JP2003149255A - 直交座標および円筒座標に移動可能な分注装置 - Google Patents

直交座標および円筒座標に移動可能な分注装置

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JP2003149255A JP2001350529A JP2001350529A JP2003149255A JP 2003149255 A JP2003149255 A JP 2003149255A JP 2001350529 A JP2001350529 A JP 2001350529A JP 2001350529 A JP2001350529 A JP 2001350529A JP 2003149255 A JP2003149255 A JP 2003149255A
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electric pipette
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勝徳 池田
Yoshiaki Nishiya
西矢　　芳昭
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 分注装置における電動ピペット部、または液
体を吸引・吐出する先端部の稼動範囲を拡張する。 【解決手段】 液体を吸引、吐出が可能な電動ピペット
部が分注容量に応じて自動的に交換可能であり、該電動
ピペット部、または液体を吸引・吐出する先端部が、前
後、左右、上下のいずれか1つ、または2つ、または3つ
に移動可能な直線駆動機構に取付けられた基本駆動系
が、回転可能な駆動機構に取付けられ、さらに該回転可
能な駆動機構は該基本駆動系で移動できない方向に移動
可能な駆動機構に取り付けられた状態のユニットを複数
台使用し、液体を吸引、吐出する作業エリアを任意に拡
張することが可能な液体の分注装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動ピペットの稼
動範囲を拡張するための機構と電動ピペットに内蔵され
るピストンポンプのサイズを選択できる機構を組合わせ
た分注装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】研究用、医療用の自動精製装置や自動分
析装置においては、サンプルや試薬等の液体を所定の位
置にセットされた容器にて任意の量だけ吸入し、別の所
定の位置にセットされた容器に吐出するための電動ピペ
ットを利用した分注装置が必要不可欠なものとなってい
る。
【０００３】電動ピペットは図1に示す基本構造を有し
ている。電動ピペットのシリンダー内に直接、サンプル
や試薬を吸引することも可能であるが、異なるサンプル
や試薬を分注する場合の汚染（クロスコンタミネーショ
ン）が問題になる場合は、ピストンポンプの先端にノズ
ル部を設け、使い捨てのチップをノズルに装着し、チッ
プ内にサンプルや試薬を吸引する方法が一般的である。
【０００４】電動ピペットは図2に示すような直交座標
を移動可能な駆動機構に取付けられる。分注装置では液
体の吸引位置、吸引量、吐出位置、吐出量はあらかじめ
プログラミングしておくことが可能であり、液体の仕分
け作業をオートメーション化することが可能である。
【０００５】分注装置は、正確な液量を、正確な位置
（容器）に自動的に無人で仕分けする装置として、医
療、製薬、バイオなど液体を取扱う各分野で幅広く、従
来から広く使用されている。分注装置では液体の仕分け
作業において、高速性、正確性が要求される。
【０００６】高速性は電動ピペットを移動させる駆動系
の動作速度および電動ピペット部の数に依存する。前者
は駆動部のモーターの性能や減速比などによって決定さ
れる。後者は複数の電動ピペット部を使用したタイプを
一般的にマルチチャンネルタイプと称されており、４、
８、１２、９６チャンネルタイプが市販されている。
【０００７】正確性は電動ピペット内部のピストンポン
プ駆動部の正確性以外にも、ピストン外径やノズルに取
り付けら得るチップの空隙（デッドボリューム）に依存
する。すなわち外径の大きいピストンポンプや容積の大
きいチップで微量の液体を正確に分注することはできな
いのである。これはピストンポンプを用いた分注はピス
トンポンプ内の空気の容積変化を利用しているためであ
る。
【０００８】通常の分注液量は０．５μｌ前後から１０
μｌ前後、５μｌ前後から２００μｌ前後、１００μｌ
前後から１０００μｌ前後の3段階に分けられることが
多く、正確な液量を分注するためには、各々の段階で異
なるサイズのチップが使用されている。チップが異なる
ため、電動ピペット部に設けられたノズル、ピストンポ
ンプも異なる。すなわち電動ピペットの形状が異なる。
すなわち０．５μｌから１０００μｌの液量を正確に分
注するには、複数の電動ピペットが必要になるため、特
開平８−２２９４１４のような形状の異なる分注部（本
特許における電動ピペットに該当する）を自動的に交換
する分注装置も市販されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の分注装置は高速
化のためのマルチチャンネル化、正確性を確保するため
電動ピペット部の自動交換機構などの性能が追求されて
きた。いわゆる分注装置としての単独機能を追及したも
のである。
【００１０】近年、研究、医療分野の実験室の自動化
（ラボオートメーション）が注目されている。液体の分
注を中心に精製、反応、分析の自動化を行い、人為的ミ
スの低減、高速大量処理、省力化を目標としている。現
状のラボオートメーションは分注装置と自動車製造用な
ど産業用の搬送ロボットが組合わされた大掛かりのもの
である。すなわち分注前後になるサンプルや試薬の入っ
た容器を、分注装置、反応装置、分析装置間を移送させ
るために搬送ロボットが使用されている。分注、反応、
分析の各工程をブロック化し、液体などの容器を動かす
ことで一連の工程の連続処理が可能になっている。
【００１１】こうしたラボオートメーションの導入には
莫大な費用が必要であり、小中規模のラボで導入するこ
とは困難である。分注装置を相対的に大型化し、分注、
反応工程までを自動化したタイプも市販されているが、
やはり高価である。これら従来の分注装置は図2に示す
直交座標を移動可能な駆動系を使用している。前後左右
の水平座標における作業面積は駆動系の直交座標に依存
し、電動ピペットはそのエリア外に移動することはでき
ない。従って、第1の分注装置にある電動ピペットは、
このエリア内にあるサンプルや試薬のみを吸引し、この
エリア内にある別の容器にのみ吐出できる。このエリア
内に収まらない工程を第2の分注装置で行う場合には、
搬送ロボットを使用して、サンプルや試薬の入った容器
を移送するしかない。
【００１２】このような方式では搬送ロボットを導入す
るための費用や設置スペースが無駄であり、また容器ご
と移送してしまうため、必要とするサンプルや試薬の入
った容器が、再度、搬送ロボットにより第2の分注装置
から第1の分注装置に搬送されるまでは、必要とするサ
ンプルや試薬にアクセスすることができない。この問題
点は、同じサンプルを2つの工程に同時に進行させる場
合になどに表面化する。
【００１３】すなわち、従来の分注装置を使用して、同
じサンプルを2つの工程に同時に進行させるには、別の2
つの容器にサンプルを分注する必要性が発生する。同じ
サンプルや試薬を2つの容器に分注することは、スペー
スや資源の無駄である。あるいは複数台の搬送ロボット
が必要になる場合もあり、一般に分注装置よりも搬送ロ
ボットが高価なため、合理的とは云えない。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を改善しながら、小中規模のラボでオートメーションを
実現し、自動化の規模や予算に応じて機能や性能を向上
させることが可能な分注装置である。
【００１５】前述の問題点は電動ピペットの稼動エリ
ア、すなわち、電動ピペットが取付けられる駆動系が前
後、左右、上下の3軸によって構成され、電動ピペット
の稼動範囲はこれら3軸それぞれの移動可能量（有効ス
トローク）の制約を受けることにある。本発明では、直
交座標と円筒座標の移動可能な稼動機構を組合せること
で、電動ピペットの稼動エリアを拡張することに成功し
た。
【００１６】直交座標に移動可能な機構は、従来の分注
装置でも用いられているモーターの回転運動を直線運動
に変換する機構を用いる。円筒座標に移動可能な機構
は、モーターの回転運動を減速するなどして回転運動と
して伝える機構である。本発明では電動ピペット部を、
前後、左右、上下のいずれか1つ、または2つ、または3
つに移動可能な直線駆動機構に取付けられた基本駆動系
を組み立てる。該基本駆動系を回転可能な駆動機構に取
付け、さらに該回転可能な駆動機構は該基本駆動系で移
動できない方向に移動可能な駆動機構に取り付ける。
【００１７】実際の組合せとしては、電動ピペット部
を上下軸に、上下軸を左右軸に、左右軸を回転軸に、回
転軸を前後軸に取付ける。電動ピペット部を上下軸
に、上下軸を前後軸に、前後軸を回転軸に、回転軸を左
右軸に取付ける。電動ピペット部を左右軸に、左右軸
を上下軸に、上下軸を回転軸に、回転軸を前後軸に取付
けるなど、複数の組合せが考えられるが、いずれも直交
座標と円筒座標の移動可能な稼動機構を組合せにより達
成できる。このような方式により電動ノズルの稼動範囲
は拡張することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本特許の具体的な基本機構を図３
に示す。電動ピペット部を上下軸に、上下軸を左右軸
に、左右軸を回転軸に、回転軸を前後軸に取付けたもの
であるが、この組合せは本発明の１例である。
【００１９】図３に示すような本機構により、図４のよ
うな機能拡張が可能である。すなわち従来の分注装置か
ら図４に示すマイクロプレートリーダーのような分析装
置にサンプルなどを移送するには、別途搬送システムと
分注装置が必要である。あるいは分注装置の電動ピペッ
トの稼動範囲内にマイクロプレートリーダーが収まるよ
うに分注装置を作り直す必要があるが、本発明によれ
ば、回転軸を回転させるだけでマイクロプレートリーダ
ーへのサンプル移送を簡単に実現することができる。
【００２０】さらに図５に示すように複数の作業を本発
明による機構のみで連続して自動化することが可能であ
る。
【００２１】
【発明の効果】本発明により、小中規模のラボでオート
メーションを実現し、自動化の規模や予算に応じて機能
や性能を向上させることが可能な分注装置を実施するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピストンポンプの概略を示す。 １：プランジャー ２：シリンダー ３：Ｏリング ４：ノズル ５：チップ ６：液体
【図２】従来の分注機の概略を示す。 １：左右軸 ２：前後軸 ３：上下軸 ４：電動ピペット
【図３】本特許の基本機構の概略を示す。 １：左右軸 ２：前後軸 ３：上下軸 ４：電動ピペット ５：回転軸
【図４】本特許の基本機構の応用例を示す。 １：左右軸 ２：前後軸 ３：上下軸 ４：電動ピペット ５：回転軸 ６：サンプル（マイクロプレート） ７：分析装置（マイクロプレートリーダー）
【図５】本特許の基本機構の応用例を示す。 １：本特許の基本機構 ２：作業ステージ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】液体を吸引、吐出が可能な電動ピペット部
    または液体を吸引・吐出する先端部が前後、左右、上下
    の3軸によって構成される直交座標に移動可能な駆動系
    をもつ液体の分注装置において、さらに、該電動ピペッ
    ト部または先端部の稼働エリアを、該直交座標に移動可
    能なエリアの外部に移動可能にする、別の駆動系を有す
    ることを特徴とする液体の分注装置。
  2. 【請求項２】別の駆動系が、円筒座標に移動可能な駆動
    機構であることを特徴とする請求項１に記載の液体の分
    注装置。
  3. 【請求項３】液体を吸引、吐出が可能な電動ピペット
    部、または液体を吸引・吐出する先端部が分注容量に応
    じて自動的に交換可能であることを特徴とする、請求項
    １または２に記載の液体の分注装置。
  4. 【請求項４】液体を吸引・吐出が可能な電動ピペット
    部、または液体を吸引・吐出する先端部が前後・左右・
    上下のいずれか1つ、または2つ、または3つに移動可能
    な直線駆動機構に取付けられた基本駆動系が、回転可能
    な駆動機構に取付けられ、さらに該回転可能な駆動機構
    は該基本駆動系で移動できない方向に移動可能な駆動機
    構に取り付けられたことを特徴とする、請求項１〜３に
    記載の液体の分注装置。
  5. 【請求項５】液体を吸引、吐出が可能な電動ピペット
    部、または液体を吸引・吐出する先端部が分注容量に応
    じて自動的に交換可能であることを特徴とする、請求項
    ４に記載の液体の分注装置。
  6. 【請求項６】液体を吸引、吐出が可能な電動ピペット部
    が分注容量に応じて自動的に交換可能であり、該電動ピ
    ペット部、または液体を吸引・吐出する先端部が、前
    後、左右、上下のいずれか1つ、または2つ、または3つ
    に移動可能な直線駆動機構に取付けられた基本駆動系
    が、回転可能な駆動機構に取付けられ、さらに該回転可
    能な駆動機構は該基本駆動系で移動できない方向に移動
    可能な駆動機構に取り付けられた状態のユニットを複数
    台使用し、液体を吸引、吐出する作業エリアを任意に拡
    張することが可能な液体の分注装置。
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