JP3650279B2 - 紙片体自動移載装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一括貯留された複数の紙片体から所定の数を取り出す紙片体自動移載装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
抗生物質の有効性・効力を知る方法には、その抗生物質を投与した動物の血液・尿・臓器内に残留又は排出される抗生物質の濃度を測定することでそれを知る方法がある。この測定方法の一つに、菌を混ぜた寒天平板培地に、組織抽出液又は採取した体液を適度な濃度に希釈して浸透させた直径６ｍｍ程度の紙片体（又は、「ディスク」）を置き、その後寒天平板培地を培養してディスクに浸透させた抗生物質の濃度に比例させて菌の発育を阻止させ、そのエリア（阻止円）の大きさを測定して、抗生物質の効力を知るディスク法がある。
【０００３】
このディスク法の一例では、先ず、抗生物質を投与した動物・患者の体液を採取して希釈するか又は組織から抽出した液をディスクに浸透させる。標準液又は検体液を浸透させたディスクは、余分な水分を除くために、軽く吸取紙上に置く。次いで、図７に示すように、浸透させたディスク１を、シャーレ３に形成した寒天平板５上の決められた箇所（通常は、３６ｍｍ×３６ｍｍの４箇所）に１個ずつ置く。この際、ディスクは、四角の一方の対角に標準液を浸透させた一対のもの１ａ、１ａを、他方の対角に検体液を浸透させた一対のもの１ｂ、１ｂ、即ち、合計４つを置く。その処理は、ほぼ同時に行われなければならないため、２人の実験者により作業が行われる。
【０００４】
対角に４つのディスク１が置かれた寒天平板５は、所定の条件下で培養される。培養の後、抗生物質の濃度に比例して菌の発育が阻止されて形成された阻止円の大きさを測定し、検体の抗生物質濃度を算出する。これにより、抗生物質の有効性・効力を知ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
抗生物質の有効性・効力を知るための従来のディスク法は、ディスクが実験者による手作業で寒天培地上に置かれていた。このため、省力化が図れず、作業時間が長く、しかも、ディスクの移載位置にバラツキの生じる問題があった。このことから、紙片体が自動で移載できる装置の開発が望まれていた。
しかしながら、紙片体自動移載装置の実現には、以下の解決しなければならない問題があった。即ち、軟弱な寒天培地にディスクを移載しなければならないため、ディスク保持手段によって移載する際、ディスク保持手段を高精度に位置制御しなければならず、ディスク保持手段の移動機構や寒天培地表面の凹凸等により、位置精度に誤差が生じれば、培地に必要以上の押圧力を与え、培地に傷を付ける虞れがあった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、比較的低精度で位置制御を行っても、培地に傷を付けずに移載が行える紙片体自動移載装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するめたの手段】
上記目的を達成するための本発明は、紙片体供給部の複数の紙片体から所定数を取り出して各紙片体を培地上のそれぞれの所定位置に移載する紙片体自動移載装置であって、大気を吸引する先端吸引口により前記紙片体供給部上の紙片体を吸引保持する吸引ノズルと、紙片体供給部側と培地側との間を移動可能であり、吸引ノズルを支持するノズルブロックと、紙片体供給部では紙片体に対して、および培地側では培地に対して、吸引ノズルの吸引口を進退可能としてノズルブロックを移動する駆動シリンダと、ノズルブロックに対して前記吸引ノズルを先端吸引口方向へ付勢するとともに、この先端からの所定の押圧力を受けて圧縮可能な付勢手段とを具備した構成としている。
【０００７】
この紙片体自動移載装置では、通常時、吸引ノズルが付勢手段によってノズルブロックに対して付勢されて、先端側に片寄せられて配置される。従って、紙片体を吸引保持したノズルブロックが駆動シリンダによって移動され、紙片体を保持した先端が培地に当たって所定の押圧力となると、吸引ノズルが後端側へ後退移動される。即ち、培地表面との接触位置以上に移動した場合であっても、その移動は、吸引ノズルの後退によって吸収されることになる。これにより、培地に必要以上の押圧力が加わることがなく、培地面への吸引ノズルによる傷付きが防止される。また、吸引ノズルの後退によって、培地面の凹凸も吸収可能になる。更に、吸引ノズルの先端は、軸線方向の移動範囲で培地に接触可能となるので、駆動シリンダの移動誤差が吸収され、比較的低精度での駆動シリンダの位置制御が可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る紙片体自動移載装置を側面から視た斜視図、図２は図１に示した紙片体自動移載装置の側面図、図３は図２の要部拡大図、図４は図２の一部分を省略したＡ−Ａ矢視図である。なお、説明の都合上、図３の左右方向をＸ軸方向、図３の上下方向をＺ軸方向として説明を行う。
【０００９】
基台１１上には紙片体（以下、「ディスク」とも称す）を供給するディスク供給フィーダ１３が設置され、ディスク供給フィーダ１３の上部は投入部（ボール部）１５となっている。ボール部１５には、複数のディスク１７が一括して投入される。ボール部１５の底板は、上下方向に振動しながら中心軸１９を中心にして微小量円周方向に前後移動されるようになっている。従って、ボール部１５に一括投入された複数のディスク１７は、個々にほぐされてボール部１５の半径方向外側に寄せられながら一方向（図１の場合には、反時計回り方向）に回転移動する。
【００１０】
ボール部１５の外周には、排出路２１が延設されている。従って、ボール部１５の外周側に寄せられて回転移動するディスク１７は、排出路２１から外部へ排出される。排出路２１は、二つに分岐して分岐路２３となる。この排出路２１と、分岐路２３とは、分流部２７を構成する。分岐路２３は、整列直進フィーダ２５にそれぞれ接続されている。つまり、ボール部１５から送られたディスク１７は、分流部２７を経て整列直進フィーダ２５に到達する。このディスク供給フィーダ１３と整列直進フィーダ２５とによって紙片体（ディスク）供給部を構成している。
【００１１】
基台１１上には、一対の支柱２９、２９が立設される。この支柱２９、２９の間には、一対のレールロッド３１、３１が架設されている。このレールロッド３１、３１の平行な方向をＸ軸方向とし、レールロッド３１、３１にはスライドブロック３３がＸ軸方向にスライド自在に取り付けられている。
【００１２】
支柱２９、２９の一方には、Ｘ軸駆動シリンダ３５が固設され、Ｘ軸駆動シリンダ３５の駆動軸はスライドブロック３３に固定されている。つまり、スライドブロック３３は、Ｘ軸駆動シリンダ３５が駆動されることにより、レールロッド３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動される。
【００１３】
スライドブロック３３の下部には、垂直軸３７を介してノズルブロック３９が垂直下方向であるＺ軸方向に移動自在に取り付けられている。スライドブロック３３の上部にはＺ軸である垂直軸３７の駆動シリンダ４１が固設され、この垂直軸３７にはノズルブロック３９が固定されている。つまり、ノズルブロック３９は、Ｚ軸駆動シリンダ４１が駆動されることにより、Ｚ軸方向に移動される。
【００１４】
ノズルブロック３９の下部には、Ｚ軸方向の４本の吸引ノズル４３が四角の対角位置（例えば、３６×３６ｍｍ）で且つ同一高さで配設されている。これらの吸引ノズル４３は、下端が吸引用の開口部となっている。ディスク１７の大きさが直径６ｍｍである場合、吸引ノズル４３は内径が２ｍｍ程度、外径が４ｍｍ程度に設定される。この口径はディスクを吸引できる大きさであれば、このような数値に限定されるものではない。
【００１５】
それぞれの吸引ノズル４３にはホース４５が接続され、ホース４５はマニホールド４７に接続されている。マニホールド４７にはメインホース４９が接続され、メインホース４９は真空ポンプ５１に接続されている。マニホールド４７と真空ポンプ５１との間のメインホース４９には真空ピンチバルブ５３が設けられ、真空ピンチバルブ５３はメインホース４９を真空ポンプ５１又は大気側に切り換えできるようになっている。
【００１６】
一方、基台１１上にはシャーレセット部５５が設けられ、シャーレセット部５５の上面にはディスク１７の移載所定位置にシャーレ５７をセットできるストッパーが配置されている。このシャーレセット部５５にセットされたシャーレ５７の上方には、スライドブロック３３がスライド移動されて配置可能となっている。
【００１７】
紙片体（ディスク）供給部を構成している整列直進フィーダ２５は、ディスク１７を一列に並べて搬送する搬送路を二列有している。この搬送路は、上述の分岐路２３にそれぞれ接続されている。整列直進フィーダ２５の先端には、ストッパー６９が設けられ、このストッパー６９は、整列直進フィーダ２５に並んだ先端のディスク１７の移動を規制する。また、整列直進フィーダ２５の上面にはカバー７３が被せられている。
【００１８】
つまり、整列直進フィーダ２５では、最先端のディスク１７がせき止められて、前詰めされるようになっており、カバー７３が備えられていることで隣合うディスク１７が重ならないように前詰めされる。よって、この前詰め部からディスク１７が取り出されれば、その空きスペースは、後続のディスク１７によって詰められることになる。そして、カバー７３には、四つの取出し穴７５（図１参照）が穿設されている。取出し穴７５は、整列直進フィーダ２５のそれぞれの列から同じ位置の一対のディスク１７が取り出せる位置に配設されている。
カバー７３と整列直進フィーダ２５とに若干の隙間を設け、ディスク１７の移動溝を見えるように構成することで、ディスク１７が詰まってしまった場合などに、この隙間から詰まり位置を確認できるとともに、詰まりを解消することもできる。
【００１９】
整列直進フィーダ２５の上下には、その整列状態のディスク１７の有無を検出するディスク検知センサー７１（図２参照）が設けられている。また、基台１１には、制御装置７７が設けられている。制御装置７７は、ディスク供給フィーダ１３、Ｘ軸駆動シリンダ３５、Ｚ軸駆動シリンダ４１、真空ポンプ５１、ディスク検知センサー７１等に電気的に接続されている。
【００２０】
次に、吸引ノズル４３の付勢機構部について説明する。
図５は付勢手段によって付勢された吸引ノズルの動作説明図である。
【００２１】
吸引ノズル４３は、直線状に形成され、先端から大気を吸引することでディスク１７を吸引保持できるようになっている。この吸引ノズル４３は、上述のように、Ｚ軸線方向に移動可能にスライドブロック３３及びノズルブロック３９に支持されている。この実施形態において、吸引ノズル４３の軸線が鉛直方向となるように支持されている。吸引ノズル４３に取り付けられた第一ストッパー４３ａとノズルブロック３９との間には付勢手段（例えば、コイルバネ８１）が配設されている。コイルバネ８１は、図５（ａ）に示すように、吸引ノズル４３を先端吸引口方向へ片寄せ状態に付勢している。そして、吸引ノズル４３に取り付けられた第二ストッパー４３ｂがノズルブロック３９に当接してコイルバネ８１の付勢力を止めることで、吸引ノズル４３の初期位置を支持している。
【００２２】
次に、このように構成された紙片体自動移載装置９１の作用を説明する。
図６は一括投入されたディスクがシャーレに移載されるまでの過程を表した概念図である。
先ず、操作の準備として、ディスク供給フィーダ１３のボール部１５に、ディスク１７を投入し、装置の原点復帰を行う。
ボール部１５内のディスク１７は、振動を受けてほぐされながら、排出路２１から分流部２７へ送られる。分流部２７に到達したディスク１７は、振り分けられ、分岐路２３に一列となって送られる。
【００２３】
分岐路２３に送られたディスク１７は、整列直進フィーダ２５に二列となって入り、先端のストッパー６９によって前詰めされる。整列直進フィーダ２５の所定の位置までディスク１７が前詰めされると、ディスク検知センサー７１がディスク１７を検知し、ディスク供給フィーダ１３の駆動が停止される。これにより、ディスク１７の過剰供給が防止される。なお、この位置までディスク１７が供給整列されると、装置の原点復帰が終了したことになる。また、この一連の動作を行っている間に、吸引ノズル４３も原点復帰動作が行われる。
【００２４】
ここで、寒天平板培地９３の形成されたシャーレ５７は、蓋が外されてシャーレセット部５５のストッパー位置に置かれる。
制御装置７７により運転開始されると、紙片体供給部である整列直進フィーダ２５側において、ノズルブロック３９の下降により四本の吸引ノズル４３が所定量下降し、取出し穴７５を介して整列直進フィーダ２５内のディスク１７の上面に接触する。吸引ノズル４３の下降距離としては、吸引ノズル４３がディスク１７に接触して、コイルバネ８１が若干押し込まれる程度に設定されている。
【００２５】
次いで、真空ピンチバルブ５３が作動され、真空ポンプ５１に接続されたメインホース４９が開放されることで、吸引ノズル４３に真空圧が伝わり、吸引ノズル４３にディスク１７が吸引保持されることになる。制御装置７７は、Ｚ軸駆動シリンダ４１を駆動して吸引ノズル４３を上昇させ、ディスク１７を整列直進フィーダ２５の取出し穴７５から取り出す。
【００２６】
次いで、Ｘ軸駆動シリンダ３５が駆動されると、スライドブロック３３がシャーレ５７上に移動され、吸引ノズル４３に保持されたディスク１７がシャーレ５７の寒天平板培地９３の上方に移動される。続いて、Ｚ軸駆動シリンダ４１を駆動して、ノズルブロック３９の下降とともに吸引ノズル４３を下降させ、ディスク１７を寒天平板培地９３に接触させる。
【００２７】
この際、Ｚ軸駆動シリンダ４１の移動量誤差、或いは寒天平板培地９３の凹凸等を考慮して、吸引ノズル４３の先端の停止想定位置を、その先端が寒天平板培地９３の表面を若干通り過ぎる程度に設定されることが好適である。このとき、吸引ノズル４３は、図５（ｂ）に示すように、寒天平板培地９３の表面からの押圧力を受けることでコイルバネ８１に抗して後端側（上側）へ押し込まれる。つまり、寒天平板培地９３の表面位置と、吸引ノズル４３の先端停止想定位置とのずれは、吸引ノズル４３の押し込みによって吸収されるようになっている。これにより、吸引ノズル４３の先端は、常にディスク１７を介して寒天平板培地９３の表面に接触して停止し、寒天平板培地９３の表面に必要以上の荷重を加えないようになっている。
【００２８】
この状態で、再び真空ピンチバルブ５３が作動することで、吸引ノズル４３に大気圧が急激に導入される。このとき、大気圧の導入の勢いで吸引ノズル４３の先端開口から脈動した空気が一瞬吐出され、吸引ノズル４３に吸引保持されていたディスク１７が瞬間的に吹き外され、吸引保持が解除されたディスク１７は寒天平板培地９３上の所定位置に移載される。
【００２９】
次いで、吸引ノズル４３は、Ｚ軸駆動シリンダ４１により上昇され、再びディスク１７の吸着位置へと戻されて待機状態となる。ディスク１７の移載されたシャーレ５７は、手動によってシャーレセット部５５から取り出され、蓋が閉められることで、ディスク移載作業が終了する。
【００３０】
この紙片体自動移載装置９１によれば、通常時、吸引ノズル４３は、コイルバネ８１によって付勢され、先端側に片寄せられてノズルブロック３９に保持される。従って、ディスク１７を吸引保持した吸引ノズル４３がＺ軸駆動寒天平板培地９３に当たる際には、吸引ノズル４３が後端側へ押し込まれる。即ち、寒天平板培地９３に当たり、吸引ノズル４３の停止想定位置が寒天平板培地９３の表面位置以上であっても、その表面位置以上の移動は、吸引ノズル４３の押し込みによって吸収されるようになっている。これにより、寒天平板培地９３に必要以上の押圧力が加わることがなく、寒天平板培地９３への吸引ノズル４３による傷付きが防止される。そして、吸引ノズル４３が後退可能な機構であるため、寒天平板培地９３の凹凸や傾斜も吸収可能になる。
【００３１】
また、吸引ノズル４３の先端は、軸線方向の移動範囲ｈ（図５参照）の任意の位置で寒天平板培地９３に接触可能となるので、Ｚ軸駆動シリンダ４１の移動誤差が吸収され、比較的低精度でのＺ軸駆動シリンダ４１の位置制御が可能になる。
更に、吸引ノズル４３から寒天平板培地９３上へのディスク１７の移載時に、大気圧を急激に導入することで、吸引ノズル４３に吸引保持されていたディスク１７が瞬間的に吹き外され、吸引保持が解除されたディスク１７は寒天平板培地９３上の所定位置に確実に移載される。
【００３２】
【実施例】
次に、手作業による場合と、発明に係る紙片体自動移載装置を用いた場合とのディスク法の作業時間について調査した結果を説明する。
１．手作業の場合（人員：二名）
〔作業条件〕
・シャーレ枚数：１００枚
・ディスク：４枚／シャーレ
・繰り返し回数：３回
〔調査結果〕
回数Ｎｏ． 作業時間 シャーレ１枚当たりの平均所要時間
１． １６分２８秒
２． １５分１８秒 約９．５秒
３． １５分０８秒
【００３３】
２．手作業の場合（人員：一名）
〔作業条件〕
・シャーレ枚数：１００枚
・ディスク：４枚／シャーレ
・繰り返し回数：３回
〔調査結果〕
回数Ｎｏ． 作業時間 シャーレ１枚当たりの平均所要時間
１． １８分２９秒
２． １７分１３秒 約１０．３秒
３． １５分４５秒
【００３４】
３．紙片体自動移載装置を用いた場合
〔作業条件〕
・シャーレ枚数：１００枚
・ディスク：４枚／シャーレ

【００３５】
上述の結果から明らかなように、本発明に係る紙片体自動移載装置を用いた場合には、シャーレ１枚当たり、１．５乃至２．３秒の時間短縮が可能であることが分かった。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る紙片体自動移載装置は、吸引ノズルを軸線方向に移動自在に支持し、ノズルブロックと吸引ノズルとの間に、吸引ノズルを先端側へ付勢する付勢手段を配設したので、通常時、吸引ノズルが先端側に片寄せられて配置され、紙片体を吸引保持したノズルブロックが駆動シリンダによって培地に当たる際、吸引ノズルが後端側へ後退するように押し込まれ、培地に必要以上の押圧力を与えない。この結果、培地面への吸引ノズルによる傷付きを防止できるとともに、培地面の凹凸も吸収でき、しかも、比較的低精度での駆動シリンダの位置制御を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る紙片体自動移載装置を側面から視た斜視図である。
【図２】図１に示した紙片体自動移載装置の側面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】図２の一部分を省略したＡ−Ａ矢視図である。
【図５】付勢手段によって付勢された吸引ノズルの動作説明図である。
【図６】一括投入されたディスクがシャーレに移載されるまでの過程を表した概念図である。
【図７】所定位置にディスクの移載されたシャーレの斜視図である。
【符号の説明】
１５ ボール部（投入部）
１７ ディスク（紙片体）
３９ ノズルブロック
４１ Ｚ軸駆動シリンダ（駆動シリンダ）
４３ 吸引ノズル
８１ コイルバネ（付勢手段）
９１ 自動移載装置
９３ 寒天平板培地（培地）

Claims (1)

1. 紙片体供給部の複数の紙片体から所定数を取り出して各紙片体を培地上のそれぞれの所定位置に移載する紙片体自動移載装置であって、
   大気を吸引する先端吸引口により前記紙片体供給部上の紙片体を吸引保持する吸引ノズルと、
   前記紙片体供給部側と培地側との間を移動可能であり、前記吸引ノズルを支持するノズルブロックと、
   前記紙片体供給部では紙片体に対して、および前記培地側では培地に対して、前記吸引ノズルの吸引口を進退可能として前記ノズルブロックを移動する駆動シリンダと、
   前記ノズルブロックに対して前記吸引ノズルを先端吸引口方向へ付勢するとともに、この先端からの所定の押圧力を受けて圧縮可能な付勢手段と、
   を具備したことを特徴とする紙片体自動移載装置。

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