JP2004089789A - Automatic centrifugal separation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医学・農学・薬学・理学などの分野で細胞・核酸などの有用物質の分離をいわゆるマイクロプレートを用いて遠心分離するものにおいて、マイクロプレートの厚みにかかわらず容易にハンドリング・遠心分離を可能とした自動遠心分離装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
血液の生化学自動分析処理に際して、検体処理の省力化、検査結果のクイックレスポンス、検体への接触処理による感染防止などの要求から、検体が搭載された容器を遠心バケットにローディングし、バケットを吊り下げるロータを回転させて遠心分離工程を終了した後に、バケットから容器をアンローディングする前処理の自動遠心分離機が開発されてきた。 生化学分野においては、毎日のルーチン業務で使用され、分析機器との組合せで検体容器の形状は一定であり、特開平10−277435の図1・2、特開平11−276933の図7に示すように、検体の搭載された容器をライン上に移動し、特定位置で停止する方法で、容器の位置決めを実施しており、また、検体は血液の入ったチューブでありその容器は特開平11−276933の図3に示すように縦方向にある程度の長さがあり、上部を把持して直接遠心分離機内のバケットに搬入していた。
【0003】
一方、DNA等の遺伝子物質を分離・抽出するには、各種の試薬を注入して化学反応させる工程と遠心分離工程を繰り返す作業があり、各種の分注工程を自動化した自動機(以後自動分注機と呼ぶ)との接続が必要である。また、遺伝子物質の分離はマイクロプレートと呼ばれる検体容器が使用され、自動分注機側から検体容器を特定の場所にセットした後に、特開2000−176317の図1に示すように自動遠心分離装置側のハンドリング機構が、直接容器の搬入、遠心、搬出戻しを実施する工程となる。
【0004】
遺伝子物質の分離・抽出作業は、研究レベルの場合が多く、一社で全体のシステムとして構成される場合が少なく、各社の自動分注機との接続が避けられない状況にある。また、使用する検体容器(マイクロプレート)のウェル(サンプルをいれる穴)が浅いものや深い物があり、高さの違いなどにより、直接把持して遠心分離機内のバケットへの搬入を上方からすることは、困難である。各種の検体容器(マイクロプレート)に対し、バケット内での位置精度を保つために、バケットの底部と検体容器の底部との寸法差は小さくする必要がある一方、逆に検体容器を把持するハンドリング機構の動作量が制限されるために、各種の検体容器を直接上方から把持搬入することは困難である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、検体容器(マイクロプレート)の厚みによらず、ハンドリング機構が検体容器を処理する必要がある。ハンドリング機構が検体容器を直接把持・支持せずに検体容器の搬入を精度良く実施する必要がある。更に、装置間での検体容器の授受が正しくセットされたかどうかを正常に判断する必要がある。本発明の目的は、検体容器のサイズによらず精度良く搬入すること、検体容器の有無を正しく判別し検体の破損、次工程での不具合を未然に防止し、操作性の優れた自動遠心分離装置を提供することにある。
【0006】
これに対応するために、検体容器を直接把持するのではなく、搬送手段が支持し易い様に上部などにフックなどのついた保持容器に検体容器を搭載し、保持容器を支持して、遠心分離機内に搬入する方法を検討した。しかし、検体容器を保持容器にセットする際に、前記したように、検体容器と保持容器の寸法上の問題、あるいは、自動分注機側のハンドリング機構が前後左右方向にスペースを取る機構であれば、検体容器を保持容器内に上下方向に直接セットできない場合がある。
保持容器を一段低い位置に置き、検体容器(マイクロプレート)を保持容器より一段高い位置にセットしたあとに、自動遠心分離装置側の搬送装置が保持容器を支持し、上昇する途中で検体容器を保持容器に搭載し、遠心分離機内に搬入することにより解決できる。
【0007】
一方、自動分注機との検体容器の授受に関して、検体容器が正しくセットされたかどうかの確認はシステムとして重要な点である。検体容器が検体容器授受部に水平方向に正しくセットされたかどうかは一個の反射型・透過型のどちらを用いても検出可能である。しかし、検体容器が保持容器授受部側に落下する形でセットされた場合、反射型センサーを用いた場合、反射信号の反射角が異なるので、検体容器なしと判断しアラームを発生することができる。しかし、一番最初から異常な状態で検体容器が存在する場合、検体容器なしとして、次の検体容器を置く動作をする可能性がある。
透過型のセンサーを用いた場合、正常状態でも、落下状態でも信号が遮断状態となるので正しくセットされていると誤判断する可能性がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、検体容器がセットされる位置と、保持容器がセットされる位置に着目し、検体容器がセットされる位置は、各種の自動分注機のハンドリング機構に対応可能とする為、検体容器の底部の寸法に合った平面部分とした。一方、保持容器は自動遠心分離装置側で動作途中で検体容器を搭載できるように、検体容器のセット部に距離をおいた下方に設けることとした。
【0009】
検体容器のセット部は上述した様に、保持容器が下方にセットされるので、中央部分が空間構造となっている。このため、自動分注機側からのセットがずれた時に、空間部分に落ちこむ可能性があるので、検体容器がセットされる位置に着目し、検体容器のセット異常状態を類推し、正常位置に有る時に信号が遮断されるセンサーと検体容器が異常状態の時に信号が遮断されるセンサーを組み合わせて、検体容器の有無を正しく判別できるようにした。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図1は自動遠心分離装置1の斜視図、図10は自動遠心分離装置1の一部断面図である。自動遠心分離装置1は、遠心分離機4、保持容器10、搬送手段5、ドア7、容器ポート8、冷凍機25、搬入/搬出口26を有した回転体室27などから構成され、操作/制御部6によって制御される。
遠心分離機4は図示していないモータにより、図4に示すようなロータを回転することにより検体容器22を遠心し検体の分離を行う。
搬送手段5は保持容器10を容器ポート8と遠心分離機4内のバケット13との間で搬送する。また、搬送手段5はドア7の開閉、および遠心時におけるドア7の固定を行っている。
冷凍機25は操作/制御部からのON・OFF制御により遠心する検体の温度制御を行っている。
詳細は図示していないが、自動遠心分離装置1は自動分注機と通信回線で制御可能な様に接続されている。
【0011】
図2は容器ポート8を示す図である。容器ポート8は自動分注機との検体容器22の受け渡し場所としての役割をもち、検体容器22をセットする検体容器授受部2、保持容器10をセットする保持容器授受部3、検体容器22のセットを検出する透過形センサー▲1▼9、保持容器10のセットを検出する透過形センサー▲2▼23から構成されている。
図3は保持容器10を示す図である。保持容器10は検体容器22を搭載する役割を持ち、側面穴部11、溝部12を有したフック24および図6に示す底面凸部20が設けてある。側面穴部11は遠心によって回転体室27内に発生した風圧による曲げ応力を低減させるために設けてある。また、底面凸部20は、バケット13との接触面積を小さくすることにより、保持容器10搬出の際、バケット13に溜まった液体が原因で発生する表面張力を低減させる役割を持っている。フック24はフィンガ18にて保持容器10を支持する部位である。
図4は遠心分離機4内のロータを示す図である。ロータは回転体15、バケット13から構成されている。バケット13は、回転体15に固定されているピン16により円筒支持されており、図に示していないモータにより駆動される。モータの駆動により回転体15は回転し、バケット13は遠心力によりピン16を中心に外周方向にスイングする。また、バケット13には貫通穴部14が設けてある。貫通穴部14は、冷凍機25の冷却による結露水や搬送時において検体容器22からこぼれて溜まったバケット13内の液体を遠心力によってバケット13から外に排出するために設けてある。
図5は搬送手段5を示す図である。搬送手段5は図10に示す2個のモータ50、51の駆動により前後・上下方向に移動する。またモータ17の駆動により突起部19を有するフィンガ18が開閉し、保持容器10を支持、解放する。
保持容器10支持方法は、搬送手段5がフィンガ18を開いた状態で、遠心分離機4内および容器ポート8の保持容器10の掴み・放し位置に移動し、フィンガ18を閉じ上方向に移動する。この時フィンガ18の突起部19は、上方向移動により保持容器10の溝部12に収まり、フィンガ18の上面にて保持容器10のフック24を支持する。また、保持容器10の解放方法は、保持容器10支持方法の逆の手順で行われている。突起部19と溝部12の勘合は、搬送手段5の前後方向移動に伴う慣性力による保持容器の移動を抑えている。
図7はドア7の断面図を示す。ドア7には凸部21を設けてある。凸部21はドア7閉鎖時において回転体室27の搬入/搬出口26に収まり、回転体室27に対してできるだけ凹部が小さく平滑となる形状となっている。これは、遠心時に回転体室27内で発生する空気の攪拌に伴う摩擦熱の発生を、低減させる為である。
図8は検体容器22の斜視図である。
図9は高さ方の長い検体容器22a、および、高さ方向の短い検体容器22bを搭載した保持容器10の搬送状態を示している。検体容器22の高さ方向の寸法の違いにかかわらずの同じ条件で搬送が可能となっている。
(検体容器いろいろな種類があり、縦横の寸法はほぼ同じであるが、高さ方向の寸法は14mmから54mmと幅広い。)
次に装置の具体的な動作例について説明する。
まず、保持容器10は運転前に予めバケット13に載置しておく。
図示していない自動分注機側(以下自動分注機側)より第1の指令が発せられ、自動遠心分離装置1は、搬送手段5を移動させ、フィンガ18にてドア7をスライドさせて搬入/搬出口26を開放する。次に搬送手段5は、遠心分離機4内の保持容器10を保持容器授受部3に搬送した後、搬送手段5は自動分注機側と干渉しない位置に待機する。搬送後、透過型センサー▲2▼23の信号により保持容器10のセットを確認し、自動分注機に対し指令完了を送信する。
自動分注機側では、検体容器22を検体容器授受部2にセットし、指令2を送信する。
自動遠心分離装置1側では、透過型センサー▲1▼9にて検体容器22のセットを確認する。正しくセットされていれば、搬送手段5を用いて保持容器10を遠心分離機4内のバケット13に搬送する。この時に、検体容器授受部2の検体容器22は保持容器10に搭載される。搬送後、搬送手段5は、遠心分離機4およびドア7が干渉しない位置まで移動して指令2完了を送信する。当該第1,2指令に伴う動作を偶数回実施して、遠心分離機4内のバランスを保つ。
自動分注機側からの第3の指令が発せられると、自動遠心分離装置1は搬送手段5を移動させ、フィンガ18にてドア7をスライドさせて搬入/搬出口26を閉鎖する。閉鎖後、搬送手段5はフィンガ18底面が、ドア7の上面中央部に接触する位置に移動しドア7を押さえる。ドア7押さえ動作は、遠心によって回転室27内に発生する風圧によるドア7浮き上がり防止、および、回転体15駆動に伴う搬送手段5の振動防止の役割を果たしている。次に自動分注機から既に発せられた第3の指令での運転条件(回転速度、遠心速度、設定温度)に従い、遠心を開始する。遠心が終了すると、自動遠心分離装置1は搬送手段5を移動し、フィンガ18にてドア7をスライドさせ、搬入/搬出口26を開放し、第3指令完了を送信する。
自動分注機側からの第4指令が発せられると、自動遠心分離装置1は、搬送手段5を用いて、遠心分離機4内のバケット13から保持容器10を保持容器授受部3に搬送する。途中、保持容器10に搭載されている検体容器22は、検体容器授受部2にセットされる。その後、搬送手段5は自動分注機と干渉しない位置に待機し、自動分注機に対し第4指令完了を送信する。
自動分注機側では、検体容器22を検体容器授受部2から搬出し、第5指令を送信する。
自動遠心分離装置1は、搬送手段5を用いて、保持容器10を保持容器授受部3から遠心分離機4内のバケット13に搬送し、第5指令完了を送信する。
当該第4,5指令を偶数回実施し自動遠心分離装置1側の全容器を処理する。
検体容器22が正しくセットされたかどうかの判断に関する本発明の一実施例は、検体容器授受部2に透過型センサー▲1▼9を2段に構成するものである。上段の透過型センサー▲1▼9は検体容器22が正常位置の側面部に信号が発せられる位置にあり、検体容器22の有無を検出することができる。下段の透過型センサー▲1▼9は正常位置から下の部分に信号が発せられ、検体容器22が正常位置にある場合には透過する。しかし、検体容器22が振動および自動分注機側の異常動作で正常にセットされず、保持容器授受部3側に落下状態となった場合、下段の透過センサー▲1▼9の信号が遮断される。上段の透過型センサー▲1▼9の信号が遮断、下側の透過型センサー▲1▼9の信号が透過で正常、上段の透過型センサー▲1▼9の信号に関係なく、下段の透過センサー▲1▼9の信号が遮断のときは異常、上下段の透過型センサー▲1▼9の信号が透過のときは検体容器22が無いと判断できる。上下2段の透過型センサー▲1▼9の信号で検体容器22の有無の確認と、正常位置にセットされたかどうか確認ができ、異常時に対して、的確にアラームを発することができる。
【0012】
【発明の効果】
本発明によれば、各種の装置と接続し、検体の遠心分離を実施する自動遠心機において、検体容器・接続される装置側のハンドリング機構の多様性に対応して、操作性の良い自動遠心分離装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す自動遠心分離装置の斜視図。
【図2】検体容器と検体保持容器とのセット部。
【図3】保持容器。
【図4】遠心分離機。
【図5】搬送手段。
【図6】保持容器側面図。
【図7】ドア断面図。
【図8】検体容器。
【図9】検体容器を搭載した保持容器の状態図。
【図10】本発明の一実施例を示す自動遠心分離装置の横断図。
【符号の説明】
図において、1は自動遠心分離装置、2は検体容器授受部、3は保持容器授受部、4は遠心分離機、5は搬送手段、6は操作/制御部、7はドア、8は容器ポート、9は透過型センサー▲1▼、10は保持容器、11は保持容器側面穴部、12は保持容器フック溝部、13はバケット、14はバケット貫通穴部、15は回転体、16はピン、17はモータ、18はフィンガ、19はフィンガ突起部、20は保持容器底面凸部、21はドア凸部、22は検体容器、22aは厚い検体容器、22bは薄い検体容器、23は透過型センサー▲2▼、24は保持容器フック部、25は冷凍機、26は回転体室の搬入/搬出口、27は回転体室である。50、51はモータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is intended for centrifugal separation of useful substances such as cells and nucleic acids in fields such as medicine, agriculture, pharmacy, and science using a so-called microplate. The present invention relates to an automatic centrifugal separator that enables the above.
[0002]
[Prior art]
For automated biochemical analysis of blood, loading containers with specimens into centrifugal buckets and suspending the buckets due to demands such as labor saving in specimen processing, quick response of test results, and prevention of infection by contacting specimens. Automatic centrifuges for pretreatment have been developed in which the rotor to be lowered is rotated to complete the centrifugation step and then the container is unloaded from the bucket. In the field of biochemistry, it is used in daily routine work, and the shape of a sample container is constant in combination with an analytical instrument, as shown in FIGS. 1 and 2 of JP-A-10-277435 and FIG. 7 of JP-A-11-276933. As described above, the container on which the sample is mounted is moved on the line, and the container is positioned by stopping at a specific position. The sample is a tube containing blood and the container is disclosed in As shown in FIG. 3 of -276933, it had a certain length in the vertical direction, and was carried directly into the bucket in the centrifugal separator while holding the upper part.
[0003]
On the other hand, in order to separate and extract genetic substances such as DNA, there is a work of repeating a step of injecting various reagents to cause a chemical reaction and a centrifugal separation step. Connection is called). In addition, a sample container called a microplate is used for separation of the genetic material, and after setting the sample container to a specific place from the automatic dispensing machine side, as shown in FIG. 1 of JP-A-2000-176317, an automatic centrifuge is used. The handling mechanism on the side is a step of directly carrying in, centrifuging, and carrying back the container.
[0004]
The separation / extraction work of genetic material is often at the research level, and is rarely configured as a whole system by one company, and connection with automatic dispensers of each company is inevitable. In addition, there are shallow and deep wells (holes for placing samples) in the sample container (microplate) to be used. Due to differences in height, etc., they are directly gripped and loaded into the bucket in the centrifuge from above. It is difficult. For various sample containers (microplates), in order to maintain positional accuracy in the bucket, the dimensional difference between the bottom of the bucket and the bottom of the sample container needs to be small, while the handling of holding the sample container is reversed. Since the amount of operation of the mechanism is limited, it is difficult to directly hold and carry in various sample containers from above.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the handling mechanism needs to process the sample container regardless of the thickness of the sample container (microplate). It is necessary to carry out the sample container with high precision without the handling mechanism directly holding and supporting the sample container. Furthermore, it is necessary to determine normally whether or not the transfer of the sample container between the apparatuses is correctly set. It is an object of the present invention to accurately carry in a sample container regardless of the size of the sample container, to accurately determine the presence or absence of a sample container, to prevent damage to the sample, and prevent problems in the next step, and to perform automatic centrifugation with excellent operability. It is to provide a device.
[0006]
To deal with this, instead of directly holding the sample container, mount the sample container on a holding container with a hook or the like at the top so that the transport means can easily support it, support the holding container, and centrifuge The method of carrying the material into the separator was studied. However, when the sample container is set in the holding container, as described above, there is a dimensional problem between the sample container and the holding container, or a mechanism in which the handling mechanism on the automatic dispenser side takes up space in the front, rear, left, and right directions. For example, there is a case where the sample container cannot be directly set vertically in the holding container.
After setting the holding container at the lower position and setting the sample container (microplate) at a position higher than the holding container, the transfer device on the automatic centrifugal separator supports the holding container and lifts the sample container on the way up. The problem can be solved by mounting it in a holding container and carrying it into a centrifuge.
[0007]
On the other hand, regarding the transfer of the sample container to and from the automatic dispensing machine, it is important for the system to check whether the sample container has been correctly set. Whether the sample container is correctly set in the sample container transfer section in the horizontal direction can be detected by using either one of the reflection type or the transmission type. However, when the sample container is set to drop to the holding container transfer unit side, and when the reflection type sensor is used, since the reflection angle of the reflection signal is different, it can be determined that there is no sample container and an alarm can be generated. . However, when the sample container exists in an abnormal state from the very beginning, there is a possibility that the operation of placing the next sample container without the sample container is performed.
When a transmission type sensor is used, the signal is cut off in both a normal state and a falling state, so that it may be erroneously determined that the sensor is set correctly.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, paying attention to the position where the sample container is set and the position where the holding container is set, the position where the sample container is set can correspond to the handling mechanism of various automatic dispensers. Therefore, a flat portion matching the dimensions of the bottom of the sample container was used. On the other hand, the holding container is provided below the set portion of the sample container at a distance so that the sample container can be mounted during the operation on the automatic centrifugal separator side.
[0009]
As described above, since the holding container is set downward in the sample container setting section, the central portion has a spatial structure. For this reason, when the setting from the automatic dispenser side is shifted, there is a possibility that the sample container will fall into the space.Therefore, pay attention to the position where the sample container is set, analogize the sample container setting abnormal state, and return to the normal position. By combining a sensor that cuts off the signal when there is a sensor and a sensor that cuts off the signal when the sample container is in an abnormal state, the presence or absence of the sample container can be correctly determined.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of the
The centrifugal separator 4 centrifuges the
The
The
Although not shown in detail, the automatic
[0011]
FIG. 2 is a view showing the
FIG. 3 is a diagram illustrating the holding
FIG. 4 is a diagram showing a rotor in the centrifuge 4. The rotor includes a
FIG. 5 is a view showing the transporting
In the holding
FIG. 7 shows a sectional view of the
FIG. 8 is a perspective view of the
FIG. 9 shows a transport state of the holding
(There are various types of sample containers, and the vertical and horizontal dimensions are almost the same, but the height dimension is wide from 14 mm to 54 mm.)
Next, a specific operation example of the device will be described.
First, the holding
A first command is issued from an automatic dispenser (not shown) (not shown), and the automatic
On the automatic dispensing machine side, the
In the automatic
When a third command is issued from the automatic dispenser, the automatic
When the fourth command is issued from the automatic dispenser, the automatic
On the automatic dispensing machine side, the
The automatic
The fourth and fifth commands are executed an even number of times to process all the containers on the automatic
In one embodiment of the present invention relating to the determination as to whether or not the
[0012]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the automatic centrifuge which connects with various apparatuses and performs centrifugal separation of a sample, automatic centrifugation with good operability respond | corresponds to the diversity of the sample container and the handling mechanism of the connected apparatus side. A separation device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an automatic centrifugal separator showing one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a set section of a sample container and a sample holding container.
FIG. 3 is a holding container.
FIG. 4 is a centrifuge.
FIG. 5 is a transportation unit.
FIG. 6 is a side view of the holding container.
FIG. 7 is a sectional view of a door.
FIG. 8 shows a sample container.
FIG. 9 is a state diagram of a holding container on which a sample container is mounted.
FIG. 10 is a cross-sectional view of an automatic centrifugal separator showing one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
In the figure, 1 is an automatic centrifugal separator, 2 is a sample container transfer unit, 3 is a holding container transfer unit, 4 is a centrifuge, 5 is a transport means, 6 is an operation / control unit, 7 is a door, and 8 is a container port. , 9 is a transmission type sensor (1), 10 is a holding container, 11 is a holding container side hole, 12 is a holding container hook groove, 13 is a bucket, 14 is a bucket through hole, 15 is a rotating body, 16 is a pin, 17 is a motor, 18 is a finger, 19 is a finger projection, 20 is a holding container bottom projection, 21 is a door projection, 22 is a sample container, 22a is a thick sample container, 22b is a thin sample container, and 23 is a transmission sensor. {Circle around (2)}, 24 is a holding container hook portion, 25 is a refrigerator, 26 is a loading / unloading port of the rotating body chamber, and 27 is a rotating body chamber. 50 and 51 are motors
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