(57)【要約】【課題】  核酸増幅装置では、標的ＤＮＡを数百万倍に増幅して測定するため、増幅前にコンタミネーションすると検査結果に大きな影響がある。従ってコンタミネーション低減を目的に反応液が入った反応容器は弾性球体などで密栓して測定する必要がある。そのために、弾性球体を安定して供給する球放出機構が必要である。  弾性球体が複数収容された収納容器から、機構が弾性球体を噛んで詰まることなく一個ずつ放出することが可能な球放出装置を提供する。【解決手段】  本発明の球放出装置は、複数の球体を収納可能な収納容器1と、回転可能な回転体2、誘導部材3を備える。この収納容器1は球放出穴を有する。また回転体2は、図2で示すように円錐形状で、球が1個分入る穴を円錐外周部に持ち、さらにその穴の回転方向とは逆方向側の外周部に、穴内側へ落ち込む緩やかな傾斜を有する。【選択図】  図１
2016008067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性球体を放出する球放出装置において、
複数の弾性球体を収容し、前記弾性球体を一つずつ放出するための球放出穴を備えた、収納容器と、
前記収納容器内に回転可能に設けられ、弾性球体を一つ分収容する貫通孔を有する回転体と、
前記収納容器内に設けられ、前記回転上の上面の一部を覆う、カバー部材と、を備え、
上記カバー部材の直下に前記球放出穴を有することを特徴とする球放出装置。
【請求項２】
請求項１記載の球放出装置において、
回転体は円錐形状を有することを特徴とする球放出装置。
【請求項３】
請求項１記載の球放出装置において、
回転体が回転して球を放出することを特徴とする球放出装置。
【請求項４】
請求項１記載の球放出装置において、
前記回転体を駆動する駆動機構を備えることを特徴とする球放出装置。
【請求項５】
請求項２記載の球放出装置において、
前記貫通孔は円錐形状の外周部に備えられていることを特徴とする球放出装置。
【請求項６】
請求項１記載の球放出装置において、
前記誘導部材は、回転体の上面を覆う部分が、弾性球体が中心に向かうように傾斜していることを特徴とする球放出装置。
【請求項７】
請求項１記載の球放出装置において、
前記誘導部材は、回転体の上面を覆う部分は、前記回転体が回転する方向に沿って回転中心に向かって膨らむ曲面形状を有していることを特徴とする球放出装置。
【請求項８】
請求項１記載の球放出装置において、
前記回転体は、中心に突起を備えていることを特徴とする球放出装置。
【請求項９】
請求項１記載の球放出装置において、
前記収納容器と前記回転体の隙間は弾性球体の直径以下であることを特徴とする球放出装置。
【請求項１０】
請求項１記載の球放出装置において、
前記回転体と前記誘導体の隙間は弾性球体の直径以下であることを特徴とする球放出装置。
【請求項１１】
請求項１記載の球放出装置において、
前記回転体の貫通孔は、前記収納容器の球放出穴の軸線上で停止出来ることを特徴とする球放出装置。
【請求項１２】
請求項１記載の球放出装置において、
前記カバー部材は、前記収容容器に固定されていることを特徴とする球放出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核酸増幅装置等で使用される弾性球体等の球を対象とした球放出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
核酸増幅技術の一つとして、ポリメラーゼ連鎖反応（Polymerase Chain Reaction；以下、ＰＣＲと称する）法を用いたものがある。ＰＣＲ法では、標的ＤＮＡを数百万倍に増幅して測定するため、増幅前にコンタミネーションが起こると、その後の検査結果に大きな影響を及ぼす。従って生化学自動分析装置等に比べ、コンタミネーションをより低減することが求められる。そこで、標的ＤＮＡの入った容器（以下、反応容器と称す）を閉栓して密栓した後、増幅を行う必要がある。反応容器の閉栓の手法としては、従来、ねじ込み式のキャップを用いる手法があるが、閉栓機構の構成簡略化を行いながら密栓可能な手法として、ゴムなどの弾性球体を反応容器に圧入して密栓する手法がある。
この手法では、球放出装置から安定して弾性球体を閉栓機構に供給することが求められる。ところが、従来の球放出装置は、パチンコ球やピンポン玉など、その対象が剛体球であったため、弾性球体については詰まりが発生する可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平6-23101
【特許文献２】特開2007-14822
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の球から1個ずつ球を放出するためには、複数の中から1個の球を取り出し、それを放出位置まで移動させる必要がある。しかしながら、上記特許文献1を始めとする従来技術は、球を移動するために球体には外力がかかるが、その際、剛体球では問題ないが弾性球体では変形し、機構に噛み込み、詰まりが発生する可能性がある。また、そもそも特許文献1では、移動させる機構の直前までに球があらかじめ誘導路により供給される必要があり、弾性球ではその誘導路へ導く段階で詰まりが発生する可能性が高い。こうした誘導路への詰まりを解消する従来技術として上記特許文献2があるが、これは詰まりやすい個所に予めセラミック振動板のような振動を加える機構を備え、詰まった場合に振動を与えて詰まりを解消する技術である。この技術もパチンコ玉のような摩擦係数が低く球の自重が重い剛体球であれば詰まりが解消されるが、ゴムなどの摩擦係数が大きく自重の軽い弾性球体では詰まりが解消されない可能性が高い。
【０００５】
そこで、本発明は上記に鑑みてなされたものであり、弾性球体が複数収容された収納容器から、機構が弾性球体を噛んで詰まることなく一個ずつ放出することが可能な球放出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の球放出装置22は、複数の球体を収納可能な収納容器1と、回転可能な回転体2、誘導部材3を備える。この収納容器1は球放出穴を有する。また回転体2は、図2で示すように円錐形状で、球が1個分入る穴を円錐外周部に持ち、さらにその穴の回転方向とは逆方向側の外周部に、穴内側へ落ち込む緩やかな傾斜を有する。また誘導部材3は、図3で示すように収納容器内側の壁面から回転体の回転方向に内側へ膨らむ曲線形状を持ち、さらにその膨らんだ曲線部は、収納容器1の球放出穴を覆う位置に設けることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
複数の弾性球体を収容した収納容器1で回転体2が回転を開始すると、弾性球体の1つが回転体2の穴に入る（以下、球A。図2参照）。そのまま回転を続け、回転体2の穴は誘導部材3の下側へ入っていく。その際、回転体2の穴外周部と球Aの間に位置する球（以下、球B。図2参照）が発生する場合がある。そのまま回転を継続しても、球Bは誘導部材3に沿って外力を逃がしながら押され、変形することなく穴外周部の傾斜を登る。従って機構に噛み込むことなく除外される。このように回転体2は球Aのみを誘導部材の下側へ搬送可能である。その後、回転体2の穴が球放出穴の位置で停止し、球Aは自重により収納容器1の外へ放出される。さらに、回転開始位置まで移動する。この一連の動作の繰り返しにより、複数の弾性球体から詰まることなく1個ずつ安定して放出することが可能となる。
【０００８】
また、この球放出装置を搭載した核酸増幅装置は、安定して閉栓が可能となり、装置の停止要因を抑えることが可能となり、装置停止率の低減や、処理能力の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】球放出装置の実施方法を示した説明図である。（実施例１）
【図２−１】回転体2の拡大図である。（実施例１）
【図２−２】回転体2形状及び球体との関係図である。（実施例１）
【図３−１】誘導部材3の拡大図である。（実施例１）
【図３−２】誘導部材3形状及び球体との関係図である。（実施例１）
【図４−１】球放出装置単体の断面図である。（実施例１）
【図４−２】球放出装置と球体の関係を表した断面図である。（実施例１）
【図５】回転体2の一回転当たりの球体放出数を増やす形態を取った球放出装置の上面図である。（実施例２）
【図６】球放出装置の変形例を示した説明図である。（実施例３）
【図７−１】回転体の穴と球体、誘導部材の関係について示す断面図である。
【図７−２】回転体の穴と球体、誘導部材の関係について示す断面図である。
【図７−３】回転体の穴と球体、誘導部材の関係について示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態を図１〜4に示す。図１は球放出装置の俯瞰図、図2-1は回転体2の拡大図、図2-2は回転体2形状及び球体との関係図、図3-1は誘導部材3の拡大図、図3-2は誘導部材3形状及び球体との関係図、図4-1は球放出装置単体の断面図、図4-2は球放出装置と球体の関係を表した断面図である。
【００１１】
図１において、球放出装置は、複数の球体を収納可能な収納容器1と、回転可能な回転体2、誘導部材3を備える。この収納容器1は球体5の直径よりも大きい球放出穴8を有する。球放出穴8は、収納容器の側面または底面のいずれかに配置されるが、これは回転体2の穴9の形状や位置に依存する。回転体は反時計回りに回転する。回転するためのアクチュエータにはステッピングモータ4を用いる。なお、このアクチュエータは回転体が回転動作さえ出来れば、ステッピングモータに限定するものではない。また回転方向を時計回りで動作させる場合は、回転体と誘導体の形状を反転して使用すればよい。
【００１２】
回転体2は、図2-1及び図2-2で示すように円錐形状で、球が1個分入る穴9を円錐外周部に持ち、さらにその穴8の回転方向とは逆方向側の外周部に、穴9内側へ落ち込む緩やかな傾斜Ａ10を有する。なお図中の穴9は外周に開いた形状としているが、外周部の面を残した穴としても良い。
【００１３】
また回転体2の円錐形状部分には、突起12を有する。なお図中では、この突起12は円錐の中心線軸上に配置しているが、誘導部材に干渉しない範囲で円錐の斜面に設置することも可能である。また突起12の形状も、円錐と円柱を組み合わせた形状としているが、収納容器1に収容された複数の球体5に対し、それらの位置関係を崩すことの出来る形状であれば、この形状に限定するものではなく、三角錐や四角錐、角柱、ヘラのような形状などでも良い。
【００１４】
誘導部材3は、図3-1及び図3-2で示すように収納容器1内側の壁面から回転体の回転方向に内側へ膨らむ曲線形状11を持ち、さらにその膨らんだ曲線部は、収納容器1の球放出穴8を覆う位置に設ける。また誘導部材上面は球体5が留まらないよう内側へ落ち込む傾斜Ｂ13を設ける。
以下、動作について述べる。
複数の球体5を収容した収納容器1で回転体2が回転を開始する。すると球体5の1つが回転体2の穴に入る（以下、球A6。図2参照）。ここで球体5が、自重が軽く摩擦係数の高い弾性球体の場合、通常、重力だけでは摩擦力によってお互いの位置関係に変化が起きず球A6が発生しない場合が起こり得るが、突起12によって摩擦力よりも大きな力が負荷されることで球体5同士の位置関係が崩れ、必ず球A6が発生する。
回転体2がそのまま回転を続け、回転体2の穴9は球Aを連れて誘導部材3の下側へ入っていく。その際、回転体2の穴9外周部と球A6の間に位置する球（以下、球B7。図2-2参照）が発生する場合がある。そのまま回転を継続しても、球B7は誘導部材3に沿って外力を逃がしながら押され、変形することなく穴外周部の傾斜A10を登る。従って機構に噛み込むことなく除外される。このように回転体2は球A6のみを誘導部材の下側へ搬送可能である。
その後、回転体2の穴9が球放出穴8の中心軸線上の位置で停止し、球A6は自重により収納容器1の外へ放出される。
回転体2はさらに、回転開始位置まで移動する。この一連の動作の繰り返しにより、複数の弾性球体から詰まることなく1個ずつ安定して放出することが可能となる。
また収納容器1に収容されている球体5の数量が減っていくと、誘導部材3の上面部に留まろうとする球体5が発生するが、誘導部材3の傾斜B13によって回転体の円錐部分へ落下する。このように、球体5は数量が減っても回転体2の円錐部分へ集約され、回転体2の回転による球の放出動作により、残らず収納容器1の外部へ放出される。
以下、回転体2の穴9周辺部の関係について記述する。
図7に、回転体2の穴9と球体Ａ6及び球体Ｂ7、誘導部材3の関係について断面図を示す。傾斜Ａ10を付ける際、回転方向とは逆の面の穴の高さｈは、球体の半径をrとした時、以下の範囲のとおりとする。
0.8ｒ≦ｈ＜2r 
条件を変えた場合として、図7-1は回転体2の傾斜Ａ10を設けなかった場合を、図7-2は穴の高さｈと球体の半径rが 2r＞h ≧ 0.8rの場合を、図7-3はh ＜ 0.8rの場合を示す。
【００１５】
図7-1では、ｈ＝2rで、傾斜Ａ10も設けない場合、球体Ｂ7が発生する。その状態で回転体2が回転すると、誘導部材3が球体Ｂ7に接触、力が加わり、弾性球体であれば、穴の角と誘導部材3の間に押し挟まれて変形してしまう。これにより、詰まりが発生してしまう可能性が高いことが分かる。一方で、図7-2では、球体Ｂ7は発生するが、誘導部材3が球体Ｂ7に接触、力が加わった場合、傾斜Ａ10を転がりながら力が逃げるため、押し挟まれることなく球体Ｂ7を穴9から離すことが出来る。他方、図7-3では、球体Ｂ7は発生し得るが、それよりもまず、回転体2の回転に伴い球体Ａ6に力が加わった際に穴の高さhを乗り越えて球体Ａ6自体が穴9から逃げてしまう可能性が高い。
【００１６】
なお、傾斜Ａ10の角度については、回転体2及び球体、誘導部材3等の素材による摩擦係数によって、最適値が異なるため、各素材に適当な角度とするものとする。
＜第2の実施の形態＞
図5に本発明の第2の実施形態を示す。本実施形態では、第１の実施形態で述べた球放出装置の形態を変更した形態である。ここでは、変更箇所のみ述べる。
【００１７】
図5は回転体2の一回転当たりの球体放出数を増やす形態を取った球放出装置の上面図である。収納容器1の球放出穴8を二箇所、回転体2に設ける穴9を二箇所設けた形態である。この形態を実施するためには、整流部材を二箇所、球放出穴8のそれぞれを覆うように設ける。図5では点線を境に、上側、下側共に、それぞれ実施例1で示した一連動作が完結する位置関係によって球体Ａ6が生まれ、放出される。従って、本実施例の場合、回転体2が一回転すると、球体Ａ6は2個放出される。
【００１８】
例えば点線の上側の構成とそれぞれの部品や穴の位置関係を維持できれば、同様の構成をさらに追加配置し、回転体2の一回転当たりの球体Ａ6の放出個数をさらに増やすことが可能である。
＜第3の実施の形態＞
図6に本発明の第3の実施形態を示す。本実施形態では、第１の実施形態で述べた球放出装置を使用することで全自動化した核酸検査装置とした形態である。
【００１９】
図6において、核酸検査装置には、増幅処理の対象となる核酸を含む検体が収容された複数のサンプル容器14と、複数のサンプル容器14が収納されたサンプル容器ラック15と、検体に加えるための種々の試薬が収容された複数の試薬容器16、複数の試薬容器16が収納された試薬容器ラック17と、検体と試薬を混合するための反応容器18と、未使用の反応容器18が複数収容された反応容器ラック19と、未使用の反応容器18を架設し、サンプル容器14及び試薬容器16のそれぞれから反応容器18への検体及び試薬の分注を行うための反応液調整ポジション20と、検体と試薬の混合液である反応液が収容された反応容器18を蓋部材で密閉する閉栓ユニット21と、閉栓ユニットへ閉栓用の球を供給する球放出装置22と、密閉された反応容器18に収容された反応液を攪拌する攪拌ユニット23と、反応液を増幅し増幅量を検出する測定機構を備えた増幅検出ユニット24が備えられている。
【００２０】
また、核酸検査装置には、Ｘ方向（図5左右方向）に伸びたロボットアームX軸25及びＹ方向（図5上下方向）に伸びたロボットアームY軸26、高さZ軸方向を移動可能なロボットアーム装置と、ロボットアームに設けられた反応容器の把持機構27と、同様にロボットアームに設けられた分注機構28とが備えられる。
【００２１】
把持機構27は反応容器18を把持して核酸検査装置内の各部に搬送し、分注機構28はサンプル容器14の検体や試薬容器16の試薬を吸引し、反応液調整ポジション20に架設された反応容器18に分注するための機構である。分注機構28は検体や試薬と接触する部位に分注チップ29を装着して分注動作を行う。この分注チップ29を収納する分注チップラック30と、使用済みの分注チップ29や使用済み（検査済み）の反応容器18を破棄する廃棄箱31と、が備えられる。
【００２２】
さらに、核酸検査装置全体を制御する、入力手段、表示手段を備えた制御装置32が備えられている。
【００２３】
以下、動作について記述する。
【００２４】
まず、核酸増幅処理を行う準備として、核酸検査装置のサンプル容器ラック15に増幅処理の対象となる核酸を含む検体が収容されたサンプル容器14を収納し、試薬容器ラック17にプロトコルにより予め定められた、各検体に加えるための種々の試薬が収容された試薬容器16を収納する。また、反応容器ラック19に未使用の反応容器18を、分注チップラック30に未使用の分注チップ29をそれぞれ収納する。この状態で制御装置32より分析開始の入力を行い、測定動作が開始される。
【００２５】
動作が開始されると、把持機構27により未使用の反応容器18が反応液調整ポジション20に搬送される。続いて、分注機構28に未使用の分注チップ29が装着され、所定のサンプル容器14から反応容器18に検体が分注される。その後、使用済みの分注チップ29は、コンタミネーション防止のため廃棄箱31に廃棄される。続いて、試薬についても同様の手順で所定の反応容器18に分注され、検体と試薬が入った反応液が生成される。
【００２６】
反応液が収容された反応容器18は、把持機構27により閉栓ユニット21に搬送される。その直前までに、球放出装置22から放出された球体A6が閉栓ユニット21へ送られ、反応容器18が搬入され次第、閉栓を行う。閉栓ユニット21は球体A6を反応容器18へ圧入することで密栓する。ここで閉栓後、測定終了後に反応容器18が廃棄されるまで密栓状態は維持され、これによりコンタミネーション低減に寄与する。
【００２７】
閉栓後、反応容器18は把持機構27によって攪拌ユニット23に搬送され、攪拌処理される。攪拌処理された反応容器18は、さらに把持機構27によって増幅検出ユニット24へ搬送され、増幅・検出が行われる。測定終了後、把持機構27によって反応容器18は廃棄箱31へ廃棄される。この一連の動作により、全自動で核酸検査を行うことが可能となる。
【００２８】
以上のように構成した本実施の形態における効果を説明する。
【００２９】
核酸検査装置において、球放出装置から球体A6が1個ずつ安定して供給されることが重要である。なぜならば、仮にこの放出動作が安定して実施できない場合、球放出装置は球体A6が供給されるまで複数回放出動作を行う必要があり、結果として核酸検査装置の処理能力低下の原因となり得る。また、仮に球体の詰まり等が発生し、自動での復帰が困難な状況に陥った場合、装置の異常停止の原因にもなり得る。また、上記状態が発生すると、反応液の閉栓が出来ない状態の時間が長ければ長いほど、蒸発などによる反応液の飛散が発生するリスクが高まり、これはコンタミネーション発生の要因となってしまう。従って、本実施例ではこの閉栓を安定して必要なタイミングで必ず行えることが重要であるが、実施例1で示した球放出装置22を用いることで、これが可能となる。
これにより、核酸検査装置の異常停止要因の低減と、処理能力の向上、コンタミネーションリスクの低減、測定結果の信頼度向上に寄与することが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１…収納容器
２…回転体
３…誘導部材
４…ステッピングモータ
５…球体
６…球体Ａ
７…球体Ｂ
８…球放出穴
９…穴
１０…傾斜Ａ
１１…曲線形状
１２…突起
１３…傾斜Ｂ
１４…サンプル容器
１５…サンプル容器ラック
１６…試薬容器
１７…試薬容器ラック
１８…反応容器
１９…反応容器ラック
２０…反応液調整ポジション
２１…閉栓ユニット
２２…球放出装置
２３…攪拌ユニット
２４…増幅検出ユニット
２５…ロボットアームX軸
２６…ロボットアームY軸
２７…把持機構
２８…分注機構
２９…分注チップ
３０…分注チップラック
３１…廃棄箱
３２…制御装置
【図１】
2016008067.tif 000003
【図２−１】
2016008067.tif 000004
【図２−２】
2016008067.tif 000005
【図３−１】
2016008067.tif 000006
【図３−２】
2016008067.tif 000007
【図４−１】
2016008067.tif 000008
【図４−２】
2016008067.tif 000009
【図５】
2016008067.tif 000010
【図６】
2016008067.tif 000011
【図７−１】
2016008067.tif 000012
【図７−２】
2016008067.tif 000013
【図７−３】
2016008067.tif 000014