JP6564417B2 - 液状物分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、液状の試料を貯留可能な複数の凹部および該凹部を接続する流路と流路を介して複数の凹部から供給された異なる試料が相互作用する検出部とを備えた分析用トレーを使用した液状物分析装置に関する。

従来、汚染有害物質、細菌、ウィルス等の光学検査では、ガラス等からなる板状のセルを形成し、その表面に検査対象物と検査液を載せて行うのが一般的であった。また、このような検査では、大型の検査装置に、上記セルをセットして検査を行う必要があり、検査対象物を採取した後、検査装置を設置した別の場所に搬送し、検査を行う必要があったため、検査結果が出るまでに長い時間を要するとともに、検査対象物の量もある程度採取する必要であった。

そのため、持ち運びが可能で場所を選ばずどこでも簡単かつ極微量の検査対象物でも精度の高い検査ができる技術が要望されている。かかる要請に応えるべく、最近では、板状あるいは円板状のセルの表面に流路と検出部を形成したポータブルな分析用トレー（チップ）を用いる分析装置が提案されている（例えば特許文献１）。
特許文献１に記載されている分析用トレーを用いた分析装置は、小型化が可能で短時間に分析を行えるという利点を有するものの、分析用トレーの表面に、液槽、流路および検出部が形成され、液槽から検出部へ液体を移送させるために、各液槽毎にプランジャとシリンダとモータとからなるアクチュエータユニットを設ける必要がある。これに伴い、表面処理装置に入れる分析用トレーの数に制約が生じ、コストアップにつながるという課題があった。

特開２００３−１６６９１０号公報 特開２０１４−１２６４７７号公報

そこで、液状の試料を貯留可能な複数の凹部（液槽）および該凹部を接続する流路を備えるとともに、厚さ方向に貫通若しくは窪む接続部と、基板の一方の表面から接続部に取り付け可能に構成され液状物を検出、反応、吸着、脱離もしくは分解する領域となる検出部とを備える分析ユニット部を基板上に複数個を設け、回転により生じる遠心力で液状物を移送させることができる分析用トレーに関する発明が提案されている（特許文献２）。しかしながら、特許文献２に記載されている分析用トレーにあっては、各液槽への液状試料の注入を手作業で行う必要があった。
本発明は上記のような背景の下になされたもので、その目的は、特許文献２に記載されているような液状の試料を貯留可能な複数の凹部および該凹部を連通する流路と、接続部および該接続部に取り付け可能な検出部とを備えた分析用トレーを用いた分析を自動的に実施することができるコンパクトな液状物分析装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明は、
円板状の基板からなる分析用トレーであって、表面の中央寄りに配置された複数の内側液槽部と、前記内側液槽部の径方向外側に設けられた複数の検出部と、前記複数の内側液
槽部のうち少なくとも２つの内側液槽部と前記複数の検出部のうち前記２つの内側液槽部の径方向外側に設けられた１つの検出部と連通するように設けられた複数組の内側流路と、前記複数の検出部の径方向外側に設けられた複数の外側液槽部と前記複数の検出部のうち対応する検出部と連通するように設けられた複数の外側流路とを表面に有する分析用トレーを載置する回転テーブルおよび光電式の検出器を備え、前記回転テーブルを回転させることで前記複数の内側液槽部に注入された液状物を対応する前記検出部へ移動させて接触させ、接触後の液状物の状態を前記検出器により検出する液状物分析装置において、
前記回転テーブルを回転させる回転駆動手段と、
１または２以上の注入針を保持し前記回転テーブルの上方にて上下方向および少なくとも水平面内において一方向に移動可能に設けられた注入ヘッドと、
前記注入ヘッドを上昇または下降させるヘッド昇降手段と、
前記注入ヘッドを水平面内一方向に移動させるヘッド移動手段と、
装置の筐体もしくは筐体に固定されたフレームに取り付けられた１または２以上のシリンジと、
前記注入針と対応するシリンジとを接続する１または２以上の送液用チューブと、
前記シリンジのプランジャを移動させるプランジャ昇降手段と、
前記ヘッド昇降手段と前記ヘッド移動手段と前記プランジャ昇降手段を駆動制御する制御手段と、
前記複数の内側液槽部および前記複数の外側液槽部の上方を覆うように前記分析用トレーの表面に設けられているシートもしくはフィルムの所定部位にベント穴を形成するためのベント針を保持し上下方向に移動可能なホルダと、
前記ホルダを上下移動させるための昇降手段と、を備えるようにしたものである。

上記のような構成によれば、回転テーブルの回転角度とヘッド移動手段による注入ヘッドの移動量とを制御することによって、回転テーブル上の分析用トレーの任意の位置に、注入ヘッドに保持されている注入針を対向させることができ、その状態でヘッド昇降手段によって注入ヘッドを降下させ、プランジャ駆動手段でシリンジのプランジャを移動させることで分析用トレーの表面の所望の液槽に液状物を注入した後、回転テーブルを回転させることによって遠心力で液状物を検出部へ移動させて反応させ、検出器によって液状物の反応状態を検出することで、分析用トレーを用いた分析を自動的に実施することができる。また、ベント針を移動させることで分析用トレーの表面のシートもしくはフィルムの任意の位置に穴開けをすることができる。

ここで、望ましくは、前記昇降手段は、前記ヘッド昇降手段の上昇力および下降力をその方向を反転して前記ホルダに伝達する駆動力反転伝達手段であるように構成する。
かかる構成によれば、注入ヘッドを上昇または下降させるヘッド昇降手段によってベント針を昇降させることができるため、昇降駆動手段を注入ヘッドとベント針とで共用することができ、装置の小型化を図ることができる。

また、望ましくは、水平面内において一方向に移動可能に構成され、前記注入ヘッドと前記ヘッド昇降手段と前記ホルダおよび前記駆動力反転伝達手段を保持する可動フレームを備え、
前記ヘッド移動手段は、前記可動フレームを水平面内において一方向に移動させることで前記注入ヘッドを移動させるように構成する。
上記のような構成によれば、注入ヘッドとベント針および昇降駆動手段を一体的に移動させることができるため、水平面内における移動を行う移動手段を注入ヘッドとベント針とで共用することができ、装置の小型化を図ることができる。

さらに、望ましくは、前記駆動力反転伝達手段は、
前記ホルダに鉛直姿勢にて固着された第１ラックと、
前記注入ヘッドもしくは注入ヘッドの支持部材に、前記第１ラックと対向しかつ所定の間隔をおいて鉛直姿勢にて固着された第２ラックと、
前記第１ラックと前記第２ラックとの間に、回転自在に配設され前記第１ラックと前記第２ラックに噛み合う歯車と、を備えるように構成する。
かかる構成によれば、注入ヘッドが上昇する時はベント針を降下させ、注入ヘッドが降下する時はベント針を上昇させる機構を少ない部品で構成することができ、装置の小型化を図ることができる。

さらに、望ましくは、前記回転テーブルの外側であって前記ヘッド移動手段による移動方向延長線上に配設された補充用容器を備え、前記注入ヘッドは、前記回転テーブルの上方から前記補充用容器の上方まで移動可能に構成する。
かかる構成によれば、補充用容器を備えるため、シリンジの長さを短くしてシリンジに充填しておく液体の量を減らすことができ、これにより装置の一層の小型化を図ることができる。また、補充用容器が前記ヘッド移動手段による移動方向延長線上に配設されているため、新たにヘッド移動手段を追加せずに注入ヘッドの移動手段の移動範囲を拡大するだけでシリンジへの補充動作を行うことができる。

本発明によれば、液状の試料を貯留可能な複数の凹部および該凹部を連通する流路と、接続部および該接続部に取り付け可能な検出部とを備えた分析用トレーを用いた分析を自動的に実施することができるコンパクトな液状物分析装置を提供することが可能となる。

本発明の実施形態の液状物分析装置において使用する分析用トレーを示す平面図、側面図および裏面図である。 実施形態の分析用トレーを構成する分析ユニットの詳細を示す拡大図である。 実施形態の分析用トレーの接続部に装着される検出用パーツの一例を示すもので、（ａ）は検出用パーツの平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図、（ｃ）は検出用パーツを分析用トレーの接続部に装着した状態を示す要部断面図である。 本発明に係る液状物分析装置の一実施形態を示す正面図である。 実施形態の液状物分析装置のシリンジ駆動機構部の詳細を示す正面図である。 実施形態の液状物分析装置の分析用トレー回転部の詳細を示す斜視図である。 実施形態の液状物分析装置の洗浄液等の注入ヘッドおよびベント針の昇降機構部の詳細を示す斜視図である。 洗浄液等の注入ヘッドおよびベント針の昇降機構の駆動部の詳細を示す斜視図である。 洗浄液等の注入ヘッドおよびベント針の昇降機構の駆動部の詳細を示す拡大側面図である。 （Ａ）および（Ｂ）は実施形態の液状物分析装置の洗浄液等の注入ヘッドの水平移動機構の詳細を示す斜視図である。 実施形態の液状物分析装置に接続されたパソコンの表示部に表示される画像の例を示す図である。 実施形態の液状物分析装置の変形例を示す正面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る液状物分析装置の一実施形態について詳細に説明するが、液状物分析装置を説明する前に、先ず本実施形態の液状物分析装置において使用する分析対象の試料を載せる検出部を備えた分析用トレーについて、図１を用いて説明する。図１において、（Ａ）は分析用トレーの平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底面図である。

図１に示されている分析用トレー１０は、液状物を分析するためのトレーであって、複数（例えば１５個）の液状物を注入して一括で分析できるように、コンパクトディスク型のトレーとして形成され、同一形態の単位分析部１１が１５個円周方向に沿って配置されるとともに、各単位分析部１１が全体として放射状をなすように配設されている。これにより、分析用トレー１０は、これを回転させると遠心力が作用することによって中心から径方向外側へ液状物を移送可能な構造を有することとなる。また、分析用トレー１０の中央には、後述の回転テーブルに設けられている芯出し用の軸に嵌合される中心穴１０Ａが形成されている。

１５個の単位分析部１１は同一の形態を有するので、以下、図２を用いて、そのうちの一つについて構成を詳しく説明する。なお、単位分析部１１の数は１５個に限定されるものではない。また、分析用トレー１０は、特にその材質に限定は無く、透光性材料あるいは非透光性材料のいずれにより構成されていても良いが、コスト等の点から例えばガラスあるいはアクリル樹脂で形成することが考えられる。

図２に示されているように、各単位分析部１１は、最も中央寄りに位置し液状物を貯留する電球形の凹部からなる第１液槽１２Ａと、そのやや外側に位置し液状物を貯留する電球形の凹部からなる第２液槽１２Ｂと、第２液槽１２Ｂのトレー径方向外側（図２では下方）に位置し、後に説明する検出用パーツ２０（図３参照）を接続するための円形状の貫通孔からなる接続部１３とを備える。

また、各単位分析部１１は、上記接続部１３のさらに外側に位置するほぼ楕円状の凹部からなる第３液槽１２Ｃと、接続部１３および第３液槽１２Ｃの側方に位置し余剰分の液状物を貯留するほぼ三角形状の凹部からなるオーバーフロー槽１４を備える。各液槽１２Ａ〜１２Ｃおよび１４の形状は、図示のものに限定されるものではない。第３液槽１２Ｃは、分析終了後に検出用パーツ２０の上方空隙から遠心力で排出された液状物を貯留したり、予め試薬を注入しておいて、試薬と反応させる反応室として利用したりすることができる。

上記接続部１３の周縁のトレー中央寄りの部位には、トレー表面よりも一段低くなるように形成された比較的浅い凹部領域１３ａが設けられている。そして、上記第１液槽１２Ａと凹部領域１３ａとの間は溝状の第１流路１５Ａによって、また上記第２液槽１２Ｂと凹部領域１３ａとの間は溝状の第２流路１５Ｂによって、上記接続部１３と第３液槽１２Ｃとの間は溝状の第３流路１５Ｃによって、上記凹部領域１３ａとオーバーフロー槽１４との間は溝状の第４流路１５Ｄによって、それぞれ液状物を移送可能に連通されている。第３流路１５Ｃは、他の流路１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｄよりも断面積が小さな微小流路として形成され、液状物が流れにくい構成となっている。

上記のように流路１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｄと１５Ｃの断面積が異なるため、分析用トレー１０を載置するテーブルの回転数を切り替えることで遠心力を調整して、液状物の流れ方を制御することができる。すなわち、比較的遅い例えば１０００ｒｍｐのような回転速度でテーブルを回転させることで、流路１５Ａ，１５Ｂを通して液槽１２Ａ，１２Ｂ内の液状物を検出用パーツ２０の上方空隙へ移動させて停止し、反応物の検出後に速度を上げて例えば３０００ｒｍｐのような回転速度でテーブルを高速回転させることで、流路１５Ｃを通して検出用パーツ２０の上方空隙内の液状物を第３液槽１２Ｃへ移送させることができる。
さらに、分析用トレー１０の上記接続部１３と第３液槽１２Ｃとオーバーフロー槽１４の近傍であってトレー中央寄りの位置には、遠心力で液状物が内側の液槽から接続部１３、第３液槽１２Ｃ、オーバーフロー槽１４へそれぞれ移送浸入される際に、空気の逃げ道となる流路１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃおよび凹部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃが形成されている。

次に、図３を用いて、上記接続部１３に接続される検出用パーツ２０について説明する。検出用パーツ２０は、液状物を検出、反応、吸着、脱離あるいは分解する機能を有する部品であり、分析用トレー１０とは別個の部品として、例えば合成樹脂あるいはゴムなどの弾性材により形成されることで分析用トレー１０の上記接続部１３に着脱可能に構成されている。なお、図３において、（ａ）は検出用パーツ２０の平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った検出用パーツ２０の断面図を示す。

図３（ｂ）に示すように、検出用パーツ２０は、円板状の台座部２１と該台座部２１の上部に一体に設けられた円錐台部２２とを有し、台座部２１の底面には内側（図では上方）へ向かって窪む凹部２３が形成されている。これにより、径方向へ変形容易となり、径方向内側へ縮めた状態で、分析用トレー１０の接続部１３に挿入した後、径方向外側へ広がることで、図３（Ｃ）に示すように、接続部１３にぴったりと嵌合し接続部１３から抜けにくくなるように構成されている。

また、検出用パーツ２０は、円錐台部２２の上面に検出コート層２４を備える。この検出コート層２４は、例えば化学発光法を利用した分析が可能な層あるいは抗原抗体反応（免疫反応）に利用される特定の抗体を含む層とする。具体的には、検出コート層２４の表面に、複数の球体ビーズからなるビーズ層とその表面を金もしく白金のような金属層で被覆し、さらにその上面に表面改質層を積層した形態とすることが考えられる。この場合、検出用パーツ２０は、例えば表面プラズモン共鳴現象を利用した分析を実施するのに好適なコート層を有する部品となる。

さらに、検出用パーツ２０は、分析用トレー１０の接続部１３に挿入した際に、図３（ｃ）に示すように、上記検出コート層２４の上面が、接続部１３周縁に形成されている上記凹部領域１３ａの底面と同一もしくはこれよりも低くなるように構成されている。これにより、流路１５Ａ，１５Ｂより移送されてきた液状物は、凹部領域１３ａへ流れ落ち、検出コート層２４の上面へ速やかに流動して接触することとなる。
なお、検出用パーツ２０は、上述したような弾性変形を利用した装着形態の代わりに、台座部２１または円錐台部２２の外周に雄ネジを形成するとともに接続部１３の内周面に雌ネジを形成して、雄ネジと雌ネジの螺合によって装着する形態としても良い。

上記のような構成を有する分析用トレー１０および検出用パーツ２０によれば、検出用パーツ２０を分析用トレー１０の接続部１３に挿入して装着し、分析用トレー１０の第１液槽１２Ａと第２液槽１２Ｂにそれぞれ所定の液状物を注入してから、分析用トレー１０を後述の分析装置（図４参照）の回転テーブル上に載置し、分析用トレー１０を回転させる。すると、遠心力によって第１液槽１２Ａと第２液槽１２Ｂ内の液状物が流路１５Ａ，１５Ｂを通って外側へ移送され、接続部１３周縁の凹部領域１３ａへ流れ落ち、検出コート層２４の上面へ流動して接触し、液状物分析装置３０に設けられているセンサにより状態を検出し分析することができるようになる。

また、分析終了後に、再び分析用トレー１０を回転させると、遠心力によって検出コート層２４の上面の液状物（反応物）が流路１５Ｃを通って外側の第３液槽１２Ｃへ移送され、排液として貯留される。また、第３液槽１２Ｃに予め所定の試薬を注入しておいて、試薬と反応させることができる。この反応としては、例えば中和反応、抗原抗体反応、酵素反応、呈色反応などがあり、反応結果をセンサ（ＰＭＴ等）で検出することができる。
さらに、図示しないが、分析用トレー１０の表面は、第１液槽１２Ａと第２液槽１２Ｂの上方を除き、透明もしくは半透明のシート（もしくはフィルム）で覆われており、各液槽部内の液状物が溢れ出ない構成となっている。第３液槽１２Ｃへ液状物を注入したい場合には、後述のベント針にて表面のシート（もしくはフィルム）に穴を開けるようにしても良い。

図４には、上記分析用トレー１０を使用した分析を行うための液状物分析装置３０の一実施例の正面図が示されている。
本実施例の液状物分析装置３０は、図４に示すように、分析用トレー１０を載置するための回転テーブル６１と、回転テーブル６１の上方に位置し分析用トレー１０の液槽１２Ａ，１２Ｂに液状物（洗浄液を含む）を注入するための複数本（図では３本）の注入針３２Ａ〜３２Ｃを保持する昇降可能な注入ヘッド３３と、液状物を注入針３２Ａ〜３２Ｃへ送り出すためのシリンジ３４Ａ〜３４Ｃと、シリンジ３４Ａ〜３４Ｃをそれぞれ動作させる送液駆動機構３５Ａ〜３５Ｃと、シリンジ３４Ａ〜３４Ｃと注入針３２Ａ〜３２Ｃとを接続する送液用チューブ３６Ａ〜３６Ｃとを備える。図示しないが、分析用トレー１０には回転角度の基準となる原点マークが刻まれ、回転テーブル６１には原点マークを読み取るセンサが取り付けられており、分析用トレー１０の角度位置を把握できるように構成されている。

さらに、本実施例の液状物分析装置３０は、上記送液駆動機構３５Ａ〜３５Ｃのモータ等を制御するための制御基板３７Ａと、注入ヘッド３３およびベント針３８ａ（図９参照）の昇降モータおよび水平移動モータの制御基板３７Ｂと、ＰＭＴ（光電子増倍管）の制御基板３７Ｃと、分析用トレー１０の表面のシート（もしくはフィルム）に穴を開けるためのベント針３８ａ（図９参照）を下端に有するベント針ユニット３８と、光学式検出手段としてのＰＭＴ（光電子増倍管）３９と、上記注入ヘッド３３およびベント針ユニット３８を昇降させる昇降手段４０とを備える。また、図示しないが、回転テーブル６１内には回転制御基板が設けられている。

ＰＭＴ３９は、分析用トレー１０の上方位置に、専用の取付けプレート（図示省略）によって、後述の前後方向へ移動可能な可動フレーム４４に取り付けられることで、上下方向へは移動不能であるが前後方向へは移動可能な状態で配設されている。
昇降手段４０は、鉛直方向に立設された３本のガイドロッド４１と、上記注入ヘッド３３を保持してガイドロッド４１に沿って上下方向へ移動可能な支持テーブル４２と、支持テーブル４２およびベント針ユニット３８を上下移動させる昇降駆動機構（図７の昇降駆動モータ４５および歯車４６）とを備える。

また、上記制御基板３７Ａ〜３７Ｃおよび回転制御基板は、図示しないケーブルを介して液状物分析装置３０の制御用プログラムを格納した外部のノート型パソコン等のパーソナルコンピュータに接続され、パソコンから各駆動装置の動作指令を与えたり、洗浄液の注入状況やテーブルの回転数、残り時間、シリンジ内液体の残量等をパソコンのモニタ上に、例えば図１１に示すような、分析用トレーのイメージ画像ＴＰやインジケータ画像ＩＰ１，ＩＰ２、入力操作ボタン画像ＢＰ１，ＢＰ２等を有する画面で表示させたりすることができるように構成されている。また、図１１の画面において、操作ボタン画像ＢＰ２の「検出値」ボタンをマウスでクリック操作すると、別の画面が開いてＰＭＴ３９による検出結果が表示されるように構成されている。

次に、本実施例の液状物分析装置３０における駆動機構の具体的な構成ついて、順次説明する。図５はシリンジ用の送液駆動機構３５Ａ（または３５Ｂ，３５Ｃ）の詳細を示す。
図５に示すように、送液駆動機構３５Ａは、プランジャ５７の先端が挿入されたシリンダ５１と、シリンダ５１の一方の端部に結合されているホルダ５２と、ホルダ５２の他方の端部に装着されたモータ５３と、モータ５３によって移動されるシャフト５４と、シャフト５４の端部とプランジャ５７の端部の当接部５７ａとを連結する連結ブロック５５と、移動する連結ブロック５５に当接可能な位置に取り付けられて移動範囲の始端位置と終端位置を検出するリミットスイッチ５６Ａ，５６Ｂを備えている。また、ホルダ５２の底面側にホームポジション検出用のセンサ５８が配置されている。

シャフト５４は、モータ５３が回転されると図示しない送りネジ機構によって軸方向へ移動させるように構成されている。また、ホルダ５２にはプランジャ５７と平行な一対のレール部５２ａが設けられているとともに、連結ブロック５５にはこれらのレール部５２ａ間に嵌合しレール部５２ａの内側面に摺接するスライド部が形成されており、連結ブロック５５はレール部５２ａに沿って移動する。そして、シャフト５４はプランジャ５７と同一軸上に来るように配設され、モータ５３が回転されると図示しない送りネジ機構によってシャフト５４が軸方向へ移動し、シャフト５４に押されあるいは引っ張られることでプランジャ５７が軸方向（上下方向）へ移動されるように構成されている。

図６は、分析用トレー１０の回転駆動機構６０の詳細を示す。
図６に示すように、分析用トレー１０の回転駆動機構６０は、分析用トレー１０を載置する円盤状の回転テーブル６１と、回転テーブル６１を回転自在に支持するテーブル支持台６２と、回転テーブル６１を回転駆動するステッピングモータ６３と、ステッピングモータ６３の回転軸に装着された歯車６４に巻回されステッピングモータ６３の回転力を回転テーブル６１へ伝達するコグドベルト６５と、コグドベルト６５に張力を与えるテンションローラ６６を備えている。

回転テーブル６１は、上面がトレー載置面６１Ａとされ、中央に分析用トレー１０の中央に形成されている中心穴１０Ａが嵌合する芯出し用の円柱部６１Ｂが設けられている。円柱部６１Ｂは、分析用トレー１０の厚みとほぼ等しい高さを有し、上部外周に分析用トレー１０の抜け止め爪６１Ｃが設けられている。また、トレー載置面６１Ａの周縁部にはトレーの滑り防止用のゴムマット６１Ｄが設けられている。さらに、回転テーブル６１の下部には、図６では回転テーブル６１の陰になって見えないが、コグドベルト６５が巻回される歯車が設けられている。

次に、注入針３２Ａ〜３２Ｃを保持する注入ヘッド３３およびベント針ユニット３８を昇降させる昇降手段４０の昇降駆動機構のより具体的な構成について図７〜図９を用いて説明する。なお、図７〜図９においては、ＰＭＴ３９は、図示を省略している。
図７に示すように、昇降手段４０は、鉛直方向に配設された３本のガイドロッド４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃと、上記注入ヘッド３３を保持して上下方向へ移動可能な支持テーブル４２と、ベント針ユニット３８を保持する箱状の保持ケース４３と、支持テーブル４２および保持ケース４３を上下移動させる昇降駆動機構を備える。そして、支持テーブル４２はガイドロッド４１Ａ，４１Ｂに沿って、またベント針ユニット３８はガイドロッド４１Ｃに沿って、それぞれ上下動可能に構成されている。なお、ガイドロッド４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃは、可動フレーム４４の上壁４４Ａと可動フレーム４４の下部に水平姿勢で固着されたプレート４４Ｂとによって支持されている。なお、このプレート４４Ｂに、前述したＰＭＴ３９の取付けプレートが固着されることで、上下方向へは移動不能であるが前後方向へは移動可能に構成されている。

また、昇降手段４０は、昇降駆動機構を構成する昇降駆動モータ４５と、該昇降駆動モータ４５の回転力を昇降方向の力に変換する歯車４６と、昇降駆動モータ４５を上下方向に貫通する送りネジを有するシャフト４７を備える。そして、このシャフト４７の下端が、図８に示すように、ピン４８Ａおよびブラケット４８Ｂを介して保持ケース４３の側面に結合されており、昇降駆動モータ４５を回転させるとシャフト４７が回転され、これと一体の送りネジが回転されることでシャフト４７が上下方向へ移動されるように構成されている。また、支持テーブル４２はガイドロッド４１Ａ，４１Ｂを介して可動フレーム４４に保持されるように構成されている。そして、支持テーブル４２の下方の可動フレーム４４の底壁４４Ｂ上面には、支持テーブル４２の移動範囲の下端位置を検知するためのセンサとしてのホトインターラプタ５０が設けられている。

上記保持ケース４３の側面には、図９に示すように、歯車４６に側方から噛み合うラック４９Ａが固定されているとともに、歯車４６の反対側の側方には支持テーブル４２に固定されたラック４９Ｂが噛み合うように構成されており、昇降駆動モータ４５が回転すると保持ケース４３およびこれと一体のラック４９Ａが上方または下方へ移動し、歯車４６が回転され、その回転力がラック４９Ｂに伝達されて、支持テーブル４２を可動フレーム４４とは逆の方向へ移動させる。具体的には、可動フレーム４４およびこれに保持されているベント針ユニット３８が上昇すると支持テーブル４２およびこれに保持されている注入ヘッド３３すなわち注入針３２Ａ〜３２Ｃが降下し、ベント針ユニット３８が降下すると注入針３２Ａ〜３２Ｃが上昇するように構成されている。

さらに、上記のように構成された昇降駆動機構および注入針３２Ａ〜３２Ｃを有する支持テーブル４２とベント針ユニット３８を有する保持ケース４３とを保持する上記可動フレーム４４は、全体が前後方向へ移動可能に構成されている。
図１０には、可動フレーム４４を前後方向へ移動させる水平移動機構の構成例が示されている。

図１０に示すように、水平移動機構は、装置の筐体７１の側部に前後方向に所定の間隔をおいて設けられた一対の支持プレート７１Ａ，７１Ｂの上部間に横架されたスライドロッド７２と、スライドロッド７２と平行に配設された固定プレート７３上面の中央寄りの位置に固着された水平移動用駆動モータ７４と、水平移動用駆動モータ７４の回転軸に固着された駆動ギヤ７５と、固定プレート７３上面の端部（図では左端）に回転自在に取り付けられた従動ギヤ７６と、駆動ギヤ７５と従動ギヤ７６との間に捲回されたコグドベルト７７を備える。

そして、上記可動フレーム４４の側壁４４Ｃに設けられた係止片に、コグドベルト７７を挟むようにして結合ピース７８が固着されることによって、可動フレーム４４の側壁４４Ｃとコグドベルト７７とが結合されている。これにより、水平移動用駆動モータ７４が回転されると、モータの駆動力がコグドベルト７７を介して可動フレーム４４に伝達され、可動フレーム４４がスライドロッド７２に沿って前後方向へ移動される。
前述したように、可動フレーム４４には、ガイドロッド４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃと支持テーブル４２および保持ケース４３を介して、注入針３２Ａ〜３２Ｃとベント針ユニット３８が保持されている。そのため、可動フレーム４４が前後方向へ移動されると、注入針３２Ａ〜３２Ｃとベント針ユニット３８およびＰＭＴ３９も前後方向へ移動される。

このように可動フレーム４４が前後方向移動可能に構成されていることにより、可動フレーム４４の前後方向への移動と回転テーブル６１の回転角度制御によって、分析用トレー１０の任意の位置に、注入針３２Ａ〜３２Ｃとベント針ユニット３８をそれぞれ対向させることができる。そして、所望の針やセンサを分析用トレー１０の所定の位置に対向させてから注入ヘッド３３を降下させることで、第１液槽１２Ａや第２液槽１２Ｂに対する液状物（検体、試薬、洗浄液等）の注入と、ベント針３８ａによる凹部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの上方のシート（もしくはフィルム）への穴開けを選択的に行うことができる。
また、ＰＭＴ３９による検出用パーツ２０における反応物等の検出は、ＰＭＴ３９が間接的に可動フレーム４４に固定されているため、下降動作はせずに、分析用トレー１０の所望の検出用パーツ２０がＰＭＴ３９の検出面に対向する位置に来るように、可動フレーム４４の前後方向への移動量および回転テーブル６１の回転角度を制御することによって実行することができる。

（変形例）
図１２には、上記実施形態の液状物分析装置の変形例が示されている。図１２の変形例は、分析用トレー１０を回転させる回転テーブル６１の側方に、補充用容器８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを収納する収納部８２を設けたものである。補充用容器８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃには、シリンジ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃのそれぞれに入っている液体（例えば洗浄液）と同一の液体が貯留されており、シリンジ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃが空になった場合に、注入針３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを補充用容器８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃの上方へ移動させてから降下させて、補充用の液体を吸い上げてシリンジ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ内へ充填できるように構成されている。

上記のように補充用容器８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを設けることにより、予めシリンジ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ内に入れておく液体の量を減らすことができ、これによってシリンジ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの長さを短くして装置のさらなる小型化を図ることができるようになる。
なお、図１２においては、図示の都合で、補充用容器８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを収納する収納部８２が回転テーブル６１の側方に配設されているように示されているが、収納部８２は回転テーブル６１の後方に配設するように構成するのがよい。このようにすることにより、前記実施形態で説明した注入ヘッド３３とベント針ユニット３８を前後方向へ移動させる機構を使用して、その移動量を変えるだけでシリンジへの液体の補充動作を実施することができる。

また、上記実施形態の液状物分析装置３０は、上記制御基板３７Ａ〜３７Ｃおよび回転制御基板とノート型パソコンとがケーブルによって接続されるように構成されているが、タブレット端末と同様な機能を有する制御用デバイスを分析装置の筐体の表面に一体に実装した装置として構成するようにしても良い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態の液状物分析装置は、３本の注入針３２Ａ〜３２Ｃを保持する注入ヘッド３３が前後方向へのみ移動可能に構成されているが、注入ヘッド３３を左右方向へのみ移動可能に構成しても良いし、水平面内で前後方向および左右方向に移動可能すなわちＸＹ軸方向に移動可能に構成するようにしても良い。
また、注入針の数は３本に限定されず、１本または２本あるいは４本以上であっても良い。さらに、上記実施形態においては、注入針３２Ａ〜３２Ｃのうちいずれか１つから液状物を射出するようにしているが、注入針３２Ａ〜３２Ｃの配列あるいは分析用トレー１０の液槽の配置を工夫することで、２以上の注入針から同時に液状物を射出するようにしても良い。

１０ 分析用トレー
１２Ａ〜１２Ｃ 液槽
１３ 接続部
１４ オーバーフロー槽
１５Ａ〜１５Ｄ 流路
２０ 検出用パーツ
３０ 液状物分析装置
３２Ａ〜３２Ｃ 注入針
３３ 注入ヘッド
３４Ａ〜３４Ｃ シリンジ
３５Ａ〜３５Ｃ プランジャ昇降機構
３６Ａ〜３６Ｃ 送液用チューブ
３７Ａ〜３７Ｃ 制御基板
３８ ベント針ユニット
４２ 支持テーブル
４３ 保持ケース
４４ 可動フレーム
４５ 昇降駆動モータ
４６ 歯車（駆動力反転伝達手段）
４９Ａ，４９Ｂ ラック（駆動力反転伝達手段）
６１ 回転テーブル
６３ 回転駆動モータ
７１ 装置の筐体
７４ 水平移動用駆動モータ
７７ ベルト

Claims (4)

1. 円板状の基板からなる分析用トレーであって、表面の中央寄りに配置された複数の内側液槽部と、前記内側液槽部の径方向外側に設けられた複数の検出部と、前記複数の内側液槽部のうち少なくとも２つの内側液槽部と前記複数の検出部のうち前記２つの内側液槽部の径方向外側に設けられた１つの検出部と連通するように設けられた複数組の内側流路と、前記複数の検出部の径方向外側に設けられた複数の外側液槽部と前記複数の検出部のうち対応する検出部と連通するように設けられた複数の外側流路とを表面に有する分析用トレーを載置する回転テーブルおよび光電式の検出器を備え、前記回転テーブルを回転させることで前記複数の内側液槽部に注入された液状物を対応する前記検出部へ移動させて接触させ、接触後の液状物の状態を検出器により検出する液状物分析装置において、
   前記回転テーブルを回転させる回転駆動手段と、
   １または２以上の注入針を保持し前記回転テーブルの上方にて上下方向および少なくとも水平面内において一方向に移動可能に設けられた注入ヘッドと、
   前記注入ヘッドを上昇または下降させるヘッド昇降手段と、
   前記注入ヘッドを水平面内一方向に移動させるヘッド移動手段と、
   装置の筐体もしくは筐体に固定されたフレームに取り付けられた１または２以上のシリンジと、
   前記注入針と対応するシリンジとを接続する１または２以上の送液用チューブと、
   前記シリンジのプランジャを移動させるプランジャ昇降手段と、
   前記ヘッド昇降手段と前記ヘッド移動手段と前記プランジャ昇降手段を駆動制御する制御手段と、
   前記複数の内側液槽部および前記複数の外側液槽部の上方を覆うように前記分析用トレーの表面に設けられているシートもしくはフィルムの所定部位にベント穴を形成するためのベント針を保持し上下方向に移動可能なホルダと、
   前記ヘッド昇降手段の上昇力および下降力をその方向を反転して前記ホルダに伝達する駆動力反転伝達手段と、
   を備えることを特徴とする液状物分析装置。
2. 水平面内において一方向に移動可能に構成され、前記注入ヘッドと前記ヘッド昇降手段と前記ホルダおよび前記駆動力反転伝達手段を保持する可動フレームを備え、
   前記ヘッド移動手段は、前記可動フレームを水平面内において一方向に移動させることで前記注入ヘッドを移動させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液状物分析装置。
3. 前記駆動力反転伝達手段は、
   前記ホルダに鉛直姿勢にて固着された第１ラックと、
   前記注入ヘッドもしくは注入ヘッドの支持部材に、前記第１ラックと対向しかつ所定の間隔をおいて鉛直姿勢にて固着された第２ラックと、
   前記第１ラックと前記第２ラックとの間に、回転自在に配設され前記第１ラックと前記第２ラックに噛み合う歯車と、
   から構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液状物分析装置。
4. 前記回転テーブルの外側であって前記ヘッド移動手段による移動方向延長線上に配設された補充用容器を備え、
   前記注入ヘッドは、前記回転テーブルの上方から前記補充用容器の上方まで移動可能に構成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の液状物分析装置。

Images