JPH11223636A

JPH11223636A - 自動分注装置

Info

Publication number: JPH11223636A
Application number: JP10025738A
Authority: JP
Inventors: Akira Higuchi; 朗樋口
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1998-02-06
Publication date: 1999-08-17
Anticipated expiration: 2018-02-06
Also published as: JP3580114B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【解決手段】試料収納用の凹部が格子状に設けられた
プレート４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１において、試料を収納したプレート４を載
置して分注操作を行う分注ステージ１０と、この分注ス
テージ１０にプレート４やチップ容器５を搬入・搬出す
るロボット２０と、分注ステージ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
備えた。第１の分注ヘッド１４には格子状に配列された
複数の分注チップ１５が、第２の分注ヘッド１６には列
状に配列された複数の分注チップ１５がそれぞれ装着さ
れている。これにより２種類の分注ヘッドの使い分けを
必要とする各種の分注操作を同一の分注ステージ１０内
で行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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、試料を収納したプレートを載置して分注操
作を行う分注ステージと、この分注ステージに前記プレ
ートを搬入・搬出する搬送手段と、前記分注ステージを
共通の作業範囲とする少なくとも第１の分注ヘッドと第
２の分注ヘッドとを含む複数の分注ヘッドを備えた。

【０００８】請求項２記載の自動分注装置は、請求項１
記載の自動分注装置であって、前記第１の分注ヘッドに
は格子状に配列された複数の分注チップが装着され、前
記第２の分注ヘッドには列状に配列された複数の分注チ
ップが装着されている。

【０００９】請求項１記載の発明によれば、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るこ
とにより、省スペースが図れて設備コストを低減させ、
試験効率を向上させることができる。

【００１０】請求項２記載の発明によれば、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が装着さ
れ、第２の分注ヘッドに列状に配列された複数の分注チ
ップが装着されていることにより、各種の分注操作を同
一の分注ステージ内で行うことができ、試験効率を向上
させることができる。

【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３
ａ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３
４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３
４Ａ，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４
Ｂ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２
０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４
４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１０
Ｃ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１
５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４
Ｃ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２１Ｙ軸テーブル２３Ｘ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４２Ｙ軸テーブル４５スライドユニット

Claims

【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、試料を収納したプレートを載置して分
注操作を行う分注ステージと、この分注ステージに前記
プレートを搬入・搬出する搬送手段と、前記分注ステー
ジを共通の作業範囲とする少なくとも第１の分注ヘッド
と第２の分注ヘッドとを含む複数の分注ヘッドを備えた
ことを特徴とする自動分注装置。
【請求項２】前記第１の分注ヘッドには格子状に配列さ
れた複数の分注チップが装着され、前記第２の分注ヘッ
ドには列状に配列された複数の分注チップが装着されて
いることを特徴とする請求項１記載の自動分注装置。