JP3693784B2 - 液体試料分注装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、血液（血清など）、尿、試薬等の液体試料を分注する液体試料分注装置、特に、電気泳動装置に使用する血清皿に、サンプルカップ内に収容された検体を分注する場合のように、液体試料を微少量分注するのに好適な液体試料分注装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電気泳動装置においては、複数のウェルを有する血清皿が用いられ、その各ウェルに検体を分注した血清皿を電気泳動装置の検体塗布部にセットすることにより、自動的に各ウェル内の検体を塗布先によって支持体に塗布して泳動分析を行うようにしている。ここで、血清皿の各ウェルは、一般には、矩形状の開口を有し、底部が平坦に形成されている。
【０００３】
このような電気泳動装置において、正しい泳動データを得るためには、支持体への検体塗布量を一定として、塗布先の先端全面を一様に検体で濡らすことが必要であり、そのためには、ウェル内で検体が底部全体に広がっていることが必要となる。しかし、ウェルへの検体の分注量は、例えば、２５μｌと微少量であるため、単に、血清皿を静止させた状態で、各ウェルにその中央部から所定量の検体を分注しただけでは、検体に作用する表面張力で検体がウェル底部に丸く水滴状に付着し、底部全体に広がらない。このため、塗布先をウェル内に入れても、その先端の一部にしか検体が付着しないために、支持体への検体塗布幅が小さくなり、正確な泳動データが得られないという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するため、本出願人は、例えば、特開平３−９４１６５号公報において、所定量よりも多い量の検体を吐出し、その後、余剰量の検体を吸引することにより、所定量の検体をウェル底部全体に広がるように分注するようにしたものを提案している。また、特開平６−７４９５７号公報には、三次元移動可能なノズルを、ウェル内の複数の位置に位置決めし、各位置で検体を吐出することにより、所定量の検体をウェル底部全体に広がるように分割して分注するようにしたものが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の本出願人の提案にかかる分注装置にあっては、本発明者による種々の実験によれば、検体を所定量よりもある程度多く吐出しても、検体の粘性およびウェルの形状（特に、大きさ）によっては、ウェル底部全体に検体が広がらない場合があることが判明した。なお、このような不具合の発生を防止し、検体がウェル底部全体に確実に広がるように分注するには、所定量よりもより多くの量の検体を吐出すれば良いが、このようにすると検体の使用量が多くなり、患者等からの採血量が多くなるという問題が生じることになると共に、検体がウェルから溢れて、隣接するウェルに入ったり、血清皿周辺を検体で汚してしまうという問題が生じることになる。
【０００６】
また、後者の分注装置にあっては、三次元移動可能なノズルを、ウェル内の複数の位置に位置決めして、所定量の検体を分割分注するようにしているため、小さなウェル内でのノズルの位置決め精度が要求され、これがため制御が複雑になると共に、装置が高価になるという問題がある。
【０００７】
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、特に、微少量の液体試料を、試料容器内の底部全体に確実に広げて分注できるよう適切に構成した液体試料分注装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に係る液体試料分注装置の発明は、
所定の吐出位置において液体試料を吐出する分注手段と、
試料容器を前記吐出位置を経て移送する移送手段と、
この移送手段による移送方向に見て、前記試料容器開口の下流側部分を前記吐出位置に位置決めした後に、液体試料の吐出を開始するとともに前記試料容器開口の上流側部分を前記吐出位置に移送するように、前記分注手段および前記移送手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、請求項２に係る液体試料分注装置の発明は、
所定の吐出位置において液体試料を吐出する分注手段と、
試料容器を前記吐出位置を経て異なる方向へ移送可能な移送手段と、
前記吐出位置で前記試料容器内に液体試料を吐出した後、前記分注手段を前記試料容器の底部に接触しないが、吐出された液体試料に浸漬する程度の高さに位置決めした状態で前記試料容器を異なる方向へ移動させるように、前記分注手段および前記移送手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の液体試料分注装置において、前記制御手段は、前記分注手段を、前記試料容器の底部に接触しないが、吐出された液体試料に浸漬する程度の高さに位置決めした状態で、前記移送手段による移送を行うよう制御する。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１，２または３記載の液体試料分注装置において、前記移送手段による移送方向は交差する２以上の方向であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施形態を示すものである。この実施形態は、それぞれ試験管状のサンプルカップ１内に収容された検体を、電気泳動装置で用いる血清皿２の各ウェル（試料容器）３に順次分注するものである。サンプルカップ１は、ラック４に一列に複数個着脱自在に保持し、このラック４を図示しないラック供給部に複数個並べてセットして、そのセットされたラック４を、コンベアベルト５および搬送モータ６を有するラック搬送手段に順次供給するようにする。このラック搬送手段に供給されたラック４は、制御手段７による制御のもとに、該ラック４に保持されたサンプルカップ１を、分注手段８によるサンプル吸引位置Ｓ１に順次位置決めして矢印方向に搬送して、図示しないラック回収部に順次回収するようにする。
【００１３】
検体を分注すべき血清皿２は、図示しない血清皿セット部に複数個、例えば積み重ねてセットし、そのセットされた血清皿２を、コンベアベルト９および移送モータ１０を有する血清皿移送手段に順次供給するようにする。この血清皿移送手段に供給された血清皿２は、制御手段７による制御のもとに、分注手段８によるサンプル吐出位置Ｓ２を経て後述するように矢印方向に移送して、各ウェル３に検体を分注し、その検体が分注された血清皿２を電気泳動装置の検体塗布部に自動的に搬送し得るようにする。
【００１４】
分注手段８には、昇降および回動可能なアーム１１と、このアーム１１を制御手段７の制御のもとに昇降および回動させるアーム駆動手段１２と、アーム１１の回動先端部に保持したプローブ１３とを設け、プローブ１３をサンプル吸引位置Ｓ１およびサンプル吐出位置Ｓ２に回動位置決めすると共に、各位置で昇降させるようにする。プローブ１３は、分注シリンジ１４に結合し、この分注シリンジ１４を、制御手段７の制御のもとにシリンジ駆動手段１５により駆動して吸引および吐出の分注動作を行うようにする。なお、図示しないが、プローブ１３には公知の液面検知手段を設け、この液面検知手段の出力に基づいて、アーム駆動手段１２によるサンプル吸引位置Ｓ１でのプローブ１３の下降量を制御するようにする。また、この実施形態では、アーム１１の回動によるプローブ１３の移送軌道上にプローブ洗浄位置Ｓ３を設け、この位置Ｓ３にプローブ洗浄槽１６を設けて、各検体の分注動作の終了後に、プローブ１３の先端部をプローブ洗浄槽１６で洗浄するようにする。
【００１５】
以下、この実施形態の動作を、図２に示すタイミングチャートおよび図３に示す部分詳細図を参照しながら説明する。
血清皿移送手段においては、ラック搬送手段によるラック４のピッチ送りに同期して、血清皿２を矢印方向に移送して、そのウェル３をサンプル吐出位置Ｓ２に順次位置決めする。ここで、各ウェル３は、図３に示すように、血清皿移送手段による移送方向に見て、ウェル３の開口の下流側部分がサンプル吐出位置Ｓ２に位置するように位置決めする。
【００１６】
この状態で、プローブ洗浄位置Ｓ３の上方に位置するプローブ１３を、図１において上方から見て反時計方向（ＣＣＷ）に回動させて、サンプル吸引位置Ｓ１の上方に位置決めしてから、プローブ１３を下降させて、その先端部をサンプル吸引位置Ｓ１に位置するサンプルカップ１内に侵入させる。このサンプル吸引位置Ｓ１でのプローブ１３の下降は、液面検知手段の出力に基づいて制御して、プローブ１３の先端部がサンプルカップ１内の検体中に所定量侵入した状態で停止させる。この状態で、分注シリンジ１４を吸引動作させて検体を吸引する。この実施形態では、検体の吸引量を、ウェル３内に最終的に収容させる所定量（例えば、２５μｌ）に、一定の余剰量（例えば、１５μｌ）を加えた量とする。
【００１７】
サンプル吸引後、プローブ１３を上昇させてから、時計方向（ＣＷ）に回動させて、サンプル吐出位置Ｓ２に位置決めし、この位置で、プローブ１３の先端部がウェル３内に侵入するように所定量、詳しくは、血清皿２内に吐出された検体上部にプローブ１３の下端部が若干浸漬する程度に下降させ、以後の吐出が終了するまでの間、アーム駆動手段１２による昇降および回動を停止させる。この状態で、分注シリンジ１４を吐出動作させて、吸引した検体を連続的に吐出させると共に、その検体の吐出開始からｔ秒（例えば、０．０３秒）後に、図３に示すように、当該ウェル３の開口の上流側部分がサンプル吐出位置Ｓ２に位置するまで、プローブ１３の浸漬状態が維持されるような速度で血清皿２を連続的に移送する。すなわち、サンプル吐出位置Ｓ２に対して、ウェル３を最初に位置決めした開口の下流側部分から上流側部分まで連続的に移送しながら、吸引した検体を連続的に吐出する。なお、この実施形態では、ウェル３の上流側部分がサンプル吐出位置Ｓ２に位置するまでに、吸引した検体のほぼ半分の量を吐出し、残りの検体をウェル３が停止した上流側部分で吐出する。
【００１８】
その後、分注シリンジ１４を吸引動作させて、プローブ１３により余剰量の検体を吸引して、プローブ１３を上昇させ、次に、反時計方向に回動してプローブ１３をサンプル吐出位置Ｓ２からプローブ洗浄位置Ｓ３に位置決めし、この位置で所定量下降させて、プローブ１３の先端部をプローブ洗浄槽１６内に侵入させる。この状態で、分注シリンジ１４を吐出動作させて、吸引した余剰量の検体を吐出して廃棄すると共に、プローブ洗浄槽１６内に洗浄液を供給して、プローブ１３の先端部を洗浄する。洗浄後は、プローブ１３を上昇させて、プローブ洗浄位置Ｓ３の上方に待機させる。なお、血清皿２は、プローブ１３がサンプル吐出位置Ｓ２において、ウェル３から余剰量の検体を吸引して上昇した後、ラック４のピッチ送りに同期した適当なタイミングでピッチ送りして、次のウェル３の下流側部分をサンプル吐出位置Ｓ２に位置決めする。このようにして、血清皿２の各ウェル３をサンプル吐出位置Ｓ２に順次位置決めして、各ウェル３に対して図２に示す周期Ｔ内で上記の動作を行って、それぞれ所定量の検体を分注する。
【００１９】
この実施形態によれば、各ウェル３に対して、図４（ａ）に示すように、その下流側部分でウェル３を停止させて検体の分注を開始するようにしたので、下流側部分の隅まで有効に検体が広がることになる。その後、図４（ｂ）に示すように、検体を吐出しながらウェル３を移送するので、その移送中に、吐出された検体に作用する慣性およびプローブ１３による検体の引き延ばし作用によって、ウェル３の中央部分に有効に検体が広がり、また、図４（ｃ）に示すように、ウェル３の上流側部分で、ウェル３を停止させて残りの検体を吐出してから、余剰量を吸引するので、上流側部分もその隅まで有効に検体が広がり、結果として、図４（ｄ）に示すように所定量の検体を、ウェル３の底部に隅々まで広げて分注することができる。したがって、ウェル３が細長い矩形状の場合に、特に有効となる。また、移送方向が、次の血清皿２に近づける方向になっているので、複数の血清皿２に対する分注時間を短縮して処理効率を高めることもできる。
【００２０】
なお、この発明は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、サンプルカップ１から吸引した検体をウェル３に連続的に吐出するようにしたが、間欠的に分割して吐出したり、また、ウェル３をその下流側部分と上流側部分との間で間欠的に移送しながら、その間欠移送の停止中に吸引した検体を分割して吐出したり、あるいは、下流側部分で吸引した検体を停止状態で全て吐出し、その後上流側部分まで移送するようにしても同様の効果を得ることができる。
【００２１】
また、例えば、ウェル３の中央部分から吐出すべき全量の検体を吐出した後、プローブ１３が浸漬した状態でウェル３の開口の範囲内で、血清皿２を往復移動させることもできる。このようにすれば、往復移動によって作用する慣性や、プローブ１３による検体の引き延ばし作用により、同様に、検体をウェル底部に有効に広げて分注することができる。さらに、図１において、コンベアベルト９に供給された血清皿２を、サンプル吐出位置Ｓ２を経て矢印方向に一旦連続的に移送し、その後、逆方向に移送するようにして、その逆方向の移送方向に見て、上述した実施形態または変形例と同様に、少なくとも、ウェル３の下流側部分から検体の吐出を開始するようにして検体を分注し、全てのウェル３に分注が終了した後に、再び血清皿２を矢印方向に連続的に移送するようにすることもできる。また、血清皿２の移送方向は、一方向に限らず、プローブ１３による引き延ばし作用が得られれば、交差する２以上の方向とすることもできる。
【００２２】
さらに、血清皿移送手段に、移送される血清皿２に積極的に衝撃または振動を与える加振手段を設けて、例えば、全てのウェル３の下流部分に検体を分注した後、血清皿２に衝撃または振動を与えるようにすることもできる。ここで、上述した実施形態においては、血清皿移送手段が、同一血清皿２上の個々のウェル３について、ウェル３の下流部分から上流部分までの移送と、このウェル３の上流部分から次のウェル３までの移送との２段階の間欠移送を行って、その移動の開始時および停止時の衝撃や慣性をもたらすようにできるので、プローブ１３による引き延ばし作用を利用することなく、所定量の検体をウェル底部に広げることができる。特に、制御手段７が、血清皿２への分注過程における搬送モータ１０による回転方向の回転の開始、加速、減速または停止を瞬時ないし反復的に変化させるように制御すれば、簡単な構成で衝撃または振動を得ることができる点で好ましい。
【００２３】
また、上述した実施形態では、ウェル３に検体を余分に吐出し、その後、余剰量を吸引して廃棄するようにしたが、最初から所定量を分注するようにすることもできる。さらに、上述した実施形態では、プローブ１３を昇降および回動可能にして、サンプルカップ１からウェル３に検体を分注するようにしたが、例えば、サンプルカップセット部にセットされた複数のサンプルカップの各々にプローブを位置決めできるようにして検体を吸引し、その吸引した検体を上述したと同様にして血清皿２に分注するようにすることもできる。さらにまた、上述した実施形態では、プローブ１３の先端部をウェル３内に侵入させて検体を吐出するようにしたが、プローブ１３は、必ずしもその先端部をウェル３内に侵入させる必要はなく、血清皿２内に吐出された検体よりも若干離間する程度の上方にプローブ１３を停止させた状態で、検体の吐出と血清皿２の移送とを行うことによっても、検体をウェル底部に有効に広げて分注することができる。
【００２４】
また、上述した実施形態では、ウェル底部が平坦に形成された電気泳動装置用の血清皿について説明したが、ウェル底部がＵ字状またはＶ字状に窪んだ凹部に形成されている場合に適用してもよい。この場合、プローブ１３をウェル底部の凹部に応じて適宜の高さに上下位置を制御しても構わない。また、プローブ１３の先端に、ズィスポーザブルな分注用チップを交換可能に装着してもよい。さらに、吐出が終了した後に、移送時の衝撃や慣性のみにより、検体を均一に広げる例では、吐出終了後のプローブ１３を血清皿２の上部開口より高い位置に上昇させた後に、後続する次のウェル３についての吐出開始位置まで一気に移送させるようにして、移送動作を簡単にすることもできる。
【００２５】
付記項
１．請求項１記載の液体試料分注装置において、
前記制御手段は、前記試料容器を、その開口の下流側部分および上流側部分が前記吐出位置に位置する間で連続的に移送しながら、液体試料を連続的または間欠的に吐出するように、前記分注手段および前記移送手段を制御することを特徴とする液体試料分注装置。
２．請求項１記載の液体試料分注装置において、
前記制御手段は、前記試料容器を、その開口の下流側部分および上流側部分が前記吐出位置に位置する間で間欠的に移送しながら、その間欠移送の停止時に液体試料を吐出するように、前記分注手段および前記移送手段を制御することを特徴とする液体試料分注装置。
３．請求項１記載の液体試料分注装置において、
前記制御手段は、前記試料容器開口の下流側部分が前記吐出位置に位置する停止状態で液体試料を吐出し、その後、前記試料容器を移送するように、前記分注手段および前記移送手段を制御することを特徴とする液体試料分注装置。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、試料容器を移送するようにして、その移送方向に見て、試料容器開口の下流側部分を吐出位置に位置決めした後に、液体試料の吐出を開始するとともに試料容器開口の上流側部分を吐出位置に移送するようにし、また、請求項２記載の発明によれば、試料容器を異なる方向へ移送可能にして、試料容器内に液体試料を吐出した後、分注手段を試料容器の底部に接触しないが、吐出された液体試料に浸漬する程度の高さに位置決めした状態で試料容器を異なる方向へ移動させるようにしたので、いずれの場合においても、検体試料の粘性に依らずに確実に試料容器の底部に広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を説明するための線図的斜視図である。
【図２】図１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】同じく、図１に示す動作を説明するための部分詳細図である。
【図４】図１に示す実施形態によるウェルへの検体の吐出状態を説明するための図である。
【符号の説明】
１ サンプルカップ
２ 血清皿
３ ウェル（試料容器）
４ ラック
５ コンベアベルト
６ 搬送モータ
７ 制御手段
８ 分注手段
９ コンベアベルト
１０ 移送モータ
１１ アーム
１２ アーム駆動手段
１３ プローブ
１４ 分注シリンジ
１５ シリンジ駆動手段
１６ プローブ洗浄槽

Claims (4)

1. 所定の吐出位置において液体試料を吐出する分注手段と、
   試料容器を前記吐出位置を経て移送する移送手段と、
   この移送手段による移送方向に見て、前記試料容器開口の下流側部分を前記吐出位置に位置決めした後に、液体試料の吐出を開始するとともに前記試料容器開口の上流側部分を前記吐出位置に移送するように、前記分注手段および前記移送手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする液体試料分注装置。
2. 所定の吐出位置において液体試料を吐出する分注手段と、
   試料容器を前記吐出位置を経て異なる方向へ移送可能な移送手段と、
   前記吐出位置で前記試料容器内に液体試料を吐出した後、前記分注手段を前記試料容器の底部に接触しないが、吐出された液体試料に浸漬する程度の高さに位置決めした状態で前記試料容器を異なる方向へ移動させるように、前記分注手段および前記移送手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする液体試料分注装置。
3. 請求項１記載の液体試料分注装置において、
   前記制御手段は、前記分注手段を、前記試料容器の底部に接触しないが、吐出された液体試料に浸漬する程度の高さに位置決めした状態で、前記移送手段による移送を行うよう制御することを特徴とする液体試料分注装置。
4. 請求項１，２または３記載の液体試料分注装置において、
   前記移送手段による移送方向は交差する２以上の方向であることを特徴とする液体試料分注装置。

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