JP6425498B2 - 搬送装置、及び分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送対象物を搬送する搬送装置、及び当該搬送装置を備えた分析装置に関する。

生体試料等の検体の分析において、凹部を有するプレートがしばしば用いられており、このプレートを用いる検体の分析においては、抗体が固相化された凹部に検体を分注する操作がしばしば行われる。このようなプレートを用いる検体の分析は、近年は、分析装置により自動で行われる。
この種の分析装置では、検体をプレートに分注するステージ、試薬をプレートに分注するステージ、プレートを所定の温度で所定時間保持するインキュベーター、検体の分析を行うステージ等の複数の搬送箇所がある。
プレートを上下方向に搬送するには、プレートを把持する把持装置を上下に移動する機構が必要となる。
把持装置等の装置を上下に移動する機構としては、例えば、特許文献１，２に開示されている機構を用いることが考えられる。

特開２００６―１０５７５４号公報。 特開２００９―５３１１４号公報。

特許文献１の装置では、鉛直に配置された一対のボール送りねじ軸を備え、ボール送りねじ軸の上部がフレームに回転自在に支持されている。ボール送りねじ軸にはナットが螺合されており、ボール送りねじ軸を回転させることで、ナットを取り付けたヘッド本体ユニットが昇降する。
しかしながら、ボール送りねじ軸は、下部が支持されていないため、フレームに取り付けられた部分を中心に傾いたり、振れ回る場合があり、ヘッド本体ユニットを正規の位置に配置できない、搬送中にヘッド本体ユニットが安定しない等の懸念がある。
したがって、特許文献１の機構をハンドユニットの上下機構として用いると、ハンドユニットを搬送対象物の受け渡し箇所に適正に配置できず、搬送対象物をハンドユニットで適正に把持できなくなる、搬送対象物を安定した状態で搬送できなくなる等の不具合を生じる虞がある。

また、特許文献２の装置は、反応テーブルを一対のガイドで支持し、１本のねじ軸で上下に移動させている。しかしながら、反応テーブル上の搭載物の位置によって反応テーブルに作用する荷重の位置が偏ると、ガイドに負担が掛かり、昇降がスムーズに行われなくなる懸念がある。
したがって、特許文献２の機構を把持装置の上下機構として用いると、搬送対象物を安定した状態で搬送できなくなる虞がある。

本発明は上記事実を考慮し、プレートや、ディスポチップボックス等の搬送対象物の正確な受け渡し、及び搬送対象物の安定した搬送を行うことができる搬送装置、及び当該搬送装置を備えた分析装置の提供を目的とする。

請求項１に記載の搬送装置は、搬送対象物を把持する把持装置と、
把持装置を支持する水平方向に延びる水平アームと、
前記把持装置及び前記水平アームを収容する筐体と、
前記筐体に取り付けられ、前記水平アームの長手方向両端部を支持して前記水平アームを上下方向に移動自在とする支持部材と、
前記支持部材に沿って延在する一対の送りねじと、
前記筐体に取り付けられ前記送りねじの上部、及び下部を回転自在に支持する軸受と、
前記水平アームの長手方向両端部に取り付けられ、前記送りねじに螺合するナットと、
前記一方の送りねじの回転と前記他方の送りねじの回転とを同期させる同期部材と、
前記同期部材を駆動する駆動装置と、
を備え、
前記同期部材は、前記送りねじの下端に取り付けられた一対の第１のタイミングプーリーと、前記一対の第１のタイミングプーリーに架け渡される無端のタイミングベルトと、を含んで構成されており、
前記駆動装置は、前記タイミングベルトが架け渡される第２のタイミングプーリーと、前記筐体の底部に取り付けられ前記第２のタイミングプーリーを回転させるモーターと、を含んで構成されており、
前記第２のタイミングプーリー、及び前記モーターは、前記筐体の底板に配置されると共に、前記水平アームの下方に位置する領域とは異なる領域に配置されている。

請求項１に記載の搬送装置では、搬送を行う搬送対象物を把持装置で把持する。
把持装置を支持する水平アームは、支持部材によって両端部が支持され、上下方向に移動自在、即ち、昇降自在となっている。
搬送対象物を上下に搬送するには、駆動装置で同期部材を駆動する。
同期部材が駆動されると、鉛直方向に沿って延在する一対の送りねじが同期して回転する。

送りねじを回転させることで、送りねじに螺合したナットが取り付けられた水平アームを上下方向に移動することができる。
一対の送りねじを同期して回転させるので、水平アームを水平の状態を保ったまま上下移動させることができる。

同期して回転する一対の送りねじ、及びナットは、水平アームの水平の状態を保つように水平アームの両端部を支持するので、ナットにモーメントが作用せず、送りねじをスムーズに回転させることができる。このため、水平アームをスムーズに昇降させることができる。

仮に、１本の送りねじで水平アームの荷重を支持する場合、荷重の偏りによって水平アームが傾こうとする。傾こうとする水平アームを支持部材で支持すると、支持部材に大きな負担が掛かることになり、水平アームをスムーズに昇降させることができなくなる懸念があるが、請求項１に記載の搬送装置ではそのような懸念は生じない。

さらに、送りねじは、上部と下部が筐体に取り付けられた軸受で回転自在に支持されているので、傾いたり、振れ回ることは無く、把持装置を支持する水平アームを安定した状態で上下移動させることができる。

また、請求項１に記載の搬送装置では、一対の送りねじの内の一方の送りねじの下端に取り付けられた第１のタイミングプーリーと、他方の送りねじの下端に取り付けられた第１のタイミングプーリーとにタイミングベルトが架け渡されているので、一方の送りねじと他方の送りねじとを同期して回転させることが出来る。

さらに、請求項１に記載の搬送装置では、モーターを回転させることで、第２のタイミングプーリーを回転させ、第２のタイミングプーリーに架け渡されたタイミングベルトを駆動することができる。

さらに、請求項１に記載の搬送装置では、第２のタイミングプーリー、及びモーターを、筐体の底板に配置すると共に、水平アームの下方に位置する領域とは異なる領域に配置しているので、水平アームを下降させた際に、水平アームが第２のタイミングプーリー、及びモーターに干渉することが無い。したがって、水平アームを下降させて筐体の底部に近づけることができ、底部の近くに配置した搬送対象物を受け渡しすることが可能となり、また、上下方向の移動距離（ストローク）を大きくとることも可能となる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の搬送装置において、前記一対の第１のタイミングプーリーと前記第２のタイミングプーリーとの間に架け渡される前記タイミングベルトが巻き掛けられ、前記一対の第１のタイミングプーリーを結ぶ仮想線と直交する方向へ前記タイミングベルトが移動する経路を形成する一対の方向変換用タイミングプーリーを備えている。

請求項３に記載の分析装置は、請求項１または請求項２に記載の搬送装置を備えている。

請求項３に記載の分析装置では、請求項１または請求項２に記載の搬送装置を備えているので、プレートやディスポチップボックス等の搬送対象物を正確に受け渡すことができ、かつ、搬送対象物を安定して搬送することができ、従って、検体の分析を正確かつ効率的に行うことができる。

以上説明したように、本発明の搬送装置は、搬送対象物の正確な受け渡し、及び搬送対象物の安定した搬送を行える、という優れた効果を有する。
また、本発明の分析装置は、検体の分析を正確かつ効率的に行うことができる、という優れた効果を有する。

本発明の搬送装置が適用された分析装置の概略構成を示す正面図である。 （Ａ）は搬送装置で搬送を行う反応プレートを示す斜視図であり、（Ｂ）は搬送装置で搬送を行う検体プレートを示す斜視図である。 搬送装置が示された分析装置の正面図である。 図１に示す分析装置の４−４線断面図である。 搬送装置が示された分析装置の平面図である。

以下、図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る搬送装置５６を備えた分析装置１０について説明する。
[分析装置の全体概略構成]
図１に示すように、分析装置１０は、箱状の筐体１２を備えており、筐体１２の上下方向中間部には、筐体内部を上下に区画する第１の棚板１４が配置されている。
第１の棚板１４の上側には、装置左側（図面矢印Ｌ方向側）に反応プレート１６を複数枚格納可能とする反応プレートストッカ１８が設けられている。反応プレートストッカ１８は、装置左側に分注前の反応プレート１６を格納する格納部を６個備え、装置右側に分注後の反応プレート１６を格納する格納部を６個備えている。

図２（Ａ）に示すように、反応プレート１６は矩形状に形成され、上部には複数（本実施形態では、８×１２＝９６個）の凹部１６Ａが形成されている。これらの凹部１６Ａには予め抗体が固相化されている。
また、反応プレート１６の側面には、反応プレート１６を判別するためのバーコード１７が付与されている。

図１に示すように、反応プレートストッカ１８の装置右側には、試薬容器を装填する試薬容器ステージ１９が２個設けられている。例えば、装置左側の試薬容器ステージ１９の試薬容器２０に標識抗体液を入れ、装置右側の試薬容器ステージ１９の試薬容器２２に発色基質液を入れることができる。なお、装置左側の試薬容器ステージ１９の試薬容器２０に発色基質液を入れ、装置右側の試薬容器ステージ１９の試薬容器２２に標識抗体液を入れても良い。

試薬容器ステージ１９の装置右側には、分注ステージ２６が設けられている。分注ステージ２６は、反応プレート１６を載置する第１分注台２６Ａ、及び、検体プレート２３を搭載する第２分注台２６Ｂを備えている。第１分注台２６Ａ、及び第２分注台２６Ｂには、図示しない加振装置が設けられている。
図２（Ｂ）に示すように、検体プレート２３も反応プレート１６と同様に矩形状に形成され、上部には複数（本実施形態では、８×１２＝９６個）の凹部２３Ａが形成されている。これらの凹部２３Ａには検査を行う検体（液体の試料）が入れられる。
また、検体プレート２３の側面には、検体プレート２３を判別するためのバーコード２４が付与されている。

図１に示すように、分注ステージ２６の装置右側には、ディスポチップボックス２８を配置するディスポチップ配置部３０が設けられている。ディスポチップボックス２８には、後述する分注ユニット３８に用いる交換用のディスポチップ（図示省略）が複数収容される。

ディスポチップ配置部３０の装置右側には、検体プレート２３を複数枚格納するための検体プレートストッカ３２が設けられている。検体プレートストッカ３２は、装置左側に使用前の検体プレート２３を格納する格納部を６個備え、装置右側に使用後の検体プレート２３を格納する格納部を６個備えている。

筐体１２の背面側に設けられる背面板３４には、装置左右方向に沿って分注ユニット支持レール３６が取り付けられている。この分注ユニット支持レール３６には、図示しないガイドブロックがスライド自在に支持されており、このガイドブロックに分注ユニット３８が取り付けられている。また、背面板３４には、分注ユニット３８を移動する図示しない駆動装置が取り付けられている。

分注ユニット３８は、分注チップを下端において着脱自在に支持する８本分の分注ノズル３８Ａと、分注ノズル３８Ａを上下方向に移動する駆動装置３８Ｂ、液体の真空吸引、及び真空吸引した液体の吐出を行う図示しない吸排装置等を備えている。この分注ノズル３８Ａの先端にはディスポチップ（図示省略）が装着され、分注ユニット３８は、ディスポチップから液体を真空吸引し、また、真空吸引した液体を吐出することができる。

第１の棚板１４と筐体１２の底板４０との間の空間は、仕切り壁４２によって装置幅方向に区画され、仕切り壁４２の装置左側には、複数（本実施形態では１２個）のインキュベーター４４が配置されている。インキュベーター４４は、図示しない加熱ヒータを備えており反応プレート１６を収容して所定の反応温度に保持する。

仕切り壁４２の装置右側には、第１の棚板１４と底板４０との間を上下に区画する第２の棚板４６が配置されている。
第１の棚板１４と第２の棚板４６との間には、装置左側から反応停止液分注部４８、測光分析部５０、洗浄部５２が順に配置されている。

反応停止液分注部４８は、反応プレート１６の凹部１６Ａに反応停止液を吐出する。
洗浄部５２は、反応プレート１６の凹部１６Ａに洗浄液を吐出し、凹部１６Ａに吐出された洗浄液を吸引する。
また、測光分析部５０は、反応プレート１６の凹部１６Ａに所定の波長の光を投光するための投光器、凹部１６Ａを透過した光を受光するための受光器等を含んで構成されており、所定の波長での強度（吸光度、蛍光強度、発光強度等の強度）を測定することにより、試料の分析を行う。

第２の棚板４６と底板４０の間には、分析装置１０の格納部５５Ａが設けられており、この格納部５５Ａにはラック格納装置５５が設けられている。このラック格納装置５５には、複数のディスポチップを収容したディスポチップボックス２８を多段に複数個（本実施形態では、１６個）収容したディスポチップラック５４が格納される。

［搬送装置］
図３〜５にしたがって、反応プレート１６、検体プレート２３、及びディスポチップボックス２８を搬送する搬送装置５６の構成を説明する。
図３〜５に示すように、右側壁１２Ｒ、及び左側壁１２Ｌには、装置正面側に、昇降用スライドレール５８が鉛直方向に取り付けられている。
一方の昇降用スライドレール５８と他方の昇降用スライドレール５８との間には、長手方向を装置幅方向とした水平アーム６０が配置されている。
水平アーム６０の両端部には、昇降用スライドレール５８に沿って移動自在に支持される昇降用スライドブロック６１が取り付けられている。

さらに、右側壁１２Ｒ、及び左側壁１２Ｌには、昇降用スライドレール５８の近傍に、鉛直方向に配置された送りねじ６２が軸受６４を介して回転自在に取り付けられている。この送りねじ６２は、回転時等に振れが生じないように、一対の軸受６４で上部及び下部が支持されている。
送りねじ６２の下端には、後述する無端の昇降用タイミングベルト６６が巻き掛けられる送りねじ用タイミングプーリー６８が取り付けられている。

底板４０の装置幅方向中央には、一対の方向変換用タイミングプーリー７０が配置されている。方向変換用タイミングプーリー７０は、底板４０に固定された軸７１に回転自在に支持されている。

図５に示すように、底板４０の装置幅方向中央には、ディスポチップラック５４と干渉しない様に、回転軸（図示省略）を下方に向けた昇降用モーター７２がディスポチップラック５４よりも装置奥側に配置されている。昇降用モーター７２の回転軸には、昇降駆動用タイミングプーリー７４が取り付けられている。

これら昇降駆動用タイミングプーリー７４、送りねじ用タイミングプーリー６８、及び方向変換用タイミングプーリー７０には、昇降用タイミングベルト６６が略Ｔ字状に巻き掛けられている。これにより、昇降用モーター７２を回転させることで一対の送りねじ６２を同期して回転させることができる。

水平アーム６０の両端部には、送りねじ６２に螺合するナット部材７６が取り付けられている。したがって、送りねじ６２を回転させることで、ナット部材７６が送りねじ６２の軸方向に沿って移動し、水平アーム６０を昇降させることが出来る。

水平アーム６０には、反応プレート１６、検体プレート２３、及びディスポチップボックス２８の受け渡しを行うハンドユニット７８、及びハンドユニット７８をアーム長手方向（装置左右方向）に移動するハンドユニット左右移動装置８０が設けられている。

（ハンドユニット左右移動装置）
先ず、ハンドユニット左右移動装置８０の構成を説明する。
水平アーム６０の上面には、アーム長手方向に沿ってスライドレール８２が取り付けられている。スライドレール８２には、図示しないスライドブロックがレール長手方向にスライド自在に支持されており、このスライドブロックの上面にハンドユニット７８が取り付けられている。

また、水平アーム６０には、一対のタイミングプーリー（図示せず）に架け渡された無端のタイミングベルト８４がスライドレール８２と平行に配置されている。一方のタイミングプーリーは、装置幅方向移動用モーター８８によって回転される。
ハンドユニット７８はタイミングベルト８４に連結されており、タイミングベルト８４を装置幅方向移動用モーター８８で駆動することで、ハンドユニット７８を水平アーム６０の長手方向に沿って移動させることが出来る。

（ハンドユニット）
ハンドユニット７８は開閉ハンド装置１００を備えており、開閉ハンド装置１００は、図示しないアクチュエータで装置前後方向（矢印Ｆ方向、及び矢印Ｂ方向）へ移動される。
開閉ハンド装置１００は、反応プレート１６、検体プレート２３、及びディスポチップボックス２８を側部から把持可能な一対のハンド１０２を備えている。一対のハンド１０２は装置前後方向に沿って延びており、図示しないアクチュエータで互いに接離する方向（装置幅方向）に開閉移動する。なお、開閉ハンド装置１００には、反応プレート１６のバーコード１７、及び検体プレート２３のバーコード２４を読み取るバーコードリーダー９０が取り付けられている。

（作用、効果）
次に、本実施形態の搬送装置５６の作用を説明する。
本実施形態の搬送装置５６で、ハンドユニット７８を装置幅方向に移動する場合は、装置幅方向移動用モーター８８を回転させてタイミングベルト８４を駆動する。これにより、タイミングベルト８４に連結されたハンドユニット７８を装置幅方向に移動することが出来る。

一方、ハンドユニット７８を昇降する場合は、昇降用モーター７２を回転させる。昇降用モーター７２の回転力は、昇降駆動用タイミングプーリー７４、昇降用タイミングベルト６６、及び送りねじ用タイミングプーリー６８を介して送りねじ６２に伝達され、送りねじ６２が回転することで、ハンドユニット７８を搭載した水平アーム６０が昇降する。

水平アーム６０は、長手方向両側が送りねじ６２によって支持され、かつ両側の送りねじ６２が同期して回転するので、水平アーム６０は水平の状態を保ったまま昇降する。

水平アーム６０の上のハンドユニット７８の停止位置によって水平アーム６０に掛かる荷重の位置（重心の位置）が装置左右方向に変わるが、水平アーム６０は長手方向両側が送りねじ６２によって支持され、２本の送りねじ６２で荷重を支持するので、ナット部材７６にモーメントが作用せず、送りねじ６２をスムーズに回転させることができる。

なお、長尺状の水平アーム６０を、仮に１本の送りねじ６２のみで支持すると、水平アーム６０は片持ち状態となり、ナット部材７６に大きなモーメントが作用し、送りねじ６２がスムーズに回転できなくなる。また、荷重の偏りによって傾こうとする水平アーム６０を昇降用スライドレール５８及び昇降用スライドブロック６１で支持するので、昇降用スライドレール５８及び昇降用スライドブロック６１に大きな負担が掛かる等により、水平アーム６０をスムーズに昇降できなくなる懸念がある。

一方、本実施形態の水平アーム６０は、荷重が両側２本の送りねじ６２で支持されており、アーム長手方向が水平方向に対して傾かないので、ハンドユニット７８の位置に関係なく、昇降用スライドレール５８及び昇降用スライドブロック６１に大きな負担が掛かることはなく、昇降用スライドブロック６１は昇降用スライドレール５８をスムーズにスライドでき、また、前述した様に送りねじ６２をスムーズに回転させることができるので、水平アーム６０をスムーズに昇降させることができる。

また、本実施形態の搬送装置５６では、送りねじ６２の上下が筐体１２に取り付けられた軸受６４で支持されているので、送りねじ６２が振れたり傾いたりすることが無く、水平アーム６０を安定した状態で昇降させることができる。

このため、本実施形態の搬送装置５６は、反応プレート１６、検体プレート２３、及びディスポチップボックス２８等の把持対象物を、安定して搬送できると共に、受け取る場所、及び受け渡す場所で、ハンドユニット７８を正確に停止させることができ、把持対象物の正確な受け渡しを行うことが出来る。

ハンドユニット７８で、例えば、反応プレート１６を把持する場合には、反応プレート１６の正面にハンドユニット７８を移動し、一対のハンド１０２を開いて、ハンドユニット７８を反応プレート１６に向けて前進させる。ハンド１０２を反応プレート１６の側部に配置し、その後、一対のハンド１０２を閉じることで反応プレート１６を把持することができる。

そして、ハンド１０２で反応プレート１６を把持した後、反応プレート１６を若干持ち上げてハンドユニット７８を後退させ、ハンドユニット７８を装置幅方向及び上下方向に移動することで所望の受け渡し場所へ反応プレート１６を移動することができる。
なお、検体プレート２３、及びディスポチップボックス２８も反応プレート１６と同様にして搬送することができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
上記実施形態では、一対の送りねじ６２を同期させる同期部材としてタイミングベルトを用いたが、本発明はこれに限らず、一対の送りねじ６２をチェーンや、歯車等の他の部材を用いて同期させても良い。

１０ 分析装置
１２ 筐体
１６ 反応プレート(搬送対象物）
５６ 搬送装置
５８ 昇降用スライドレール（支持部材）
６０ 水平アーム
６２ 送りねじ
６１ 昇降用スライドブロック（支持部材）
６４ 軸受
６６ 昇降用タイミングベルト（同期部材、タイミングベルト）
６８ 送りねじ用タイミングプーリー（同期部材、第１のタイミングプーリー）
７０ 方向変換用タイミングプーリー（同期部材）
７１ 軸（同期部材）
７２ 昇降用モーター（駆動装置、モーター）
７４ 昇降駆動用タイミングプーリー（同期部材、第２のタイミングプーリー）
７６ ナット部材(ナット）
７８ ハンドユニット（把持装置）

Claims (3)

1. 搬送対象物を把持する把持装置と、
   把持装置を支持する水平方向に延びる水平アームと、
   前記把持装置及び前記水平アームを収容する筐体と、
   前記筐体に取り付けられ、前記水平アームの長手方向両端部を支持して前記水平アームを上下方向に移動自在とする支持部材と、
   前記支持部材に沿って延在する一対の送りねじと、
   前記筐体に取り付けられ前記送りねじの上部、及び下部を回転自在に支持する軸受と、
   前記水平アームの長手方向両端部に取り付けられ、前記送りねじに螺合するナットと、
   前記一方の送りねじの回転と前記他方の送りねじの回転とを同期させる同期部材と、
   前記同期部材を駆動する駆動装置と、
   を備え、
   前記同期部材は、前記送りねじの下端に取り付けられた一対の第１のタイミングプーリーと、前記一対の第１のタイミングプーリーに架け渡される無端のタイミングベルトと、を含んで構成されており、
   前記駆動装置は、前記タイミングベルトが架け渡される第２のタイミングプーリーと、前記筐体の底部に取り付けられ前記第２のタイミングプーリーを回転させるモーターと、を含んで構成されており、
   前記第２のタイミングプーリー、及び前記モーターは、前記筐体の底板に配置されると共に、前記水平アームの下方に位置する領域とは異なる領域に配置されている、搬送装置。
2. 前記一対の第１のタイミングプーリーと前記第２のタイミングプーリーとの間に架け渡される前記タイミングベルトが巻き掛けられ、前記一対の第１のタイミングプーリーを結ぶ仮想線と直交する方向へ前記タイミングベルトが移動する経路を形成する一対の方向変換用タイミングプーリーを備えた、請求項１に記載の搬送装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の搬送装置を備えた分析装置。

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