JPH0429061A

JPH0429061A - 分注装置

Info

Publication number: JPH0429061A
Application number: JP13663290A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Fukuoka; 正芳福岡; Susumu Nagasaki; 長崎　進; Nobuo Oshima; 信夫大島; Masahito Sugizaki; 杉崎　雅人
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 1992-01-31

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】Ａ　産業上の利用分野本発明は、生体細胞を含む試料中から被測定物質を抽出
し、その被測定物質を発光反応を利用して測定する物質
測定装置に使用される分注装置に関するものである。

Ｂ　発明の概要本発明は、各種試薬等を所定量分注したり、抽出液を発
光試薬と反応させるための送液や洗浄液の送液を行う分
注装置において、平行に複数並設されたシリンジのピス
トン部を移動台で機械的に結合し、この移動台のねじ孔
にモーターに連動する送りねし棒を螺合させることによ
り、モーターの数量を削減できるようにしたものである
。

Ｃ従来の技術一般に、下水処理場では、汚水を活性汚泥法により浄化
処理することが広く行われている。この活性汚泥法は、
まず下水や工場廃水等の汚水に含まれでいる浮遊物を沈
殿除去し、その後に有機性汚濁物質を各種の微生物に摂
取させ、浄化する方法である。このような活性汚泥法に
よる汚水処理プロセスにおいては、浄化に関与する微生
物濃度および活性度を把握することが最も重要である。

現在、微生物濃度を測定する方法としては、活性汚泥浮
遊物質（ＭＬ　Ｓ　Ｓ　）や活性汚泥有機性浮遊物質（
ＭＬＶＳＳ）が用いられている。これらの試験操作方法
は、社団法人日本下水道協会発行の「下水試験方法Ｊ１
９８４年版、第２８４．２８５頁に開示されている。

上述の下水試験方法に記載されている分析方法は、非常
に操作が煩雑で一連の分析操作を手動で行っているため
に、相当な時間と手間を要するばかつか、再現性を得る
ことが困難となる問題かある。

近年、ＭＬＳＳやＭＬＶＳＳに代わる微生物濃度の測定
方法として、いろいろな測定方法が研究されている。そ
の中で、生体細胞中に存在するアデノシン三りん酸（Ａ
ＴＰ）を抽出して測定することにより微生物濃度を推定
する方法が注目されている。

生体細胞中には、生体のりん酸代謝およびエネルギー代
謝の役割を果しているＡＴＰが必ず存在し、死細胞中に
はＡＴＰが存在しないことが知られている。また、１個
の細胞中に存在するＡＴＰ量は、同一細胞では同一濃度
のＡＴＰが存在する。

従って、ＡＴＰが定量できれば、細胞の数および生細胞
か死細胞かの判定や細胞の活性度が測定できることにな
る。生物処理プロセスを正常に機能させる上で、微生物
の量と活性度を同時に知ることが不可欠であり、活性汚
泥中のＡＴＰを測定することは極めて有用である。

このようなことから、微生物の細胞中のＡＴＰを測定す
ることは、水処理１食品、医学等の様々な分野において
注目されている。特に、水処理分野においては、水を浄
化するために活性汚泥を用いているので、その微生物量
および活性度を迅速に測定することが重要であり、ＡＴ
Ｐは重要な指標と考えられる。

活性汚泥中のＡＴＰ量を測定する方法として、ボイリン
グトリス法およびブタノール法が、社団法人日本下水道
協会発行の「下水試験方法ｊ１９８４年版、第２９３．
第２９４頁に開示されている。

上述の下水試験法に記載されているボイリングトリス法
は、沸騰、撹拌、遠心分離、冷却等の抽出操作が必要で
ある。また、ブタノール法は、撹拌、遠心分離等の抽出
操作が必要である。これらの分析方法は、操作が繁雑で
一連の分析操作を手動で行っているため、相当の時間と
手間を必要とするばかりか、再現性を得ることが困難と
なる問題がある。

現在、活性汚泥中に存在する微生物の体内に含まれてい
るＡＴＰを、精度良く高感度に、抽出から計測までの一
連の操作を自動的に測定できる装置はなかった。そこで
、本出願人は、抽出効率が良く、かつ自動化が容易な抽
出方法を開発し、この抽出方法に基づき抽出から計測ま
で一連の操作を自動化し得る細胞内の物質測定方法およ
びそのＱコグ装置を同日付けで出願した。

Ｄ９発明が解決しようとする課題抽出から計測までの一連の操作を自動化した物質測定装
置では、試薬等を試験管に分注したり、抽出液を発光試
薬と反応させるための送液、さらに洗浄液の送液等に液
量精度の高いシリンジを採用している。各シリンジをそ
れぞれステッピングモーターを用いた直動機構で駆動す
ると、シリンジの駆動機構が極めて複雑となるため、装
置全体の小型化を図るうえて不利になり、かつステッピ
ングモーターが比較的高価であるために、価格の低減を
図ることが困難になる問題がある。

本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、構
成を簡略化して装置全体の小型化を容５に図り得るとと
もに、比較的高価なステッピングモーターの数量を最小
限に削減して装置全体の価格を低減し得る分注装置を提
供することを目的とする。

Ｅ３課題を解決するための手段本発明の分注装置は、上記目的を達成する１こめに、円
筒状のシリンダ部に円柱状のピストン部を嵌挿してなる
シリンジを平行に並設し、前記複数のシリンジのピスト
ン部を移動台により機械的に結合し、この移動台に設け
られたねじ孔にモーターに連動する送りねし棒を螺合さ
せ、前記複数のシリンジを１個のモーターで駆動できる
ように構成した。

Ｆ２作用上述のような構成によれば、モーターを駆動して送りね
じ棒を正転または逆転させると、送りねじ棒および移動
台に設けられたねじ孔の螺合を通じて移動台か上下方向
に移動する。複数のシリンジのピストン部は移動台に一
体に結合されているので、各ピストン部は同−送り速度
で駆動される。

Ｇ　実施例以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づい
て説明する。第１図は本発明を適用したＡＴＰ測定装置
の測定プロセスを説明するための説明図、第２図は生物
発光現象における時間と発光量との関係を示すグラフ、
第３図は本発明の分注装置の概略的な構成を示す正面図
、第４図は第３図のＡ−Ａ線断面図である。

まず、本発明を適用したＡＴＰ測定装置の測定プロセス
を第１図１こより説明する。

（＋　’）ＡＴＰ抽出試料（活性汚泥）０．２５ｉ！２に抽出試薬（５％のト
リクロロ酢酸）０．２５ｘｆ！を混合し、微生物の細胞
膜を破壊して、微生物体内に存在するＡＴＰを微生物体
外へ放出する操作を行う。その後、発光反応に及はす抽
出試薬の影響を最小限に抑えるために、希釈液（４Ｘ　
１０−３ｍｏＱ／　ＱのＥＤＴＡを含むＯ，１ｍｏＱ／
Ｑのトリス緩衝液ｐＨ７，７５）４．５ｉＱを添加する
操作を行う。ここで、試料と抽出試薬と希釈液の液量は
混合比率を一定にすれば良く、上記の液量に限定されな
いことが予備実験により確認されている。

（２）発光反応抽出液５峠から０５＊Ｑを分取して、発光試薬（ヘーリ
ンガー・マンハイム山之内社製のＡＴＰ測定用キットｒ
ＡＴＰ　ｂｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　ＣＬＳＪ）
０　、　５１Ｑと反応させ、その反応により発光した混
合液をフローセルに導き、センサー（光電子増倍管）で
発光量を計数する。この発光法は、生物発光法と呼ばれ
、ＡＴＰは生物発光物質であるルシフェリンとルシフェ
ラーゼとをマグネシウムイオンと酸素の存在下で反応さ
せて、以下のように発光現象を起こさせることができる
。なお、この発光反応はホタルの体内で起こっているの
と同じ反応である。

上述の発光反応はＡＴＰ　１分子に対して光が１個放出
されるので、発光量からＡＴＰを定量することができる
。実際には、種々の濃度に調製した既知濃度のＡＴＰ量
を測定し、標準曲線（検量線）を作成する。そして、活
性汚泥の測定結果から得られる発光量に対するＡＴＰ濃
度を標準曲線から読み取り、活性汚泥中に含まれる微生
物体内のＡＴＰ量の測定を行う。

ＡＴＰとルシフェリンおよびルシフェラーゼなどの試薬
との反応により生ずる生物発光現象における時間と発光
量との関係は、第２図に示すような発光パターンとなる
。第２図において、発光量（ｃｐｓ）はＡＴＰと試薬と
の混合時間ｔ。から時間の経過に伴って急激に増加し、
時間ｔ１で最大値（ＣＰ　Ｓ　）　ｌｌ１ａｘに達し、
その後は徐々に減少して行く。

（３）データ処理このデータ処理では、発光反応終了後に標準曲線の発光
量のパラメータとして必要となる最大発光量の積分値を
演算処理してプリンタに印字する操作を行う。

（４）洗浄この洗浄は一連の測定が終了した後に、抽出液の分取に
用いられる測定用ノズルの内部または周囲を洗浄液（蒸
留水）で洗浄するとともに、主流通路およびフローセル
等の内部をキャリアー液で洗浄する操作を行う。

本発明に係る分注装置は、上記測定プロセスの中で試薬
等を試験管に分注したり、抽出液を発光試薬と反応させ
るための送液、洗浄液を送液する際に用いられる。本分
注装置においては、各試薬の液量精度が測定精度に大き
な影響を与えるために、試薬を分注する手段として液量
精度の高いシリンジを採用している。また、抽出溶液を
送るためのキャリアー液や洗浄液を送る手段にシリンジ
を採用している。このシリンジは、パルスジェネレータ
とスッテピングモーターの組み合わせによる直動機構て
駆動させることにより、液量を微妙にコントロールする
ことができる。

本発明に係る分注装置は第３図、第４図に示すように構
成されている。

本図において、１．２は全量がＩｘＱの発光試薬用シリ
ンジ、３は全量が１１１Ｑの抽出試薬用シリンジ、４は
全量が５峠の希釈液用シリンジ、５は全量が５ｘＱのキ
ャリア一液相シリンジ、６は全量が５ｘＱの洗浄液用シ
リンジである。これらのシリンジ１〜６は、先端に円錐
台形状の結合部１ａ〜６＆を有する円筒状のシリンダ部
１ｂ〜６ｂと、このシリンジ部１ｂ〜６ｂ内に液密に嵌
挿した円柱状のピストン部１ｃ〜６Ｃにより構成されて
いる各シリンダ部１ｂ〜６ｂの後端外周縁には、支持用
フランジ部１ｄ〜６ｄが一体に形成されているまた、各
ピストン部ＩＣ〜６ｃの後端には、操作用フランジ部１
ｅ〜６ｅが一体に形成されておりその操作用フランジ部
１ｅ〜６ｅの中心にねじ穴が設けられている。

これらのシリンジ１〜６は、分注装置本体７のシリンジ
保持板８の板面に図示のごとく並設される。シリンダ部
１ｂおよび２ｂは、所定の間隔にシリンダｌｂおよび２
ｂの外径とほぼ同径の取付孔を一対有する上部シリンダ
ホルダ９と下部シリンダホルダｌＯにより平行に固定さ
れる。また、シリンダ部３ｂおよび４ｂは、所定の間隔
にシリンダ部３ｂおよび４ｂの外径とほぼ同径の取付孔
を一対有する上部シリンダホルダ１１と下部シリンダホ
ルダ１２により平行に固定される。シリンダ部５ｂと６
ｂは、シリンダ部５ｂと６ｂの外径とほぼ同径の取付孔
を１個有する上部シリンダホルダ１３または１４と下部
シリンダホルダ１５または１６により固定される。

前記下部シリンダホルダ１０，１２．１４゜１６に形成
された取付孔の下方開口周縁部には、支持用フランジ部
１ｄと２ｄ、３ｄと４ｄ、５ｄ。

６ｄを嵌合させる凹部が形成されている。また、各シリ
ンダホルダ１０，１２．１４．１６の下面には、支持用
フランジ部１ｄと２ｄ、３ｄと４ｄ。

５ｄ、６ｄを挟持する押板１７．１８，１９．２０がビ
ス等により固定されている。本実施例の場合、長さの異
なるシリンジ３と４を固定できるように、下部シリンダ
ホルダ１２をシリンジ３．４の長さに応じて、フリンジ
３側の厚みに対してシリンジ４側の厚みを厚くして階段
状に形成し、押板１８をシリンジ３．４の長さに応じて
、ノリン′）４側の厚みに対してシリンジ３側の厚みを
厚くして階・段状に形成しである。

押板１７．１８，１９．２０には、ピストン部１ｃと２
ｃ、３ｃと４ｃ、５ｃ、６ｃを挿通する貫通孔が形成さ
れている。これらの貫通孔よりピストン部＋ｃ〜６ｃを
差し込み、シリンダ部１ｂ〜６ｂにピストン部！ｃ〜６
ｃを液密に嵌合させる。

ピストン部１ｃと２ｃ、３ｃと４ｃ、５ｃ、６Ｃは、移
動台２＋、２２，２３．２４を介して第４図に示す直動
機構２５．２６．２７　２８か連結される。移動台２１
．２２．２３．２４の自由端には、操作用フランジｌｅ
と２ｅ、３ｅと４ｅ。

５ｅ、６ｅを嵌合させる凹部が形成されており、各凹部
の中心にはねじを挿入する貫通孔が形成されている。こ
の貫通孔よりねじを差し込み、前記操作用フランツＩｅ
〜６ｅのねじ穴に螺合させて、移動台２１．２２，２３
．２４にピストン部１ｃと２ｃ、３ｃと４ｃ、５ｃ、６
ｃを固定する。これにより、一対のピストン部１ｃと２
ｃは移動台２１により連結され、また一対のピストン部
３ｃと４０は移動台２２により連結される。

移動台２１．．２２，２３．２４の基端には、第４図に
示すようにねじ孔か形成されている。このねじ孔には、
直動機構２５．２Ｂ、２７．ｇｓを構成する送りねじ棒
２５ａ、２６ａ、２７ａ、２８ａが螺合されている。こ
の送りねじ棒２５ａ２６ａ　　２７ａ、２８ａは、ベア
リング保持台２９に固定されたミニチュア玉軸受２７ｂ
　（２５ｂ。

２６ｂ　　２８ｂは図示せず）に回転自在に支持されて
いる。この送りねじ棒２５ａ、２６ａ、２７ａ、２８ａ
の上端には、モーター台３０に設置されたステッピング
モーター２７ｄ　（２５ｄ、２６ｄ、２８ｄは図示せず
）の主軸がカップリング２７ｃ　（２５ｃ、２６ｃ、２
８ｃ図示せず）を介して連結されている。

前記ベアリング保持台２９と底板３１との間には、一対
のカイトレール２５ｅと２５ｅ、２６ｅと２６ｅ　　２
７ｅと２７ｅ、２８ｅと２８ｅが送りねじ棒２５ａ、２
６ａ、２７ａ、２８ａに対して平行に設置されている。

各移動台２１．２２２３．２４の基端に形成した貫通孔
に、一対のガイドレール２５ｅと２５ｅ、２６ｅと２６
ｅ、２７ｅと２７ｅ、２８ｅと２８ｅをそれぞれ貫通さ
せる。

前記直動機構２５．２６．２７．２８は、送りねじ棒２
５ａ、２６ａ、２７２Ｌ、２８ａと、ミニチュア玉軸受
２５ｂ、２６ｂ、２７ｂ、２８ｂと、カップリング２５
ｃ、２６ｃ、２７ｃ、２８ｃと、ステッピングモーター
２５ｄ、２６ｄ、２７ｄ。

２８ｄと、一対のガイドレール２５ｅ、２６ｅ。

２７ｅ　　２８ｅとにより構成されている。この直動機
構２５．２６．２７．２８は、ステッピングモーター２
５ｄ、２６ｄ、２７ｄ、２８ｄにより送りねじ棒２５ａ
、２６ａ、２７ａ、２Ｂ２Ｌを回転させることにより、
その軸線方向に移動台２１゜２２．２３．２４を往復移
動させるものである。

次に、本発明に係る分注装置の動作について説明する。

抽出試薬タンクおよび希釈液タンクから抽出試薬および
希釈液を吸引する場合、ステッングモーター２６ｄを駆
動して送りねじ棒２６ａを所定の方向に回転させると、
送りねじ２６２Ｌおよび移動台２２の基端に設けられた
ねじ孔の螺合を通じて移動台２２が下方に移動する。こ
のとき、抽出試薬用ンリンジ３と希釈液用シリンジ４の
ピストン部３ｃと４ｃは移動台２２に一体に結合されて
いるため、一対のピストン部３ｃ、４ｃは１個のステッ
ピングモーター２６ｄにより同−送り速度で駆動される
。これにより、抽出試薬用シリンジ３のシリンダ部３ｂ
内に抽出試薬が吸引され、希釈液用シリンジ４のシリン
ダ部４ｂ内に希釈液りく吸引される。

一方、抽出試薬用ンリンジ３および希釈液用ノリンジ４
に収容された抽出液および希釈液を試料の入っている容
器に分注する場合、ステ・ノビングモーター２６ｄを駆
動して送りねし棒２６＋Ｌを逆転させると、送りねし２
６２Ｌおよび移動台２２の基端に設けられたねじ孔の螺
合を通じて移動台２２が上方に移動する。このとき、抽
出試薬用ンリンジ３と希釈液用ンリンジ４のピストン部
３Ｃと４ｃは移動台２２に一体に結合されているため、
一対のピストン部３ｃ、４ｃはステッピングモーター２
６ｄにより同−送り速度て駆動される。これにより、抽
出試薬用ノリンジ３および希釈液用シリンジ４内に収容
された抽出試薬および希釈液が吐出される。

同様にして、ステッピングモーター２５ｄを駆動して送
りねじ棒２５２Ｌを正転または逆転させると、送りねじ
棒２５ａおよび移動台２１に設けられたねじ孔の螺合を
通じて移動台２１が上下方向に移動する。このとき、発
光試薬用シリンジ１と２のピストン部１ｃと２０は移動
台２１に一体に結合されているので、一対のピストン部
１ｃ、２Ｃはステッピングモーター２５ｄにより同−送
り速度で駆動される。

また、ステッピングモーター２７ｄ、２８ｄを駆動して
送りねじ棒２７ａ、２８ｃｌを正転または逆転させると
、送りねじ棒２７ａ、２８ａおよび移動台２３．２４に
設けられたねじ孔の螺合を通じて移動台２３．２４が上
下方向に移動し、各シリンジ５．６のピストン部５ｃ、
６ｃはステッピングモーター２７ｄ、２８ｄにより駆動
される。

以上に説明したように、本実施例によれば、各シリンジ
１〜６をパルスノエネレータとステッピングモーター２
５ｄ〜２８ｄの組み合わせによる直動機構２５〜２８で
駆動させることにより、各種試薬の液量を微妙にコント
ロールすることができるため、各種試薬や希釈液等の液
量精度を高めることが可能となり、細胞内の物質測定装
置の測定精度が著しく向上する。また、複数のシリンジ
を１個のステッピングモーターで駆動することにより、
比較的高価なステッピングモーターの数量を最少限に削
減することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるのではなく、要
旨を変更しない範囲において種々変形して実施すること
ができる。

Ｈ発明の効果以上に詳述したように本発明によれば、平行に複数並設
されたシリンジのピストン部を移動台で機械的に結合し
、この移動台のねし孔にモーターに連動する送りねし棒
を螺合させることにより、複数のシリンジを１個のモー
ターで駆動することができるので、構成を簡略化して装
置全体の小型化を容易に図り得るとともに、装置全体の
価格を低減を容易に図り得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したＡＴＰ測定装置の測定プロセ
スを説明するための説明図、第２図は生物発光現象にお
ける時間と発光量との関係を示すグラフ、第３図は本発
明の一実施例の概略的な構成を示す正面図、第４図は第
３図のＡ−Ａ線断面図である。１．２・・・発光試薬用シリンジ、３・抽出試薬用シリ
ンジ、４・希釈液用シリンジ、５−キャリアー液用ノリ
ンノ、６　・洗浄液用シリンジ、ｌａ〜６２Ｌ　結合部
、１ｂ〜６ｂ　ノリング部、１Ｃ〜６ｃ　ピストン部、
１ｄ〜６ｄ・−支持用フランノ部、１ｅ〜６ｅ　操作用
フラノノ部、７　分注装置本体、８・・シリンジ保持板
、９．１１．１３１５・・上部ノリンダホルダ、＋０．
１２．１４゜１６・・下部シリンダホルダ、１７〜２０
・・・押板、２１〜２４　移動台、２５〜２８・・直動
機構、２５　ａ〜２８　ａ−送りねし棒、２５ｂ〜２８
ｂ・ミニチュア玉軸受、２５ｃ〜２８ｃ　　カブプリン
グ、２５ｄ〜２８ｄ・・ステツピングモーター２５ｅ〜
２８ｅ・・ガイドレール、２９・・・ベアリング保持台、３０・・モーター台、１・・底板。外２名第４図Ａ線断面図（本発明）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）円筒状のシリンダ部に円柱状のピストン部を嵌挿
してなるシリンジを平行に並設し、前記複数シリンジのピストン部を移動台により機械的に
結合し、この移動台に設けられたねじ孔にモーターに連動する送
りねじ棒を螺合させ、前記複数のシリンジを１個のモーターで駆動できるよう
にしたことを特徴とする分注装置。