JP5020138B2 - 創薬用マイクロチューブのキャップ装着装置 - Google Patents
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Description
そのため、試料を溶解した溶液を創薬用マイクロチューブと呼ばれる円筒状又は四角筒状の小型容器に封入し、この創薬用マイクロチューブをSBS(Society for Biomolecular Screening)規格に準拠した16行×24列の合計384個の区画を有する保管プレート(以下、「384プレート」と称す)に縦列収容し、保管や搬送を行っている(例えば、特許文献1参照)。
そのため、人手によって、一本ずつキャップを装着することが余儀なくされており、384プレートに縦立収容された創薬用マイクロチューブの開口部の全てにキャップを装着するためには、かなりの手間と時間を要していた。
このHTSは、高度にシステム化した方法で短期間に多数(例えば、数万〜数十万種類)の化合物を生化学的に評価して、新規なリード化合物、すなわち、誘導体化することで、特異性、効果、薬物動態などの点で磨きあげられ、完成品である医薬品となり得る化合物を迅速に発見できるという利点を有している(例えば、特許文献2、3参照)。
しかしながら、384プレートに縦列収容されている創薬用マイクロチューブは、従来の96プレート(8行×12列)用の創薬用マイクロチューブに比べて、容器の肉厚が薄く強度的に弱いため、キャップの装着を自動化しようとした場合、過大な力が創薬用マイクロチューブに掛かり、破損するなどの課題が指摘されていた。
ここで、本発明において、保管プレートまたは整列プレートの「区画」とは、創薬用マイクロチューブまたは創薬用マイクロチューブのキャップを収容する収容部のことを意味している。保管プレートの区画のことを特に「ウェル」と呼ぶこともある。
ここで、本発明において、「面一(つらいち)」とは、突き合わされた部材に「段差がない状態」であることを意味している。
さらに、整列プレートに予め整列させたキャップを一区画単独に創薬用マイクロチューブの開口部に向けて弾性部材により下方に付勢して押し下げる一区画用押し下げピンと、前記昇降アクチュエータに固設されて一区画用押し下げピンをY軸方向に移動させるY軸アクチュエータとを備えていることにより、創薬用マイクロチューブを複数本同時に装着したり1本だけ単独に装着したりすることができるため、HTSの実施に要求される複雑なキャップ装着動作を実現することができるばかりでなく、万一、一区画用押し下げピンに一定以上の力が加わったときであっても、一区画用押し下げピンを、この一区画用押し下げピンを上下動可能に支持する一区画用単独ホルダに沿って上方に逃がすことが可能になるため、装置の信頼性を向上させることができる。
また、一列用複数ホルダが、それぞれリニアガイドを介して昇降アクチュエータのスライダに取り付けられているため、それぞれの一列用複数ホルダが良好な平行状態を保ったまま昇降動作が行われる。
これにより、暗所でキャップの装着を行う時など、保管プレートの外フレーム上端面に印字された行番号および列番号が確認できない場合であっても保管プレートのプレートテーブルへの装着向きを間違えることがないので、より好ましい。
ここで、図1は、本実施例の創薬用マイクロチューブのキャップ装着装置の全体斜視図であり、図2は、図1に示したキャップ装着装置を矢視II方向から見たときの正面図であり、図3は、図1に示したキャップ装着装置を矢視III方向から見たときの側面図である。
一列用押し下げピン110および一区画用押し下げピン132は、鉄やステンレスなどから製造された棒状のものであって、太さは後述するキャップの凹部の内径より小さくしている。
そのため、一列用押し下げピン110または一区画用押し下げピン132によって整列プレート180の区画に予め整列させたキャップを創薬用マイクロチューブの開口部に向けて押し下げるときに、一列用押し下げピン110の先端および一区画用押し下げピン132の先端が、整列プレート180の隔壁上端面に衝突することなく円滑にキャップを押し下げることができる。
また、キャップを押し下げるときに、一列用押し下げピン110の先端および一区画用押し下げピン132の先端がキャップの凹部の内周壁面によってガイドされるため、キャップの姿勢が垂直状態に保たれ、安定してキャップを創薬用マイクロチューブの開口部に挿入することができる。
そして、創薬用マイクロチューブの開口部を密封した後には、一列用押し下げピン110および一区画用押し下げピン132は、スムーズにキャップから外れて、創薬用マイクロチューブを引き上げることがない。
一列用複数ホルダ120は、それぞれ独立してリニアガイド114に案内されて上下動可能であるとともに、コイルばねからなる弾性部材116により下方に付勢されている。
このような構成にしたことにより、創薬用マイクロチューブ1本当たりの通常の押し付け力をFとすると、1列16本では、16Fのばね力が必要であるが、1個のキャップをその力で創薬用マイクロチューブの開口部に向けて押し下げると、創薬用マイクロチューブが破損するおそれがある。
本発明のように4本ずつ束ねて1つのブロックとすると、1本の創薬用マイクロチューブに掛かる押し付け力は4Fとなり、創薬用マイクロチューブが破損する心配がなく、その効果は甚大である。
すなわち、127.76mm×85.47mmの長方形状の外フレームの内側に384個の区画を有しているが、本発明の技術的思想は、384の1/4の96個の区画を有する保管プレートおよび整列プレートや、384の4倍の1536個の区画を有する保管プレートおよび整列プレートに応用することもできる。
また、本実施例においては、一列用押し下げピン110および一区画用押し下げピン132を下方に付勢する弾性部材としてコイルばね116を用いているが、これに限られることなく弾性を有するゴムなどを用いることも可能である。
ここで、図4は、本実施例で用いた整列プレート180と保管プレート200を重ね合わせる直前の状態を整列プレート180の一部を切り欠いて示した斜視図である。
また、図5は、図4に示した整列プレート180と保管プレート200を重ねたときに面Vで切断して矢視の方向から見たときの斜視図であり(但し、収容されている創薬用マイクロチューブの本体TとキャップCの状態は、図4とは異なる)、図6は、図5を矢視VI方向から見たときの上面図であり、図7は、図5を矢視VII方向から見たときの断面図である。
図8は、本実施例の創薬用マイクロチューブのキャップ装着装置100に好適に用いられる創薬用マイクロチューブの本体およびキャップの構造を示した全体斜視図である。
そして、外フレーム182の内側に区画188を形成する外フレーム182の高さより短い格子状の隔壁184を外プレート182の上端面182aと面一となるように有しており、隔壁184の交点に下方に向けて垂設された外フレーム182の下端面182bと面一となるキャップ支持ピン186を有している。
キャップCの材料としては、弾性変形して整列プレート180の区画188を通過するため、弾力性に優れたPE(Polyethylene)などにより形成することが好ましい。
一方、本体Tの材料としては、例えば、オレフィン系樹脂またはエラストマーを用いることが好ましい。さらに具体的には、PP(Polypropylene)、LDPE(Low Density Polyethylene)、HDPE(High Density Polyethylene)またはTPE(Thermoplastic Elastomer)を用いることが好ましい。
このような材料を用いて成形すれば、創薬用マイクロチューブのキャップCと本体Tとの密着性を増すことができるので、本体T内に封入された試料が外部に漏れ出すことない。そして、本体T内の試料の蒸発や乾燥を防止することができる。
そして、外側面の角部に面取りが施されている。
そして、その開口部T1は、円筒形状でキャップCが嵌合するように成形されている。
本実施例の創薬用マイクロチューブのキャップCは、創薬用マイクロチューブの開口部T1に挿入される挿入部(C5〜C7)と、この挿入部の外周径よりも大きな外周径を有し創薬用マイクロチューブの開口部T1から突出する把持部C4を有している。
そのため、整列プレート180の1つの区画188にキャップCが横向きに嵌ってしまうことが防止される。
その理由は、キャップCの全長が整列プレート180のピッチの2倍以上であると、整列プレート180上に横向きに存在するキャップCは、常に2つ以上の整列プレート180の隔壁184に跨り安定した状態で存在するため、キャップ整列装置を用いて整列プレート180を振動させたとしてもキャップCが整列プレート180の区画188に刺さり難く、整列プレート180にキャップCを整列させる際の効率が低下するからである。
その結果、整列プレート180の1つの区画188にキャップCが逆さまに嵌ってしまうことが防止される。
この鍔C3は、整列プレート180を保管プレート200上に重ねて合わせてキャップCの上端面を前述した一列用押し下げピンまたは一区画用押し下げピンで押し下げて、保管プレート200に縦列収容されている創薬用マイクロチューブの開口部T1を密封するときに、整列プレート180の区画188を円滑に通り抜ける必要があるため、薄く変形しやすい形状をしている。
その結果、キャップCを整列プレート180に整列させる際に、整列プレート180の区画188に嵌り易いとともに、整列プレート180を保管プレート200上に重ね合わせて、創薬用マイクロチューブの開口部T1をキャップCで密封するときに、創薬用マイクロチューブの開口部T1とキャップCとが嵌合し易い。
この凹部C1の内周径よりも若干大きな直径を有するピッキング棒(図示はされていない)を凹部C1に刺すことによって、ピッキング棒は、キャップCの弾性に抗して凹部C1に緊合する。
そのため、ピッキング棒を保管プレート200に縦列収容されている創薬用マイクロチューブのキャップCの凹部C1に刺して引き上げることによって、保管プレート200から創薬用マイクロチューブを引き抜くことができる。
したがって、図4に示したように、隣接する創薬用マイクロチューブのキャップC間に、ほとんど隙間がない場合であっても確実に所望の創薬用マイクロチューブを引き抜くことができるとともに、ピッキング棒をロボットアームなどの多軸アクチュエータに取り付けることによって、SBS規格に準拠した384個の区画208を有する保管プレート200に縦列収容された創薬用マイクロチューブのピッキングを自動化することができる。
さらに、ピッキング軸が凹部C1に嵌り易いように、凹部C1の内周縁にテーパC2を設けている。
このくびれC5を設けたことにより、キャップCの挿入部の外周面と創薬用マイクロチューブの開口部T1の内壁面との間に形成される気密嵌合面C6の面積が小さくなり、気密嵌合面C6に生じる接触面圧が大きくなるため、キャップCと創薬用マイクロチューブの開口部T1との気密性が向上する。
さらに、本実施例においては、気密嵌合面C6をくびれC5側からテーパC7側に向けて、1°のテーパで拡幅させており、テーパC7と気密嵌合面C6の境界部付近に接触面圧を集中させることにより、創薬用マイクロチューブの開口部T1とキャップCとの気密性を一層向上させている。
そのため、キャップCの把持部C4を人の指で把持できるため、キャップCの取扱性が向上する。
また、任意のキャップ装着パターンに対して一区画のみキャップを装着できるように、一列用押し下げピンに加えて、1列16区画の任意の位置に移動できる一区画用押し下げピンを有しており、保管プレートに縦列収容された創薬用マイクロチューブの開口部を整列プレートを用いて、一度にキャップで密封することを実現し、創薬研究の高効率化に寄与するものであって、その産業上の利用可能性はきわめて高い。
110 ・・・ 一列用押し下げピン
114 ・・・ リニアガイド
116 ・・・ コイルばね
120 ・・・ 一列用複数ホルダ
130 ・・・ 一区画用単独ホルダ
132 ・・・ 一区画用押し下げピン
140 ・・・ X軸アクチュエータ
140a・・・ (X軸アクチュエータの)スライダ
142 ・・・ プレートテーブル
142a・・・ (プレートテーブルの)ガイドフレーム
150 ・・・ 昇降アクチュエータ
150a・・・ (昇降アクチュエータの)スライダ
152 ・・・ 昇降ベース板
160 ・・・ Y軸アクチュエータ
160a・・・ (Y軸アクチュエータの)スライダ
160b・・・ (Y軸アクチュエータの)ホルダ保持板
180 ・・・ 整列プレート
182 ・・・ (整列プレートの)外フレーム
182a・・・ (整列プレートの外フレームの)上端面
182b・・・ (整列プレートの外フレームの)下端面
184 ・・・ (整列プレートの)隔壁
186 ・・・ (整列プレートの)キャップ支持ピン
188 ・・・ (整列プレートの)区画
200 ・・・ 保管プレート
202 ・・・ (保管プレートの)外フレーム
204 ・・・ (保管プレートの)隔壁
206 ・・・ (保管プレートの)チューブ支持ピン
208 ・・・ (保管プレートの)区画
T ・・・ (創薬用マイクロチューブの)本体
T1 ・・・ (創薬用マイクロチューブ本体の)開口部
C ・・・ (創薬用マイクロチューブの)キャップ
C1 ・・・ (創薬用マイクロチューブのキャップの)凹部
C2 ・・・ (創薬用マイクロチューブのキャップ凹部内壁の)テーパ
C3 ・・・ (創薬用マイクロチューブのキャップの)鍔
C4 ・・・ (創薬用マイクロチューブのキャップの)把持部
C5 ・・・ (創薬用マイクロチューブのキャップ挿入部の)くびれ
C6 ・・・ (創薬用マイクロチューブのキャップ挿入部の)気密嵌合面
C7 ・・・ (創薬用マイクロチューブのキャップの挿入部の)テーパ
Claims (6)
- 開口した創薬用マイクロチューブが縦立収容されている格子状の複数の区画を有する保管プレート上に該保管プレートと同じピッチおよび同じ数の区画を有し該区画に創薬用マイクロチューブの開口部を密封するキャップを予め整列させてキャップを押し下げる力で撓むことのない整列プレートを重ね合わせて、前記キャップを創薬用マイクロチューブの開口部に向けて押し下げることにより該開口部を保管プレートの一列同時に密封する創薬用マイクロチューブのキャップ装着装置であって、
前記整列プレートに予め整列させたキャップを保管プレートの一列分の区画同時に創薬用マイクロチューブの開口部に向けて弾性部材により下方に付勢して押し下げる前記一列分の区画数を有する一列用押し下げピンと、
該一列用押し下げピンを上下に移動させる昇降アクチュエータと、
前記保管プレートおよび整列プレートとを重ね合わせて保持するプレートテーブルと該プレートテーブルをX軸方向に移動させるX軸アクチュエータと、
前記整列プレートに予め整列させたキャップを一区画単独に創薬用マイクロチューブの開口部に向けて弾性部材により下方に付勢して押し下げる一区画用押し下げピンと、
前記昇降アクチュエータに固設されて一区画用押し下げピンをY軸方向に移動させるY軸アクチュエータと、
を備えていることを特徴とする創薬用マイクロチューブのキャップ装着装置。 - 前記一列用押し下げピンが、所定の本数ずつ別々に前記昇降アクチュエータのスライダにリニアガイドを介して取り付けられた一列用複数ホルダに固設されていることを特徴とする請求項1に記載の創薬用マイクロチューブのキャップ装着装置。
- 前記一列用押し下げピンの先端が、前記一区画用押し下げピンの先端よりも上部に位置していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の創薬用マイクロチューブのキャップ装着装置。
- 前記一列用押し下げピンが前記整列プレートに整列されたキャップを一列分同時に押し下げるときに、前記一区画用押し下げピンが、前記プレートテーブルのガイドフレームよりも外側に退避することを特徴とする請求項3に記載の創薬用マイクロチューブのキャップ装着装置。
- 前記保管プレートおよび前記整列プレートが、SBS規格に準拠した16行×24列の384個の区画を有することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の創薬用マイクロチューブのキャップ装着装置。
- 前記保管プレートが、該保管プレートの外フレームの内側に区画を形成する前記外フレームの高さより低い格子状の隔壁を有するとともに、該隔壁の交点に上方に向けて垂設された前記外フレームの上端面と面一となるチューブ支持ピンを有し、
前記整列プレートが、該整列プレートの外フレームの内側に区画を形成する該外フレームの高さより短い格子状の隔壁を前記外プレートの上端面と面一となるように有するとともに、前記隔壁の交点に下方に向けて垂設された前記外フレームの下端面と面一となるキャップ支持ピンを有し、
前記保管プレートと前記整列プレートとを重ねたときに、前記チューブ支持ピンと前記キャップ支持ピンの先端同士が当接することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の創薬用マイクロチューブのキャップ装着装置。
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