JP3142830B2 - ピペットチップの自動交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は医薬や化学等の産業
分野において、試料の成分分析に先立ち、その前処理装
置の１つである分注装置に適用されるピペットチップの
自動交換装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】この種の分注装置は１つの共栓付
試験管内の試液を、１個又は複数の別の共栓付試験管に
分けて注入するものであって、その分注には一般的にピ
ペットチップが使用される。このピペットチップの使用
により、共栓付試験管内の試液を吸引して保持し、この
後、吸引した試液を別の共栓付試験管内に注入可能とな
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した試液の分注に
際し、試液のコンタミネーションを避けるためには、共
栓付試験管内の試液を吸引するに先立ち、そのピペット
チップを新たなものに交換する必要がある。従来、ピペ
ットチップの交換は手作業で行っているのが実情であ
り、その交換作業は分注工程、ひいてはその前処理工程
全体の自動化を阻害する大きな要因となっている。

【０００４】本発明は上述の事情に基づきなされたもの
で、その目的とするところはピペットチップの自動交換
を可能し、且つ、分注装置への組み込みに好適したピペ
ットチップの自動交換装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明におけるピペット
チップの自動交換装置（請求項１）は大きく分けて、一
列に並ぶピペットチップを取出位置まで順次供給するチ
ップフィーダと、取出位置に向けて移動可能なチップ装
着ヘッドとを備え、このチップ装着ヘッドは、取出位置
にあるピペットチップの基端部に嵌合してピペットチッ
プを装着する吸注プラグと、装着されたピペットチップ
を吸注プラグから解放する解放手段とを含んでいる。

【０００６】上述の自動交換装置によれば、チップ装着
ヘッドがチップフィーダの取出位置まで移動されると、
チップ装着ヘッドは取出位置にあるピペットチップの基
端部にその吸注プラグを嵌合させて装着し、ピペットチ
ップを取り出す。そして、ピペットチップの装着後、チ
ップ装着ヘッドはそのピペットチップを使用して液体の
分注、つまり、前述した液体の吸引・注入を行う。この
後、チップフィーダは新たなピペットチップを取出位置
に供給し、一方、チップ装着ヘッドはピペットチップの
廃棄位置にて、その解放手段により吸注プラグから使用
後のピペットチップを解放する。

【０００７】チップフィーダ及びチップ装着ヘッドの具
体的な構成に関し、請求項１における自動交換装置のチ
ップフィーダは、取出位置に隣接して配置可能な可搬型
のチップホルダを備え、このチップホルダにピペットチ
ップを一列状態にして保持する複数の送り込みスリット
が設けられている。そして、チップフィーダは、チップ
ホルダを動かし、各送り込みスリットをその開口端が取
出位置に順次位置するように整合させる移動手段と、整
合した送り込みスリット内のピペットチップ列を取出位
置に向けて押し出す押出し手段とを更に含む。

【０００８】より具体的には、チップホルダは前記複数
の送り込みスリットが形成されたトレイ部材からなり、
そして、前述の移動手段は送り込みスリットと直交する
方向にトレイ部材、つまり、チップホルダを間欠的に移
動させる。

【０００９】上述した請求項１のチップフィーダによれ
ば、１つの送り込みスリットが空になると、チップホル
ダは送り込みスリットと直交する方向に移動され、ピペ
ットチップで満たされた次の送り込みスリットが取出位
置に対して整合される。チップホルダの全ての送り込み
スリットが空になると、チップホルダは可搬型であるの
で、その空のチップホルダは取り外され、そして、ピペ
ットチップで満たされたチップホルダが取出位置に隣接
すべく新たに配置される。

【００１０】チップ装着ヘッドの解放手段は、吸注プラ
グに対し同心的に配置されたディスク形状のプッシャリ
ングと、このプッシャリングを吸注プラグの軸線方向に
往復動させるシリンダとにより実現される（請求項
２）。この場合、吸注プラグにピペットチップを装着す
る際、プッシャリングは、吸注プラグの基端側に位置付
けられており、プッシャリングがピペットチップの装着
を妨げることはない。この後、プッシャリングが吸注プ
ラグの先端側に移動されると、プッシャリングはピペッ
トチップの基端縁と係合し、このピペットチップを吸注
プラグから押し出し、解放する。

【００１１】吸注プラグはその外周に弾性材料からなる
被覆部材を有しているのが好ましく（請求項３）、この
場合、吸注プラグはピペットチップの基端に弾性的に密
着して嵌合する。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、試料の成分分析に先立
ち、その前処理の１つである分注工程を実施するための
分注装置の一部を示している。分注装置は水平な可動台
８０を備えている。可動台８０上にはガイドレール８１
及びフィードスクリュー８２が互いに平行に配置され、
フィードスクリュー８２の一端はＡＣモータ８３の出力
軸に連結されている。ガイドレール８１及びフィードス
クリュー８２には可動テーブル８４が取り付けられ、こ
の可動テーブル８４はＡＣモータ８３の駆動、つまり、
フィードスクリュー８２の回転により、ガイドレール８
１に案内されながら移動することができる。

【００１３】可動テーブル８４は、２点鎖線で示すよう
に２つの試験管スタンド（以下、単にスタンドと称す
る）Ｓ1，Ｓ2を並置することができ、この場合、これら
スタンドＳ1，Ｓ2の長手軸線はガイドレール８１及びフ
ィードスクリュー８２と平行となる。スタンドＳは１０
本の共栓付試験管Ｔを２列にして保持することができ、
これらスタンドＳ及び共栓付試験管Ｔは図２に具体的に
示されている。共栓付試験管Ｔは試験管ｔ及びプラグｐ
からなり、プラグｐはネック部ｎを介して接続された頭
部ｈを有する。

【００１４】可動テーブル８４上へのスタンドＳの載置
には、直交３軸ロボット（図示しない）が使用され、こ
のロボットはそのハンドにてスタンドＳを把持でき、そ
して、把持したスタンドＳを可動テーブル８４上に位置
決めした状態で載置することができる。より詳しくは、
可動テーブル８４上にはスタンドＳ1，Ｓ2の各載置位置
に一対ずつの位置決めピン（図示しない）が突出されて
おり、一方、スタンドＳの底壁には位置決めピンを嵌合
可能とする一対の位置決め孔が形成されている。

【００１５】ここで、スタンドＳ1内の共栓付試験管Ｔ
は全て空であり、これに対し、スタンドＳ2の共栓付試
験管Ｔ内にはその全てに分注すべき試液が既に入ってい
るものとする。更に、図１のみに示されているように可
動テーブル８４にはその一側面に５つの被検出片８５が
取り付けられ、これら被検出片８５はスタンドＳ1，Ｓ2
内にてその各列中の共栓付試験管Ｔにそれぞれ対応して
配置されている。一方、可動台８０側には近接センサ８
６が配置されており、この近接センサ８６は被検出片８
５を検出することができる。可動テーブル８４が図１に
示す位置にあるとき、スタンドＳ内の各試験管列におい
て、その先頭位置にある４本の共栓付試験管Ｔのグルー
プが基準ラインＬ上に位置付けられている。このとき、
近接センサ８６は基準ラインＬ上の共栓付試験管グルー
プに対応した被検出片８５を検出する。

【００１６】図１に示す状態からＡＣモータ８３の駆動
を受けて可動テーブル８４が前進し、近接センサ８６が
次の共栓付試験管グループに対応した被検出片８５を検
出すると、この検出時点で、ＡＣモータ８３の駆動、つ
まり、可動テーブル８４の前進が停止され、次の共栓付
試験管グループが基準ラインＬ上に位置付けられる。即
ち、可動テーブル８４は共栓付試験管グループのピッチ
間隔に等しい距離ずつ間欠的に前進し、各グループの共
栓付試験管Ｔを基準ラインＬ上に順次位置付けることが
できる。

【００１７】図２に示されているように可動台８０自体
は、サイドシフトベース８７を介してフレーム８８に支
持されており、このサイドシフトベース８７はガイドレ
ール８１及びフィードスクリュー８２の軸線方向と直交
する横方向に可動台８０を移動させることができる。具
体的には、サイドシフトベース８７は、小ストロークの
小エアシリンダ８９と大ストロークの大エアシリンダ９
０とを含む。小エアシリンダ８９はスタンドＳ内の共栓
付試験管列に関し、その列間の間隔Ｄ1に等しい距離だ
け可動テーブル８４を図１に示す位置から右に移動させ
ることができ、これに対し、大エアシリンダ９０はスタ
ンドＳ1，Ｓ2における長手軸線間の間隔Ｄ2に等しい距
離だけ可動台８０を図１に示す位置から右方に移動させ
ることができる。

【００１８】図１でみて可動台８０の左方にはアームポ
スト９１が配置され、このアームポスト９１はブラケッ
ト９２を介してフレーム８８に取り付けられている。ア
ームポスト９１はその上端から昇降軸９３を突出させ、
そして、その内部には昇降軸９３を昇降且つ回動させる
機構が組み込まれている。この機構は例えば、昇降軸９
３をスプライン軸とするとともに、その外側にスリーブ
を噛み合わせ、そして、昇降軸９３を上下動させる昇降
シリンダ、そのスリーブを回転させるロータリシリンダ
を備えることで実現される。

【００１９】昇降軸９３の上端にはアーム９４，９５が
水平に取り付けられており、これらアーム９４，９５は
互い逆向きに延びている。アーム９４，９５は昇降軸９
３の昇降に伴い上下動し、また、その回動に伴い旋回す
る。一方のアーム９４は２つのクランプユニット２２を
備え、そして、他方のアーム９５にはその先端にクラン
プユニット２２に対するカウンタウエイト９７を有して
いる。図２から明らかなように２つのクランプユニット
２２は同一の構造を有し、アーム９４の長手方向に離間
している。クランプユニット２２の中心間の間隔は、ス
タンドＳ1，Ｓ2におけるの長手軸線間の間隔Ｄ2に一致
する。

【００２０】より詳しくは、可動テーブル８４上のスタ
ンドＳ1，Ｓ2が図1に示す位置にあるとき、アーム９
４，９５の旋回に伴い、各クランプユニット２２は前述
した基準ラインＬを含む垂直面内まで移動され、そし
て、図２に示されるように基準ラインＬ上の共栓付試験
管グループ中、各スタンドＳ内の右側に位置する共栓付
試験管Ｔの上方にそれぞれ配置される。

【００２１】クランプユニット２２は垂直なクランプシ
リンダ２４を備え、このクランプシリンダ２４は一対の
クランプ爪２５を有する。これらクランプ爪２５はクラ
ンプシリンダ２４から下向きに突出し、このクランプシ
リンダ２４の作動を受けて開閉可能である。各クランプ
爪２５の下端には楔ピン２６がそれぞれ取り付けられて
おり、これら楔ピン２６はクランク爪２５間に向けて水
平に突出し、その先端は半球状をなしている。また、各
クランプ爪２５には楔ピン２６の上側に挟持片２７が取
り付けられており、この挟持片２７は板ばねからなる。

【００２２】更に、クランプユニット２２は垂直且つ下
向きの押し込みシリンダ２８を備え、この押し込みシリ
ンダ２８はそのピストンロッドの下端にゴム製のパッド
３３を有している。パッド３３はクランプ爪２５間に位
置し、押し込みシリンダ２８の作動を受けて上下動する
ことができる。図２に示す状態にあるとき、アーム９４
は下降位置にあって、各クランプユニット２２のクラン
プ爪２５は開かれている。このとき、各クランプユニッ
ト２２のクランプ爪２５は対応する共栓付試験管Ｔのプ
ラグｐの両側に位置している。このような状態からクラ
ンプ爪２５が閉じられると、それらの楔ピン２６は共栓
共栓付試験管Ｔのプラグｐの頭部と試験管ｔの上端縁と
の間に進入し、そのプラグｐのネック部ｎを両側から挟
み付ける。このような楔ピン２６の進入は、試験管ｔを
下方に向けて押さえ付けながら、そのプラグｐを試験管
ｔの口部から浮き上がらせることになり、これにより、
試験管ｔの口部に対するプラグｐの密着が解除される。
楔ピン２６の進入時、各クランプ爪２５の挟持片２７は
プラグｐにおける頭部の上面に位置し、この際、プラグ
ｐが試験管ｔの口部から勢いよく飛び出そうとしても、
その飛び出しは挟持片２７により防止される。つまり、
プラグｐは一対ずつの楔ピン２６と挟持片２７とにより
確実に保持される。

【００２３】この後、アーム９４とともにクランプユニ
ット２２が上昇されると、一対のクランプユニット２２
はプラグｐを試験管ｔの口部から引き抜き、そして、ア
ーム９４の旋回により、スタンドＳ1，Ｓ2の上方から退
避する（図１参照）。逆に、退避状態にある一対のクラ
ンプユニット２２は、対応する開栓状態の試験管ｔの上
方に再び戻されてから下降し、保持したプラグｐを試験
管ｔの口部に位置付ける。この状態で、その一対のクラ
ンプ爪２５が開かれると、プラグｐは試験管ｔの口部内
に落とし込まれる。この後、クランプユニット２２の押
し込みシリンダ２８はそのパッド３３を下降させ、パッ
ド３３は試験管ｔの口部内にプラグｐをしっかりと押し
込む。

【００２４】上述の説明から明らかなように一対のクラ
ンプユニット２２は基準ラインＬ上にある２つの共栓付
試験管Ｔ、つまり、スタンドＳ1，Ｓ2内の１個ずつ共栓
付試験管Ｔに対してアクセスし、これら共栓付試験管Ｔ
のプラグｐを同時に開閉する。基準ラインＬ上における
他の２つの共栓付試験管Ｔに関し、これら共栓付試験管
Ｔのプラグｐの開閉は、可動テーブル８４を前述した間
隔Ｄ１に等しい距離だけ右方に移動させることで、一対
のクランプユニット２２を使用し、同様にして可能とな
る。

【００２５】図１に示されているように可動台８０の近
傍には、可動台８０の移動領域を避けて分注アームユニ
ット９８が配置されている。この分注アームユニット９
８はハウジング９９を備え、このハウジング９９はその
上面に筒状の軸受１００を有している。この軸受１００
には昇降軸１０１が昇降自在に支持され、この昇降軸１
０１は軸受１００から上方に突出している。昇降軸１０
１の上端には分注アーム１０２が取り付けられており、
この分注アーム１０２は水平に延びている。

【００２６】図３から明らかなように昇降軸１０１はス
プライン軸として形成され、昇降軸１０１は軸受１００
内にてスリーブユニットを介して昇降自在に支持されて
いるとともに、ハウジング９９内を下方に延びている。
ここで、スリーブユニットは、昇降軸１０１にスプライ
ン係合したインナスリーブ１０３と、このインナスリー
ブ１０３と軸受１００の内周面との間に回転自在にして
配置された段付きのアウタスリーブ１０４とからなり、
これらインナスリーブ１０３とアウタスリーブ１０４と
の間はキーを介して相互に連結されている。従って、ア
ウタスリーブ１０４はインナスリーブ１０３を介して昇
降軸１０１と一体的に回転可能である。

【００２７】アウタスリーブ１０４は軸受１０１からハ
ウジング９９内に向けて突出し、この突出端にギヤプー
リ１０５が取り付けられている。一方、ハウジング９９
内には、昇降軸１０１の近傍にダンパ付きのステップモ
ータ１０６が固定して配置されており、このステップモ
ータ１０６の出力軸にはギヤプーリ１０７が取り付けら
れている。そして、これらギヤプーリ１０５，１０７間
にはタイミングベルト１０８が掛け回され、これによ
り、ステップモータ１０６は昇降軸１０１、つまり、分
注アーム１０２を旋回させることができる。

【００２８】昇降軸１０１の下端はボールジョイント１
０９を介してステップリニアモータ１１０、つまり、そ
の可動ロッド１１１に連結されている。この可動ロッド
１１１は昇降軸１０１と同軸に配置され、その下端に被
検出片１１２が取り付けられている。可動ロッド１１１
の下端部にはその近傍に上下一対の近接センサ１１３，
１１４がそれぞれ固定して配置され、これら近接センサ
１１３，１１４は、可動ロッド１１１の被検出片１１２
をそれぞれ検出することができる。

【００２９】図３に示す状態にあるとき、ステップリニ
アモータ１１０の可動ロッド１１１はその下限位置にあ
り、被検出片１１２は下側の近接センサ１１４にて検出
されている。この状態にて、ステップリニアモータ１１
０が駆動されると、可動ロッド１１１は昇降軸１０１を
押し上げ、図３中２点鎖線で示すように分注アーム１０
２はその下降位置から上昇する。この上昇を受け、可動
ロッド１１１の被検出片１１２が上側の近接センサ１１
３にて検出されると、この時点で、ステップリニアモー
タ１１０の駆動が停止され、分注アーム１０２は上昇位
置に位置付けられる。即ち、近接センサ１１３，１１４
は分注アーム１０２の昇降ストロークを決定する。

【００３０】なお、上述した分注アーム１０２の昇降及
び旋回機構は、前述したアーム９４の昇降及び旋回機構
と同様なものである。分注アーム１０２の先端にはチッ
プ装着ヘッド１１５が取り付けられており、それ故、こ
のチップ装着ヘッド１１５は分注アーム１０２の旋回に
伴い、図１に示すようにチップ取出位置とチップ廃棄位
置との間にて往復的に移動する。

【００３１】ここで、図１中、チップ装着ヘッド１１５
の移動軌跡Ｃは１点鎖線で示され、基準ラインＬ上にあ
る共栓付試験管Ｔのうち、スタンドＳ2側の右に位置す
る共栓付試験管Ｔの直上を通過している。このように基
準ラインＬに対して移動軌跡Ｃが接する位置は、以降の
説明においてチップ装着ヘッド１１５の吸注位置Ｘとし
て参照される。

【００３２】チップ装着ヘッド１１５は図４に具体的に
示されている。チップ装着ヘッド１１５はヘッド本体１
１６を備え、このヘッド本体１１６の下面に吸注プラグ
１１８が下向きに取り付けられている。この吸注プラグ
１１８はその上部に雄ねじ部１１７を有し、この雄ねじ
部１１７がヘッド本体１１６の下面に形成したねじ孔
（図示しない）に液密にねじ込まれている。

【００３３】吸注プラグ１１８はその内部に吸注孔１２
１が貫通して形成され、この吸注孔１２１はヘッド本体
１１６の内部通路（図示しない）に連通している。吸注
プラグ１１８はその上下の部分が逆向きのテーパ状をな
し、その下側の部分が２点鎖線で示すマイクロピペット
チップ（以下、単にチップと称する）ＰＴの基端に密着
して差し込み可能となっている。

【００３４】ヘッド本体１１６の両側には一対のエアシ
リンダ１１９が取り付けられている。これらエアシリン
ダ１１９は下方に突出するピストンロッドを有し、これ
らのピストンロッドはその下端にプッシャリング１２０
を支持している。このプッシャリング１２０は吸注プラ
グ１１８の上部を同心的に囲み、その内径は吸注プラグ
１１８の最大外径よりも大きいが、チップＰＴの基端の
外径よりも小さい。通常、プッシャリング１２０は吸注
プラグ１１８の上部に位置付けられ、図４から明らかな
ように吸注プラグ１１８の下部はプッシャリング１２０
から下方に突出した状態にある。

【００３５】前述したヘッド本体１１６の内部通路はヘ
ッド本体外面のコネクタ１２１を介して可撓性チューブ
１２２に接続されており、この可撓性チューブ１２２は
図３に示されているように分注ユニット９８に向けて延
び、分注ユニット９８の電磁三方弁１２３に接続されて
いる。この電磁三方弁１２３は分注ユニット９８のハウ
ジング９９に取り付けられ、その一部がハウジング９９
から突出している。

【００３６】電磁三方弁１２３は２つの入出口と、１つ
の供給口とを有し、可撓性チューブ１２２は一方の入出
口に接続されている。供給口からは接続チューブ１２４
が延び、この接続チューブ１２４はウォータタンク１２
５に接続されている。更に、他方の入出口は接続管１２
６を介してシリンジ１２７に接続されており、このシリ
ンジ１２７はそのバレルから突出するプランジャ１２８
を有している。

【００３７】シリンジ１２７の近傍にはステップリニア
モータ１２９が配置され、このステップリニアモータ１
２９の可動ロッド３０はシリンジ１２７と平行に延びて
いる。可動ロッド１３０の一端とシリンジ１２７のプラ
ンジャ１２８の突出端とは連結アーム１３１により相互
に接続されている。従って、ステップリニアモータ１２
９はその可動ロッド１３０を介してシリンジ１２７のプ
ランジャ１２８を往復動させ、これにより、シリンジ１
２７にその吸引動作及び吐出動作を行わせることができ
る。

【００３８】シリンジ１２７からチップ装着ヘッド１１
５の吸注プラグ１１８までの経路内はウォータタンク１
２５から供給を受けた水で満たされた状態にあり、そし
て、前述した電磁三方弁１２３はその入出口同士のみを
連通させた休止位置にある。電磁三方弁１２３は上述経
路内を水で満たすための準備プロセスにて切換え作動さ
れる。より詳しくは、休止位置から切換えられると、電
磁三方弁１２３はその供給口とシリンジ１２７側の入出
口との間のみを連通させ、このとき、シリンジ１２７は
吸引動作を行い、ウォータタンク１２５から水を吸引す
る。そして、電磁三方弁１２３が休止位置に戻された
後、シリンジ１２７はその吐出動作を行い、吸引した水
をチップ装着ヘッド１１５に向けて吐出する。このよう
なシリンジ１２７による水の吸引及び吐出を繰り返し、
チップ装着ヘッド１１５までの経路内は全て水で満たさ
れる。この後、電磁三方弁１２３は休止位置に維持され
る。

【００３９】図５に示されているように前述したチップ
取出位置側にはチップフィーダ１３２が配置されてい
る。このチップフィーダ１３２は水平なチップ保持ディ
スク１３３を備え、チップ保持ディスク１３３はチップ
取出位置に隣接して配置されている。チップ保持ディス
ク１３３には多数の送り込みスリット１３４が放射状に
形成され、これら送り込みスリット１３４はチップ保持
ディスク１３３の外周縁にてそれぞれ開口している。各
送り込みスリット１３４のスリット幅はチップＰＴの基
端部の外径よりも短く、これにより、各送り込みスリッ
ト１３４はチップＰＴの基端部を掛止した状態で、チッ
プＰＴを一列にして吊持することができる。なお、図５
は一部の送り込みスリット１３４内のみに保持されたチ
ップＰＴを示しているが、これは単に作図上の都合によ
るものである。

【００４０】図６に示されているようにチップ保持ディ
スク１３３は垂直な回転軸１３５の上端に取り外し可能
に支持されている。チップ保持ディスク１３３の交換を
容易にするため、チップ保持ディスク１３３はその上面
中央に取っ手１３８を有する。回転軸１３５は軸受１３
６に支持され、この軸受１３６からモータ収納ハウジン
グ１３７内に突出している。モータ収納ハウジング１３
７内にて、回転軸１３５はカップリング１３９を介して
スピードコントロールモータ１４０、即ち、その出力軸
に連結されている。スピードコントロールモータ１４０
はモータ収納ハウジング１３７に支持されている。

【００４１】チップ保持ディスク１３３の下方にはチッ
ププッシャ１４１が配置されている。チッププッシャ１
４１は垂直なロッド部材からなり、このロッド部材はそ
の上下に押圧パッドを有している。なお、これらパッド
はチップＰＴの円筒形状に合致する円弧形状をなす。チ
ッププッシャ１４１の下端はリニアモータ１４２の可動
ロッド１４３に連結されている。リニアモータ１４２は
モータ収納ハウジング１３７内に固定して配置され、そ
の可動ロッド１４３の一端側の部分がモータ収納ハウジ
ング１３７から水平に突出している。ここで、可動ロッ
ド１４３はチップ保持ディスク３３の径方向に延びてい
る。

【００４２】可動ロッド１４３の他端には被検出片１４
５が取り付けられ、この被検出片１４５は近接センサ１
４６，１４７により検出可能となっている。より詳しく
は、近接センサ１４６，１４７は可動ロッド１４３の軸
線方向に離間し、可動ロッド１４３、即ち、チッププッ
シャ１４１のストロークを決定する。前述したチップ取
出位置にはチップ受取り部１４８が設けられている。こ
のチップ受取り部１４８は支柱１４９に取り付けられ、
チップ保持ディスク１３３と同一の高さ位置に位置付け
られている。より詳しくは、チップ受取り部１４８はチ
ップ保持ディスク１３３に向けて開口したＵ字形の受取
り溝を有し、この受取り溝がチッププッシャ１４１の移
動軸線を含む垂直面内にあって、チップ保持ディスク１
３３の回転に伴い、その１つの送り込みスリット１３４
と整合可能、つまり、その送り込みスリット１３４の開
口端と接続可能となっている。従って、１つの送り込み
スリット１３４とチップ受取り部１４８が接続状態にあ
るとき、その送り込みスリット１３４から１個のチップ
ＰＴをチップ受取り部１４８、即ち、その受取り溝内に
受け取ることができ、そして、そのチップＰＴは送り込
みスリット１３４内での場合と同様に受取り溝に吊持さ
れる。

【００４３】図５に示されているようにチップ受取り部
１４８はその両側にチップ感知センサ１５０を備えてい
る。これらチップ感知センサ１５０は透過型の光電セン
サからなり、チップ受取り部１４８内のチップＰＴの有
無を検出する。更に、図６に示されているように支柱１
４９の上部からはチップ保持ディスク１３３に向けてブ
ラケット１５１が突出している。このブラケット１５１
はその先端部が二股形状をなし、この二股先端部はチッ
プ保持ディスク１３３の外周縁を上下から挟み、且つ、
その外周縁の通過を許容している。ブラケット１５１の
二股先端部には回転角センサ１５２がそれぞれ取り付け
られている。これら回転角センサ１５２もまた透過型の
光電センサであって、垂直方向に離間対向している。一
方、図５から明らかなようにトレイディスク１３３の外
周縁には各送り込みスリット１３４に対応して、その開
口端に連なる凸部１５３がそれぞれ形成されており、こ
れら凸部１５３はチップ保持ディスク１３３の回転に伴
い、回転角センサ１５２間を通過する。回転角センサ１
５２間に凸部１５３が位置付けられたとき、回転角セン
サ１５２はオン信号を出力し、このオン信号に基づき、
チップ保持ディスク１３３の回転角が検出される。

【００４４】今、図５に示されているようにチップ保持
ディスク１３３中の１つの送り込みスリット１３４がチ
ップ受取り部１４８に合致した回転角位置にあるとき、
チッププッシャ１４１はリニアモータ１４２の駆動を受
け、チップ保持ディスク１３３の径方向外側に向けて前
進する。このようなチッププッシャ１４１の前進はその
送り込みスリット１３４内のチップ列をチップ受取り部
１４８に向けて押し出し、そのチップ列中の先頭のチッ
プＰＴをチップ受取り部１４８に供給する。この際、前
述したチップ感知センサ１５０はチップ受取り部１４８
内のチップＰＴを検出することでオン信号を出力し、こ
のオン信号を受け、チッププッシャ１４１の前進、つま
り、リニアモータ１４２の駆動が停止される。

【００４５】この後、前述した分注アーム１０２の旋回
を伴い、図７に示されているようにチップ装着ヘッド１
１５がチップ取出位置、つまり、チップ受取り部１４８
の上方に位置付けられる。チップ取出位置にて、チップ
装着ヘッド１１５はその一対のエアシリンダ１１９がチ
ップ保持ディスク１１３の周方向に離間した姿勢をと
る。この後、チップ装着ヘッド１１５が分注アーム１０
２とともに下降すると、図８に示すように吸注プラグ１
１８はチップ受取り部１４８内のチップＰＴの基端部に
密着して差し込まれ、これにより、吸注プラグ１１８に
チップＰＴが装着される。この際、チップＰＴはチップ
受取り部１４８により下方から支持されているので、吸
注プラグ１１８はチップＰＴに確実に挿入可能となる。

【００４６】チップＰＴの装着後、分注アーム１０２が
上昇されると、チップ装着ヘッド１１５はチップＰＴを
伴って上昇し、これにより、チップ受取り部１４８から
チップＰＴが引き抜かれる。チップ受取り部１４８から
チップＰＴが完全に引き抜かれると、チップ感知センサ
１５０からの出力はオン信号からオフ信号に切り替わ
り、このオフ信号を受けて、チッププッシャ１４１はそ
の前進を再開し、次のチップＰＴをチップ受取り部１４
８に供給する。

【００４７】一方、チップ装着ヘッド１１５は分注アー
ム１０２の旋回を受け、前述した吸注位置Ｘの上方に位
置付けられる。このとき、基準ラインＬ上にある２つの
共栓付試験管Ｔ（即ち、スタンドＳ２側の吸注位置Ｘに
ある共栓付試験管及びスタンドＳ１側の共栓付試験管の
２つ）はそれらのプラグｐが一対のクランプユニット２
２により開かれており、そして、これらクランプユニッ
ト２２は図１に示すように可動テーブル８４の上方から
退避した状態にある。また、基準ラインＬ上の開栓状態
にあるスタンドＳ2側の試験管ｔは前述した吸注位置Ｘ
に位置付けられている。

【００４８】このような状態にて、分注アーム１０２と
ともにチップ装着ヘッド１１５が下降されると、チップ
ＰＴは吸注位置Ｘの試験管ｔ内に進入し、先端部分がそ
の試験管ｔ内の試液中に所定の長さだけ没入する。ここ
で、チップＰＴの先端部の没入長さは試験管ｔ内から吸
引すべき試液の吸引量に基づいて決定される。この後、
前述したシリンジ１２７（図３参照）の吸引動作を受
け、チップＰＴ内に所定量の試液が試験管ｔ内から吸引
されると、チップ装着ヘッド１１５は分注アーム１０２
とともに上昇される。従って、チップＰＴは試験管ｔか
ら抜け出し、試液の吸引を完了し、吸注位置Ｘの上方に
て待機する。

【００４９】この後、サイドシフトサポート８７の大エ
アシリンダ９０の伸張作動を受け、可動テーブル８４が
横移動すると、スタンドＳ1側の開栓された空の試験管
ｔが吸注位置Ｘに位置付けられる。この状態で、チップ
装着ヘッド１１５が再び下降され、そのチップＰＴが空
の試験管ｔ内に進入すると、シリンジ１２７の吐出動作
を受け、チップＰＴ内に吸引した試液は空の試験管ｔに
注入される。このような試液の分注が完了すると、チッ
プ装着ヘッド１１５はチップＰＴとともに上昇し、そし
て、分注アーム１０２の旋回を受け、チップＰＴの廃棄
位置まで移動する。

【００５０】廃棄位置にて、チップ装着ヘッド１１５に
おける一対のエアシリンダ１１９が伸張されると、プッ
シャリング１２０は押し下げられて、チップＰＴの基端
縁に係合し、チップＰＴを下方に押圧する。この結果、
図９に示されているように吸注プラグ１１８からチップ
ＰＴが押し出され、チップＰＴは廃棄位置にて、図示し
ない回収ボックス内に廃棄される。なお、チップＰＴの
装着が解除された後、一対のエアシリンダ１１９は収縮
し、プッシャリング１２０は元の位置に復帰する。

【００５１】一方、チップＰＴの廃棄処理中にサイドシ
フトサポート８７の大エアシリンダ９０が収縮されると
ともに、２つのクランプユニット２２は可動テーブル８
４の上方に戻った後に下降し、開栓状態にある２つの試
験管ｔにそれらのプラグｐをそれぞれ差し込み、これら
試験管ｔを閉栓する。上述した一連の分注工程が完了す
ると、クランプユニット２２は所定位置まで上昇し、そ
して、サイドシフトサポート８７の小エアシリンダ８９
の伸張作動を受けて可動テーブル８４が横移動する。従
って、この場合、基準ラインＬ上の残り２つの共栓付試
験管Ｔが対応するクランプユニット２２の下方にそれぞ
れ位置付けられる。この後、２つのクランプユニット２
２はその下方にある共栓付試験管Ｔのプラグｐを抜き取
って保持し、可動テーブル８４の上方から退避する。

【００５２】この過程にて、チップ装着ヘッド１１５は
チップ装着位置に移動し、新たなチップＰＴを前述した
ようにして装着し、スタンドＳ2側の試験管ｔからスタ
ンドＳ1側の空の試験管ｔへの試液の分注が同様にして
実施される。基準ラインＬの４本の共栓付試験管Ｔに関
して、試液の分注が完了すると、可動テーブル８４はＡ
Ｃモータ８３（図１参照）の駆動、即ち、フィードスク
リュー８２の前進を受けて、スタンドＳ1，Ｓ2内におけ
る次の４本の共栓付試験管Ｔのグループが基準ラインＬ
上に位置付けられ、これら共栓付試験管Ｔに対し、試液
の分注が前述の場合と同様にして繰り返して実施され
る。

【００５３】スタンドＳ1，Ｓ2内の全ての共栓付試験管
Ｔに関して分注が完了すると、前述したロボットは可動
テーブル８４からスタンドＳ1，Ｓ2を順次取り外し、所
定の位置に移送する。より詳しくは、スタンドＳ1は次
工程に向けて移送され、スタンドＳ2は回収位置（図示
しない）に移送される。この後、可動テーブル８４は後
退して初期位置に戻り、そして、この初期位置にて、可
動テーブル８４はロボットにより新たなスタンドＳ1，
Ｓ2を受け取り、これらの新たなスタンドＳ１，Ｓ２内
の共栓付試験管Ｔに対して分注工程が繰り返し実施され
る。

【００５４】前述の説明から既に明らかなように、スタ
ンドＳ2側の１本の共栓付試験管ＴとスタンドＳ1側の共
栓付試験管Ｔとの間にて試液の分注が実施される毎に、
チップ装着ヘッド１１５はチップフィーダ１３２から新
たなチップＰＴを装着して取り出すので、チップフィー
ダ１３２においてはその分注行程の実施毎にチップ保持
ディスク１３３内、つまり、その１つの送り込みスリッ
ト１３４内のチップＰＴは減少する。

【００５５】このような状況にて、チッププッシャ１４
１がその許容最長前進位置に到達しても、チップ感知セ
ンサ１５０からの出力がオン信号に切り替わらない場
合、チップフィーダ１３２のコントローラ（図示しな
い）はその送り込みスリット１３４が空であると判断す
る。この場合、コントローラは、チッププッシャ１４１
をその休止位置まで後退させた後にスピードコントロー
ルモータ１４０を駆動し、チップ保持ディスク１３３を
一方向に回転させて、次の送り込みスリット１３４をチ
ップ受取り部１４８に合致させる。

【００５６】この後、チッププッシャ１４１は再び前進
して、チップ満状態の新たな折り込みスリット１３４内
のチップ列を押出し、そのチップ列の先頭のチップＰＴ
をチップ受取り部１４８に供給する。従って、上述した
チップフィーダ１３２によれば、チップ保持ディスク１
３３を間欠的に回転させることで、各送り込みスリット
１３４内のチップＰＴをチップ受取り部１４８に順次自
動的に供給することができる。

【００５７】チップ保持ディスク１３３の全体が空にな
り、つまり、チップ保持ディスク１３３が既に１回転し
た状態にあり、チッププッシャ１４１による押出し動作
を受けても、チップ感知センサ１５０からの出力がオン
信号に切り替わらない場合、コントローラはチップ保持
ディスク１３３の交換要求指令を出力し、この時点で、
空のチップ保持ディスク１３３はチップ満状態の新たな
チップ保持ディスクに交換される。

【００５８】本発明は上述の実施例に制約されるもので
はなく、種々の変形が可能である。例えば、チップ装着
ヘッド１１５のプッシャリング１２０は、各エアシリン
ダ１１９により上下動される一対のプッシャ爪に置き換
えることもでき、この場合、各プッシャ爪はその先端形
状がチップＰＴの基端形状に応じた円弧状をなしてい
る。

【００５９】また、チップ装着ヘッド１１５の吸注プラ
グ１１８に関し、図１０に示されているように吸注プラ
グ１１８は、その外周面下部が弾性材料、例えばウレタ
ンゴムのシールスリーブ２００により被覆されている。
より詳しくは、シールスリーブ２００はその外面が下向
きのテーパ形状をなし、そして、その内周面には上下一
対の環状突起２０２が形成されている。これら環状突起
２０２は吸注プラグ１１８のプラグ本体の環状溝にそれ
ぞれ嵌め合わされ、シールスリーブ２００の抜け止めが
なされている。

【００６０】上述の吸注プラグ１１８によれば、図１１
に示されるように吸注プラグ１１８がチップＰＴに差し
込まれたとき、そのシールスリープ２００はチップＰＴ
の基端開口に弾性的に嵌合するので、チップＰＴの保持
性のみならず、吸注プラク１１８とチップＰＴとの間の
シール性が向上する。また、吸着プラグ１１８に対する
チップＰＴの装着及びその解除が繰り返されても、シー
ルスリーブ２００はその上下の環状突起がプラグ本体の
環状溝にそれぞれ嵌合しているので、プラク本体からシ
ールスリーブ２００が脱落してしまうこともない。

【００６１】一方、前述した図５及び図６のチップフィ
ーダ１３２に代えて、図１２〜図１５に示すチップフィ
ーダ２０４であってもよく、このチップフィーダ２０４
に関し、以下に説明する。チップフィーダ２０４は、前
述のチップ保持ディスク１３３に代えてチップトレイ２
０６を備え、このチップトレイ２０６の詳細は図１３に
示されている。チップトレイ２０６は矩形の箱状をな
し、その上面にチップ保持板２０８を有している。この
チップ保持板２０８には送り込みスリット１３４と同様
な多数の送り込みスリット２１０が形成されており、こ
れら送り込みスリット２１０は互いに等間隔を存し且つ
平行に配置され、その一端がチップトレイ２０６の一側
面にてそれぞれ開口している。従って、各送り込みスリ
ット２１０は送り込みスリット１３４と同様にチップＰ
Ｔを一列に保持することができる。

【００６２】また、チップトレイ２０６の底壁はチップ
トレイ２０６の他側面から突出する突出縁２１２を有
し、この突出縁２１２には各送り込みスリット２１０に
対応して被検出孔２１４が形成されている。更に、チッ
プ保持板２０８の上面中央からは取っ手２１６が突出さ
れている。この取っ手２１６はその脚部分が送り込みス
リット２１０間に位置付けられており、取っ手２１６が
送り込みスリット２１０内へのチップＰＴの装着や、送
り込みスリット２１０内でのチップＰＴの送り込みを阻
害することはない。更に詳しくは、取っ手２１６は、前
述したロボットにより把持されるスタンドＳの把持部と
同様な構成を有し、それ故、ロボットはスタンドＳの場
合と同様に、取っ手２１６を介してチップトレイ２０６
を移送することができる。つまり、チップトレイ２０６
はスタンドＳと同様に可搬型となっている。

【００６３】一方、図１２に示すようにチップフィーダ
２０４は、前述したチップ取出位置の近傍に可動台装置
２１８を備え、この可動台装置２１８は一対のガイドレ
ール２２０と、これらガイドレール２２０間に配置され
たフィードスクリュー２２２を有し、フィードスクリュ
ー２２２の一端はカップリングを介してＡＣモータ２２
４に連結されている。なお、一対のガイドレール２２０
及びフィードスクリュー２２２はチップ受取り部１４８
の近傍を通過して延びている。

【００６４】ガイドレール２２０及びフィードスクリュ
ー２２２には可動台２２６が取り付けられており、この
可動台２２６はＡＣモータ２２４の駆動、つまり、フィ
ードスクリュー２２２の回転を受け、ガイドレール２２
０に沿って移動することができる。可動台２２６はその
上面に前述したチップトレイ２０６を位置決めして受け
取ることができ、この場合、図１２から明らかなように
チップトレイ２０６はその一側面をチップ受取り部１４
８側に向けた状態で可動台２２６に載置される。なお、
ここでの位置決めには、前述した可動台８４に対するス
タンドＳの位置決めと同様な構成を採用することができ
る。

【００６５】更に、可動台装置２１８の上方にはチップ
プッシャ２２８が配置されている。このチッププッシャ
２２８はチップ受取り部１４８と対向し、可動台２２６
上のチップトレイ２０６よりも若干高い位置に位置付け
られている。チッププッシャ２２８は前述のチッププッ
シャ１４１とは異なり、チップＰＴの基端部を押圧可能
な１個のパッドからなっている。

【００６６】チッププッシャ２２８もまたリニアモータ
２３０における可動ロッド２３２の一端に取り付けら
れ、可動ロッド２３２の他端には被検出片２３４が備え
られている。この被検出片２３４は可動ロッド２３２の
軸線方向に離間した一対の近接センサ２３６，２３８に
より検出可能となっている。更に、図１５に示されてい
るようにチッププッシャ２２８の下方には、上下一対の
透過型の光電センサ２４０が配置されており、これら光
電センサ２４０はチップトレイ２０６の被検出孔２１４
を検出することができる。つまり、一対の光電センサ２
４０はチップ保持ディスク１３３のための前述した回転
角センサ１５２と同様な機能を有する。

【００６７】更にまた、図１５に示されているように可
動台２２６の下面からは被検出片２４２が垂下してお
り、この被検出片２４２は近接センサ２４４にて検出可
能となっている。近接センサ２４４はガイドレール２２
０やフィードスクリュー２２２を支持するための支持台
に固定して取り付けられ、被検出片２４２を検出するこ
とで可動台２２６の位置決めに利用される。より詳しく
は、近接センサ２４４はＡＣモータ２２４側に配置され
ており、チップトレイ２０６のための可動台２２６の受
け渡し位置（図４中の２点鎖線で示す位置）を決定す
る。

【００６８】上述したチップフィーダ２０４にあって
も、チップフィーダ１３２の場合と同様に、チップトレ
イ２０６の１つの送り込みスリット２１０をチップ受取
り部１４８に整合させれば、チッププッシャ２８８の前
進に伴い、その送り込みスリット２１０内のチップＰＴ
をチップ受取り部１４８に順次供給することできる。ま
た、送り込みスリット２１０内が空になった場合には可
動台２２６を介してチップトレイ２０６を移動させ、チ
ップ満状態にある次の送り込みスリット２１０をチップ
受取り部１４８に整合させることができる。

【００６９】更に、チップトレイ２０６の全体が空にな
った場合、空のチップトレイ２０６は受け渡し位置に戻
され、この受け渡し位置にて可動台２２６上からロボッ
トにより取り外され、そして、可動台２２６上にチップ
満状態の新たなチップトレイ２０６が位置決めして載置
される。上述のチップフィーダ２０４の場合、チップト
レイ２０６の交換がロボットにより行われるので、その
交換を容易に行うことができ、チップトレイ２０６自体
の自動交換もまた可能となる。

【００７０】更にまた、チップフィーダ２０４の場合に
あっては可動台２２６に代えてベルトコンベアを使用す
ることもできるし、また、チップフィーダはチップ装着
ヘッドがアクセス可能な範囲に複数配置されていてもよ
い。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したようにピペットチップの自
動交換装置によれば（請求項１）、チップ装着ヘッドの
吸注プラグに対するピペットチップの装着及びその解放
を自動的に行えることから、ピペットチップの自動交換
作業が可能となり、労力の大幅な軽減を図ることができ
る。また、チップ装着ヘッド自体にペットチップの解放
手段が備えられているので、チップ装着ヘッドは任意の
位置にてピペットチップを吸注プラグから解放すること
ができる。

【００７２】そして、請求項１の自動交換装置の場合、
チップフィーダは互いに平行な複数の送り込みスリット
を有するチップホルダを備えているので、チップホルダ
に効率良く多数のピペットチップを保持でき、そして、
チップホルダの移動により各送り込みスリット内からそ
の取出位置にピペットチップを順次供給できる。また、
チップホルダは可搬型であるので、チップホルダの交換
が容易になり、チップホルダ自体の自動交換もまた可能
となる。

【００７３】更に、チップ装着ヘッドの解放手段がプッ
シャリングを備えていれば（請求項２）、プッシャリン
グは吸注ノズルからのピペットチップの解放を確実且つ
安定して行うことができ、また、吸注プラグの外周面が
弾性材料かなる被覆部材により形成されていれば（請求
項３）、ピペットチップの装着に関し、その保持性及び
シール性の向上を同時に図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】分注装置の一部を示した平面図である。

【図２】図１の分注装置の側面図である。

【図３】分注アームユニットの内部構成を示した図であ
る。

【図４】チップ装着ヘッドの側面図である。

【図５】チップフィーダの平面図である。

【図６】図５のチップフィーダの側面図である。

【図７】チップフィーダ側のチップ受取り部の上方にチ
ップ装着ヘッドが移動した状態を示す図である。

【図８】図７の状態からチップ装着ヘッドが下降し、吸
注プラグがチップに差し込まれた状態を示す図である。

【図９】廃棄位置にて、チップ装着ヘッドの吸注プラグ
からチップが解放された状態を示す図である。

【図１０】変形例の吸注プラグを一部破断して示す図で
ある。

【図１１】図１０の吸注プラグがチップの差し込まれた
状態を示す図である。

【図１２】変形例のチップフィーダを示した平面図であ
る。

【図１３】変形例のチップフィーダにて使用されるチッ
プトレイの平面図である。

【図１４】図１２のチップフィーダの正面図である。

【図１５】図１２のチップフィーダの側面図である。

【符号の説明】

１１５ チップ装着ヘッド １１８ 吸注プラグ １１９ エアシリンダ（解放手段） １２０ プッシャリング（解放手段） １３２，２０４ チップフィーダ １３３ チップ保持ディスク １３４，２１０ 送り込みスリット １４１，２２８ チッププッシャ １４８ チップ受取り部（取出位置） ２００ シールスリーブ（被覆部材） ２０６ チップトレイ ２２６ 可動台 ＰＴ ピペットチップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 35/00 - 35/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一列に並ぶピペットチップを所定の取出
   位置まで順次供給するチップフィーダと、前記取出位置
   に向けて移動可能なチップ装着ヘッドとを備え、 前記チップ装着ヘッドは、前記取出位置にあるピペット
   チップの基端部に嵌合して前記ピペットチップを装着す
   る吸注プラグと、装着されたピペットチップを前記吸注
   プラグから解放する解放手段とを含み、 前記チップフィーダは、前記取出位置に隣接して配置可
   能な可搬型のホルダであって、トレイ部材に前記ピペッ
   トチップを一列状態にして保持可能な複数の送り込みス
   リットを互いに平行にして形成し、且つ、前記且つ送り
   込みスリットを前記トレイ部材の外縁に開口させてなる
   可搬型のチップホルダと、前記チップホルダを前記送り
   込みスリットとは直交する方向に間欠的に移動させ、前
   記各送り込みスリットをその開口端が前記取出位置に順
   次位置すべく整合させる移動手段と、前記整合された送
   り込みスリット内のピペット列を前記取出位置に向けて
   押し出す押出し手段とを含 むことを特徴とするピペット
   チップの自動交換装置。
2. 【請求項２】 前記解放手段は、前記吸注プラグに対し
   同心的に配置されたプッシャリングと、前記プッシャリ
   ングを前記吸注プラグの軸線方向に往復動させるシリン
   ダとを含むことを特徴とする請求項１に記載のピペット
   チップの自動交換装置。
3. 【請求項３】 前記吸注プラグはその外周に弾性材料か
   らなる被覆部材を有することを特徴とする請求項１又は
   ２に記載のピペットチップの自動交換装置。