JP5289287B2 - ワークストッカ - Google Patents

Description

本発明は、板状のワークを高さ方向に１列に積層し、１枚ずつ順に積み上げ且つ１枚ずつ順に積み降ろすことができるワークストッカに関し、さらに詳しくは、創薬（drug discovery）、すなわち、医学、生物工学および薬学において薬剤を発見したり設計したりするプロセスなどにおいて使用される創薬用マイクロプレートのような段積みできる薄形のワークを１枚ずつ順に積み上げ且つ１枚ずつ順に積み降ろすことが可能なワークストッカに関する。

創薬研究の分野においては、大量の試料を低温で保管したり分析したりする実験を高効率で行う必要がある。そのため、試料を溶解した溶液を創薬用マイクロチューブと呼ばれる円筒状または四角筒状の小型容器に封入し、この創薬用マイクロチューブをＳＢＳ（Society for Biomolecular Screening）規格に準拠した１６行×２４列の合計３８４個の区画を有する保管プレート（以下、「３８４プレート」と称す）に縦列収容し、保管や搬送を行っている（例えば、特許文献１参照）。

このような３８４プレートは、区画のピッチが４．５ｍｍときわめて短いため、３８４プレートに収容されている創薬用マイクロチューブの開口部の密封に着脱可能なキャップを用いた場合、機械によるキャップの装着は、きわめて困難であった。そのため、人手によって、一本ずつキャップを装着することが余儀なくされており、３８４プレートに縦立収容された創薬用マイクロチューブの開口部の全てにキャップを装着するためには、かなりの手間と時間を要していた。

また、本発明者らは、（１）３８４プレートと同じピッチの区画を有する整列プレートに創薬用マイクロチューブのキャップを予め整列させておき、（２）この整列プレートを３８４プレートの上に重ね合わせて、（３）整列プレートに整列させたキャップを３８４プレートの各区画に縦立収容されている創薬用マイクロチューブの開口部に向けて押し下げて、（４）キャップの弾性によって整列プレートの区画にキャップを通過させて、（５）３８４プレートの各区画に縦立収容された複数の創薬用マイクロチューブの開口部を整列プレートの区画から押し下げられたキャップで密封するという、まったく新規な創薬用マイクロチューブのキャップ装着方法および整列プレートに効率よくキャップを整列させるためのキャップ整列装置を開発した。

そして、整列プレートのような板状のワークを高さ方向に１列に積層し、１枚ずつ順に積み上げ且つ１枚ずつ順に積み降ろす装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、化合物をいわゆるランダムスクリーニングすることにより新しい薬効を見出すことが行われており、このランダムスクリーニングをきわめて効率的に実施するために、ハイスループットスクリーニング（ＨＴＳ：High Through-put Screening）技術が採用されている。このＨＴＳは、高度にシステム化した方法で短期間に多数（例えば、数万〜数十万種類）の化合物を生化学的に評価して、新規なリード化合物、すなわち、誘導体化することで、特異性、効果、薬物動態などの点で磨きあげられ、完成品である医薬品となり得る化合物を迅速に発見できるという利点を有している（例えば、特許文献３、４参照）。

特開２００７−３３０６１号公報（第６頁第２５〜２６段落、図１） 米国特許第６８３８０５１号公報（図１８〜２４、図２９） 特開２００６−８１４３２号公報（第２頁第２〜３段落） 特表２００４−５０３２４９号公報（第９頁第１段落〜第１１頁第６段落）

ところが、このキャップ装着方法を実施するためには、各区画にキャップを整列させた整列プレート、すなわち、ワークを高さ方向に１列に積層して、積層されたワークから１枚ずつ順に積み降ろし、キャップ装着装置に搬入するとともに、キャップ装着作業の終わった空のワークを１枚ずつ順に積み上げるという作業が必要になるが、この作業を行う装置として、前述した特許文献２に開示された装置では、同文献の図１８ないし図２４並びに図２９に特に示されているように、電磁石やラチェットなどからなる複雑な機構や、高度な位置決め精度を有するアクチュエータが必要であり、装置構成が複雑になるとともに装置が高価になるという課題があった。

そこで、本発明が解決しようとする技術的課題、すなわち、本発明の目的は、板状の段付きワークを高さ方向に１列に積層し、１枚ずつ順に積み上げ且つ１枚ずつ順に積み降ろすことができる簡単な構成で安価なワークストッカを提供することである。

まず、本請求項１に係る発明は、下側面に対し上側面が小さく前記下側面の周縁に沿って形成された段部の内側に上側面の周縁が係合する段積み可能な段付きワークを下から順に一つずつ積み上げていき且つ下から順に一つずつ積み降ろしていくワークストッカであって、前記段付きワークを高さ方向に下方から支えるバネを装着しているカートリッジベースと該カートリッジベースに垂設し段付きワークの段積みをガイドするカートリッジ筒とからなるカートリッジと、前記カートリッジベースの下方から段付きワークを積み上げていく積み上げ用昇降アクチュエータと、前記カートリッジベースの下方から段付きワークを積み降ろしていく積み降ろし用昇降アクチュエータと、前記カートリッジベースを所定の場所と高さに保持する架台とを有するワークストッカにおいて、前記積み上げ用昇降アクチュエータおよび前記積み降ろし用昇降アクチュエータが、互いに別個のアクチュエータであり、前記積み上げ用昇降アクチュエータが、前記バネの付勢動作と干渉しない切欠部を有するとともに段付きワークが載る収納テーブルを有し、前記積み降ろし用昇降アクチュエータが、前記バネの付勢姿勢を後退させる突起部を有するとともに段付きワークが載る切り出しテーブルを有し、前記バネが、切り出しテーブルの突起部と当接した際に、段積みされた段付きワークの１つだけが切り出しテーブル上に移載されるような傾きと長さとを有しているとともに、前記カートリッジベースへの装着のための固定部と、自由端と、段付きワークが前記固定部と前記自由端との間で載置される屈曲部とを有し、前記屈曲部が、前記固定部よりも、上方に位置するとともに、前記屈曲部上に載置されている段付きワークに、前記高さ方向に直交する直交方向で近い位置にあり、前記バネが、前記カートリッジベースの、前記直交方向で対面する２辺に装着されていることにより、前記課題を解決したものである。

そして、本請求項２に係る発明は、請求項１に係るワークストッカにおいて、前記２辺に装着されている前記バネの前記屈曲部が、前記直交方向において互いに近づく方向で、前記屈曲部上に載置されている段付きワークに接触することにより、前記課題をさらに解決したものである。

また、本請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係るワークストッカにおいて、前記直交方向が、互いに直交する第１直交方向および第２直交方向であることにより、前記課題をさらに解決したものである。

本請求項１に係るワークストッカは、下側面に対し上側面が小さく下側面の周縁に沿って形成された段部の内側に上側面の周縁が係合する段積み可能な段付きワークを高さ方向に下から順に一つずつ積み上げていき且つ下から順に一つずつ積み降ろしていくワークストッカであって、段付きワークを下方から支えるバネを装着しているカートリッジベースとカートリッジベースに垂設し段付きワークの段積みをガイドするカートリッジ筒とからなるカートリッジと、カートリッジベースの下方から段付きワークを積み上げていく積み上げ用昇降アクチュエータと、カートリッジベースの下方から段付きワークを積み降ろしていく積み降ろし用昇降アクチュエータと、カートリッジベースを所定の場所と高さに保持する架台とを有するワークストッカにおいて、積み上げ用昇降アクチュエータおよび積み降ろし用昇降アクチュエータが、互いに別個のアクチュエータであり、積み上げ用昇降アクチュエータが、バネの付勢動作と干渉しない切欠部を有するとともに段付きワークが載る収納テーブルを有し、積み降ろし用昇降アクチュエータが、バネの付勢姿勢を後退させる突起部を有するとともに段付きワークが載る切り出しテーブルを有し、バネが、切り出しテーブルの突起部と当接した際に、段積みされた段付きワークの１つだけが切り出しテーブル上に移載されるような傾きと長さとを有しているとともに、カートリッジベースへの装着のための固定部と、自由端と、段付きワークが固定部と自由端との間で載置される屈曲部とを有し、屈曲部が、固定部よりも、上方に位置するとともに、屈曲部上に載置されている段付きワークに、高さ方向に直交する直交方向で近い位置にあり、バネが、カートリッジベースの、直交方向で対面する２辺に装着されていることにより、ワークの把持や位置決めに特別な機構を要しないので、装置構成の簡略化と装置の低廉化が実現できる。

そして、本請求項２に係るワークストッカによれば、請求項１に係るワークストッカにおいて、２辺に装着されているバネの屈曲部が、直交方向において互いに近づく方向で、屈曲部上に載置されている段付きワークに接触することにより、屈曲部上に載置されている段付きワークが直交方向で屈曲部に接触する。

また、本請求項３に係るワークストッカによれば、請求項１または請求項２に係るワークストッカにおいて、直交方向が、互いに直交する第１直交方向および第２直交方向であることにより、カートリッジにおいて、段付きワークが第１，第２直交方向で離隔しているバネにより支えられる。

本発明のワークストッカを搭載した３８４キャップシステムの全体斜視図。 本発明のワークストッカの主要構成部材であるカートリッジの全体斜視図。 図２に示したカートリッジの正面図。 図３のＩＶ−ＩＶ線における断面図。 図２に示したカートリッジの底面図。 切り出しテーブルと段付きワークとカートリッジベースの外観を示した斜視図。 段付きワークを格納したカートリッジベースと収納テーブルの外観を示した斜視図。 カートリッジベース上に積載された段付きワークを積み降ろす動作を示した説明図。 カートリッジベース上に積載された段付きワークを積み降ろす動作を示した説明図。

本発明は、下側面に対し上側面が小さく下側面の周縁に沿って形成された段部の内側に上側面の周縁が係合する段積み可能な段付きワークを高さ方向に下から順に一つずつ積み上げていき且つ下から順に一つずつ積み降ろしていくワークストッカであって、段付きワークを下方から支えるバネを装着しているカートリッジベースとカートリッジベースに垂設し段付きワークの段積みをガイドするカートリッジ筒とからなるカートリッジと、カートリッジベースの下方から段付きワークを積み上げていく積み上げ用昇降アクチュエータと、カートリッジベースの下方から段付きワークを積み降ろしていく積み降ろし用昇降アクチュエータと、カートリッジベースを所定の場所と高さに保持する架台とを有するワークストッカにおいて、積み上げ用昇降アクチュエータおよび積み降ろし用昇降アクチュエータが、互いに別個のアクチュエータであり、積み上げ用昇降アクチュエータが、バネの付勢動作と干渉しない切欠部を有するとともに段付きワークが載る収納テーブルを有し、積み降ろし用昇降アクチュエータが、バネの付勢姿勢を後退させる突起部を有するとともに段付きワークが載る切り出しテーブルを有し、バネが、切り出しテーブルの突起部と当接した際に、段積みされた段付きワークの１つだけが切り出しテーブル上に移載されるような傾きと長さとを有しているとともに、カートリッジベースへの装着のための固定部と、自由端と、段付きワークが固定部と自由端との間で載置される屈曲部とを有し、屈曲部が、固定部よりも、上方に位置するとともに、屈曲部上に載置されている段付きワークに、高さ方向に直交する直交方向で近い位置にあり、バネが、カートリッジベースの、前記直交方向で対面する２辺に装着されていることにより、板状の段付きワークを高さ方向に１列に積層し、１枚ずつ順に積み上げ且つ１枚ずつ順に積み降ろすことができる簡単な構成で安価なワークストッカを提供するものであれば、その具体的な実施の態様は、如何なるものであっても何ら構わない。

例えば、本発明のワークストッカは、設置場所が低温環境下の自動ピッキング保管庫内であっても、室温の研究室内であってもワークの積み上げ積み降ろし動作に何ら支障はなく、さらには、装置の脚部にキャスターを具備することにより可搬式の使用形態とした場合であってもワークの積み上げ積み降ろし動作に何ら支障はない。

また、本発明のワークストッカのカートリッジは、架台に着脱式に保持されるものであっても、架台に固定されたものであってもワークの積み上げ積み降ろし動作に何ら支障はない。

本発明のワークストッカの一実施例を図１乃至図９に基づいて説明する。
ここで、図１は、本発明のワークストッカを搭載した創薬用３８４マイクロチューブキャップシステムの全体斜視図であり、図２は、本発明のワークストッカの主要構成部材であるカートリッジの全体斜視図であり、図３は、図２に示したカートリッジの正面図であり、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線における断面図であり、図５は、図２に示したカートリッジの底面図であり、図６は、切り出しテーブルと段付きワークとカートリッジベースの外観を示した斜視図であり、図７は、段付きワークを格納したカートリッジベースと収納テーブルの外観を示した斜視図であり、図８および図９は、カートリッジベース上に積載された段付きワークを積み降ろす動作を示した説明図である。

本実施例であるワークストッカ１００は、例えば、図１に示すように、３８４プレートに収容された創薬用マイクロチューブに一括してキャップをする創薬用３８４マイクロチューブキャップシステムに搭載されて使用される。図１は、創薬用３８４マイクロチューブキャップシステムの筐体の一部を透明にして内部の構造が分かるように示している。ワークストッカ１００は、図６に示したような下側面に対し上側面が小さく下側面の周縁に沿って形成された段部の内側に上側面の周縁が係合する段積み可能な段付きワークＷを下から順に一つずつ積み上げていき且つ下から順に一つずつ積み降ろしていくために使われる。

ワークストッカ１００は、図２に示すような段付きワークＷを下方から支えるバネ１２３を装着しているカートリッジベース１２２と、カートリッジベース１２２に垂設し段付きワークＷの段積みをガイドするカートリッジ筒１２４とからなるカートリッジ１２０を、図１に示すように、架台１１０上に着脱式に保持する構成をしている。本実施例のワークストッカ１００においては、架台１１０の上に２本のカートリッジ１２０が配備されている。また、架台１１０の下に各カートリッジ１２０に対応して、カートリッジベース１２２の下方から段付きワークＷを積み上げていく積み上げ用昇降アクチュエータ１３２と、カートリッジベース１２２の下方から段付きワークＷを積み降ろしていく積み降ろし用昇降アクチュエータ１３４とが、それぞれ配備されている。このように、積み上げ用昇降アクチュエータ１３２と、積み降ろし用昇降アクチュエータ１３４とは、互いに別個のアクチュエータである。

積み上げ用昇降アクチュエータ１３２は、図６に示すようなカートリッジベース１２２のバネ１２３の付勢動作と干渉しない切欠部１４３を有するとともに段付きワークＷが載る収納テーブル１４２を昇降支柱の先端に有している。一方、積み降ろし用昇降アクチュエータ１３４は、図７に示すようなカートリッジベース１２２のバネ１２３の付勢姿勢を後退させる突起部１４７を有するとともに段付きワークＷが載る切り出しテーブル１４６を昇降支柱の先端に有している。

前述のような構成を有する本実施例のワークストッカ１００の使用例について説明する。まず、２本のカートリッジ１２０のうち１本にマイクロチューブのキャップが整列した段付きワークＷである整列プレートを人手で段積する。そして、架台１１０上のカートリッジ保持エリアの積み降ろし用昇降アクチュエータ１３４が配備されている側に載置する。また、架台１１０上のカートリッジ保持エリアの積み上げ用昇降アクチュエータ１３２が配備されている側には、空のカートリッジ１２０を載置する（図１に示した状態）。そして、後述するように、積み降ろし用昇降アクチュエータ１３４を駆動して切り出しテーブル１４６をカートリッジベース１２２の中に突っ込むことにより、切り出しテーブル１４６の突起部１４７がバネ１２３と当接し、バネ１２３の付勢姿勢が後退し、整列プレートの１つだけが切り出しテーブル１４６上に移載される。

切り出しテーブル１４６に移載された整列プレートは、キャップシステムに移され、マイクロチューブのキャッピングが行われる。キャッピングが終わり、空になった整列プレートは、積み上げ用昇降アクチュエータ１３２の収納テーブル１４２上に移され、積み上げ用昇降アクチュエータ１３２を駆動して収納テーブル１４２をカートリッジベース１２２の中に突っ込むことにより、収納テーブル１４２は、バネ１２３の付勢動作と干渉しないように切欠部１４３を有しているので、整列プレートの下端面がバネ１２３と当接して、収納テーブル１４２の上昇とともにバネ１２３が後退する。そして、整列プレートの下端面がバネ１２３の屈曲部１２３ａを越えた時点でバネ１２３が若干前傾し、整列プレートがバネ１２３の屈曲部１２３ａの上に載置される。この動作を繰り返すことによって、キャップが整列した整列プレートが段積みされているカートリッジから１枚ずつ順に整列プレートが取り出され、空になった整列プレートが反対側のカートリッジに１枚ずつ順に段積みされていく。

次に、本発明の主要な特徴点であるカートリッジベース１２２に装着しているバネ１２３の形状について、図８および図９に基づき説明する。

バネ１２３は、切り出しテーブル１４６の突起部１４７と当接した際に、図８および図９に示すように、段積みされた段付きワークＷの１つだけが切り出しテーブル１４６上に移載されるような傾きと長さとを有している。
バネ１２３は、図２，図５，図６，図８に示されるように、カートリッジベース１２２への装着のための固定部１２３ｂと、自由端１２３ｃと、段付きワークＷが固定部１２３ｂと自由端１２３ｃとの間で載置される屈曲部１２３ａとを有する。屈曲部１２３ａは、固定部１２３ｂよりも、上方に位置するとともに、屈曲部１２３ａ上に載置されている段付きワークＷに、高さ方向に直交する直交方向で近い位置にある。前記直交方向は、図５に示されるように、互いに直交する第１直交方向および第２直交方向のいずれかである。
そして、バネ１２３は、カートリッジベース１２２の、直交方向で対面する２辺に装着されている。２辺に装着されているバネ１２３の屈曲部１２３ａは、直交方向において互いに近づく方向で、屈曲部１２３ａ上に載置されている段付きワークＷに接触する（図８参照）。

図８（ａ）は、カートリッジベース１２２に段付きワークＷが段積みされている様子を示している。この時、バネ１２３の屈曲部１２３ａの上に段付きワークＷが載置されている。次に、図８（ｂ）のように、カートリッジベース１２２の下側から積み降ろし用昇降アクチュエータの昇降支柱に固設された切り出しテーブル１４６をカートリッジベース１２２の内側に押し上げる。その際、バネ１２３の側面に切り出しテーブル１４６の突起部１４７が当接する。切り出しテーブル１４６を押し上げていくに連れて、図８（ｃ）のように、バネ１２３は後退する。そして、対峙するバネ１２３の屈曲部１２３ａが段付きワークＷの下端面より後退すると、図９（ａ）のように、最下段の段付きワークＷが屈曲部１２３ａの支持から外れて切り出しテーブル１４６の上に乗り移る。その瞬間、図９（ｂ）のように、バネ１２３が前進し、屈曲部１２３ａの上に、下から２番目の段付きワークＷが載置される。そして、図９（ｃ）のように、切り出しテーブル１４６を下げることにより最下段に位置していた段付きワークＷがカートリッジから取り出される。

以上のように、本発明のワークストッカ１００によれば、架台１１０に設置されたカートリッジ１２０に対して一定のストロークで収納テーブル１４２または切り出しテーブル１４６を接近、退避させることにより段付きワークＷをカートリッジ１２０内に１枚ずつ収納または１枚ずつ取り出すことができるので、積み上げ用昇降アクチュエータおよび積み降ろし用昇降アクチュエータには、細かい位置決め制御や途中停止は要求されず、単純往復動作による上下２点停止の安価なエアアクチュエータなどを使用することができる。
積み上げ用昇降アクチュエータおよび積み降ろし用昇降アクチュエータが上下２点停止の昇降アクチュエータであることにより、段付きワークＷの積み上げ時および積み降ろし時に精緻な位置決め制御を必要としないので、装置構成の一層の簡略化と装置の一層の低廉化が実現できる。

また、本発明のワークストッカ１００によれば、段積みされた段付きワークＷを下側から１枚ずつ積み降ろし且つ積み上げていくため、段付きワークＷを保持するためのワーク保持機構が不要であるので、小型化・軽量化が実現できる。特に、カートリッジ１２０を着脱式にした場合、カートリッジ１２０は、特別な制御機構などを有していないので、軽量で女性でも楽に扱うことができる。カートリッジ１２０が、架台１１０に着脱式に保持されていることにより、カートリッジ１２０だけを架台から取り外して段付きワークＷの詰め込み作業などができるので、段取り時間の大幅な短縮が実現できる。

さらに、本発明のワークストッカ１００によれば、収納テーブル１４２または切り出しテーブル１４６の接近、退避動作に連動するバネ１２３の姿勢変化によって段付きワークＷの把持、開放が行われるので動作時間の短縮が実現できる。

なお、前述した実施例では、カートリッジベース１２２に装着しているバネ１２３として、屈曲部１２３ａを有する板バネを用いているが、バネの方式は、これに限定されることなく、押込みバネ方式や巻きバネ方式にすることもできる。

また、前述した実施例では、バネ１２３をカートリッジベース１２２の各辺に２個所ずつ合計８個装着しているが、バネは対面にそれぞれ２個所有れば、本発明の機能を実現することができる。

１００ ・・・ ワークストッカ
１１０ ・・・ 架台
１２０ ・・・ カートリッジ
１２２ ・・・ カートリッジベース
１２３ ・・・ バネ
１２３ａ・・・ （バネの）屈曲部
１３２ ・・・ 積み上げ用昇降アクチュエータ
１３４ ・・・ 積み降ろし用昇降アクチュエータ
１４２ ・・・ 収納テーブル
１４３ ・・・ 切欠部
１４６ ・・・ 切り出しテーブル
１４７ ・・・ 突起部
Ｗ ・・・ 段付きワーク

Claims (3)

1. 下側面に対し上側面が小さく前記下側面の周縁に沿って形成された段部の内側に上側面の周縁が係合する段積み可能な段付きワークを高さ方向に下から順に一つずつ積み上げていき且つ下から順に一つずつ積み降ろしていくワークストッカであって、前記段付きワークを下方から支えるバネを装着しているカートリッジベースと該カートリッジベースに垂設し段付きワークの段積みをガイドするカートリッジ筒とからなるカートリッジと、前記カートリッジベースの下方から段付きワークを積み上げていく積み上げ用昇降アクチュエータと、前記カートリッジベースの下方から段付きワークを積み降ろしていく積み降ろし用昇降アクチュエータと、前記カートリッジベースを所定の場所と高さに保持する架台とを有するワークストッカにおいて、
   前記積み上げ用昇降アクチュエータおよび前記積み降ろし用昇降アクチュエータが、互いに別個のアクチュエータであり、
   前記積み上げ用昇降アクチュエータが、前記バネの付勢動作と干渉しない切欠部を有するとともに段付きワークが載る収納テーブルを有し、
   前記積み降ろし用昇降アクチュエータが、前記バネの付勢姿勢を後退させる突起部を有するとともに段付きワークが載る切り出しテーブルを有し、
   前記バネが、切り出しテーブルの突起部と当接した際に、段積みされた段付きワークの１つだけが切り出しテーブル上に移載されるような傾きと長さとを有しているとともに、前記カートリッジベースへの装着のための固定部と、自由端と、段付きワークが前記固定部と前記自由端との間で載置される屈曲部とを有し、
   前記屈曲部が、前記固定部よりも、上方に位置するとともに、前記屈曲部上に載置されている段付きワークに、前記高さ方向に直交する直交方向で近い位置にあり、
   前記バネが、前記カートリッジベースの、前記直交方向で対面する２辺に装着されていることを特徴とするワークストッカ。
2. 前記２辺に装着されている前記バネの前記屈曲部が、前記直交方向において互いに近づく方向で、前記屈曲部上に載置されている段付きワークに接触することを特徴とする請求項１に記載のワークストッカ。
3. 前記直交方向が、互いに直交する第１直交方向および第２直交方向であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワークストッカ。

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