JPH07134131A - 自動分注装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ノズルチップの垂直移動機構に設けたスプリン
グと検知器によりノズルとノズルチップとの採取圧を制
御回路により一定にし、安定したノズルチップの採取を
可能にし、水平移動範囲を狭くしノズルの２本化にも対
応できるようにすること。 【構成】Ｚ駆動ベース２９にスプリング３０で押さえら
れた分注ノズル４とスプリング収縮センサ３１を設け、
ノズルチップ３の採取はスプリング収縮センサ３１を検
知後Ｚモータ制御回路３２により一定パルスＺ駆動パル
スモータ１５を駆動し一定の採取圧にする。 【効果】ノズルチップラックを移動制御することにより
機構を小さくでき簡単な低コストの装置製作が可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディスポーザブルノズ
ルチップを使用して液体を分注する自動分注装置のノズ
ル採取技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】血清や試薬等の液体試料を試験管等の容
器から他の容器に分注する自動分注装置は液体試料間の
コンタミを防止するために液体試料ごとに分注のための
ノズルチップを自動的に交換する。このため未使用のノ
ズルチップをノズルチップラックに搭載し、ノズルの水
平垂直移動する機構の移動範囲にノズルチップラックを
設置する。ノズルチップラックはノズルチップの補充を
考慮して複数個設置し、ノズルチップを採取していない
ノズルチップラックにノズルチップをセットできるよう
にしている。

【０００３】ＸＹ方向に移動する水平移動機構によりノ
ズルをノズルチップラック上に移動し目的とするノズル
チップ上で垂直移動機構によりノズルを下降させノズル
にノズルチップを装着させる。装着後ノズルチップの付
いたノズルを再上昇し液体試料上に水平移動して、下降
吸引し目的の容器に再吐出することにより分注する。使
用済みノズルチップはチップ廃棄位置のチップリムーバ
により廃棄し次のノズル採取の準備にはいる。

【０００４】ノズルチップの採取は、ノズルを垂直移動
機構によりあらかじめ定めた一定量下降しノズルをノズ
ルチップにはめこむ。このときノズルは垂直移動機構に
対してスプリングで接続されておりノズルチップにはめ
こみに対して圧力を加えノズルチップの採取を可能にし
ている。

【０００５】ノズルチップラックにノズルチップがセッ
トされていない場合には垂直移動機構により一定量下降
してもノズルがノズルチップに触れなく、スプリングの
収縮がなくスプリングの収縮を検知するセンサによりノ
ズルチップのないことを検出し次の位置に再移動しノズ
ルチップを採取する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置では上記の
ように、ノズルを垂直移動機構により一定量下降させノ
ズルチップを採取するためノズル垂直移動機構の上死点
とノズル採取高さの垂直方向の距離を正確に製作または
調整しなければならず機構が複雑になりまた高精度な加
工を必要とした。

【０００７】さらにノズルチップラックを複数個設置す
るためにはノズルの水平移動範囲を大きくする必要があ
りその水平度を保つのが困難になりノズルチップ間の水
平を保つにも高精度の加工が必要であった。

【０００８】本発明の目的は、複数のノズルチップラッ
クを移動することによりノズルの水平移動範囲をノズル
チップラックが一つの場合と同じに小さくし、水平移動
機構を容易に作成することを可能とする。さらにノズル
チップ移動機構によりノズルチップの垂直方向の位置制
度確保が困難になるためノズルのスプリング収縮を検知
するセンサと垂直方向移動機構制御回路によりノズル垂
直移動機構の上死点とノズル採取高さの垂直方向の距離
を比較的ラフに製作しても正確にノズルチップを採取す
ることを可能にすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】ノズルの垂直方向移動機
構においてその駆動をパルスモータ等の移動距離を制御
できるアクチュエータで行い、制御回路により移動距離
及び移動速度を制御する。移動距離はノズル上死点から
ノズルチップ採取位置よりも高さ精度のバラツキを考慮
して長めに取る。またノズルのスプリング収縮を検知す
るセンサの信号を垂直方向移動機構制御回路の割込み入
力に入れることによりノズルがノズルチップに触れたこ
とを検出するようにする。スプリングの収縮量とノズル
がノズルチップを押す採取のための挿入圧はほぼ比例関
係にあるため、ノズルがノズルチップに触れた時点であ
る検知器からの割込み入力からノズルがノズルチップを
採取する適切な圧力に相当する量だけノズルの垂直方向
移動機構を下降させればノズルがノズルチップに挿入さ
れた状態で垂直方向には移動せずにスプリングの収縮の
み起こりノズルがノズルチップを常に一定の適切な圧力
で採取することができる。これによりノズルチップの高
さおよびノズルの垂直方向の移動機構の上死点の高さが
多少ばらついても、スプリング収縮量を一定にし適切な
ノズルチップ採取を可能にする。

【００１０】さらにノズルのスプリング収縮を検知する
センサの信号がノズルの垂直方向移動機構の制御回路に
入力されなければノズルチップ採取位置よりもノズルが
下におりたこととなりノズルチップがなかったことも同
一検知器で検知できる。

【００１１】このようにノズルチップの高さ精度をラフ
にすることにより複数のノズルチップラックを回転機構
等の移動機構上に搭載しても比較的簡易な機構で確実な
ノズルチップ採取が可能となり、ノズルの水平移動範囲
をノズルチップラック１個分に縮小してもノズルチップ
ラックを移動することによりすべてのノズルチップ上の
ノズルチップを採取することができる。

【００１２】さらに処理能力を向上させるために一つの
水平移動機構に複数のノズルを設けそれぞれに垂直移動
機構とその制御回路を設け、ノズルチップ採取のタイミ
ングをずらすことによりノズルチップラックとノズルチ
ップラック回転機構に多少のがたがありたわみ等が発生
しても、ここにノズル上死点とチップ採取高さが変わる
だけになり上記手段によりそれぞれ単独のノズルと同じ
ように適切なノズル採取ができる。

【００１３】

【作用】ノズルチップを搭載したノズルチップラックを
複数個搭載した回転機構等のノズルチップラック移動機
構は、ノズルの水平方向移動機構の移動範囲に位置する
ノズルチップラック１ラック分のノズルチップを採取し
終えたことを制御回路で判断し次のノズルチップラック
がノズルの水平方向移動機構の移動範囲に位置するよう
にノズルチップラックを移動する。ノズルの垂直移動機
構によりノズルチップを採取し、そのノズルチップ内に
液体を吸引・吐出する機構を用いて試料液体を吸引し、
他の容器に吐出して自動的に分注動作を行う。試料液体
及び分注する容器は自動搬送システムにより１本または
複数本を一つのサンプルラックに搭載して送られて来る
ため分注位置を限られた範囲とすることができ、分注位
置に対するノズルの水平方向の移動範囲はごく限られた
小さな範囲で良い。さらに前記したようにノズルチップ
採取に対してはノズルチップラックを移動する機構によ
りノズルチップラック一つ分の移動範囲を持てばディス
ポーザブルチップによる自動分注装置のノズル水平移動
機構を実現できる。ＸＹ方向に水平移動する機構はその
移動範囲が大きいと精度的に製作が困難になりコストが
増大するがノズルチップラックの移動機構によりノズル
水平移動機構を小さく容易に低コストで実現できる。

【００１４】ノズルの垂直移動機構とノズルとはスプリ
ングにより上下方向に収縮するようになり、このスプリ
ングの収縮を検出する検知器は制御回路により下降され
たノズルがノズルチップに触れスプリングが収縮すると
制御回路の割込み入力に作用しノズルがノズルチップに
触れてから一定の距離下降して停止するように制御され
る。これによりノズルチップとノズルは多少の高さ方向
に誤差があってもスプリングの同一収縮量による同一圧
力で押し込まれ安定してノズルチップを採取するように
作用する。

【００１５】さらに処理能力を向上させるためノズルを
２本化した場合同一の水平移動機構上に２本のノズルと
それぞれの垂直移動機構を設けなければならず、２本の
ノズルが同時にノズルチップを取りに行く場合と片方の
みで取りに行く場合とではノズルの水平移動機構とノズ
ルチップラック及びその移動機構に加わる力が倍半分の
差となりたわみによる垂直方向の距離にも差が生じる
が、前記検知器及び制御回路によりスプリングの同一収
縮量による同一圧力で押し込まれ安定してノズルチップ
を採取するように作用する。また制御回路は２本のノズ
ルの垂直移動機構を時間差を持って駆動制御することに
より、それぞれのスプリング収縮時のたわみによる検知
器出力の干渉を無くし、より安定してノズルチップを採
取するように作用する。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例を以下図面を用いて説明す
る。

【００１７】液体試料である血清や尿を複数の分析装置
を用いて分析測定する場合において、その運搬において
も感染防止・人員の省力化を目的とし自動搬送システム
を導入している。また複数の分析装置を用いて効率的に
分析測定する場合には液体試料を何本かの容器に分けて
同時に分析測定できるように自動分注装置を液体試料の
自動搬送システムの搬送ライン上に組み込む。

【００１８】図１，図２のように分注前搬送ユニット２
４から送られてくる吸引元サンプルラック１７ａには液
体試料である血清や尿の入った試験管１８がセットされ
吸引元サンプルライン９により分注ユニット２６の分注
位置で停止する。また吐出先容器Ａサンプルカップ２７
ａ・吐出先容器Ｂサンプルカップ２７ｂがセットされた
吐出先容器Ａサンプルラック１７ｂと吐出先容器Ｂサン
プルラック１７ｃも同様に吐出先容器Ａライン１０・吐
出先容器Ｂライン１１により分注位置に停止する。サン
プルラックの進行方向分注装置でいうＸ方向に対して同
一座標にこの３個のサンプルラックを停止させる。サン
プルラックの長さはほぼ１００mm程度であるため液体試
料である血清や尿を試験管１８から吐出先容器Ａサンプ
ルカップ２７ａ・吐出先容器Ｂサンプルカップ２７ｂに
分注するために移動しなければならない分注ノズル４ａ
・４ｂのＸ方向移動範囲も、この距離と同等の１００mm
程度ですむ。一方液体試料である血清や尿の個体間のコ
ンタミを防止するために液体の吸引部にはディスポーザ
ブルのノズルチップ３を用いる。ノズルチップ３はノズ
ルチップラック２に搭載され、さらにノズルチップラッ
ク２はノズルチップラック回転機構１にセットされター
ンテーブル駆動モータ２２及びギヤ２３ａ・２３ｂによ
り９０度ずつの回転を行う。ノズルチップラック２のノ
ズルチップ３を採取可能位置におけるＸ方向の距離をサ
ンプルラックの長さとほぼ同じ１００mm程度とすること
により分注ノズル４ａ・４ｂのＸ方向の移動距離つまり
Ｘ駆動ベース５の大きさを１００mm程度とすることがで
き、これによりＹ方向移動をＹ駆動ベース８のＹ移動レ
ール１４による片側のみによる保持を可能とする。

【００１９】Ｘ駆動ベース５はＹ駆動ベルト１３に接続
されＹ駆動モータ７によりＹ移動レール１４上をＹ方向
にノズルチップラック２の位置まで移動する。図３のよ
うにＺ駆動ベルト２８に接続されたＺ駆動ベース２９は
Ｚ駆動パルスモータ１５によりノズルチップ３採取のた
め下降する。分注ノズル４がノズルチップ３に挿入され
ると分注ノズル４の下降が止まり、分注ノズル４はＺ駆
動ベース２９に対して相対的に上昇することになる。こ
れによりスプリング３０が収縮しスプリング収縮センサ
３１が働いてＺモータ制御回路３２のＺモータ制御割込
み入力回路３３に信号を入力する。Ｚモータ制御回路３
２は分注装置制御用ＣＰＵ３４により下降前にＺ駆動ベ
ース２９の上死点からノズルチップ３採取位置よりも長
めのパルス移動量αを指示されるがＺモータ制御割込み
入力回路３３の入力によりその後一定のパルス量β出力
後Ｚモータ駆動回路３５へのパルス出力を停止しＺ駆動
モータ１５を止めＺ駆動ベース２９の下降を停止する。
これにより分注ノズル４はノズルチップ３をスプリング
３０の一定のパルス量β分収縮した圧力で採取すること
になる。従って筐体２１・ノズルチップラック回転機構
１・ノズルチップラック２に高さ方向の誤差が多少あっ
ても常に安定した同一の圧力でノズルチップ３を採取す
ることができる。ノズルチップ３の形状変更等により採
取圧を変更する場合には、割込み入力後の駆動パルス量
βを変更することにより可能となる。さらにＺモータ制
御回路３２は駆動パルス量βの出力する期間連続してス
プリング収縮センサ３１からの割込み入力が無ければそ
れをノイズと判断することによりフィルターなしにノイ
ズによる誤動作を防止できる。

【００２０】ノズルチップ３を採取した後Ｘ駆動ベース
５はＹ駆動モータ７によりＹ方向に移動し吸引元サンプ
ルラック１７ａの位置に移動する。分注ノズル４は配管
チューブ１６によりシリンジ機構６に接続され試験管１
８に入った液体試料である血清や尿をノズルチップ３の
中に吸引する。さらにＸ駆動ベース５はＹ駆動モータ７
によりＹ方向に移動し吐出先容器Ａサンプルラック１７
ｂ・吐出先容器Ｂサンプルラック１７ｃの位置でノズル
チップ３の中に吸引した液体を再度シリンジ機構６を用
いて吐出先容器Ａサンプルカップ２７ａ・吐出先容器Ｂ
サンプルカップ２７ｂに吐出する。以上使用済みノズル
チップ３はノズルチップ廃棄口１２にノズルチップリム
ーバ２０に引っ掻けて廃棄される。この一連の分注動作
後Ｘ駆動ベース５はノズルチップラック２の位置に再び
Ｙ駆動モータ７により移動し次のノズルチップ３を採取
する。これを繰返しノズルチップラック２のノズルチッ
プ３を位置ラック分採取した後ターンテーブル駆動モー
タ２２及びギヤ２３ａ・２３ｂによりノズルチップラッ
ク回転機構１を９０度回転し次のノズルチップラック２
のノズルチップ３を採取できるようにする。

【００２１】ノズルチップ３がノズルチップラック２の
採取位置に無い場合には、分注ノズル４がノズルチップ
３に触れずスプリング３０も収縮しない。従ってスプリ
ング収縮センサ３１がＺモータ制御回路３２のＺモータ
制御割込み入力回路３３に入力することが無いためＺモ
ータ制御回路３２は分注装置制御用ＣＰＵ３４により下
降前に指示されたＺ駆動ベース２９の上死点からノズル
チップ３採取位置よりも長めのパルス移動量αを出力し
終えても割込み入力が無いことを認識しノズルチップ３
が採取位置に無かったと判断して次のノズルチップ３を
取りにいく。

【００２２】処理能力向上のために分注ノズル４ａと分
注ノズル４ｂとを同一のＸＹ動作機構であるＸ駆動ベー
ス５に装備した場合に、１本のノズルチップ３採取と２
本のノズルチップ３採取とでは採取力が倍半分異なるた
めＸ駆動ベース５及びノズルチップラック回転機構１の
たわみ量が異なる。さらにＸ駆動ベース５はＹ移動レー
ル１４による片指示でありＸ方向の位置によりたわみ量
が異なる。またノズルチップラック回転機構１も中心位
置による指示のため中心位置からの距離によりたわみ量
が異なる。しかし前記したように分注ノズル４はノズル
チップ３に対して一定のスプリング３０の収縮圧により
採取されるため、安定した採取が行われる。また分注ノ
ズル４ａと分注ノズル４ｂとを時間差をもって下降制御
することによりお互いのノズルによるたわみの過渡的な
干渉によって生じる採取圧誤差を無くすことができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、分注用のノズルチップ
を搭載するノズルチップラックを移動制御することによ
り複数のノズルチップラックを搭載していても一つのノ
ズルチップ分の移動範囲を持つノズル移動機構があれば
よく機構を小さくでき簡単な低コストの装置製作が可能
となる。

【００２４】さらにノズルの垂直動作機構にスプリング
とスプリングの収縮を検出するセンサを備え、そのセン
サの出力をノズルの垂直動作機構を制御する制御回路の
割込み入力に入れてノズルがノズルチップに触れてから
一定距離分スプリングを収縮させることによりノズルチ
ップ装着圧を一定にすることができ、高さ方向に誤差や
たわみ等の距離の変化に対しても安定にノズルチップの
採取が可能になる。

【００２５】さらに一つの水平移動機構に複数のノズル
を設けそれぞれに垂直移動機構を有することにより処理
能力を向上させ、制御回路により２本のノズルの垂直移
動機構を時間差を持って駆動制御させそれぞれのスプリ
ング収縮時のたわみによる検知器出力の干渉を無くし、
安定してノズルチップを採取することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における分注機の平面図であ
る。

【図２】同じく分注機の側面図である。

【図３】ノズル採取ブロック図である。

【符号の説明】

１…ノズルチップラック回転機構、２…ノズルチップラ
ック、３…ノズルチップ、４ａ，４ｂ…分注ノズル、５
…Ｘ駆動ベース、６ａ，６ｂ…シリンジ機構、７…Ｙ駆
動モータ、８…Ｙ駆動ベース、９…吸引元サンプルライ
ン、１０…吐出先容器Ａライン、１１…吐出先容器Ｂラ
イン、１２…ノズルチップ廃棄口、１３…Ｙ駆動ベル
ト、１４…Ｙ移動レール、１５…Ｚ駆動パルスモータ、
１６…配管チューブ、１７ａ…吸引元サンプルラック、
１７ｂ…吐出先容器Ａサンプルラック、１７ｃ…吐出先
容器Ｂサンプルラック、１８…試験管、１９…サンプル
ラックガイド、２０…ノズルチップリムーバ、２１…筐
体、２２…ターンテーブル駆動モータ、２３ａ，２３ｂ
…ギヤ、２４…分注前搬送ユニット、２５…分注後搬送
ユニット、２６…分注ユニット、２７ａ…吐出先容器Ａ
サンプルカップ、27ｂ…吐出先容器Ｂサンプルカップ、
２８…Ｚ駆動ベルト、２９…Ｚ駆動ベース、３０…スプ
リング、３１…スプリング収縮センサ、３２…Ｚモータ
制御回路、３３…Ｚモータ制御割込み入力回路、３４…
分注装置制御用ＣＰＵ、３５…Ｚモータ駆動回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小見山 泰明 茨城県勝田市大字市毛882番地 株式会社 日立製作所計測器事業部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体を吸引・吐出する機構と分注用ノズル
   チップとノズルチップを装着・脱着するノズルとノズル
   を水平垂直移動する機構とノズルチップをセットするノ
   ズルチップラックとを有する自動分注装置において、複
   数のノズルチップラックを移動する機構とその移動を制
   御する制御装置とを有することによりノズルを水平移動
   する機構の移動範囲を最小にすることを特徴とする自動
   分注装置。
2. 【請求項２】請求項１において、ノズルの垂直動作機構
   にスプリングとスプリングの収縮を検出するセンサを有
   しそのセンサによりノズルの垂直動作機構を制御する制
   御装置を有しノズルチップ装着圧を一定にすることを特
   徴とする自動分注装置。
3. 【請求項３】請求項１において、一つの水平移動機構に
   複数のノズルを設けそれぞれに垂直移動機構を有しノズ
   ルチップ採取のタイミングをずらす制御機構を有しノズ
   ルチップ採取を確実にすることを特徴とする自動分注装
   置。