自動分注装置
【課題】適性な分注性能を維持しながら有効に処理能力を向上し得る自動分注装置を提供する。
【解決手段】鉛直方向に立設された回転支柱１１と、回転支柱１１に上下動可能に配置構成された複数の昇降軸１２と、回転支柱１１の半径方向に延出するように各昇降軸１２に支持された複数の分注アーム１３と、回転支柱１１の周囲に設定された複数の工程領域とを備える。回転支柱１１の回転により各分注アーム１３を順次、各工程領域に移動させ、それぞれの工程領域まで降下した分注アームが実質的に同時に、所定の作業工程を実行する。
【解決手段】鉛直方向に立設された回転支柱１１と、回転支柱１１に上下動可能に配置構成された複数の昇降軸１２と、回転支柱１１の半径方向に延出するように各昇降軸１２に支持された複数の分注アーム１３と、回転支柱１１の周囲に設定された複数の工程領域とを備える。回転支柱１１の回転により各分注アーム１３を順次、各工程領域に移動させ、それぞれの工程領域まで降下した分注アームが実質的に同時に、所定の作業工程を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液等の検体を分注する分注装置、特に多数の検体を同時に処理可能な自動分注装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
血清あるいは血液等の検体検査を行う場合、その前処理工程で検査依頼に従って親検体（被検者から採血した検体等）を別の容器に必要項目ごとに取り分けて、検査項目ごとに子検体（取り分けられた検体）が作成される。
【０００３】
従来、この種の分注装置において処理能力を向上するために、分注ノズルの移動速度、吸引・吐出速度、チップ取付および廃棄速度を上げ、あるいは各工程の位置配置の合理化が行われている。さらに、複数の分注ノズルを並行して分注動作を行う方法等が採用されている。
【０００４】
たとえば、特許文献１には親検体容器と必要数の子検体容器を同一のコンベアレーンに連ねて、検体の吸引後、ノズルを移動せずにコンベアを高速移動し、子検体容器をノズルの下へ搬送するようにしたものが開示されている。また、特許文献２には複数のノズルを用いて、分注を高速処理するものが開示されている。さらに、特許文献３には各Ｚ軸が独自の回転軸（θ）を持ち、θ回転動作の合理化によって処理能力を向上させた分注装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１８４０８６号公報
【特許文献２】特開平６−３４７４６７号公報
【特許文献３】特開昭６４−６３８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の分注装置もしくは方法等において、処理能力の向上を図ろうとしているが、つぎのような問題等があった。
ｉ）ノズルの水平・垂直移動や分注ポンプの吸引・吐出動作の速度を上げるには、駆動系や機械系の部品が高価になる。
ii）ノズルを高速移動すると、液飛散によるコンタミネーションを発生する場合がある。
iii）高速な吸引動作と吐出動作は、分注精度の低下や気泡発生を招来するおそれがある。
iv）高速化したとしても、所定の工程順に従って行わなければならないため、時間短縮化には限界がある。
V）複数のノズルで並行に行う場合、ノズル移動機構が複雑になり、装置が大型化せざるを得ない。
【０００７】
具体的な従来例においてもたとえば、特許文献１の発明では上記ｉ），iii），iv）の問題がある。また、特許文献２の発明ではV）の問題があり、特許文献３の発明ではiv）の問題が解決できていない。
【０００８】
本発明はかかる実情に鑑み、適性な分注性能を維持しながら有効に処理能力を向上し得る自動分注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】
【０００９】
本発明による自動分注装置は、鉛直方向に立設された回転支柱と、この回転支柱に上下動可能に配置構成された複数の昇降軸と、前記回転支柱の半径方向に延出するように各昇降軸に支持された複数の分注アームと、前記回転支柱の周囲に設定された複数の工程領域とを備え、前記回転支柱の回転により前記各分注アームを順次、前記各工程領域に移動させ、前記分注アームが実質的に同時に、所定の作業工程を実行するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による自動分注装置において、前記各分注アームは、前記回転支柱の円周方向に等間隔で配置されるとともに、前記回転支柱の回転軸から等距離位置に分注ノズルを有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による自動分注装置において、前記工程領域として少なくとも検体吸引領域および検体吐出領域を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による自動分注装置において、前記分注ノズルは、前記分注アームから着脱自在なディスポーザブルチップとして構成され、前記工程領域としてさらに、チップ装着領域およびチップ廃棄領域を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明による自動分注装置において、前記分注ノズルは、前記分注アームに固定のノン・ディスポーザブルチップとして構成され、前記工程領域としてさらに、ノズル洗浄領域を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明による自動分注装置において、前記チップ装着領域に前記ディスポーザブルチップを供給するためのチップ供給搬送ライン、前記検体吸引領域に検体吸引元容器を供給するための吸引元容器搬送ラインおよび前記検体吐出領域に検体吐出先容器を供給するための吐出先容器搬送ラインを備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明による自動分注装置において、前記チップ廃棄領域において前記分注アームから前記ディスポーザブルチップを取り外すチップリムーバを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明による自動分注装置において、前記検体吸引領域に検体吸引元容器を供給するための吸引元容器搬送ラインおよび前記検体吐出領域に検体吐出先容器を供給するための吐出先容器搬送ラインを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、同一回転軸を持ち、この回転軸に対して独立に上下動可能に支持された複数の分注アームを有する。各分注アームが各分注工程を同時に進行し、それぞれの分注工程終了後、回転軸が回転することで各分注ノズルをつぎの分注工程へと移動する。各分注ノズルはそれぞれつぎの分注動作を行い、このように複数の分注動作が順次同時に行われるため装置の処理能力を大幅に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づき、本発明による自動分注装置の好適な実施の形態を説明する。
図１および図２は、本発明の自動分注装置の概略構成を示している。この実施形態において、血清あるいは血液等の検体検査を行うに際して、その前処理工程に本発明装置を適用し、親検体を別の容器に必要項目ごとに取り分けて、検査項目ごとに子検体を作成するものとする。
【００１９】
本発明の自動分注装置１０において、基台（図示せず）上において鉛直方向に立設された回転支柱１１と、この回転支柱１１に上下動可能に配置構成された複数（１〜ｎ）の昇降軸１２（Ｚ1〜n軸）と、回転支柱１１の半径方向に延出するように各昇降軸１２に支持された複数の分注アーム１３(1〜n)と、回転支柱１１の周囲に設定された複数の工程領域１４とを備える。
【００２０】
また、各分注アーム１３は、回転支柱１１の円周方向に沿って等間隔で配置されるとともに、回転支柱１１の回転軸１１ａ（Θ軸）から等距離位置に配置された分注ノズル１５を有する。この実施形態において分注ノズル１５は、分注アーム１３から着脱自在なディスポーザブルチップとして構成される。
【００２１】
この例では４つの分注アーム１３(1〜4)を有し、したがってこれらの分注アーム１３は相互に円周４分割（９０°）して配置される。また、工程領域として分注アーム１３に分注ノズル１５（ディスポーザブルチップ）を取り付けるチップ装着領域１４Ａ、親検体の入った吸引元容器から分注ノズル１５で検体を吸引する検体吸引領域１４Ｂ、子検体が注入される吐出先容器に検体を吐出する検体吐出領域１４Ｃおよび分注アーム１３から分注ノズル１５を取り外すチップ廃棄領域１４Ｄを含んでいる。
【００２２】
また、チップ装着領域１４Ａにディスポーザブルチップを供給するためのチップ供給搬送ライン１６Ａ、検体吸引領域１４Ｂに検体吸引元容器を供給するための吸引元容器搬送ライン１６Ｂおよび検体吐出領域１４Ｃに検体吐出先容器を供給するための吐出先容器搬送ライン１６Ｃを備える。さらに、チップ廃棄領域１４Ｄにおいて分注アーム１３からディスポーザブルチップ（分注ノズル１５）を取り外すチップリムーバ１７を備える。
【００２３】
チップ供給搬送ライン１６Ａ、吸引元容器搬送ライン１６Ｂおよび吐出先容器搬送ライン１６Ｃは図２に示されるように、それぞれが回転支柱１１からオフセットすなわちズレて、かつ相互に並行して配置される。各搬送ライン１６Ａ〜Ｄ上に設定されるチップ装着領域１４Ａ、検体吸引領域１４Ｂ、検体吐出領域１４Ｃおよびチップ廃棄領域１４Ｄは、それぞれ回転支柱１１から等距離位置（すなわち回転支柱１１の回転軸１１ａおよび分注ノズル１５間距離）に設定され、したがって各分注アーム１３の分注ノズル１５は、各工程領域に対して正しく位置合せされるようになっている。
ここで、チップ供給搬送ライン１６Ａ、吸引元容器搬送ライン１６Ｂおよび吐出先容器搬送ライン１６Ｃは図２に示すような直線ラインではなく、円形ラインまたはＶ字形ライン等で構成してもよい。
【００２４】
ここで図３は、本発明装置の駆動機構の例を示している。たとえば回転支柱１１の周囲に取り付けたホイールギヤ１８とこれに噛合するピニオンギヤ１９を有し、ピニオンギヤ１９は駆動モータ２０により回転駆動されるようになっている。図４は、装置の制御駆動系を示しており、制御部２１に接続されたΘ軸駆動部２２によって駆動モータ２０を駆動制御し、ホイールギヤ１８およびピニオンギヤ１９を介して回転支柱１１を所望の回転速度および所望のタイミングで回転させることができる。
【００２５】
また、各昇降軸１２（Ｚi軸）は回転方向には規制されるとともに、上下方向には移動可能に回転支柱１１によってガイドされ、たとえば下端部付近でリードスクリュ２３と螺合する。リードスクリュ２３は駆動モータ２４により回転駆動されるようになっている。制御部２１に接続されたＺi軸駆動部２５によって駆動モータ２４を駆動制御し、リードスクリュ２３を介して昇降軸１２を所望の速度および所望のタイミングで昇降させることができる。
【００２６】
分注アーム１３の端部には分注ノズル１５を取り付けるための装着部２６が設けられ、この装着部２６まで配管２７が引き回され、接続される。そして、装着部２６に装着された分注ノズル１５は、配管２７と連通するようになっている。また、この例では配管２７の端部に接続するシリンジポンプ２８を有し、リードスクリュ２９によってシリンジポンプ２８のポンプ軸３０（Ｐ1〜n軸）を駆動するようにしている。この場合、リードスクリュ２９は駆動モータ３１により回転駆動されるようになっており、制御部２１に接続されたＰi軸駆動部３２によって駆動モータ３１を駆動制御し、リードスクリュ２９を介してシリンジポンプ２８を所望の速度および所望のタイミングで作動させることができる。
【００２７】
チップリムーバ１７は、図示しないアクチュエータによって水平方向および垂直方向に移動可能に支持されている。水平方向に移動することで分注ノズル１５の装着部２６に対して進退し、垂直方向に移動することで上下動することができる。なお、チップリムーバ１７に使用するアクチュエータとしては、たとえばモータや空圧シリンダ等を用いてもよい。このアクチュエータは、制御部２１に接続されたチップリムーバ駆動部３３によって駆動制御されるようになっている。分注アーム１３から分注ノズル１５を取り外す場合、チップリムーバ１７が装着部２６に進入し、この後さらに下降することで分注ノズル１５を引き降ろすように取り外すことができる。
また、チップリムーバ１７を水平方向にのみ移動可能に構成し、装着部２６への進入後に分注アーム１３をＺ軸方向へ上昇させることにより、分注ノズル１５を取り外すようにしてもよい。
【００２８】
チップ装着領域１４Ａにはチップ供給搬送ライン１６Ａに沿って、分注ノズル１５が搬送されてくる。この場合、図１のようにチップラック３４内に複数の分注ノズル１５が収容され、順次搬送される。分注ノズル１５は、分注アーム１３の装着部２６に装着されるように垂直姿勢で、かつ所定ピッチ間隔で収容される。チップ供給搬送ライン１６Ａ上には搬送レール（図示せず）が敷設されており、この搬送レール上をチップラック３４が移動する。
【００２９】
チップラック３４は、図示しないアクチュエータによって、搬送レール上を搬送される。このアクチュエータとしては、たとえばモータや空圧シリンダ等を用いてもよいが、制御部２１に接続されたチップ搬送ライン駆動部３５によって駆動制御されるようになっている。アクチュエータの作動によりチップラック３４を介して、分注ノズル１５を所望のタイミングでチップ装着領域１４Ａまで搬送し、このチップ装着領域１４Ａに正確に位置決めして静止させることができる。
【００３０】
検体吸引領域１４Ｂには吸引元容器搬送ライン１６Ｂに沿って、吸引元容器３６が搬送されてくる。この場合、図１のように親検体ラック３７内に複数の吸引元容器３６が収容され、順次搬送される。吸引元容器３６は下端が閉塞するとともに、上端が開放された細長の円筒状容器であり、親検体ラック３７内に垂直姿勢で、かつ所定ピッチ間隔で収容される。吸引元容器搬送ライン１６Ｂ上には搬送レール（図示せず）が敷設されており、この搬送レール上を親検体ラック３７が移動する。
【００３１】
親検体ラック３７は、図示しないアクチュエータによって、搬送レール上を搬送される。このアクチュエータとしては、たとえばモータや空圧シリンダ等を用いてもよいが、制御部２１に接続された吸引元容器搬送ライン駆動部３８によって駆動制御されるようになっている。アクチュエータの作動により親検体ラック３７を介して、吸引元容器３６を所望のタイミングで検体吸引領域１４Ｂまで搬送し、この検体吸引領域１４Ｂに正確に位置決めして静止させることができる。
【００３２】
検体吐出領域１４Ｃには吐出先容器搬送ライン１６Ｃに沿って、吐出先容器３９が搬送されてくる。この場合、図１のように子検体ラック４０内に複数の吐出先容器３９が収容され、順次搬送される。吐出先容器３９は下端が閉塞するとともに、上端が開放された細長の円筒状容器であり、子検体ラック４０内に垂直姿勢で、かつ所定ピッチ間隔で収容される。吐出先容器搬送ライン１６Ｃ上には搬送レール（図示せず）が敷設されており、この搬送レール上を子検体ラック４０が移動する。
【００３３】
子検体ラック４０は、図示しないアクチュエータによって、搬送レール上を搬送される。このアクチュエータとしては、たとえばモータや空圧シリンダ等を用いてもよいが、制御部２１に接続された吐出先容器搬送ライン駆動部４１によって駆動制御されるようになっている。アクチュエータの作動により子検体ラック４０を介して、吐出先容器３９を所望のタイミングで検体吐出領域１４Ｃまで搬送し、この検体吐出領域１４Ｃに正確に位置決めして静止させることができる。
【００３４】
なお、上記の場合チップ廃棄領域１４Ｄには、使用済みの分注ノズル１５（ディスポーザブルチップ）を回収するチップ受け４２が配置されている。チップリムーバ１７によって分注アーム１３から取り外された分注ノズル１５は、チップ受け４２内に落下し、回収されるようになっている。
【００３５】
つぎに、上記構成において本実施形態の作用について説明する。図５は装置全体の作動例を示すフローチャート、図６〜図９は各工程領域（１４Ａ〜１４Ｄ）における作動例を示すフローチャートである。
まずスタート後、装置の初期化を行う（ステップＳ０）。この場合、各分注アーム１３(1〜n)を支持する昇降軸１２（Ｚ1〜n軸）を原点位置に移動する。すなわち、制御部２１の指令により各駆動モータ２４を駆動し、昇降軸１２を上端位置まで上昇させる。
【００３６】
つぎに、チップ装着領域１４Ａには新規の分注ノズル１５が、検体吸引領域１４Ｂには新規の吸引元容器３６が、検体吐出領域１４Ｃには新規の吐出先容器３９がそれぞれ搬送され、所定位置に正確に位置決め保持される。なお、チップ廃棄領域１４Ｄではチップリムーバ１７は後退して待機している。
【００３７】
つぎに、Θ軸駆動部２２により駆動モータ２０を駆動制御し、各分注アーム１３がそれぞれ工程領域に移動するように回転支柱１１を回転させる。この場合、たとえば図１あるいは図２に示されるように分注アーム１３(1〜4)をチップ装着領域１４Ａ、検体吸引領域１４Ｂ、検体吐出領域１４Ｃおよびチップ廃棄領域１４Ｄに対応配置する。
【００３８】
初期化時には上記のように分注アーム１３等、装置をスタート状態にするが、この時点では各分注アーム１３とも分注ノズル１５は未装着である。このためつぎにステップＳ１の予備工程において分注アーム１３(1〜4)に対して順次、分注ノズル１５を装着する。ここで図１０を参照して、予備工程を概略説明する。ステップＳ１０１で、まずチップ装着領域１４Ａにある分注アーム１３(1)に分注ノズル１５を装着する。この際、分注アーム１３(2〜4)は原点位置（上端位置）で待機している。
【００３９】
予備工程のステップＳ１０２で回転支柱１１が９０°回転し、分注アーム１３(1)が検体吸引領域１４Ｂに移動するとともに、分注アーム１３(4)がチップ装着領域１４Ａに移動する。
ステップＳ１０３において分注アーム１３(1)の分注ノズル１５が吸引元容器３６から検体を吸引するとともに、チップ装着領域１４Ａにある分注アーム１３(4)に分注ノズル１５を装着する。この際、分注アーム１３(2,3)は原点位置で待機している。
【００４０】
ステップＳ１０４で回転支柱１１がさらに９０°回転し、分注アーム１３(1)が検体吐出領域１４Ｃに移動する。同時に分注アーム１３(4)が検体吸引領域１４Ｂに移動するとともに、分注アーム１３(3)がチップ装着領域１４Ａに移動する。
ステップＳ１０５において分注アーム１３(1)の分注ノズル１５が吐出先容器３９に検体を吐出する。同時に分注アーム１３(4)の分注ノズル１５が吸引元容器３６から検体を吸引するとともに、チップ装着領域１４Ａにある分注アーム１３(3)に分注ノズル１５を装着する。
【００４１】
ステップＳ１０６で回転支柱１１がさらに９０°回転し、分注アーム１３(1)がチップ廃棄領域１４Ｄに移動するとともに、分注アーム１３(4)が検体吐出領域１４Ｃに移動する。同時に分注アーム１３(3)が検体吸引領域１４Ｂに移動するとともに、分注アーム１３(2)がチップ装着領域１４Ａに移動する。
ステップＳ１０７においてチップリムーバ１７によって分注アーム１３(1)から分注ノズル１５が取り外されるとともに、分注アーム１３(4)が吐出先容器３９に検体を吐出する。同時に分注アーム１３(3)が吸引元容器３６から検体を吸引するとともに、チップ装着領域１４Ａにある分注アーム１３(2)に分注ノズル１５を装着する。
【００４２】
ステップＳ１０８で回転支柱１１がさらに９０°回転し、分注アーム１３(1〜4)がチップ装着領域１４Ａ、検体吸引領域１４Ｂ、検体吐出領域１４Ｃおよびチップ廃棄領域１４Ｄに移動する。このように予備工程では回転支柱１１が１回転するうちに順次、各分注アーム１３(1〜4)に分注ノズル１５を装着する。
【００４３】
本工程では回転支柱１１の回転によりすべての分注アーム１３(1〜4)を順次、各工程領域に移動させ、それぞれの工程領域で所定の作業工程が実行される。
図５のステップＳ２において、チップ装着領域１４Ａにある分注アーム１３(1)に分注ノズル１５を装着する。図６は、チップ装着もしくは取付工程を示すフローチャートである。分注アーム１３(1)は原点位置（上端位置）で待機している。分注する場合（ステップＳ１１）、ステップＳ１２において分注アーム１３(1)を降下させる。この場合、制御部２１の指令でＺ1軸駆動部２５により駆動モータ２４を駆動し、昇降軸１２（Ｚ1軸）を降下させる。
【００４４】
チップ装着領域１４Ａでは分注アーム１３(1)の下方で、チップ供給搬送ライン１６Ａによって搬送されてきたチップラック３４内に、新規の分注ノズル１５が位置決め保持されている。分注アーム１３(1)を所定の高さ位置まで降下させると、分注ノズル１５が装着部２６に嵌着し、これにより分注アーム１３(1)に分注ノズル１５が取り付けられる（ステップＳ１３）。その後、ステップＳ１４において駆動モータ２４を逆転させることで、昇降軸１２したがって分注アーム１３(1)が上昇し、原点位置で待機状態となる。
【００４５】
ステップＳ２においてまた、検体吸引領域１４Ｂにある分注アーム１３(2)の分注ノズル１５が、吸引元容器３６から検体を吸引する。図７は、検体吸引工程を示すフローチャートである。分注アーム１３(2)には、前述したように予備工程で既に分注ノズル１５が装着されており、原点位置で待機している（ステップＳ２１）。ステップＳ２２において分注アーム１３(2)を降下させる。この場合、制御部２１の指令でＺ2軸駆動部２５により駆動モータ２４を駆動し、昇降軸１２（Ｚ2軸）を降下させる。
【００４６】
検体吸引領域１４Ｂでは分注アーム１３(2)の下方で、親検体ラック３７内に吸引元容器３６が位置決め保持されている。分注アーム１３(2)が降下することで、その分注ノズル１５が吸引元容器３６に挿入される。ステップＳ２３において、Ｐ2軸駆動部３２によって駆動モータ３１を駆動制御し、シリンジポンプ２８を作動させることで、分注ノズル１５が検体を吸引する。その後、ステップＳ２４において駆動モータ２４を逆転させることで、昇降軸１２したがって分注アーム１３(2)が上昇し、原点位置で待機状態となる。
【００４７】
ステップＳ２においてまた、検体吐出領域１４Ｃにある分注アーム１３(3)の分注ノズル１５が吐出先容器３９に検体を吐出する。図８は、検体吐出工程を示すフローチャートである。この分注アーム１３(3)の分注ノズル１５には、予備工程で既に検体が吸引されており、原点位置で待機している（ステップＳ３１）。ステップＳ３２において分注アーム１３(3)を降下させる。この場合、制御部２１の指令でＺ3軸駆動部２５により駆動モータ２４を駆動し、昇降軸１２（Ｚ3軸）を降下させる（ステップＳ３２）。
【００４８】
検体吐出領域１４Ｃでは分注アーム１３(3)の下方で、子検体ラック４０内に吐出先容器３９が位置決め保持されている。分注アーム１３(2)が降下することで、その分注ノズル１５が吐出先容器３９に挿入される。ステップＳ３３において、Ｐ3軸駆動部３２によって駆動モータ３１を駆動制御し、シリンジポンプ２８を作動させることで、分注ノズル１５が検体を吐出する。その後、ステップＳ３４において駆動モータ２４を逆転させることで、昇降軸１２したがって分注アーム１３(3)が上昇し、原点位置で待機状態となる。
【００４９】
なお、吐出を続行する場合には（ステップＳ３５）、検体吐出領域１４Ｃに新規の吐出先容器３９が搬送される（ステップＳ３５）。
【００５０】
ステップＳ２においてまた、チップ廃棄領域１４Ｄにある分注アーム１３(4)からチップリムーバ１７によって分注ノズル１５が取り外される。図９は、チップ廃棄工程を示すフローチャートである。分注アーム１３(4)には使用済みの分注ノズル１５が装着されており、原点位置で待機している。ステップＳ４１において分注アーム１３(4)を降下させる。この場合、制御部２１の指令でＺ4軸駆動部２５により駆動モータ２４を駆動し、昇降軸１２（Ｚ4軸）を降下させる。
【００５１】
チップ廃棄領域１４Ｄでは分注アーム１３(4)の下方で、チップリムーバ１７が後退して待機している。ステップＳ４２において、チップリムーバ１７は分注アーム１３(4)の装着部２６に進入し、この後さらに下降することで分注ノズル１５を取り外す。その後、ステップＳ４３において駆動モータ２４を逆転させることで、昇降軸１２したがって分注アーム１３(4)が上昇し、原点位置で待機状態となる。
【００５２】
ステップＳ３で回転支柱１１が９０°回転し、分注アーム１３(1)が検体吸引領域１４Ｂに、分注アーム１３(2)が検体吐出領域１４Ｃに、分注アーム１３(3)がチップ廃棄領域１４Ｄに、分注アーム１３(4)がチップ装着領域１４Ａにそれぞれ移動する。ステップＳ４において、移動した各工程領域で上記と同様な処理が行われ、以下同様にして１サイクルの処理が完了する（ステップＳ９）。
【００５３】
検体種類等に応じて設定される必要ｎサイクルの処理が完了すると、ステップＳ１０において終了予備工程に移行する。この終了予備工程では前述した予備工程Ｓ１とは逆に、すなわちチップ廃棄領域１４Ｄに到達した分注アーム１３から順次、分注ノズル１５が取り外され、以降の工程処理は行われない。
【００５４】
このように本発明装置において、同一回転軸１１ａを持ち、この回転軸１１ａに対して独立に上下動可能に支持された複数の分注アーム１３を有する。各分注アーム１３が各分注工程を同時に進行し、それぞれの分注工程終了後、回転軸が回転することで各分注ノズル１５をつぎの分注工程へと移動する。各分注ノズル１５はそれぞれつぎの分注動作を行い、このように複数の分注動作が順次同時に行われるため装置の処理能力を大幅に向上することができる。
【００５５】
上記の場合、各工程領域（１４Ａ〜１４Ｄ）における工程は同時進行するが、それぞれの工程の所要時間は相違する。このため各工程の開始タイミング、特に検体吸引工程と検体吐出工程の開始タイミングを適度にずらしてほぼ同時に終了するようにするとよい。
【００５６】
ここで、この例では分注アーム１３(1〜4)ごとにシリンジポンプ２８を有し、すなわち４つのシリンジポンプ２８を持っている。しかしながら、チップ装着領域１４Ａおよびチップ廃棄領域１４Ｄでは原則的にシリンジポンプ２８を使用しない。そこで、２つのシリンジポンプ２８を用いて、たとえば電磁弁によってそれらを切り替え、検体吸引工程と検体吐出工程になる分注ノズル１５と連通させるようにすることができる。
【００５７】
たとえば図１１に示すように２つのシリンジポンプ２８(1,2)を使用し、これらのシリンジポンプ２８が電磁弁Ｖ(1〜8)を介してそれぞれ分注ノズル１５(1〜4)と接続される。なお、各電磁弁Ｖ(1〜8)は制御部２１によって開閉制御される。分注ノズル１５(1〜4)がたとえばチップ装着領域１４Ａ、検体吸引領域１４Ｂ、検体吐出領域１４Ｃおよびチップ廃棄領域１４Ｄにあるものとする。
【００５８】
このような場合、電磁弁Ｖ(1,2)を閉じて、これにより分注ノズル１５(1)をシリンジポンプ２８(1,2)から遮断するとともに、電磁弁Ｖ(7,8)を閉じて、これにより分注ノズル１５(4)をシリンジポンプ２８(1,2)から遮断する。また、電磁弁Ｖ(3)を閉じて電磁弁Ｖ(4)を開くことにより、分注ノズル１５(2)がシリンジポンプ２８(1)と連通する。このとき分注ノズル１５(2)は、シリンジポンプ２８(1)により検体吸引動作を行うことができる。一方また、電磁弁Ｖ(5)を開いて電磁弁Ｖ(6)を閉じ、これにより分注ノズル１５(3)をシリンジポンプ２８(2)と連通する。このとき分注ノズル１５(3)はシリンジポンプ２８(2)により検体吐出動作を行うことができる。
【００５９】
このように２つのシリンジポンプ２８を用いて、それらを電磁弁によって適宜切替制御することにより、検体吸引領域１４Ｂおよび検体吐出領域１４Ｃで適性に検体吸引動作と検体吐出動作を行うことができる。これにより実質的に構成の簡素化を図り、ひいてはコスト低減を実現可能である。
【００６０】
つぎに、図１２に示す本発明による自動分注装置の第２の実施形態では分注ノズル１５は、分注アーム１３に固定のノン・ディスポーザブルチップとして構成される。なお、以下の説明において前述の実施形態と同一または対応する部材には同一符号を用いるものとする。
【００６１】
この実施形態では工程領域として、前述の実施形態の場合と実質的に同様な検体吸引領域Ｂおよび検体吐出領域１４Ｃを含み、さらにノズル洗浄領域１４Ｅを含んでいる。装置の全体構成は、図１に示したものと略同一であり、すなわち回転支柱１１の半径方向に延出するように３つの分注アーム１３(1〜3)を備える。
【００６２】
また、各分注アーム１３は、回転支柱１１の円周方向に等間隔で配置されるとともに、回転支柱１１の回転軸１１ａから等距離位置に配置された分注ノズル１５を有する。この実施形態において分注ノズル１５は前述したように、分注アーム１３に固定される。これらの分注アーム１３は相互に円周３分割（１２０°）して配置される。
【００６３】
特に、ノズル洗浄領域１４Ｅには図示しないアクチュエータによって、分注ノズル１５に対して進退し、分注ノズル１５に洗浄液を噴出するように構成された洗浄ユニットを有している。この洗浄ユニットは制御部２１に接続され、所定タイミングで作動するように駆動制御されるようになっている。
【００６４】
第２の実施形態において、ノズル洗浄領域１４Ｅにおいて分注ノズル１５は洗浄液によって洗浄され、その後検体吸引領域１４Ｂおよび検体吐出領域１４Ｃへ順次移動される。これらの工程領域では前述の実施形態の場合と同様に、検体吸引領域１４Ｂで検体を吸引し、検体吐出領域１４Ｃで検体の吐出が行われる。
【００６５】
以上、本発明を種々の実施形態とともに説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。本発明の幾つかの変形例を以下に説明する。
【００６６】
たとえば、第１の実施形態あるいは第２の実施形態における分注アーム１３(1〜n)が図１２に示すように、これを昇降軸１２（Ｚ1〜n軸）のまわりに回動可能にする回転軸θi（θ1〜n軸）を持ち、各分注アーム１３(1〜n)に沿って分注ノズル１５が水平移動可能にする回転軸Ｘi（Ｘ1〜n軸）を持つようにすることもできる。
【００６７】
各分注アーム１３をこのように構成することにより、各分注工程の配置位置に自由度を持たせ、必要に応じて新たな工程領域を追加配置することが可能になる。たとえば、分注アーム１３(1)および分注アーム１３(4)を、図１３のようにそれぞれθ1およびθ4回転せることにより、緊急検体の吸引と吐出を吸引元容器搬送ライン１６Ｂおよび吐出先容器搬送ライン１６Ｃ外に別途設ける分注装置を構築することができる。
【００６８】
また、前述の実施形態においてディスポーザブルチップの場合に４つの分注アーム１３を用い、あるいはノン・ディスポーザブルチップの場合に３つの分注アーム１３を用いた例を説明した。これらの場合、必要となる工程領域に応じて分注アーム１３の数量は、適宜増減可能である。たとえば、ディスポーザブルチップの場合に８つの分注アーム１３を用い、またノン・ディスポーザブルチップの場合に６つの分注アーム１３を用いることもできる。
【００６９】
また、チップ交換またはノズル洗浄をしなくともよい場合（たとえば、同一検体を何回も連続して吸引・吐出を行う場合）、吐出後Θ軸を逆回転し、吐出を行った分注アームを再び吸引位置に戻すように制御してもよい。このように制御することで、チップを節約するとともにノズル洗浄廃液を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態における自動分注装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態における自動分注装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態における自動分注装置の駆動機構まわりを示す図である。
【図４】本発明の実施形態における自動分注装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態における自動分注装置の作動例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態におけるチップ装着工程の例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態における検体吸引工程の例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態における検体吐出工程の例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態におけるチップ廃棄工程の例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態における予備工程の例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明に係る２台のポンプによる作動例を示す図である。
【図１２】本発明の別の実施形態における自動分注装置の概略構成を示す平面図である。
【図１３】本発明に係る分注アームの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０ 自動分注装置
１１ 回転支柱
１２ 昇降軸
１３ 分注アーム
１４ 工程領域
１５ 分注ノズル
１６Ａ チップ供給搬送ライン
１６Ｂ 吸引元容器搬送ライン
１６Ｃ 吐出先容器搬送ライン
１７ チップリムーバ
１８ ホイールギヤ
２０ 駆動モータ
２３ リードスクリュ
２４ 駆動モータ
２５ Ｚi軸駆動部
２６ 装着部
２７ 配管
２８ シリンジポンプ
３０ ポンプ軸
３１ 駆動モータ
３２ Ｐi軸駆動部
３３ チップリムーバ駆動部
３４ チップラック
３５ チップ搬送ライン駆動部
３６ 吸引元容器
３７ 親検体ラック
３８ 吸引元容器搬送ライン駆動部
３９ 吐出先容器
４０ 子検体ラック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液等の検体を分注する分注装置、特に多数の検体を同時に処理可能な自動分注装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
血清あるいは血液等の検体検査を行う場合、その前処理工程で検査依頼に従って親検体（被検者から採血した検体等）を別の容器に必要項目ごとに取り分けて、検査項目ごとに子検体（取り分けられた検体）が作成される。
【０００３】
従来、この種の分注装置において処理能力を向上するために、分注ノズルの移動速度、吸引・吐出速度、チップ取付および廃棄速度を上げ、あるいは各工程の位置配置の合理化が行われている。さらに、複数の分注ノズルを並行して分注動作を行う方法等が採用されている。
【０００４】
たとえば、特許文献１には親検体容器と必要数の子検体容器を同一のコンベアレーンに連ねて、検体の吸引後、ノズルを移動せずにコンベアを高速移動し、子検体容器をノズルの下へ搬送するようにしたものが開示されている。また、特許文献２には複数のノズルを用いて、分注を高速処理するものが開示されている。さらに、特許文献３には各Ｚ軸が独自の回転軸（θ）を持ち、θ回転動作の合理化によって処理能力を向上させた分注装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１８４０８６号公報
【特許文献２】特開平６−３４７４６７号公報
【特許文献３】特開昭６４−６３８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の分注装置もしくは方法等において、処理能力の向上を図ろうとしているが、つぎのような問題等があった。
ｉ）ノズルの水平・垂直移動や分注ポンプの吸引・吐出動作の速度を上げるには、駆動系や機械系の部品が高価になる。
ii）ノズルを高速移動すると、液飛散によるコンタミネーションを発生する場合がある。
iii）高速な吸引動作と吐出動作は、分注精度の低下や気泡発生を招来するおそれがある。
iv）高速化したとしても、所定の工程順に従って行わなければならないため、時間短縮化には限界がある。
V）複数のノズルで並行に行う場合、ノズル移動機構が複雑になり、装置が大型化せざるを得ない。
【０００７】
具体的な従来例においてもたとえば、特許文献１の発明では上記ｉ），iii），iv）の問題がある。また、特許文献２の発明ではV）の問題があり、特許文献３の発明ではiv）の問題が解決できていない。
【０００８】
本発明はかかる実情に鑑み、適性な分注性能を維持しながら有効に処理能力を向上し得る自動分注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】
【０００９】
本発明による自動分注装置は、鉛直方向に立設された回転支柱と、この回転支柱に上下動可能に配置構成された複数の昇降軸と、前記回転支柱の半径方向に延出するように各昇降軸に支持された複数の分注アームと、前記回転支柱の周囲に設定された複数の工程領域とを備え、前記回転支柱の回転により前記各分注アームを順次、前記各工程領域に移動させ、前記分注アームが実質的に同時に、所定の作業工程を実行するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による自動分注装置において、前記各分注アームは、前記回転支柱の円周方向に等間隔で配置されるとともに、前記回転支柱の回転軸から等距離位置に分注ノズルを有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による自動分注装置において、前記工程領域として少なくとも検体吸引領域および検体吐出領域を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による自動分注装置において、前記分注ノズルは、前記分注アームから着脱自在なディスポーザブルチップとして構成され、前記工程領域としてさらに、チップ装着領域およびチップ廃棄領域を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明による自動分注装置において、前記分注ノズルは、前記分注アームに固定のノン・ディスポーザブルチップとして構成され、前記工程領域としてさらに、ノズル洗浄領域を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明による自動分注装置において、前記チップ装着領域に前記ディスポーザブルチップを供給するためのチップ供給搬送ライン、前記検体吸引領域に検体吸引元容器を供給するための吸引元容器搬送ラインおよび前記検体吐出領域に検体吐出先容器を供給するための吐出先容器搬送ラインを備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明による自動分注装置において、前記チップ廃棄領域において前記分注アームから前記ディスポーザブルチップを取り外すチップリムーバを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明による自動分注装置において、前記検体吸引領域に検体吸引元容器を供給するための吸引元容器搬送ラインおよび前記検体吐出領域に検体吐出先容器を供給するための吐出先容器搬送ラインを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、同一回転軸を持ち、この回転軸に対して独立に上下動可能に支持された複数の分注アームを有する。各分注アームが各分注工程を同時に進行し、それぞれの分注工程終了後、回転軸が回転することで各分注ノズルをつぎの分注工程へと移動する。各分注ノズルはそれぞれつぎの分注動作を行い、このように複数の分注動作が順次同時に行われるため装置の処理能力を大幅に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づき、本発明による自動分注装置の好適な実施の形態を説明する。
図１および図２は、本発明の自動分注装置の概略構成を示している。この実施形態において、血清あるいは血液等の検体検査を行うに際して、その前処理工程に本発明装置を適用し、親検体を別の容器に必要項目ごとに取り分けて、検査項目ごとに子検体を作成するものとする。
【００１９】
本発明の自動分注装置１０において、基台（図示せず）上において鉛直方向に立設された回転支柱１１と、この回転支柱１１に上下動可能に配置構成された複数（１〜ｎ）の昇降軸１２（Ｚ1〜n軸）と、回転支柱１１の半径方向に延出するように各昇降軸１２に支持された複数の分注アーム１３(1〜n)と、回転支柱１１の周囲に設定された複数の工程領域１４とを備える。
【００２０】
また、各分注アーム１３は、回転支柱１１の円周方向に沿って等間隔で配置されるとともに、回転支柱１１の回転軸１１ａ（Θ軸）から等距離位置に配置された分注ノズル１５を有する。この実施形態において分注ノズル１５は、分注アーム１３から着脱自在なディスポーザブルチップとして構成される。
【００２１】
この例では４つの分注アーム１３(1〜4)を有し、したがってこれらの分注アーム１３は相互に円周４分割（９０°）して配置される。また、工程領域として分注アーム１３に分注ノズル１５（ディスポーザブルチップ）を取り付けるチップ装着領域１４Ａ、親検体の入った吸引元容器から分注ノズル１５で検体を吸引する検体吸引領域１４Ｂ、子検体が注入される吐出先容器に検体を吐出する検体吐出領域１４Ｃおよび分注アーム１３から分注ノズル１５を取り外すチップ廃棄領域１４Ｄを含んでいる。
【００２２】
また、チップ装着領域１４Ａにディスポーザブルチップを供給するためのチップ供給搬送ライン１６Ａ、検体吸引領域１４Ｂに検体吸引元容器を供給するための吸引元容器搬送ライン１６Ｂおよび検体吐出領域１４Ｃに検体吐出先容器を供給するための吐出先容器搬送ライン１６Ｃを備える。さらに、チップ廃棄領域１４Ｄにおいて分注アーム１３からディスポーザブルチップ（分注ノズル１５）を取り外すチップリムーバ１７を備える。
【００２３】
チップ供給搬送ライン１６Ａ、吸引元容器搬送ライン１６Ｂおよび吐出先容器搬送ライン１６Ｃは図２に示されるように、それぞれが回転支柱１１からオフセットすなわちズレて、かつ相互に並行して配置される。各搬送ライン１６Ａ〜Ｄ上に設定されるチップ装着領域１４Ａ、検体吸引領域１４Ｂ、検体吐出領域１４Ｃおよびチップ廃棄領域１４Ｄは、それぞれ回転支柱１１から等距離位置（すなわち回転支柱１１の回転軸１１ａおよび分注ノズル１５間距離）に設定され、したがって各分注アーム１３の分注ノズル１５は、各工程領域に対して正しく位置合せされるようになっている。
ここで、チップ供給搬送ライン１６Ａ、吸引元容器搬送ライン１６Ｂおよび吐出先容器搬送ライン１６Ｃは図２に示すような直線ラインではなく、円形ラインまたはＶ字形ライン等で構成してもよい。
【００２４】
ここで図３は、本発明装置の駆動機構の例を示している。たとえば回転支柱１１の周囲に取り付けたホイールギヤ１８とこれに噛合するピニオンギヤ１９を有し、ピニオンギヤ１９は駆動モータ２０により回転駆動されるようになっている。図４は、装置の制御駆動系を示しており、制御部２１に接続されたΘ軸駆動部２２によって駆動モータ２０を駆動制御し、ホイールギヤ１８およびピニオンギヤ１９を介して回転支柱１１を所望の回転速度および所望のタイミングで回転させることができる。
【００２５】
また、各昇降軸１２（Ｚi軸）は回転方向には規制されるとともに、上下方向には移動可能に回転支柱１１によってガイドされ、たとえば下端部付近でリードスクリュ２３と螺合する。リードスクリュ２３は駆動モータ２４により回転駆動されるようになっている。制御部２１に接続されたＺi軸駆動部２５によって駆動モータ２４を駆動制御し、リードスクリュ２３を介して昇降軸１２を所望の速度および所望のタイミングで昇降させることができる。
【００２６】
分注アーム１３の端部には分注ノズル１５を取り付けるための装着部２６が設けられ、この装着部２６まで配管２７が引き回され、接続される。そして、装着部２６に装着された分注ノズル１５は、配管２７と連通するようになっている。また、この例では配管２７の端部に接続するシリンジポンプ２８を有し、リードスクリュ２９によってシリンジポンプ２８のポンプ軸３０（Ｐ1〜n軸）を駆動するようにしている。この場合、リードスクリュ２９は駆動モータ３１により回転駆動されるようになっており、制御部２１に接続されたＰi軸駆動部３２によって駆動モータ３１を駆動制御し、リードスクリュ２９を介してシリンジポンプ２８を所望の速度および所望のタイミングで作動させることができる。
【００２７】
チップリムーバ１７は、図示しないアクチュエータによって水平方向および垂直方向に移動可能に支持されている。水平方向に移動することで分注ノズル１５の装着部２６に対して進退し、垂直方向に移動することで上下動することができる。なお、チップリムーバ１７に使用するアクチュエータとしては、たとえばモータや空圧シリンダ等を用いてもよい。このアクチュエータは、制御部２１に接続されたチップリムーバ駆動部３３によって駆動制御されるようになっている。分注アーム１３から分注ノズル１５を取り外す場合、チップリムーバ１７が装着部２６に進入し、この後さらに下降することで分注ノズル１５を引き降ろすように取り外すことができる。
また、チップリムーバ１７を水平方向にのみ移動可能に構成し、装着部２６への進入後に分注アーム１３をＺ軸方向へ上昇させることにより、分注ノズル１５を取り外すようにしてもよい。
【００２８】
チップ装着領域１４Ａにはチップ供給搬送ライン１６Ａに沿って、分注ノズル１５が搬送されてくる。この場合、図１のようにチップラック３４内に複数の分注ノズル１５が収容され、順次搬送される。分注ノズル１５は、分注アーム１３の装着部２６に装着されるように垂直姿勢で、かつ所定ピッチ間隔で収容される。チップ供給搬送ライン１６Ａ上には搬送レール（図示せず）が敷設されており、この搬送レール上をチップラック３４が移動する。
【００２９】
チップラック３４は、図示しないアクチュエータによって、搬送レール上を搬送される。このアクチュエータとしては、たとえばモータや空圧シリンダ等を用いてもよいが、制御部２１に接続されたチップ搬送ライン駆動部３５によって駆動制御されるようになっている。アクチュエータの作動によりチップラック３４を介して、分注ノズル１５を所望のタイミングでチップ装着領域１４Ａまで搬送し、このチップ装着領域１４Ａに正確に位置決めして静止させることができる。
【００３０】
検体吸引領域１４Ｂには吸引元容器搬送ライン１６Ｂに沿って、吸引元容器３６が搬送されてくる。この場合、図１のように親検体ラック３７内に複数の吸引元容器３６が収容され、順次搬送される。吸引元容器３６は下端が閉塞するとともに、上端が開放された細長の円筒状容器であり、親検体ラック３７内に垂直姿勢で、かつ所定ピッチ間隔で収容される。吸引元容器搬送ライン１６Ｂ上には搬送レール（図示せず）が敷設されており、この搬送レール上を親検体ラック３７が移動する。
【００３１】
親検体ラック３７は、図示しないアクチュエータによって、搬送レール上を搬送される。このアクチュエータとしては、たとえばモータや空圧シリンダ等を用いてもよいが、制御部２１に接続された吸引元容器搬送ライン駆動部３８によって駆動制御されるようになっている。アクチュエータの作動により親検体ラック３７を介して、吸引元容器３６を所望のタイミングで検体吸引領域１４Ｂまで搬送し、この検体吸引領域１４Ｂに正確に位置決めして静止させることができる。
【００３２】
検体吐出領域１４Ｃには吐出先容器搬送ライン１６Ｃに沿って、吐出先容器３９が搬送されてくる。この場合、図１のように子検体ラック４０内に複数の吐出先容器３９が収容され、順次搬送される。吐出先容器３９は下端が閉塞するとともに、上端が開放された細長の円筒状容器であり、子検体ラック４０内に垂直姿勢で、かつ所定ピッチ間隔で収容される。吐出先容器搬送ライン１６Ｃ上には搬送レール（図示せず）が敷設されており、この搬送レール上を子検体ラック４０が移動する。
【００３３】
子検体ラック４０は、図示しないアクチュエータによって、搬送レール上を搬送される。このアクチュエータとしては、たとえばモータや空圧シリンダ等を用いてもよいが、制御部２１に接続された吐出先容器搬送ライン駆動部４１によって駆動制御されるようになっている。アクチュエータの作動により子検体ラック４０を介して、吐出先容器３９を所望のタイミングで検体吐出領域１４Ｃまで搬送し、この検体吐出領域１４Ｃに正確に位置決めして静止させることができる。
【００３４】
なお、上記の場合チップ廃棄領域１４Ｄには、使用済みの分注ノズル１５（ディスポーザブルチップ）を回収するチップ受け４２が配置されている。チップリムーバ１７によって分注アーム１３から取り外された分注ノズル１５は、チップ受け４２内に落下し、回収されるようになっている。
【００３５】
つぎに、上記構成において本実施形態の作用について説明する。図５は装置全体の作動例を示すフローチャート、図６〜図９は各工程領域（１４Ａ〜１４Ｄ）における作動例を示すフローチャートである。
まずスタート後、装置の初期化を行う（ステップＳ０）。この場合、各分注アーム１３(1〜n)を支持する昇降軸１２（Ｚ1〜n軸）を原点位置に移動する。すなわち、制御部２１の指令により各駆動モータ２４を駆動し、昇降軸１２を上端位置まで上昇させる。
【００３６】
つぎに、チップ装着領域１４Ａには新規の分注ノズル１５が、検体吸引領域１４Ｂには新規の吸引元容器３６が、検体吐出領域１４Ｃには新規の吐出先容器３９がそれぞれ搬送され、所定位置に正確に位置決め保持される。なお、チップ廃棄領域１４Ｄではチップリムーバ１７は後退して待機している。
【００３７】
つぎに、Θ軸駆動部２２により駆動モータ２０を駆動制御し、各分注アーム１３がそれぞれ工程領域に移動するように回転支柱１１を回転させる。この場合、たとえば図１あるいは図２に示されるように分注アーム１３(1〜4)をチップ装着領域１４Ａ、検体吸引領域１４Ｂ、検体吐出領域１４Ｃおよびチップ廃棄領域１４Ｄに対応配置する。
【００３８】
初期化時には上記のように分注アーム１３等、装置をスタート状態にするが、この時点では各分注アーム１３とも分注ノズル１５は未装着である。このためつぎにステップＳ１の予備工程において分注アーム１３(1〜4)に対して順次、分注ノズル１５を装着する。ここで図１０を参照して、予備工程を概略説明する。ステップＳ１０１で、まずチップ装着領域１４Ａにある分注アーム１３(1)に分注ノズル１５を装着する。この際、分注アーム１３(2〜4)は原点位置（上端位置）で待機している。
【００３９】
予備工程のステップＳ１０２で回転支柱１１が９０°回転し、分注アーム１３(1)が検体吸引領域１４Ｂに移動するとともに、分注アーム１３(4)がチップ装着領域１４Ａに移動する。
ステップＳ１０３において分注アーム１３(1)の分注ノズル１５が吸引元容器３６から検体を吸引するとともに、チップ装着領域１４Ａにある分注アーム１３(4)に分注ノズル１５を装着する。この際、分注アーム１３(2,3)は原点位置で待機している。
【００４０】
ステップＳ１０４で回転支柱１１がさらに９０°回転し、分注アーム１３(1)が検体吐出領域１４Ｃに移動する。同時に分注アーム１３(4)が検体吸引領域１４Ｂに移動するとともに、分注アーム１３(3)がチップ装着領域１４Ａに移動する。
ステップＳ１０５において分注アーム１３(1)の分注ノズル１５が吐出先容器３９に検体を吐出する。同時に分注アーム１３(4)の分注ノズル１５が吸引元容器３６から検体を吸引するとともに、チップ装着領域１４Ａにある分注アーム１３(3)に分注ノズル１５を装着する。
【００４１】
ステップＳ１０６で回転支柱１１がさらに９０°回転し、分注アーム１３(1)がチップ廃棄領域１４Ｄに移動するとともに、分注アーム１３(4)が検体吐出領域１４Ｃに移動する。同時に分注アーム１３(3)が検体吸引領域１４Ｂに移動するとともに、分注アーム１３(2)がチップ装着領域１４Ａに移動する。
ステップＳ１０７においてチップリムーバ１７によって分注アーム１３(1)から分注ノズル１５が取り外されるとともに、分注アーム１３(4)が吐出先容器３９に検体を吐出する。同時に分注アーム１３(3)が吸引元容器３６から検体を吸引するとともに、チップ装着領域１４Ａにある分注アーム１３(2)に分注ノズル１５を装着する。
【００４２】
ステップＳ１０８で回転支柱１１がさらに９０°回転し、分注アーム１３(1〜4)がチップ装着領域１４Ａ、検体吸引領域１４Ｂ、検体吐出領域１４Ｃおよびチップ廃棄領域１４Ｄに移動する。このように予備工程では回転支柱１１が１回転するうちに順次、各分注アーム１３(1〜4)に分注ノズル１５を装着する。
【００４３】
本工程では回転支柱１１の回転によりすべての分注アーム１３(1〜4)を順次、各工程領域に移動させ、それぞれの工程領域で所定の作業工程が実行される。
図５のステップＳ２において、チップ装着領域１４Ａにある分注アーム１３(1)に分注ノズル１５を装着する。図６は、チップ装着もしくは取付工程を示すフローチャートである。分注アーム１３(1)は原点位置（上端位置）で待機している。分注する場合（ステップＳ１１）、ステップＳ１２において分注アーム１３(1)を降下させる。この場合、制御部２１の指令でＺ1軸駆動部２５により駆動モータ２４を駆動し、昇降軸１２（Ｚ1軸）を降下させる。
【００４４】
チップ装着領域１４Ａでは分注アーム１３(1)の下方で、チップ供給搬送ライン１６Ａによって搬送されてきたチップラック３４内に、新規の分注ノズル１５が位置決め保持されている。分注アーム１３(1)を所定の高さ位置まで降下させると、分注ノズル１５が装着部２６に嵌着し、これにより分注アーム１３(1)に分注ノズル１５が取り付けられる（ステップＳ１３）。その後、ステップＳ１４において駆動モータ２４を逆転させることで、昇降軸１２したがって分注アーム１３(1)が上昇し、原点位置で待機状態となる。
【００４５】
ステップＳ２においてまた、検体吸引領域１４Ｂにある分注アーム１３(2)の分注ノズル１５が、吸引元容器３６から検体を吸引する。図７は、検体吸引工程を示すフローチャートである。分注アーム１３(2)には、前述したように予備工程で既に分注ノズル１５が装着されており、原点位置で待機している（ステップＳ２１）。ステップＳ２２において分注アーム１３(2)を降下させる。この場合、制御部２１の指令でＺ2軸駆動部２５により駆動モータ２４を駆動し、昇降軸１２（Ｚ2軸）を降下させる。
【００４６】
検体吸引領域１４Ｂでは分注アーム１３(2)の下方で、親検体ラック３７内に吸引元容器３６が位置決め保持されている。分注アーム１３(2)が降下することで、その分注ノズル１５が吸引元容器３６に挿入される。ステップＳ２３において、Ｐ2軸駆動部３２によって駆動モータ３１を駆動制御し、シリンジポンプ２８を作動させることで、分注ノズル１５が検体を吸引する。その後、ステップＳ２４において駆動モータ２４を逆転させることで、昇降軸１２したがって分注アーム１３(2)が上昇し、原点位置で待機状態となる。
【００４７】
ステップＳ２においてまた、検体吐出領域１４Ｃにある分注アーム１３(3)の分注ノズル１５が吐出先容器３９に検体を吐出する。図８は、検体吐出工程を示すフローチャートである。この分注アーム１３(3)の分注ノズル１５には、予備工程で既に検体が吸引されており、原点位置で待機している（ステップＳ３１）。ステップＳ３２において分注アーム１３(3)を降下させる。この場合、制御部２１の指令でＺ3軸駆動部２５により駆動モータ２４を駆動し、昇降軸１２（Ｚ3軸）を降下させる（ステップＳ３２）。
【００４８】
検体吐出領域１４Ｃでは分注アーム１３(3)の下方で、子検体ラック４０内に吐出先容器３９が位置決め保持されている。分注アーム１３(2)が降下することで、その分注ノズル１５が吐出先容器３９に挿入される。ステップＳ３３において、Ｐ3軸駆動部３２によって駆動モータ３１を駆動制御し、シリンジポンプ２８を作動させることで、分注ノズル１５が検体を吐出する。その後、ステップＳ３４において駆動モータ２４を逆転させることで、昇降軸１２したがって分注アーム１３(3)が上昇し、原点位置で待機状態となる。
【００４９】
なお、吐出を続行する場合には（ステップＳ３５）、検体吐出領域１４Ｃに新規の吐出先容器３９が搬送される（ステップＳ３５）。
【００５０】
ステップＳ２においてまた、チップ廃棄領域１４Ｄにある分注アーム１３(4)からチップリムーバ１７によって分注ノズル１５が取り外される。図９は、チップ廃棄工程を示すフローチャートである。分注アーム１３(4)には使用済みの分注ノズル１５が装着されており、原点位置で待機している。ステップＳ４１において分注アーム１３(4)を降下させる。この場合、制御部２１の指令でＺ4軸駆動部２５により駆動モータ２４を駆動し、昇降軸１２（Ｚ4軸）を降下させる。
【００５１】
チップ廃棄領域１４Ｄでは分注アーム１３(4)の下方で、チップリムーバ１７が後退して待機している。ステップＳ４２において、チップリムーバ１７は分注アーム１３(4)の装着部２６に進入し、この後さらに下降することで分注ノズル１５を取り外す。その後、ステップＳ４３において駆動モータ２４を逆転させることで、昇降軸１２したがって分注アーム１３(4)が上昇し、原点位置で待機状態となる。
【００５２】
ステップＳ３で回転支柱１１が９０°回転し、分注アーム１３(1)が検体吸引領域１４Ｂに、分注アーム１３(2)が検体吐出領域１４Ｃに、分注アーム１３(3)がチップ廃棄領域１４Ｄに、分注アーム１３(4)がチップ装着領域１４Ａにそれぞれ移動する。ステップＳ４において、移動した各工程領域で上記と同様な処理が行われ、以下同様にして１サイクルの処理が完了する（ステップＳ９）。
【００５３】
検体種類等に応じて設定される必要ｎサイクルの処理が完了すると、ステップＳ１０において終了予備工程に移行する。この終了予備工程では前述した予備工程Ｓ１とは逆に、すなわちチップ廃棄領域１４Ｄに到達した分注アーム１３から順次、分注ノズル１５が取り外され、以降の工程処理は行われない。
【００５４】
このように本発明装置において、同一回転軸１１ａを持ち、この回転軸１１ａに対して独立に上下動可能に支持された複数の分注アーム１３を有する。各分注アーム１３が各分注工程を同時に進行し、それぞれの分注工程終了後、回転軸が回転することで各分注ノズル１５をつぎの分注工程へと移動する。各分注ノズル１５はそれぞれつぎの分注動作を行い、このように複数の分注動作が順次同時に行われるため装置の処理能力を大幅に向上することができる。
【００５５】
上記の場合、各工程領域（１４Ａ〜１４Ｄ）における工程は同時進行するが、それぞれの工程の所要時間は相違する。このため各工程の開始タイミング、特に検体吸引工程と検体吐出工程の開始タイミングを適度にずらしてほぼ同時に終了するようにするとよい。
【００５６】
ここで、この例では分注アーム１３(1〜4)ごとにシリンジポンプ２８を有し、すなわち４つのシリンジポンプ２８を持っている。しかしながら、チップ装着領域１４Ａおよびチップ廃棄領域１４Ｄでは原則的にシリンジポンプ２８を使用しない。そこで、２つのシリンジポンプ２８を用いて、たとえば電磁弁によってそれらを切り替え、検体吸引工程と検体吐出工程になる分注ノズル１５と連通させるようにすることができる。
【００５７】
たとえば図１１に示すように２つのシリンジポンプ２８(1,2)を使用し、これらのシリンジポンプ２８が電磁弁Ｖ(1〜8)を介してそれぞれ分注ノズル１５(1〜4)と接続される。なお、各電磁弁Ｖ(1〜8)は制御部２１によって開閉制御される。分注ノズル１５(1〜4)がたとえばチップ装着領域１４Ａ、検体吸引領域１４Ｂ、検体吐出領域１４Ｃおよびチップ廃棄領域１４Ｄにあるものとする。
【００５８】
このような場合、電磁弁Ｖ(1,2)を閉じて、これにより分注ノズル１５(1)をシリンジポンプ２８(1,2)から遮断するとともに、電磁弁Ｖ(7,8)を閉じて、これにより分注ノズル１５(4)をシリンジポンプ２８(1,2)から遮断する。また、電磁弁Ｖ(3)を閉じて電磁弁Ｖ(4)を開くことにより、分注ノズル１５(2)がシリンジポンプ２８(1)と連通する。このとき分注ノズル１５(2)は、シリンジポンプ２８(1)により検体吸引動作を行うことができる。一方また、電磁弁Ｖ(5)を開いて電磁弁Ｖ(6)を閉じ、これにより分注ノズル１５(3)をシリンジポンプ２８(2)と連通する。このとき分注ノズル１５(3)はシリンジポンプ２８(2)により検体吐出動作を行うことができる。
【００５９】
このように２つのシリンジポンプ２８を用いて、それらを電磁弁によって適宜切替制御することにより、検体吸引領域１４Ｂおよび検体吐出領域１４Ｃで適性に検体吸引動作と検体吐出動作を行うことができる。これにより実質的に構成の簡素化を図り、ひいてはコスト低減を実現可能である。
【００６０】
つぎに、図１２に示す本発明による自動分注装置の第２の実施形態では分注ノズル１５は、分注アーム１３に固定のノン・ディスポーザブルチップとして構成される。なお、以下の説明において前述の実施形態と同一または対応する部材には同一符号を用いるものとする。
【００６１】
この実施形態では工程領域として、前述の実施形態の場合と実質的に同様な検体吸引領域Ｂおよび検体吐出領域１４Ｃを含み、さらにノズル洗浄領域１４Ｅを含んでいる。装置の全体構成は、図１に示したものと略同一であり、すなわち回転支柱１１の半径方向に延出するように３つの分注アーム１３(1〜3)を備える。
【００６２】
また、各分注アーム１３は、回転支柱１１の円周方向に等間隔で配置されるとともに、回転支柱１１の回転軸１１ａから等距離位置に配置された分注ノズル１５を有する。この実施形態において分注ノズル１５は前述したように、分注アーム１３に固定される。これらの分注アーム１３は相互に円周３分割（１２０°）して配置される。
【００６３】
特に、ノズル洗浄領域１４Ｅには図示しないアクチュエータによって、分注ノズル１５に対して進退し、分注ノズル１５に洗浄液を噴出するように構成された洗浄ユニットを有している。この洗浄ユニットは制御部２１に接続され、所定タイミングで作動するように駆動制御されるようになっている。
【００６４】
第２の実施形態において、ノズル洗浄領域１４Ｅにおいて分注ノズル１５は洗浄液によって洗浄され、その後検体吸引領域１４Ｂおよび検体吐出領域１４Ｃへ順次移動される。これらの工程領域では前述の実施形態の場合と同様に、検体吸引領域１４Ｂで検体を吸引し、検体吐出領域１４Ｃで検体の吐出が行われる。
【００６５】
以上、本発明を種々の実施形態とともに説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。本発明の幾つかの変形例を以下に説明する。
【００６６】
たとえば、第１の実施形態あるいは第２の実施形態における分注アーム１３(1〜n)が図１２に示すように、これを昇降軸１２（Ｚ1〜n軸）のまわりに回動可能にする回転軸θi（θ1〜n軸）を持ち、各分注アーム１３(1〜n)に沿って分注ノズル１５が水平移動可能にする回転軸Ｘi（Ｘ1〜n軸）を持つようにすることもできる。
【００６７】
各分注アーム１３をこのように構成することにより、各分注工程の配置位置に自由度を持たせ、必要に応じて新たな工程領域を追加配置することが可能になる。たとえば、分注アーム１３(1)および分注アーム１３(4)を、図１３のようにそれぞれθ1およびθ4回転せることにより、緊急検体の吸引と吐出を吸引元容器搬送ライン１６Ｂおよび吐出先容器搬送ライン１６Ｃ外に別途設ける分注装置を構築することができる。
【００６８】
また、前述の実施形態においてディスポーザブルチップの場合に４つの分注アーム１３を用い、あるいはノン・ディスポーザブルチップの場合に３つの分注アーム１３を用いた例を説明した。これらの場合、必要となる工程領域に応じて分注アーム１３の数量は、適宜増減可能である。たとえば、ディスポーザブルチップの場合に８つの分注アーム１３を用い、またノン・ディスポーザブルチップの場合に６つの分注アーム１３を用いることもできる。
【００６９】
また、チップ交換またはノズル洗浄をしなくともよい場合（たとえば、同一検体を何回も連続して吸引・吐出を行う場合）、吐出後Θ軸を逆回転し、吐出を行った分注アームを再び吸引位置に戻すように制御してもよい。このように制御することで、チップを節約するとともにノズル洗浄廃液を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態における自動分注装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態における自動分注装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態における自動分注装置の駆動機構まわりを示す図である。
【図４】本発明の実施形態における自動分注装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態における自動分注装置の作動例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態におけるチップ装着工程の例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態における検体吸引工程の例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態における検体吐出工程の例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態におけるチップ廃棄工程の例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態における予備工程の例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明に係る２台のポンプによる作動例を示す図である。
【図１２】本発明の別の実施形態における自動分注装置の概略構成を示す平面図である。
【図１３】本発明に係る分注アームの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０ 自動分注装置
１１ 回転支柱
１２ 昇降軸
１３ 分注アーム
１４ 工程領域
１５ 分注ノズル
１６Ａ チップ供給搬送ライン
１６Ｂ 吸引元容器搬送ライン
１６Ｃ 吐出先容器搬送ライン
１７ チップリムーバ
１８ ホイールギヤ
２０ 駆動モータ
２３ リードスクリュ
２４ 駆動モータ
２５ Ｚi軸駆動部
２６ 装着部
２７ 配管
２８ シリンジポンプ
３０ ポンプ軸
３１ 駆動モータ
３２ Ｐi軸駆動部
３３ チップリムーバ駆動部
３４ チップラック
３５ チップ搬送ライン駆動部
３６ 吸引元容器
３７ 親検体ラック
３８ 吸引元容器搬送ライン駆動部
３９ 吐出先容器
４０ 子検体ラック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に立設された回転支柱と、この回転支柱に上下動可能に配置構成された複数の昇降軸と、前記回転支柱の半径方向に延出するように各昇降軸に支持された複数の分注アームと、前記回転支柱の周囲に設定された複数の工程領域とを備え、
前記回転支柱の回転により前記各分注アームを順次、前記各工程領域に移動させ、前記分注アームが実質的に同時に、所定の作業工程を実行するようにしたことを特徴とする自動分注装置。
【請求項２】
前記各分注アームは、前記回転支柱の円周方向に等間隔で配置されるとともに、前記回転支柱の回転軸から等距離位置に分注ノズルを有することを特徴とする請求項１に記載の自動分注装置。
【請求項３】
前記工程領域として少なくとも検体吸引領域および検体吐出領域を含むことを特徴とする請求項２に記載の自動分注装置。
【請求項４】
前記分注ノズルは、前記分注アームから着脱自在なディスポーザブルチップとして構成され、前記工程領域としてさらに、チップ装着領域およびチップ廃棄領域を含むことを特徴とする請求項３に記載の自動分注装置。
【請求項５】
前記分注ノズルは、前記分注アームに固定のノン・ディスポーザブルチップとして構成され、前記工程領域としてさらに、ノズル洗浄領域を含むことを特徴とする請求項３に記載の自動分注装置。
【請求項６】
前記チップ装着領域に前記ディスポーザブルチップを供給するためのチップ供給搬送ライン、前記検体吸引領域に検体吸引元容器を供給するための吸引元容器搬送ラインおよび前記検体吐出領域に検体吐出先容器を供給するための吐出先容器搬送ラインを備えたことを特徴とする請求項４に記載の自動分注装置。
【請求項７】
前記チップ廃棄領域において前記分注アームから前記ディスポーザブルチップを取り外すチップリムーバを備えたことを特徴とする請求項４または６に記載の自動分注装置。
【請求項８】
前記検体吸引領域に検体吸引元容器を供給するための吸引元容器搬送ラインおよび前記検体吐出領域に検体吐出先容器を供給するための吐出先容器搬送ラインを備えたことを特徴とする請求項５に記載の自動分注装置。
【請求項１】
鉛直方向に立設された回転支柱と、この回転支柱に上下動可能に配置構成された複数の昇降軸と、前記回転支柱の半径方向に延出するように各昇降軸に支持された複数の分注アームと、前記回転支柱の周囲に設定された複数の工程領域とを備え、
前記回転支柱の回転により前記各分注アームを順次、前記各工程領域に移動させ、前記分注アームが実質的に同時に、所定の作業工程を実行するようにしたことを特徴とする自動分注装置。
【請求項２】
前記各分注アームは、前記回転支柱の円周方向に等間隔で配置されるとともに、前記回転支柱の回転軸から等距離位置に分注ノズルを有することを特徴とする請求項１に記載の自動分注装置。
【請求項３】
前記工程領域として少なくとも検体吸引領域および検体吐出領域を含むことを特徴とする請求項２に記載の自動分注装置。
【請求項４】
前記分注ノズルは、前記分注アームから着脱自在なディスポーザブルチップとして構成され、前記工程領域としてさらに、チップ装着領域およびチップ廃棄領域を含むことを特徴とする請求項３に記載の自動分注装置。
【請求項５】
前記分注ノズルは、前記分注アームに固定のノン・ディスポーザブルチップとして構成され、前記工程領域としてさらに、ノズル洗浄領域を含むことを特徴とする請求項３に記載の自動分注装置。
【請求項６】
前記チップ装着領域に前記ディスポーザブルチップを供給するためのチップ供給搬送ライン、前記検体吸引領域に検体吸引元容器を供給するための吸引元容器搬送ラインおよび前記検体吐出領域に検体吐出先容器を供給するための吐出先容器搬送ラインを備えたことを特徴とする請求項４に記載の自動分注装置。
【請求項７】
前記チップ廃棄領域において前記分注アームから前記ディスポーザブルチップを取り外すチップリムーバを備えたことを特徴とする請求項４または６に記載の自動分注装置。
【請求項８】
前記検体吸引領域に検体吸引元容器を供給するための吸引元容器搬送ラインおよび前記検体吐出領域に検体吐出先容器を供給するための吐出先容器搬送ラインを備えたことを特徴とする請求項５に記載の自動分注装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−３１７３３０（Ｐ２００６−３１７３３０Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４１２１４（Ｐ２００５−１４１２１４）
【出願日】平成１７年５月１３日（２００５．５．１３）
【出願人】（３９００２９７９１）アロカ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１３日（２００５．５．１３）
【出願人】（３９００２９７９１）アロカ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
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