特許 6707893 分注装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6707893

(24)【登録日】2020年5月25日

(45)【発行日】2020年6月10日

(54)【発明の名称】分注装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 35/10 20060101AFI20200601BHJP

   G01N 35/04 20060101ALI20200601BHJP

【ＦＩ】

   G01N35/10 A

   G01N35/04 H

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-31227(P2016-31227)

(22)【出願日】2016年2月22日

(65)【公開番号】特開2017-150844(P2017-150844A)

(43)【公開日】2017年8月31日

【審査請求日】2018年12月18日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２７年度、国立研究開発法人日本医療研究開発機構、再生医療の産業化に向けた評価基盤技術開発事業（再生医療の産業化に向けた細胞製造・加工システムの開発）、「再生医療の産業化に向けた細胞製造・加工システムの開発」委託研究開発、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000253019

【氏名又は名称】澁谷工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090169

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 孝

(74)【代理人】

【識別番号】100086852

【弁理士】

【氏名又は名称】相川 守

(74)【代理人】

【識別番号】100124497

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 洋樹

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 隆

(72)【発明者】

【氏名】寺田 満洋

(72)【発明者】

【氏名】丸川 紘生

【審査官】 川瀬 正巳

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５３−０４９４７９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００９−１８０６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−００３４２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３５／１０

Ｇ０１Ｎ ３５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

キャップが装着された複数の容器を第１の方向に整列した状態で保持する移動テーブルと、
前記移動テーブルを前記第１の方向に沿って、施栓位置と前記施栓位置から所定距離離れた充填位置との間において往復移動させるテーブル駆動手段と、
前記施栓位置に設けられ、容器に対するデキャッピングおよびキャッピングを実行可能な施栓手段と、
前記充填位置に設けられ、容器に内容物を充填する充填手段とを備え、
前記テーブル駆動手段が前記移動テーブルを前記施栓位置と前記充填位置の間を往復移動させる間に、前記施栓手段と前記充填手段が前記複数の容器に対して、デキャッピングと充填とキャッピングを順次行うことを特徴とする分注装置。

【請求項2】

前記テーブル駆動手段は、所定の容器に対して、前記施栓手段によってデキャッピングした後、前記充填手段によって内容物を充填し、前記施栓手段によってキャッピングするように、前記移動テーブルを往復移動させることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。

【請求項3】

前記テーブル駆動手段は、前記所定の容器に対して前記施栓手段がキャッピングを行った後、前記所定の容器とは異なる容器に対してデキャッピングを行なうように、前記移動テーブルを移動させることを特徴とする請求項２に記載の分注装置。

【請求項4】

前記移動テーブルが、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って、複数の容器列を保持することを特徴とする請求項１に記載の分注装置。

【請求項5】

前記第２の方向における前記移動テーブルの位置を定めるテーブル位置決め手段をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の分注装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、親検体容器に貯留された細胞等の懸濁液を、複数の冷凍保存容器等の子検体容器に分注する分注装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、分注装置として特許文献１に開示された構成が知られている。この分注装置は、分注ヘッドが親検体容器から親検体を採取して子検体ラックまで搬送し、子検体ラックに収容された子検体容器に子検体として分注するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０６−３２３９６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

通常、細胞等の懸濁液を冷凍保存容器に分注する作業は、無菌操作室内において人手によって行われるため、周囲環境や作業者による汚染のリスクが懸念されるという問題がある。しかし特許文献１の装置は、分注を自動的に実施するように構成されているが、分注に先立って子検体容器のキャップを取外す作業、および分注後に子検体容器にキャップを取付ける作業については、人手によって行わなければならず、迅速かつ安定した品質で分注作業を行うことは困難であった。

【0005】

本発明は、複数の容器に対するデキャッピング、充填、キャッピングを連続的に行うように構成することにより、迅速かつ安定した品質で分注作業を行うことができる分注装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、キャップが装着された複数の容器を第１の方向に整列した状態で保持する移動テーブルと、移動テーブルを第１の方向に沿って、施栓位置と施栓位置から所定距離離れた充填位置との間において往復移動させるテーブル駆動手段と、施栓位置に設けられ、容器に対するデキャッピングおよびキャッピングを実行可能な施栓手段と、充填位置に設けられ、容器に内容物を充填する充填手段とを備え、テーブル駆動手段が移動テーブルを施栓位置と充填位置の間を往復移動させる間に、施栓手段と充填手段が複数の容器に対して、デキャッピングと充填とキャッピングを順次行うことを特徴としている。

【0007】

テーブル駆動手段は例えば、所定の容器に対して、施栓手段によってデキャッピングした後、充填手段によって内容物を充填し、施栓手段によってキャッピングするように、移動テーブルを往復移動させる。この場合、テーブル駆動手段は、所定の容器に対して施栓手段がキャッピングを行った後、所定の容器とは異なる容器に対してデキャッピングを行なうように、移動テーブルを移動させることが好ましい。

【0008】

移動テーブルは、第１の方向に直交する第２の方向に沿って、複数の容器列を保持するように構成されてもよい。この場合分注装置は、第２の方向における移動テーブルの位置を定めるテーブル位置決め手段をさらに備えることが好ましい。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、複数の容器に対するデキャッピング、充填、キャッピングを連続的に行うように構成することにより、迅速かつ安定した品質で分注作業を行うことができる分注装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態を適用した分注装置を示す側面図である。

【図2】図１に示す分注装置の平面図である。

【図3】施栓装置を示す正面図である。

【図4】容器保持部材を示す平面図である。

【図5】施栓装置によるデキャッピングを示す図である。

【図6】分注装置の動作を示す平面図である。

【図7】移動テーブルをＹ方向へ移動させる動作を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図示された実施形態を参照して本発明を説明する。
図１、２において、左端は冷凍保存容器（セラムチューブ）Ａに対するデキャッピングとキャッピングを行うための施栓位置であり、施栓装置（施栓手段）１０が設けられる。施栓位置の右側は容器Ａに対する内容物（例えば細胞の混濁液）を充填するための充填位置であり、充填装置（充填手段）２０が設けられる。移動テーブル３０が施栓位置と充填位置の間を往復移動する間に、１列の容器Ａに対する分注が行われる。この移動方向すなわち図１、２の左右方向をＸ方向（第１の方向）と定義する。また図１、２において、右端は充填処理等を行う対象の容器Ａの列を切替える作業を行うための切替え位置であり、移動テーブル３０は、切替え位置に定められている間に、Ｘ方向に直交するＹ方向（第２の方向）に移動可能である。

【0012】

移動テーブル３０はテーブル支持部材３１の上に固定され、移動テーブル３０の上には、複数の容器Ａを保持する容器スタンド３２が取付けられる。本実施形態では、容器スタンド３２には容器Ａが６×５の配列で直立整列される。すなわち容器Ａは容器スタンド３２において、Ｘ方向に６個整列され、Ｙ方向に５列整列される。テーブル支持部材３１はＹ方向に延びるＹレール３３の上に移動自在に支持され、Ｙレール３３はＸ方向に延びる一対のＸレール３４の上に移動自在に支持される。

【0013】

一方のＸレール３４の端部近傍には、Ｙレール３３をＸレール３４に沿って移動させるためのサーボモータ（テーブル駆動手段）３５が設けられる。Ｘレール３４の施栓位置側にはプーリ３６が設けられ、このプーリ３６とサーボモータ３５の出力軸３７とには無端状ベルト３８が掛け回され、無端状ベルト３８はＹレール３３に連結される。したがってサーボモータ３５が駆動されることにより、Ｙレール３３とテーブル支持部材３１と移動テーブル３０がＸ方向に沿って、施栓位置と充填位置の間において往復移動し、また切替え位置に移動される。

【0014】

図２に示されるように、Ｙレール３３の左側には位置決めプレート４０が設けられ、右側には被押圧部材４１が設けられる。位置決めプレート４０と被押圧部材４１はＹレール３３に平行に延び、連結部材４２、４３によって一体的に連結される。連結部材４２、４３は図示しない固定部材を介してＹレール３３に連結されており、したがって移動テーブル３０、テーブル支持部材３１、Ｙレール３３、位置決めプレート４０、被押圧部材４１は、Ｘレール３４に沿って一体的に移動する。

【0015】

位置決めプレート４０には、Ｙ方向に沿って一定間隔毎に、位置決め穴４４が穿設される。位置決め穴４４には、テーブル支持部材３１の前方壁面から突出するポジショナー４５が嵌合可能であり、この嵌合によってテーブル支持部材３１と移動テーブル３０のＹ方向の位置が定められる。すなわち位置決めプレート４０はテーブル位置決め手段を構成する。

【0016】

切替え位置にはテーブル支持部材３１をＹレール３３に沿って移動させるためのサーボモータ４６が設けられる。サーボモータ４６の出力軸にはアーム４７が水平面内に揺動自在に連結され、アーム４７の揺動端に設けられたローラ４８は、テーブル支持部材３１の後方壁面から突出する一対の係合プレート４９の間に係合可能である。すなわち、アーム４７が揺動することにより、ローラ４８を介して、テーブル支持部材３１と移動テーブル３０がＹ方向に変位する。

【0017】

また切替え位置には、被押圧部材４１を充填位置側（図２の左方向）に押圧するプッシャ５０が設けられる。プッシャ５０は移動テーブル３０が切替え位置に定められているとき、被押圧部材４１を押圧して、位置決めプレート４０の位置決め穴４４をポジショナー４５から解放する。すなわち、移動テーブル３０が施栓位置と充填位置の間において往復移動する間、ポジショナー４５が位置決め穴４４に挿入されて、移動テーブル３０のＹ方向の位置決めがされているが、切替え位置に移送されて被押圧部材４１がプッシャ５０に当接すると、プッシャ５０が被押圧部材４１を所定量だけ押し、これにより連結部材４２、４３を介して位置決めプレート４０が施栓位置側に変位し、位置決め穴４４がポジショナー４５から外れる。これによりテーブル支持部材３１はＹ方向に移動可能になる。

【0018】

図３を参照して施栓装置１０の構成を説明する。施栓装置１０の本体１１には外側筒状部材１２が設けられる。外側筒状部材１２は本体１１の下面から鉛直方向に延び、その中に設けられた内側筒状部材１３は外側筒状部材１２から下方に突出する。内側筒状部材１３の下端には、容器Ａの開口部に対してデキャッピングおよびキャッピングを行うためのチャック１４が設けられる。チャック１４はバキュームとゴムの摩擦力によってキャップＣを保持するように構成されており、バキュームは、図示しない負圧源から、内側筒状部材１３の軸心部分に形成されたバキューム通路１５を介してチャック１４内に導かれる。

【0019】

内側筒状部材１３は外側筒状部材１２に対して、軸心周りに回転自在であり、内側筒状部材１３の上端は、本体１１内に設けられたサーボモータ１６の出力軸に連結される。また内側筒状部材１３は外側筒状部材１２に対して昇降可能である。この昇降可能な量は、上側筒状部材１２と内側筒状部材１３の間に設けられたバネ（図示せず）が撓む範囲である。例えばキャッピング時、チャック１４がキャップＣを保持して容器Ａの開口部に被せた状態で、サーボモータ１６がキャップＣを容器Ａに対して回転させると、内側筒状部材１３とチャック１４はバネによって下方へ付勢され、キャップＣとともに徐々に下降する。なおデキャッピング時の動作については後述する。

【0020】

本体１１はエアシリンダ１７によって昇降駆動され、施栓装置１０の非作動時、チャック１４が容器Ａに干渉しないよう、上昇位置に定められる。これに対してデキャッピングあるいはキャッピングを行うとき、本体１１は下降し、チャック１４は容器Ａの上端部に近接する。

【0021】

容器Ａは上述したように、例えば６×５の配列で容器スタンド３２に直立状態で支持される。図３、４に示すように、容器スタンド３２には容器Ａを保持する板状の第１および第２の容器保持部材５１ａ、５１ｂが設けられる。第１の容器保持部材５１ａは容器Ａが嵌合される保持穴５２を有し、保持穴５２には凹部５３が形成される。凹部５３には、容器Ａの外周面に形成されて軸心方向に延びる複数の突起Ｂが係合する。したがって容器Ａは容器保持部材５１ａにより、軸心周りに回転しない状態で昇降可能に保持される。一方、第２の容器保持部材５１ｂは第１の容器保持部材５１ａの上方に設けられ、容器Ａが嵌合される支持穴（図示せず）が形成されるが、この支持穴には、凹部５３のような突起Ｂが係合する凹部は形成されない。

【0022】

図５は施栓装置１０によるデキャッピングを示している。容器Ａにおいて、突起Ｂは下部の外周面に形成されており、周方向に沿って等間隔に設けられ、図４から理解されるように本実施形態では８本である。突起Ｂは、容器Ａが容器スタンド３２に置かれた状態（図５（ａ））において、少なくとも容器保持部材５１ａに係合する位置から容器Ａの底部まで延びている。したがって容器Ａがチャック１４によって所定量だけ持ち上げられた状態において、突起Ｂは保持穴５２の凹部５３に係合している（図５（ｂ））。

【0023】

デキャッピングは次のようにして行われる。
容器Ａは空の状態でキャップＣによって閉鎖され、容器保持部材５１ａの各保持穴５２に嵌合装着されて容器スタンド３２にセットされる。容器スタンド３２が移動テーブル３０により施栓位置へ搬送されてくると、施栓装置１０のチャック１４がエアシリンダ１７の作用によって下降し、容器スタンド３２上の１つのキャップＣに係合する（図５（ａ））。次にチャック１４がエアシリンダ１７によって、容器保持部材５１ａに対して上昇させられ、これにより容器Ａは、突起Ｂの下端部が保持穴５２の凹部５３から離脱しない程度に持ち上げられる（図５（ｂ））。

【0024】

このように容器Ａが容器保持部材５１ａに対して所定量上昇され、容器スタンド３２の底板上面３９と容器Ａの下端とを隔離して間隙を形成した状態で、サーボモータ１６がチャック１４を回転させると、キャップＣが容器Ａに対して回転し、容器Ａは突起Ｂと凹部５３の係合によって、供回りすることなく、キャップＣが取外されるのに伴い、自重により軸心に沿って相対的に下降する。間隙ＧはキャップＣを容器Ａから離脱させたときの容器移動量よりも大きな量に設定され、キャップＣが取外された容器Ａは再び容器スタンド３２に載置される（図５（ｃ））。なお取外されたキャップＣは、チャック１４によって保持された状態のまま待機する。

【0025】

再び図１を参照して充填装置２０の構成を説明する。充填装置２０の本体２１には充填ノズル２２が設けられる。充填ノズル２２は本体２１の下面から鉛直方向に延び、充填ノズル２２と施栓装置１０のチャック１４とを結んだ線はＸ方向に一致する（図２参照）。充填ノズル２２には、タンク２３に貯留された細胞等の懸濁液がチューブポンプ２４を介して供給される。タンク２３は支持台２５に設けられたタンク揺動機構２６に取付けられ、一定の揺動速度で揺動される。これは細胞等がタンク２３の底部に溜まるのを防止するためである

【0026】

図６を参照して、本実施形態の分注装置の作用を説明する。
上述したように、容器Ａは空の状態でキャップＣによって閉鎖され、容器スタンド３２に載置されて移動テーブル３０により施栓位置まで搬送される。まず、Ｘ方向に並ぶ容器Ａの列において最も施栓位置に近い側にある第１の容器Ａ１に施栓装置１０のチャック１４が下降して接近し、第１の容器Ａ１に対するデキャッピングが行われる（符号（ａ））。次いで移動テーブル３０はＸ方向に移動し、第１の容器Ａ１が充填装置２０の充填ノズル２２の直下に来た位置で停止する（符号（ｂ））。第１の容器Ａ２に対する内容物（細胞の懸濁液）の充填が完了すると、移動テーブル３０は施栓位置へ向かって移動し、第１の容器Ａ１がチャック１４の直下に来た位置で停止する（符号（ｃ））。この位置において第１の容器Ａ１に対するキャッピングが行われる。すなわち、符号（ａ）で示す工程において取外されてチャック１４に保持されたキャップＣが再び第１の容器Ａ１に装着される。

【0027】

次に移動テーブル３０は、第１の容器Ａ１に対してＸ方向に隣接する第２の容器Ａ２がチャック１４の直下に来るように移動し、その位置において停止する（符号（ｄ））。この状態で、第２の容器Ａ２に対してチャック１４が下降して接近し、第２の容器Ａ２に対するデキャッピングが行われる（符号（ｄ））。そして、第１の容器Ａ１の場合と同様に、移動テーブル３０がＸ方向に移動し、充填位置において第２の容器Ａ２に対して充填処理が行われ（符号（ｅ））、その後、施栓位置において第２の容器Ａ２に対するデキャッピングが行われる（符号（ｆ））。

【0028】

このようにして移動テーブル３０が施栓位置と充填位置の間を往復移動する間に、Ｘ方向に１列に並ぶ６個の容器Ａ１〜Ａ６に対する分注が行われると、移動テーブル３０は切替え位置まで移送され、切替え位置においてＹ方向に移動される。切替え位置では、図７を参照して後述するように、テーブル支持部材３１と移動テーブル３０が容器の１列分だけＹ方向に変位する（符号（ｇ））。そして移動テーブル３０は再び施栓位置へ移送され、２列目の容器Ａ７に対するデキャッピングが行われる（符号（ｈ））。以下同様にして２列目の全ての容器に対する充填処理等が行われた後、他の列の容器に対する充填処理が行われ、容器スタンド３２は次の工程に搬送される。

【0029】

図７を参照して、切替え位置における移動テーブル３０のＹ方向への移動について説明する。図７（ａ）は、図中最も上に位置する容器列Ｄ１に対する充填処理が完了して、移動テーブル３０が切替え位置に定められた状態を示す。移動テーブル３０が切替え位置まで移動されるのに先立ち、アーム４７のローラ４８は一対の係合プレート４９の間に対応した位置に定められている。したがって移動テーブル３０は切換え位置において、被押圧部材４１がプッシャ５０に当接し、かつ一対の係合プレート４９の間にローラ４８が係合した状態で停止する。この状態で、プッシャ５０が被押圧部材４１を所定量だけ押し、これにより位置決めプレート４０が施栓位置側に変位して位置決め穴４４がポジショナー４５から外れる。

【0030】

次いでサーボモータ４６が駆動され、アーム４７が揺動する。これにより移動テーブル３０は、図の上方に移動し、容器列Ｄ１に隣り合う容器列Ｄ２がチャック１４と充填ノズル２２を結んだ線上に位置するような位置に定められる。次いでサーボモータ３５が駆動されることにより、Ｙレール３３とテーブル支持部材３１と移動テーブル３０がＸ方向に沿って施栓位置の方向へ移動し始め、これによりポジショナー４５が位置決めプレート４０の位置決め穴４４内に挿入され、位置決めプレート４０と被押圧部材４１も移動テーブル３０と共に施栓位置の方向へ移動する。また、これにより一対の係合プレート４９がローラ４８から外れる。

【0031】

以上のように本実施形態では、移動テーブル３０はキャップＣを装着された複数の容器ＡをＸ方向およびＹ方向に沿って整列した状態で保持する。そして、サーボモータ３５は、所定の列の容器に対して、施栓装置１０によってデキャッピングされた後、充填装置２０によって内容物が充填され、施栓装置１０によってキャッピングされるように、移動テーブル３０を施栓位置と充填位置の間において往復移動させる。この往復移動において、サーボモータ３５は所定の容器（例えば容器Ａ１）に対して施栓装置１０がキャッピングを行った後、その容器とは異なる容器（例えば容器Ａ２）に対してデキャッピングを行なうように、移動テーブル３０を移動させる。

【0032】

したがって本実施形態によれば、移動テーブル３０に供給される複数の容器に対して、デキャッピング、充填、キャッピングを連続的に行うことができ、迅速かつ安定した品質で分注作業を行うことができる。またデキャッピングにおいて、容器を持ち上げた状態でキャップを回転させるように構成したことにより、容器はキャップの回転に伴って自然に下降するので、容器またはキャップのネジに過大な力が作用することはなく、ネジが損傷するおそれはない。

【0033】

なお上記実施形態では、デキャッピング、充填、キャッピングから成る分注動作を１本の容器毎に行っているが、複数本の容器に対して同時に分注動作を行うように構成することもできる。

【0034】

また移動テーブル３０については、従来公知のＸＹテーブルを採用してもよい。

【0035】

さらに、上記実施形態では、容器を持ち上げた状態でデキャッピングしているが、容器スタンド３２または移動テーブル３０を下降させた状態でデキャッピングすることも可能である。また上記実施形態では、デキャッピングの開始時に、チャック１４が下降してキャップＣに係合するが、これに替えて、容器を上昇させることによりキャップＣをチャック１４に係合させてもよい。

【符号の説明】

【0036】

１０ 施栓装置（施栓手段）
２０ 充填装置（充填手段）
３０ 移動テーブル
３５ サーボモータ（テーブル駆動手段）
Ａ 容器
Ｃ キャップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】