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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024165077
(43)【公開日】2024-11-28
(54)【発明の名称】液滴分注装置、センサプレート及び液滴検出方法
(51)【国際特許分類】
G01N 35/10 20060101AFI20241121BHJP
【ＦＩ】
G01N35/10 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023080918
(22)【出願日】2023-05-16
(71)【出願人】
【識別番号】723005698
【氏名又は名称】船井電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100148460
【弁理士】
【氏名又は名称】小俣 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100168125
【弁理士】
【氏名又は名称】三藤 誠司
(72)【発明者】
【氏名】田邊 英樹
【テーマコード（参考）】
2G058
【Ｆターム（参考）】
2G058EA11
2G058EA14
2G058GB02
2G058GB10
2G058GD05
2G058GE09
2G058GE10
(57)【要約】
【課題】液滴を精度良く分注することができる液滴分注装置を提供する。
【解決手段】液滴分注装置２は、液滴を吐出するヘッド部２６と、ヘッド部２６とウェルプレート１０との間に配置されたセンサプレート１２であって、複数のウェル２４にそれぞれ対応して複数の開口部４２が形成され、複数の開口部４２の各々の周縁部にそれぞれ複数の静電容量センサ４６が配置されたセンサプレート１２とを備える。
【選択図】図７
【解決手段】液滴分注装置２は、液滴を吐出するヘッド部２６と、ヘッド部２６とウェルプレート１０との間に配置されたセンサプレート１２であって、複数のウェル２４にそれぞれ対応して複数の開口部４２が形成され、複数の開口部４２の各々の周縁部にそれぞれ複数の静電容量センサ４６が配置されたセンサプレート１２とを備える。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
主面に複数のウェルが形成されたウェルプレートに液滴を分注するための液滴分注装置であって、
前記複数のウェルのうち１以上のウェルに向けて液滴を吐出する吐出部と、
前記吐出部と前記ウェルプレートとの間に配置されたセンサプレートであって、前記複数のウェルにそれぞれ対応して複数の開口部が形成され、前記複数の開口部の各々の周縁部にそれぞれ複数の静電容量センサが配置されたセンサプレートと、を備える
液滴分注装置。
前記複数のウェルのうち１以上のウェルに向けて液滴を吐出する吐出部と、
前記吐出部と前記ウェルプレートとの間に配置されたセンサプレートであって、前記複数のウェルにそれぞれ対応して複数の開口部が形成され、前記複数の開口部の各々の周縁部にそれぞれ複数の静電容量センサが配置されたセンサプレートと、を備える
液滴分注装置。
【請求項2】
前記複数の静電容量センサの各々は、前記吐出部からの液滴が前記複数の開口部のうち当該静電容量センサに対応する開口部を通過したことに伴う静電容量の変化に基づいて、当該開口部を通過した液滴を検出する
請求項１に記載の液滴分注装置。
請求項１に記載の液滴分注装置。
【請求項3】
前記複数の静電容量センサの各々は、前記静電容量の変化に応じて変化する電気信号を出力し、
前記液滴分注装置は、さらに、
前記複数の静電容量センサのうち特定の静電容量センサからの電気信号に基づいて、所定量の液滴が前記複数の開口部のうち前記特定の静電容量センサに対応する特定の開口部を通過したか否かを判定する判定部を備える
請求項２に記載の液滴分注装置。
前記液滴分注装置は、さらに、
前記複数の静電容量センサのうち特定の静電容量センサからの電気信号に基づいて、所定量の液滴が前記複数の開口部のうち前記特定の静電容量センサに対応する特定の開口部を通過したか否かを判定する判定部を備える
請求項２に記載の液滴分注装置。
【請求項4】
前記判定部は、前記吐出部が液滴を吐出する前の状態における前記特定の静電容量センサからの電気信号の値と、前記吐出部が液滴を吐出中の状態における前記特定の静電容量センサからの電気信号の値との差分を算出し、前記差分を時間に対して積分した積分値と第１の閾値とを比較することにより、前記所定量の液滴が前記特定の開口部を通過したか否かを判定する
請求項３に記載の液滴分注装置。
請求項３に記載の液滴分注装置。
【請求項5】
前記液滴分注装置は、さらに、
前記複数の静電容量センサの各々からの電気信号をアナログ－デジタル変換するコンバータを備え、
前記判定部は、前記コンバータによりアナログ－デジタル変換された前記特定の静電容量センサからの電気信号に基づいて、前記所定量の液滴が前記特定の開口部を通過したか否かを判定する
請求項３に記載の液滴分注装置。
前記複数の静電容量センサの各々からの電気信号をアナログ－デジタル変換するコンバータを備え、
前記判定部は、前記コンバータによりアナログ－デジタル変換された前記特定の静電容量センサからの電気信号に基づいて、前記所定量の液滴が前記特定の開口部を通過したか否かを判定する
請求項３に記載の液滴分注装置。
【請求項6】
前記液滴分注装置は、さらに、
前記複数の静電容量センサの各々からの電気信号をアナログ電気信号として累積するコンバータを備え、
前記判定部は、前記コンバータにより累積された前記特定の静電容量センサからの電気信号に基づいて、前記所定量の液滴が前記特定の開口部を通過したか否かを判定する
請求項３に記載の液滴分注装置。
前記複数の静電容量センサの各々からの電気信号をアナログ電気信号として累積するコンバータを備え、
前記判定部は、前記コンバータにより累積された前記特定の静電容量センサからの電気信号に基づいて、前記所定量の液滴が前記特定の開口部を通過したか否かを判定する
請求項３に記載の液滴分注装置。
【請求項7】
前記判定部は、さらに、前記所定量の液滴が前記特定の開口部を通過しなかったと判定した場合に、不足分の量の液滴を前記特定の開口部を通して吐出するように前記吐出部を制御する
請求項３に記載の液滴分注装置。
請求項３に記載の液滴分注装置。
【請求項8】
前記液滴分注装置は、さらに、
前記吐出部が液滴を吐出する前の状態における前記特定の静電容量センサからの電気信号の値が第２の閾値を超える場合には、ユーザに対して前記センサプレートのメンテナンスを促すための通知を行う通知部を備える
請求項３に記載の液滴分注装置。
前記吐出部が液滴を吐出する前の状態における前記特定の静電容量センサからの電気信号の値が第２の閾値を超える場合には、ユーザに対して前記センサプレートのメンテナンスを促すための通知を行う通知部を備える
請求項３に記載の液滴分注装置。
【請求項9】
前記液滴分注装置は、さらに、
前記吐出部からの液滴が前記複数のウェルのうち特定のウェルに吐出される場合に、前記複数の静電容量センサのうち当該特定のウェルに対応する特定の静電容量センサを選択的に駆動する駆動回路を備える
請求項１に記載の液滴分注装置。
前記吐出部からの液滴が前記複数のウェルのうち特定のウェルに吐出される場合に、前記複数の静電容量センサのうち当該特定のウェルに対応する特定の静電容量センサを選択的に駆動する駆動回路を備える
請求項１に記載の液滴分注装置。
【請求項10】
前記センサプレートは、前記ウェルプレートの前記上面に一体的に形成されている
請求項１に記載の液滴分注装置。
請求項１に記載の液滴分注装置。
【請求項11】
前記吐出部は、所定の方向に沿って並んで配置された複数のノズルを含み、
前記複数の開口部の各々は、前記所定の方向に略平行に延在し且つ互いに対向する第１の辺及び第２の辺と、前記所定の方向に略垂直に延在し且つ互いに対向する第３の辺及び第４の辺と、を有する矩形状に形成され、
前記複数の静電容量センサの各々は、
当該静電容量センサに対応する前記開口部の前記周縁部のうち、前記第１の辺に対応する領域に配置された第１の電極と、
当該静電容量センサに対応する前記開口部の前記周縁部のうち、前記第２の辺に対応する領域に配置された第２の電極と、を含む
請求項１～１０のいずれか１項に記載の液滴分注装置。
前記複数の開口部の各々は、前記所定の方向に略平行に延在し且つ互いに対向する第１の辺及び第２の辺と、前記所定の方向に略垂直に延在し且つ互いに対向する第３の辺及び第４の辺と、を有する矩形状に形成され、
前記複数の静電容量センサの各々は、
当該静電容量センサに対応する前記開口部の前記周縁部のうち、前記第１の辺に対応する領域に配置された第１の電極と、
当該静電容量センサに対応する前記開口部の前記周縁部のうち、前記第２の辺に対応する領域に配置された第２の電極と、を含む
請求項１～１０のいずれか１項に記載の液滴分注装置。
【請求項12】
前記複数の開口部の各々は円形状に形成され、
前記複数の静電容量センサの各々は、
当該静電容量センサに対応する前記開口部の前記周縁部に沿って円弧状に配置された第１の電極と、
当該静電容量センサに対応する前記開口部の前記周縁部に沿って円弧状に配置され、且つ、前記開口部の径中心に対して略対称な位置に配置された第２の電極と、を含む
請求項１～１０のいずれか１項に記載の液滴分注装置。
前記複数の静電容量センサの各々は、
当該静電容量センサに対応する前記開口部の前記周縁部に沿って円弧状に配置された第１の電極と、
当該静電容量センサに対応する前記開口部の前記周縁部に沿って円弧状に配置され、且つ、前記開口部の径中心に対して略対称な位置に配置された第２の電極と、を含む
請求項１～１０のいずれか１項に記載の液滴分注装置。
【請求項13】
前記複数の開口部の各々は円形状又は矩形状に形成され、
前記複数の静電容量センサの各々は、
前記センサプレートの第１の主面において、当該静電容量センサに対応する前記開口部の前記周縁部に配置された第１の電極と、
前記センサプレートの前記第１の主面と反対側の第２の主面において、当該静電容量センサに対応する前記開口部の前記周縁部に配置された第２の電極と、を含む
請求項１～１０のいずれか１項に記載の液滴分注装置。
前記複数の静電容量センサの各々は、
前記センサプレートの第１の主面において、当該静電容量センサに対応する前記開口部の前記周縁部に配置された第１の電極と、
前記センサプレートの前記第１の主面と反対側の第２の主面において、当該静電容量センサに対応する前記開口部の前記周縁部に配置された第２の電極と、を含む
請求項１～１０のいずれか１項に記載の液滴分注装置。
【請求項14】
主面に複数のウェルが形成されたウェルプレートに向けて液滴を吐出する吐出部を有する液滴分注装置に用いられるセンサプレートであって、
前記吐出部と前記ウェルプレートとの間に配置され、前記複数のウェルにそれぞれ対応して複数の開口部が形成されたプレート本体と、
前記複数の開口部の各々の周縁部にそれぞれ配置された複数の静電容量センサと、を備える
センサプレート。
前記吐出部と前記ウェルプレートとの間に配置され、前記複数のウェルにそれぞれ対応して複数の開口部が形成されたプレート本体と、
前記複数の開口部の各々の周縁部にそれぞれ配置された複数の静電容量センサと、を備える
センサプレート。
【請求項15】
主面に複数のウェルが形成されたウェルプレートに液滴を分注するための液滴分注装置における液滴検出方法であって、
前記液滴分注装置は、
前記複数のウェルのうち１以上のウェルに向けて液滴を吐出する吐出部と、
前記吐出部と前記ウェルプレートとの間に配置されたセンサプレートであって、前記複数のウェルにそれぞれ対応して複数の開口部が形成され、前記複数の開口部の各々の周縁部にそれぞれ複数の静電容量センサが配置されたセンサプレートと、を備え、
前記液滴検出方法では、
前記複数の静電容量センサの各々を用いて、前記吐出部からの液滴が前記複数の開口部のうち当該静電容量センサに対応する開口部を通過したことに伴う静電容量の変化に基づいて、当該開口部を通過した液滴を検出する
液滴検出方法。
前記液滴分注装置は、
前記複数のウェルのうち１以上のウェルに向けて液滴を吐出する吐出部と、
前記吐出部と前記ウェルプレートとの間に配置されたセンサプレートであって、前記複数のウェルにそれぞれ対応して複数の開口部が形成され、前記複数の開口部の各々の周縁部にそれぞれ複数の静電容量センサが配置されたセンサプレートと、を備え、
前記液滴検出方法では、
前記複数の静電容量センサの各々を用いて、前記吐出部からの液滴が前記複数の開口部のうち当該静電容量センサに対応する開口部を通過したことに伴う静電容量の変化に基づいて、当該開口部を通過した液滴を検出する
液滴検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ウェルプレートに液滴を分注する液滴分注装置、センサプレート及び液滴検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ウェルプレートに試料又は検体等の液滴を分注する液滴分注装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この液滴分注装置では、ウェルプレートの上面に形成された複数のウェルの各々に向けて、インクジェットヘッドから所定量の液滴が吐出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００５－２８３１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述した従来の液滴分注装置では、インクジェットヘッドのノズルの詰まりが発生した場合には、複数のウェルの各々に所定量の液滴を精度良く分注することができないという課題が生じる。
【0005】
本発明は、上述した課題を解決しようとするものであり、その目的は、液滴を精度良く分注することができる液滴分注装置、センサプレート及び液滴検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る液滴分注装置は、主面に複数のウェルが形成されたウェルプレートに液滴を分注するための液滴分注装置であって、前記複数のウェルのうち１以上のウェルに向けて液滴を吐出する吐出部と、前記吐出部と前記ウェルプレートとの間に配置されたセンサプレートであって、前記複数のウェルにそれぞれ対応して複数の開口部が形成され、前記複数の開口部の各々の周縁部にそれぞれ複数の静電容量センサが配置されたセンサプレートと、を備える。
【0007】
本態様によれば、センサプレートの複数の開口部の各々の周縁部にはそれぞれ、複数の静電容量センサが配置されている。これにより、複数の静電容量センサの各々は、吐出部からの液滴が当該静電容量センサに対応する開口部を通過したことに伴う静電容量の変化に基づいて、当該開口部を通過した液滴を検出することができる。これにより、例えば、静電容量センサの検出結果に基づいて、所定量の液滴が開口部を通過したか否かを判定することができ、吐出部の詰まり等により液滴の吐出量が所定量に達していない場合には、不足分の量の液滴を吐出部から吐出させるなどの処理を実行することができる。その結果、ウェルプレートに液滴を精度良く分注することができる。
【0008】
例えば、本発明の第２の態様に係る液滴分注装置では、第１の態様において、前記複数の静電容量センサの各々は、前記吐出部からの液滴が前記複数の開口部のうち当該静電容量センサに対応する開口部を通過したことに伴う静電容量の変化に基づいて、当該開口部を通過した液滴を検出するように構成してもよい。
【0009】
本態様によれば、複数の静電容量センサの各々は、当該静電容量センサに対応する開口部を通過した液滴を精度良く検出することができる。
【0010】
例えば、本発明の第３の態様に係る液滴分注装置では、第２の態様において、前記複数の静電容量センサの各々は、前記静電容量の変化に応じて変化する電気信号を出力し、前記液滴分注装置は、さらに、前記複数の静電容量センサのうち特定の静電容量センサからの電気信号に基づいて、所定量の液滴が前記複数の開口部のうち前記特定の静電容量センサに対応する特定の開口部を通過したか否かを判定する判定部を備えるように構成してもよい。
【0011】
本態様によれば、判定部は、特定の静電容量センサからの電気信号に基づいて、所定量の液滴が特定の静電容量センサに対応する特定の開口部を通過したか否かを容易に判定することができる。
【0012】
例えば、本発明の第４の態様に係る液滴分注装置では、第３の態様において、前記判定部は、前記吐出部が液滴を吐出する前の状態における前記特定の静電容量センサからの電気信号の値と、前記吐出部が液滴を吐出中の状態における前記特定の静電容量センサからの電気信号の値との差分を算出し、前記差分を時間に対して積分した積分値と第１の閾値とを比較することにより、前記所定量の液滴が前記特定の開口部を通過したか否かを判定するように構成してもよい。
【0013】
本態様によれば、判定部は、積分値と第１の閾値とを比較することにより、所定量の液滴が特定の開口部を通過したか否かを容易に判定することができる。
【0014】
例えば、本発明の第５の態様に係る液滴分注装置では、第３の態様又は第４の態様において、前記液滴分注装置は、さらに、前記複数の静電容量センサの各々からの電気信号をアナログ－デジタル変換するコンバータを備え、前記判定部は、前記コンバータによりアナログ－デジタル変換された前記特定の静電容量センサからの電気信号に基づいて、前記所定量の液滴が前記特定の開口部を通過したか否かを判定するように構成してもよい。
【0015】
本態様によれば、判定部は、コンバータによりアナログ－デジタル変換された特定の静電容量センサからの電気信号に基づいて、所定量の液滴が特定の開口部を通過したか否かを判定するための演算処理を容易に行うことができる。
【0016】
例えば、本発明の第６の態様に係る液滴分注装置では、第３の態様又は第４の態様において、前記液滴分注装置は、さらに、前記複数の静電容量センサの各々からの電気信号をアナログ電気信号として累積するコンバータを備え、前記判定部は、前記コンバータにより累積された前記特定の静電容量センサからの電気信号に基づいて、前記所定量の液滴が前記特定の開口部を通過したか否かを判定するように構成してもよい。
【0017】
本態様によれば、判定部は、コンバータにより累積された特定の静電容量センサからの電気信号に基づいて、所定量の液滴が特定の開口部を通過したか否かを高感度で判定することができる。
【0018】
例えば、本発明の第７の態様に係る液滴分注装置では、第３の態様～第６の態様のいずれか一態様において、前記判定部は、さらに、前記所定量の液滴が前記特定の開口部を通過しなかったと判定した場合に、不足分の量の液滴を前記特定の開口部を通して吐出するように前記吐出部を制御するように構成してもよい。
【0019】
本態様によれば、所定量の液滴が特定の開口部を通過しなかった場合であっても、不足分の量の液滴を特定の開口部を通して吐出することにより、ウェルプレートに液滴を精度良く分注することができる。
【0020】
例えば、本発明の第８の態様に係る液滴分注装置では、第３の態様～第７の態様のいずれか一態様において、前記液滴分注装置は、さらに、前記吐出部が液滴を吐出する前の状態における前記特定の静電容量センサからの電気信号の値が第２の閾値を超える場合には、ユーザに対して前記センサプレートのメンテナンスを促すための通知を行う通知部を備えるように構成してもよい。
【0021】
本態様によれば、吐出部が液滴を吐出する前の状態における特定の静電容量センサからの電気信号の値が第２の閾値を超える場合には、センサプレートに液滴が付着している可能性がある。このような場合に、通知部がユーザに通知を行うことにより、ユーザに対してセンサプレートのメンテナンスを促すことができる。
【0022】
例えば、本発明の第９の態様に係る液滴分注装置では、第１の態様～第８の態様のいずれか一態様において、前記液滴分注装置は、さらに、前記吐出部からの液滴が前記複数のウェルのうち特定のウェルに吐出される場合に、前記複数の静電容量センサのうち当該特定のウェルに対応する特定の静電容量センサを選択的に駆動する駆動回路を備えるように構成してもよい。
【0023】
本態様によれば、駆動回路の省電力化を図ることができる。
【0024】
例えば、本発明の第１０の態様に係る液滴分注装置では、第１の態様～第９の態様のいずれか一態様において、前記センサプレートは、前記ウェルプレートの前記上面に一体的に形成されているように構成してもよい。
【0025】
本態様によれば、ウェルプレート及びセンサプレートをトレイ等に対して容易に着脱することができる。
【0026】
例えば、本発明の第１１の態様に係る液滴分注装置では、第１の態様～第１０の態様のいずれか一態様において、前記吐出部は、所定の方向に沿って並んで配置された複数のノズルを含み、前記複数の開口部の各々は、前記所定の方向に略平行に延在し且つ互いに対向する第１の辺及び第２の辺と、前記所定の方向に略垂直に延在し且つ互いに対向する第３の辺及び第４の辺と、を有する矩形状に形成され、前記複数の静電容量センサの各々は、当該静電容量センサに対応する前記開口部の前記周縁部のうち、前記第１の辺に対応する領域に配置された第１の電極と、当該静電容量センサに対応する前記開口部の前記周縁部のうち、前記第２の辺に対応する領域に配置された第２の電極と、を含むように構成してもよい。
【0027】
本態様によれば、各静電容量センサの感度を高めることができる。
【0028】
例えば、本発明の第１２の態様に係る液滴分注装置では、第１の態様～第１０の態様のいずれか一態様において、前記複数の開口部の各々は円形状に形成され、前記複数の静電容量センサの各々は、当該静電容量センサに対応する前記開口部の前記周縁部に沿って円弧状に配置された第１の電極と、当該静電容量センサに対応する前記開口部の前記周縁部に沿って円弧状に配置され、且つ、前記開口部の径中心に対して略対称な位置に配置された第２の電極と、を含むように構成してもよい。
【0029】
本態様によれば、各静電容量センサの感度を高めることができる。
【0030】
例えば、本発明の第１３の態様に係る液滴分注装置では、第１の態様～第１０の態様のいずれか一態様において、前記複数の開口部の各々は円形状又は矩形状に形成され、前記複数の静電容量センサの各々は、前記センサプレートの第１の主面において、当該静電容量センサに対応する前記開口部の前記周縁部に配置された第１の電極と、前記センサプレートの前記第１の主面と反対側の第２の主面において、当該静電容量センサに対応する前記開口部の前記周縁部に配置された第２の電極と、を含むように構成してもよい。
【0031】
本態様によれば、センサプレートを容易に作製することができる。
【0032】
また、本発明の第１４の態様に係るセンサプレートは、主面に複数のウェルが形成されたウェルプレートに向けて液滴を吐出する吐出部を有する液滴分注装置に用いられるセンサプレートであって、前記吐出部と前記ウェルプレートとの間に配置され、前記複数のウェルにそれぞれ対応して複数の開口部が形成されたプレート本体と、前記複数の開口部の各々の周縁部にそれぞれ配置された複数の静電容量センサと、を備える。
【0033】
本態様によれば、上述と同様に、ウェルプレートに液滴を精度良く分注することができる。
【0034】
また、本発明の第１５の態様に係る液滴検出方法は、主面に複数のウェルが形成されたウェルプレートに液滴を分注するための液滴分注装置における液滴検出方法であって、前記液滴分注装置は、前記複数のウェルのうち１以上のウェルに向けて液滴を吐出する吐出部と、前記吐出部と前記ウェルプレートとの間に配置されたセンサプレートであって、前記複数のウェルにそれぞれ対応して複数の開口部が形成され、前記複数の開口部の各々の周縁部にそれぞれ複数の静電容量センサが配置されたセンサプレートと、を備え、前記液滴検出方法では、前記複数の静電容量センサの各々を用いて、前記吐出部からの液滴が前記複数の開口部のうち当該静電容量センサに対応する開口部を通過したことに伴う静電容量の変化に基づいて、当該開口部を通過した液滴を検出する。
【0035】
本態様によれば、複数の静電容量センサの各々を用いて、吐出部からの液滴が当該静電容量センサに対応する開口部を通過したことに伴う静電容量の変化に基づいて、当該開口部を通過した液滴を検出する。これにより、例えば、静電容量センサの検出結果に基づいて、所定量の液滴が開口部を通過したか否かを判定することができ、吐出部の詰まり等により液滴の吐出量が所定量に達していない場合には、不足分の量の液滴を吐出部から吐出させるなどの処理を実行することができる。その結果、ウェルプレートに液滴を精度良く分注することができる。
【発明の効果】
【0036】
本発明の一態様に係る液滴分注装置等によれば、液滴を精度良く分注することができる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】実施の形態１に係る液滴分注装置の外観を示す斜視図である。
【図2】実施の形態１に係る液滴分注装置の内部構造を示す斜視図である。
【図3】実施の形態１に係る液滴分注装置のウェルプレート及びセンサプレートを示す分解斜視図である。
【図4】実施の形態１に係る液滴分注装置のウェルプレートを示す平面図である。
【図5】実施の形態１に係る液滴分注装置のセンサプレートの上面側を示す平面図である。
【図6】実施の形態１に係る液滴分注装置のセンサプレートの下面側を示す平面図である。
【図8】実施の形態１に係る液滴分注装置の機能構成を示すブロック図である。
【図9】実施の形態１に係る電気信号の時間変化の一例を示すグラフである。
【図10】実施の形態１に係る液滴分注装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図11】実施の形態２に係るセンサプレートを示す図である。
【図12】実施の形態３に係るセンサプレートを示す図である。
【図13】実施の形態４に係るセンサプレートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0038】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【0039】
（実施の形態１）
［１．液滴分注装置の全体構成］
まず、図１～図４を参照しながら、実施の形態１に係る液滴分注装置２の全体構成について説明する。図１は、実施の形態１に係る液滴分注装置２の外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係る液滴分注装置２の内部構造を示す斜視図である。図３は、実施の形態１に係る液滴分注装置２のウェルプレート１０及びセンサプレート１２を示す分解斜視図である。図４は、実施の形態１に係る液滴分注装置２のウェルプレート１０を示す平面図である。
［１．液滴分注装置の全体構成］
まず、図１～図４を参照しながら、実施の形態１に係る液滴分注装置２の全体構成について説明する。図１は、実施の形態１に係る液滴分注装置２の外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係る液滴分注装置２の内部構造を示す斜視図である。図３は、実施の形態１に係る液滴分注装置２のウェルプレート１０及びセンサプレート１２を示す分解斜視図である。図４は、実施の形態１に係る液滴分注装置２のウェルプレート１０を示す平面図である。
【0040】
なお、図１～図４において、液滴分注装置２の左右方向をＸ軸方向、液滴分注装置２の前後方向をＹ軸方向、液滴分注装置２の上下方向をＺ軸方向として説明する。また、Ｘ軸方向のプラス側を「右」、Ｘ軸方向のマイナス側を「左」Ｙ軸方向のプラス側を「後」、Ｙ軸方向のマイナス側を「前」、Ｚ軸方向のプラス側を「上」、Ｚ軸方向のマイナス側を「下」として説明する。
【0041】
図１～図３に示すように、液滴分注装置２は、筐体４と、トレイユニット６と、吐出ユニット８と、ウェルプレート１０と、センサプレート１２とを備えている。本実施の形態では、液滴分注装置２は、液滴をウェルプレート１０に分注するための装置である。液滴は、例えば医療分野や理化学分野における試験等で用いられる、液体の試薬、検体又は試料等である。
【0042】
図１に示すように、筐体４は、中空状の箱形に形成されている。筐体４の前面には、ウェルプレート１０及びセンサプレート１２を出し入れするための開口部１４が形成されている。また、図２に示すように、筐体４の内部には、液滴分注装置２の各部品を支持するためのベースプレート１６が配置されている。
【0043】
【0044】
トレイ１８は、ウェルプレート１０を着脱可能に載置するためのものである。トレイ１８は、筐体４の内部に配置されたガイドプレート２２に、前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持されている。これにより、トレイ１８は、ガイドプレート２２に沿って前後方向に、筐体４の内部に収納される収納位置（図１に示すトレイ１８の位置）と、少なくとも一部が筐体４の開口部１４を通して手前側（Ｙ軸方向のマイナス側）に引き出される引き出し位置（図２に示すトレイ１８の位置）との間を移動可能である。
【0045】
トレイモータ２０は、例えばサーボモータで構成され、筐体４の内部のベースプレート１６に支持されている。トレイモータ２０は、ヘッド部２６（後述する）に対して、トレイ１８を前後方向に相対的に移動させる。具体的には、トレイモータ２０の駆動力がラック・ピニオン機構（図示せず）を介してトレイ１８に伝達されることにより、トレイ１８が収納位置と引き出し位置との間を移動する。トレイ１８が引き出し位置にある状態で、ウェルプレート１０をトレイ１８に対して着脱することができる。トレイモータ２０の駆動は、筐体４の内部に配置された制御基板６４（図８参照）により制御される。なお、説明の都合上、図２では、制御基板６４の図示を省略してある。
【0046】
ウェルプレート１０は、例えばＸＹ平面視で略矩形状の平板状に形成されており、トレイ１８の上面に着脱可能に載置される。図４に示すように、ウェルプレート１０の上面（主面の一例）には、複数のウェル２４が行列状に配置されている。複数のウェル２４の各々は、ヘッド部２６から吐出された液滴を溜めるための凹部であり、例えばＸＹ平面視で矩形状に形成されている。トレイ１８が収納位置にある状態で、ウェルプレート１０の複数のウェル２４は、ヘッド部２６の下方に配置される。１つのウェルプレート１０に形成されているウェル２４の数は、例えば１５３６個（＝３２×４８）である。また、ＸＹ平面視において、各ウェル２４の横（Ｘ軸方向）の長さＤ１は例えば１．７ｍｍであり、各ウェル２４の縦（Ｙ軸方向）の長さＤ２は例えば１．７ｍｍである。
【0047】
センサプレート１２は、例えばＸＹ平面視で略矩形状の平板状に形成されており、ウェルプレート１０の上面に着脱可能に載置される。すなわち、センサプレート１２は、ヘッド部２６とウェルプレート１０との間に配置される。なお、説明の都合上、図２では、センサプレート１２の複数の開口部４２（後述する）等の図示を省略してある。センサプレート１２の具体的な構成については、後述する。
【0048】
吐出ユニット８は、ウェルプレート１０の複数のウェル２４のうち１以上のウェル２４に向けて液滴を吐出するためのユニットであり、筐体４の内部に配置されている。吐出ユニット８による液滴の吐出方式は、ミスト状の液滴を吐出する、いわゆるインクジェット方式である。図２に示すように、吐出ユニット８は、ヘッド部２６（吐出部の一例）と、ヘッド部２６を駆動するための駆動機構２８とを有している。吐出ユニット８の駆動は、筐体４の内部に配置された制御基板６４により制御される。
【0049】
ヘッド部２６は、キャリッジ３０と、キャリッジ３０に着脱可能に取り付けられたカートリッジ３２とを有している。カートリッジ３２の内部には、液滴が充填されている。後述する図６に示すように、カートリッジ３２の下面には、微細な複数のノズル３４が配置されている。複数のノズル３４は、カートリッジ３２の前後方向（所定の方向の一例）に沿って並んで配置されている。カートリッジ３２がキャリッジ３０に取り付けられた状態では、複数のノズル３４は、キャリッジ３０の下端部から露出される。ヘッド部２６は、カートリッジ３２の複数のノズル３４から供給された液滴を、収納位置にあるトレイ１８に載置されたウェルプレート１０に向けて下方に吐出する。
【0050】
駆動機構２８は、ヘッド部２６を所定の走査方向（Ｘ軸方向）に往復移動させるための機構である。図２に示すように、駆動機構２８は、ガイドシャフト３６と、キャリアモータ３８と、タイミングベルト４０とを有している。
【0051】
ガイドシャフト３６は、筐体４の内部のベースプレート１６に支持されており、所定の走査方向に沿って長尺状に延びている。ガイドシャフト３６には、ヘッド部２６のキャリッジ３０が移動可能に支持されている。キャリアモータ３８は、例えばサーボモータで構成され、筐体４の内部のベースプレート１６に支持されている。キャリアモータ３８の駆動力は、タイミングベルト４０を介してヘッド部２６に伝達される。これにより、ヘッド部２６は、収納位置にあるトレイ１８に載置されたウェルプレート１０に対して、ガイドシャフト３６に沿って所定の走査方向に往復移動する。すなわち、キャリアモータ３８は、トレイ１８に対して、ヘッド部２６を左右方向に相対的に移動させる。
【0052】
上述した液滴分注装置２では、ウェルプレート１０がトレイ１８の上面に載置され、且つ、センサプレート１２がウェルプレート１０の上面に載置された状態で、トレイ１８が収納位置から引き出し位置に向けて移動しながら、ヘッド部２６が所定の走査方向に往復移動して、ヘッド部２６からウェルプレート１０に向けて液滴が吐出される。これにより、ウェルプレート１０の複数のウェル２４の各々に液滴が所定量（例えば、ピコリットルオーダーの量）ずつ溜められ、ウェルプレート１０に液滴が分注される。なお、ヘッド部２６からの１回の液滴の吐出で、例えば数個～十数個のウェル２４の各々にまとめて分注されてもよいし、単一のウェル２４にのみ分注されてもよい。
【0053】
［２．センサプレートの構成］
次に、図５～図７を参照しながら、センサプレート１２の構成について説明する。図５は、実施の形態１に係る液滴分注装置２のセンサプレート１２の上面側を示す平面図である。図６は、実施の形態１に係る液滴分注装置２のセンサプレート１２の下面側を示す平面図である。図７は、図５のＶＩＩ－ＶＩＩ線による、実施の形態１に係るセンサプレート１２の要部断面図である。
次に、図５～図７を参照しながら、センサプレート１２の構成について説明する。図５は、実施の形態１に係る液滴分注装置２のセンサプレート１２の上面側を示す平面図である。図６は、実施の形態１に係る液滴分注装置２のセンサプレート１２の下面側を示す平面図である。図７は、図５のＶＩＩ－ＶＩＩ線による、実施の形態１に係るセンサプレート１２の要部断面図である。
【0054】
図５及び図６に示すように、センサプレート１２は、プレート本体４１を有している。プレート本体４１は、例えばＸＹ平面視で略矩形状の平板状に形成され、樹脂等で形成されている。プレート本体４１には、ウェルプレート１０の複数のウェル２４にそれぞれ対応して、複数の開口部４２が行列状（例えば、３２列×４８行）に形成されている。すなわち、複数の開口部４２はそれぞれ、複数のウェル２４に１対１で対応しており、１つのセンサプレート１２に形成されている開口部４２の数は、ウェル２４の数と同じ例えば１５３６個（＝３２×４８）である。複数の開口部４２の各々は、例えばＸＹ平面視で矩形状に形成された、プレート本体４１の厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通する貫通孔である。
【0055】
複数の開口部４２はそれぞれ、複数のウェル２４の各直上に配置されている。具体的には、センサプレート１２をＸＹ平面視した場合に、複数の開口部４２の各々の大きさ（面積）はそれぞれ、複数のウェル２４の各々の大きさ（面積）よりも小さく、且つ、複数の開口部４２の各々の輪郭はそれぞれ、複数のウェル２４の各々の輪郭よりも内側に配置されている。ＸＹ平面視において、各開口部４２の横（Ｘ軸方向）の長さＤ３は例えば１．０ｍｍ（＜Ｄ１）であり、各開口部４２の縦（Ｙ軸方向）の長さＤ４は例えば１．０ｍｍ（＜Ｄ２）である。図７に示すように、開口部４２の外周部は、ウェル２４の全周に亘って、ウェル２４の内側に環状且つ庇状に突出している。これにより、ヘッド部２６からの液滴は、センサプレート１２の開口部４２を通過して、当該開口部４２の直下のウェル２４に向けて吐出されるようになる。なお、説明の都合上、上述した図２では、複数の開口部４２等の図示を省略してある。
【0056】
センサプレート１２は、さらに、複数の静電容量センサ４６がアレイ状に配置された静電容量センサアレイ４４を有している。複数の静電容量センサ４６の各々は、第１の電極４８及び第２の電極５２を含んでいる。
【0057】
図５及び図７に示すように、複数の第１の電極４８はそれぞれ、プレート本体４１の上面（すなわちウェルプレート１０と反対側の面であって、第１の主面の一例）において、複数の開口部４２の各周縁部に配置されている。複数の第１の電極４８の各々は、例えば銅箔等で形成され、開口部４２の全周を取り囲むように、例えばＸＹ平面視で矩形状の環状に形成されている。
【0058】
複数の第１の電極４８は、複数の開口部４２にそれぞれ対応して行列状（例えば、３２列×４８行）に配置されている。すなわち、複数の第１の電極４８は、互いに直交する方向に、複数のカラム（列）Ｃｉ（ｉ＝０，１，・・・，３２）、及び、複数のロウ（行）Ｒｊ（ｊ＝０，１，・・・，４８）を形成している。図５に示すように、同じカラムＣｉに属する複数の第１の電極４８は、銅箔等で形成された導電パターン５０で互いに電気的に接続されている。
【0059】
また、図６及び図７に示すように、複数の第２の電極５２はそれぞれ、プレート本体４１の下面（すなわちウェルプレート１０に対向する側の面であって、第２の主面の一例）において、複数の開口部４２の各周縁部に配置されている。複数の第２の電極５２の各々は、例えば銅箔等で形成され、開口部４２の全周を取り囲むように、例えばＸＹ平面視で矩形状の環状に形成されている。
【0060】
複数の第２の電極５２は、複数の開口部４２にそれぞれ対応して行列状（例えば、３２列×４８行）に配置されている。すなわち、複数の第２の電極５２は、互いに直交する方向に、複数のカラムＣｉ（ｉ＝０，１，・・・，３２）、及び、複数のロウＲｊ（ｊ＝０，１，・・・，４８）を形成している。図６に示すように、同じロウＲｊに属する複数の第２の電極５２は、銅箔等で形成された導電パターン５０で互いに電気的に接続されている。
【0061】
１つの同じ開口部４２に対して配置された第１の電極４８及び第２の電極５２は、プレート本体４１の厚み方向に互いに対向して配置されている。なお、これら一対の第１の電極４８及び第２の電極５２は、電気的に絶縁されている。
【0062】
図５に示すように、センサプレート１２は、さらに、センサコントローラ５６（駆動回路の一例）と、電源供給部５８とを有している。センサコントローラ５６は、静電容量センサアレイ４４を駆動する。電源供給部５８は、センサコントローラ５６に駆動電力を供給する。
【0063】
［３．液滴分注装置の機能構成］
次に、図８及び図９を参照しながら、実施の形態１に係る液滴分注装置２の機能構成について説明する。図８は、実施の形態１に係る液滴分注装置２の機能構成を示すブロック図である。図９は、実施の形態１に係る電気信号の時間変化の一例を示すグラフである。
次に、図８及び図９を参照しながら、実施の形態１に係る液滴分注装置２の機能構成について説明する。図８は、実施の形態１に係る液滴分注装置２の機能構成を示すブロック図である。図９は、実施の形態１に係る電気信号の時間変化の一例を示すグラフである。
【0064】
図８に示すように、センサプレート１２は、機能構成として、静電容量センサアレイ４４と、センサコントローラ５６と、電源供給部５８と、コンバータ６０とを有している。
【0065】
センサコントローラ５６は、電源供給部５８からの駆動電力に基づいて、静電容量センサアレイ４４の複数の静電容量センサ４６の各々を駆動する。具体的には、センサコントローラ５６は、複数の静電容量センサ４６の各々の第１の電極４８に、電源供給部５８からの駆動電力に基づく駆動電圧を印加する。
【0066】
なお、センサコントローラ５６は、ヘッド部２６からの液滴が１又は複数のウェル２４に吐出される場合に、当該１又は複数のウェル２４に対応する１又は複数の静電容量センサ４６を選択的に駆動してもよい。また、本実施の形態では、センサコントローラ５６は、複数の静電容量センサ４６の各々の第１の電極４８に駆動電圧を印加したが、これに限定されず、複数の静電容量センサ４６の各々の第２の電極５２に駆動電圧を印加してもよい。
【0067】
また、センサコントローラ５６は、除電用スイッチ６２のオン・オフを制御する。除電用スイッチ６２は、静電容量センサアレイ４４と接地との間に配置されている。センサコントローラ５６が除電用スイッチ６２をオンすることにより、静電容量センサアレイ４４が除電用スイッチ６２を介して接地される。これにより、静電容量センサアレイ４４に帯電している電荷を、除電用スイッチ６２を介して接地に流すことができる。
【0068】
複数の静電容量センサ４６の各々は、ヘッド部２６からの液滴が当該静電容量センサ４６に対応する開口部４２を通過したことに伴う静電容量の変化に応じて変化する電気信号を出力する。すなわち、複数の静電容量センサ４６の各々は、ヘッド部２６からの液滴が当該静電容量センサ４６に対応する開口部１４を通過したことに伴う静電容量の変化に基づいて、当該開口部４２を通過した液滴の量の変化を検出する。
【0069】
コンバータ６０は、複数の静電容量センサ４６の各々からの電気信号をアナログ－デジタル変換する。コンバータ６０は、アナログ－デジタル変換した電気信号を、制御基板６４に出力する。
【0070】
コンバータ６０は、例えば図９の（ａ）及び（ｂ）に示すような電気信号を出力する。図９の（ａ）及び（ｂ）において、横軸は時間を表し、縦軸は電気信号の値（以下、「センサ出力値」ともいう）を表している。図９の（ａ）に示すグラフは、液滴の吐出中にノズル３４の詰まりが発生した場合における、電気信号の時間変化の一例である。図９の（ｂ）に示すグラフは、液滴の吐出中にノズル３４の詰まりが発生しない場合における、電気信号の時間変化の一例である。
【0071】
図９の（ａ）に示す例では、ヘッド部２６が液滴の吐出を開始する時刻Ｔ０よりも前の状態において、センサ出力値はＥ０（＞０）となっている。時刻Ｔ０でヘッド部２６が液滴の吐出を開始すると、センサ出力値はＥ０からＥ１まで上昇する。その後、時刻Ｔ１で液滴の吐出中にヘッド部２６においてノズル３４の詰まりが発生することにより、センサ出力値がＥ１からＥ２まで例えば５％程度低下する。その後、時刻Ｔ２でヘッド部２６が液滴の吐出を終了することにより、センサ出力値はＥ２からＥ０まで低下する。
【0072】
また、図９の（ｂ）に示す例では、ヘッド部２６が液滴の吐出を開始する時刻Ｔ０よりも前の状態において、センサ出力値はＥ０となっている。時刻Ｔ０でヘッド部２６が液滴の吐出を開始すると、センサ出力値はＥ０からＥ１まで上昇する。その後、ヘッド部２６においてノズル３４の詰まりが発生することなく液滴の吐出が行われ、時刻Ｔ２でヘッド部２６が液滴の吐出を終了することにより、センサ出力値はＥ１からＥ０まで低下する。
【0073】
なお、本実施の形態では、コンバータ６０は、複数の静電容量センサ４６の各々からの電気信号をアナログ－デジタル変換したが、これに限定されず、複数の静電容量センサ４６の各々からの電気信号をアナログ電気信号のまま処理してもよい。具体的には、コンバータ６０は、例えば一般的なローパスフィルタやサンプルホールド回路、チャージポンプ回路等（図示せず）を用いて、複数の静電容量センサ４６の各々からの電気信号をアナログ電気信号として累積し、その累積量を電圧として出力してもよい。この場合、コンバータ６０は、必要に応じてさらにアナログ－デジタル変換してもよい。このようにアナログ電気信号を用いることで、より高感度な検出系を構成することができる。
【0074】
図８に戻り、制御基板６４は、機能構成として、判定部６６と、吐出制御部６８と、移動制御部７０と、通知部７２とを有している。
【0075】
判定部６６は、複数の静電容量センサ４６のうち特定の静電容量センサ４６ａ（図７参照）からコンバータ６０を介して出力された電気信号に基づいて、所定量の液滴が複数の開口部４２のうち特定の静電容量センサ４６ａに対応する特定の開口部４２ａ（図７参照）を通過したか否かを判定する。なお、特定の開口部４２ａは、複数のウェル２４のうち特定のウェル２４ａ（図７参照）に対応して配置されている。
【0076】
具体的には、図９の（ａ）に示す例では、判定部６６は、時刻Ｔ０～Ｔ１では、ヘッド部２６が液滴を吐出する前の状態におけるセンサ出力値Ｅ０と、ヘッド部２６が液滴を吐出中の状態におけるセンサ出力値Ｅ１との差分（Ｅ１－Ｅ０）を算出する。また、判定部６６は、時刻Ｔ１～Ｔ２では、センサ出力値Ｅ０と、ヘッド部２６が液滴を吐出中の状態におけるセンサ出力値Ｅ２との差分（Ｅ２－Ｅ０）を算出する。そして、判定部６６は、当該差分を時間（Ｔ０～Ｔ２）に対して積分した積分値を算出する。この積分値は、図９の（ａ）においてハッチングを付した領域の面積に相当する。そして、判定部６６は、算出した積分値と第１の閾値とを比較することにより、所定量の液滴が特定の開口部４２ａを通過したか否かを判定する。
【0077】
ここで、第１の閾値は、所定量の液滴が特定の開口部４２ａを通過したか否かを判定するための目標値である。第１の閾値は、例えば次式１により算出される。
【0078】
第１の閾値＝［｛（液滴を吐出中の状態における期待されるセンサ出力値）－α×（液滴を吐出する前の状態における平均化したセンサ出力値Ｅ０）｝×（時刻Ｔ２－時刻Ｔ０）］ （式１）
【0079】
上式１において、液滴を吐出する前の状態における平均化したセンサ出力値Ｅ０には、ノイズ等の影響を考慮して一定の倍率α（例えば１．０５倍）を乗じる。液滴を吐出する前の状態における平均化したセンサ出力値Ｅ０は、最初の分注動作前に取得した値でもよいし、分注動作時毎に更新した値でもよい。分注動作時毎に更新した値を用いた場合、液滴の付着等でセンサ出力値Ｅ０が変動した際に適切な値で更新されていくため、より精度良い結果が得られる。
【0080】
あるいは、液滴を吐出する前の状態における平均化したセンサ出力値Ｅ０の代わりに、センサのダイナミックレンジ又は回路の電気的特性から想定される、液滴を吐出する前の状態におけるセンサ出力値Ｅ０の最大値に一定の倍率（例えば１．０５倍）を乗じた値の固定値としてもよい。この場合、倍率の値は、得られるセンサ出力のダイナミックレンジ又は回路のノイズレベル等によって適宜変更できることが望ましく、予めデフォルト値として倍率を決めておく、又は、稼働させる際にパラメータとしてユーザが入力する等の設定方法が考えられる。
【0081】
図９の（ａ）に示す例では、判定部６６は、算出した積分値が第１の閾値未満となるため、所定量の液滴が特定の開口部４２ａを通過しなかったと判定する。この場合、判定部６６は、不足分の量の液滴をヘッド部２６から特定の開口部４２ａを通して吐出するように、吐出制御部６８に指示する。
【0082】
また、図９の（ｂ）に示す例では、判定部６６は、時刻Ｔ０～Ｔ２では、ヘッド部２６が液滴を吐出する前の状態におけるセンサ出力値Ｅ０と、ヘッド部２６が液滴を吐出中の状態におけるセンサ出力値Ｅ１との差分（Ｅ１－Ｅ０）を算出する。そして、判定部６６は、当該差分を時間（Ｔ０～Ｔ２）に対して積分した積分値を算出する。この積分値は、図９の（ｂ）においてハッチングを付した領域の面積に相当する。そして、判定部６６は、算出した積分値と第１の閾値とを比較することにより、所定量の液滴が特定の開口部４２ａを通過したか否かを判定する。図９の（ｂ）に示す例では、判定部６６は、算出した積分値が第１の閾値と等しいため、所定量の液滴が特定の開口部４２ａを通過したと判定する。
【0083】
上述したように、判定部６６は、算出した積分値と第１の閾値とを比較することにより、所定量の液滴が特定の開口部４２ａを通過したか否かを判定する。これは、特定の静電容量センサ４６ａからコンバータ６０を介して出力された電気信号と、特定の開口部４２ａを通過する液滴の体積の投影との間に相関関係があることを利用したものである。以下、このことについて説明する。
【0084】
特定の開口部４２ａを通過する液滴の集合を、誘電率が均等に分布した等断面積の柱状立体（以下、「液柱」という）と見立てて、液柱の断面積の時間変化を考える。この時、断面積の変化率と誘電率の変化率とは比例するので、単位時間当たりのセンサ出力値の変化を観測することにより、等価的に特定の開口部４２ａを通過する液滴の量の変化を捉えることが可能である。
【0085】
ここで、特定の開口部４２ａの深さをＤとした時、プレート本体４１の上面からの距離ｄ（０＜ｄ＜Ｄ）における液柱の断面積は、ヘッド部２６から液滴の吐出が開始されてからの時刻ｔと距離ｄとの関数としてＳ（ｔ，ｄ）と表される。この時、深さｄ、時刻ｔにおける微小時間Δｔでの吐出液滴量は、Ｓ（ｔ，ｄ）×Δｔで表され、特定の開口部４２ａに存在する液滴の体積Ｖ（ｔ）は、次式２により得られる。
【0086】
【数1】
【0087】
また、特定の開口部４２ａのうち液柱の占める領域の静電容量Ｃ１の変化は、次式３で示すように、断面積Ｓ１、すなわち液柱の体積の変化に応じた変動を示す。一方、特定の開口部４２ａのうち空気の占める領域の静電容量Ｃ２は、次式４で示すように、断面積Ｓ２、すなわち液柱の体積の変化に応じた変動を示す。その結果、静電容量Ｃ１及びＣ２の合成容量Ｃは次式５で示され、特定の静電容量センサ４６ａからの電気信号に基づいて、断面積Ｓ１の変化、すなわち特定の開口部４２ａに存在する液滴の体積変化を推定することが可能となる。
【0088】
【数2】
【0089】
また、液滴の吐出の開始から終了までの時間Ｔｄｉｓｐにおける、液滴の全吐出量Ｖａｍｏｕｎｔは、次式６で得られる。
【0090】
【数3】
【0091】
図８に戻り、吐出制御部６８は、判定部６６からの指示に基づいて、吐出ユニット８のヘッド部２６からの液滴の吐出を制御する。
【0092】
移動制御部７０は、判定部６６からの指示に基づいて、吐出ユニット８のキャリアモータ３８の駆動、及び、トレイモータ２０の駆動を制御する。
【0093】
通知部７２は、ヘッド部２６が液滴を吐出する前の状態におけるセンサ出力値Ｅ０が第２の閾値を超える場合に、判定部６６からの指示に基づいて、ユーザに対してセンサプレート１２のメンテナンス（例えば、クリーニング又は交換等）を促すための通知を行う。
【0094】
第２の閾値は、センサプレート１２のプレート本体４１の下面に液滴が付着してしまうことにより、所定量の液滴の算出精度が低下することを判定するための閾値である。第２の閾値は、例えば以下のようにして決定される。液滴を吐出する前の状態における平均化したセンサ出力値をＥ０とし、このＥ０に一定の倍率（例えば１．０５倍）を乗じたものを第２の閾値とすることができる。あるいは、第２の閾値は、センサ特性のダイナミックレンジ又は回路の電気的特性から想定される、液滴を吐出する前の状態におけるセンサ出力値Ｅ０の最大値に一定の倍率（例えば１．０５倍）を乗じた値の固定値としてもよい。この場合、倍率の値は、得られるセンサ出力のダイナミックレンジ又は回路のノイズレベル等によって適宜変更できることが望ましく、予めデフォルト値として倍率を決めておく、又は、稼働させる際にパラメータとしてユーザが入力する等の設定方法が考えられる。また、第２の閾値の決定には、センサ出力値Ｅ０に一定の倍率を乗じるだけでなく、オフセットを加える又は減じてもよい。オフセットを加える又は減じることによって、回路のＤＣ成分をキャンセルすることができ、精度良く判定できるようになる。
【0095】
ここで、センサ出力値Ｅ０が第２の閾値を超える場合には、センサプレート１２のプレート本体４１の下面に、ウェル２４の底部で跳ね返った液滴が付着している可能性があるため、判定部６６の判定精度が低下するおそれがある。そのため、このような場合に通知部７２が上記通知を行うことにより、ユーザに対してセンサプレート１２のメンテナンスを促すことができる。なお、通知部７２は、例えば、筐体４に配置されたディスプレイ（図示せず）に通知内容を表示してもよいし、ユーザが使用するスマートフォン又はパーソナルコンピュータ等の端末装置に通知内容を送信してもよい。
【0096】
【0097】
以下、ヘッド部２６からの所定量（以下、「目標吐出量」という）の液滴を、特定の開口部４２ａを通して特定のウェル２４ａに吐出する場合について説明する。
【0098】
図１０に示すように、まず、センサコントローラ５６は、判定部６６からの指示に基づいて、除電用スイッチ６２をオンする（Ｓ１０１）。これにより、静電容量センサアレイ４４に帯電している電荷が除電用スイッチ６２を介して接地に流れ、静電容量センサアレイ４４が除電される。
【0099】
次いで、判定部６６は、ヘッド部２６が液滴を吐出する前の状態におけるセンサ出力値が第２の閾値を超えているか否かを判定する（Ｓ１０２）。当該センサ出力値が第２の閾値を超えている場合には（Ｓ１０２でＹＥＳ）、判定部６６は、通知部７２に指示を出力する。これにより、通知部７２は、判定部６６からの指示に基づいて、ユーザに対してセンサプレート１２のメンテナンスを促すための通知を行う（Ｓ１０３）。その後、図１０のフローチャートの処理を終了する。
【0100】
ステップＳ１０２に戻り、センサ出力値が第２の閾値以下である場合には（Ｓ１０２でＮＯ）、判定部６６は、液滴を吐出すべき特定のウェル２４ａを指定し（Ｓ１０４）、移動制御部７０に指示を出力する。これにより、移動制御部７０は、判定部６６からの指示に基づいて、ヘッド部２６が特定のウェル２４ａの直上に位置するように、キャリアモータ３８及びトレイモータ２０を駆動する（Ｓ１０５）。
【0101】
次いで、判定部６６は、目標吐出量に応じた吐出時間Ｔｄｉｓｐを設定し（Ｓ１０６）、吐出制御部６８に指示を出力する。次いで、吐出制御部６８は、判定部６６からの指示に基づいて、液滴の吐出を開始するようにヘッド部２６を制御する（Ｓ１０７）。これにより、ヘッド部２６からの液滴が、吐出時間Ｔｄｉｓｐに亘って特定の開口部４２ａを通して特定のウェル２４ａに吐出される。この時、液滴が特定の開口部４２ａを通過するのに伴い、静電容量が変化する。特定の静電容量センサ４６ａは、吐出時間Ｔｄｉｓｐの間、静電容量の変化に応じて変化する電気信号を出力する。
【0102】
吐出時間Ｔｄｉｓｐが経過して液滴の吐出が終了したタイミングで、判定部６６は、ヘッド部２６が液滴を吐出する前の状態におけるセンサ出力値と、ヘッド部２６が液滴を吐出中の状態におけるセンサ出力値との差分を算出し、当該差分を時間に対して積分した積分値を算出する（Ｓ１０８）。次いで、判定部６６は、算出した積分値が第１の閾値と等しいか否かを判定する（Ｓ１０９）。
【0103】
積分値が第１の閾値と等しい場合には（Ｓ１０９でＹＥＳ）、判定部６６は、目標吐出量の液滴が特定の開口部４２ａを通過した、すなわち、ヘッド部２６からの液滴の吐出量が目標吐出量に達したと判定する（Ｓ１１０）。その後、図１０のフローチャートの処理を終了する。
【0104】
ステップＳ１０９に戻り、積分値が第１の閾値未満である場合には（Ｓ１０９でＮＯ）、判定部６６は、目標吐出量の液滴が特定の開口部４２ａを通過していない、すなわち、ヘッド部２６からの液滴の吐出量が目標吐出量に達していないと判定する（Ｓ１１１）。この場合、判定部６６は、不足分の量の液滴に応じた吐出時間Ｔ’ｄｉｓｐ（＜Ｔｄｉｓｐ）を設定して（Ｓ１１２）、吐出制御部６８に指示を出力し、上述したステップＳ１０７に戻る。
【0105】
次いで、吐出制御部６８は、判定部６６からの指示に基づいて、液滴の吐出を開始するようにヘッド部２６を制御する（Ｓ１０７）。これにより、ヘッド部２６からの不足分の量の液滴が、吐出時間Ｔ’ｄｉｓｐに亘って特定の開口部４２ａを通して特定のウェル２４ａに吐出される。その後、ヘッド部２６からの液滴の吐出量が目標吐出量に達するまで、上述したステップＳ１０７～Ｓ１１２が繰り返し実行される。
【0106】
［５．効果］
特定の静電容量センサ４６ａは、ヘッド部２６からの液滴が特定の静電容量センサ４６ａに対応する特定の開口部４２ａを通過したことに伴う静電容量の変化に基づいて、特定の開口部４２ａを通過した液滴の量の変化を検出する。
特定の静電容量センサ４６ａは、ヘッド部２６からの液滴が特定の静電容量センサ４６ａに対応する特定の開口部４２ａを通過したことに伴う静電容量の変化に基づいて、特定の開口部４２ａを通過した液滴の量の変化を検出する。
【0107】
これにより、例えば、特定の静電容量センサ４６ａの検出結果に基づいて、所定量の液滴が特定の開口部４２ａを通過したか否かを判定することができ、ヘッド部２６におけるノズル３４の詰まり等により液滴の吐出量が所定量に達していない場合には、不足分の量の液滴をヘッド部２６から吐出させるなどの処理を実行することができる。その結果、ウェルプレート１０に液滴を精度良く分注することができる。
【0108】
（実施の形態２）
図１１を参照しながら、実施の形態２に係るセンサプレート１２Ａの構成について説明する。図１１は、実施の形態２に係るセンサプレート１２Ａを示す図である。具体的には、図１１の（ａ）は、実施の形態２に係るセンサプレート１２Ａの一部を拡大して示す平面図であり、図１１の（ｂ）は、図１１の（ａ）のＸＩＢ－ＸＩＢ線によるセンサプレート１２Ａの要部断面図である。なお、以下に示す各実施の形態において、上記実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図１１を参照しながら、実施の形態２に係るセンサプレート１２Ａの構成について説明する。図１１は、実施の形態２に係るセンサプレート１２Ａを示す図である。具体的には、図１１の（ａ）は、実施の形態２に係るセンサプレート１２Ａの一部を拡大して示す平面図であり、図１１の（ｂ）は、図１１の（ａ）のＸＩＢ－ＸＩＢ線によるセンサプレート１２Ａの要部断面図である。なお、以下に示す各実施の形態において、上記実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0109】
実施の形態２に係るセンサプレート１２Ａでは、複数の開口部４２Ａの各形状が上記実施の形態１と異なっている。具体的には、図１１の（ａ）に示すように、複数の開口部４２Ａの各々は、ＸＹ平面視で円形状に形成されている。
【0110】
また、実施の形態２に係るセンサプレート１２Ａでは、静電容量センサアレイ４４Ａの複数の静電容量センサ４６Ａの各形状が上記実施の形態１と異なっている。具体的には、図１１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、複数の第１の電極４８Ａの各々は、開口部４２Ａの全周を取り囲むように、ＸＹ平面視で円形状の環状に形成されている。また、複数の第２の電極５２Ａの各々は、開口部４２Ａの全周を取り囲むように、ＸＹ平面視で円形状の環状に形成されている。
【0111】
実施の形態２に係るセンサプレート１２Ａのような構成であっても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【0112】
（実施の形態３）
図１２を参照しながら、実施の形態３に係るセンサプレート１２Ｂの構成について説明する。図１２は、実施の形態３に係るセンサプレート１２Ｂを示す図である。具体的には、図１２の（ａ）は、実施の形態３に係るセンサプレート１２Ｂの一部を拡大して示す平面図であり、図１２の（ｂ）は、図１２の（ａ）のＸＩＩＢ－ＸＩＩＢ線によるセンサプレート１２Ｂの要部断面図である。
図１２を参照しながら、実施の形態３に係るセンサプレート１２Ｂの構成について説明する。図１２は、実施の形態３に係るセンサプレート１２Ｂを示す図である。具体的には、図１２の（ａ）は、実施の形態３に係るセンサプレート１２Ｂの一部を拡大して示す平面図であり、図１２の（ｂ）は、図１２の（ａ）のＸＩＩＢ－ＸＩＩＢ線によるセンサプレート１２Ｂの要部断面図である。
【0113】
実施の形態３に係るセンサプレート１２Ｂでは、上記実施の形態１と同様に、複数の開口部４２の各々は、ＸＹ平面視で矩形状に形成されている。すなわち、図１２の（ａ）に示すように、複数の開口部４２の各々は、ノズル３４（図６参照）の配置方向である前後方向（Ｙ軸方向）に略平行に延在し且つ互いに対向する第１の辺７４ａ及び第２の辺７４ｂと、前後方向に略垂直に延在し且つ互いに対向する第３の辺７４ｃ及び第４の辺７４ｄと、を有している。
【0114】
また、実施の形態３に係るセンサプレート１２Ｂでは、静電容量センサアレイ４４Ｂの複数の静電容量センサ４６Ｂの各構成が上記実施の形態１と異なっている。具体的には、図１２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、複数の静電容量センサ４６Ｂの各々は、当該静電容量センサ４６Ｂに対応する開口部４２の周縁部のうち、第１の辺７４ａに対応する領域に配置された第１の電極４８Ｂと、当該静電容量センサ４６Ｂに対応する開口部４２の周縁部のうち、第２の辺７４ｂに対応する領域に配置された第２の電極５２Ｂとを含んでいる。
【0115】
また、図１２の（ｂ）に示すように、第１の電極４８Ｂ及び第２の電極５２Ｂの各々は、プレート本体４１の上面における開口部４２の周縁部から、開口部４２の内周面を介して、プレート本体４１の下面における開口部４２の周縁部まで延在している。
【0116】
実施の形態３に係るセンサプレート１２Ｂのような構成であっても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【0117】
（実施の形態４）
図１３を参照しながら、実施の形態４に係るセンサプレート１２Ｃの構成について説明する。図１３は、実施の形態４に係るセンサプレート１２Ｃを示す図である。具体的には、図１３の（ａ）は、実施の形態４に係るセンサプレート１２Ｃの一部を拡大して示す平面図であり、図１３の（ｂ）は、図１３の（ａ）のＸＩＩＩＢ－ＸＩＩＩＢ線によるセンサプレート１２Ｃの要部断面図である。
図１３を参照しながら、実施の形態４に係るセンサプレート１２Ｃの構成について説明する。図１３は、実施の形態４に係るセンサプレート１２Ｃを示す図である。具体的には、図１３の（ａ）は、実施の形態４に係るセンサプレート１２Ｃの一部を拡大して示す平面図であり、図１３の（ｂ）は、図１３の（ａ）のＸＩＩＩＢ－ＸＩＩＩＢ線によるセンサプレート１２Ｃの要部断面図である。
【0118】
実施の形態４に係るセンサプレート１２Ｃでは、複数の開口部４２Ｃの各形状が上記実施の形態１と異なっている。具体的には、図１３の（ａ）に示すように、複数の開口部４２Ｃの各々は、ＸＹ平面視で円形状に形成されている。
【0119】
また、実施の形態４に係るセンサプレート１２Ｃでは、静電容量センサアレイ４４Ｃの複数の静電容量センサ４６Ｃの各構成が上記実施の形態１と異なっている。具体的には、図１３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、複数の静電容量センサ４６Ｃの各々は、当該静電容量センサ４６Ｃに対応する開口部４２Ｃの周縁部に沿って円弧状（略Ｃ字状）に配置された第１の電極４８Ｃと、当該静電容量センサ４６Ｃに対応する開口部４２Ｃの周縁部に沿って円弧状（略Ｃ字状）に配置された第２の電極５２Ｃとを含んでいる。ＸＹ平面視において、第１の電極４８Ｃと第２の電極５２Ｃとは、開口部４２Ｃの径中心に対して略線対称な位置に配置されている。
【0120】
また、図１３の（ｂ）に示すように、第１の電極４８Ｃ及び第２の電極５２Ｃの各々は、プレート本体４１の上面における開口部４２Ｃの周縁部から、開口部４２Ｃの内周面を介して、プレート本体４１の下面における開口部４２Ｃの周縁部まで延在している。
【0121】
実施の形態４に係るセンサプレート１２Ｃのような構成であっても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【0122】
（変形例）
以上、本発明の各実施の形態に係る液滴分注装置及びセンサプレートについて説明したが、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではない。
以上、本発明の各実施の形態に係る液滴分注装置及びセンサプレートについて説明したが、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではない。
【0123】
上記各実施の形態では、トレイ１８が収納位置と引き出し位置との間を移動可能に構成したが、これに限定されず、トレイ１８を筐体４に対して固定してもよい。この場合、駆動機構２８は、ヘッド部２６を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の３軸方向に移動させるようにしてもよい。
【0124】
また、上記各実施の形態では、ウェルプレート１０とセンサプレート１２（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）とを別体に構成したが、これに限定されず、センサプレート１２（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）は、ウェルプレート１０の上面に一体的に形成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0125】
本発明は、例えばウェルプレートに試薬等の液滴を分注するための液滴分注装置等として適用することができる。
【符号の説明】
【0126】
２ 液滴分注装置
４ 筐体
６ トレイユニット
８ 吐出ユニット
１０ ウェルプレート
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ センサプレート
１４，４２，４２Ａ，４２Ｃ 開口部
１６ ベースプレート
１８ トレイ
２０ トレイモータ
２２ ガイドプレート
２４ ウェル
２４ａ 特定のウェル
２６ ヘッド部
２８ 駆動機構
３０ キャリッジ
３２ カートリッジ
３４ ノズル
３６ ガイドシャフト
３８ キャリアモータ
４０ タイミングベルト
４１ プレート本体
４２ａ 特定の開口部
４４，４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ 静電容量センサアレイ
４６，４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ 静電容量センサ
４６ａ 特定の静電容量センサ
４８，４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ 第１の電極
５０，５４ 導電パターン
５２，５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ 第２の電極
５６ センサコントローラ
５８ 電源供給部
６０ コンバータ
６２ 除電用スイッチ
６４ 制御基板
６６ 判定部
６８ 吐出制御部
７０ 移動制御部
７２ 通知部
７４ａ 第１の辺７４ｂ 第２の辺
７４ｃ 第３の辺
７４ｄ 第４の辺
４ 筐体
６ トレイユニット
８ 吐出ユニット
１０ ウェルプレート
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ センサプレート
１４，４２，４２Ａ，４２Ｃ 開口部
１６ ベースプレート
１８ トレイ
２０ トレイモータ
２２ ガイドプレート
２４ ウェル
２４ａ 特定のウェル
２６ ヘッド部
２８ 駆動機構
３０ キャリッジ
３２ カートリッジ
３４ ノズル
３６ ガイドシャフト
３８ キャリアモータ
４０ タイミングベルト
４１ プレート本体
４２ａ 特定の開口部
４４，４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ 静電容量センサアレイ
４６，４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ 静電容量センサ
４６ａ 特定の静電容量センサ
４８，４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ 第１の電極
５０，５４ 導電パターン
５２，５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ 第２の電極
５６ センサコントローラ
５８ 電源供給部
６０ コンバータ
６２ 除電用スイッチ
６４ 制御基板
６６ 判定部
６８ 吐出制御部
７０ 移動制御部
７２ 通知部
７４ａ 第１の辺７４ｂ 第２の辺
７４ｃ 第３の辺
７４ｄ 第４の辺
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】