JP3896983B2 - 自動分析装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレートに収納された液状の試料を分析する自動分析装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
物質の生化学的反応などの試験を系統的に行う際に用いられる装置として、自動分析装置が知られている。この自動分析装置は、試料収納用のプレート内の液状の試料を分析して濃度などの各種の測定値を自動的に求めるものである。分析を行う準備操作として、分析対象の検体に対して薬剤を分注する作業、さらには所定の希釈倍率の希釈薬液を作成する操作など各種の付帯操作が必要とされる。このため、従来の自動分析装置は、複数の分注装置、プレートやチップをストックするストック装置を分析装置と組み合わせてレイアウトし、これらの各要素をロボットなどのプレート受け渡し手段で連結して構成されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の自動分析装置は、複数台の各個別装置を組み合わせて構成されたものであるため、その配置はロボットなどのプレート受け渡し手段の構造、特性によって制約されたものとなっていた。このため従来の自動分析装置は大きなスペースを占めるものとならざるを得ず、またその結果としてプレート受け渡しに相当の時間を要し分析作業の効率が低いという問題点があった。
【0004】
そこで本発明は、スペースを省くことができ、分析作業の効率を向上させることができる自動分析装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動分析装置は、ベースプレートの上方に配設され、試料収納用の凹部を有するプレートを載置する分注ステージを設けた分注部と、前記分注ステージのプレートに薬剤や検体などの液状の試料を分注する分注手段と、前記分注部で使用するプレートをストックするプレートストック部と、前記ベースプレートの下方に配置された処理部と、プレートをクランプする移載ヘッドによって前記分注部と前記ストック部の間でプレートを搬送する搬送手段と、上下に昇降する搬送アームにより前記分注部とこのベースプレートの下方の前記処理部との間でプレートを搬送する第2の搬送手段を備え、前記第2の搬送手段によるプレートの搬送を前記ベースプレートに形成された開口部を通じて行なうようにした。
【0006】
本発明によれば、小さなスペース内に必要な各要素を配設して余分なスペースを省き、分析作業の効率を向上させることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の自動分析装置の斜視図、図2(a),(b)は同自動分析装置の分注ヘッドの部分斜視図、図2(c)は同自動分析装置のチップ容器の斜視図、図3は同自動分析装置の正面図、図4は同自動分析装置の平面図、図5は同自動分析装置の部分斜視図、図6は同自動分析装置のプレートの側断面図である。
【0008】
まず図1を参照して自動分析装置の全体構造を説明する。図1において、自動分析装置1は型材を組み合わせて構成されたフレーム2およびフレーム2に固着されたベースプレート3を備えている。自動分析装置1はフレーム2とベースプレート3によって3つの部分、すなわち分注部A、ストック部Bおよび処理部Cに区分される。分注部Aはベースプレート3上に配設されており、試料を収納したプレートへの分注操作を行う。ストック部Bは分注部Aで用いられるプレートや分注チップをストックする。処理部Cは分注操作後にインキュベータなど他装置に送られ、戻って来たプレートの分析や洗浄などの処理を行う。
【0009】
次に図1を参照して分注部Aについて説明する。ベースプレート3上には、プレート4を載置する3つのステージ、すなわち分注ステージ10、バッファステージ11および待機ステージ12が設けられている。分注ステージ10には分注操作が行われる薬剤や検体のプレート4が載置される。バッファステージ11は分注ステージ10内に載置されるプレート4を一時的に載置するバッファの役割を果たすものである。また待機ステージ12はベースプレート3に設けられた搬送孔3aを介して下方の処理部Cへ搬送されるプレート4の待機用のステージである。
【0010】
分注ステージ10の側方には、スライドテーブル13が分注ステージ10の長手方向に沿って配設されている。スライドテーブル13には、第1の分注ヘッド14および第2の分注ヘッド16が装着されており、第1の分注ヘッド14および第2の分注ヘッド16は駆動手段(図示せず)によってそれぞれ個別にスライドテーブル13に沿って分注ステージ10上を移動する。すなわち分注ステージ10は第1の分注ヘッド14および第2の分注ヘッド16の共通の作業範囲となっている。
【0011】
次に、図2を参照して分注チップ15およびプレート4について説明する。分注チップ15は先細りのテーパ状のノズル部品であり、分注ヘッドに交換自在に装着され、使用の都度交換されるいわゆる使い捨て部品である。図2(a)に示すように、第1の分注ヘッド14には、分注チップ15が格子状に複数個(本実施の形態では8個×12列、計96個)装着されており、また図2(b)に示すように、第2の分注ヘッド16には分注チップ15が列状に複数個(本実施の形態では8個)装着されている。なお、図2では作図の簡単のため分注チップ15の個数を省略して描いている。
【0012】
これらの分注チップ15の先端部を、図2(a)に示すプレート4に格子状に設けられた凹部4a内に下降させ液状の薬剤や検体を吸入し、他のプレート4の凹部4aに吐出することにより、異なるプレート4間で試料の移し替えなどの各種の分注操作を行う。第1の分注ヘッド14を用いることにより、プレート4の全ての凹部4a内の試料を一括して分注することができる。また、第2の分注ヘッド16を用いることにより、プレート4の任意の列を選択してその列を構成する凹部4a内の試料のみを分注することができる。
【0013】
分注チップ15は、図2(c)に示すように、プレート4と同様の格子状の配列を有するチップ容器5内に収納されており、チップ容器5上に分注ヘッド14、16を下降させることにより、分注チップ15が自動的に装着されるようになっている。また、使用後には、分注ヘッド14、16を分注部Aに配設されたチップ取り外し機構部19(図1参照)上で昇降させることにより、チップ取り外し機構部19の櫛歯状プレートに分注チップ15を係止して分注ヘッド14、16から自動的に取り外すようになっている。また、ベースプレート3上の、スライドテーブル13の反対側の端部には、蓋取外しユニット18が配設されている。蓋取外しユニット18は、プレート4のストック時にプレート4を覆う蓋の取外しを行う。
【0014】
次に図3および図4を参照してストック部Bについて説明する。図3に示すように、ストック部Bには、プレートストッカー30が配設されている。フレーム2にはモータ31aを備えたZ軸テーブル31が固着されており、Z軸テーブル31のスライダ32には背板33が結合されている。背板33には複数段の棚板34が複数列設けられており、棚板34上にはプレート4が載置される。プレート4の種類によって載置される棚板の列が特定されており、図4に示すように、棚板列34A,34Bには希釈液を容れた希釈プレート4Aが、棚板列34C,34Dには薬剤を容れた薬剤プレート4Bが、また棚板列34E,34Fには検体を容れた検体プレート4Cが載置される。Z軸テーブル31のモータ31aを駆動することにより、棚板34上に載置された任意のプレート4を移載ヘッド(後述)がクランプ可能な高さまで上昇させ、また下降させることができる。
【0015】
プレートストッカー30と対向して、チップストッカー35が配設されている。プレートストッカー30は、垂直に配設されモータ36aを備えたZ軸テーブル36に、ストックテーブル37を結合して構成されている。ストックテーブル37上にはチップ容器5が段積みしてストックされる。Z軸テーブル36を駆動することにより、ストックされたチップ容器5を移載ヘッド(後述)がクランプ可能な高さまで上昇させ、また下降させることができる。
【0016】
次に図1を参照して搬送手段である天井送行ロボット20について説明する。天井送行ロボット20は、Y軸テーブル21、X軸テーブル23、昇降回転ユニット24および移載ヘッド26より成る。Y軸テーブル21は端部のフレーム2上に長手方向に配設されており、X軸テーブル23はY軸テーブル21に一端を駆動され、他端をフレーム2上に配列されたガイドレール22に支持されている。昇降回転ユニット24はX軸テーブル23によって駆動され、昇降回転ユニット24から下垂するアーム25の下端部に移載ヘッド26が装着されている。
【0017】
天井送行ロボット20は、分注部Aとストック部Bとの間または分注部Aと他装置との間でプレート4やチップ容器5の搬送を行う。すなわち、プレートストッカー30の棚板34上のプレート4や、チップストッカー35のストックテーブル上のチップ容器5を、移載ヘッド26によってクランプし所定位置まで搬送して載置する。
【0018】
次に図3を参照して処理部Cについて説明する。図3において、ベースプレート3の下方には分析器40および洗浄器41が配設されている。分析器40はプレート4に収められた試料に関する各種の測定などの分析を行う。洗浄器41は必要な分析が終了したプレート4の洗浄を行う。洗浄器41の側方には、廃液タンク49が配設されている。廃液タンク49は、図外の処理水タンクから供給され、洗浄器41によって洗浄処理に用いられた使用後の処理廃水を貯溜する。
【0019】
次に図3および図5を参照して、分注部Aと処理部Cとの間でプレート4を搬送する第2の搬送手段について説明する。図3、図5に示すように、ベースプレート3の開口部3aの外側の下面には、Y軸テーブル42が配設されており、Y軸テーブル42にはモータ43aを備えたZ軸テーブル43が垂直に結合されている。Z軸テーブル43には,L字型の2本の爪を備えた垂直搬送アーム44が装着されている。垂直搬送アーム44はモータ43aの駆動によって上下に昇降する。垂直搬送アーム44は開口部3aと同一位置にあり、プレート4を載置してZ軸テーブル43に平行して上下方向に搬送する。
【0020】
またベースプレート3の下面には、Y軸テーブル42と平行してスライドユニット45が配設されており、スライドユニット45のスライダ46には、連結部材47を介して水平搬送アーム48が装着されている。水平搬送アーム48は開口部3aを介してベースプレート3上まで延出しており、ベースプレート3上でプレート4を水平方向に搬送する。スライドユニット45を駆動させて水平搬送アーム48を垂直搬送アーム44の2本の爪の間に位置させることにより、水平搬送アーム48上に載置されたプレート4は、垂直搬送アーム44の上方に移動する。次いで垂直搬送アーム44を上昇させてプレート4を持ち上げた状態でスライドユニット45を後退させることにより、プレート4は垂直搬送アーム44上に移載される。
【0021】
この後Z軸テーブル43のモータ43aを駆動して垂直搬送アーム44上のプレート4を下降させ、更にY軸テーブル42を駆動することにより、プレート4は分析器40や洗浄器41へ受け渡される。また、ストック部Bの側方には廃却箱39が設けられている。使用済の分注チップ15はチップ容器5に収納された後、天井送行ロボット20によって搬送され、シュート38上に落されることにより廃却箱39内に回収される。
【0022】
次に図4を参照して分注部Aの分注ステージ10でのステージの配置について説明する。分注ステージ10には、図4に示すように10A〜10Fまでの6つのステージが設定されており、それぞれのステージに載置されるプレート4の種類が特定されている。ステージ10A,10Bには検体プレート4Cが、ステージ10Cには希釈プレート4Aが、ステージ10Dには薬液プレート4Bがそれぞれ載置される。また、ステージ10Eには、分注チップ15がセットされたチップ容器5が載置される。
【0023】
この自動分析装置は上記のように構成されており、以下その動作を説明する。図3において、チップストッカー35にストックされたチップ容器5を移載ヘッド26により保持し、プレートステージ10のステージ10Eに載置する。次に第1の分注ヘッド14および第2の分注ヘッド16を、順次ステージ10Eのチップ容器5上に位置させ、次いでチップ容器5に対して下降させて、第1の分注ヘッド14および第2の分注ヘッド16に分注チップ15を装着する。このとき、第1の分注ヘッド14または第2の分注ヘッド16に以前の分注操作で用いた分注チップが既に装着されている場合には、前記分注チップ15の装着に先立ってチップ取外し機構19によって既装着の分注チップの取外しを行う。
【0024】
これと並行して、ステージ10A,10Bにはプレートストッカー30の棚板列34E,34Fから検体が容れられた検体プレート4Cが、ステージ10Cには希釈液が容れられた希釈プレート4Aが、またステージ10Dには薬剤プレート4Bがそれぞれプレートストッカー30の各棚板から搬送されて載置される。
【0025】
次に図6を参照して第2の分注ヘッド16を用いて行われる希釈系列作成操作について説明する。まず第2の分注ヘッド16に備えられた一列の分注チップ15により、ステージ10D上の薬剤プレート4Bから規定量の薬液を吸入し、ステージ10C上の希釈プレート4Aの第1列目の凹部4aに注入し、分注チップ15により凹部4a内を攪拌する。これにより、薬液は希釈プレートの凹部4a中に既に容れられている希釈液と混合され、所定の希釈率の希釈薬液が作成される。
【0026】
次いで、この希釈薬液を第2の分注ヘッド16の分注チップ15により再び規定量だけ吸入して、同一の希釈プレート4Aの第2列目の凹部4aに注入する。これにより、第2列目の凹部4a内には、第1列目の凹部4aの希釈薬液を更に所定希釈倍率だけ希釈した希釈薬液が作成される。同様の操作を繰り返すことにより、希釈プレート4Aには、同一の薬剤を異る希釈倍率で希釈した希釈薬液の複数の列、すなわち希釈系列が作成される。
【0027】
次に、これらの希釈薬液は第1の分注ヘッド14によって一括してステージ10A,10Bに載置された検体プレート10Cに分注される。第1の分注ヘッド14には、プレート4の凹部4aの配列に対応して分注チップ15が装着されているため、異る希釈倍率の希釈薬液を一回の操作で分注することができる。
【0028】
このように、複数のプレート4を載置する分注ステージ10を共通の作業範囲とする第1の分注ヘッド14と第2の分注ヘッド16を設けることにより、異る希釈倍率の希釈薬液(希釈系列)を作成する作業や、作成された希釈系列を検体プレート4Cに一括して分注する作業を同一の分注ステージ10内で行うことができる。従来は複数の分注装置によって行われていたこれらの作業を同一の分注装置で行うことができるので、スペースを省いた低コストの自動分析装置が実現できるとともに、同一のステージ内で集中して分注操作を行うことにより、作業効率を向上させることができる。
【0029】
この後、所定の希釈薬液が注入された検体プレート4Cは、移載ヘッド26によって分注ステージ10から搬出され、インキュベータ(図示せず)など他の試験用装置に渡される。そして所定の試験操作を終えた検体プレート4Cは、再び移載ヘッド26によって受け取られ、待機ステージ12に載置されて待機する。この検体プレート4Cは、第2の搬送手段によって開口部3aを通過して処理部Cへ搬送される。
【0030】
このときの動作について説明する。図5において、待機中の検体プレート4Cはまず水平搬送アーム48上に載置され、次いで垂直搬送アーム44に渡され(矢印a)、開口部3aより下降(矢印b)した後、分析器40に渡される(矢印c)。この後、所定の分析操作を終了した検体プレート4Cのうち、更に試験操作が行われるものは再び第2の搬送手段によって分注部Aまで搬送され、次いで移載ヘッド26によりストック部Bのプレートストッカー30の所定の棚板34まで、あるいは他の試験用装置まで搬送される。また、試験操作を終了した検体プレート4Cは、処理部Cの洗浄器41に渡され、洗浄処理を行った後にプレートストッカー30の所定の棚板34に収納される。
【0031】
このように、従来は同一平面内に配置され、送行ロボットなどにより連結されていた分注装置と分析装置を一体化して分析装置の主要部を分注装置の下方にベースプレート3によって仕切って配設することにより、スペースを大幅に省いて小型、コンパクトかつ低コストの自動分析装置が実現されるとともに、搬送距離が短くなることにより搬送・受け渡し時間が大幅に短縮され、分析作業の効率を向上させることができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明によれば、小さなスペース内に分注と分析に必要な各要素を配設して余分なスペースを省き、小型・コンパクトかつ低コストの自動分析装置を実現できるとともに、プレートの搬送・受け渡しの時間を大幅に短縮して分析作業の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の自動分析装置の斜視図
【図2】(a)本発明の一実施の形態の自動分析装置の分注ヘッドの部分斜視図
(b)本発明の一実施の形態の自動分析装置の分注ヘッドの部分斜視図
(c)本発明の一実施の形態の自動分析装置のチップ容器の斜視図
【図3】本発明の一実施の形態の自動分析装置の正面図
【図4】本発明の一実施の形態の自動分析装置の平面図
【図5】本発明の一実施の形態の自動分析装置の部分斜視図
【図6】本発明の一実施の形態の自動分析装置のプレートの側断面図
【符号の説明】
1 自動分析装置
3 ベースプレート
4 プレート
5 チップ容器
10 分注ステージ
14 第1の分注ヘッド
15 分注チップ
16 第2の分注ヘッド
20 天井走行ロボット
21 Y軸テーブル
23 X軸テーブル
26 移載ヘッド
30 プレートストッカー
34 棚板
35 チップストッカー
40 分析器
41 洗浄器
42 Y軸テーブル
45 スライドユニット

Claims (1)

  1. ベースプレートの上方に配設され、試料収納用の凹部を有するプレートを載置する分注ステージを設けた分注部と、前記分注ステージのプレートに薬剤や検体などの液状の試料を分注する分注手段と、前記分注部で使用するプレートをストックするプレートストック部と、前記ベースプレートの下方に配置された処理部と、プレートをクランプする移載ヘッドによって前記分注部と前記ストック部の間でプレートを搬送する搬送手段と、上下に昇降する搬送アームにより前記分注部とこのベースプレートの下方の前記処理部との間でプレートを搬送する第2の搬送手段を備え、前記第2の搬送手段によるプレートの搬送を前記ベースプレートに形成された開口部を通じて行なうことを特徴とする自動分析装置。
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