JPH04256858A - 試料調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、化学分析あるいは各種
実験の際に、試料の採取および試薬の添加など、測定前
の前処理操作を自動化するための試料調整装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、化学分析装置や各種実験装置は自
動化に向けて目ざましく改良され、手間のかかる単位操
作や危険性を伴う手作業が次第に減少しつつある。図８
および図９を参照して従来の試料調整装置の一例を述べ
ると、８はオートチエンジヤで、本体８ｃとその上方に
駆動軸８ｂを介して回動自在に接続するターンテーブル
８ａよりなる。

【０００３】このターンテーブル８ａは複数の開口を有
する上板と上板と平行な下板とで円形枠体を形成し、処
理する試料数に応じてビーカ１を前記上板の開口より挿
入載置する。ターンテーブル８ａ上のビーカ１内に試料
Ｓを採取する際は、ターンテーブル８ａを回動させてビ
ーカ１を適所に移動させ、ピペッタ３により所定量の試
料Ｓをビーカ１内に採取する。ピペッタ３には種々のも
のがあるが、その一例として図１０に示すように、筒体
３ａ上部の目盛３ｃを見ながらプツシュボタン３ｂを回
して容量を設定し、試料の吸引、吐出およびチップ３ｄ
の廃棄の全てをノツク式で行い得るものがある。

【０００４】次に前記試料採取したターンテーブル８ａ
上のビーカ１内に試薬Ｒを添加する際に、さらにターン
テーブル８ａを回動させてビーカ１を次の位置（前のビ
ーカ位置に次のビーカが来る位置）に移動させ、分注器
４により所定量の試薬Ｒをビーカ１内に注入する。分注
器４は図８中の点線内に概略を示すように駆動装置Ｍを
有する計量ビユレツトと三方切換弁の組合わせによって
試薬Ｒの吸引、吐出を行うものなどがある。同様にして
さらに必要のある場合は他の試薬の吸引、吐出を行い、
ターンテーブル８ａが一巡したところで所要操作が終了
する。

【０００５】なおターンテーブル８ａ上での操作は、主
として試料Ｓ、試薬Ｒの連続注入および攪拌混合などの
操作に用いられているが、濾過や抽出などの分離操作お
よび加熱処理などを伴う場合は一旦ターンテーブル８ａ
の外部へ移送して処理する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記した図８ないし図
１０に示す従来の装置には次のような問題点があった。 すなわち、試料採取時およびターンテーブル外で行う混
合操作や測定操作などの操作への移行時には依然として
手作業を介在させなければならず、例えばターンテーブ
ル上へのビーカの載置とピペツタによる試料の採取、あ
るいは試薬添加後のビーカの移動などは全て手作業に頼
らなければならないから、相当の手間を要するほか、試
料、試薬の毒性が高い場合や高レベル放射性物質の場合
、あるいは悪性病原菌を取扱う場合は甚だ危険性を伴う
おそれがある。

【０００７】なお、この手作業の全てを多軸ロボットや
多関節ロボツトを用いて操作することも可能ではあるが
、ロボツトのアームやアタツチメント（把持手段）の動
きが極めて複雑となり、このようなハード技術の他にソ
フト技術を含めた製作費が非常に高価になるばかりでな
く、このロボツトを隔離された場所で使用することにな
れば保守、故障時の修理などが厄介なものとなる。従っ
て現状は人手の介在し得ない隔離された場所で化学分析
や各種実験の単位操作を複合的に組合わせ、自動処理す
ることは実用化の段階に到っていない。

【０００８】本発明は、前記の問題点に鑑み提案するも
のであって、その目的とするところは、人体に対する危
険性のため隔離された場所において、試料の採取、複数
の試薬の添加、さらには滴定などの測定操作などの各操
作を複合的に多段処理することを可能とし、しかも比較
的単純な構成の試料調整装置を提供しようとする点にあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の試料調整装置は、試料容器２と、ビーカ
１およびピペツタ３などからなる試験器具を保持するト
レイ５およびトレイ５を載置する１台もしくは分割した
複数台の搬送用台車などからなる搬送装置６と搬送装置
６の往復する軌道上の適所に、ビーカ１およびピペツタ
３などの試験器具などを配置するための把持具７ｃを備
えた昇降装置７と、把持具７ｃの下方の軌道上へはみ出
すように欠円形平面部を有する回動自在のターンテーブ
ル８ａを搭載し載置してなるオートチエンジヤ８を具備
したものである。

【００１０】

【作用】本発明の試料調整装置は、前記のような構成を
有するから、昇降装置７の把持具７ｃによりビーカ１を
把持する際は、把持しようとするビーカ１を搬送装置６
により把持具７ｃの真下に移動させ把持具７ｃを開閉さ
せて行う。また、このビーカ１をターンテーブル８ａ上
に載置させるには、搬送装置６を待機位置に戻し代って
ターンテーブル８ａを回転させ、その円弧部分を搬送装
置６の軌道上に張り出させた後、把持具７ｃを下降させ
て行う。さらに、把持具７ｃによってピペツタ３を把持
する際は、前記ビーカ１を把持した際と同様の操作によ
り行うのである。

【００１１】次に試料を採取する際は、採取しようとす
る試料容器２の開口が前記ピペツタ３の直下となるよう
に搬送装置６により移動させ、ピペツタ３の下端が試料
中に浸漬したところで吸引する。次いで搬送装置６を後
退させた後、ターンテーブル８ａを回動させて採取しよ
うとするビーカ１がピペツタ３の直下となったところで
ピペツタ内の試料をビーカ１に移すのである。

【００１２】

【実施例】次に本発明に係る試料調整装置を図１ないし
図７に示す一実施例により説明すると、図１および図２
において、Ｓは試料、Ｒは試薬で１はそれらを受容する
ビーカである。２は試料Ｓを保持移送する試料容器、３
は試料Ｓを計量した後ビーカ１に採取するピペツタであ
る。ピペツタ３は図１０に示すように、下部に脱着自在
のチツプ３ｄを装着する筒体３ａと、その上部に容量を
表示する目盛３ｃを見ながら容量設定をするダイヤルを
兼ねて試料の吸入、吐出、チツプ３ｄの破棄の機能を有
するプツシユボタン３ｄにより形成されている。

【００１３】また、４は試薬Ｒを計量した後ビーカ１に
注入する従来技術の項で述べたと同様の分注器で、計量
ビユレツトと三方切換弁が一体的に組込まれ、試薬供給
管４ａを介して試薬容器およびビーカ１上の注入口４ｄ
へ連通させている。本実施例では後述するように、試薬
供給管４ａを通じ図８に図示した分注器４を経て図１お
よび図２に示すようにオートチエンジヤ８上へ、もしく
は昇降装置７の把持具７ｃ上に設けた注入口４ｂにより
試薬を添加する。特に把持具７ｃの上方に注入口４ｂを
設けた場合は試薬供給管４ａの動きを円滑にするための
案内部材４ｃ（図６参照）を必要に応じて付設する。５
はトレイであって、操作する位置の近傍へビーカ１を載
せて移動するビーカトレイ５ａ、ピペツタ３の筒体３ａ
を載せて移動するピペツタトレイ５ｂ、ピペツタ３用の
チツプ３ｄおよび試料容器２を載せて移動する試料容器
トレイ５ｃよりなる。

【００１４】なお本実施例では、チツプ３ｄと試料容器
２とを交互に配置した試料容器トレイ５ｃを示したが、
チツプ３ｄのみを集結しチツプトレイとして分離させて
もよい。また前記トレイ５上のビーカ１、ピペツタ３、
チツプ３ｄおよび試料容器２を図示以外の並び順に変更
してもよく、さらに全トレイ５を一体化することもまた
各所で適宜分割することも差支えはないが、トレイ５上
に載せられたビーカ１、ピペツタ３、チツプ３ｄおよび
試料容器２の全てを進行方向に１列に連らねて配置させ
ておく必要がある。

【００１５】６ａは前記トレイ５を載せて移送する搬送
用台車で、本実施例では所定領域へ敷設した軌道６ｂと
該軌道６ｂ上を往復するものを示す。台車６ａの駆動手
段としては台車６ａに電動機を搭載することは勿論、車
外より牽引するものであってもよい。それ以外の手段と
してはコンベア上にトレイ５を載せて移送することもで
きる。７は前記ビーカ１、ピペツタ３、さらには分注器
４の注入口４ｂを挟んで昇降する昇降装置で、本実施例
ではシリンダ駆動式の昇降柱７ａと昇降柱上方より前記
軌道上に突出したアーム７ｂ先端の把持具７ｃよりなり
、該把持具７ｃは水平方向に作動する１対の把持片と垂
直方向に作動する押え片が具備されている。

【００１６】なお、昇降装置７の構成は図示した以外に
関節式のものでもよいが、機構上や所要面積などを考慮
すれば伸縮式の方が有利とみられ、その駆動源としては
流体圧を利用する他、電動機を用いてもよい。そして前
記把持具の駆動源についても同様に流体圧、電動の何れ
をも適用し得るが、把持する際の作動状態の柔軟性と把
持圧力の調整など、操作性からみて例えばビーカ１を把
持する際にはビーカ１へ無理な圧力が加わるのを避ける
ためには空気圧を利用するのだ好ましいと考えられるが
、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００１７】８はオートチエンジヤであって、その上方
のターンテーブル８ａの平面形状は欠円形を呈する。ま
たその下方には本体８ｃがあり、本体８ｃの駆動装置よ
り上方に突き出た駆動軸端部は、欠円形のターンテーブ
ル８ａのその元の円の中心に相当する部位に連結固定す
る。なお、本体８ｃの平面形状は、欠円形のターンテー
ブル８ａが１周する間、ターンテーブル８ａの欠円部の
外方よりはみ出ない形状にするのが好ましい。このオー
トチエンジヤ８は所望高さが得られるように架台８ｄに
載置する。図中９は試料Ｓ、試薬Ｒなどを含む測定済み
の廃液およびビーカ１、ピペツタ３用のチツプ３ｄなど
の使い捨て器具、さらには攪拌後に回収するマグネツト
などを一時貯留する廃液貯槽であり、軌道６ｂの下方か
つ昇降装置７の把持具７ｃの直下に設置される。

【００１８】図に示す本発明の一実施例の操作手順を説
明する。図１は試料処理前の待機状態を示す平面図であ
り、図２はそのＡ−Ａ断面図である。準備位置（図１の
左方の位置、図示しない）で攪拌用マグネツト回転子を
入れたビーカ１、試料容器２およびピペツタ本体３ａ、
チツプ３ｄを手作業あるいはマニユピレータなどを使用
し台車６ａ上のトレイ５に載せる。台車６ａは前進し、
図１に示す隔離領域内の待機位置に到達して停止する。

【００１９】このとき、オートチエンジャ８上のターン
テーブル８ａ欠円部を軌道６ｂと平行に軌道６ｂ上を回
避した状態とし、また同位置の軌道６ｂ上のアーム７ｂ
および把持具７ｃを上昇した状態として台車６ａなどの
進行方向前方に障害がないよう配置しておく。台車６ａ
を再び前進させ、１番目のビーカ１が昇降装置７の近傍
の把持具７ｃ直下に到達したとき台車６ａは停止する。

【００２０】ここで昇降装置７が作動して降下し始める
。このとき把持具７ｃの先端の把持片は開いた状態でビ
ーカ１周辺に近接する。こうして図３に示すように把持
片がビーカ１を挟み得る位置まで来たとき、昇降装置７
の作動が停止すると共に把持片が徐々に閉じてビーカ１
を把持する。そして昇降装置７を再び作動させ把持具７
ｃを上昇させトレイ５より取り出した後に昇降装置７を
停止する。次に他のビーカなどを載せた台車６ａを前記
待機位置まで後退させる。

【００２１】なお、待機位置はターンテーブル８ａが如
何なる方向に回動する際も台車６ａに衝突し得ない位置
として予め設定しておくものである。この状態でターン
テーブル８ａを図４に示すように回動させると、その円
弧形周縁部が軌道６ｂ上に張り出し始め、ターンテーブ
ル８ａの予定開口位置がビーカ１の直下に来たときター
ンテーブル８ａの回転を停止し、昇降装置７を作動させ
、該ビーカ１を下降させ把持具７ｃの把持片を開いてビ
ーカ１をターンテーブル８ａの開口内に収める。こうし
て昇降装置７を再び上昇させ、ターンテーブル８ａを回
動し、図１に示す待機状態に戻る。以下同様にして台車
６ａ上の他のビーカ１を順次ターンテーブル８ａ上に載
せることができる。

【００２２】台車６ａ上のピペツタ３を前記昇降装置７
の把持具７ｃで把持する際は、図１に示す待機状態から
ピペツタ３が昇降装置７の把持具７ｃの直下となる位置
まで台車６ａを前進させ、ビーカ１を把持する際と同様
の操作により行う。このとき把持具７ｃ上部の押え具は
ピペツタ上部を押さえ付けない程度に上昇させておくの
である。このようにして把持したピペツタ本体３ａにチ
ツプ３ｄを装着するには、ピペツタ３の下端が台車６ａ
上の器物に触れない高さにまで昇降装置７の昇降柱７ａ
を上昇させた後、チツプ３ｄがピペツタ本体３ａの下端
の直下となる位置まで台車６ａを前進させ、次いで前記
昇降柱７ａを下降させピペツタ３の本体３ａ下部をチツ
プ３ｄ上部開孔に挿入して行う。

【００２３】これらピペツタ３により試料Ｓを採取する
には、チツプ３ｄの下端が台車６ａ上の器物に触れない
高さにまで昇降柱７ａを上昇させた後、採取しようとす
る試料Ｓの試料容器２をチツプ３ｄの直下となる位置ま
で台車６ａを前進させ、昇降柱７ａを下降させて該チツ
プ３ｄの下端を試料容器２の開口を経て試料Ｓ中に浸漬
し、把持具７ｃの把持片が把持するピペツタ３上方の押
え片を上下動させてピペツタ３上部のプツシユボタン３
ｂを押し、ピペツタ本体３ａ中に試料Ｓを定量的に吸引
する（図１０参照）。

【００２４】試料Ｓを吸引したピペツタ３は昇降装置７
を介して上昇させ、この間に台車６ａは図１に示す待機
位置まで後退する。次いでターンテーブル８ａを回動さ
せ、採取した試料Ｓを投入しようとするビーカ１が前記
ピペツタ３の直下に来たとき、ターンテーブル８ａを停
止し、昇降装置７を介してピペツタ３を下降させ、把持
具７ｃの押え片を再度上下動させてピペツタ３上部のプ
ツシュボタン３ｂを押し、ピペツタ本体３ａ中の試料Ｓ
をターンテーブル８ａ中のビーカ１内に排出する。

【００２５】試料Ｓを排出したピペツタ３は昇降装置７
を介して上昇させ、ターンテーブル８ａを再び図１に示
す待機位置へ回動させて戻し昇降装置７を介してピペツ
タ３を軌道６ｂ下方の廃棄物貯槽９の上方近傍に下降さ
せた後、把持具７ｃの押え片を上下動させてピペツタ３
上部のプツシユボタン３ｂを押し、その下部に装着して
いるチツプ３ｄを離脱し廃棄物貯槽９内に廃棄する。以
下、他の試料Ｓを採取する場合は前述と同様にチツプ３
ｄの装着、試料の採取を行う。すなわち、ビーカ１、ピ
ペツタ本体３ａの把持、チツプ３ｄの装着、試料Ｓの吸
引は図３に示す操作に準じて、台車６ａの移動と昇降装
置７の作動によって行い、ターンテーブル８ａ上へのビ
ーカ１の載置と、ビーカ１への試料Ｓの投入れは図４に
示す操作に準じてターンテーブル８ａの回動と、昇降装
置７の作動によって行われる。

【００２６】また、ターンテーブル８ａ上の試料Ｓに試
薬を添加する場合は、図５に示すように、例えばターン
テーブル８ａを図中反時計回りに回動させ、先端のビー
カ１より順次、把持具７ｃで把持されたピペツタ３を用
いて試料Ｓを投入していくと共に、試料Ｓを投入中のビ
ーカ１より前方の既に試料Ｓの入ったビーカ１には、オ
ートチエンジヤ８に内蔵されているマグネチツクスター
ラで攪拌しながら、その真下に設置されている試薬供給
管４ａの注入口４ｂより試薬Ｒを滴下して行うのである
。

【００２７】なお、複数の試薬Ｓを投入する場合は、前
記と同一場所に複数の試薬供給管４ａおよび注入口４ｂ
を束ねて設置してもよいが、ビーカ１の一時停止時間と
反応速度との兼合いをみてその近傍のビーカ１停止位置
真下に別の試薬供給管４ａ′および注入口４ｂ′を設置
してもよい。また試料Ｓの投入前に予め試薬Ｒを投入し
ておく場合にはターンテーブル８ａの回動方向に対して
試薬供給管４ａおよびその注入口４ｂの配置を前記と逆
にすればよい。

【００２８】図６に示すものは、ターンテーブル８ａ上
のビーカ１に試薬Ｒを添加する場合の別の実施例であっ
て、ターンテーブル８ａの円弧形周縁部を軌道６ｂ上に
張り出させ、試薬Ｒを添加しようとするビーカ１を把持
具７ｃの真下に位置させると共に、押え片を上方に開い
た状態にして把持具７ｃを上昇させ、試薬供給管４ａの
先端の注入口４ｂの保持具を把持する。

【００２９】なお、この実施例では図示した注入口４ｂ
は複数本束ねて保持した形状を有し、複数種の試薬添加
が可能なようになっている。そして試薬Ｒの入った容器
から注入口４ｂに到る経路はそれぞれ従来技術の項で述
べたものと同様である。注入口４ｂの保持具を把持した
把持具７ｃを次に下降させて試薬Ｒを添加しようとする
ビーカ１上に注入口４ｂを誘導する。このようにしてビ
ーカ１内に所定の試薬をオートチエンジヤ８内に内蔵さ
れたマグネチツクスターラで攪拌しながら順次添加し、
分析試料調整操作を終了する。

【００３０】この前処理に引続いて測定を行う場合、例
えば滴定を行う場合には、ターンテーブル８ａの周辺に
従来公知の滴定装置を設置すれば自動的に操作すること
ができ、また、その他の機器分析、例えば分光光度計で
の測定などもターンテーブル８ａ上のビーカ１内の試料
の受光部への移送手段を選定することによって自動化が
容易となる。ターンテーブル８ａ上で用済み後のビーカ
１は昇降装置７の把持具７ｃの真下に来るようにターン
テーブル８ａを回動させた後、前記と同様にして把持具
７ｃで把持し、ターンテーブル８ａを再び回動させて待
機位置に戻してから昇降装置７を介して廃棄物貯槽９の
上方付近まで下降させ、把持具７ｃの把持片を開放し廃
棄する。

【００３１】この場合、ビーカ１は廃棄物貯槽９内の網
体もしくは多孔体に受け止められて止まり、内容物であ
る試料Ｓなどの液体は槽の下方に貯留し、さらに攪拌用
マグネツト回転子は磁性体に引付けて回収する。なお、
本実施例では、ビーカ１とチツプ３ｄは各試料Ｓごとに
使い捨てられるが、ピペツタ３は新たなチツプ３ｄを装
着して繰り返し使用される。従って該ピペツタ３はオー
トチエンジヤ８上の全てのビーカ１に試料Ｓを採取した
時点で、ピペツタトレイ５ｂをピペツタ３ｂの直下とな
るよう台車６ａで搬送して該ピペツタトレイ５ｂに収納
される。

【００３２】これら一連の操作が終了するとき、各トレ
イ５を載せた台車６ａは既に初期準備位置に戻り、新た
なビーカ１、チツプ３ｄ、試料容器２を載せて次の分析
操作に備える。台車６ａの走行する軌道は、トレイ５、
および台車６ａを複数に分割し連結することによって、
必らずしも直線である必要はなく、周辺に設置されてい
る装置を回避するように曲線であってもよいことは勿論
であるが、軌道を用いた本実施例のものは他の搬送手段
と比べて精度のよい軌跡を得ることができ、操作性が極
めて容易となるなどの利点がある。

【００３３】また、台車６ａおよびターンテーブル８ａ
の停止位置は、赤外線、レーザ光線、バーコード、エン
コーダなどの光学的手段を応用することによって容易に
位置決めをすることができる。また、前述したこれらの
操作は、人の近寄れない隔離された場所への外部からの
遠隔操作も可能であるが、コンピユータプログラムを組
合わせることによって一層威力を発揮し全自動運転も可
能となる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の試料調整装置は、前記のように
、試料容器と試験器具とを保持するトレイの搬送装置の
往復する軌道上の適所に、把持具を備えた昇降装置と、
把持具下方の軌道上へはみ出すように欠円形平面部を有
する回転自在のターンテーブルを設けたオートチエンジ
ヤを具備しているから、原子力施設や、ある種の医療施
設など人の近付けない隔離された場所において、試料の
採取、複数の試薬の添加さらには滴定などの測定操作に
到るまで複合的に多段処理をすることができ、手間を省
けるほか、危険性、毒性を回避して処理することができ
る。

【００３５】また、本発明の試料調整装置は、遠隔より
監視しながら操作し得ることは勿論のこと、コンピユー
タとの結合によるプログラム運転も可能であり、それに
よって全自動運転をすることができる。この場合、複雑
な機構のロボツトを必要としないから、コンピユータと
組合わせるときのプログラムを簡素化することができる
ばかりでなく、比較的に単純な構成であることから保守
が極めて容易となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る試料調整装置の平面図で
ある。

【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。

【図３】試験器具類を昇降装置によって把持する際の作
動説明図である。

【図４】試験器具類をオートチエンジヤ上に載置する際
の作動説明図である。

【図５】オートチエンジヤ上へ試験器具を載置し試料注
入終了時の状態説明図である。

【図６】オートチエンジヤ上のビーカ内の試料に試薬添
加する際の作動説明図である。

【図７】図６と同様の作動説明図で別の実施例である。

【図８】従来の試料調整装置を示す平面図である。

【図９】従来の試料調整装置を示す側断面図である。

【図１０】従来のピペツタの外形図である。

【符号の説明】

１　　ビーカ ２　　試料容器 ３　　ピペツタ ５　　トレイ ６　　搬送装置 ７　　昇降装置 ７ｃ　　把持具 ８　　オートチエンジヤ ８ａ　　ターンテーブル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　試料容器と試験器具とを保持するトレ
   イおよびこのトレイを載置する１台もしくは分割した複
   数台の搬送装置と、この搬送装置の往復する軌道上の適
   所に、試験器具などを配置するための把持具を備えた昇
   降装置と、把持具下方の軌道上へはみ出すように欠円形
   平面部を有する回転自在のターンテーブルを搭載し設置
   してなるオートチエンジヤとを具備してなることを特徴
   とする試料調整装置。