JP7034274B2

JP7034274B2 - 分析装置

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Publication number: JP7034274B2
Application number: JP2020520911A
Authority: JP
Inventors: 忠雄藪原; 豪桝屋; 輝美田村
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2018-05-22
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2022-03-11
Anticipated expiration: 2038-05-22
Also published as: EP3798641A4; EP3798641A1; US20210208172A1; WO2019224921A1; JPWO2019224921A1

Description

本発明は、検体を検査する分析装置に関する。

従来、マイクロウェルプレートに載せられた検体は、オペレータが濁度計・吸光度・計顕微鏡などを用いて測定した後、再び測定するときまでインキュベータなどに保存される。この測定は複数回実施されるので、オペレータへの負担が大きい。また、大病院や検査請負機関においては、大量の検体を測定することが必要であるので、この作業の効率化が求められている。そこで従来、検体を自動で搬送・測定する技術が提案されている。

下記特許文献１は、被験物質を保持するトレイのための自動貯蔵・検索取出し装置について記載している。同文献は、『コンピュータシステム（１０５）がトレイを貯蔵ラックと自動機械との間で移動させる貯蔵ガントリを制御するようにプログラムされている。好ましい実施形態において、トレイにおける被験物質は、微視的結晶がそこにおいて成長し得る複数のマイクロウェルプレートであり（１２５Ａ～１２５Ｆ）、自動機械は微視的結晶を検査し分類するように構成されている。自動機械は微視的結晶をカメラ（１３５、１５５）のカメラビューに順次的に置くための割出し装置を有しており、制御コンピュータは割出し装置を制御してカメラに微視的結晶の画像を撮影させた後それらの画像を画像が分類される分類プロセッサへ転送させるようにプログラムされている。好ましい実施形態において、微視的結晶は、マイクロウェルプレートのウェルにおいて成長したタンパク質結晶である。』という技術を開示している（要約参照）。

下記特許文献２は、顕微鏡検査装置について記載している。同文献は、『多数の標本を効率的に順次検査可能な顕微鏡検査装置を提供する。』ことを課題として、『顕微鏡検査装置１００は、複数枚の標本１０１を収納し得るカセット１０２と、カセット１０２を上下方向に昇降させるエレベーター１０３と、標本１０１を拡大観察する顕微鏡１３２と、標本１０１を観察位置に適宜配置するためのＸＹステージ１０５と、カセット１０２とＸＹステージ１０５の間で標本１０１を搬送する搬送装置１０４とを備えている。搬送装置１０４は、標本１０１を保持する保持部と、保持部を水平に移動させる水平移動機構と、保持部を上下に昇降させる昇降機構と、保持部を回転させる回転機構とを備えている。ＸＹステージ１０５はＸ方向に移動可能な上テーブル１１９を有し、上テーブル１１９の上に標本１０１が載置される。上テーブル１１９は、搬送装置１０４のフォーク部１１７が上下に通過する開口部１２８を有している。』という技術を開示している（要約参照）。

特表２００７－５１１７５３号公報特開２００６－０６４８５０号公報

特許文献１においては、既定の時間間隔で、貯蔵ガントリがマイクロウェルプレート保持トレイを貯蔵スロットからワークセル領域へ順次移送する。マイクロウェルプレート内の検体を検査した後、貯蔵ガントリはマイクロウェルプレート保持トレイをそれぞれの貯蔵スロットに戻す。以上の動作を繰り返し実施する。したがって貯蔵スロットの位置によっては、移送・戻し動作の時間に起因して、ワークセル領域において次検体が前検体の検査完了を待機する時間が発生する。これにより、検査処理のスループットが低下してしまう。

特許文献２においては、検体を順次検査部へ搬入することができるが、他方で検体を受け渡しするための専用機構を設置する領域が必要である。したがって装置サイズが大きくなり、これにより装置コストも上がる。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、収納部と測定部との間で検体容器を効率的に受け渡しすることにより、分析装置のスループットを向上させることを目的とするものである。

本発明に係る分析装置は、測定部に対して引き渡す検体容器を保持する第１保持部と、前記測定部から受け取る前記検体容器を保持する第２保持部とを備え、前記第１保持部と前記第２保持部を一体にして移動させる。

本発明に係る分析装置によれば、第１保持部と第２保持部が協調動作することにより、収納部と測定部との間で検体容器を効率的に受け渡しすることができる。これにより、分析装置のスループットを向上させることができる。

実施形態に係る分析装置００１の全体構成を示す平面図である。分析装置００１の正面図である。第１保持部０３１が検体容器を測定装置０４１に対して引き渡すときの動作手順を説明する図である。測定装置０４１が測定完了した検体容器０５１を受け取り、次に測定する検体容器０５１を引き渡す手順を説明する図である。測定装置０４１に対して検体容器０５１を引き渡すとともに、測定装置０４１から受け取った検体容器０５１を収納部００２へ搬送する手順を説明する図である。最後に測定する検体容器０５１を受け取る手順を説明する図である。分析装置００１の動作手順を説明するフローチャートである。第１保持部０３１が収納部００２から検体容器０５１を受け取る際に用いる構造を説明する図である。第１保持部０３１が検体容器０５１を測定装置０４１に対して引き渡す際に用いる構造を説明する図である。第２保持部０３２が測定装置０４１から検体容器０５１を受け取る際に用いる構造を説明する図である。第２保持部０３２が検体容器０５１を収納部００２に対して引き渡す際に用いる構造を説明する図である。

図１は、本発明の実施形態に係る分析装置００１の全体構成を示す平面図である。分析装置００１は、検体容器内に保持されている検体を測定する装置である。分析装置００１は、収納部００２、搬送部００３、測定部００４を備える。

収納部００２は、後述する検体容器０５１を収納する収納ラック０２１を備える。検体容器０５１は、例えば検体を保持するウェルを１以上備えるマイクロウェルプレートであるが、これに限られるものではない。検体の例としては、細胞、血液、尿、細菌、組織片などが挙げられる。

測定部００４は、測定ユニット０４２内に測定装置０４１を備える。測定装置０４１は検体容器０５１が収容している検体に対して所定の測定を実施する。測定方法の例としては、濁度測定、吸光度測定、蛍光測定、画像解析による測定などが挙げられる。

搬送部００３は、検体容器０５１を収納部００２と測定部００４との間で搬送する。搬送部００３は、第１保持部０３１、第２保持部０３２、アクチュエータ０３３、アクチュエータ０３４、搬送レーン０３５を備える。アクチュエータ０３３は、鉛直方向に延伸する搬送レーン０３５に沿って、第１保持部０３１と第２保持部０３２を鉛直方向に移動させる。アクチュエータ０３４は、水平方向に延伸する搬送レーン０３５に沿って、第１保持部０３１と第２保持部０３２を水平方向に移動させる。

図１Ｂは、分析装置００１の正面図である。収納ラック０２１は、検体容器０５１を収容する収納スペース０２２を１以上備える。図１Ｂにおいては収納スペース０２２を上下方向に８段積層した例を示した。第１保持部０３１の上方に第２保持部０３２が配置されている。第１保持部０３１と第２保持部０３２は連結されて一体的に形成されており、一体になって収納部００２と測定部００４との間で移動する。第１保持部０３１と第２保持部０３２は、後述する手順にしたがって検体容器０５１を受け渡しする。

図２Ａは、第１保持部０３１が検体容器を測定装置０４１に対して引き渡すときの動作手順を説明する図である。アクチュエータ０３３およびアクチュエータ０３４は、第１保持部０３１と第２保持部０３２を収納スペース０２２まで移動させ、第１保持部０３１は収納スペース０２２から検体容器０５１を受け取る（（１））。アクチュエータ０３３およびアクチュエータ０３４は、第１保持部０３１と第２保持部０３２を測定装置０４１まで移動させる（（２））。第１保持部０３１は、検体容器０５１を測定装置０４１に対して引き渡す（（３））。測定装置０４１が検体容器０５１内の検体を測定している間に、アクチュエータ０３３およびアクチュエータ０３４は第１保持部０３１と第２保持部０３２を収納部００２へ向かって移動させる（（４））。

図２Ｂは、測定装置０４１が測定完了した検体容器０５１を受け取り、次に測定する検体容器０５１を引き渡す手順を説明する図である。アクチュエータ０３３およびアクチュエータ０３４は図２Ａのステップ（４）に続いて、第１保持部０３１を次の収納スペース０２２へ移動させ、第１保持部０３１は収納スペース０２２から検体容器０５１を受け取る（（５））。アクチュエータ０３３およびアクチュエータ０３４は、第１保持部０３１と第２保持部０３２を測定装置０４１まで移動させる（（６））。第２保持部０３２は、測定装置０４１が測定完了した検体容器０５１を測定装置０４１から受け取る（（７））。このとき第２保持部０３２の高さと測定装置０４１の高さが異なるのであれば、アクチュエータ０３３は両者の高さが揃うように、第１保持部０３１と第２保持部０３２を上下方向に移動させる。アクチュエータ０３３は、第１保持部０３１が検体容器０５１を測定装置０４１に対して引き渡すことができる位置まで（図２Ｂにおいては上方へ向かって）第１保持部０３１と第２保持部０３２を移動させる（（８））。

図２Ｃは、測定装置０４１に対して検体容器０５１を引き渡すとともに、測定装置０４１から受け取った検体容器０５１を収納部００２へ搬送する手順を説明する図である。第１保持部０３１は、検体容器０５１を測定装置０４１に対して引き渡す（（９））。アクチュエータ０３３およびアクチュエータ０３４は、第１保持部０３１と第２保持部０３２（測定装置０４１から受け取った検体容器０５１を保持している）を収納部００２へ移動させる（（１０））。第２保持部０３２は、検体容器０５１を収納スペース０２２に対して引き渡す（（１１））。

図２Ｄは、最後に測定する検体容器０５１を受け取る手順を説明する図である。第２保持部０３２が検体容器０５１を収納スペース０２２に対して引き渡した後、アクチュエータ０３３およびアクチュエータ０３４は第１保持部０３１と第２保持部０３２（ともに空）を測定装置０４１まで移動させる（（１２））。第２保持部０３２は測定装置０４１から測定完了後の検体容器０５１を受け取る（（１３））。アクチュエータ０３４は、第１保持部０３１と第２保持部０３２（測定装置０４１から受け取った検体容器０５１を保持している）を収納部００２へ移動させる（（１４））。第２保持部０３２は検体容器０５１を収納スペース０２２に対して引き渡す（（１５））。

図３は、分析装置００１の動作手順を説明するフローチャートである。分析装置００１は図２Ａ（１）～図２Ｃ（１１）までの手順を順に実施する。最後に測定する検体容器０５１については図２Ｃ（１１）に続いて図２Ｄ（１２）～図２Ｄ（１５）を実施し、それ以外の検体容器００５１については図２Ｃ（１１）の後に図２Ｂ（５）へ戻って次の検体容器００５１について同様の手順を繰り返す。以上の手順を測定サイクルごとに繰り返す。

図４Ａは、第１保持部０３１が収納部００２から検体容器０５１を受け取る際に用いる構造を説明する図である。図４Ａ上段は正面図である。図４Ａ下段はＡＡ断面における平面図である。第１保持部０３１は、収納部００２から第１保持部０３１へ検体容器０５１を引き込む引込機構を備える。引込機構は、ベース４０１、引込爪４０２、アクチュエータ４０３、ベルト４０４を有する。アクチュエータ４０３は、ベルト４０４を介して引込爪４０２を第１保持部０３１から押し出し、または第１保持部０３１に対して引き込む。

図２Ａ（１）において説明したように、搬送部００３は、第１保持部０３１を収納スペース０２２まで移動させる（（１，１）（１，２））。アクチュエータ４０３は、引込爪４０２を検体容器０５１の下方に挿入し、爪が検体容器０５１に引っかかる位置まで引込爪４０２を移動させる（（２，２）の位置関係を参照）。アクチュエータ０３３は、第１保持部０３１を上昇させることにより、検体容器０５１を引込爪４０２上に載置する（（２，１）参照）。アクチュエータ４０３は、引込爪４０２を第１保持部０３１内に引き込むことにより、検体容器０５１を第１保持部０３１内に引き込む（（３，１）（３，２））。

図４Ｂは、第１保持部０３１が検体容器０５１を測定装置０４１に対して引き渡す際に用いる構造を説明する図である。図４Ｂ上段は正面図である。図４Ｂ下段はＡＡ断面における平面図である。第１保持部０３１はさらに、第１保持部０３１から測定装置０４１へ検体容器０５１を押し込む押込機構を備える。押込機構は、ベース４０１、アクチュエータ４０５、ベルト４０７、押込部４０６を有する。アクチュエータ４０５は、ベルト４０７を介して押込部４０６を測定装置０４１に対して押し出し、または第１保持部０３１に対して引き込む。

図２Ａ（２）（３）において説明したように、搬送部００３は、第１保持部０３１を測定装置０４１まで移動させる。アクチュエータ４０５は、押込部４０６を測定装置０４１に向かって押し出すことにより、検体容器０５１を第１保持部０３１から測定装置０４１に対して引き渡す（（４，１）（４，２））。アクチュエータ４０５は、検体容器０５１を測定装置０４１に対して引き渡した後、押込部４０６を第１保持部０３１内に引き戻す（（５，１）（５，２））。

図５Ａは、第２保持部０３２が測定装置０４１から検体容器０５１を受け取る際に用いる構造を説明する図である。図５Ａ上段は正面図である。図５Ａ下段はＢＢ断面における平面図である。第２保持部０３２は、測定装置０４１から第２保持部０３２へ検体容器０５１を引き込む引込機構を備える。引込機構は、ベース５０１、引込爪５０２、アクチュエータ５０３、ベルト５０４を備える。押込部５０５、アクチュエータ５０６、ベルト５０７については後述する。アクチュエータ５０３は、ベルト５０４を介して引込爪５０２を第２保持部０３２から押し出し、または第２保持部０３２に対して引き込む。

図２Ｂ（６）（７）において説明したように、搬送部００３は、第２保持部０３２を測定装置０４１まで移動させる（（１，１）（１，２））。アクチュエータ５０３は、引込爪５０２を第２保持部０３２から押し出し、爪が検体容器０５１に引っかかる位置まで引込爪５０２を移動させる（（２，１）（２，２））。アクチュエータ０３３は、第２保持部０３２を下降させることにより、引込爪５０２を検体容器０５１に引っ掛ける（（２，１））。

図５Ｂは、第２保持部０３２が検体容器０５１を収納部００２に対して引き渡す際に用いる構造を説明する図である。図５Ｂ上段は正面図である。図５Ｂ下段はＢＢ断面における平面図である。第２保持部０３２はさらに、第２保持部０３２から収納部へ検体容器０５１を押し込む押込機構を備える。押込機構は、ベース５０１、アクチュエータ５０６、ベルト５０７、押込部５０５を有する。

アクチュエータ５０３は、引込爪５０２が検体容器０５１に引っかかった後、引込爪５０２を第２保持部０３２へ引き込むことにより、検体容器０５１を第２保持部０３２へ引き込む（（３，１）（３，２））。搬送部００３は第２保持部０３２を収納部００２まで移動させる。アクチュエータ５０６は、ベルト５０７を介して押込部５０５を第２保持部０３２から押し出すことにより、検体容器０５１を収納スペース０２２に対して引き渡す（（４，１）（４，２））。

＜本発明のまとめ＞
分析装置１００は第１保持部０３１と第２保持部０３２を備え、搬送部００３は第１保持部０３１と第２保持部０３２を一体にして収納部００２と測定部００４との間で搬送する。これにより、測定部００４に対して検体容器０５１を引き渡す動作と、測定部００４から検体容器０５１を受け取る動作を、１往復の間でともに実施することができるので、分析装置００１のスループットが向上する。

第２保持部０３２が測定装置０４１から検体容器０５１を受け取った後、第１保持部０３１が収納部００２へ向かって移動し始めるまでの間に、第１保持部０３１は次に測定する検体容器０５１を測定装置０４１に対して引き渡す。これにより、第１保持部０３１と第２保持部０３２が収納部００２と測定部００４との間で１往復する間に、検体容器０５１を測定部００４に対して引き渡す動作と測定部００４から検体容器０５１を受け取る動作をともに実施することができる。

第１保持部０３１と第２保持部０３２は、単一の搬送レーン０３５上を往復することにより、収納部００２と測定部００４との間で移動する。これにより、往路と復路それぞれの搬送レーンを設ける必要がなくなるので、分析装置００１のサイズを小型化することができる。

第１保持部０３１と第２保持部０３２は、鉛直方向に互いに隣接して一体的に形成されている。搬送部００３は、第２保持部０３２が測定装置０４１から検体容器０５１を受け取った後、第１保持部０３１を上方に向かって移動させることにより、第１保持部０３１が測定装置０４１に対して次の検体容器０５１を引き渡すことができるようにする。このように第１保持部０３１と第２保持部０３２を上下方向に隣接して配置することにより、分析装置００１のスループットを向上させるとともに、分析装置００１の平面サイズを抑制することができる。

図１Ａに示すように、第１保持部０３１または第２保持部０３２と収納部００２との間で検体容器０５１を受け渡しするとき、検体容器０５１は図１Ａの上下方向に移動し、第１保持部０３１または第２保持部０３２と測定装置０４１との間で検体容器０５１を受け渡しするとき、検体容器０５１は図１Ａの左右方向に移動する。すなわち搬送部００３と収納部００２は、互いに直交する位置に配置されている。これにより、収納部００２／搬送部００３／測定部００４を直線状に配置した場合と比較して、分析装置００１の平面サイズを抑制することができる。必ずしも搬送部００３と収納部００２が必ずしも直交している必要はなく、搬送部００３と収納部００２が少なくとも同一直線状に配置されていなければ、その限りにおいて分析装置００１の平面サイズをある程度は抑制することができる。

＜本発明の変形例について＞
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

以上の実施形態においては、第１保持部０３１を第２保持部０３２の下に配置しているが、これに限られるものではなく、上下反転して配置してもよい。この場合は例えば図２Ｂ（８）のように第１保持部０３１と第２保持部０３２を鉛直方向に移動させる動作においても、上下の動作を以上の説明とは反対にすればよい。さらに、第１保持部０３１と第２保持部０３２を水平方向に隣接配置して一体的に移動させることもできる。この場合は例えば図２Ｂ（８）のように第１保持部０３１と第２保持部０３２を鉛直方向に移動させる動作において、鉛直方向に代えて水平方向に移動させればよい。ただし分析装置００１の平面サイズを抑制するためには、第１保持部０３１と第２保持部０３２を上下方向に隣接させることが望ましい。

以上の実施形態においては、収納部００２は１つであるが、複数の収納部００２を有する構成においても本発明を適用することができる。この場合は、収納部００２間で第１保持部０３１と第２保持部０３２を移動させる機構を設けた上で、各収納部００２と測定部００４との間で以上の実施形態と同様の動作を実施すればよい。

以上の実施形態において、引込爪４０２は検体容器０５１の下方から検体容器０５１に対して接近することとしたが、検体容器０５１の上方から検体容器０５１に対して接近することとしてもよい。同様に引込爪５０２は検体容器０５１の上方から検体容器０５１に対して接近することとしたが、検体容器０５１の下方から検体容器０５１に対して接近することとしてもよい。

以上の実施形態において、押込機構と引込機構はそれぞれベルトを介して各部を駆動することとしたが、これに代えて適当な機構（例えばボールねじ）を用いて各部を駆動してもよい。

００１：分析装置
００２：収納部
００３：搬送部
００４：測定部
０２１：収納ラック
０２２：収納スペース
０３１：第１保持部
０３２：第２保持部
０３３：アクチュエータ
０３４：アクチュエータ
０３５：搬送レーン
０４１：測定装置
０４２：測定ユニット
０５１：検体容器
４０１：ベース
４０２：引込爪
４０３：アクチュエータ
４０４：ベルト
４０５：アクチュエータ
４０６：押込部
４０７：ベルト
５０１：ベース
５０２：引込爪
５０３：アクチュエータ
５０４：ベルト
５０５：押込部
５０６：アクチュエータ
５０７：ベルト

Claims

検体を測定する分析装置であって、
前記検体を保持する検体容器を収容する収納部、
前記検体を測定する測定部、
前記収納部と前記測定部との間で前記検体容器を搬送する搬送部、
を備え、
前記搬送部は、
前記測定部に対して引き渡す前記検体容器を保持する第１保持部、
前記測定部から受け取る前記検体容器を保持する第２保持部、
前記第１保持部と前記第２保持部を一体にして移動させるアクチュエータ、
を備え、
前記第１保持部は、前記収納部から第１検体容器を受け取り、
前記第２保持部は、前記測定部から第２検体容器を受け取り、
前記搬送部は、前記第２保持部が前記測定部から前記第２検体容器を受け取った後、前記第１保持部が前記収納部から第３検体容器を受け取るまでの間に、前記第１保持部が保持している前記第１検体容器を前記測定部に対して引き渡し、
前記アクチュエータは、前記第２保持部が前記測定部から前記第２検体容器を受け取った後、前記第１保持部が前記収納部から前記第３検体容器を受け取ることができる位置まで前記第１保持部を移動させる前に、前記第１保持部が前記第１検体容器を前記測定部に対して引き渡すことができる位置まで前記第１保持部を移動させ、
前記第１保持部は、前記第２保持部が前記測定部から前記第２検体容器を受け取ることによって前記測定部において生じた空きスペースに、前記第１検体容器を引き渡す
ことを特徴とする分析装置。
前記搬送部は、前記収納部から前記測定部まで延伸し、前記第１保持部と前記第２保持部を載置する搬送レーンを備え、
前記搬送部は、前記第１保持部が前記収納部から前記第１検体容器を受け取るとき、前記第１保持部と前記第２保持部を一体にして前記搬送レーンに沿って前記収納部まで移動させ、
前記搬送部は、前記第１保持部が前記第１検体容器を受け取った後、前記第１保持部と前記第２保持部を一体にして前記搬送レーンに沿って前記測定部まで移動させ、
前記搬送部は、前記第１保持部が保持している前記第１検体容器を前記測定部に対して引き渡した後、前記第１保持部と前記第２保持部を一体にして前記搬送レーンに沿って前記収納部まで移動させる
ことを特徴とする請求項１記載の分析装置。
前記第１保持部の上に前記第２保持部が載置され、または前記第２保持部の上に前記第１保持部が載置されており、
前記第１保持部と前記第２保持部は、互いに接合して一体的に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の分析装置。
前記第１保持部の上に前記第２保持部が載置され、または前記第２保持部の上に前記第１保持部が載置されており、
前記アクチュエータは、前記第２保持部が前記測定部から前記第２検体容器を受け取った後、前記第１保持部が前記収納部から前記第３検体容器を受け取ることができる位置まで前記第１保持部を移動させる前に、前記第１保持部と前記第２保持部を上下方向に移動させることにより、前記第１保持部が前記第１検体容器を前記測定部に対して引き渡すことができる位置まで前記第１保持部を移動させる
ことを特徴とする請求項１記載の分析装置。
前記第１保持部は、前記収納部から前記第１検体容器を受け取るとき、前記第１検体容器を第１方向に沿って前記収納部から前記第１保持部へ移動させ、
前記搬送部は、前記第１保持部が前記第１検体容器を受け取った後、前記第１検体容器を保持している前記第１保持部を、前記第１方向とは異なる第２方向に沿って、前記測定部まで移動させる
ことを特徴とする請求項１記載の分析装置。
前記第１保持部は、前記収納部が保持している前記検体容器を前記第１保持部に対して引き込む引込機構を備える
ことを特徴とする請求項１記載の分析装置。
前記第１保持部は、前記第１保持部が保持している前記検体容器を前記測定部に対して押し込む押込機構を備える
ことを特徴とする請求項１記載の分析装置。
前記第２保持部は、前記測定部が保持している前記検体容器を前記第２保持部に対して引き込む引込機構を備える
ことを特徴とする請求項１記載の分析装置。
前記第２保持部は、前記第２保持部が保持している前記検体容器を前記収納部に対して押し込む押込機構を備える
ことを特徴とする請求項１記載の分析装置。