JPH10311838A - 自動分析装置のワーカーユニット駆動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワーカーを三次元方向に移動させるワーカー
ユニット駆動機構を簡略化させて、ワーカーユニットを
備える自動分析装置の小型化を図る。 【解決手段】 上部側にアーム４１を連設する鉛直軸体
２８を、下部側のラック軸３０と、このラック軸３０に
自在継手３１を介して同芯状に連結される上部側のスプ
ライン軸３２とから構成し、ラック軸３０とスプライン
軸３２とに噛合させたピニオンギア３３とスプライン筒
軸３８とに、それぞれ正逆転可能にモータ２２，３４を
連結して、モータ２２，３４の正逆転駆動によるスプラ
イン軸３２の昇降ならびに回動に伴って、アーム先端の
ワーカー４２，４３を三次元方向に移動させるようにし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば生体物質を
検出測定するのに用いられる酵素免疫測定装置などの自
動分析装置におけるワーカーユニットの駆動機構に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、酵素免疫測定装置は、その分析
のために、各種のワーカーユニットを備えている。即
ち、内壁に抗体が塗布されたバッファ液収容の固相チュ
ーブを、それのストッカーからインキュベータに供給す
るためのハンドリングユニットや、この固相チューブの
シールをブレークしてバッファ液を吸引するためのノズ
ルユニット、バッファ液吸引後の固相チューブに検体を
分注するためのノズルユニット、検体が供給された固相
チューブに試薬を分注するためのノズルユニット、イン
キュベータで所定の反応が完了した検体を発光測定部の
測光セルに供給するためのノズルユニット、検体が供給
された測光セルに発光試薬と洗浄液とを順次に供給する
ためのノズルユニットを備えているのである。

【０００３】この内の測光セルに発光試薬と洗浄液とを
順次に供給するためのノズルユニットは、鉛直軸体の上
部に連設されたアームに、それぞれ発光試薬と洗浄液と
の供給ノズルを設けると共に、このアームひいてはノズ
ルを昇降ならびに回動可能に構成して成るもので、先ず
は、試薬供給ノズルをセル上に臨ませて下降させ、ここ
でセル内に発光試薬を供給し、次いでアームを上昇させ
て、洗浄液供給ノズルをセル上に臨ませるようにアーム
を回動させ、かつ、発光測定を終えた段階でアームを下
降させて、今度はセル内に洗浄液を供給し、次にアーム
を上昇させて、ノズルが次の検体供給の邪魔にならない
ように、アームを退避位置に回動させるものであって、
その他のノズルユニットにあっても同様であるが、ノズ
ルを三次元方向に移動させることを繰り返し行わせるた
めに、ノズルユニットの夫々には、アームを昇降ならび
に回動させるための駆動機構が設けられている。

【０００４】一方、ハンドリングユニットは、例えば真
空チャックによって、ストッカーに収容の固相チューブ
をチャックし、この真空チャックを持ち上げて、これを
インキュベータのチューブ受入れ部にまで回動させ、こ
こで真空チャックを下降させ且つチャックを解除して、
固相チューブをインキュベータに供給するもので、この
ハンドリングユニットにも、真空チャックを三次元方向
に移動させることを繰り返し行わせるために、アームを
昇降ならびに回動させるための駆動機構が設けられてい
る。

【０００５】これら各種のワーカーユニットが備える従
来の駆動機構として、モータによって鉛直軸線まわりで
回動可能に可動ベースを設けると共に、この可動ベース
に対して回転不能に鉛直軸体を立ち上げて設け、この鉛
直軸体をラック軸にして、その上部側にワーカーを備え
たアームを連設する一方、モータに連結されたピニオン
ギアを上記のラック軸に噛合させて、モータの正逆転駆
動によるラック軸の昇降と可動ベースの回動とによっ
て、アーム先端のワーカーを三次元方向に移動させるよ
うにしたものがある。

【０００６】或いは、モータによって昇降可能にベース
を設け、この昇降ベースに、モータによって正逆転駆動
される鉛直軸体を立ち上げ連設すると共に、鉛直軸体の
上部側にワーカーを備えたアームを設けて、アーム先端
のワーカーを三次元方向に移動させるようにしたものが
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成の
駆動機構にあっては、ベースを回動または昇降させる機
構が構成的に複雑である上に、これらベースが平面的に
広いスペースを占めることから、自動分析装置が大型化
してしまう点で問題があった。

【０００８】本発明は、上述の事柄に留意してなされた
もので、その目的は、アームの昇降ならびに回動形態の
簡略化を図って、自動分析装置を小型化できるようにし
たワーカーユニットの駆動機構を提供する点にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、鉛直軸体の上部側に連設
されたアームの昇降ならびに回動に伴って、アーム先端
のワーカーを三次元方向に移動させるようにした自動分
析装置におけるワーカーユニットの駆動機構において、
前記鉛直軸体を、下部側のラック軸と、このラック軸に
自在継手を介して同芯状に連結される上部側のスプライ
ン軸とから構成し、かつ、ラック軸とスプライン軸とに
噛合させたピニオンギアとスプライン筒軸とに、それぞ
れ正逆転可能にモータを連結している。

【００１０】請求項２記載の発明では、鉛直軸体に、円
形ラックのラック軸とスプライン軸とを一体に形成し、
かつ、ラック軸とスプライン軸とに噛合させたピニオン
ギアとスプライン筒軸とに、それぞれ正逆転可能にモー
タを連結しており、そして、請求項３記載の発明では、
鉛直軸体に、ボールねじ軸とスプライン軸とを一体に形
成し、かつ、ボールねじ軸とスプライン軸とに噛合させ
たボールねじとスプライン筒軸とに、それぞれ正逆転可
能にモータを連結している。

【００１１】請求項１乃至３記載のいずれの駆動機構に
おいても、スプライン筒軸に連結のモータを駆動停止下
に置いて、ピニオンギアまたはボールねじを正逆転させ
ると、スプライン軸が回動不能の状態で昇降する。一
方、スプライン筒軸を正逆転させると、請求項１記載の
発明にあっては、自在継手によって連結されたラック軸
を残してスプライン軸のみが回動し、請求項２記載の発
明では、円形ラック軸の遊び回動を伴ってスプライン軸
が回動し、請求項３記載の発明では、ボールねじ軸の僅
かな昇降（１ピッチ以下）を伴ってスプライン軸が回動
する。従って、このスプライン軸の昇降ならびに回動に
伴って、アームひいてはワーカー（真空チャックやノズ
ル）を三次元方向に移動させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
しながら説明する。図１は化学発光酵素免疫測定装置の
要部の概略平面図を示している。この図において、図中
の１は装置のケース、２は容器ストッカーで、測定項目
に応じた抗体が内壁に塗布され且つバッファ液を収容し
た固相チューブ３と、希釈液の収容容器４とをストック
している。

【００１３】５は試料としての検体を収容した検体容器
６のストッカー、７は各種の成分と反応する各種の標識
試薬を収容した試薬容器のストッカー、８は恒温下に置
かれるインキュベータで、搬送ベルト９に形成された保
持部９ａに固相チューブ３を保持し、これを所定方向に
搬送しつつ、固相チューブ３内のサンプルに所定の反応
を起こさせるものである。

【００１４】１０は固相チューブ３をインキュベータ８
に供給するためのハンドリングユニット、１１は固相チ
ューブ３のシールをブレークして内部のバッファ液を吸
引するための第１ノズルユニット、１２，１３はバッフ
ァ液吸引後の固相チューブ３に検体を分注するための第
２および第３のノズルユニット、１４は検体が供給され
た固相チューブ３に試薬を分注するための第４ノズルユ
ニット、１５はインキュベータ８で所定の反応を完了し
たサンプルを発光測定部（図２を参照）１６の測光セル
１７に供給するための第５ノズルユニット、１８は測光
セル１７内に発光試薬を供給し、かつ、洗浄液を供給し
つつサンプルを含めた洗浄液を吸引するための第６ノズ
ルユニット、１９は第１のＢ／Ｆ分離手段、２０は基質
試薬の供給ノズルを備えた第２のＢ／Ｆ分離手段であ
る。

【００１５】次に、上記各種のユニットの内、第６ノズ
ルユニット１８の具体構造を、それのユニット駆動機構
Ａと共に図２および図３を参照しながら説明する。これ
らの図において、図中の２０は装置ケース１の水平ベー
スで、モータ２２の出力軸２３を上方に突出させたホル
ダー２４が設けられている。また、このホルダー２４に
は、その軸線をモータ出力軸２３の軸線と平行にしてベ
アリング２５が設けられ、かつ、このベアリング２５の
インナーレース２６には、その上部にプーリー受け２７
が連設されている。

【００１６】２８はインナーレース２６を貫通させて設
けられる鉛直軸体で、ホルダー２４に垂下させたブラケ
ット２９を貫通する下部側のラック軸３０と、このラッ
ク軸３０に自在継手３１を介して同芯状に連結される上
部側のスプライン軸３２とから成り、かつ、ラック軸３
０に噛合するピニオンギア３３を、ブラケット２９に連
設したモータ３４の出力軸３５に取り付けている。

【００１７】尚、自在継手３１は、球体３１ａと、この
球体３１ａを回転自在に保持する球形凹部３１ｂとから
成り、この実施の形態では、ピン３６を介してスプライ
ン軸３２の下端に球体３１ａを設ける一方、球形凹部３
１ｂをラック軸３０に形成しているが、球体３１ａをラ
ック軸３０側に設け、球形凹部３１ｂをスプライン軸３
２側に形成してもよい。また、出力軸２３を下方に突出
させるように、モータ２２をホルダー２４に設けてもよ
い。

【００１８】３７はスプライン軸３２を貫通させる状態
でプーリー受け２７に設けられた大径プーリーで、プー
リー受け２７には、スプライン軸３２に噛合するスプラ
イン筒軸３８が連設されており、かつ、前記モータ出力
軸２３に設けた小径プーリー３９と大径プーリー３７と
にわたっては、エンドレスのベルト４０が巻回されてい
る。

【００１９】４１はスプライン軸３２の上部側に水平方
向に設けられた平面視Ｔ字状のアームで、その先端アー
ム４１ａの両側には、それぞれがワーカーである発光試
薬の供給ノズル４２と、洗浄液を供給しつつサンプルを
含めた洗浄液を吸引する二重筒構造のノズル４３とが設
けられている。この二重筒構造のノズル４３は、図４に
示すように、外側の洗浄液供給用の第１ノズル４３ａ
に、サンプルを含む洗浄液を吸引する内側の第２ノズル
４３ｂを挿通させ、かつ、第２ノズル４３ｂの先端を第
１ノズル４３ａの先端から突出させて成るもので、第１
ノズル４３ａには洗浄液の供給チューブ４５ａを接続
し、第２ノズル４３ｂにはサンプルを含む洗浄液の廃棄
チューブ４５ｂを接続している。また、ノズル４２に
は、発光試薬の供給チューブ４４を接続している。

【００２０】尚、第６ノズルユニット１８の内部には、
１回の測定に必要な量の発光試薬と洗浄液を蓄えるよう
に、上記チューブ４４、４５ａ，４５ｂが配置され、図
示していない発光試薬と洗浄液を温調するユニットが内
部に構成されている。

【００２１】これまでの構成では、スプライン筒軸３８
に連結のモータ２２を駆動停止させた状態で、モータ３
４によりピニオンギア３３を正逆転させると、スプライ
ン軸３２が回動不能の状態で昇降し、一方、スプライン
筒軸３８をモータ２２によって正逆転させると、自在継
手３１によって連結されたラック軸３０を残してスプラ
イン軸３２のみが回動するものであって、このスプライ
ン軸３２の昇降ならびに回動に伴って、アーム４１ひい
てはワーカーであるノズル４２，４３を三次元方向に移
動させることができる。

【００２２】図２及び図３に戻って、図中の４６はスプ
ライン軸３２を所定の回動角で自動停止させる回動停止
手段で、スプライン軸３２に設けられた回動位置検知部
材４７と、水平ベース２２側に設けられた複数個の位置
検知センサー（具体的には、発光試薬供給ノズル４２を
発光測定部１６のセル１７に臨ませた位置でスプライン
軸３２の回動を停止させるセンサーと、洗浄液供給ノズ
ル４３をセル１７に臨ませた位置でスプライン軸３２の
回動を停止させるセンサーと、両ノズル４２，４３を発
光測定部１６から退避させた位置でスプライン軸３２の
回動を停止させるセンサーとであるが、この内の１個の
センサーのみを図示している。）４８とから成る

【００２３】４９はラック軸３０を所定の昇降位置で自
動停止させる昇降停止手段で、ラック軸３０の下端に設
けられた昇降位置検知部材５０と、ブラケット２９に連
設の板状部材５１に設けられた複数個の位置検知センサ
ー、具体的には、発光試薬供給ノズル４２をセル１７内
にやゝ突入させた位置でラック軸３０の下降を停止させ
るセンサー５２ａと、洗浄液供給ノズル４３をセル１７
に深く突入させた位置でラック軸３０の下降を停止させ
るセンサー５２ｂと、両ノズル４２，４３をセル１７外
に引き抜いた位置でラック軸３０の下降を停止させるセ
ンサー５２ｃとから成る。

【００２４】上記の構成において、発光測定部１６の測
光セル１７に、第６ノズルユニット１８の発光試薬供給
ノズル４２を通して発光試薬を分注し、かつ、この測光
セル１７に、インキュベータ８で所定の反応を終えた固
相チューブ３内のサンプルを第５ノズルユニット１５で
分取して、測光セル１７内で発光反応を起こさせ、この
時の化学発光量を電気的に測定して、これをコンピュー
ターで演算処理することで、酵素免疫の分析が行われ
る。

【００２５】酵素免疫の分析後は、第５ノズルユニット
１５のノズルが洗浄液を溜めた洗浄ポット（図１を参
照）５３で洗浄される一方、第６ノズルユニット１８の
ノズル４３ａから測光セル１７に洗浄液が供給され、同
時に、図示していないバキュームポンプにより、サンプ
ルを含んだ洗浄液がノズル４３ｂを通して吸引されるこ
とで、測光セル１７が洗浄処理されるのであり、洗浄液
は図示していない廃棄ポットに廃棄される。

【００２６】測光セル１７内への第６ノズルユニット１
８による発光試薬ならびに洗浄液の供給動作は次の通り
である。先ず、試薬供給ノズル４２を発光測定部１６の
セル１７上に臨ませた状態で、ラック軸３０を下降させ
て、発光試薬供給ノズル４２をセル１７内に突入させ、
このノズル４２を通してセル１７内に発光試薬を供給す
る。

【００２７】次に、ラック軸３０を上昇させ、スプライ
ン筒軸３８を回動させて、洗浄液供給ノズル４３をセル
１７上に臨ませて、ラック軸３０を下降させ、ノズル４
３ａを通してセル１７内に洗浄液を供給すると同時に、
セル１７内のサンプルを含んだ洗浄液をノズル４３ｂに
よって吸引し廃棄する。

【００２８】尚、図示はしないが、第６ノズルユニット
１８に対して、第１乃至第５のノズルユニット１１〜１
５にあっては、アーム先端に設けるワーカーが吸引注入
用の１本のノズルである点で構成的に異なり、また、ハ
ンドリングユニット１０にあっては、アーム先端に設け
るワーカーが真空チャックである点で構成的に異なり、
かつ、これらワーカーの昇降ならびに回動の制御形態も
異なるが、これらのワーカーひいてはアームは、第６ノ
ズルユニット１８のユニット駆動機構Ａと同じ構成の駆
動機構によって三次元方向に移動されるように構成され
ている。

【００２９】図５および図６に、別の実施形態による鉛
直軸体２８を備えたユニット駆動機構Ａを示している。
図５に示したユニット駆動機構Ａにおいては、鉛直軸体
２８を１本物にして、これに円形ラックのラック軸６１
とスプライン軸６２とを一体に形成し、かつ、正逆転可
能なモータ６３に連結のピニオンギア６４をラック軸６
１に噛合させる一方、スプライン軸６２には、大径プー
リー６５に連設のスプライン筒軸６６を噛合させ、更
に、正逆転可能なモータ６７の出力軸モータ６８に小径
プーリー６９を設けて、この小径プーリー６９と大径プ
ーリー６５とにわたって、エンドレスのベルト７０を巻
回させている。

【００３０】かゝる構成においては、スプライン筒軸６
６に連結のモータ６７を駆動停止下に置いて、モータ６
３によりピニオンギア６４を正逆転させることで、鉛直
軸体２８が昇降され、モータ６７によりスプライン筒軸
６６を正逆転させることで、円形ラック軸６１の遊び回
動を伴って鉛直軸体２８が回動されるもので、この鉛直
軸体２８の昇降ならびに回動に伴って、アーム４１ひい
てはワーカー（この実施の形態では、ノズル）を三次元
方向に移動させることができる。

【００３１】図６に示したユニット駆動機構Ａにおいて
は、鉛直軸体２８を１本物にして、これにボールねじ軸
７１とスプライン軸７２とを一体に形成し、かつ、ボー
ルねじ軸７１にボールねじ７３を噛合させて、このボー
ルねじ７３を、大径と小径のギヤ７４，７５を介してモ
ータ７６により正逆転駆動させる一方、スプライン軸７
２には、大径プーリー７７に連設のスプライン筒軸７８
を噛合させ、更に、正逆転可能なモータ７９の出力軸モ
ータ８０に小径プーリー８１を設けて、この小径プーリ
ー８１と大径プーリー７７とにわたって、エンドレスの
ベルト８２を巻回させている。

【００３２】かゝる構成においても、スプライン筒軸７
２に連結のモータ７９を駆動停止下に置いて、ボールね
じ７３を正逆転させることで、鉛直軸体２８が昇降さ
れ、スプライン筒軸７８を正逆転させることで、ボール
ねじ７３とボールねじ軸７１との間で僅かな昇降を伴っ
て鉛直軸体２８が回動されるもので、この鉛直軸体２８
の昇降ならびに回動に伴って、アーム４１ひいてはワー
カーを三次元方向に移動させることができる。

【００３３】尚、図５および図６に示した別の実施形態
によるユニット駆動機構Ａでは、スプライン軸６２，７
２を鉛直軸体２８の上部側に形成しているが、このスプ
ライン軸６２，７２を鉛直軸体２８の下部側に形成して
も実施可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１乃至３記
載のいずれの発明においても、ワーカーを三次元方向に
移動させるためのアーム回動用のスプライン軸を、これ
と同芯状のラック軸またはボールねじ軸によって昇降さ
せるようにして、アームの昇降ならびに回動の系を一軸
上に纏めたことで、ユニット駆動機構を構造的に簡略化
させることができ、同時に、ユニット駆動機構が占める
平面的なスペースが極めて小さくなることから、自動分
析装置の小型化が達成される。

【００３５】中でも、請求項１記載の発明にあっては、
鉛直軸体をラック軸とスプライン軸とから構成している
ので、各軸の加工が容易で取り扱いが便利であり、請求
項２記載の発明にあっては、１本の鉛直軸体に円形のラ
ック軸とスプライン軸とを一体に形成しているので、ま
た、請求項３記載の発明にあっては、１本の鉛直軸体に
ボールねじ軸とスプライン軸とを一体に形成しているの
で、いずれも鉛直軸体のコストダウンを期することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動分析装置の一例の化学発光酵素免疫測定装
置の要部を概略的に示す平面図である。

【図２】ワーカーユニット駆動機構の断面図である。

【図３】ワーカーユニットの斜視図である。

【図４】第６ノズルユニットにおけるノズルの構造図で
ある。

【図５】別の実施形態によるワーカーユニット駆動機構
の斜視図である。

【図６】更に別の実施形態によるワーカーユニット駆動
機構の斜視図である。

【符号の説明】

２２，３４，６３，６７，７６，７９…モータ、２８…
鉛直軸体、３０，６１…ラック軸、３１…自在継手、３
２，６２，７２…スプライン軸、３３，６４…ピニオン
ギア、３８，６６，７８…スプライン筒軸、４１…アー
ム、４２，４３…ノズル（ワーカー）、７１…ボールね
じ軸、７３…ボールねじ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉛直軸体の上部側に連設されたアームの
   昇降ならびに回動に伴って、アーム先端のワーカーを三
   次元方向に移動させるようにした自動分析装置における
   ワーカーユニットの駆動機構であって、前記鉛直軸体
   を、下部側のラック軸と、このラック軸に自在継手を介
   して同芯状に連結される上部側のスプライン軸とから構
   成し、かつ、ラック軸とスプライン軸とに噛合させたピ
   ニオンギアとスプライン筒軸とに、それぞれ正逆転可能
   にモータを連結してあることを特徴とする自動分析装置
   のワーカーユニット駆動機構。
2. 【請求項２】 鉛直軸体の上部側に連設されたアームの
   昇降ならびに回動に伴って、アーム先端のワーカーを三
   次元方向に移動させるようにした自動分析装置における
   ワーカーユニットの駆動機構であって、前記鉛直軸体
   に、円形ラックのラック軸とスプライン軸とを一体に形
   成し、かつ、ラック軸とスプライン軸とに噛合させたピ
   ニオンギアとスプライン筒軸とに、それぞれ正逆転可能
   にモータを連結してあることを特徴とする自動分析装置
   のワーカーユニット駆動機構。
3. 【請求項３】 鉛直軸体の上部側に連設されたアームの
   昇降ならびに回動に伴って、アーム先端のワーカーを三
   次元方向に移動させるようにした自動分析装置における
   ワーカーユニットの駆動機構であって、前記鉛直軸体
   に、ボールねじ軸とスプライン軸とを一体に形成し、か
   つ、ボールねじ軸とスプライン軸とに噛合させたボール
   ねじとスプライン筒軸とに、それぞれ正逆転可能にモー
   タを連結してあることを特徴とする自動分析装置のワー
   カーユニット駆動機構。