JP2014119297A - ノズルチップの供給装置およびそれを備えた自動分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルチップの供給装置およびそれを備えた自動分析装置において、装置の小型化および動作機構の簡略化を実現する。
【解決手段】ノズルチップ１を複数行複数列に載置するチップラック２を、積み重ねた状態で格納可能なチップラック格納部３と、その上方にあってチップラック２を保持するチップラック保持テーブル４と、チップラック格納部３からチップラック２をチップラック保持テーブル４に搬送する垂直搬送手段６と、チップラック保持テーブル４上のチップラックを下方に向けて回収する回収部５と、を備えたノズルチップの供給装置であって、チップラック保持テーブル４は、ノズルチップ１の有無検知を行または列ごとに行なうための、固設された有無検知手段８２、およびチップラック２を列方向または行方向に移動・位置決めする水平移動手段を有する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ノズルチップを格納しチップ取り付け位置に供給するノズルチップ供給装置およびそれを備えた自動分析装置に関する。

臨床検査用の多くの自動分析装置においては、検体や試薬を採取・分注するために、汚染物持ち越しの心配のないディスポーザブルなノズルチップが分注ノズルヘッドに装着して使用される。このようなノズルチップは、接触する検体や試薬ごとに取り替えて使用するため、多数必要であり、たとえば９６穴プレートのような形態のラックに並べて供給される。特許文献１の自動分析装置においては、ディスポーザブル部品を多数並べたチップラックを積み重ねた状態で所定の位置に人手で格納し、装置側でチップラックの在庫の確認と自動搬送を行なうように構成されている。また、特許文献１の部品供給装置は、チップラックを積み重ねた状態で載置する昇降機と、供給先の部品取り出し部に最上段のチップラックだけを残すラック分離機構と、使用済みのチップラックを下方に向けて回収する回収部とを備えている。この部品供給装置は、チップラックの格納・供給と回収とを積み重ね状態で行なうため、装置の設置面積および高さ方向における小型化に有効である。

国際公開第２００１／０６９２６３号パンフレット

特許文献１で「部品取り出しステーション」と記載された部品取り出し部に持ち上げられたチップラックは、その上縁稜線部に形成された複数の凹部と、部品取り出し部を囲む枠体に設けられた複数の押し付け部材との係合により、所定の位置に位置決めされる。特許文献１の実施形態において、チップラックにはノズルチップと反応容器が入っており、水平ＸＹ方向に移動自在の部品運搬装置が、ノズルチップを別設のチップ装着位置に、反応容器を反応ディスクにそれぞれ運搬する。

自動分析装置において、ノズルチップの運搬の目的は可動の分注用ノズルヘッドに装着して液体の吸引排出を可能にすることである。自動分析装置の小型化および動作機構の簡略化のためには、チップ装着位置を別に設けることなく、チップラックから直接ノズルチップをノズルヘッドに装着するほうが好ましい。また、分注用ノズルヘッドの移動機構は、移動方向の自由度を制限して、位置決め精度の向上を図るのが好ましい。本発明は、ノズルチップを収載するチップラックを複数格納し、所定の供給先において分注用ノズルヘッドに装着するための、ノズルチップの供給装置およびそれを備えた自動分析装置において、装置の小型化および動作機構の簡略化を実現することを目的とする。

本発明者らは上記課題を解決すべく、チップラックの供給先であるチップラック保持テーブルの水平移動手段およびノズルチップの有無検知手段に着目して検討を重ね、本発明に至った。

すなわち本発明に係るノズルチップの供給装置は、
供給しようとするノズルチップを複数行複数列に載置するチップラックを、積み重ねた状態で格納可能なチップラック格納部と、
前記チップラック格納部の上方にあって、供給しようとするチップラックを所定の高さ位置で保持するチップラック保持テーブルと、
前記チップラック格納部に格納されたチップラックを前記チップラック保持テーブルに搬送する搬送手段と、
前記チップラック保持テーブル上のチップラックを下方に向けて積み重ね状態で回収可能な回収部と、
を備えたノズルチップの供給装置であって、
前記チップラック保持テーブルは、保持するチップラックにおけるノズルチップの有無検知を行または列ごとに行なうための、固設された有無検知手段、およびチップラックを列方向または行方向に移動・位置決めするチップラック水平移動手段を有することを特徴とする。

また、本発明に係る自動分析装置は、
本発明に係る上記ノズルチップの供給装置、及び、
ノズルチップの供給装置のチップラック保持テーブル上のチップラックに載置されるノズルチップの行方向または列方向に平行な水平１軸方向に可動かつ上下方向に可動な移動・位置決め機構を有するノズルヘッドと、
前記ノズルヘッドに嵌合したノズルチップを通じて必要量の液体を吸引・排出する機構と、
を有する分注装置、
を備えることを特徴とする。

ここで、前記搬送手段は、チップラック格納部に積み重ねられたチップラックのうち最上段のチップラックをチップラック保持テーブルに搬送する垂直搬送手段であってよい。また、この垂直搬送手段が、チップラックを水平姿勢で支持するチャック手段である態様が好ましい。なお、搬送手段として、特許文献１に記載のように、チップラックを複数積み重ねた状態で持ち上げる昇降機を利用することも可能である。

前記チップラック保持テーブルが、チップラックが水平姿勢で上昇通過可能かつ下降阻止可能な開閉手段を有する態様もまた好ましい。さらに、前記垂直搬送手段は、チップラックの有無検知手段を有することもできる。

また本発明のノズルチップ供給装置は、ノズルチップの有無検知手段により、その存在が検知されたノズルチップの行または列が、ノズルヘッドの水平一軸軌道下に位置するように、チップラック水平移動手段を動作させることが好ましい。さらに本発明の自動分析装置は、ノズルチップが、チップラックから直接ノズルヘッドに装着されることが好ましい。

本発明に係るノズルチップの供給装置は、チップラック水平移動手段と、ノズルチップの有無検知手段とにより、チップラック上の存在が確認されたノズルチップの行または列を、ノズルヘッドの水平１軸軌道下に位置決めすることができるので、チップ装着位置を別に設けなくとも、チップラックから直接ノズルチップをノズルヘッドに装着することができる。また、本発明に係る自動分析装置は、チップラックを積み重ねた状態で格納および回収するコンパクトなノズルチップ供給装置を有するとともに、水平の移動機構は１軸方向に限定されたノズルヘッドを有する分注装置を使用できるため、装置全体の小型化および動作機構の簡略化が実現できる。

本発明のノズルチップの供給装置の実施形態を示す正面図である。 本発明のノズルチップの供給装置の実施形態を示す斜視図である。 本発明を構成する垂直搬送手段（チャック部）の実施形態を示す斜視図である。 本発明を構成するチップラック保持テーブルの実施形態を示す斜視図である。 本発明を構成するチップラック保持テーブル上におけるチップラックの水平搬送の動作を示す模式図である。

図１は本発明のノズルチップの供給装置の実施形態を示す正面図である。この実施形態に係る供給装置は、供給しようとするノズルチップ１をマトリックス状に複数載置するチップラック２を積み重ねた状態で格納可能なチップラック格納部３と、前記チップラック格納部３の上方にあって、供給されるチップラックを装置の天面部において保持するチップラック保持テーブル４と、前記チップラック格納部３に格納されたチップラック２を前記チップラック保持テーブル４に搬送する搬送手段と、前記チップラック保持テーブル４上のチップラック２を下方に向けて回収する回収部５と、を備えたチップラックの供給装置である。チップラックを持ち上げる搬送手段として、前記チップラック格納部３に積み重ねられたチップラック２のうち最上段の１つのチップラック２を前記チップラック保持テーブル４に搬送する垂直搬送手段６を使用することができる。

本発明の供給装置は、自動分析装置に組み込まれて設置することができ、チップラック保持テーブル４にまで持ち上げられたチップラック中のノズルチップは、当該自動分析装置に搭載された分注装置の分注ノズルヘッドに装着されたのち試料または試薬の分注に供される。チップラック保持テーブル４の上で、すべてのノズルチップが消費されたチップラック２は、回収部５において例えば昇降台５１（使用済みチップラックが載っていてもよい）がチップラック保持テーブル４まで上昇したところで、この昇降台５１に載せられ回収される。

図１において、チップラック保持テーブル４の直下のチップラック格納部３に、供給側のチップラック待機位置を設定してチップラックの有無を確認するラック有無検知センサ７ａを設置し、他方、チップラック保持テーブル４の直下の回収部５に、回収側のチップラック待機位置を設定してチップラックの有無を確認するラック有無検知センサ７ｂを設置する。本実施例において、チップラック保持テーブル４にはチップラックを１つまで載置できる構成となっているので、連続運転時は、回収側のラック有無検知センサ７ｂによって、使用済みのチップラックが昇降台５１に受け渡されたことを確認後、供給側のチップラックを待機位置からチップラック保持テーブル４にまで持ち上げる。

図２に、図１からチップラック保持テーブル４および側壁を取り去った斜視図を示す。垂直搬送手段６は、その支持部により、最上段にある１つのチップラック２の下方縁部の底部４箇所を支え持ち上げる。

図３は垂直搬送手段のチャック部の詳細を示す右斜視図（ａ）および左斜視図（ｂ）である。チップラックの下方縁部の底部４箇所に接する、開閉可能な一対の支持部６１ａ，６１ａおよび支持部６１ｂ，６１ｂが、チャック開閉用ロータリーソレノイド６２により動作する（非通電時閉；通電時開）。また、チップラックの有無検知手段としての反射型光センサ６３を付け、不図示のステッピングモータにより垂直搬送手段６を上下に走査することにより、チップラック格納部におけるチップラックの在庫の監視を可能にする。この動作によりチップラックの最上段の位置がわかるので、支持すべきチップラックの下方縁部の底部を、垂直搬送手段６の支持部６１によって支持する。この時、チップラックを水平に支持することが好ましい。つづいて垂直搬送手段６を制御された上昇分だけステッピングモータによって上昇させ、支持したチップラック２をチップラック保持テーブル４の直下にある待機位置まで運ぶ。この位置に到達したことは、図１に記載のラック有無検知センサ７ａによって確認される。

図４にチップラック保持テーブル４の構成例を示し、説明を続ける。基体４４に開けられた供給側開口部４０ａからチップラック２を受け入れるときは、チップラック用保持枠体４９が、水平搬送用ステッピングモータ４３およびタイミングベルト８４によりスライドガイド８３ａ、８３ｂに沿ってＸ軸方向にスライド移動し、ラック受け入れ位置確認センサ４８ａがフラグ部材４９ｆを確認できる位置すなわち供給側開口部４０ａの真上のラック受け入れ位置に位置決めされる。この状態で、開閉レール４１ａ，４１ｂが開閉駆動モータ４２によってｙ軸方向に広げられる。このとき開閉レール開放位置確認センサ４７ａにより開閉レールが開放位置にあることが確認される。このようにチップラック保持テーブル４側の受け入れ状態が整った段階で、上記したチップラック待機位置において垂直搬送手段の支持部上に捧げ持たれたチップラックは、供給側開口部４０ａおよび開閉レール４１ａ，４１ｂの間を上方に向けて通過し、さらにチップラック用保持枠体４９からチップラック２の大半が突き出た状態になる。このとき反射型光センサ８１がチップラック２の存在を確認する。この状態で開閉レール４１ａ，４１ｂの間隔を狭めていき、チップラック２を下から支えられる位置で止める。ついで垂直搬送手段を下降させる。こうしてチップラック保持テーブル４上に受け渡されたチップラック２は、その底部が開閉レール４１ａ、４１ｂの上に接触し、その側面部がチップラック用保持枠体４９のなかに遊嵌された状態で、Ｘ軸方向にスライド移動可能となる。

図５にチップラック２の水平搬送および位置決めの動作を示す模式図を示す。図５（ａ）は、上記したようにチップラック２がチップラック保持テーブル上のチップラック用保持枠体４９に受け渡された状態を示す。この後、チップラック用保持枠体４９がブロック矢印方向にスライド移動するにつれて、チップラック２の１行目（図における最上部）に載置されたノズルチップ１の並びが、固設された有無検知手段である透過型光センサ８２の光軸を横切っていく。この実施形態においては、ある列の１行目に載置されるノズルチップの有無が、その列全体のノズルチップの有無と判断される仕様になっている。したがって、ある列の１行目にノズルチップがなく、２行目以降にノズルチップがあったとしても、その列のノズルチップは装置に全く認識されないことになる。透過型光センサ８２から得られたノズルチップの配置情報は不図示の制御手段に入力され、分注ノズルヘッドへの装着のための位置決めに使用される。

図５（ｂ）は、チップラック保持テーブル４がＸ軸方向にスライド移動し、分注ノズルヘッドのＹ方向の移動経路Ｌの直下に１列目のノズルチップが位置決めされた状態を示す。不図示の分注ノズルヘッドはＹ−Ｚ面内を移動自在である。この状態において、ノズルチップの配置情報の取得は済んでいる。また以下に詳述するように、チップラックはチップラック用保持枠体４９の中に固定された状態にある。分注ノズルヘッドは、ノズルチップの配置情報に従って位置を決め、下降してノズルチップを嵌合し、上昇してＹ方向に移動した後、移動経路Ｌと交わる位置に存在する液体試料の吸引・排出に供される。使用されたノズルチップはノズルヘッドから取り外され所定の廃棄部に廃棄される。つぎにノズルヘッドはＹ軸方向すなわちノズルチップの列方向に隣接したノズルチップを取りに行く。このように、分注ノズルヘッドをＹ軸方向に走査して、チップラック内にマトリックス状に並べられたノズルチップのうち、１列目のノズルチップをすべて消費したのち、Ｘ軸方向にノズルチップの並び１列分だけ移動させてからノズルチップを装着する動作を繰り返す。

図５（ｃ）は、ノズルチップの最後の列が分注ノズルヘッドの移動経路Ｌの直下に位置決めされた状態を示す。この最後の列のノズルチップをすべて消費すると、チップラック用保持枠体４９はブロック矢印が示す方向すなわち回収側開口部４０ｂの方向に移動する。ただし、ノズルチップの有無検知の際、装置に認識されなかったノズルチップおよびノズルヘッドへの装着に失敗したノズルチップは、チップラックに取り残されたまま回収部に移行することになる。

図５ではラック押さえレバー４５およびラック押さえ解除用ガイド部材４６の図示および説明を割愛したが、再び図５（ａ）の状態に戻り、図４を参照しつつ説明を加える。チップラック用保持枠体４９には、チップラック２を保持したとき、その水平面上の位置（ＸＹ座標）を固定するためのラック押さえレバー４５，４５が２箇所に備えられている。それらラック押さえレバー４５，４５のラック押圧部は、支点周りのねじりコイルばねによりチップラック２をＸ方向およびＹ方向に押圧しており、支点を介した反対端にはそれぞれ垂直軸のローラが取り付けられ、ラック押さえレバーを開放側に作用させる力点部を形成している。二つのラック押さえレバー４５，４５の力点部は、それぞれチップラック２を押圧した状態において、上下わずかに離間して重なった位置にある。保持枠体４９がガイド部材４６の延在する領域に移動すると、ラック押さえレバー４５の二つの力点部がほぼ同時にガイド部材４６に押圧され、ラック押さえレバー４５，４５がそれぞれラックを解除する向きに、ねじりコイルばねに抗して所定角度だけ回転する。

さて、図５（ｃ）の状態から回収側開口部４０ｂの真上に移動したチップラックを載せた保持枠は、ガイド部材４６が延在する領域にあるので、上述した機構によりチップラックの押圧状態は解除されている。このときチップラックは下方縁部を開閉レール４１ａ、４１ｂの上に載せた状態となっている。つぎに、回収側にある昇降台５１（図１）が上昇して、昇降台５１または昇降台５１にチップラックが載っていればその最上段のチップラックが、上昇して、保持テーブル上のチップラックに接触する位置に、好ましくは接触して２ｍｍ程度持ち上げる位置に達し、チップラック２を支える状態となる。こののち開閉レール４１ａ、４１ｂを開放位置に移動し、昇降台５１を下降させることにより使用済みのチップラックを回収部５に収めることができる。

１ ノズルチップ
２ チップラック
３ チップラック格納部
４ チップラック保持テーブル
４０ａ 供給側開口部
４０ｂ 回収側開口部
４１ａ、４１ｂ 開閉レール
４２ 開閉駆動モータ
４３ 水平搬送用ステッピングモータ
４４ チップラック保持テーブルの基体
４５ ラック押さえレバー
４６ ラック押さえ解除用ガイド部材
４７ａ 開閉レール開放位置確認センサ
４７ｂ 開閉レール保持位置確認センサ
４８ａ ラック受け入れ位置確認センサ
４８ｂ ラック排出位置確認センサ
４９ チップラック用保持枠体
４９ｆ フラグ部材
５ 回収部
５１ 昇降台
６ 垂直搬送手段
６１ａ、６１ｂ 支持部
６２ チャック開閉用ロータリーソレノイド
６３ 反射型光センサ
７ａ、７ｂ ラック有無検知センサ
８１ 反射型光センサ
８２ 透過型光センサ（有無検知手段）
８３ａ、８３ｂ スライドガイド
８４ タイミングベルト

Claims (3)

1. 供給しようとするノズルチップを複数行複数列に載置するチップラックを、積み重ねた状態で格納可能なチップラック格納部と、
   前記チップラック格納部の上方にあって、供給しようとするチップラックを所定の高さ位置で保持するチップラック保持テーブルと、
   前記チップラック格納部に格納されたチップラックを前記チップラック保持テーブルに搬送する搬送手段と、
   前記チップラック保持テーブル上のチップラックを下方に向けて積み重ね状態で回収可能な回収部と、
   を備えたノズルチップの供給装置であって、
   前記チップラック保持テーブルは、保持するチップラックにおけるノズルチップの有無検知を行または列ごとに行なうための、固設された有無検知手段、およびチップラックを列方向または行方向に移動・位置決めするチップラック水平移動手段を有することを特徴とする、前記ノズルチップの供給装置。
2. 請求項１に記載のノズルチップの供給装置、及び、
   ノズルチップ供給装置のチップラック保持テーブル上のチップラックに載置されるノズルチップの行方向または列方向に平行な水平１軸方向に可動かつ上下方向に可動な移動・位置決め機構を有するノズルヘッドと、
   前記ノズルヘッドに嵌合したノズルチップを通じて必要量の液体を吸引・排出する機構と、
   を有する分注装置、
   を備えることを特徴とする自動分析装置。
3. ノズルチップは、チップラックから直接ノズルヘッドに装着される、請求項２に記載の自動分析装置。

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