JP2019117073A - 試薬保管庫及び試薬保管庫を備えた自動分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットによる作業に適した試薬保管庫及びこれを備えた自動分析装置を提供する。【解決手段】試薬保管庫１０は、ロボットによって所定の作業が可能な所定の位置に配置される。試薬保管庫１０は、上面開口部１２ａを有し、試薬容器２０を収容する容器収容部１２と、容器収容部１２を出し入れする前面開口部、および、前面開口部に連通し、容器収容部１２を収納する収納空間１１ｂを有する保管庫本体１１と、を備える。容器収容部１２が保管庫本体１１に収納された収納状態では容器収容部１２の上面開口部１２ａが封止され、且つ、容器収容部１２が保管庫本体１１から引き出された引き出し状態ではロボットにより容器収容部１２に収容された試薬容器２０内の試薬２１に対し上方から直接アクセス可能に構成される。【選択図】図２

Description

本発明は、試薬保管庫及び試薬保管庫を備えた自動分析装置に関する。

従来、臨床検査における生化学分析や免疫分析等の化学分析を自動で実行する自動分析装置が知られている。例えば特許文献１には、分析で使用する試薬が変性して分析データが悪化しないよう、試薬ボトルの冷却機構を有する試薬保管庫及びこれを備えた自動分析装置が開示されている。この試薬保管庫は試薬ボトルを設置するための小区画が設けられた試薬保持引き出しと、試薬保持引き出しを収納する角筒形状の試薬保管筒体を有する。各試薬ボトルはボトル上面に試薬の吸引を行うための試薬吸引口を有しており、各試薬ボトルは吸引口が開口された状態で各小区画内に挿入される。試薬ボトルの挿入及び取り出し作業は作業者によって行われる。

ところで、近年、様々な分野において、ロボットと作業者が同じ作業空間内で共同して作業を行うことが提案されている。そこで、上記のような自動分析装置においてもロボットを導入して全ての作業を自動化することが検討されている。

特開２０１４−１１９３２８号公報

しかし、上記従来技術の試薬保管庫及びこれを備えた自動分析装置では、例えば試薬保管庫における試薬ボトルの挿入及び取り出し作業等は作業者によって行われる。このため、ロボットの導入に際しては更なる改良の余地があった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ロボットによる作業に適した試薬保管庫及びこれを備えた自動分析装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のある形態に係る試薬保管庫は、ロボットによって所定の作業が可能な所定の位置に配置された試薬保管庫であって、上面開口部を有し、試薬容器を収容する容器収容部と、前記容器収容部を出し入れする前面開口部、及び、前記前面開口部に連通し、前記容器収容部を収納する収納空間を有する保管庫本体と、を備え、前記容器収容部が前記保管庫本体に収納された収納状態では前記容器収容部の上面開口部が封止され、且つ、前記容器収容部が前記保管庫本体から引き出された引き出し状態では前記ロボットにより前記容器収容部に収容された前記試薬容器内の試薬に対し上方から直接アクセス可能に構成される。

上記構成によれば、試薬容器を収容した容器収容部を保管庫本体の前面開口部から収納空間に出し入れすることができる。これにより、容器収容部を保管庫本体に収納した状態では容器収容部の上面開口部が封止されるので試薬を保管することができる。一方、容器収容部を保管庫本体から引き出した状態ではロボットにより、容器収容部に収容された試薬容器内の試薬に対し上方から直接アクセスして、例えば分注作業を行うことができる。

前記容器収容部の内側底面が、水平方向に対して傾斜するように構成されていてもよい。

上記構成によれば、引出の底部の内面が、水平方向に対して傾斜しているので、試薬が消費されるに従って、容器内の試薬は傾斜方向に集められる。これにより容器内の試薬をほぼ完全に消費することが可能になる。

前記容器収容部の内側底面が、前端より後端が下方に位置するように傾斜されていてもよい。

上記構成によれば、容器収容部の内側底面が、前端より後端が下方に位置するように傾斜されているので、試薬が消費されるに従って、容器収容部に収容された容器内の試薬はロボットの作業側とは反対側に集められる。試薬は、例えばロボットの先端（エンドエフェクタ）に装着されたピペットにより吸引されるが、試薬は容器内においてロボットの作業側に集められるよりも反対側に集められる方が、ピペットの先端部によって試薬にアクセスし易い。

上記試薬保管庫は、前記容器収容部を前記保管庫本体に対して自動で出し入れ可能に構成されたスライド機構を更に備えていてもよい。

上記構成によれば、スライド機構により、容器収容部が保管庫本体に対して自動で出し入れすることができる。開閉速度を適切な速度に調整することで、試薬容器の上面開口部から液状の試薬がこぼれることはない。

前記スライド機構は、前記ロボットの外部軸によって動作するように構成されていてもよい。

上記構成によれば、スライド機構がロボットの外部軸によって動作するように構成されるので、例えば分注ロボットの制御動作に連動させることができる。

上記試薬保管庫は、前記引き出し状態にある前記容器収容部の下に配置され、別の試薬容器を載置するための置台を更に備え、前記容器収容部を保管庫本体に収納した状態では前記ロボットにより前記置台に載置された前記別の試薬容器内の試薬に対し上方から直接アクセス可能に構成されていてもよい。

上記構成によれば、容器収容部を保管庫本体に収納した状態では上方から置台に載置された別の試薬容器内の試薬に対し直接アクセスして、例えば分注作業を行うことができる。

前記置台の載置面が、水平方向に対して傾斜するように構成されていてもよい。

上記構成によれば、置台の載置面が、水平方向に対して傾斜しているので、試薬が消費されるに従って、容器内の試薬は傾斜方向に集められる。これにより、例えば自動分析装置の吸引ノズルにより容器内の試薬をほぼ完全に消費することが可能になる。

前記置台の載置面が、前端より後端が下方に位置するように傾斜されていてもよい。

上記構成によれば、置台の載置面が、前端より後端が下方に位置するように傾斜されているので、試薬が消費されるに従って、置台の上に載置された容器内の試薬はロボットの作業側とは反対側に集められる。試薬は、例えばロボットの先端（エンドエフェクタ）に装着されたピペットにより吸引されるが、試薬は容器内においてロボットの作業側に集められるよりも反対側に集められる方が、ピペットの先端部によって試薬にアクセスし易い。

本発明のその他の態様に係る自動分析装置は、上記試薬保管庫を備えた自動分析装置である。

本発明は、以上に説明した構成を有し、ロボットによる作業に適した試薬保管庫及びこれを備えた自動分析装置を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る自動分析装置の構成を示す斜視図である。 図２は、図１の試薬保管庫の斜視図である。 図３は、図１の試薬保管庫の平面図である。 図４は、図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。 図５は、図１の試薬分注ロボットのエンドエフェクタの構成を示す斜視図である。 図６は、試薬分注ロボットの動作を説明するための模式図である。

以下、好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したものである。

［自動分析装置］
図１は、本実施形態に係る自動分析装置の構成を示す斜視図である。本実施形態の自動分析装置１００は、ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay)法を用いて試薬内の抗体濃度を検出する。自動分析装置１００は、ロボットモジュール１と、検査機器モジュール２と、ストッカーモジュール３と、チップラックモジュール４と、試薬タンクモジュール５とを備える。各モジュール（１〜４）を支持するベース８は、ほぼ同一の高さである。各ベース８の側面には互いに着脱可能な接続部材（図示せず）が設けられる。これにより、各モジュールの接続又は分割が容易であるとともに自動分析装置１００のレイアウトを柔軟に変更することができる。

ロボットモジュール１は、ベース８上に配置された２台の作業用ロボット（１ａ、１ｂ）を備えている。これらのロボットは制御装置（図示せず）によって制御される。プレート搬送ロボット１ａは、垂直多関節型のロボットアームと、ロボットアームの先端に取り付けられた搬送用のエンドエフェクタとを備える。試薬分注ロボット１ｂは、垂直多関節型のロボットアームと、ロボットアームの先端に取り付けられた分注用エンドエフェクタとを備える。

検査機器モジュール２は、ベース８上に配置された検査機器２５を備えている。検査機器２５は試薬の入ったプレートを検査する。ストッカーモジュール３は、ベース８上に配置されたプレートラック３１を備えている。プレートラック３１には複数のプレートが収納及び保管されている。チップラックモジュール４は、ベース８上に配置されたチップラック４１を備えている。チップラック４１には複数のチップが配置されている。試薬タンクモジュール５は、ベース８上に配置された試薬保管庫１０を備える。ここでチップラック４１、試薬保管庫１０、プレートラック３１および検査機器２５は、２台のロボット（１ａ、１ｂ）によって所定の作業が可能な所定の位置にそれぞれ配置される。試薬保管庫１０およびプレートラック３１は制御装置（図示せず）によって制御される。試薬分注ロボット１ｂはチップラック４１に配置されたチップ（図示せず）をピペット（図示せず）に装着し、ピペットを使って試薬保管庫１０に保管された試薬をチップに入れる。一方、プレート搬送ロボット１ａは、プレートラック３１に収納されたプレートを取り出し、ロボットの作業台の上に配置する。試薬分注ロボット１ｂは作業台の上に配置されたプレートにチップを介して試薬を注入する。プレート搬送ロボット１ａは、試薬が注入されたプレートを作業台から検査機器２５の所定位置まで搬送して検査機器２５にセットする。検査機器２５により試薬の入ったプレートが検査される。

［試薬保管庫］
次に、試薬保管庫１０の構成について図面を用いて説明する。図２は、試薬保管庫１０の斜視図である。図３は、試薬保管庫１０の平面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。

試薬保管庫１０は、容器収容部１２と、容器収容部１２を収納する保管庫本体１１と、容器収容部１２を保管庫本体１１に対して前後方向（図ではＸ軸に平行な方向）にスライド可能に構成されたスライド機構１３とを備える。試薬容器２０は、矩形状の上面開口部２０ａを有する箱体である。試薬容器２０の内部には液状の試薬２１が入っている。

容器収容部１２は、矩形状の上面開口部１２ａを有する箱体である。容器収容部１２は３つの試薬容器２０を並べて配置可能な内側底面１２ｂを有する。３つの試薬容器２０が容器収容部１２に収容される。容器収容部１２の外側の両外壁面にはスライド機構１３の第１部材１３ａが設けられる。

保管庫本体１１は、前面開口部１１ａと、前面開口部１１ａに連通する収納空間１１ｂとを有する。前面開口部１１ａは、容器収容部１２を出し入れするよう矩形状に形成される。収納空間１１ｂは、容器収容部１２を収納するよう略立方体形状に形成される。容器収容部１２は保管庫本体１１の前面開口部１１ａから収納空間１１ｂに出し入れすることができる。保管庫本体１１の内側の両内壁面にはスライド機構１３の第２部材１３ｂが設けられる。

スライド機構１３は、容器収容部１２の外側の両外壁面に設けられた第１部材１３ａと、保管庫本体１１の内側の両内壁面に設けられた第２部材１３ｂから構成される。容器収容部１２は保管庫本体１１に対して前後方向（図ではＸ軸に平行な方向）にスライドすることができる。本実施形態では、スライド機構１３は、試薬分注ロボット１ｂの外部軸によって動作する。すなわち、容器収容部１２は保管庫本体１１に対して自動で出し入れ可能に構成される（図３参照）。

また、図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）に示すように、容器収容部１２が保管庫本体１１に収納された収納状態では容器収容部１２の上面開口部１２ａが封止される。これにより、容器収容部１２に収容された試薬を遮光することができ、また、乾燥を防止することできる。一方、図３（Ａ）及び図４（Ａ）に示すように、容器収容部１２が保管庫本体１１から引き出された引き出し状態では試薬分注ロボット１ｂにより容器収容部１２に収容された試薬容器２０内の試薬２１に対し上方から直接アクセス可能になる。

また、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、容器収容部１２の内側底面１２ｂは、水平方向（図ではＸ―Ｙ平面）に対して傾斜するように構成される（図４参照）。本実施形態では、容器収容部１２の内側底面１２ｂは、水平方向に対して１度傾斜している。尚、図面では傾斜角を誇張して示している。また、容器収容部１２の内側底面１２ｂは、前端（図ではＸ軸の負側）より後端（図ではＸ軸の正側）が下方に位置するように傾斜されている。

また、試薬保管庫１０は、図４（Ａ）に示すように、引き出し状態にある容器収容部１２の下に配置され、別の試薬容器２０を載置するための置台１４を更に備えている。図４（Ｂ）に示すように、容器収容部１２を保管庫本体１１に収納した状態ではロボット１ｂにより置台１４に載置された別の試薬容器２０内の試薬２１に対し上方から直接アクセス可能に構成される。置台１４の載置面１４ａは、水平方向に対して傾斜するように構成される。本実施形態の置台１４の載置面１４ａは、水平方向に対して１度傾斜するように構成される。尚、図面では傾斜角を誇張して示している。置台の載置面は、前端（図ではＸ軸の負側）より後端（図ではＸ軸の正側）が下方に位置するように傾斜されている。

［分注動作］
次に、自動分析装置１００の動作について図面を用いて説明する。ここでは試薬分注ロボット１ｂの動作を中心に説明する。図５は、試薬分注ロボット１ｂの先端に取り付けられるエンドエフェクタ６の構成を示す斜視図である。図５に示すように、エンドエフェクタ６は、本体部６ａと、本体部６ａの上部に設けられたメカニカルインターフェース６ｂと、ピペット６ｃ部と、を有する。本実施形態ではピペット部６ｃは、８本のピペット７が装着されたマルチチャンネルピペットである。尚、ピペット部６ｃに装着されるピペット７の本数は、１、１２、１６、４８又は６４でもよい。ピペット部６ｃには二種類のプランジャ（分注用とチップリリース用）が設けられている。これらのプランジャはロボットコントローラ（図示せず）により制御される。ピペット７の先端には専用のピペットチップ（図示せず）が装着される。分注用プランジャによりピペットチップから試薬が吸い上げられ、プレートに試薬が注入されるようになっている。

従来、人によるピペットワークではチップ（ピペット７）を溶液（試薬）に沈めず、チップ（ピペット７）の外側に溶液（試薬）を付着させないようにする。これに対し、本実施形態における試薬分注ロボット１ｂによるピペットワークは人によるピペットワークとは異なる。

図６（Ａ）は、比較例として、ロボット１ｂにより水平な作業台に置かれた試薬容器２０内の試薬２１を吸い取る場合を示している。同図では、便宜上、ピペット７と試薬容器２０のみ示している。図６（Ａ）に示すように、ロボット１ｂで実行する際は、溶液（試薬）の液量を把握できないため、チップ（ピペット７）を試薬容器２０の底までつける。そして、チップ（ピペット７）の外側に付着した余分な溶液（試薬）を吸い取る動作を行う。しかし、試薬容器２０は水平な作業台に配置されているため、溶液（試薬）が消費されるにしたがって、最終的には、試薬２１は試薬容器２０の底に点在してしまう。このため、比較例では、試薬２１を最後まで消費することができない。

これに対し、図６（Ｂ）は、ロボット１ｂにより、本実施形態の試薬保管庫１０に収容された試薬容器２０内の試薬２１を吸い取る場合を示している。容器収容部１２の内側底面１２ｂや置台１４の載置面１４ａが、水平方向に対して僅かに傾斜しているので、図６（Ｂ）に示すように、試薬２１が消費されるに従って、試薬容器２０内の試薬２１は傾斜方向に集められる。これにより試薬容器２０内の試薬２１をほぼ完全に消費することが可能になる。また、容器収容部１２の内側底面１２ｂや置台１４の載置面１４ａは、前端より後端が下方に位置するように傾斜されているので、試薬２１が消費されるに従って、容器収容部１２に収容された試薬容器２０内の試薬２１はロボット１ｂの作業側とは反対側に集められる。試薬２１は、例えばロボット１ｂの先端（エンドエフェクタ６）に装着されたピペット７により吸引されるが、試薬２１は試薬容器２０内においてロボット１ｂの作業側に集められるよりも反対側に集められる方が、ピペット７の先端部によって試薬２１にアクセスし易い。

尚、本実施形態では、容器収容部１２の内側底面１２ｂや置台１４の載置面１４ａの傾斜角は１度であったが、僅かに傾斜していればこれに限られない。例えば、傾斜角は、０度よりも大きく１度以下の範囲でもよいし、０度よりも大きく５度以下の範囲でもよい。

（その他の実施形態）
尚、本実施形態では、試薬保管庫１０には試薬２１を保管するような構成としたが、試薬２１に限らず、検体（人体から採取した血液や生体組織）を保管するようにしてもよい。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／または機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明は、ロボットによる作業が行われる試薬保管庫及びこれを備えた自動分析装置に有用である。

１ ロボットモジュール
１ａ プレート搬送ロボット
１ｂ 試薬分注ロボット
２ 検査機器モジュール
３ ストッカーモジュール
４ チップラックモジュール
５ 試薬タンクモジュール
６ エンドエフェクタ
７ ピペットチップ
８ ベース
１０ 試薬保管庫
１１ 保管庫本体
１１ａ 前面開口部
１１ｂ 収納空間
１２ 容器収容部
１２ａ 上面開口部
１２ｂ 内側底面
１３ スライド機構
１４ 置台
１４ａ 載置面
２０ 試薬容器
２０ａ 上面開口部
２１ 試薬
１００ 自動分注装置

Claims (9)

1. ロボットによって所定の作業が可能な所定の位置に配置された試薬保管庫であって、
   上面開口部を有し、試薬容器を収容する容器収容部と、
   前記容器収容部を出し入れする前面開口部、および、前記前面開口部に連通し、前記容器収容部を収納する収納空間を有する保管庫本体と、を備え、
   前記容器収容部が前記保管庫本体に収納された収納状態では前記容器収容部の上面開口部が封止され、且つ、前記容器収容部が前記保管庫本体から引き出された引き出し状態では前記ロボットにより前記容器収容部に収容された前記試薬容器内の試薬に対し上方から直接アクセス可能に構成される、試薬保管庫。
2. 前記容器収容部の内側底面が、水平方向に対して傾斜するように構成される、請求項１に記載の試薬保管庫。
3. 前記容器収容部の内側底面が、前端より後端が下方に位置するように傾斜されている、請求項２に記載の試薬保管庫。
4. 前記容器収容部を前記保管庫本体に対して自動で出し入れ可能に構成されたスライド機構を更に備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の試薬保管庫。
5. 前記スライド機構は、前記ロボットの外部軸によって動作するように構成される、請求項４に記載の試薬保管庫。
6. 前記引き出し状態にある前記容器収容部の下に配置され、別の試薬容器を載置するための置台を更に備え、
   前記容器収容部を保管庫本体に収納した状態では前記ロボットにより前記置台に載置された前記別の試薬容器内の試薬に対し上方から直接アクセス可能に構成される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の試薬保管庫。
7. 前記置台の載置面が、水平方向に対して傾斜するように構成される、請求項６に記載の試薬保管庫。
8. 前記置台の載置面が、前端より後端が下方に位置するように傾斜されている、請求項７に記載の試薬保管庫。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の試薬保管庫を備えた自動分析装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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