JPH0718886B2 - ノズルチツプ自動交換機構をもつピペツト装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、多数の被検体（サンプル液）を自動的かつ連
続的に測定するための測定装置に用いられる微量液自動
注入用のピペット装置、詳しくは、ピペットのノズル下
端を、着脱交換可能なディスポーザブルノズルチップ
（以下単にノズルチップという）で構成し、注入する−
サンプル毎に該ノズルチップを交換できるようにした自
動交換機構をもったピペット装置に関するものである。

（発明の背景） 一般に、サンプル液中の微量物質を、免疫反応あるいは
化学的，その他の生化学的方法等により検出する場合に
は、目的とするサンプル液に適宜の試薬等を添加して、
該サンプル液に現れた変化を光学的手段等によって検
知，測定するが、このためには、サンプル液の定量，試
薬添加の一定量化等その操作には熟練した技量が求めら
れる場合が多い。

しかし一般にかかる検査作業は単調で飽き易い作業であ
って、微量なサンプル液，試薬等を長時間に渡り精度高
く取扱うには難があること、また検査技師の個人差に基
づく誤差の可能性を可及的に低減することが望まれるこ
と、更には被検体数の増大に比べて熟練した検査技師の
絶対数が不足していること等々の問題から、従来より、
微量な物質を生化学的な手法を用いて検出，定量するた
めの自動化した装置については種々の研究、開発がされ
てきている。

ところでこのようなサンプル液中の微量成分を測定検出
するための装置にあっては、検出対象物がサンプル液中
で極めて微量な場合が通常であることから、装置の自動
化もこの点を十分に考慮した上で工夫され構成されねば
ならないし、また異なるサンプル液を一括処理するよう
なシステムにおいて、サンプル液間の検出対象物の濃度
比1:10⁶近くになることがあるため（例えばαプロテイ
ンの場合）、高精度で誤差の少ない測定を行なうために
は、各サンプル同士がまざり合う虞れを可及的に小なら
しめることも求められる。

（発明の目的） 本発明はかかる観点に立ってなされたものであり、その
目的は、多数準備整列された反応セルに対し、複数のサ
ンプル液等を定量注入するのに好適に用いられるピペッ
ト装置を提供するところにある。

また本発明の他の目的は、複数のサンプル液毎に、使用
するノズルチップを迅速かつ自動的に交換することがで
きる機構をもったピペット装置を提供するところにあ
る。

（発明の概要） 而して、かかる目的のためになされた本発明よりなるピ
ペット装置の特徴は、剛体孔部に垂直な姿勢で支持され
た略逆円錐形をなすノズルチップに対し上方から下動し
て該ノズルチップの上端開口に外装嵌合可能な下端部を
有し、かつ内部が液吸引排出のためのエア給排装置に接
続されたプランジャ型の軸体と、この軸体を上下方向の
小ストローク移動が可能に支持するスライダと、該スラ
イダを上下方向の大ストローク移動が可能に支持する支
持架台と、上方位置から軸体がノズルチップ上端開口に
接近した下方位置まで前記スライダを支持架台に対して
前記大ストローク移動させる第１の駆動手段と、このス
ライダの移動によりノズルチップ上端開口に接近した軸
体をスライダに対し前記小ストローク移動させてノズル
チップに嵌合させる第２の駆動手段と、前記軸体の下端
部に外装嵌合されたノズルチップの上端面に、押下力を
作用可能に設けられたノズルチップ取外し用のレバー
と、該ノズルチップ取外し用のレバーを駆動させるノズ
ルチップ取外し用駆動手段とを備えたことを特徴とする
ノズルチップ自動交換機構をもつ構成をなすところにあ
る。

本発明において前記の如く軸体に大ストロークと小スト
ロークの下動という２段の下動動作を行なわせるように
しているのは、軸体を下動してその下端部にノズルチッ
プを嵌着させる場合に、該ノズルチップの加工公差と迅
速な操作を実現するという課題とを考慮して、まずおお
まかな操作で軸体をノズルチップに迅速に近付け、その
次に、ノズルチップを上下からの過度な強圧により破損
（突上げ破損）させてしまうことがないように、軸体を
緩やかに下動させて軸体とノズルチップを確実に嵌合嵌
着させるためであり、これによって、迅速な操作と確実
な嵌着状態の確保という目的が達成できる。

前記構成をなす本発明のピペット装置は、装置を固定的
に設けて、その下方に反応セルをもつ適宜のプレートを
移入，移出させるようにして用いてもよいし、あるいは
列状に配置された反応セルに対してピペット装置を走査
移動させるように用いてもよい。

前記構成における前記第1,第２の各駆動手段には、比較
的ストロークが少なくかつ停止位置の精度が求められる
という装置の性格に適当する適宜の種類のものが利用さ
れるが、一般的には、エアシリンダ装置，パルスモー
タ，ネジ駆動装置，カム機構等々のものが好ましく用い
られる。特にスライダに対して軸体に小ストロークの上
下動を行なわせる第２の駆動手段には、該軸体に嵌着さ
れるノズルチップの突上げ破損を防止するという目的か
ら、該嵌着時の軸体の下動力を一定レベルに保つのが容
易なエアシリンダ装置が好ましく使用されるが、この他
一定以上の突上げ力が作用する場合にバネをたわませる
ようにした緩衝装置を組合せ使用するようにしたもので
もよい。

軸体に嵌着されて交換使用されるノズルチップは通常の
ものを使用すればよいが、吸引，排出するサンプル液の
量に応じて軸体にはサンプル液が接触しない程度の十分
な内容量（通常、数μｌ〜数ml程度）をもつものである
ことが必要とされるのは言うまでもない。

本発明は、主に生化学反応の分析装置用として好ましく
適用され、特に例えば酵素等を標識として用いる免疫反
応の測定を行なう装置に好適に用いられるが、これらに
限定されることなく、多数のサンプル液を、連続的な分
析測定のために分注することが必要な種々の分析装置用
のものとして適用可能なものである。

（発明の実施例） 以下本発明を、図面に示すように、反応セル内部にビー
ズを填加したテストカップを用いて測定を行なう酵素免
疫測定装置を例にして説明する。

前記におけるテストカップとは、上方開放のカップ型容
器本体内に複数個のビーズを填加し、その上面開口をシ
ール箔で密封した構造からなっていて、前記ビーズには
予め特定の抗体（又は抗原）を固定することで所望する
検査項目に対する反応セルを提供できるように予め準備
されたものをいう。またこのビーズは、これに磁性体を
含有させることで、外部の変動する磁界作用により反応
セル内の液に対する撹拌を行なわせるように用いること
も有効である。

第１図において、１は、前記したテストカップ８の複数
個を整列担持しているテストプレート７を、図の矢印方
向に移送させるための搬送路を示し、この搬送路の上方
に対向されて、前記移送方向の上述から下流に向って順
次に、シールブレーカ2,サンプル液分注装置3,B/F分離
装置4,基質分注装置５ならびに測光装置６が配置されて
いる。

前記の各装置、すなわちシールブレーカ2,サンプル液分
注装置3,B/F分離装置4,基質分注装置５ならびに測光装
置６は、初めにテストカップのシール箔を破開し、これ
により上面が開放されたテストカップの反応セルに対し
てサンプル液を所定量注入し、反応後、B/F分離を行な
い、更に前記抗原抗体反応複合体に標識されている酵素
の活性作用を受けて光学的に検知可能な変化を生ずる基
質の反応セル内への注入、および該基質に生じた変化を
検出測定するための各装置である。

前記テストプレート７は、前記テストカップ８の複数を
第２図に示す如く一定の位置姿勢で整列担持できるよう
に、不図示の多数の孔を有するよう設けられていて、前
記搬送路１上を不図示の送り機構の作動によって順次第
１図の矢印方向に所定のタイミングで間欠的に移送され
るようになっている。

第２図は、本例のピペット装置が用いるノズルチップ９
の準備状態、および一つのノズルチップに対し一つのサ
ンプル液を対応させた準備状態、更にこれらと反応セル
の位置関係を一例的に示した図であり、いま該第２図の
ａ−ｂ方向に横列されたテストカップの一列を、同一サ
ンプルに対する複数の検査項目を対象としたグループと
すると、該第２図の右側端に位置するノズルチップおよ
びこれに隣接するサンプル液充填カップ10が、前記グル
ープに対して使用されるノズルチップとサンプル液を示
すことになる。

11はノズルチップ台であり、前記ノズルチップ９および
サンプル液充填カップ10を図示の状態で支持するよう
に、ノズルチップ嵌挿支持孔11aとサンプル液充填カッ
プ嵌挿支持孔11bとが設けられている。

第３図および第４図は、本例のピペット装置を示したも
のであり、支持架台12の前面にはスライダ（摺動台）13
が上下動可能に組付けられ、その側面の下動力伝達ピン
13aが前記支持架台に組付けられている揺動腕14のカム
溝14bに従動可能に係合することで、該揺動腕14の一定
角度範囲の揺動にて上下動を生ずるように設けられてい
る。14aは揺動腕14の揺動中心軸である。そしてこの揺
動腕14は、不図示のパルスモータ等からの駆動力の伝達
によって図示実線で示した上限界位置から図示想像線で
示した下限界位置の間で揺動し、前記スライダ13の上下
動を行なわせるようになっている。以上がスライダ13の
大ストロークの移動を行なわせる第１の駆動手段を構成
している。なおスライダ13の上部には、後記する軸体16
を下動させる第２の駆動手段としてのエアシリンダ装置
18が固着されている。

15は軸体支持ブラケット,16は軸体であり、これらは一
体化されていて、その軸体支持ブラケット15が前記スラ
イダ13の前面との間で上下方向に滑動可能な係合部分を
もつことで、該上下方向に小ストロークの相対移動が行
なえるようになっている。13bはこの係合部分を構成す
るためにスライダから突設されたガイドピン、15bは同
じくこの係合部分を構成するために軸体支持ブラケット
15に形成された上下方向に長いガイド長孔である。なお
15aは、軸体支持ブラケット15の上端部として形成され
たエアシリンダ装置18のピストンロッド18aとの連結部
である。

前記した軸体16は、軸体支持ブラケット15と一体化され
ていることにより、スライダ13の上下動（大ストロー
ク）、および前記エアシリンダ装置18による上下動（小
ストローク）の作用により、２段の上下方向の移動が行
なわれるようになっている。

17はエアパイプであり、軸体16に対してこれを上下方向
に貫通するように組付けられ、その上端は不図示のエア
給排装置に接続されていると共に、下端は、軸体16の下
端部に嵌着されるノズルチップ９の内部に臨むようにな
っている。

以上の構成によって、エアパイプ17をもつ軸体16は、ま
ずスライダ13の大ストロークにより、下方に準備配置さ
れたノズルチップに対してその下端部を接近させ、次い
でエアシリンダ装置18による小ストロークによって、ノ
ズルチップ９の破損を生ずることなく前記下端部の確実
な嵌着を行なうことが可能となるのである。

次ぎに、使用されたノズルチップ９の取り外し機構につ
いて説明すると、本例のこの機構は、前記軸体16の下端
部周囲に遊嵌されたノズルチップ取り外し用レバー19
と、軸体16内に内蔵されて常時はこのノズルチップ取り
外し用レバー19と一体のスリーブ19aを上方側に偏倚さ
せておくホールドスプリング20と、前記ノズルチップ取
り外し用レバー19に対して下動力を作用し、前記嵌着状
態のノズルチップの上端に該レバー19を係合させて、軸
体16の下端部から該ノズルチップを取り外しさせる取外
し用エアシリンダ装置21とからなっている。なお19bは
ノズルチップ取り外し用レバー19の上下動を案内するガ
イドバーである。

なお以上の各駆動装置を動作させるタイミング、すなわ
ちノズルチップの嵌着、次いで一連のサンプル液の吸引
排出（分注）を行なった後のノズルチップの取り外し、
更に次ぎのノズルチップの嵌着，取り外しのタイミング
は、所定の電子制御装置、一般的にはマイクロコンピュ
ータを用いて行なうことができる。

第５図は本発明装置の他の実施例を示すものである。

第５図の例においては、フレーム30に設けられた一対の
ガイドロッド31,32によって、支持架台12が該ガイドロ
ッド軸方向に移動可能に支持され、不図示の移動装置に
よりサンプル吸込み，分注の各位置に移動されるように
なっている。

33は一端がパルスモータ34に連結された回転軸であり、
この回転軸33に回転不能に固着されている揺動腕（カ
ム）14のカム溝14bが、スライダ13の突起13aと長溝係合
することで回転により該スライダ13を上下方向移動可能
としている。15は軸体16の支持ブラケットであり、前記
スライダ13の前面部に形成した前面に対して凹の溝13c
の内部に入り込んで上下方向に滑動可能に支持されると
共に、該スライダ13の頂部に固着されたエアシリンダ装
置18によりこのスライダに対し小ストロークの相対的な
上下動作が与えられるように設けられている。15aは前
記エアシリンダ装置18のピストンロッド下端が係合され
た前記支持ブラケット15のエアシリンダ連結部である。

そして本例では更に、この支持ブラケット15の下部にノ
ズルチップ取り外し用レバー37を軸36を中心として揺動
可能に組付け、これを通常は板バネ35によって水平の姿
勢に維持させると共に、必要時にエアシリンダ装置21に
よって上下に揺動させ、ノズルチップの取り外しを行な
わせるようにしている。38は前記ノズルチップ取り外し
用レバー37に形成した軸体遊嵌穴であり、該穴38の周縁
下面がノズルチップ９の上端面に係合することで該ノズ
ルチップ９の取り外しを行なうようになっている。

他の構成は前記実施例と実質的に同じである。

（発明の効果） 以上の構成をなす本発明よりなるピペット装置によれ
ば、多数準備整列された反応セルに対し、ノズルチップ
の自動的な交換を行ないながらサンプル液注入ができる
ため、サンプル相互のまざり合いを生ずることなく、複
数のサンプル液を所定の反応セルに定量注入することが
でき、したがってサンプル毎の測定誤差を生ずる虞れが
大幅に低減されるという効果がある。

また本発明のピペット装置によれば、複数のサンプル液
毎に、使用するノズルチップを自動交換する機構をも
ち、しかも軸体を速やかに大きく移動させてノズルチッ
プに近付ける大ストロークの移動と、これに続く小スト
ロークの移動によって軸体をノズルチップに嵌合させる
移動とを分けて行なわせるので、突上げ破損を招くこと
なく、交換を迅速かつ正確に行なうことができ、分析測
定を自動化して行なう装置を好適に構成することができ
るという効果が得られ、その有用性は極めて大なるもの
がある。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は本発明よりなるノズル装置を組込んだ酵素
免疫測定装置の構成概要一例を示した図、第２図はテス
トカップを担持したテストプレートとピペット装置等と
の関係を示した斜視図、第３図はピペット装置の正面
図、第４図はピペット装置の側面図である。第５図は本
発明の他の実施例を示す装置の斜視図である。 1:搬送路、2:シールブレーカ 3:サンプル液分注装置 4:B/F分離装置、5:基質分注装置 6:測光装置、7:テストプレート 8:テストカップ、9:ノズルチップ 10:サンプル液充填カップ 11:ノズルチップ台 11a……ノズルチップ嵌挿支持孔 11b:サンプル液充填カップ嵌挿支持孔 12:支持架台 13:スライダ、13a:下動力伝達ピン 13b:ガイドピン、13c:溝 14:揺動腕、14a:揺動中心軸 14b:カム溝 15:軸体支持ブラケット 15a:エアシリンダ連結部 15b:ガイド長孔 16:軸体 17:エアパイプ 18:エアシリンダ装置 19:ノズルチップ取り外し用レバー 19a:スリーブ、19b:ガイドバー 20:ホールドスプリング 21:取外し用エアシリンダ装置 30:フレーム 31,32:ガイドロッド 33:回転軸、34:パルスモータ 35:板バネ、36:軸 37:ノズル取り外し用レバー 38:遊嵌穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】剛体孔部に垂直な姿勢で支持された略逆円
   錐形をなすノズルチップに対し上方から下動して該ノズ
   ルチップの上端開口に嵌合可能な下端部を有し、かつ内
   部が液吸引排出のためのエア給排装置に接続されたプラ
   ンジャ型の軸体と、この軸体を上下方向の小ストローク
   移動が可能に支持するスライダと、該スライダを上下方
   向の大ストローク移動が可能に支持する支持架台と、上
   方位置から軸体がノズルチップ上端開口に接近した下方
   位置まで前記スライダを支持架台に対して前記大ストロ
   ーク移動させる第１の駆動手段と、このスライダの移動
   によりノズルチップ上端開口に接近した軸体をスライダ
   に対し前記小ストローク移動させてノズルチップに嵌合
   させる第２の駆動手段と、前記軸体の下端部に外装嵌合
   されたノズルチップの上端面に、押下力を作用可能に設
   けられたノズルチップ取外し用のレバーと、該ノズルチ
   ップ取外し用のレバーを駆動させるノズルチップ取外し
   用駆動手段とを備えたことを特徴とするノズルチップ自
   動交換機構をもつピペット装置。