説明すれば、まず、各種画像処理パラメータ設定装置Ｈを操作して、モニター表示装置Ｂの画面に、図１４にあるように、ウインドｗと基準線Ｌとを設定する。
【００５２】
そして、画面に映し出される分注ヘッド２に装着されたチップＮ’の先端（下端）の位置を座標として検出させ、この検出したチップＮ’の先端位置の座標と前述の基準線Ｌとのずれを、画面のピクセルの単位ごとにカウントさせて、ずれとしての信号を出力させ、この信号により、モータドライバー部ｄのＣＰＵに、分注ヘッド２をどれだけ動かせばよいかを計算させ、同時にモータＭ１の駆動をコントロールさせる。
【００５３】
このとき、画像処理装置Ｃは、２０分の１秒位の間隔で絶えずリアルタイムにチップＮ’の画像を取り込んで、チップＮ’の先端位置の座標を検出して、その座標の信号を出力していくようにしておき、この座標が前述の基準線Ｌと一致したところで、モータＭ１の作動を停止させ、これにより、チップＮ’の先端を基準位置に位置させ、ここから、どれだけ動かせば、チップＮ’の先端がカップ３内の分注液の液面に届くようになるかの原点となる基準を設定する。
【００５４】
また、モニター表示装置Ｂの画面には、画像処理装置Ｃにより、図１５にあるように、別のウインドｗと基準線Ｌとを設定して、これに、画像処理装置Ｃにより検出させるチップＮ’内に吸引された分注液の液面のあかるく光る点とを対比させて、その対比のデータから分注ヘッド２の吸引・吐出の作動を制御させることで、分注液の吸引作動の確認と、吸引量とが計算でき、分注液の吸引・吐出の作動を精妙にコントロールできるようになる。
【００５５】
次に図１６乃至図１９は、分注ヘッド２の分注ノズルＮ・チップＮ’にカップ３内の分注液を吸引させる作動を行わせるときの、カップ３内の分注液の液面を一定の位置に保持させるために、カップ３内に昇降する汲み上げ容器８を組み込む手段を示している。
【００５６】
汲み上げ容器８は、内容量が略１ｃｃ程度とした小形の皿状に形成されて、それの一側に、図１６にあるように、上方に向けて立ち上がる柄８０が連結し、その柄８０の上端は、テーブル１２上に環状に配列して支架するカップ３のそれぞれの隣側位置に配設した昇降器８１の上端部に連結して、この昇降器８１に支持せしめてあり、この昇降器８１がテーブル１２に対し下降することで、図１７にあるように、カップ３内の分注液の中に没入していき、また、この昇降器８１がテーブル１２に対し上昇することで、図１８にあるように、カップ３内の分注液を汲み上げてそのカップ３内の分注液面の上方に引き上げられ、テレビカメラＡの視野の前面に位置してくるようになる。
【００５７】
この昇降器８１の上昇作動は、図７にあるようにテーブル１２の下方に配設されて、モータ８２の作動により回転するカム８３の作動で、アングル状のリンク８４が支点軸８５中心に回動することで、上下に動くリンクアーム８６の上昇作動により昇降器８１の下端が押し上げられることによって行われ、そのモータ８２は、カップ３がテーブル１２の回動でテレビカメラＡの視野の前面に位置してきて、その回動が位置検出センサＳにより検出されて停止したときに、それに同調して作動するよう制御されている。
【００５８】
従って、テーブル１２の所定の角度量の回動によって、一つのカップ３がテレビカメラＡの前面に位置してきたときに、そのカップ３に組み合わせた汲み上げ容器８が、図１８にあるように上昇位置に動くようになる。そして、この位置にある容器８内の分注液の液面が、分注ヘッド２により分注液を吸引するときの基準の液面となるようにしてあり、これにより、分注ヘッド２を、それの分注ノズルＮ・チップＮ’の先端が、所定の位置を占めるように補正した状態から所定の距離だけ下降させてカップ３内の分注液の液面に接触していくようにするときに、そのカップ３内の分注液が繰り返し行われる分注作動により減少していても、それの液面位置が一定のレベル位置に保持されるようになる。
【００５９】
次に、図２０は、カップ３内の試薬の液面のレベルを、常時一定の高さ位置に保持させる手段の別の例を示している。
【００６０】
この例は、試薬を装入しておくカップ３の内部には、底部に羽根車９０を軸支し、その羽根車９０は回転によりカップ３内の試薬を軸心部位に集めるように構成して、その試薬が集められる軸心部位に、カップ３の開口の中心部に向けて高く立ち上がる揚水筒９１を設け、かつ、羽根車９０の底部にはマグネット９２を取り付けておいて、カップ３の底面の下方に、モータ９３により回転する円板９４を配設し、これに前述のマグネット９２に対し吸引作用するマグネット９５を取り付けて、モータ９３の作動で羽根車９０が回転し、それによりカップ３内の試薬が揚水筒９１内に押し上げられて、揚水筒９１の上端から溢流してカップ３内に戻るように循環し、カップ３内の試薬の量が減少してきても、揚水筒９１の上端から溢流する試薬の液面が常時一定のレベルに保持されるようにしている手段である。
【００６１】
このカップ（試薬槽）９０内の試薬の液面を一定に保持する手段は、ターンテーブルに構成したテーブル１２上に、環状に並列させて支架するカップ３…のうちの一つを、洗浄水を注入しておく洗浄槽とする場合の、洗浄水の液面を一定のレベルに保持させる場合にも用いられる。
【００６２】
これは、分注ヘッド２に先端側にフィルタＦが装填されたディスポーザブルのチップＮ’を装着して、分注作動を行わせるときの、そのチップＮ’を試薬に馴染ませせるために、チップＮ’にカップ３内の試薬の吸引と吐出とを繰り返させるときに、そのチップＮ’から吐出させる余分な試薬を洗い落とすように、洗浄槽内の洗浄水にチップＮ’の先端を接触させる際、その洗浄槽内の洗浄水の液面のレベルを一定の位置に保持せしめるためである。
【００６３】
この手段は、図１２にあるように、テーブル１２に支架するカップ（洗浄槽）３を、外筒９６と内筒９７とで２重軸状に形成し、それの内筒９７の下端側を洗浄水が連結して供給される給水ライン９８に接続し、外筒９６の下端側を排水ライン９９に接続しておいて、内筒９７の上端から溢流する洗浄水が外筒９６を経て排水ライン９９にながれるようにすることで、この内筒９７の上端の開口から溢流する洗浄水の上面が、一定のレベルの液面を形成するようにしている。
【００６４】
この手段は、多数本の分注ヘッド２が多連の列状に並列している多連型である場合にも、洗浄槽３を多連に並列させて、一体のブロックに連結させることで適用させ得る。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明手段は、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を、透明または半透明に形成しておいて、これに下方から照明光を当てることで、その分注ノズルＮ・チップＮ’の先端をあかるく光らせ、これをモニター表示装置Ｂの画面に光点の画像として取り込ませ、画像処理装置Ｃにより設定しておく基準線との対比の信号により分注ヘッド２の昇降作動を制御せしめて、その分注ノズルＮ・チップＮ’の先端位置を基準位置に補正し、この位置から所定距離の下降作動を行わすようにしているのだから、分注ノズルＮ・チップＮ’の分注ヘッド２に対する装着姿勢や成形された製品の寸法のバラツキにより、先端位置に狂いがあっても、定められた制御作動で、分注液の液面に対する接触およびターゲットプレートに対する分注作動を精確に行わせ得るようになる。
【００６６】
また、分注ノズルＮ・チップＮ’に吸引させた分注液の液面が、あかるく光る光点となって、モニター表示装置Ｂの画面に映し出されることから、これを画像処理装置Ｃにより検出させることで、分注液の吸引作動の確認と、画像処理装置Ｃにより設定しておく基準線との対比のデータから吸引量を計算でき、かつ、そのデータにより分注ヘッド２の吸引・吐出の作動を制御できるので、分注液の吸引・吐出の作動が極めて精妙に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従前の医療検査の分注装置の斜視図である。
【図２】同上分注装置の分注ヘッド部分の一部破断した正面図である。
【図３】同上分注装置の分注ヘッド部分で分注ノズルが装着してある例の一部破断した正面図である。
【図４】同上分注装置の分注ヘッドのピストン部の駆動用のモータの制御回路の展開説明図である。
【図５】本発明手段を実施せる医療検査の分注装置の斜視図である。
【図６】同上分注装置の横断平面図である。
【図７】同上の要部の斜視図である。
【図８】同上のＸ方向（左右方向）の駆動機構の平面図である。
【図９】同上のＹ方向（前後方向）の駆動機構の一部を省略した平面図である。
【図１０】同上のＹ方向の駆動機構の一部を省略した正面図である。
【図１１】同上のＺ方向（上下方向）の駆動機構の正面図である。
【図１２】同上のターンテーブルとしたテーブルの一部破断した正面図である。
【図１３】同上の分注ヘッドの作動の制御手段の展開説明図である。
【図１４】モニター表示装置の画面に画像処理装置により設定したチップの下端検出用のウインドおよび基準線の正面図である。
【図１５】モニター表示装置の画面に画像処理装置により設定したチップ内の分注液の液面検出用のウインドおよび基準線の正面図である。
【図１６】同上の分注装置に組み込んだ試薬の汲み上げ容器の斜視図である。
【図１７】同上の汲み上げ容器がカップ内に下降している状態時の一部破断た説明図である。
【図１８】同上の汲み上げ容器が、昇降器による上昇作動のエンドにまで上昇して、汲み上げた試薬の液面が基準位置を占めた状態時の説明図である。
【図１９】同上状態時の拡大図で、汲み上げ容器で汲み上げた試薬の液面と、これに対し下降作動させた分注ヘッドに装着してあるチップの内部に吸引された試薬の液面とを示す説明図である。
【図２０】カップ内に装填しておく試薬・検体等の分注液の液面を、分注ヘッドによる分注液の吸引作動にかかわらず常時一定のレベル位置に保持せしめる手段の別の例の縦断正面図である。
【符号の説明】
Ａ…テレビカメラ、Ｂ…モニター表示装置、Ｃ…画像処理装置、Ｄ…照明装置、Ｆ…フィルタ、Ｇ１・Ｇ２・Ｇ３…ギヤ、Ｈ…画像処理パラメータ設定装置、Ｌ…基準線、Ｎ…分注ノズル、Ｎ’…チップ、Ｍ１・Ｍ２…モータ、ＣＰＵ…コンピュータ、Ｓ…位置検出センサ、ａ…Ｙユニット、ｂ…Ｚユニット、ｃ…フレーム、ｄ…モータドライバー部、ｅ…コントロール部、ｆ…パラメータ設定部、ｗ…ウインド、１…機体、１０…台盤、１１…機枠、１１０…窓穴、１２…テーブル、１２０…嵌合穴、１３…ターゲットプレート、１４…サンプルプレート、１５…チップラック、１６…チップ回収槽、１７…光吸収板、２…分注ヘッド、２ａ…シリンダ部、２ｂ…ピストン部、２０…昇降機構、２００…ポールネジ、２０１…雌ネジブロック、２１…ピストン、２２…シリンダ、２３…ノズル部、２４…チップ外し板、３…カップ、３ａ…開口、４…駆動機構（Ｘ方向）、４０…ガイドレール、４１…可動架台、４２…連結具、４３…ステッピングモータ、４４…ベルト、５…駆動機構（Ｙ方向）、５０…ガイドレール、５１…スライダ、５２…ステッピングモータ、５３…ベルト、５４…ガイド、５５…摺動子、５６…嵌合溝、６…駆動機構（Ｚ方向）、６０…フレーム、６１…ポールネジ、６２…雌ネジブロック、７０…竪方向の支軸、７１…テーブル回転モータ、７２…ピニオン、８…汲み上げ容器、８０…柄、８１…昇降器、８２…モータ、８３…カム、８４…リンク、８５…支点軸、８６…リンクアーム、９０…羽根車、９１…揚水筒、９２…マグネット、９３…モータ、９４…円板、９５…マグネット、９６…外筒、９７…内筒、９８…給水ライン、９９…排水ライン。
【発明が属する技術分野】
本発明は、主として、ＤＮＡ解析および医療検査分野において扱う試薬・試料・検体等を分注するのに用いる試薬類の分注装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の試薬類の分注装置は、通常、図１にあるように、上面を、置き台に形成した平箱状の台盤１０と、内部に左右方向（Ｘ方向）の駆動機構を組み込んで、前記平箱状の台盤１０の後端部からつい立て状に立ち上がる前後に薄い箱状の機枠１１とで、側面視において略Ｌ字形をなす機体１を形成し、それのつい立て状の機枠１１の前面側の上部に、内部に前後方向（Ｙ方向）の駆動機構を組み込んで前方に向けて支え腕状に突出するようにしたＹユニットａを、左右方向にスライド自在に支架して、機枠１１内に装設せる前記Ｘ方向の駆動機構（図示省略）により、左右方向の移動が行われるようにそのＸ方向の駆動機構に連繋しておき、このＹユニットａの側面に、内部に上下方向（Ｚ方向）の駆動機構を組み込んだＺユニットｂを配位して、前記Ｙユニットａの前後方向の駆動機構に連繋支架せしめ、Ｙユニットａ内の駆動機構により前後方向（Ｙ方向）にスライドするようにし、このＺユニットｂに、図２にあるように、それに組み込んだモータＭ１およびそれにより駆動されて回転するポールネジ６１およびそれに螺合する雌ネジブロック６２等からなる上下方向（Ｚ方向）の駆動機構６により、そのＺユニットｂに対し上下にスライドするフレームｃを組み付け支持せしめ、このフレームｃに、分注ヘッド２のシリンダ部２ａを一体的に連結支架し、かつ、このフレームｃには、分注ヘッド２のピストン部２ｂを昇降させるための、モータＭ２により回転するポールネジ２００とそれに螺合する雌ネジブロック２０１等からなる昇降機構２０とそれを駆動する前記モータＭ２とを組み付け支架せしめ、その昇降機構２０の雌ネジブロック２０１を分注ヘッド２のピストン部２ｂに連繋して、モータＭ２の駆動により、ピストン部２ｂに組み付けたピストン２１が、シリンダ部２ａに組み込んだシリンダ２２に対し抜き差して、シリンダ部２ａの下端に図３にあるように連結して設ける分注ノズルＮまたは、図２にあるように、シリンダ部２ａの下端のノズル部２３に装脱自在に嵌挿するディスポーザブルのチップＮ’による分注液の吸引作動と吐出作動とが行われるようにした構成としてある。
【０００３】
そして、試薬・検体等の分注液を吸引・吐出させて行う分注作動は、分注ヘッド２のシリンダ部２ａの下端側に図３にあるように分注ノズルＮが装着してある場合にあっては、分注ヘッド２の被分注物に対する相対位置を、Ｘ方向・Ｙ方向・Ｚ方向の所定の方向に変位させる駆動機構の作動で、機体１に設けた台盤１０上に配設したテーブル１２にセットしてある試薬等の分注液が装入されているカップ３の上方に位置させ、この状態から、フレームｃに設けた昇降機構２０を作動させて分注ヘッド２を下降させて、分注ノズルＮの先端をカップ３内の分注液の液面に接触させ、その状態で分注ヘッド２に吸引作動を行わせて分注液を分注ヘッド２に装着した分注ノズルＮに吸引させ、次いで吐出作動を行わせて吸引した分注液の液量を所定の量とし、この状態の分注ヘッド２を、台盤１０上にセットしてある被分注物であるターゲットプレート１３の上方に動かし、さらに、そのターゲットプレート１３に整列させて印字してある多数のしるし部位のうちの所定のしるし部位の上方を占める位置に動かして下降させ、吐出作動により試薬をそのしるし部位に分注する。次いで、この試薬の分注が終えた分注ヘッド２を、台盤１０上にセットしてあるサンプルプレート１４の上方に動かし、それに整列して設けてある多数のホールのうちの所定のホールの上方位置を占めさせ、そこで、所定の距離の下降と吸引作動と吐出作動とを行わせて、ホール内の検体の所定量を分注ノズルＮに吸引させ、これを前述の試薬の分注を行ったターゲットプレート１３のしるし部位に移動させて、その部位に分注するという一連の分注作動で行い、この作動の繰り返しにより多数の検体の検査を連続して行うようにしている。
【０００４】
そして、このときの、分注ヘッド２が分注液を吸引し、吐出する分注作動は、図４にあるように、ピストン部２ｂを動かしてピストン２１を作動させるモータＭ２のドライブをオン・オフ制御するモータドライバー部ｄを、コンピュータＣＰＵを組み込んだコントロール部ｅに制御させ、そのコントロール部ｅをコンピュータを組み込んだパラメータ設定部ｆに制御させておき、そのパラメータ設定部ｆにマン・コントロールによりピストン２１のストロークによる分注液の吸引量・吐出量の値を入力してパラメータを設定しておくことで、そのパラメータに定めたシーケンスに従って作動するようにしている。
【０００５】
また、コンタミネーションを避けるため、分注ヘッド２のシリンダ部２ａの下端のノズル部２３の先に、別に形成しておく使い捨てのチップＮ’を、装脱自在に装着して、分注液の分注を行う場合にあっては、分注ヘッド２を、Ｘ・Ｙ・Ｚの駆動機構の作動で、まず、台盤１０の上面にセットしておくチップラック１５の上方に動かし、そこで、分注ヘッド２に下降と上昇の作動を行わせて、分注ヘッド２の下端のノズル部２３にチップラック１５内のチップＮ’を嵌合させて装着する、という作動が、一連の分注作動に加わり、さらに、この装着したチップＮ’による一連の分注作動が終えたときに、分注ヘッド２を台盤１０上に配設しておくチップ回収槽１６の上方に動かして、そこで、分注ヘッド２を昇降させて、チップＮ’を、図２にあるようにＺユニットｂに設けておくチップ外し板２４によりノズル部２３から外し、チップ回収槽１６内に落とし込む作動が加えられる。
【０００６】
さらに、使い捨てのチップＮ’を用いる検査は、通常、極く微量の検体を分注して行う精度の高い検査に用いられ、そのチップＮ’の先端部にはフィルタＦが装填されていることで、分注の作動は、チップＮ’を装着した分注ヘッド２を、まず、台盤１０上のテーブル１２に支架した試薬のカップ３の上方に動かして、分注ヘッド２の下降によりチップＮ’の先端をカップ３内の試薬の液面に接触させ、ピストン部２ｂの昇降作動により試薬を吸引させた後、その吸引させた試薬の液面がフィルタＦの少し上方位置を占めるまで試薬を吐出させ、これを数回繰り返して試薬をチップＮ’に馴染ませ、次いで、別の試薬が装入してあるカップ３に対し、同様の作動を繰り返してチップＮ’を試薬に馴染ませ、この状態のチップＮ’を台盤１０上のサンプルプレート１４の上方に動かし、そこで、検体を吸引させ、このチップＮ’を再びテーブル１２の上方に動かしてそのテーブル１２にセットしてある洗浄槽３’の上方に位置させ、そこで、吐出作動を行わせて、吸引していた検体をフィルタＦの少し上方のレベルまで落として余分な量を吐き出させ、次いで、これを、不純物を洗い落とす試薬が装填してある別のカップ３の上方に動かし、そこで、試薬の吸引と吐出を繰り返させて不純物を洗い流し、次いで、フィルタＦに吸着した検体を剥離させる試薬が装填してある別のカップ３の上方に臨ませ、そこで、その試薬を僅かの量だけ吸引させ、次いで、僅かの吐出作動を行わせて、チップＮ’内の検体がそのチップＮ’の先に水玉状の滴粒となる状態とし、この水玉状の滴粒の大きさが、例えば、所定の５マイクロリットルの大きさとなったところで、吐出をやめ、これを、ターゲットプレート１３の上方に動かし、そのプレート１３に印字してある所定の部位に、チップＮ’の先端を押し付けることで、検体をターゲットプレート１３の所定の部位に移しとらせるように付着させる、という一連の分注作動で行われるようにしている。
【０００７】
そして、この、チップＮ’の装着および取り外しの作動を含めた一連の分注作動も、前述のパラメータ設定部ｆにより設定したパラメータで定めたシーケンスに従って作動させるが、実際には、チップＮ’内に吸引させた分注液を、チップＮ’の先端側に装填してあるフィルタＦの少し上方のレベルまで吐出させる作動や、チップＮ’先端に水玉状の滴粒とする作動などの精妙な作動は、目で見ながらでないと行えず、定めたシーケンスに従って自動的に行わせることが困難なことから、多くはマン・コントロールにより行われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
医療検査分野における解析・検査は、分子レベルや細胞レベルの解析・検査までに及ぶようになってきていることで、この医療検査に用いる試薬類の分注装置には、高精度な分注や、より正確で、かつ、バリデーションにも適合しなければならないことが要求されるようになってきている。
【０００９】
また、試薬類の分注装置自体の機能・性能も、分注量が３００マイクロリットル〜０．１マイクロリットルというように巾が広がり、かつ、１マイクロリットルとか０．１マイクロリットルと非常に微量な分注が行えることの要求がされてきている。
【００１０】
このことから、各作動部の動作を、パラメータ設定部に入力して設定しておく、定められたシーケンスに従って制御せしめて分注を自動制御により行わす従前の試薬類の分注装置では、このような微量な試薬・試料・検体等の液体の分注を、正確に行わすことがむづかしい問題がでてきている。
【００１１】
定めれれたシーケンスに従って行われた作動のうちで、特に、分注作動の中枢となるチップＮ’または分注ノズルＮに対し吸引・吸着される分注液の吸引量は、例えば、分注ヘッド２に分注ノズルＮを装着しておいて行う分注作動についていえば、分注ノズルＮの先端が分注液に対して所定の深さに差し込まれて、予め計算されているストロークで吸引作動が行われていれば、それにより吸引される分注液の量は設定しておいた量となるわけであるが、実際には、分注ノズルＮの装着部分からのエアーの洩れや、先端部分の詰まりなどで吸引量にバラツキが生じてくる。また、吸引していない場合も生じる。しかも、吸引が正しく行われているかどうかの確認ができないことで、吸引が正しく行われたときの推定で吐出を行っていることから、精度の信頼性が低い問題がある。
【００１２】
また、ディスポーザブルのチップＮ’を用いて分注作動を行う場合にあっては、分注ヘッド２の下端部のノズル部２３に嵌挿して分注作動を行うためのチップＮ’を樹脂材で多数成形しておいてチップラック１５に収容しておくが、そのチップＮ’に個体差があり、その寸法にバラツキがあることから、分注ヘッド２を下降させて、装着してあるチップＮ’の先端をカップ３内の試薬の液面またはターゲットプレート１３の上面に対し、所定の深さに差し込ませ、または接近させるときに、チップＮ’の先端と試薬の液面との間の距離またはチップＮ’の先端とターゲットプレート１３の上面との間の距離に差異が生じてきて、吸引・吐出に狂いが生じてくる。
【００１３】
しかも、この微量な液体の分注作業は、使用するチップの先端側にフィルタＦが装着されたフィルタＦ付きのチップＮ’を用いることで、分注液を吐出するときに、このチップＮ’内腔の先端部に装着したフィルタＦの上方に分注液のレベルが下降してきたところで、分注液の吐出を終了させなければならないが、このチップＮ’に装着するフィルタＦの容積にはバラツキがあることで、吐出する分注液のレベルがフィルタＦの僅かに上方に達したときに吐出を終了させるようにすることは、個々のチップＮ’において、目で見ながらでないとできないことであり、定めれれたシーケンスに従う作動の制御では不可能となるから、微量な分注には適応させ得ない問題がでている。
【００１４】
このため、微量な液体の分注が求められる検査にあっては、その分注液の分注作業を、定められたシーケンスに従って分注作動を行わすことはなく、熟練された作業者が、チップＮ’内やピペット内に吸引される液体の動きを、液面のレベルの目視により確認しながら微妙なテクニックを用いて行うようにしているので、精度の面で問題がある。
【００１５】
本発明は、従前の試薬類の分注装置に生じている上述の問題を解消するためになされたものであって、自動的な分注作動が、人間が目で見て確認しながら行う作業と同様に行え、しかも、人間ではなし得ない精確なコントロールのもとに行えるようにする分注手段を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明手段は、上述の目的を達成するために、種々の試行錯誤を重ねて得られた知見に基づいてなされたものである。
【００１７】
即ち、上述の如く、パラメータ設定部に設定したパラメータにより、定められたシーケンスに従って分注作動を行わす医療検査における分注装置において、その装置には、それの分注ヘッドに装置される分注ノズルまたはチップの動きを映像に映し撮るテレビカメラを組み込み、それが撮影する映像をモニター表示装置の画面に画像として映し出し、その画像を、モニター表示装置に組み合わせる画像処理装置により、それに予め設定しておく基準値と対比させて、そのデータに基づいて分注ヘッドの吸引作動および吐出作動をコントロールさせてやれば、設定したパラメータに従って行われる分注ヘッドの吸引と吐出の作動が、実質的には目視により監視した状態で行われるようになって、従前の予め設定しておいたパラメータにより分注作動を制御する手段に生じていた問題を解消せしめ得るようになる筈であるが、実際には、画面に映し出す分注ノズルまたはチップの画像の動きが、吸引作動・吐出作動とは係わりがないことで、分注ノズル・チップへの分注液の吸引・および吐出の作動を、目視により監視した状態で行わせるようにはならないことから、問題の解決には適応させ得ないという結果となった。
【００１８】
これは、分注ヘッドの分注液の吸引・吐出の作動は、分注ノズル・チップ自体の動きではなく、それらの内腔に吸引される分注液の動きであり、その分注ノズル・チップ内に吸引される分注液の動き、および吸引された分注液が吐出されていく動きを、画像処理装置により検出させるように画像に映し出すようにすることは殆ど不可能であることによる。
【００１９】
そこで、テレビカメラにより分注ノズル・チップを撮影させてモニター表示装置に映し出す画像が明確になるよう照明を与え、かつ、分注ノズル・チップは、透明または半透明に成形しておいて、その分注ノズル・チップの下方から照明を当てるようにしたところ、分注ノズル・チップ内に吸引された分注液の液面が、あかるく光るようになって、画像処理装置で検出し得る光点となってくることが判ってきた。
【００２０】
そして、分注ノズル・チップに吸引される分注液の状態は、その吸引された分注液の液面の位置の検出により吸引された量が計算でき、また、その液面の動きにより吸引作動と吐出作動とが確認できることから、画像処理装置によりモニター表示装置の画面に、ウインドを設定し、それに基準値とする基準ラインを設定しておいて、この基準ラインに対し液面の光点を対比させて、分注ヘッドの分注液の吸引作動および吐出作動をコントロールさせるようにすれば、分注ヘッドによる分注ノズル・チップに対する分注液の吸引と吐出とを、パラメータに設定したシーケンスに従い自動的に作動させながら、目視によりリアルタイムに監視した状態で行えることが判ってきた。
【００２１】
そして、このことから、本発明手段においては、請求項１に記載したように、分注ヘッド２の被分注物に対する相対位置をＸ・Ｙ・Ｚの各方向に移動可能とする駆動機構のモータおよび分注ヘッド２のピストン部２ｂを作動させるモータのモータドライバー部ｄを、コントロール部ｅに制御させ、そのコントロール部ｅをパラメータ設定部ｆに入力して設定するパラメータにより作動させて、分注作動を行わす分注装置において、該分注装置に、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を映像視野にとり込むテレビカメラＡと、それにより撮影する映像を画面に映し出すモニター表示装置Ｂと、そのモニター表示装置Ｂに映し出される画像を処理する画像処理装置Ｃとを組み込むとともに、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を、透明または半透明に成形し、かつ、テレビカメラＡの視野にとり込まれる分注ノズルＮ・チップＮ’の下方から光線を当てる照明装置Ｄを装設して、分注ノズルＮ・チップＮ’内に吸引される分注液の液面を、あかるく光る光点としてモニター表示装置Ｂの画面に映し出し、この画面上の液面の光点と画像処理装置Ｃにより画面に設定しておく基準点との対比のデータにより分注ヘッド２の吸引・吐出の作動をコントロールさせることを特徴とする分注装置を提起するものである。
【００２２】
また、テレビカメラＡにより撮影する分注ヘッド２の下端側に装着した分注ノズルＮまたはチップＮ’に対し、それの下方から照明を当てることで、その分注ノズルＮ・チップＮ’の下端面が、あかるく光るようになり、これが光点となってモニター表示装置Ｂの画面に映し出されるようになることが判ってきた。
【００２３】
このことから、モニター表示装置Ｂの画面には、画像処理装置Ｃにより、ウインドを設定してそれに分注ノズルＮ・チップＮ’の下端の基準位置とする基準点を設定しておいて、この基準点と前述の画面に映し出される分注ノズルＮ・チップＮ’の先端の光点との対比のデータから分注ノズルＮ・チップＮ’の先端位置を基準位置に合わせる補正を行わせ、その補正した状態から分注ヘッド２による吸引・吐出の作動を行わすようにすれば、分注ノズルＮ・チップＮ’の成形の際の製品のバラツキまたは装着の際の姿勢の狂いにより、吸引させる分注液の液面およびターゲットプレート１３の上面との相対距離に狂いが生じていても、正しい位置に修正した状態として吸引・吐出が行え、精確な分注作動が得られるようになる結果が得られた。
【００２４】
このことから、本発明手段においては、請求項２に記載したように、分注ヘッド２の被分注物に対する相対位置をＸ・Ｙ・Ｚの各方向に移動させる駆動機構のモータおよび分注ヘッド２のピストン部２ｂを作動させるモータＭ２のモータドライバー部ｄを、コントロール部ｅに制御させ、そのコントロール部ｅをパラメータ設定部ｆに入力して設定するパラメータにより作動させて、分注作動を行わす分注装置において、該分注装置に、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を映像視野にとり込むテレビカメラＡと、それにより撮影する映像を画面に映し出すモニター表示装置Ｂと、そのモニター表示装置Ｂに映し出される画像を処理する画像処理装置Ｃとを組み込むとともに、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を、透明または半透明に成形し、かつ、テレビカメラＡの視野の下方から光線を当てる照明装置Ｄを装設して、分注ノズルＮ・チップＮ’の先端の端面を、あかるく光らせて光点としてモニター表示装置Ｂの画面に映し出し、この分注ノズルＮ・チップＮ’の先端の光点と画像処理装置Ｃにより画面に設定しておく基準点との対比のデータにより分注ヘッド２の昇降作動を制御せしめて、分注ノズルＮ・チップＮ’の先端位置を基準位置に補正し、その基準位置において分注液の吸引・吐出を行わすことを特徴とする分注装置を提起するものである。
【００２５】
また、分注ノズルＮ・チップＮ’に吸引させる分注液は、前述した如く、下方から光線を当てる照明により液面が光点となって画面に映し出されることで、その光点となる液面と画面に設定しておく基準ラインとの対比のデータから分注ヘッド２の吸引・吐出作動を制御させることにより、所定の量の分注液の吸引が行えるようになるが、分注液は揮発性の試薬の場合があり、そのときは、分注ノズルＮ・チップＮ’の内部圧力が蒸発する試薬の蒸気圧力により上昇することで、吸引した分注液に液だれが生じて液面が下降してくるようになって、吸引した液量が減じてくるようになる。
【００２６】
これには、画像処理装置Ｃに取り込ます画像を例えば、２０分の１秒ごとに取り込ませるように絶えずリアルタイムに取り込ませ、その取り込む画像ごとに画像処理を行わせて基準値と対比しそのデータにより分注ヘッド２の吸引・吐出の作動を制御するようにしてやれば、分注ノズルＮ・チップＮ’に吸引された分注液が、揮発性の試薬であったときに揮発による蒸気圧で一部が押し出されて液面を下降させたきても、それがリアルタイムに行われる分注ヘッド２の吸引作動で補正・修正されて、設定した所定の吸引量に保持し得るようになる。
【００２７】
このことから、本発明においては、請求項３に記載したように、分注ヘッド２の被分注物に対する相対位置をＸ・Ｙ・Ｚの各方向に移動可能とする駆動機構のモータおよび分注ヘッド２のピストン部２ｂを作動させるモータＭ２のドライバー部ｄを、コントロール部ｅに制御させ、そのコントロール部ｅをパラメータ設定部ｆに入力して設定するパラメータにより作動させて、分注作動を行わす分注装置において、該分注装置に、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を映像視野にとり込むテレビカメラＡと、それにより撮影する映像を画面に映し出すモニター表示装置Ｂと、そのモニター表示装置Ｂに映し出される画像を処理する画像処理装置Ｃとを組み込むとともに、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を、透明または半透明に成形し、かつ、テレビカメラＡの視野の下方から光線を当てる照明を装設して、分注ノズルＮ・チップＮ’内に吸引される分注液の液面を、あかるく光る光点としてモニター表示装置Ｂの画面に映し出し、この液面の光点と画像処理装置により画面に設定しておく基準点との対比のデータにより分注ヘッド２の吸引・吐出の作動をコントロールさせる医療検査の分注装置において、それの画像処理装置Ｃに極く短い時間ごとに画像を絶えず取り込ませ、画像処理による分注ヘッド２の吸引・吐出の作動の制御をリアルタイムに行わせ、吸引した分注液の液面を一定の位置に保持させるようにする分注装置を提起するものである。
【００２８】
また、分注ノズルＮ・チップＮ’に吸引させた分注液を、その分注ノズルＮ・チップＮ’の先端に付着する水玉状に吐出させて、極く微量の吐出量とし、これをターゲットプレート１３の上面に接触させて移すように分注するときの、その水玉状の分注液の液量の検出が、分注ノズルＮ・チップＮ’の下方から照明光を当てて、その水玉の下面側をあかるく光らせることで、そのあかるく光る部位の大きさを画像処理装置Ｃにより算出させ得るようになること、そして、そのデータにより分注ヘッド２の吸引・吐出の作動を制御させれば、この水玉状の分注液の液量を所定の量に保持させ得ることが判ってきた。
【００２９】
そして、このことから、本発明においては、請求項４に記載したように、分注ヘッド２の被分注物に対する相対位置を、Ｘ・Ｙ・Ｚの各方向に移動させる駆動機構のモータおよび分注ヘッド２のピストン部２ｂを作動させるモータＭ２のドライバー部ｄを、コントロール部ｅに制御させ、そのコントロール部ｅの制御により分注作動を行わす分注装置において、該分注装置に、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を映像視野にとり込むテレビカメラＡと、それにより撮影する映像を画面に映し出すモニター表示装置Ｂと、そのモニター表示装置Ｂに映し出される画像を処理する画像処理装置Ｃとを組み込むとともに、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を、不透明または透明または半透明に成形し、かつ、テレビカメラＡの視野の下方から光線を当てる照明装置Ｄを装設して、分注ノズルＮ・チップＮ’の先端に水玉状に吐出してくる分注液の液玉の下面をあかるく光る光点としてモニター表示装置Ｂの画面に映し出し、この液玉の光点と画像処理装置により画面に設定しておく基準点との対比のデータにより分注ヘッド２の吸引・吐出の作動をコントロールさせて、分注ノズルＮ・チップＮ’の先端に付着状態に吐出する分注液の液玉を一定の大きさに保持させるようにすることを特徴とする分注装置を提起するものである。
【００３０】
また、分注装置に、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を映像視野にとり込むテレビカメラＡと、それにより撮影する映像を画面に映し出すモニター表示装置Ｂと、そのモニター表示装置Ｂに映し出される画像を処理する画像処理装置Ｃとを組み込むとともに、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を、透明または半透明に成形し、かつ、テレビカメラＡの視野の下方から光線を当てる照明装置Ｄを装設して、分注ノズルＮ・チップＮ’の先端を下方からの照明によりあかるく光らせて光点として画像にとり込むことで、その先端位置を画像処理により測定して、基準位置に補正し、その状態位置から、分注液の液面レベルに対し予め定められた所定距離だけ動かして分注液に接触させ、同時に設定しておいた吸引量の吸引を行わせる際、分注液の液面に対し分注ノズルＮ・チップＮ’の先端を接触させるための作動は、分注ヘッド２は動かさないで、分注液を装入したカップ３を動かすことでも行い得ることが判ってきた。
【００３１】
即ち、試薬・検体等の分注液を注入しておくカップ３を、透明または半透明の素材により成形しておいて、これの下面側から照明装置により光線を当てることで、カップ３内の分注液の液面を光らせ、その光る液面がカップ３の外部から透視されるようにしておけば、このカップ３内の分注液の液面をテレビカメラＡにより監視させながら、カップ３を昇降させて液面を昇降させることで、分注ヘッド２は、それの分注ノズルＮ・チップＮ’の先端を画像処理により基準位置に補正して、その位置に保定させた状態において、その分注ヘッド２の分注ノズルＮ・チップＮ’の先端に、カップ３内の分注液の液面を所定深さに接触させることができ、かつ、この接触と同時に分注ヘッド２に所定量の吸引作動を行わせることにより液面が低下してきたときに、その液面の変動を画像処理により制御されたカップ３の上昇作動で、液面に対し分注ノズルＮ・チップＮ’の先端が所定の差し込み深さで接触する状態に保持させ得るようになる。
【００３２】
このことから、本発明においては、請求項５に記載したように、分注液を注入しておくカップ３を透明ないし半透明の素材により成形し、かつ、そのカップ３の下方から照明光を当ててカップ３内の分注液の液面を光らせ、これを光点としてテレビカメラＡにより撮影してモニター表示装置Ｂの画面に映す画像に取り込ませ、この光点と予め画像に設定しておく基準ラインとの対比のデータによりカップ３を昇降作動させて、カップ３内の分注液の液面を一定位置に保持しめる手段を提起するものである。
【００３３】
さらに、カップ３内の分注液は、分注ヘッド２の分注ノズルＮまたはチップＮ’に所定量吸引させる一回の分注作動ごとに減少してくることで、それの液面が順次下降する。このため、分注ノズルＮ・チップＮ’の下端位置を画像処理により基準位置に補正して、その位置から設定しておいた距離だけ分注ヘッド２を分注液の液面に対し下降作動させる際、その分注液の液面が所定位置にあるように補正しておかなければならない厄介な問題が派生してくる。
【００３４】
この問題は、分注液を注入しておくカップ３の内部に、そのカップ３の開口３ａよりも小径の汲み上げ容器８を昇降自在に落とし込んでおき、この汲み上げ容器８を、分注ヘッド２により分注液の吸引作動を行わす度ごとに、カップ３内の分注液中からカップ３の開口３ａの上方の所定位置まで引き上げ、そのときの汲み上げ容器８内の分注液の液面が、分注ヘッド２の分注ノズルＮ・チップＮ’により分注液の吸引作動を行わすときの基準液面となるようにすれば、解決し得ることが判ってきた。
【００３５】
そして、このことから、本発明においては、請求項６に記載しているように、分注液を注入しておくカップ３の内部に、そのカップ３の開口３ａよりも小径の汲み上げ容器８を昇降自在に落とし込み、その汲み上げ容器８を昇降器８１に連繋して、その昇降器８１の作動により上昇した汲み上げ容器８が汲み上げてきた分注液の液面を、分注ヘッド２により吸引させる分注液の液面とすることを特徴とする分注装置を提起するものである。
【００３６】
この手段は、カップ３が、多連に並列して一体的に連結する形態に成形され、分注ヘッド２が、これに対応して多連に並列して一体的に連結する多連型となっている場合にも適応する。
【００３７】
【発明の実施の形態】
次に本発明手段の実施の態様を、図面に随い実施例について説明する。
図５は、本発明手段を実施せる試薬類の分注装置の全体の斜視図、図６は同上の台盤の上面にセットされる各部材の配置状態の平面図、図７は同上の要部の斜視図で、これらの図において、１は機体、１０はチップラック１５等をセットする置き台を形成する平箱状の台盤、１１はその台盤１０の後縁側からつい立て状に立ち上がる機枠、２はこの機枠１１に、前後・左右・上下の各方向に移動自在に装架される分注ヘッドを示している。
【００３８】
機体１は、チップラック１５等をセットする置き台を形成する台盤１０と、分注ヘッド２を前記台盤１０上にセットされる被分注物に対して上下に対向させるよう、その分注ヘッド２と被分注物との相対位置を、前後・左右・上下の各方向に移動可能とする移動機構を組み込み得る機枠１１とを装備していればよく、適宜の形状・構造のものに形成してよいが、図示する実施例においては、置き台を形成する台盤１０を、水平な方向に沿う平箱状に形成し、機枠１１をつい立て状に立ち上がる上下方向に沿う平箱状に形成して、その機枠１１を台盤１０の上面の後端側から立ち上げるように配位して一体的に連結し、全体として側面視において略Ｌ字形をなすように構成している。
【００３９】
分注ヘッド２を被分注物に対して移動可能とする移動機構は、分注ヘッド２を固定して被分注物を移動させる場合、被分注物を固定して分注ヘッド２を固定する場合、また、これらを組み合わせたものとする場合等、適宜に構成してよい。
【００４０】
図示する実施例においては、つい立て状の機枠１１には、それの前面側の上部に、左右方向の略全域に渡る横長の窓穴１１０を開設して、その窓穴１１０の内側位置の機枠１１内に、図８にあるように、左右方向のガイドレール４０と、そのガイドレール４０上を左右方向（Ｘ方向）にスライドする可動架台４１と、その可動架台４１に連結具４２により連結してステッピングモータ４３の作動により駆動されてＸ方向（左右方向）にエンドレスに回動するベルト４４とからなるＸ方向の駆動機構４を装設し、これの前記可動架台４１に、先端側が機枠１１の前面側にアーム状に突出する前後方向（Ｙ方向）のＹユニットａのフレームの基端側を固定連結し、このフレームに図９および図１０にあるように、前後方向のガイドレール５０と、これに嵌合して前後方向にスライドするスライダ５１と、このスライダ５１に連結してステッピングモータ５２の作動により駆動されて前後方向にエンドレスに回動するベルト５３とからなるＹ方向の駆動機構５を組み付ける。
【００４１】
このＹユニットａのフレームの底面側には、前後方向に長い角柱状に形成したガイド５４を、ボディの長手方向に沿わせて装設し、これに、Ｚユニットｂのフレームの上面に固着した摺動子５５を、アリ溝状の嵌合溝５６を介し前後方向に摺動自在に嵌装し、このＺユニットｂのフレームを、前述のＹ方向の駆動機構５のベルト５３に連結するスライダ５１に連繋して、その駆動機構５の駆動によりＺユニットｂのフレームが、Ｙユニットａのフレームの下面側に懸架された状態で前後に移動するようにしている。
【００４２】
また、Ｚユニットｂは、それのフレームを、前述のＹユニットａの下面に連繋するメインのフレームと、そのメインのフレームに対して上下方向（Ｚ方向）に可動のサブのフレームとに分け、メインのフレームには、図１１にあるように、それの内部に設けたフレーム６０に、上下駆動用のモータＭ１の作動で駆動されて回転する縦方向のポールネジ６１と、このポールネジ６１に螺合する雌ネジブロック６２とからなる上下方向（Ｚ方向）の駆動機構６を組み付け、サブのフレームは、分注ヘッド２を組み付けるフレームｃに形成し、そのそれのフレームｃを、前述のメインのフレームに設けた雌ネジブロック６２に連結止着して、ポールネジ６１の回転により昇降する雌ネジブロック６２とともに上下方向（Ｚ方向）の作動を行うようにし、このサブのフレームのフレームｃに、分注ヘッド２のシリンダ部２ａを固定装着し、かつ、分注ヘッド駆動用のモータＭ２と、そのモータＭ２の作動により駆動されて回転する上下方向のポールネジ２００と、そのポールネジ２００に螺合してそのポールネジ２００の回転により昇降する雌ネジブロック２０１とからなる昇降機構２０を組み込み、これの雌ネジブロック２０１を、連結部材を介して分注ヘッド２のピストン部２ｂに連結し、これにより、昇降機構２０の作動で雌ネジブロック２０１が昇降することで分注ヘッド２のピストン部２ｂが、フレームｃに固定した分注ヘッド２のシリンダ部２ａに対し昇降して、分注ヘッド２の吸引と吐出の作動が行われるようにしてある。
【００４３】
機枠１１の前面側に配位して、チップラック１５等をセットしておく置き台とするように機体１に設ける台盤１０は、それの上面に、図５にあるように、チップＮ’を整列させて収容させておくチップラック１５およびサンプルプレート１４およびターゲットプレート１３および試薬槽類の載置テーブル１２、ならびに、使用済みのチップＮ’を回収するチップ回収槽１６等が、前述したＸ方向の駆動機構４・Ｙ方向の駆動機構５・Ｚ方向の駆動機構６により台盤１０上を動く分注ヘッド２の平面視における可動範囲内において、所望の位置に配設し得るように構成してあればよいが、さらに、分注ヘッド２の分注作動を監視・確認させるためのテレビカメラＡが設置し得るようにする。
【００４４】
図示する実施例においては、台盤１０上に配置するのは、図６にあるように、チップラック１５とサンプルプレート１４とターゲットプレート１３と試薬類の載置テーブル１２と使用済みチップＮ’のチップ回収槽１６とになっているが、それの載置テーブル１２は、図７および図１２にあるように、竪方向の支軸７０中心に回転するターンテーブルに形成してあり、それの回転が、台盤１０の上面に設けたテーブル回転モータ７１により駆動されて台盤１０の内部において回転するピニオン７２によって、載置テーブル１２の底部に設けたギヤＧ１・Ｇ２・Ｇ３を駆動することで行われるようにしてある。
【００４５】
そして、この例においては、このターンテーブルとした載置テーブル１２には、試薬または検体などの分注液を注入しておくカップ３を落とし込んで支架する嵌合穴１２０…を、図６にあるように、所定のピッチで環状に整列させて開設しておき、これら嵌合穴１２０…のそれぞれに、図７にあるように、カップ３を取り外しが自在に落とし込んで装着し、これらカップ３に種類の異なる分注液を、それぞれ注入しておいて、回転モータ７１の作動により載置テーブル１２を所定の角度量だけ回転させて、所望のカップ３が前述のＸ・Ｙ・Ｚの駆動機構により移動させた分注ヘッド２の下方位置に、順次移動してくるようにしておき、その位置に移動してきたカップ３から、分注ヘッド２が分注液の汲み上げ、吐出の作動を行うようにし、この分注ヘッド２の吸引・吐出の作動状況を、テレビカメラＡにより監視させるようにしている。
【００４６】
このため、テレビカメラＡは、機体１に対し固定状態として装設するようにしてあり、この例においては、図６にあるように、つい立て状に機体１に設けた機枠１１の下部側を利用して、そこに組み込むようにしている。
【００４７】
Ｄは照明装置で、前述のターンテーブル状のテーブル１２の回動により、そのテーブル１２に環状に並列して支架してあるカップ３…のうちの所定のカップ３がテレビカメラＡの視野の前面に位置し、そのカップ３の上方に分注ヘッド２が位置している状態において、そのテレビカメラＡの視野にとりこまれる分注ヘッド２の分注ノズルＮ・チップＮ’に対してそれの下方から光線を当てるように配位して装設してある。
【００４８】
分注ノズルＮ・チップＮ’は、透明ないし半透明の素材により成形してあり、下方から当てられる照明の光線により、下端側の先端面があかるい光点となってモニター表示装置Ｂの画面に映し出されるようになり、また、この分注ノズルＮ・チップＮ’に分注液が吸引されたときに、それの液面があかるい光点となって画面に映し出されるようになる。
【００４９】
また、テーブル１２の上面で、テレビカメラＡの視野の前面となる中心部位には、視野の背景を暗くするバックスクリーンとなる黒つや消しとした光吸収板１７が、そのバックスクリーンとなる周囲の壁面を８面とした８角筒状に形成して、８つの壁面のそれぞれが、テーブル１２に環状に整列させて支架するカップ３のそれぞれの後面に位置するように装設してある。
【００５０】
テレビカメラＡによる分注ヘッド２の分注作動の監視および制御は、テレビカメラＡにより撮影された映像を、機体１に組み込んでおくか、機体１と別体に別おきして設けておくモニター表示装置Ｂの画面に画像として映し出し、このモニター表示装置Ｂの画面上の画像の監視により行うが、このテレビカメラＡおよびモニター表示装置Ｂには、図１３にあるように、コンピュータを組み込んだ画像処理装置Ｃおよびコンピュータを組み込んだ各種画像処理パラメータ設定装置Ｈとを接続し、さらに、分注ヘッド２のシリンダ部２ａを昇降させるモータＭ１およびピストン部２ｂを作動させるモータＭ２のドライバー部ｄと、これらモータＭ１・Ｍ２の駆動を制御するコンピュータを組み込んだコントロール部ｅとを接続しておいて、パラメータ設定装置Ｈのマン・コントロールの操作により、モニター表示装置Ｂに映し出される分注ヘッド２の下端に装着されたチップＮ’の画像から、そのチップＮ’の先端位置およびそのチップＮ’内に吸引された分注液の液量を検出させるための、画像処理のデータと、その検出情報に基づき分注ヘッド２のシリンダ部２ａを昇降させるモータＭ１とピストン部２ｂの駆動用のモータＭ２を駆動せしめる制御信号を入力しておくことで、モニター表示装置Ｂの画面に映し出される画像に基づいて、分注ヘッド２の分注液の吸引および吐出の作動が精確にコントロールされて自動で行われるようにする。
【００５１】
分注ヘッド２を、Ｘ・Ｙ・Ｚの各駆動機構の作動で動かすことで、その分注ヘッド２のシリンダ部２ａの下端のノズル部２３に、チップラック１５に整列して収容されているチップＮ’の一つを装着し、その状態で、載置テーブル１２に載架してある分注液が注入されたカップ３の上方に分注ヘッド２を移動させて位置させ、そのカップ３内の分注液を、所定量チップＮ’内に吸引させる場合の例について説明すれば、まず、各種画像処理パラメータ設定装置Ｈを操作して、モニター表示装置Ｂの画面に、図１４にあるように、ウインドｗと基準線Ｌとを設定する。
【００５２】
そして、画面に映し出される分注ヘッド２に装着されたチップＮ’の先端（下端）の位置を座標として検出させ、この検出したチップＮ’の先端位置の座標と前述の基準線Ｌとのずれを、画面のピクセルの単位ごとにカウントさせて、ずれとしての信号を出力させ、この信号により、モータドライバー部ｄのＣＰＵに、分注ヘッド２をどれだけ動かせばよいかを計算させ、同時にモータＭ１の駆動をコントロールさせる。
【００５３】
このとき、画像処理装置Ｃは、２０分の１秒位の間隔で絶えずリアルタイムにチップＮ’の画像を取り込んで、チップＮ’の先端位置の座標を検出して、その座標の信号を出力していくようにしておき、この座標が前述の基準線Ｌと一致したところで、モータＭ１の作動を停止させ、これにより、チップＮ’の先端を基準位置に位置させ、ここから、どれだけ動かせば、チップＮ’の先端がカップ３内の分注液の液面に届くようになるかの原点となる基準を設定する。
【００５４】
また、モニター表示装置Ｂの画面には、画像処理装置Ｃにより、図１５にあるように、別のウインドｗと基準線Ｌとを設定して、これに、画像処理装置Ｃにより検出させるチップＮ’内に吸引された分注液の液面のあかるく光る点とを対比させて、その対比のデータから分注ヘッド２の吸引・吐出の作動を制御させることで、分注液の吸引作動の確認と、吸引量とが計算でき、分注液の吸引・吐出の作動を精妙にコントロールできるようになる。
【００５５】
次に図１６乃至図１９は、分注ヘッド２の分注ノズルＮ・チップＮ’にカップ３内の分注液を吸引させる作動を行わせるときの、カップ３内の分注液の液面を一定の位置に保持させるために、カップ３内に昇降する汲み上げ容器８を組み込む手段を示している。
【００５６】
汲み上げ容器８は、内容量が略１ｃｃ程度とした小形の皿状に形成されて、それの一側に、図１６にあるように、上方に向けて立ち上がる柄８０が連結し、その柄８０の上端は、テーブル１２上に環状に配列して支架するカップ３のそれぞれの隣側位置に配設した昇降器８１の上端部に連結して、この昇降器８１に支持せしめてあり、この昇降器８１がテーブル１２に対し下降することで、図１７にあるように、カップ３内の分注液の中に没入していき、また、この昇降器８１がテーブル１２に対し上昇することで、図１８にあるように、カップ３内の分注液を汲み上げてそのカップ３内の分注液面の上方に引き上げられ、テレビカメラＡの視野の前面に位置してくるようになる。
【００５７】
この昇降器８１の上昇作動は、図７にあるようにテーブル１２の下方に配設されて、モータ８２の作動により回転するカム８３の作動で、アングル状のリンク８４が支点軸８５中心に回動することで、上下に動くリンクアーム８６の上昇作動により昇降器８１の下端が押し上げられることによって行われ、そのモータ８２は、カップ３がテーブル１２の回動でテレビカメラＡの視野の前面に位置してきて、その回動が位置検出センサＳにより検出されて停止したときに、それに同調して作動するよう制御されている。
【００５８】
従って、テーブル１２の所定の角度量の回動によって、一つのカップ３がテレビカメラＡの前面に位置してきたときに、そのカップ３に組み合わせた汲み上げ容器８が、図１８にあるように上昇位置に動くようになる。そして、この位置にある容器８内の分注液の液面が、分注ヘッド２により分注液を吸引するときの基準の液面となるようにしてあり、これにより、分注ヘッド２を、それの分注ノズルＮ・チップＮ’の先端が、所定の位置を占めるように補正した状態から所定の距離だけ下降させてカップ３内の分注液の液面に接触していくようにするときに、そのカップ３内の分注液が繰り返し行われる分注作動により減少していても、それの液面位置が一定のレベル位置に保持されるようになる。
【００５９】
次に、図２０は、カップ３内の試薬の液面のレベルを、常時一定の高さ位置に保持させる手段の別の例を示している。
【００６０】
この例は、試薬を装入しておくカップ３の内部には、底部に羽根車９０を軸支し、その羽根車９０は回転によりカップ３内の試薬を軸心部位に集めるように構成して、その試薬が集められる軸心部位に、カップ３の開口の中心部に向けて高く立ち上がる揚水筒９１を設け、かつ、羽根車９０の底部にはマグネット９２を取り付けておいて、カップ３の底面の下方に、モータ９３により回転する円板９４を配設し、これに前述のマグネット９２に対し吸引作用するマグネット９５を取り付けて、モータ９３の作動で羽根車９０が回転し、それによりカップ３内の試薬が揚水筒９１内に押し上げられて、揚水筒９１の上端から溢流してカップ３内に戻るように循環し、カップ３内の試薬の量が減少してきても、揚水筒９１の上端から溢流する試薬の液面が常時一定のレベルに保持されるようにしている手段である。
【００６１】
このカップ（試薬槽）９０内の試薬の液面を一定に保持する手段は、ターンテーブルに構成したテーブル１２上に、環状に並列させて支架するカップ３…のうちの一つを、洗浄水を注入しておく洗浄槽とする場合の、洗浄水の液面を一定のレベルに保持させる場合にも用いられる。
【００６２】
これは、分注ヘッド２に先端側にフィルタＦが装填されたディスポーザブルのチップＮ’を装着して、分注作動を行わせるときの、そのチップＮ’を試薬に馴染ませせるために、チップＮ’にカップ３内の試薬の吸引と吐出とを繰り返させるときに、そのチップＮ’から吐出させる余分な試薬を洗い落とすように、洗浄槽内の洗浄水にチップＮ’の先端を接触させる際、その洗浄槽内の洗浄水の液面のレベルを一定の位置に保持せしめるためである。
【００６３】
この手段は、図１２にあるように、テーブル１２に支架するカップ（洗浄槽）３を、外筒９６と内筒９７とで２重軸状に形成し、それの内筒９７の下端側を洗浄水が連結して供給される給水ライン９８に接続し、外筒９６の下端側を排水ライン９９に接続しておいて、内筒９７の上端から溢流する洗浄水が外筒９６を経て排水ライン９９にながれるようにすることで、この内筒９７の上端の開口から溢流する洗浄水の上面が、一定のレベルの液面を形成するようにしている。
【００６４】
この手段は、多数本の分注ヘッド２が多連の列状に並列している多連型である場合にも、洗浄槽３を多連に並列させて、一体のブロックに連結させることで適用させ得る。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明手段は、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を、透明または半透明に形成しておいて、これに下方から照明光を当てることで、その分注ノズルＮ・チップＮ’の先端をあかるく光らせ、これをモニター表示装置Ｂの画面に光点の画像として取り込ませ、画像処理装置Ｃにより設定しておく基準線との対比の信号により分注ヘッド２の昇降作動を制御せしめて、その分注ノズルＮ・チップＮ’の先端位置を基準位置に補正し、この位置から所定距離の下降作動を行わすようにしているのだから、分注ノズルＮ・チップＮ’の分注ヘッド２に対する装着姿勢や成形された製品の寸法のバラツキにより、先端位置に狂いがあっても、定められた制御作動で、分注液の液面に対する接触およびターゲットプレートに対する分注作動を精確に行わせ得るようになる。
【００６６】
また、分注ノズルＮ・チップＮ’に吸引させた分注液の液面が、あかるく光る光点となって、モニター表示装置Ｂの画面に映し出されることから、これを画像処理装置Ｃにより検出させることで、分注液の吸引作動の確認と、画像処理装置Ｃにより設定しておく基準線との対比のデータから吸引量を計算でき、かつ、そのデータにより分注ヘッド２の吸引・吐出の作動を制御できるので、分注液の吸引・吐出の作動が極めて精妙に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従前の医療検査の分注装置の斜視図である。
【図２】同上分注装置の分注ヘッド部分の一部破断した正面図である。
【図３】同上分注装置の分注ヘッド部分で分注ノズルが装着してある例の一部破断した正面図である。
【図４】同上分注装置の分注ヘッドのピストン部の駆動用のモータの制御回路の展開説明図である。
【図５】本発明手段を実施せる医療検査の分注装置の斜視図である。
【図６】同上分注装置の横断平面図である。
【図７】同上の要部の斜視図である。
【図８】同上のＸ方向（左右方向）の駆動機構の平面図である。
【図９】同上のＹ方向（前後方向）の駆動機構の一部を省略した平面図である。
【図１０】同上のＹ方向の駆動機構の一部を省略した正面図である。
【図１１】同上のＺ方向（上下方向）の駆動機構の正面図である。
【図１２】同上のターンテーブルとしたテーブルの一部破断した正面図である。
【図１３】同上の分注ヘッドの作動の制御手段の展開説明図である。
【図１４】モニター表示装置の画面に画像処理装置により設定したチップの下端検出用のウインドおよび基準線の正面図である。
【図１５】モニター表示装置の画面に画像処理装置により設定したチップ内の分注液の液面検出用のウインドおよび基準線の正面図である。
【図１６】同上の分注装置に組み込んだ試薬の汲み上げ容器の斜視図である。
【図１７】同上の汲み上げ容器がカップ内に下降している状態時の一部破断た説明図である。
【図１８】同上の汲み上げ容器が、昇降器による上昇作動のエンドにまで上昇して、汲み上げた試薬の液面が基準位置を占めた状態時の説明図である。
【図１９】同上状態時の拡大図で、汲み上げ容器で汲み上げた試薬の液面と、これに対し下降作動させた分注ヘッドに装着してあるチップの内部に吸引された試薬の液面とを示す説明図である。
【図２０】カップ内に装填しておく試薬・検体等の分注液の液面を、分注ヘッドによる分注液の吸引作動にかかわらず常時一定のレベル位置に保持せしめる手段の別の例の縦断正面図である。
【符号の説明】
Ａ…テレビカメラ、Ｂ…モニター表示装置、Ｃ…画像処理装置、Ｄ…照明装置、Ｆ…フィルタ、Ｇ１・Ｇ２・Ｇ３…ギヤ、Ｈ…画像処理パラメータ設定装置、Ｌ…基準線、Ｎ…分注ノズル、Ｎ’…チップ、Ｍ１・Ｍ２…モータ、ＣＰＵ…コンピュータ、Ｓ…位置検出センサ、ａ…Ｙユニット、ｂ…Ｚユニット、ｃ…フレーム、ｄ…モータドライバー部、ｅ…コントロール部、ｆ…パラメータ設定部、ｗ…ウインド、１…機体、１０…台盤、１１…機枠、１１０…窓穴、１２…テーブル、１２０…嵌合穴、１３…ターゲットプレート、１４…サンプルプレート、１５…チップラック、１６…チップ回収槽、１７…光吸収板、２…分注ヘッド、２ａ…シリンダ部、２ｂ…ピストン部、２０…昇降機構、２００…ポールネジ、２０１…雌ネジブロック、２１…ピストン、２２…シリンダ、２３…ノズル部、２４…チップ外し板、３…カップ、３ａ…開口、４…駆動機構（Ｘ方向）、４０…ガイドレール、４１…可動架台、４２…連結具、４３…ステッピングモータ、４４…ベルト、５…駆動機構（Ｙ方向）、５０…ガイドレール、５１…スライダ、５２…ステッピングモータ、５３…ベルト、５４…ガイド、５５…摺動子、５６…嵌合溝、６…駆動機構（Ｚ方向）、６０…フレーム、６１…ポールネジ、６２…雌ネジブロック、７０…竪方向の支軸、７１…テーブル回転モータ、７２…ピニオン、８…汲み上げ容器、８０…柄、８１…昇降器、８２…モータ、８３…カム、８４…リンク、８５…支点軸、８６…リンクアーム、９０…羽根車、９１…揚水筒、９２…マグネット、９３…モータ、９４…円板、９５…マグネット、９６…外筒、９７…内筒、９８…給水ライン、９９…排水ライン。
Claims (6)
- 分注ヘッド２の被分注物に対する相対位置をＸ・Ｙ・Ｚの各方向に移動可能とする駆動機構のモータおよび分注ヘッド２のピストン部２ｂを作動させるモータのドライバー部ｄを、コントロール部ｅに制御させ、そのコントロール部ｅの制御により分注作動を行わす分注装置において、該分注装置に、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を映像視野にとり込むテレビカメラＡと、それにより撮影する映像を画面に映し出すモニター表示装置Ｂと、そのモニター表示装置Ｂに映し出される画像を処理する画像処理装置Ｃとを組み込むとともに、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を、透明または半透明に成形し、かつ、テレビカメラＡの視野にとり込まれる分注ノズルＮ・チップＮ’の下方から光線を当てる照明装置Ｄを装設して、分注ノズルＮ・チップＮ’内に吸引される分注液の液面を、あかるく光る光点としてモニター表示装置Ｂの画面に映し出し、この画面上の液面の光点と画像処理装置Ｃにより画面に設定しておく基準点との対比のデータにより分注ヘッド２の吸引・吐出の作動をコントロールさせることを特徴とする分注装置。
- 分注ヘッド２の被分注物に対する相対位置を、Ｘ・Ｙ・Ｚの各方向に移動させる駆動機構のモータおよび分注ヘッド２のピストン部２ｂを作動させるモータＭ２のドライバー部ｄを、コントロール部ｅに制御させ、そのコントロール部ｅの制御により分注作動を行わす分注装置において、該分注装置に、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を映像視野にとり込むテレビカメラＡと、それにより撮影する映像を画面に映し出すモニター表示装置Ｂと、そのモニター表示装置Ｂに映し出される画像を処理する画像処理装置Ｃとを組み込むとともに、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を、透明または半透明に成形し、かつ、テレビカメラＡの視野の下方から光線を当てる照明装置Ｄを装設して、分注ノズルＮ・チップＮ’の先端の端面を、あかるく光らせて光点としてモニター表示装置Ｂの画面に映し出し、この分注ノズルＮ・チップＮ’の先端の光点と画像処理装置Ｃにより画面に設定しておく基準点との対比のデータにより分注ヘッド２の昇降作動を制御せしめて、分注ノズルＮ・チップＮ’の先端位置を基準位置に補正し、その基準位置において分注液の吸引・吐出を行わすことを特徴とする分注装置。
- 分注ヘッド２の被分注物に対する相対位置を、Ｘ・Ｙ・Ｚの各方向に移動可能とする駆動機構のモータおよび分注ヘッド２のピストン部２ｂを作動させるモータＭ２のドライバー部ｄを、コントロール部ｅに制御させ、そのコントロール部ｅの制御により分注作動を行わす分注装置において、該分注装置に、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を映像視野にとり込むテレビカメラＡと、それにより撮影する映像を画面に映し出すモニター表示装置Ｂと、そのモニター表示装置Ｂに映し出される画像を処理する画像処理装置Ｃとを組み込むとともに、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を、透明または半透明に成形し、かつ、テレビカメラＡの視野の下方から光線を当てる照明装置Ｄを装設して、分注ノズルＮ・チップＮ’内に吸引される分注液の液面を、あかるく光る光点としてモニター表示装置Ｂの画面に映し出し、この液面の光点と画像処理装置により画面に設定しておく基準点との対比のデータにより分注ヘッド２の吸引・吐出の作動をコントロールさせるの分注装置において、それの画像処理装置Ｃに極く短い時間ごとに画像を絶えず取り込ませ、画像処理による分注ヘッド２の吸引・吐出の作動の制御をリアルタイムに行わせ、吸引した分注液の液面を一定の位置に保持させるようにすることを特徴とする分注装置。
- 分注ヘッド２の被分注物に対する相対位置を、Ｘ・Ｙ・Ｚの各方向に移動させる駆動機構のモータおよび分注ヘッド２のピストン部２ｂを作動させるモータＭ２のドライバー部ｄを、コントロール部ｅに制御させ、そのコントロール部ｅの制御により分注作動を行わす分注装置において、該分注装置に、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を映像視野にとり込むテレビカメラＡと、それにより撮影する映像を画面に映し出すモニター表示装置Ｂと、そのモニター表示装置Ｂに映し出される画像を処理する画像処理装置Ｃとを組み込むとともに、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を、不透明または透明または半透明に成形し、かつ、テレビカメラＡの視野の下方から光線を当てる照明装置Ｄを装設して、分注ノズルＮ・チップＮ’の先端に水玉状に吐出してくる分注液の液玉の下面をあかるく光る光点としてモニター表示装置Ｂの画面に映し出し、この液玉の光点と画像処理装置により画面に設定しておく基準点との対比のデータにより分注ヘッド２の吸引・吐出の作動をコントロールさせて、分注ノズルＮ・チップＮ’の先端に付着状態に吐出する分注液の液玉を一定の大きさに保持させるようにすることを特徴とする分注装置。
- 分注ヘッド２の被分注物に対する相対位置を、Ｘ・Ｙ・Ｚの各方向に移動させる駆動機構のモータおよび分注ヘッド２のピストン部２ｂを作動させるモータＭ２のドライバー部ｄを、コントロール部ｅに制御させ、そのコントロール部ｅの制御により分注作動を行わす分注装置において、該分注装置に、分注ヘッド２に装着する分注ノズルＮ・チップＮ’を映像視野にとり込むテレビカメラＡと、それにより撮影する映像を画面に映し出すモニター表示装置Ｂと、そのモニター表示装置Ｂに映し出される画像を処理する画像処理装置Ｃとを組み込むとともに、分注液を注入すしておくカップ３を透明ないし半透明の素材により成形し、かつ、そのカップ３の下方から照明光を当ててカップ３内の分注液の液面を光らせ、これを光点としてテレビカメラＡにより撮影してモニター表示装置Ｂの画面に映す画像に取り込ませ、この光点と予め画像に設定しておく基準ラインとの対比のデータによりカップ３を昇降作動させて、カップ３内の分注液の液面を一定位置に保持しめることを特徴とする分注装置。
- 分注ヘッド２の被分注物に対する相対位置を、Ｘ・Ｙ・Ｚの各方向に移動可能とする駆動機構のモータおよび分注ヘッド２のピストン部２ｂを作動させるモータＭ２のドライバー部ｄを、コントロール部ｅに制御させ、そのコントロール部ｅの制御により分注作動を行わす分注装置において、分注液を注入しておくカップ３の内部に、そのカップ３の開口３ａよりも小径の汲み上げ容器８を昇降自在に落とし込み、その汲み上げ容器８を昇降器８１に連繋して、その昇降器８１の作動により上昇した汲み上げ容器８が汲み上げてきた分注液の液面を、分注ヘッド２により吸引させる分注液の液面とすることを特徴とする分注装置。
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