JP2013000051A

JP2013000051A - 検体塗布装置

Info

Publication number: JP2013000051A
Application number: JP2011134030A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Tsukioka; 浩康月岡
Original assignee: Medicatec Inc
Current assignee: Medicatec Inc
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2013-01-07

Abstract

【課題】検体等の塗布時にチップ先端部の接触による寒天培地の傷付きを防止できるようにした検体塗布装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る塗布装置は、液体を吸引し吐出する空気吸引吐出機構６２に接続連通し合うチップ装着ヘッド３２と、チップ装着ヘッド３２のノズル部３８に着脱自在に装着され、分注時にシャーレ内の寒天培地Ｇの検査塗布面ＧＵとチップ先端部３６ｂとが接触し合う滅菌チップ３６とを備えている。滅菌チップ３６のチップ先端部３６ｂの角部は、先端部外周から分注口へ向かう連続したアール面に形成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、シャーレ等で菌を培養するための寒天培地に傷付ける事無く検体を螺旋状に塗布する事が出来る検体塗布装置に関する。

近年、臨床検査及び医療検査分野において検査分野の多様化等により検査量が増加しつつある。このため、従来では手作業により行なっていた検体塗布作業を、近年では、一定量均一に塗布できるように、自動化による検体塗布装置が用いられている。

検体塗布装置は、塗布時に柔軟性のパイプによってチップを支持することで、シャーレ内のゼリー状の寒天培地に対してチップ先端をソフトタッチの状態で接触させながら検体を渦巻状に塗布するようになっている（特許文献１参照）。

特開平１１−１７６１５５号公報

検体塗布時に使用するシャーレ内の寒天培地は、ゼリー状に作られているところから塗布時に傷がつき易くなる。傷がつくとその傷内に菌が集中し易くなり、均一で安定した検査結果が得られにくい不具合を招く。

このことから、検体塗布装置は前記した如く寒天培地に対してチップ先端を接触（ソフトタッチ）させることで、ゼリー状に作られた寒天培地に対して傷のつかない対応策がとられている。

しかしながら、図８に示すが如く、チップのチップ先端部２３６ｂは分注口２３６ｍを備えた円筒面になるところから、寒天培地の検査塗布面ＧＵに傷をつけ易いリング状の端縁の角部２３６ｅが作られる点に加えて、角部２３６ｅには成形時に引掻き傷を作るバリが発生し易くなるという新たな問題があった。

そこで、本発明にあっては、検体等の塗布時にチップ先端部の接触による寒天培地の傷付きを防止できるようにした検体塗布装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る検体塗布装置の発明は、少なくとも検体等の液体を吸引し吐出する吸引吐出手段に接続連通し合うチップ装着ヘッドと、前記チップ装着ヘッドのノズル部に着脱自在に装着され、分注時に検査容器内の検査塗布面とチップ先端部が接触し合う滅菌チップとを備え、前記滅菌チップのチップ先端部の角部は、先端部外周から分注口へ向かう連続したアール面に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、検体塗布を行うときに、検査塗布面に対してチップ先端部は円滑で滑らかなアール面による曲面接触となり、傷をつけるのを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る検体塗布装置の斜視図である。本発明の一実施形態で、（ａ）は検体塗布装置１０の滅菌チップ３６の全体を示す側面断面図、（ｂ）は（ａ）のチップ先端部の拡大図である。本発明の一実施形態に係る検体塗布装置の塗布機構の主要部を説明する斜視図である。本発明の一実施形態に係る検体塗布装置の塗布機構の主要部を説明する斜視図である。本発明の一実施形態に係る検体塗布装置で、シャーレの寒天培地に検体を塗布することを説明する斜視図である。本発明の一実施形態で、滅菌チップを製造する際に用いる金型および製造方法を説明する模式的な側面断面図である。本発明の一実施形態で、（ａ）は、金型を閉じて射出成形したことを説明する側面断面図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。従来、検査塗布面にチップ先端部から検体を塗布することを示す説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、すでに説明したものと同一または類似の構成要素には同一または類似の符号を付し、その詳細な説明を適宜省略している。

また、図面は模式的なものであり、寸法比などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法比などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための例示であって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の実施の形態は、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る検体塗布装置１０の斜視図である。シャーレ等の検査容器内の検査塗布面（寒天培地等）にチップ先端部が接触し合う滅菌チップを着脱自在に装着するノズル部を備えたチップ装着ヘッドと、前記ノズル部に装着された滅菌チップ内にノズル先端から検体等の液体を吸引し吐出する吸引吐出手段と、分注時に前記ノズル部に装着された滅菌チップを垂直姿勢から傾斜した分注姿勢に切換え制御する制御手段と、前記検査容器を回転自在に支持する容器支持手段と、前記分注時のチップ装着ヘッドのヘッド先端をフリーの状態で回動自在に軸支するヘッド支持手段とを備えている。

さらに具体的に説明すると、図１に示すように、本発明の一実施形態に係る検体塗布装置１０は、架台部１１の上側に、シャーレ供給機構１２、シャーレ回転機構１４、試験管ラック設置部１６、および、塗布機構１８が配置されている。架台部１１には、これらの動作を制御する制御部２０が設けられている。

シャーレ供給機構１２は、寒天培地が形成されたシャーレＳを複数枚に重ねて備えており、シャーレ回転機構１４でシャーレＳが使用された後、次の検体の塗布用にシャーレ回転機構１４にシャーレＳを送り出すように制御部２０で制御されている。

シャーレ回転機構１４は、供給されたシャーレＳを回転自在に支持する回転台１５を有している。シャーレ供給機構１２はこの回転台１５の回転中心位置にロボットアームでシャーレＳを載置するようになっている。

試験管ラック設置部１６は、検体を収容した多数本の試験管Ｅを縦・横に整列して配置する試験管ラック２２が設置される部位であり、塗布機構１８で検体を吸い上げることが可能な位置に設けられている。

（塗布機構）
図２で、（ａ）は本実施形態に係る検体塗布装置１０の滅菌チップ３６の全体を示す側面断面図、（ｂ）は（ａ）のチップ先端部の拡大図である。図３、図４は、本実施形態に係る検体塗布装置１０の塗布機構１８の主要部を説明する斜視図である。図５は、本実施形態に係る検体塗布装置１０で、シャーレＳの寒天培地Ｇに検体を塗布することを説明する斜視図である。

塗布機構１８は、装着板３０を有するチップ装着ヘッド３２と、装着板３０を上下動可能に保持するチップ装着ヘッド保持部３４とを有する。このチップ装着ヘッド３２は、滅菌チップ３６が着脱自在に装着されるノズル部３８と、ノズル部３８に回動力を伝達する伝達部４０とを有する。ここで、滅菌チップ３６は、分注時にシャーレＳ内の寒天培地Ｇの検査塗布面ＧＵ（図５参照）にチップ先端部３６ｂ（図４、図５参照）が接触し合うものである。

チップ装着ヘッド保持部３４には、チップ装着ヘッド３２を上下動させる上下動機構４２が設けられている。上下動機構４２は、モータ４４と、モータ４４の回転軸に掛け渡されたベルト４６と、上下方向に延びるガイドレール４８とを備えており、ベルト４６の回転によって装着板３０に上下動の移動力を加えることでチップ装着ヘッド３２を上下動させる機構になっている。

更に、塗布機構１８は、チップ装着ヘッド保持部３４をＸ軸方向（検体塗布装置１０の横方向。図１参照）およびＹ軸方向（検体塗布装置１０の奥行き方向。図１参照）に移動させる水平移動機構５０を備えている。水平移動機構５０は、Ｘ軸方向に沿ったＸ方向レール５２と、Ｙ軸方向に沿ったＹ方向レール５４とを備えており、チップ装着ヘッド保持部３４をＸ方向レール５２およびＹ方向レール５４に沿って移動可能に保持している。

また、塗布機構１８は、ノズル部３８に滅菌チップ３６を装着することや、使用後の滅菌チップ３６を取り外して未使用のものに交換したりするチップ装着交換機構５６を有する。

また、塗布機構１８は、ノズル部３８の移動方向を切り替える切替機構６０を備えている。さらに、塗布機構１８は、空気吸引、圧縮空気の送給を行うことで、滅菌チップ３６からの検体の吸引、吐出を行う空気吸引吐出機構６２を備えている。

（切替機構）
切替機構６０は、正面側にカム面６４を有し回動軸６７の回りに回動される切替部材６６と、切替部材６６に連結されたアーム６８を有してこのアーム６８を往復動させるソレノイド７０と、を備えている。従って、ソレノイド７０でアーム６８を往復動させて切替部材６６に回転モーメントを加えることで、切替部材６６を回動軸６７の回りに回動させる構成になっている。ソレノイド７０の動作は制御部２０で制御されている。

カム面６４は、略上下方向に細長い面で構成されており、上端部から中央部にかけて形成された傾斜面６４ｕと、傾斜面６４ｕに連続し中央部から下端部にかけて形成された上下方向面６４ｂとで構成される。傾斜面６４ｕは、上端部から徐々に正面側に張り出すように傾斜している。

（チップ装着ヘッド）
図３に示すように、チップ装着ヘッド３２は、分注時のノズル部３８をフリーの状態で回動自在に軸支するヘッド支持部７４を備えている。ここで、フリーの状態とは、チップ装着ヘッドの回動を妨げる力が及ぼされない状態を意味する。

上述の伝達部４０はこのノズル部３８に隣接しており、ヘッド支持部７４は、ノズル部３８および伝達部４０を同じ水平軸７６の回りに回動可能に保持している。この伝達部４０は、カム面６４に当接するローラ７８を備えている。

この構成により、アーム６８が検体塗布装置１０の正面方向に押し出されて切替部材６６が閉じた状態で伝達部４０が下方へ移動すると、ローラ７８がカム面６４に案内されて伝達部４０が正面側に浮き上がる方向（図３のＰ方向）に回動するようになっている。ここで、伝達部４０によってノズル部３８の回動範囲が規制されており、伝達部４０がＰ方向に回動するとノズル部３８もＰ方向に回動するようになっている。すなわち、制御部２０で上下動機構４２および切替機構６０を制御することで、分注時、ノズル部３８に装着された滅菌チップ３６を垂直姿勢から傾斜した分注姿勢に切換え制御がされるようになっている。

そして、アーム６８が検体塗布装置１０の背面方向に引き寄せられて切替部材６６が閉じた状態で伝達部４０が下方へ移動すると、ローラ７８はカム面６４に触れず、伝達部４０が真下に移動するようになっている。

また、塗布機構１８は、滅菌チップ３６からの液ダレを受け止める液ダレ防止機構８０を備える。液ダレ防止機構８０は、液ダレ受け部材８２と、液ダレ受け部材８２を回動可能に軸支する軸部材８４と、軸部材８４の回動位置を切り替えることで液ダレ受け部材８２の位置を切り替える液ダレ切替機構６０とを有する。軸部材８４はトーションバネによって一方向（図３、図４のＲ方向）に回転するように付勢されている。

液ダレ切替機構６０は、軸部材８４と直交する向きに軸部材に取り付けられて固定されたカム部材８６と、カム部材８６の回動位置を規制する規制部材８８と、を有する。規制部材８８は、装着板３０に固定されて装着板３０と一体的に上下動するようになっている。従って、装着板３０が上端位置に移動すると規制部材８８がカム部材８６の回動位置を規制して液ダレ受け部材８２は滅菌チップ３６の真下である液ダレ防止位置に配置され、装着板３０が下方に移動すると規制部材８８がカム部材８６から離れてトーションバネの付勢力により液ダレ受け部材８２が滅菌チップ３６の下方位置から正面側に移動した解除位置に配置されるようになっている。

（チップ装着交換機構）
図１に示すように、チップ装着交換機構５６は、滅菌チップ３６を多数本並べて具備しているチップラック（図示せず）と、チップラックから滅菌チップ３６を取り出してノズル部３８に装着させる装着部（図示せず）と、滅菌チップ３６をノズル部３８から引き抜く引抜部５７と、を備えている。１つの検体に対して滅菌チップ３６を使用した後、次の検体を使用するにあたり、チップ装着交換機構５６で滅菌チップ３６を交換するように制御部２０で制御されている。

（空気吸引吐出機構）
空気吸引吐出機構６２は、ピストンとシリンダとを有する圧力発生部９０と、ピストンを駆動させるモータ９２とを備え、空気吸引、空気送給が行われるようになっている。そして、空気吸引吐出機構６２は、一方の端部でシリンダに接続された空気吸引吐出ライン９４を備えており、この空気吸引吐出ライン９４の他方の端部はノズル部３８に接続され、滅菌チップ３６のチップ先端部３６ｂから少なくとも検体等の液体を吸引し吐出する圧力を発生させるようになっている。

（滅菌チップ）
上述したように、図２（ａ）は、滅菌チップ３６の全体を示し、図２（ｂ）は滅菌チップ３６のチップ先端部３６ｂの拡大図を示している。

滅菌チップ３６は、チップ本体３６ｈの上端部がノズル部３８に装着するための挿入開放口３６ｖとなっている。下端部となるチップ先端部３６ｂは、外周面３６ｃから分注口３６ｍへ向かうアール面３６ｆに形成されている。

アール面３６ｆは、図２（ｂ）に示すが如く、チップ先端部３６ｂが所定角度θ傾斜した分注姿勢の時に検査塗布面ＧＵに対して円滑、滑らかに接触し合う曲面接触が確保されるようになっている。

一方、図６は、前記滅菌チップ３６を製造する際に用いる金型および製造方法を説明する模式的な側面断面図である。図７で、（ａ）は、この金型を閉じて射出成形したことを説明する側面断面図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。滅菌チップ３６を製造する金型９８は、上金型１００、第１キャビティ１０２、第２キャビティ１０４、下金型１０６を上方から順次備えている。

上金型１００は、滅菌チップ３６の内周形状を形成する着脱自在なコアピン１１０と、上方から射出成形用の樹脂が注入されるライナー１１２と、を有する。第１キャビティ１０２は、コアピン１１０が挿入されるとともに滅菌チップ３６のチップ先端部以外の外周形状を形成する第１凹部１１６を有する。第２キャビティ１０４は、コアピン１１０の先端部が挿入されるとともに滅菌チップ３６のチップ先端部３６ｂの外周形状を形成する第２凹部１１８を有する。下金型１０６は、ガス抜き用の穴部１２０が形成されており、射出成形する際にコアピン先端１１０ｔが穴部１２０の周縁部１２０ｅに当接するようになっている。

これらの構成では、金型を閉じたときには、第１凹部１１６、第２凹部１１８、穴部１２０が連通するようになっていている。

図７（ｂ）に示すように、成形された滅菌チップ３６のチップ先端部３６ｂの角部３６ｅは、先端部外周から分注口３６ｍ（滅菌チップ３６のチップ先端部３６ｂの開口）へ向かう連続したアール面３６ｆに形成されている。第２キャビティ１０４の第２凹部１１８はこの形状を形成するような凹形状となっている。これにより、角部がなくなりバリの発生が抑えられる成形手段となっている。

ここで、先端部外周から分注口３６ｍへ向かう連続したアール面３６ｆに形成されているとは、チップ先端部３６ｂが寒天培地Ｇの検査塗布面ＧＵに当接して検体を塗布する際に、たとえチップ先端部３６ｂにバリが形成されていても、このバリが検査塗布面ＧＵに当接しないように、チップ先端部３６ｂが丸みを帯びた膨らみ形状にされていることを意味する。第２キャビティ１０４の第２凹部１１８は、この形状を形成するような凹形状とされている。

滅菌チップ３６を製造するには、まず上金型１００を下降させることで、コアピン１１０を第１キャビティ１０２および第２キャビティ１０４に挿通させ、コアピン先端１１０ｔを穴部１２０の周縁部１２０ｅに当接させる（図７参照）。この結果、上金型１００と下金型１０６との間に滅菌チップ３６を成形するキャビティ空間が形成される。

次に、ライナー１１２から射出成形用の樹脂を注入する。この結果、第１キャビティ１０２の切断手段（図示せず）を兼ねるゲート１２２から樹脂が上記キャビティ空間に注入される。その際、キャビティ空間の空気は、穴部１２０の周縁部１２０ｅとコアピン先端１１０ｔとの間から穴部１２０へ抜ける。

注入した樹脂の固化後、上金型１００を上昇させると、コアピン側の突条１１０ｐ（図６、図７参照）とチップ側の周溝３６ｄ（図２、図６、図７参照）との関係によって滅菌チップ３６はコアピン１１０と一緒に上昇する。この時、滅菌チップ３６のチップ先端部３６ｂの角部３６ｅには、アール面３６ｆが一次加工で成形されるようになる。

（作用、効果）
以下、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態では、まず、シャーレ供給機構１２によりシャーレＳを回転台１５に載せる。また、チップ装着交換機構５６により滅菌チップ３６をノズル部３８に装着する。そして、塗布対象となる検体を収容した試験管Ｅの真上に滅菌チップ３６が位置するように、水平移動機構５０でチップ装着ヘッド３２を移動させる。

そして、図４に示すように、アーム６８を引いて切替部材６６を回転移動させる。さらに、上下動機構４２でチップ装着ヘッド３２を真下に下降させ、滅菌チップ３６をこの試験管Ｅに挿入する。そして、空気吸引吐出機構６２により滅菌チップ３６内を空気吸引して滅菌チップ３６内に検体を吸い上げる。

設定量の検体を吸い上げた後、チップ装着ヘッド３２を上昇させ、水平移動機構５０により、検体を塗布するときの位置にチップ装着ヘッド３２を移動させる。これに合わせて、シャーレ回転機構１４によりシャーレＳを回転させる。

そして、アーム６８を正面方向に押し出すことで切替部材６６を回転移動させる。そして、チップ装着ヘッド３２を下降させることにより、図３の二点鎖線で示すように、ノズル部３８は、下降するとともにカム面６４に案内されてＰ方向に回転移動し、滅菌チップ３６もノズル部３８と同じように移動する。

チップ装着ヘッド３２が設定下降位置にまで到達すると、図５に示すように、滅菌チップ３６のチップ先端部３６ｂがシャーレＳの寒天培地Ｇの検査塗布面ＧＵに斜めに当接する。この状態で、空気吸引吐出機構６２により滅菌チップ３６内に空気を送り込んで、検体をチップ先端３６ｔから吐出させる。これと併行して、チップ装着ヘッド保持部３４をＹ軸方向に移動させて回転台１５から徐々に離す。この結果、チップ先端３６ｔから吐出された検体が寒天培地Ｇに螺旋状に塗布されていく。

上述したように、滅菌チップ３６のチップ先端部３６ｂの角部３６ｅは、先端部外周から分注口３６ｍへ向かう連続したアール面３６ｆに形成されており、チップ先端部３６ｂが丸みを帯びた形状となっている。従って、寒天培地Ｇに検体を塗布する際にアール面３６ｆが寒天培地Ｇに当接し合うことで無理のない円滑な曲面接触となり、寒天培地Ｇの傷付けが回避される結果、傷の溝部に菌が集中するという問題は発生しない。

また、本実施形態では、チップ装着ヘッド３２に、滅菌チップ３６が着脱自在に装着されるノズル部３８と、ノズル部３８に回動力を伝達するとともにノズル部３８の回動範囲を規制する伝達部４０と、ノズル部３８をフリーの状態で回動自在に軸支するヘッド支持部７４とを備えている。従って、寒天培地Ｇに検体を塗布する際、伝達部４０からの回動力でノズル部３８および滅菌チップ３６が回動移動し、さらにチップ先端部３６ｂが寒天培地Ｇに当接することで、滅菌チップ３６が回転フリーの状態となっている。この状態で、寒天培地Ｇが回転しつつ検体を吐出して塗布するので、滅菌チップ３６から寒天培地Ｇに無用な押圧力が加えられることが回避されている。

また、本実施形態では、金型９８による一次加工でアール面３６ｆ（例えば湾曲凸面）を形成することができ、製造時間を増大しなくても済む。

また、図６、図７で、アール面３６ｆとして、やや球面に近い湾曲凸状面を描いているが、アール面３６ｆの形状はこれに限られず、検体を塗布する際、アール面３６ｆが寒天培地Ｇに当接してバリが寒天培地Ｇに当接することが回避される限り、波状、リング面状などの他の形状であってもよい。

また、本実施形態では、キャビティを、チップ先端部３６ｂ以外の外周形状を成形する第１凹部１１６と、チップ先端部３６ｂの外周形状を成形する第２キャビティ１０４とに分割して構成させている。これにより、第２キャビティ１０４の厚みを薄くすることができるので、チップ先端部３６ｂを形成する第２凹部１１８の形状を高精度で形成することができる。なお、部品点数を減らして第１キャビティ１０２と第２キャビティ１０４とを一体的にしたキャビティとすることも可能である。

１０検体塗布装置
３２チップ装着ヘッド
３６滅菌チップ
３６ｂチップ先端部
３６ｅ角部
３６ｆアール面
３６ｍ分注口
３８ノズル部
９０圧力発生部（吸引吐出手段）
ＧＵ検査塗布面
Ｓシャーレ（検査容器）

Claims

少なくとも検体等の液体を吸引し吐出する吸引吐出手段に接続連通し合うチップ装着ヘッドと、
前記チップ装着ヘッドのノズル部に着脱自在に装着され、分注時に検査容器内の検査塗布面とチップ先端部が接触し合う滅菌チップとを備え、
前記滅菌チップのチップ先端部の角部は、先端部外周から分注口へ向かう連続したアール面に形成されていることを特徴とする検体塗布装置。