JP2003315352A - 液体分注装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数のマスタ液体容器から複数の液体容器に一
度に分注するために複数の分注ヘッド（ピペット）を持
つ分注装置において、構造が簡単でしかもコンパクトな
機構によって分注ヘッド間隔（ピッチ）を任意に可変で
きる様にすることを課題とする。 【解決手段】一つの駆動腕１４１に回動可能な複数の回
動軸１５２，１５３，１５４，１５５を設け、その軸か
らそれぞれの分注ヘッド台１１２，１１３，１１４，１
１５へ回動可能な軸１７２，１７３，１７４，１７５
と、リンク１６２，１６３，１６４，１６５を結合させ
る事によって、基準の分注ヘッド台１１１に対して、そ
れらのピッチを等間隔で可変できるようにしたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数のマスタ液体容
器から複数の液体容器に一度に分注する複数の分注ヘッ
ドを備えた分注装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の血液検査等の検体検査等に使用さ
れる複数ヘッドの自動分注機では、検体試料を採取する
べく親ラック上に配列されている検体容器（例えば試験
管：マスタ液体容器）と、採取した試料を吐出する子ラ
ック上の検体容器のピッチが異なるため、ヘッドの間隔
をそれに合わせて可変させる必要が有り、その為に複雑
な機構が用いられていた。

【０００３】具体的な例として 特開平１１−１６０３
２８ ならびに特開平９−３１８６３６が出願されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の特開平１１−１
６０３２８のような構成の分注装置によれば、分注ヘッ
ドのピッチ変更駆動を行うベルトの行き側と戻り側とに
それぞれ分注ヘッドが連結されておりかつ整数倍の駆動
距離が必要となるため、プーリの有効半径が整数倍とな
り、占有面積はその二乗であり装置が大きくなるという
問題があった。また複数のベルトを設置する場合、例え
ば駆動側のプーリを同軸上に設置可能ではあるが、他方
例えば従動側プーリは時間的変化に伴う張力変化のため
におのおのに張力調整機構を単独に持たなければなら
ず、装置が大型となったり、機構が複雑になるという問
題があった。さらに複数の分注ヘッドを駆動する場合
に、前記駆動プーリと従動プーリは、分注ヘッドを中心
として左右外側に設置されなければならず装置が大型と
なり、分注ヘッドを駆動させるＸＹ駆動装置の大型化や
高出力モータを要するという問題があった。

【０００５】一方別の事例である特開平９−３１８６３
６での公開事例にあるような装置によれば、Ｘ字状に中
点で回動自在に連結された複数の単位リンクを介してス
ライダに装備した分注ノズルを伸縮動作させる機構であ
るので、駆動源に近い側のスライダと最も遠い側のスラ
イダの間には多くのリンクが介在し、そのリンクの回動
軸やリンク間のがた、歪みなどが累積され調整されたス
ライダ間のピッチ、即ち分注ノズル間のピッチの精度が
不安定となり、さらに多数の分注ヘッドを連続的に連結
できないという問題があった。さらにＸ字状の単位リン
クを複数必要とし機構が複雑でかつ装置が大きくなると
いう問題があった。

【０００６】上述のような構成の分注装置によれば、機
構が煩雑で高価な装置になったり、複雑な機構のため装
置の大型化、しいては分注ヘッドを駆動するＸＹ駆動装
置の大型化や、重量の増加に伴う駆動モータの大型化と
なり、コンパクトで安価な装置とはならなかった。

【０００７】本発明は上記した欠点を除き、コンパクト
で安価な分注装置を提供する事を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明の手段は、駆動手段によって、
整数倍のリンク比率位置に回動軸を有する駆動腕を駆動
する事により、駆動腕に設けられたリンク比例位置に回
動可能に設置された回動軸に係合された複数のリンクを
介して、各リンクに結合された複数の分注ヘッド台をそ
れぞれ案内手段に沿って横方向に駆動する。

【０００９】請求項２記載の発明の手段は、複数の分注
ヘッド台のうち少なくとも一つの分注ヘッド台を駆動手
段により案内方向へ駆動し、駆動された分注ヘッド台が
整数倍の比率位置に回動軸を有する駆動腕を回動し、駆
動腕に設けられた回動軸に連結された複数のリンクが駆
動手段により駆動された分注ヘッド台以外の複数分注ヘ
ッド台を駆動する。

【００１０】請求項３記載の発明の手段は、請求項１の
発明の手段における駆動腕に設けた回動可能な複数の回
動軸の代わりに長穴を設け、その長穴で各分注ヘッド台
に固定されたリンク腕と摺動自在に係合することによ
り、複数の分注ヘッド台をそれぞれ案内手段に沿って横
方向に駆動する。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１〜図３は本発明の一実施の形
態に係わる分注装置の全体の構成を示している。図１は
本発明の概要を示したものであり、可動ベース１３がＹ
方向移動レール１２の側面に取り付けられ、Ｘ方向移動
レール１１とＹ方向移動レール１２によってロボットア
ームを構成しており、これによって可動ベース１３をＸ
Ｙ平面状の任意の位置へ移動させるようにしている。

【００１２】図１について、可動ベース１３の前面側に
は分注装置１００が取り付けられており、分注装置１０
０の先端には分注チップ１０１，１０２，１０３，１０
４，１０５がおのおのの駆動装置（図示せず）によりＺ
方向へ駆動可能に取り付けられている。また親検体ラッ
ク１には検体容器２，３，４，５，６が収納されてお
り、それぞれに分析されるべき検体が充填されている。
また子検体ラック７は一般的に小穴７ａを多数有する
マイクロプレートと呼ばれるものが用いられる事が多
い。親検体ラック１に収納されている検体容器２，３，
４，５，６からそれぞれの検体を吸入する際には、Ｘレ
ール１１及びＹレール１２によって可動ベース１３が所
定の位置まで移動し、それに伴い分注装置１００も移動
する。その時分注チップ１０１，１０２，１０３，１０
４，１０５は以下に述べる本発明によるピッチ変換機構
によりおのおのの検体容器２，３，４，５，６の開口位
置と一致している。また、吸入した検体を吐出する際、
分注装置１００は子検体ラック７の位置に移動し、その
時分注チップ１０１，１０２，１０３，１０４，１０５
は同じ機構により、おのおのの小穴７ａのピッチと一致
している。

【００１３】図２，図３は分注装置１００でのピッチ変
換機構であり、機枠１１０には案内手段として案内軸１
０７，１０８が固着されている。この案内軸１０７，１
０８の長手方向に可動自在にそれぞれの分注ヘッド台１
１２，１１３，１１４，１１５が係合されている。一方
分注ヘッド台１１１は案内軸１０７，１０８に固着され
ている。分注ヘッド台１１１，１１２，１１３，１１
４，１１５には、案内軸１０７，１０８と直交する方向
すなわち鉛直方向へ摺動可能なように中空軸形状のロッ
ド１２１，１２２，１２３，１２４，１２５が設けられ
ている。それらロッド１２１，１２２，１２３，１２
４，１２５の先端にはチップ１０１，１０２，１０３，
１０４，１０５が取り付けられている。ロッド１２１，
１２２，１２３，１２４，１２５は駆動装置（図示せ
ず）によりＺ方向に駆動され位置制御される。またチッ
プ１０１，１０２，１０３，１０４，１０５から検体を
吸入するためロッド１２１，１２２，１２３，１２４，
１２５の上端部はポンプ（図示せず）とチューブ１３
１，１３２，１３３，１３４，１３５により接続されて
いる。一方機枠１１０には駆動モータ１４０が固定され
ており、そのモータ軸１４０ａには複数の整数倍に比例
配分された位置に回動軸１５２，１５３，１５４，１５
５を有する駆動腕１４１が連結されている。さらに回動
軸１５２，１５３，１５４，１５５にはリンク１６２，
１６３，１６４，１６５の一端が回転自在に係合され、
他端はおのおのに対応して分注ヘッド台１１２，１１
３，１１４，１１５の所定の位置に軸１７２，１７３，
１７４，１７５により回転自在に係合されている。

【００１４】図２はピッチが狭い状態を示し、予めプロ
グラムされたコントローラ（図示せず）によりモータ１
４０は時計方向Ａに回転し駆動腕１４１が所定の位置で
停止した状態である。この時分注ヘッド台１１２，１１
３，１１４，１１５は駆動腕１４１に設けられた回動軸
１５２，１５３，１５４，１５５、リンク１６２，１６
３，１６４，１６５、及び軸１７２，１７３，１７４，
１７５を介し固定されている分注ヘッド台１１１へ近接
された方向へ導かれる。

【００１５】図３はピッチが広がった状態を示し、モー
タ１４０が反時計回りに所定の角度を回動すると、駆動
腕１４１も反時計方向へＢ回動し、駆動腕１４１に設け
られた回動軸１５２，１５３，１５４，１５５及びリン
ク１６２，１６３，１６４，１６５、及び軸１７２，１
７３，１７４，１７５を介し分注ヘッド台１１２，１１
３，１１４，１１５は固定されている分注ヘッド台１１
１より離れる方向へ駆動され、その移動距離は駆動腕１
４１に整数倍に比例配分された位置の回動軸１５２，１
５３，１５４，１５５とモータ軸１４０ａとの距離、す
なわちリンク比といわれる長さに依存される。

【００１６】それぞれの分注ヘッド台１１２，１１３，
１１４，１１５がほぼ均等なピッチに案内されることを
図４，図５にて説明する。図４は狭いピッチの状態を示
し、モータ軸１０４ａにより駆動腕１４１がＡ方向へ回
動すると、回動軸１５２，１５３，１５４，１５５、及
びリンク１６２，１６３，１６４，１６５、軸１７２，
１７３，１７４，１７５を介して分注ヘッド台１１２，
１１３，１１４，１１５は固定された分注ヘッド台１１
１に近接された位置に移動される。この時分注ヘッド台
１１１，１１２，１１３，１１４，１１５の間隔はＰ１
＝Ｐ２＝Ｐ３＝Ｐ４となっている。 また駆動腕１４１
に設けられた回動軸１５２，１５３，１５４，１５５の
間隔及び、モータ軸１０４ａの間隔はＬ０＝Ｌ１＝Ｌ２
＝Ｌ３と等間隔に設置されている。

【００１７】図５は図４で示した状態から駆動腕１４１
がα°Ｂ方向に回転した状態を示し、モータ軸１４０ａ
が駆動腕１４１をＢ方向へ回動させると、図４で説明し
た動作と逆に分注ヘッド台１１２，１１３，１１４，１
１５は動作し固定された分注ヘッド台１１１より離れそ
れぞれのピッチＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を形成する。こ
の時リンク１６２，１６３，１６４，１６５が水平方向
となす角θ１，θ２，θ３，θ４がそれぞれ異なり、移
動量に対しＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４に誤差が発生し均一
とはならない。しかし駆動腕１４１の長さが移動量すな
わちＱｎ−Ｐｎに対し充分長ければθ１，θ２，θ３，
θ４は０に近似し、無視できるほどの誤差量となり、Ｑ
１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４はほぼ等しい間隔となる。

【００１８】別の発明では、前述の説明において基準位
置となる分注ヘッド台１１１を固定とし他の分注ヘッド
台を駆動させたが、前記固定した分注ヘッド台１１１を
設置せずに駆動可能な分注ヘッド台１１２，１１３，１
１４，１１５の構成としても相対的にピッチ間隔が調整
可能な分注装置が得られる。

【００１９】図６は請求項２の発明を示し、モータ１４
０は取り付け板２００を介し分注ヘッド台１１５に固定
されている。さらにモータ１４０の先端にはピニオンギ
ア２０１が固定され、前記ピニオンギア２０１と係合す
るラックギア２０２は機枠１１０に案内方向と平行に固
定されている。また回動軸２０３の一端は駆動腕１４１
を回動自由に、また他端は機枠１１０の固定されてい
る。モータ１４０が時計方向Ｃに回転すると分注ヘッド
台１１５はピニオンギア２０１、取り付け板２００を介
し案内方向Ｄへ移動する。さらに分注ヘッド台１１５は
軸１７５、リンク１６５、回動軸１５５を介して駆動腕
１４１を回動軸２０３中心に反時計方向Ｂに回転させ
る。さらに駆動腕１４１は回動軸１５２，１５３，１５
４，リンク１６２，１６３，１６４、及び軸１７２，１
７３，１７４を介してそれぞれに対応する分注ヘッド台
１１２，１１３，１１４をＤ方向に移動せしめる。本実
施例によれば図２，図３で説明した発明と同様の効果を
得ることができる。

【００２０】図７は請求項３の発明を示し、駆動腕１４
１’には比例配分された位置に設けられた長穴１４１’
ａ，１４１‘ｂ，１４１’ｃ，１４１’ｄが設けられて
いる。さらに分注ヘッド台１１２，１１３，１１４，１
１５にリンク腕１８２，１８３，１８４，１８５の一端
が固定されている。さらにリンク腕１８２，１８３，１
８４，１８５の他端には回動軸１５２，１５３，１５
４，１５５が固定され、駆動腕１４１’の長穴１４１’
ａ，１４１‘ｂ，１４１’ｃ，１４１’ｄと摺動自在に
係合している。駆動腕１４１’が反時計方向Ｂに回転す
ると、分注ヘッド台１１２，１１３，１１４，１１５は
長穴１４１’ａ，１４１‘ｂ，１４１’ｃ，１４１’
ｄ、回動軸１５２，１５３，１５４，１５５、リンク腕
１８２，１８３，１８４，１８５を介して分注ヘッド台
１１１から離間する方向に駆動する。また逆の動作をす
れば、分注ヘッド台１１２，１１３，１１４，１１５は
固定された分注ヘッド台１１１に接近する方向に駆動可
能である。このような機構構成を用いても同様の効果が
得られる。

【００２１】図８は別の発明を示し、駆動モータ１４
０、分注ヘッド台１１１，１１２，１１３，１１４，１
１５を含む分注装置１００ａと、駆動モータ１４０ｂ、
分注ヘッド１１２ｂ，１１３ｂ，１１４ｂ，１１５ｂを
含む分注装置１００ｂが分注ヘッド台１１１を対称軸と
して設置されている。分注装置１００ａに設けられた駆
動モータ１４０が反時計方向Ｅに回転すると前述したよ
うに、分注ヘッド台１１２，１１３，１１４，１１５は
固定された分注ヘッド台１１１から離間する方向Ｇに駆
動する。一方分注ヘッド１００ｂに設けられた駆動モー
タ１４０ｂが時計方向Ｆに、駆動モーター１４０と同両
回動すると分注ヘッド台１１２ｂ，１１３ｂ，１１４
ｂ，１１５ｂは同様に固定された分注ヘッド台１１１か
ら離間する方向Ｈへ駆動される。また分注装置１００
ａ、及び１００ｂは図２でしめす案内軸１０７，１０８
を共用して設置可能である。さらに固定された分注ヘッ
ド台１１１を図８で示す機構構成から除いて分注ヘッド
台１１２，１１３，１１４，１１５及び分注ヘッド台１
１２ｂ，１１３ｂ，１１４ｂ，１１５ｂおのおのの相対
的な間隔すなわちピッチを調整可能な機構構成とするこ
とができる。

【００２２】本実施の形態に係わる分注装置によれば、
様々なピッチに対応可能となり、吸入吐出動作を効率良
く行うことができる。

【００２３】さらにこのような分注装置はベルト等から
発生する粉塵がなく、検体を汚染するという問題は発生
しない。またこのような分注装置は部品点数も少なく、
ベルト保持のためのプーリが分注装置両側面から凸にな
らず、機構そのものがコンパクトになるという利点があ
る。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上に説明したような構成によ
り、次のような効果を奏する。請求項１に記載された発
明は、簡単な機構によって複数の分注ヘッドを同時にし
かもほぼ等間隔のピッチを保持しながら移動させること
が可能になり、コストを安価に、且つ分注装置の構成を
簡潔にコンパクトに収納することが可能となり装置の小
型化や軽量化、さらにはロボットアームを構成する駆動
装置の省エネに多大な効果をもたらすことができる。

【００２４】請求項２および請求項３に記載されている
発明でも同様の効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】 分注装置の全体の構成を示す要部斜視図であ
る。

【図２】 分注装置の機構構成と狭いピッチ状態を示す
要部斜視図である。

【図３】 分注装置の広いピッチ状態を示す要部斜視図
である。

【図４】 ピッチ変換機構の原理を示し狭いピッチ状態
を示す正面図である。

【図５】 ピッチ変換機構の原理を示し広いピッチ状態
を示す正面図である

【図６】 請求項２の機構構成実施例を示す要部斜視図
である。

【図７】 請求項３の発明の機構構成実施例を示す正面
図である。

【図８】 別の発明の機構構成実施例を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１ 親
検体ラック ２，３，４，５，６ 検
体容器 ７ 子
検体ラック ７ａ 小
穴 １１ Ｘ
方向移動レール １２ Ｙ
方向移動レール １３ 可
動ベース １００，１００ａ，１００ｂ 分
注装置 １０１，１０２，１０３，１０４，１０５ 分
注チップ １０７，１０８ 案
内軸 １１０ 機
枠 １１１，１１２，１１３，１１４，１１５ 分
注ヘッド台 １１２ｂ，１１３ｂ，１１４ｂ，１１５ｂ 分
注ヘッド台 １２１，１２２，１２３，１２４，１２５ ロ
ッド １３１，１３２，１３３，１３４，１３５ チ
ューブ １４０，１４０ｂ 駆
動モータ １４０ａ モ
ータ軸 １４１，１４１‘ 駆
動腕 １５２，１，５３，１５４，１５５ 回
動軸１６２，１６３，１６４，１６５
リンク １７２，１７３，１７４，１７５ 軸 １４１’ａ，１４１’ｂ，１４１’ｃ，１４１’ｄ 長
穴 １８２，１８３，１８４，１８５ リ
ンク腕 ２００ モ
ーター取り付け板 ２０１ ピ
ニオンギア ２０２ ラ
ックギア ２０３ 回
動軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先端部に注出部を有する複数の分注ヘッド
   が、回動可能な複数の回動軸を持つ駆動腕により、各回
   動軸からリンクを介して、横方向に移動可能にする案内
   手段上に連結されている事を特徴とする分注装置。
2. 【請求項２】先端部に注出部を有する複数の分注ヘッド
   が、横方向に駆動可能な一つの分注ヘッド上に結合され
   た、回動可能な複数の回動軸を持つ駆動腕により、各回
   動軸からリンクを介して、横方向に移動可能にする案内
   手段上に連結されている事を特徴とする分注装置。
3. 【請求項３】先端部に注出部を有する複数の分注ヘッド
   が、複数の長穴を持つ駆動腕により、各回動軸からリン
   クを介して、横方向に移動可能にする案内手段上に連結
   されている事を特徴とする分注装置。