特開 2024-29636 分注装置および分注方法

(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】P2024029636

(43)【公開日】2024-03-06

(54)【発明の名称】分注装置および分注方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 35/10 20060101AFI20240228BHJP

【ＦＩ】

G01N35/10 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022132005

(22)【出願日】2022-08-22

(71)【出願人】

【識別番号】000004444

【氏名又は名称】ＥＮＥＯＳ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000217594

【氏名又は名称】田辺工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(74)【代理人】

【識別番号】100169454

【弁理士】

【氏名又は名称】平野 裕之

(74)【代理人】

【識別番号】100144440

【弁理士】

【氏名又は名称】保坂 一之

(72)【発明者】

【氏名】長 善之

(72)【発明者】

【氏名】本間 保裕

(72)【発明者】

【氏名】小舩内 隆

(72)【発明者】

【氏名】吉田 満

【テーマコード（参考）】

2G058

【Ｆターム（参考）】

2G058EA02

2G058GB03

2G058GB05

2G058GB06

2G058GB10

(57)【要約】

【課題】分注装置での液だれを抑制すること。
【解決手段】一例に係る分注装置は、液体を収容する検体容器の質量を計測するはかりと、検体容器内の液体を吸引および吐出するピペットと、計測された質量に基づいて検体容器内の液面の位置を推定し、該推定された位置に基づいて、液体内へのピペットの挿入を制御するプロセッサとを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を収容する検体容器の質量を計測するはかりと、
前記検体容器内の前記液体を吸引および吐出するピペットと、
前記計測された質量に基づいて前記検体容器内の液面の位置を推定し、該推定された位置に基づいて、前記液体内への前記ピペットの挿入を制御するプロセッサと、
を備える分注装置。

【請求項2】

前記プロセッサが、
前記推定された位置に基づいて、前記検体容器に対する前記ピペットの挿入長を決定し、
前記ピペットのうち前記挿入長の部分を前記検体容器に挿入させる、
請求項１に記載の分注装置。

【請求項3】

前記プロセッサが、
前記ピペットが前記液体を吸引した後に計測された質量の履歴に基づいて、前記検体容器から、前記ピペットから吐出される前記液体を収容する測定容器へと前記ピペットを移動させるタイミングを決定し、
前記タイミングで前記ピペットを前記検体容器から移動させる、
請求項１または２に記載の分注装置。

【請求項4】

前記検体容器と前記測定容器との間の前記ピペットの移動経路上に位置する排液口を更に備え、
前記プロセッサが、前記液体を吸引または吐出した前記ピペットを、前記排液口上で所定の時間一時停止させる、
請求項３に記載の分注装置。

【請求項5】

前記測定容器の質量を計測する追加のはかりを更に備え、
前記プロセッサが、
前記ピペットが前記液体を吐出した後に前記追加のはかりによって計測された質量の履歴に基づいて、前記測定容器から前記検体容器へと前記ピペットを移動させるタイミングを決定し、
前記タイミングで前記ピペットを前記測定容器から移動させる、
請求項３に記載の分注装置。

【請求項6】

液体を収容する検体容器の質量を計測するステップと、
前記検体容器内の前記液体を吸引および吐出するピペットを用意するステップと、
プロセッサが、前記計測された質量に基づいて前記検体容器内の液面の位置を推定し、該推定された位置に基づいて、前記液体内への前記ピペットの挿入を制御するステップと、
前記ピペットが、前記検体容器内の前記液体を吸引し、該液体を測定容器内に吐出するステップと、
を備える分注方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の一側面は分注装置および分注方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、簡単な構成とデータ処理によって分注異常を判定することができる分注装置が記載されている。この装置は、ポンプからピペットに与えられる吸引圧力のピーク値と、ポンプの吸引開始後の所定の期間内において算出される吸引圧力の平均値とを比較して、分注異常を判定する。特許文献２には、吸引ノズルを上下動させるノズル移動機構と、このノズル移動機構を制御する制御部とを備える液体分注装置が記載されている。制御部は、ノズル移動機構による吸引ノズルの移動を停止させた後、吸引ノズルを上方に移動させて停止させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－０５７２５３号公報

【特許文献2】特開２００５－１１４４７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

液だれを抑制することができる分注装置および分注方法が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一側面に係る分注装置は、液体を収容する検体容器の質量を計測するはかりと、検体容器内の液体を吸引および吐出するピペットと、計測された質量に基づいて液体の表面の位置を推定し、該推定された位置に基づいて、液体内へのピペットの挿入を制御するプロセッサとを備える。

【0006】

このような側面においては、検体容器の質量に基づいて該検体容器内の液面の位置が推定され、その位置に基づいてピペットが液体内に挿入される。この仕組みにより、ピペットの先端部に付着して滴ってしまう液体の量が制御される。その結果、分注装置での液だれを抑制することができる。

【発明の効果】

【0007】

本開示の一側面によれば、分注装置での液だれを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】分注装置の構成の一例を示す図である。

【図2】分注装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照しながら本開示の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一または同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0010】

実施形態に係る分注装置１は、検体容器８１内の液体を測定容器８２内に移す（分注する）装置である。分注装置１は、その液体を分析する分析装置の一部であり得る。検体容器８１は液体を収容する器具であり、測定容器８２は検体容器８１からの液体を受け取る器具である。測定容器８２は、側面を有する容器でもよいし、スライドグラスのような、側面を有しないプレートでもよい。

【0011】

図１は分注装置１の構成の一例を示す図である。この例では、分注装置１は第１はかり１１、第２はかり１２、ピペット２０、ピペット２０の駆動機構３０、排液口４０、プロセッサ５０、およびメモリ６０備える。検体容器８１はトレイ９０から自動的にまたは人手によって第1はかり１１上に置かれる。測定容器８２は自動的にまたは人手によって第２はかり１２上に置かれる。分注処理が終わった後に、検体容器８１は自動的にまたは人手によってトレイ９０に戻され、測定容器８２は液体の分析のために自動的にまたは人手によって所定の分析器へと搬送される。分析される液体は、潤滑油などの油でもよいし、水溶液でもよい。

【0012】

第１はかり１１は、検体容器８１の質量を計測する装置である。一例では、第１はかり１１は、一滴分の液体の質量の変動を計測できる精度を有する。第１はかり１１はプロセッサ５０に接続され、プロセッサ５０に計測値を出力する。

【0013】

第２はかり１２は、測定容器８２の質量を計測する装置である。一例では、第２はかり１２は、一滴分の液体の質量の変動を計測できる精度を有する。第２はかり１２はプロセッサ５０に接続され、プロセッサ５０に計測値を出力する。

【0014】

ピペット２０は、検体容器８１内の液体を吸引し、その液体を測定容器８２内に吐出する器具である。ピペット２０は、例えば、メスピペットでもよいし、ホールピペットでもよい。

【0015】

駆動機構３０は、ピペット２０を保持および操作する装置である。駆動機構３０はプロセッサ５０に接続され、プロセッサ５０からの制御信号によって動作する。一例では、駆動機構３０は検体容器８１と測定容器８２との間でピペット２０を移動し、検体容器８１および測定容器８２のそれぞれに対して、ピペット２０を出し入れする。

【0016】

排液口４０は、ピペット２０内に残留した液体を排液として受けるための構成要素である。排液口４０は、第１はかり１１と第２はかり１２との間のピペット２０の移動経路上に位置する。

【0017】

プロセッサ５０は、ピペット２０を制御する演算装置である。プロセッサ５０の例としてＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が挙げられる。一例では、プロセッサ５０は、質量取得部５１、判定部５２、および制御部５３を有する。質量取得部５１は、第１はかり１１から検体容器８１の質量を取得し、第２はかり１２から測定容器８２の質量を取得する機能モジュールである。判定部５２は、取得された質量に基づいて、ピペット２０の各種制御に関する判定を実行する機能モジュールである。制御部５３はその判定結果に基づいてピペット２０を制御する機能モジュールである。

【0018】

メモリ６０は、分注装置１を制御するために用いられる各種のデータを記憶する装置である。メモリ６０は例えばハードディスク、フラッシュメモリなどの不揮発性記憶媒体によって構成される。一例では、メモリ６０は、検体容器８１および液体に関する参照情報を予め記憶する。例えば、参照情報は、検体容器８１の３次元の寸法と、液体の密度と、満量の液体を収容した検体容器８１の質量（以下では「最大質量」ともいう）と、その満量の液体が収容された際の検体容器８１内の液面の位置（以下では「最高位置」ともいう）とを含んでもよい。あるいは、参照情報は、検体容器８１の質量と液面の位置との関係を規定する対応表または関数を含んでもよい。メモリ６０は、分注装置１で処理され得る検体容器８１および液体の各種類について参照情報を記憶してもよい。

【0019】

図２を参照しながら、分注装置１の動作について説明する。図２は、分注装置１の動作の一例を処理フローＳ１として示すフローチャートである。

【0020】

ステップＳ１１では、質量取得部５１が、第１はかり１１によって計測された検体容器８１の質量を取得する。

【0021】

ステップＳ１２では、判定部５２がその質量に基づいて検体容器８１内の液面の位置を推定する。一例では、判定部５２は取得された質量と、メモリ６０内の参照情報とに基づいて液面の位置を推定する。例えば、判定部５２は、最大質量と取得された質量との差である質量差を算出し、その質量差と、液体の密度と、検体容器８１の３次元寸法とに基づいて、最高位置からの液面の低下量を算出する。そして、判定部５２はその最高位置および低下量に基づいて液面の位置を算出する。あるいは、判定部５２は対応表または関数を用いて、計測された質量から液面の位置を直接的に求めてもよい。

【0022】

ステップＳ１３では、判定部５２が、推定された液面の位置に基づいて、検体容器８１に対するピペット２０の挿入長を決定する。「検体容器に対するピペットの挿入長」とは、検体容器の開口から、検体容器に挿入されたピペットの先端までの距離をいう。液体内に進入するピペットの長さである没入長は、液体の分注量に基づいて予め設定される。例えば、その没入長は、液体内へのピペットの進入を最小限にとどめつつ所定の分注量の液体を吸引することができるように設定される。一例では、没入長は固定値であるが、挿入長は液面の位置に応じて変わる。判定部５２は、検体容器８１の３次元寸法に基づいて、検体容器８１の開口から液面までの距離を算出し、その距離と没入長との和を挿入長として算出する。

【0023】

ステップＳ１４では、制御部５３が決定されたピペット２０の挿入長に基づいて、駆動機構３０を制御してピペット２０を検体容器８１に挿入する。駆動機構３０は、ピペット２０を検体容器８１の開口上に移動させ、その開口に向けてピペット２０を下降させて、ピペット２０のうち挿入長の部分を検体容器８１に挿入する。「ピペットのうち挿入長の部分」とは、ピペットの先端を基点とする挿入長の範囲をいう。この制御により、ピペット２０の先端部は没入長の分だけ液体内に進入する。

【0024】

ステップＳ１５では、ピペット２０が所定の分注量の液体を検体容器８１から吸引する。駆動機構３０は、ピペット２０が所定の分注量の液体を吸引した後、ピペット２０を上昇させてピペット２０を検体容器８１から引き出す。

【0025】

ステップＳ１６では、質量取得部５１が第１はかり１１の計測値の履歴を取得する。質量取得部５１は、駆動機構３０がピペット２０を検体容器８１から引き出した時点からその履歴を取得する。

【0026】

ステップＳ１７では、判定部５２がその履歴に基づいて、ピペット２０を測定容器８２へ移動させるタイミングを決定する。一例では、判定部５２はその履歴を参照して、所定時間（例えば数秒）において計測値が変動しなかった場合に、ピペット２０を測定容器８２へ移動させると判定する。計測値の変動は、ピペット２０から検体容器８１内に液体が滴ったために検体容器８１の質量が変わったことを意味する。所定時間において計測値が変動しないということは、ピペット２０から液体が滴っておらず、ピペット２０を動かしても液体がピペット２０から滴らないと期待できることを意味する。

【0027】

ステップＳ１８では、駆動機構３０が、決定されたタイミングで、ピペット２０を測定容器８２の開口上へ移動させる。この動作において、駆動機構３０は、ピペット２０を排液口４０上の経由地点で所定の時間だけ一時停止させてから、ピペット２０を測定容器８２上へ移動させる。ピペット２０がその経由地点で一時停止している間に、ピペット２０から液体が滴り、その液体が排液口４０を介して回収される可能性がある。

【0028】

ステップＳ１９では、ピペット２０が測定容器８２内に液体を吐出する。駆動機構３０は、測定容器８２の開口に向けてピペット２０を下降させてピペット２０の先端を測定容器８２内に挿入し、ピペット２０は測定容器８２内に液体を吐出する。その後、駆動機構３０はピペット２０を上昇させてピペット２０を測定容器８２から引き出す。

【0029】

ステップＳ２０では、質量取得部５１が第２はかり１２の計測値の履歴を取得する。質量取得部５１は、駆動機構３０がピペット２０を測定容器８２から引き出した時点からその履歴を取得する。

【0030】

ステップＳ２１では、判定部５２がその履歴に基づいて、ピペット２０を検体容器８１へ移動させるタイミングを決定する。一例では、判定部５２はその履歴を参照して、所定時間（例えば数秒）において計測値が変動しなかった場合に、ピペット２０を検体容器８１へ移動させると判定する。計測値の変動は、ピペット２０から測定容器８２内に液体が滴ったために測定容器８２の質量が変わったことを意味する。ステップＳ１７と同様に、所定時間において計測値が変動しないということは、ピペット２０を動かしても液体がピペット２０から滴らないと期待できることを意味する。

【0031】

ステップＳ２２では、駆動機構３０が、決定されたタイミングで、ピペット２０を検体容器８１の開口上へ移動させる。この動作において、駆動機構３０は、ピペット２０を排液口４０上の経由地点で所定の時間だけ一時停止させてから、ピペット２０を検体容器８１上へ移動させる。ステップＳ１８と同様に、ピペット２０がその経由地点で一時停止している間に、ピペット２０から液体が滴り、その液体が排液口４０を介して回収される可能性がある。

【0032】

分注装置１は、処理フローＳ１を繰り返して、検体容器８１から測定容器８２に所定量の液体を分注してもよい。分注装置１は、複数の検体容器８１から複数の測定容器８２に所定量の液体の分注を連続的に行ってもよい。分注装置１は、一つの検体容器８１から複数の測定容器８２に所定量の液体を分注してもよい。

【0033】

［変形例］
以上、本開示をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本開示は上記実施形態に限定されるものではない。本開示は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

【0034】

上記の例では、判定部５２は最大質量と取得された質量との差である質量差と、液体の密度と、検体容器８１の３次元寸法とに基づいて液面の位置を推定する。しかし、判定部５２は、液面の位置の推定をいわゆる風袋引きによって推定してもよい。この場合、メモリ６０内の参照情報は、検体容器８１の３次元の寸法と、液体の密度と、空の検体容器８１の質量（以下では「容器質量」ともいう）とを含んでもよい。判定部５２は、取得された質量と容器質量との差である質量差を算出し、その質量差と、液体の密度と、検体容器８１の３次元寸法とに基づいて、液面の位置を推定してもよい。

【0035】

上記の例では測定容器８２の質量も計測される。しかし、吐出される液体を受ける容器の質量の計測は省略されてもよく、これに応じて、該容器上からピペットを移動させるタイミングの決定も省略されてよい。

【0036】

上記の例では、検体容器８１上からピペット２０を移動させるタイミングが、第１はかりの計測値の履歴に基づいて決定される。しかし、このタイミングの決定は省略されてもよい。すなわち、プロセッサは、検体容器から液体を吸引したピペットを引き上げた後に、そのピペットを直ぐに目的の場所へ移動させてもよい。

【0037】

上記の例では、検体容器８１上からピペット２０を移動させるタイミングが、第１はかりの計測値の履歴に基づいて決定されるが、タイミングの決定は別の情報に基づいて決定されてもよい。例えば、判定部５２は液体の種類とタイミングとの対応表に基づいてそのタイミングを決定してもよい。対応表は予め用意されていてもよく、過去の分注操作で決定したタイミングを集計した情報に基づくものであってもよい。参照情報は、過去の分注操作で決定したタイミングを集計した情報を教師データとして訓練された機械学習モデルであってもよい。

【0038】

上記の例では、ピペット２０の先端部が没入長の分だけ液体内に挿入されたのち（ステップＳ１４）、ピペット２０が所定の分注量の液体を検体容器８１から吸引する（ステップＳ１５）。しかし、制御部５３は、ピペット２０の先端部をわずかに液体内に進入させ、検体容器８１から液体を吸引しながら徐々にピペット２０を降下させ、最終的に決定されたピペット２０の挿入長までピペット２０を降下させてもよい。

【0039】

分注装置１は、決定された挿入長に基づいて、ステップＳ１４～Ｓ２２の処理を繰り返してもよい。繰り返しの際のピペット２０の測定容器８２への挿入長は、前回の挿入長と没入長との和であってもよい。

【0040】

分注装置は排液口を備えなくてもよい。これに応じて、排液口上でピペットを一時停止させる処理も省略されてよい。

【0041】

プロセッサにより実行される方法の処理手順は上記実施形態での例に限定されない。例えば、上述したステップ（処理）の一部が省略されてもよいし、別の順序で各ステップが実行されてもよい。また、上述したステップのうちの任意の２以上のステップが組み合わされてもよいし、ステップの一部が修正または削除されてもよい。あるいは、上記の各ステップに加えて他のステップが実行されてもよい。

【0042】

コンピュータシステムまたはコンピュータ内で二つの数値の大小関係を比較する際には、「以上」および「よりも大きい」という二つの基準のどちらを用いてもよく、「以下」および「未満」という二つの基準のうちのどちらを用いてもよい。

【0043】

本開示に係る分注装置は以下のように規定されてもよい。
（項目１）
液体を収容する検体容器の質量を計測するはかりと、
前記検体容器内の前記液体を吸引および吐出するピペットと、
前記計測された質量に基づいて前記検体容器内の液面の位置を推定し、該推定された位置に基づいて、前記液体内への前記ピペットの挿入を制御するプロセッサと、
を備える分注装置。
（項目２）
前記プロセッサが、
前記推定された位置に基づいて、前記検体容器に対する前記ピペットの挿入長を決定し、
前記ピペットのうち前記挿入長の部分を前記検体容器に挿入させる、
項目１に記載の分注装置。
（項目３）
前記プロセッサが、
前記ピペットが前記液体を吸引した後に計測された質量の履歴に基づいて、前記検体容器から、前記ピペットから吐出される前記液体を収容する測定容器へと前記ピペットを移動させるタイミングを決定し、
前記タイミングで前記ピペットを前記検体容器から移動させる、
項目１または２に記載の分注装置。
（項目４）
前記検体容器と前記測定容器との間の前記ピペットの移動経路上に位置する排液口を更に備え、
前記プロセッサが、前記液体を吸引または吐出した前記ピペットを、前記排液口上で所定の時間一時停止させる、
項目３に記載の分注装置。
（項目５）
前記測定容器の質量を計測する追加のはかりを更に備え、
前記プロセッサが、
前記ピペットが前記液体を吐出した後に前記追加のはかりによって計測された質量の履歴に基づいて、前記測定容器から前記検体容器へと前記ピペットを移動させるタイミングを決定し、
前記タイミングで前記ピペットを前記測定容器から移動させる、
項目３または４に記載の分注装置。
（項目６）
液体を収容する検体容器の質量を計測するステップと、
前記検体容器内の前記液体を吸引および吐出するピペットを用意するステップと、
プロセッサが、前記計測された質量に基づいて前記検体容器内の液面の位置を推定し、該推定された位置に基づいて、前記液体内への前記ピペットの挿入を制御するステップと、
前記ピペットが、前記検体容器内の前記液体を吸引し、該液体を測定容器内に吐出するステップと、
を備える分注方法。

【0044】

項目１および項目６によれば、検体容器の質量に基づいて該検体容器内の液面の位置が推定され、その位置に基づいてピペットが液体内に挿入される。この仕組みにより、ピペットの先端部に付着して滴ってしまう液体の量が制御される。その結果、分注装置での液だれを抑制することができる。例えば、その液体が潤滑油などの油である場合には、その油は一定以上の粘性を有するので、ピペットの制御中に意図しないタイミングで分注装置の床面に滴ってしまう可能性がある。加えて、滴った油の除去は煩雑である。本開示に係る分注装置を採用することで油のたれが抑制されるので、煩雑な清掃の負荷を解消または低減しつつ、油を分注することができる。

【0045】

検体容器を側方からカメラで撮影し、写真または映像などの画像から液面の位置を特定する手法も考えられる。しかし、この手法では、液体の透明度、撮影環境などの要因によって、液面の位置を画像から特定できない可能性がある。項目１によれば、検体容器を撮影することなく検体容器の質量から液面の位置を推定でき、その位置に基づいて液体内へのピペットの挿入を制御できる。

【0046】

項目２によれば、推定された液面の位置に基づいて、検体容器に挿入されるべきピペットの範囲が挿入長として決定され、その挿入長に従ってピペットが検体容器に挿入される。このように挿入長を求めることで、ピペットを正確に検体容器内に挿入することができる。

【0047】

項目３によれば、ピペットからの液体の滴りを示す検体容器の質量の変化に基づいて、ピペットの移動のタイミングが決定される。したがって、ピペットの移動の際の液だれを抑制することができる。

【0048】

項目４によれば、ピペットが排液口上で一時停止するので、移動中のピペットから滴りそうな液体をその排液口上で落とすことができる。この仕組みにより、ピペットの移動経路上の意図しない場所に液体が滴ってしまう現象が制御される。その結果、分析装置での液だれを抑制することができる。

【0049】

項目５によれば、ピペットからの液体の滴りを示す測定容器の質量の変化に基づいて、ピペットの移動のタイミングが決定される。したがって、ピペットの移動の際の液だれを抑制することができる。

【0050】

１…分注装置、１１…第１はかり、１２…第２はかり、２０…ピペット、３０…駆動装置、４０…排液口、５０…プロセッサ、５１…質量取得部、５２…判定部、５３…制御部、６０…メモリ、８１…検体容器，８２…測定容器、９０…トレイ。

【図1】

【図2】