(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料収納用の凹部が格子状に設けられたプレートに薬剤や検体などの液状の試料を分注する自動分注装置であって、分注操作が行なわれる複数のプレートを載置する分注ステージを備えたベースプレートと、複数のプレートをストックするプレートストッカーと、前記プレートストッカーと前記分注ステージとの間でプレートを搬送する搬送手段と、前記分注ステージを共通の作業範囲とし、この分注ステージに載置された複数のプレートに対して分注操作を行なう第１の分注ヘッド及び第２の分注ヘッドと、前記ベースプレートの下方に設けられた処理部と、ベースプレート上のプレートを処理部へ搬送する第２の搬送手段を備え、前記第１の分注ヘッドには複数の使い捨ての分注チップを格子状に交換自在に装着し、前記第２の分注ヘッドには複数の使い捨ての分注チップを列状に交換自在に装着し、これらの分注ヘッドに装着された使用後の分注チップを取り外すチップ取り外し機構を設けると共に、前記分注ステージに分注チップを収容したチップ容器を載置して前記第１の分注ヘッドと第２の分注ヘッドに自動的に装着可能にしたことを特徴とする自動分注装置。
【請求項２】
前記搬送手段が、前記プレートをクランプする移載ヘッドを備えた天井走行ロボットであることを特徴とする請求項１記載の自動分注装置。
【請求項３】
前記プレートストッカーがプレートを載置する棚板を複数段・複数列備えると共に、任意のプレートを前記搬出手段の移載ヘッドがクランプ可能な高さまで昇降させるＺテーブルを備えたことを特徴とする請求項１記載の自動分注装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薬剤や検体などの液状の試料を分注する自動分注装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
物質の生化学的反応などの試験を系統的に行う際に用いられる装置として、自動分注装置が知られている。この自動分注装置は、試料収納用のプレート内の薬剤や検体などの取り出し、移し替えなどの操作を自動的に行うものである。試料収納用のプレートには小さな凹部が格子状に多数設けられており、この凹部内の液状の試料を分注ヘッドに装着された分注チップによって吸入し、また吐出することにより、各種の分注操作を行うようになっている。
【０００３】
ところで、分注ヘッドによってプレート内の液体を分注する際、プレートの全ての凹部を一括して分注操作の対象とする場合と、プレートの一部の凹部のみを分注操作の対象とする場合とがある。このため、分注ヘッドにはプレートの凹部の配列に対応した数の分注チップを格子状に装着したものと、プレートの一部の凹部の列を対象として分注チップが列状に装着されたものがあり、分注操作の内容によりこれらの分注ヘッドの使い分けを行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の試験の過程においては、通常前記の分注操作を何度も繰り返す必要があり、その都度分注ヘッドの使い分けが必要となる。しかしながら、従来の自動分注装置では分注チップの配列が固定された専用の分注ヘッドが備えられており、上述のような分注ヘッドの使い分けを行う必要がある場合には、複数台の自動分注装置を設置しこれらの間でロボットなどを用いてプレートの受け渡しを行わせるようにしていた。
【０００５】
このため、従来の自動分注装置を使用して一連の操作を自動的に行わせるには、複数台の装置を組み合わせて分注システムを構成しなければならないためスペースを要し、設備コストが高いという問題点とともに、プレートを離隔した個別の装置間で何度も受け渡しを行わなければならないため、試験作業の効率が低いという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、省スペースを図ることができて設備コストが低く、しかも試験作業の効率を向上させることができる自動分注装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の自動分注装置は、試料収納用の凹部が格子状に設けられたプレートに薬剤や検体などの液状の試料を分注する自動分注装置であって、分注操作が行なわれる複数のプレートを載置する分注ステージを備えたベースプレートと、複数のプレートをストックするプレートストッカーと、前記プレートストッカーと前記分注ステージとの間でプレートを搬送する搬送手段と、前記分注ステージを共通の作業範囲とし、この分注ステージに載置された複数のプレートに対して分注操作を行なう第１の分注ヘッド及び第２の分注ヘッドと、前記ベースプレートの下方に設けられた処理部と、ベースプレート上のプレートを処理部へ搬送する第２の搬送手段を備え、前記第１の分注ヘッドには複数の使い捨ての分注チップを格子状に交換自在に装着し、前記第２の分注ヘッドには複数の使い捨ての分注チップを列状に交換自在に装着し、これらの分注ヘッドに装着された使用後の分注チップを取り外すチップ取り外し機構を設けると共に、前記分注ステージに分注チップを収容したチップ容器を載置して前記第１の分注ヘッドと第２の分注ヘッドに自動的に装着可能にした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の自動分注装置の斜視図、図２（ａ），（ｂ）は同自動分注装置の分注ヘッドの部分斜視図、図２（ｃ）は同自動分注装置のチップ容器の斜視図、図３は同自動分注装置の正面図、図４は同自動分注装置の平面図、図５は同自動分注装置の部分斜視図、図６は同自動分注装置のプレートの側断面図である。
【００１２】
まず図１を参照して自動分注装置の全体構造を説明する。図１において、自動分注装置１は型材を組み合わせて構成されたフレーム２およびフレーム２に固着されたベースプレート３を備えている。自動分注装置１はフレーム２とベースプレート３によって３つの部分、すなわち分注部Ａ、ストック部Ｂおよび処理部Ｃに区分される。分注部Ａはベースプレート３上に配設されており、試料を収納したプレートへの分注操作を行う。ストック部Ｂは分注部Ａで用いられるプレートや分注チップをストックする。処理部Ｃは分注操作後にインキュベータなど他装置に送られ、戻って来たプレートの分析や洗浄などの処理を行う。
【００１３】
次に図１を参照して分注部Ａについて説明する。ベースプレート３上には、プレート４を載置する３つのステージ、すなわち分注ステージ１０、バッファステージ１１および待機ステージ１２が設けられている。分注ステージ１０には分注操作が行われる薬剤や検体のプレート４が載置される。バッファステージ１１は分注ステージ１０内に載置されるプレート４を一時的に載置するバッファの役割を果たすものである。また待機ステージ１２はベースプレート３に設けられた搬送孔３ａを介して下方の処理部Ｃへ搬送されるプレート４の待機用のステージである。
【００１４】
分注ステージ１０の側方には、スライドテーブル１３が分注ステージ１０の長手方向に沿って配設されている。スライドテーブル１３には、第１の分注ヘッド１４および第２の分注ヘッド１６が装着されており、第１の分注ヘッド１４および第２の分注ヘッド１６は駆動手段（図示せず）によってそれぞれ個別にスライドテーブル１３に沿って分注ステージ１０上を移動する。すなわち分注ステージ１０は第１の分注ヘッド１４および第２の分注ヘッド１６の共通の作業範囲となっている。
【００１５】
次に、図２を参照して分注チップ１５およびプレート４について説明する。分注チップ１５は先細りのテーパ状のノズル部品であり、分注ヘッドに交換自在に装着され、使用の都度交換されるいわゆる使い捨て部品である。図２（ａ）に示すように、第１の分注ヘッド１４には、分注チップ１５が格子状に複数個（本実施の形態では８個×１２列、計９６個）装着されており、また図２（ｂ）に示すように、第２の分注ヘッド１６には分注チップ１５が列状に複数個（本実施の形態では８個）装着されている。なお、図２では作図の簡単のため分注チップ１５の個数を省略して描いている。
【００１６】
これらの分注チップ１５の先端部を、図２（ａ）に示すプレート４に格子状に設けられた凹部４ａ内に下降させ液状の薬剤や検体を吸入し、他のプレート４の凹部４ａに吐出することにより、異なるプレート４間で試料の移し替えなどの各種の分注操作を行う。第１の分注ヘッド１４を用いることにより、プレート４の全ての凹部４ａ内の試料を一括して分注することができる。また、第２の分注ヘッド１６を用いることにより、プレート４の任意の列を選択してその列を構成する凹部４ａ内の試料のみを分注することができる。
【００１７】
分注チップ１５は、図２（ｃ）に示すように、プレート４と同様の格子状の配列を有するチップ容器５内に収納されており、チップ容器５上に分注ヘッド１４、１６を下降させることにより、分注チップ１５が自動的に装着されるようになっている。また、使用後には、分注ヘッド１４、１６を分注部Ａに配設されたチップ取り外し機構部１９（図１参照）上で昇降させることにより、チップ取り外し機構部１９の櫛歯状プレートに分注チップ１５を係止して分注ヘッド１４、１６から自動的に取り外すようになっている。また、ベースプレート３上の、スライドテーブル１３の反対側の端部には、蓋取外しユニット１８が配設されている。蓋取外しユニット１８は、プレート４のストック時にプレート４を覆う蓋の取外しを行う。
【００１８】
次に図３および図４を参照してストック部Ｂについて説明する。図３に示すように、ストック部Ｂには、プレートストッカー３０が配設されている。フレーム２にはモータ３１ａを備えたＺ軸テーブル３１が固着されており、Ｚ軸テーブル３１のスライダ３２には背板３３が結合されている。背板３３には複数段の棚板３４が複数列設けられており、棚板３４上にはプレート４が載置される。プレート４の種類によって載置される棚板の列が特定されており、図４に示すように、棚板列３４Ａ，３４Ｂには希釈液を容れた希釈プレート４Ａが、棚板列３４Ｃ，３４Ｄには薬剤を容れた薬剤プレート４Ｂが、また棚板列３４Ｅ，３４Ｆには検体を容れた検体プレート４Ｃが載置される。Ｚ軸テーブル３１のモータ３１ａを駆動することにより、棚板３４上に載置された任意のプレート４を移載ヘッド（後述）がクランプ可能な高さまで上昇させ、また下降させることができる。
【００１９】
プレートストッカー３０と対向して、チップストッカー３５が配設されている。プレートストッカー３０は、垂直に配設されモータ３６ａを備えたＺ軸テーブル３６に、ストックテーブル３７を結合して構成されている。ストックテーブル３７上にはチップ容器５が段積みしてストックされる。Ｚ軸テーブル３６を駆動することにより、ストックされたチップ容器５を移載ヘッド（後述）がクランプ可能な高さまで上昇させ、また下降させることができる。
【００２０】
次に図１を参照して搬送手段である天井送行ロボット２０について説明する。天井送行ロボット２０は、Ｙ軸テーブル２１、Ｘ軸テーブル２３、昇降回転ユニット２４および移載ヘッド２６より成る。Ｙ軸テーブル２１は端部のフレーム２上に長手方向に配設されており、Ｘ軸テーブル２３はＹ軸テーブル２１に一端を駆動され、他端をフレーム２上に配列されたガイドレール２２に支持されている。昇降回転ユニット２４はＸ軸テーブル２３によって駆動され、昇降回転ユニット２４から下垂するアーム２５の下端部に移載ヘッド２６が装着されている。
【００２１】
天井送行ロボット２０は、分注部Ａとストック部Ｂとの間または分注部Ａと他装置との間でプレート４やチップ容器５の搬送を行う。すなわち、プレートストッカー３０の棚板３４上のプレート４や、チップストッカー３５のストックテーブル上のチップ容器５を、移載ヘッド２６によってクランプし所定位置まで搬送して載置する。
【００２２】
次に図３を参照して処理部Ｃについて説明する。図３において、ベースプレート３の下方には分析器４０および洗浄器４１が配設されている。分析器４０はプレート４に収められた試料に関する各種の測定などの分析を行う。洗浄器４１は必要な分析が終了したプレート４の洗浄を行う。洗浄器４１の側方には、廃液タンク４９が配設されている。廃液タンク４９は、図外の処理水タンクから供給され、洗浄器４１によって洗浄処理に用いられた使用後の処理廃水を貯溜する。
【００２３】
次に図３および図５を参照して、分注部Ａと処理部Ｃとの間でプレート４を搬送する第２の搬送手段について説明する。図３、図５に示すように、ベースプレート３の開口部３ａの外側の下面には、Ｙ軸テーブル４２が配設されており、Ｙ軸テーブル４２にはモータ４３ａを備えたＺ軸テーブル４３が垂直に結合されている。Ｚ軸テーブル４３には，Ｌ字型の２本の爪を備えた垂直搬送アーム４４が装着されている。垂直搬送アーム４４はモータ４３ａの駆動によって上下に昇降する。垂直搬送アーム４４は開口部３ａと同一位置にあり、プレート４を載置してＺ軸テーブル４３に平行して上下方向に搬送する。
【００２４】
またベースプレート３の下面には、Ｙ軸テーブル４２と平行してスライドユニット４５が配設されており、スライドユニット４５のスライダ４６には、連結部材４７を介して水平搬送アーム４８が装着されている。水平搬送アーム４８は開口部３ａを介してベースプレート３上まで延出しており、ベースプレート３上でプレート４を水平方向に搬送する。スライドユニット４５を駆動させて水平搬送アーム４８を垂直搬送アーム４４の２本の爪の間に位置させることにより、水平搬送アーム４８上に載置されたプレート４は、垂直搬送アーム４４の上方に移動する。次いで垂直搬送アーム４４を上昇させてプレート４を持ち上げた状態でスライドユニット４５を後退させることにより、プレート４は垂直搬送アーム４４上に移載される。
【００２５】
この後Ｚ軸テーブル４３のモータ４３ａを駆動して垂直搬送アーム４４上のプレート４を下降させ、更にＹ軸テーブル４２を駆動することにより、プレート４は分析器４０や洗浄器４１へ受け渡される。また、ストック部Ｂの側方には廃却箱３９が設けられている。使用済の分注チップ１５はチップ容器５に収納された後、天井送行ロボット２０によって搬送され、シュート３８上に落されることにより廃却箱３９内に回収される。
【００２６】
次に図４を参照して分注部Ａの分注ステージ１０でのステージの配置について説明する。分注ステージ１０には、図４に示すように１０Ａ〜１０Ｆまでの６つのステージが設定されており、それぞれのステージに載置されるプレート４の種類が特定されている。ステージ１０Ａ，１０Ｂには検体プレート４Ｃが、ステージ１０Ｃには希釈プレート４Ａが、ステージ１０Ｄには薬液プレート４Ｂがそれぞれ載置される。また、ステージ１０Ｅには、分注チップ１５がセットされたチップ容器５が載置される。
【００２７】
この自動分注装置は上記のように構成されており、以下その動作を説明する。図３において、チップストッカー３５にストックされたチップ容器５を移載ヘッド２６により保持し、プレートステージ１０のステージ１０Ｅに載置する。次に第１の分注ヘッド１４および第２の分注ヘッド１６を、順次ステージ１０Ｅのチップ容器５上に位置させ、次いでチップ容器５に対して下降させて、第１の分注ヘッド１４および第２の分注ヘッド１６に分注チップ１５を装着する。このとき、第１の分注ヘッド１４または第２の分注ヘッド１６に以前の分注操作で用いた分注チップが既に装着されている場合には、前記分注チップ１５の装着に先立ってチップ取外し機構１９によって既装着の分注チップの取外しを行う。
【００２８】
これと並行して、ステージ１０Ａ，１０Ｂにはプレートストッカー３０の棚板列３４Ｅ，３４Ｆから検体が容れられた検体プレート４Ｃが、ステージ１０Ｃには希釈液が容れられた希釈プレート４Ａが、またステージ１０Ｄには薬剤プレート４Ｂがそれぞれプレートストッカー３０の各棚板から搬送されて載置される。
【００２９】
次に図６を参照して第２の分注ヘッド１６を用いて行われる希釈系列作成操作について説明する。まず第２の分注ヘッド１６に備えられた一列の分注チップ１５により、ステージ１０Ｄ上の薬剤プレート４Ｂから規定量の薬液を吸入し、ステージ１０Ｃ上の希釈プレート４Ａの第１列目の凹部４ａに注入し、分注チップ１５により凹部４ａ内を撹拌する。これにより、薬液は希釈プレートの凹部４ａ中に既に容れられている希釈液と混合され、所定の希釈率の希釈薬液が作成される。
【００３０】
次いで、この希釈薬液を第２の分注ヘッド１６の分注チップ１５により再び規定量だけ吸入して、同一の希釈プレート４Ａの第２列目の凹部４ａに注入する。これにより、第２列目の凹部４ａ内には、第１列目の凹部４ａの希釈薬液を更に所定希釈倍率だけ希釈した希釈薬液が作成される。同様の操作を繰り返すことにより、希釈プレート４Ａには、同一の薬剤を異る希釈倍率で希釈した希釈薬液の複数の列、すなわち希釈系列が作成される。
【００３１】
次に、これらの希釈薬液は第１の分注ヘッド１４によって一括してステージ１０Ａ，１０Ｂに載置された検体プレート１０Ｃに分注される。第１の分注ヘッド１４には、プレート４の凹部４ａの配列に対応して分注チップ１５が装着されているため、異る希釈倍率の希釈薬液を一回の操作で分注することができる。
【００３２】
このように、複数のプレート４を載置するプレートステージ１０を共通の作業範囲とする第１の分注ヘッド１４と第２の分注ヘッド１６を設けることにより、異る希釈倍率の希釈薬液（希釈系列）を作成する作業や、作成された希釈系列を検体プレート４Ｃに一括して分注する作業を同一の分注ステージ１０内で行うことができる。従来は複数の分注装置によって行われていたこれらの作業を同一の分注装置で行うことができるので、スペースを省いた低コストの自動分注装置が実現できるとともに、同一のステージ内で集中して分注操作を行うことにより、作業効率を向上させることができる。
【００３３】
この後、所定の希釈薬液が注入された検体プレート４Ｃは、移載ヘッド２６によってプレートステージ１０から搬出され、インキュベータ（図示せず）など他の試験用装置に渡される。そして所定の試験操作を終えた検体プレート４Ｃは、再び移載ヘッド２６によって受け取られ、待機ステージ１２に載置されて待機する。この検体プレート４Ｃは、第２の搬送手段によって開口部３ａを通過して処理部Ｃへ搬送される。
【００３４】
このときの動作について説明する。図５において、待機中の検体プレート４Ｃはまず水平搬送アーム４８上に載置され、次いで垂直搬送アーム４４に渡され（矢印ａ）、開口部３ａより下降（矢印ｂ）した後、分析器４０に渡される（矢印ｃ）。この後、所定の分析操作を終了した検体プレート４Ｃのうち、更に試験操作が行われるものは再び第２の搬送手段によって分注部Ａまで搬送され、次いで移載ヘッド２６によりストック部Ｂのプレートストッカー３０の所定の棚板３４まで、あるいは他の試験用装置まで搬送される。
【００３５】
また、試験操作を終了した検体プレート４Ｃは、処理部Ｃの洗浄器４１に渡され、洗浄処理を行った後にプレートストッカー３０の所定の棚板３４に収納される。このとき、分注部Ａと処理部Ｃは同一装置の上下位置関係にあり、極めて近接した位置にあるので搬送距離が短く、従来の自動分注装置と比較して搬送に要する時間を短縮して、試験作業の効率を大幅に向上させることができる。
【００３６】
なお、上記実施の形態では、第１の分注ヘッド、第２の分注ヘッドにそれぞれ格子状、列状に配列された複数の分注チップが装着された例を示しているが、本発明は、前記分注チップの配列の態様には限定されず、格子状、列状以外の異なる配列の態様であってもよく、また同一の配列の態様の分注チップが装着された複数の分注ヘッドを備えたものであっても良い。これらの場合においても、複数の分注ヘッドを共通の分注ステージ内で作業させることにより、従来は複数の分注装置を用いて行われていた作業を同一の分注装置で行わせることができ、スペースを省いた低コストの自動分注装置が実現できるとともに、分注操作の作業効率を向上させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、共通の分注ステージを作業範囲とする複数の分注ヘッドを備えたので、従来は複数の分注装置によって行われていたこれらの作業を同一の分注装置で行うことにより、スペースを省いた低コストの自動分注装置が実現できるとともに、分注操作の作業効率を向上させることができる。更には、第１の分注ヘッドに格子状に配列された複数の分注チップを装着し、第２の分注ヘッドに列状に配列された複数の分注チップを装着するようにすれば、薬剤の希釈系列を作成する作業や、希釈薬液を検体プレートに一括して分注する作業を同一の分注ステージ内で行うことができる。したがって、分注ヘッドの使い分けが必要とされる分注作業の効率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の自動分注装置の斜視図
【図２】（ａ）本発明の一実施の形態の自動分注装置の分注ヘッドの部分斜視図
（ｂ）本発明の一実施の形態の自動分注装置の分注ヘッドの部分斜視図
（ｃ）本発明の一実施の形態の自動分注装置のチップ容器の斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の自動分注装置の正面図
【図４】本発明の一実施の形態の自動分注装置の平面図
【図５】本発明の一実施の形態の自動分注装置の部分斜視図
【図６】本発明の一実施の形態の自動分注装置のプレートの側断面図
【符号の説明】
１  自動分注装置
３  ベースプレート
４  プレート
５  チップ容器
１０  分注ステージ
１４  第１の分注ヘッド
１５  分注チップ
１６  第２の分注ヘッド
２０  天井走行ロボット
２１  Ｙ軸テーブル
２３  Ｘ軸テーブル
２６  移載ヘッド
３０  プレートストッカー
３４  棚板
３５  チップストッカー
４０  分析器
４１  洗浄器
４２  Ｙ軸テーブル
４５  スライドユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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