(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】
(24)【登録日】2022-02-22
(45)【発行日】2022-03-03
(54)【発明の名称】薬剤感受性試験用接種機
(51)【国際特許分類】
G01N 35/10 20060101AFI20220224BHJP
G01N 1/00 20060101ALI20220224BHJP
【FI】
G01N35/10 C
G01N1/00 101K
(21)【出願番号】P 2017174731
(22)【出願日】2017-09-12
【審査請求日】2020-07-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000120456
【氏名又は名称】栄研化学株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】598134190
【氏名又は名称】株式会社柴崎製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128381
【氏名又は名称】清水 義憲
(74)【代理人】
【識別番号】100126653
【氏名又は名称】木元 克輔
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 秀行
(72)【発明者】
【氏名】柴崎 昌彦
(72)【発明者】
【氏名】柴崎 耕介
(72)【発明者】
【氏名】吉田 秀美
(72)【発明者】
【氏名】増野 幹治
【審査官】草川 貴史
(56)【参考文献】
【文献】特開2006-029854(JP,A)
【文献】国際公開第2015/087371(WO,A1)
【文献】米国特許出願公開第2016/0045911(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01N 35/00-37/00
G01N 1/00- 1/44
G01N 33/48-33/98
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
吐出口を有するチップを着脱可能に保持し、液体試料を吸引すると共に、吸引した前記液体試料を、前記吐出口を通じて吐出する分注ヘッドと、
前記分注ヘッドを移動させる移動機構と、
前記分注ヘッドに対する前記吐出口の位置を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記吐出口の位置に基づいて、前記液体試料の吐出先に対する前記吐出口の相対位置を設定する制御部と、を備え、
前記検出部は、平面視において、未使用の前記チップを保管するチップ保管部の位置と、前記液体試料を吸引する吸引位置との間、且つ、前記吸引位置と、前記液体
試料を吐出する吐出位置との間に配置されている、薬剤感受性試験用接種機。
【請求項2】
前記検出部は、水平方向における前記吐出口の位置を検出し、
前記制御部は、前記検出部で検出された前記吐出口の水平方向における位置に基づいて、前記吐出先に対する前記吐出口の相対位置を設定する請求項1に記載の薬剤感受性試験用接種機。
【請求項3】
吐出口を有するチップを着脱可能に保持し、液体試料を吸引すると共に、吸引した前記液体試料を、前記吐出口を通じて吐出する分注ヘッドと、
前記分注ヘッドを移動させる移動機構と、
前記分注ヘッドに対する前記吐出口の位置を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記吐出口の位置に基づいて、前記液体試料の吐出先に対する前記吐出口の相対位置を設定する制御部と、を備え、
前記検出部は、未使用の前記チップを保管するチップ保管部と前記液体試料を吸引する吸引位置とを結ぶ前記チップの移動経路上、且つ、前記吸引位置と前記液体
試料を吐出する吐出位置とを結ぶ前記チップの移動経路上に配置されている、
薬剤感受性試験用接種機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、薬剤感受性試験用接種機に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、病院等では、検出された病原菌の抗菌薬に対する感受性を調べるために薬剤感受性試験が行われる。薬剤感受性試験では、一般的に微量液体希釈法やディスク拡散法が適用される。微量液体希釈法は検査対象菌を生理食塩水等に一定量懸濁した菌液を用いる。この菌液を液体培地に接種し混合した液体試料を、目的とする抗菌薬を各ウェルに乾燥状態で保持したマイクロプレートの各ウェルに分注し、規程時間培養後に判定を行う。この微量液体希釈法に関する一連の作業において、液体試料をマイクロプレートに規定量分注する作業を精度良く、効率的に処理するために自動分注装置が利用される。分注装置として、特許文献1に記載のものがある。この分注装置は、液状試料を吸引して一時的に貯留し、貯留した液状試料を吐出する筒状のチップと、チップを保持して水平方向に移動可能なヘッドと、を備えている。特許文献1に記載の分注装置には、チップの有無を検出するチップ検出手段が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
薬剤感受性試験では、試験効率を向上させるために、従来よりも容量が大きなチップを使用することが検討されている。チップに吸引された液体試料は、マイクロプレートに設けられた複数のウェルに対してそれぞれ分注される。本発明は、従来と比較して小さく接近して配置された複数のウェルに対して、大型化されたチップを用いて、確実に分注を行うことが可能な薬剤感受性試験用接種機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】
【0005】
本発明の薬剤感受性試験用接種機は、吐出口を有するチップを着脱可能に保持し、液体試料を吸引すると共に、吸引した液体試料を、吐出口を通じて吐出する分注ヘッドと、分注ヘッドを移動させる移動機構と、分注ヘッドに対する吐出口の位置を検出する検出部と、検出部で検出された吐出口の位置に基づいて、液体試料の吐出先に対する吐出口の相対位置を設定する制御部と、を備える。
【0006】
この薬剤感受性試験用接種機では、分注ヘッドに対するチップの吐出口の位置を検出し、検出された吐出口の位置に基づいて、吐出先に対するチップの吐出口の相対位置を設定することができるので、従来と比較して小さく接近して配置された吐出先であるウェルに対して確実に分注を行うことができる。また、従来と比較して容量が大きなチップは、上下方向に長くなり、取り付け位置がずれると、チップの下端部の吐出口の位置ズレの影響が大きくなる。しかしながら、薬剤感受性試験用接種機では、吐出口の位置を検出して、吐出口の相対位置を設定できるので、大型化されたチップを用いて吐出先に対して確実に分注を行うことができる。
【0007】
また、検出部は、水平方向における吐出口の位置を検出し、制御部は、検出部で検出された吐出口の水平方向における位置に基づいて、吐出先に対する吐出口の相対位置を設定することが好適である。これにより、水平方向における吐出口の相対位置が設定されるので、吐出先のウェルに隣接する他のウェルに液体試料が混入することが防止される。
【0008】
また、検出部は、平面視において、未使用のチップを保管するチップ保管部の位置と、液体試料を吸引する吸引位置との間に配置されていることが好ましい。これにより、未使用のチップを分注ヘッドに取り付けた後、分注ヘッドを吸引位置まで移動させる際に、チップの吐出口の位置を検出することができる。そのため、分注ヘッドの移動経路の延長が抑制され、試験効率の低下が防止される。
【発明の効果】
【0009】
本発明の薬剤感受性試験用接種機によれば、従来と比較して小さく接近して配置された複数の吐出先に対して、大型化されたチップを用いて、確実に分注を行うことができる。また、この薬剤感受性試験用接種機では、大型化されたチップを使用することができるので、試験効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】本発明の一実施形態の薬剤感受性試験用接種機を示す斜視図である。
【
図5】チップ及びマイクロプレートを示す図である。
【
図6】検出センサに対するチップの移動経路を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0012】
図1~
図3に示される薬剤感受性試験用接種機1は、薬剤感受性試験において、ディスポーザブルのチップ2を用いて吸引した液体試料を
図4及び
図5に示すマイクロプレート3の複数のウェル4に分注する自動分注機である。薬剤感受性試験では、菌液に触れるマイクロプレート3は、使用前において無菌である必要があるので、1回の使用後、廃棄される。以下の説明において、薬剤感受性試験用接種機1を接種機1と記載する。接種機1は、箱形の筐体5を有する。接種機1では、筐体5の内部において菌液の接種及び液体試料の分注が行われる。なお、
図1~
図3及び
図5において、直交する3方向を、奥行方向X、幅方向Y、上下方向Zとして図示する。
【0013】
筐体5の正面には開閉扉6が設けられている。開閉扉6は、例えば透明板を含み、開閉扉6が閉じている状態において、外部から筐体5内が視認可能となっている。また、筐体5の天板の一部も同様に透明板から形成されて、外部から筐体5内が視認可能となっている。また、筐体5の正面には、接種機1の操作を行うためのタッチパネル7が設けられている。使用者は、タッチパネル7を操作して、動作開始、停止など各種操作を行うことができる。また、筐体5の側板8には、電源ボタン9が設けられている。使用者は、電源ボタン9を押して、接種機1の電源ON/OFFを行うことができる。
【0014】
筐体5の内部には、菌液・ブロスラック40が設置されるターンテーブル10、分注前のマイクロプレート3が配置されるプレート供給スタッカー11、分注後のマイクロプレート3が配置されるプレート回収スタッカー12、使用前のチップ2が配置されるチップラック13、使用後のチップ2が配置される廃棄チップラック14等が設けられている。ターンテーブル10に設置された菌液・ブロスラック40には、菌液を貯留する菌液容器41、及び液体培地(ブロス)を貯留する液体培地容器42が配置されている。ターンテーブル10の径方向において例えば外周側に液体培地容器42が配置され、内周側に菌液容器41が配置されている。
【0015】
図3に示されるように、ターンテーブル10は、幅方向Yにおいて、中央より右側に配置され、開閉扉6の背面付近に配置されている。プレート供給スタッカー11及びプレート回収スタッカー12は、奥行方向Xにおいてターンテーブル10より奥側であり、幅方向Yにおいて中央より右側に配置されている。プレート供給スタッカー11及びプレート回収スタッカー12は、奥行方向Xに並んで配置され、プレート供給スタッカー11は、プレート回収スタッカー12より奥側に配置されている。
【0016】
廃棄チップラック14は、幅方向Yにおいて中央より左側に配置され、開閉扉6の背面付近に配置されている。廃棄チップラック14及びターンテーブル10は、幅方向Yに隣り合って配置されている。チップラック13は、奥行方向Xに並んで複数(例えば2箇所)設けられている。チップラック13は、奥行方向Xにおいて、廃棄チップラック14より奥側に配置されている。例えば、奥側のチップラック13及びプレート回収スタッカー12は、奥行方向Xにおいて対応する位置に配置されている。
【0017】
図4及び
図5に示されるように、マイクロプレート3には、複数のウェル4が設けられている。ウェル4は、下方に窪む凹部であり、液体試料が分注される収容部である。ウェル4は、平面視において例えば矩形を成している。複数のウェル4には、それぞれ種類が異なる抗菌薬が異なる濃度で保持されている。1枚のマイクロプレート3には、例えば、192個のウェル4が設けられている。ウェル4の開口の大きさは、例えば、縦3.7mm×横3.7mmである。また、隣接するウェル4同士の境界壁の厚さ(ウェル4同士の間隔)は、例えば0.8mmである。
【0018】
マイクロプレート3は、
図5に示されるようにテーブル15に載置されて、奥行方向X及び幅方向Yに移動可能である。テーブル15を移動させるためのテーブル移動機構(
図7参照)16は、例えば、ステッピングモータ、ガイドレール、動力伝達機構等を有する。
【0019】
接種機1は、チップ2を着脱可能に保持する分注ヘッド17と、分注ヘッド17を移動させるヘッド移動機構(
図7参照)18と、を備えている。チップ2は、略円筒状を成し、下端2aに向かうにつれて、内径が小さくなるように先細り形状を成している。チップ2の下端2aの開口部は、吸入口及び吐出口として利用される。チップ2の下端2aの外径は、例えば1.8mmである。チップ2の内部空間は、液体試料を貯留する貯留部として利用される。チップ2の容量は、例えば3000μLである。下端2aの開口部から吸入された液体試料は、チップ2の内部に一時的に貯留され、チップ2の内部に貯留された液体試料は、下端2aの開口部を通じて吐出されて、ウェル4に分注される。
【0020】
分注ヘッド17には、チップ2が嵌合されるノズル19が設けられている。また、分注ヘッド17には、液体試料の吸入及び吐出を行うためのポンプ(
図7参照)20が内蔵されている。
【0021】
ヘッド移動機構18は、分注ヘッド17を奥行方向X、幅方向Y、上下方向Zに移動させるものである。ヘッド移動機構18は、
図1及び
図2に示されるように、例えば、ステッピングモータ21、ガイドレール22、動力伝達ベルト23、ボールねじ等を有する。ヘッド移動機構18は、分注ヘッド17と共に、分注ヘッド17のノズル19に取り付けられたチップ2を移動させる。奥行方向X及び幅方向Yについては、例えば動力伝達ベルトを用いて分注ヘッド17を移動させることができる。上下方向Zについては例えばボールねじを用いてノズル19を昇降させることができる。
【0022】
ここで、接種機1は、分注ヘッド17に取り付けられたチップ2の曲がりを検出するチップ曲がり検出センサ(検出部)24を備えている。以下、チップ曲がり検出センサ24を検出センサ24と記載する。検出センサ24は、例えば奥行方向Xにおいて手前側のチップラック13の右側に配置されている。この検出センサ24は、幅方向Yにおいて、例えば、チップラック13と、プレート回収スタッカー12との間の領域に配置されている。この検出センサ24は、奥行方向Xにおいて、ターンテーブル10の位置と、テーブル15の位置との間に、配置されている。換言すると、検出センサ24は、チップラック13からターンテーブル10に向かって移動するチップ2の移動経路に対応する位置に配置されている。検出センサ24は、分注ヘッド17に取り付けられたチップ2の通過位置を検出することで、例えば
図5に示す基準線L19に対するチップ2の曲がりを検出する。基準線L19は、例えば、ノズル19の軸線に沿って上下方向Zに沿って延在する仮想の直線である。
【0023】
検出センサ24は、
図6に示されるように、レーザR1,R2を出射する投光部25及び出射されたレーザR1,R2を受光する受光部26を有する。投光部25及び受光部26は、例えば2組設けられている。出射されたレーザR1,R2が、平面視において互いに交差するように、投光部25及び受光部26が配置されている。また、
図6では、チップ2の下端2aの通過経路L1の一例を図示している。また、検出センサ24は、チップ2の上下方向Zの位置を検出してもよい。検出センサ24は、チップ2の上下方向Zの位置として、例えばチップ2の下端2aの位置を検出してもよい。検出センサ24は、その他の構成のものでもよく、分注ヘッド17の基準の位置に対するチップ2の下端2aの開口部の位置を検出可能であればよい。分注ヘッド17の基準の位置は、分注ヘッド17を位置決めする際に利用される基準の位置とすることができる。
【0024】
接種機1は、
図7に示されるように、接種機1の動作を司る制御ユニット27を備えている。制御ユニット27は、例えば筐体5の内部において背面側の領域に配置されている。制御ユニット27は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、およびRAM(Random Access Memory)等のハードウェアと、ROMに記憶されたプログラム等のソフトウェアとから構成されたコンピュータである。制御ユニット27は、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などを含む。制御ユニット27は、例えば、タッチパネル7、検出センサ24、ヘッド移動機構18、テーブル移動機構16、ポンプ20等と電気的に接続されている。
【0025】
制御ユニット27は、制御部28、位置ずれ検出部29、座標補正部30、記憶部31等を含む。制御部28は、ヘッド移動機構18、テーブル移動機構16及びポンプ20に指令信号を出力し、各種ステッピングモータ及びポンプ20を駆動して、分注ヘッド17、テーブル15及びポンプ20の動作を制御する。位置ずれ検出部29は、検出センサ24から出力された信号を受信して、チップ2の曲がり、位置ずれ等を検出する。座標補正部30は、チップ2の位置ずれに応じた分注座標の補正を行う。この分注座標とは、例えば分注する際の分注ヘッド17の基準の位置の座標である。座標補正部30は、水平方向(奥行方向X及び幅方向Y)における分注座標の補正を行う。また、座標補正部30は、上下方向Zにおけるチップ2の位置ずれに基づいて、上下方向Zの座標を補正することができる。記憶部31は、各種情報を記憶する。記憶部31は、例えば、分注ヘッド17の基準線L19及び基準となる移動経路に関する情報、分注座標に関する情報等を記憶する。
【0026】
次に、接種機1の動作について説明する。接種機1では、分注ヘッド17をチップラック13の上方まで移動させ、ノズル19を降下させて、チップ2をノズル19に嵌合する。接種機1は、チップ2が取り付けられたノズル19を上昇させた後、分注ヘッド17をターンテーブル10の対応する位置まで移動させる。
【0027】
接種機1では、分注ヘッド17をチップラック13からターンテーブル10まで移動させる際に、検出センサ24上を分注ヘッド17及びチップ2が通過するように移動させる。検出センサ24は、チップ2の移動経路を検出する。検出されたチップ2の移動経路に関する情報は、制御ユニット27に入力される。制御ユニット27の位置ずれ検出部29は、チップ2の移動経路に基づいて、チップ2の曲がり、位置ずれを検出する。座標補正部30は、検出されたチップ2の曲がり、位置ずれに基づいて、分注ヘッド17の分注座標を補正して、チップ2の下端2aの開口の位置を調整する。補正された分注座標に関する情報は、例えば記憶部31に記憶される。
【0028】
接種機1は、分注ヘッド17をターンテーブル10上の菌液容器41の上方まで移動させた後、ノズル19を降下させ、ポンプ20を駆動させて、菌液容器41内の菌液を吸引する。吸引された菌液は、チップ2内に貯留される。接種機1は、ノズル19を上昇させ、分注ヘッド17を液体培地容器42の上方まで移動させた後、ノズル19を降下させ、ポンプ20を駆動させて、液体培地容器42内に菌液を吐出する。これにより、液体培地容器42の内部には、菌液及び液体培地の混合物である液体試料が貯留された状態となる。接種機1は、ポンプ20を駆動させて、液体培地容器42内の液体試料のチップ2への吸引、及びチップ2内の液体試料の液体培地容器42への吐出を繰り返し、菌液及び液体培地を撹拌する。これにより、菌液を液体培地に接種する接種工程が行われる。
【0029】
菌液及び液体培地を撹拌した後、接種機1は、液体培地容器42内の液体試料を吸引する。吸引された液体試料は、チップ2内に貯留される。接種機1は、ノズル19を上昇させ、分注ヘッド17を所定の位置まで移動させる。また、接種機1では、テーブル15を駆動して、未使用のマイクロプレート3をプレート供給スタッカー11から、分注が行われる所定の位置まで搬送する。
【0030】
次に、接種機1は、マイクロプレート3の各ウェル4に対して、チップ2内の液体試料を分注する。このとき、テーブル移動機構16はテーブル15を移動させて、マイクロプレート3を移動させることにより、液体試料の分注位置に順次別のウェル4を供給し、ヘッド移動機構18はノズル19及びチップ2を降下させる。ポンプ20は、チップ2内の液体試料を吐出してウェル4に分注する。液体試料をウェル4に分注したあと、他のウェル4に液体試料を分注するために、マイクロプレート3を移動させる。接種機1はこれらの動作を繰り返し、マイクロプレート3の全てのウェル4に液体試料を分注する。
【0031】
マイクロプレート3の全てのウェル4に液体試料を分注したあと、テーブル移動機構16は、マイクロプレート3をプレート回収スタッカー12まで搬送する。液体試料が分注された後のマイクロプレート3は、プレート回収スタッカー12に一時的に保管される。
【0032】
また、ヘッド移動機構18は、分注ヘッド17を廃棄チップラック14の上方まで移動させ、ノズル19を降下させて、チップ2を取り外す。ノズル19から取り外されたチップ2は、廃棄チップラック14に順次回収される。接種機1は、これらを繰り返し、複数のマイクロプレート3についてそれぞれ液体試料を分注する。マイクロプレート3に分注された液体試料は、規定時間培養され、抗菌薬に対する感受性が判定される。
【0033】
このような接種機1では、分注ヘッド17に対するチップ2の下端2aの開口(吐出口)の位置を検出し、検出された下端2aの開口の位置に基づいて、吐出先(ウェル4)に対するチップ2の下端2aの相対位置を設定し、分注座標を補正することができる。そのため、従来と比較して小さく接近して配置されたウェル4に対して確実に分注を行うことができる。また、従来と比較して容量が大きなチップ2は、上下方向Zに長くなり、取り付け位置がずれると、チップ2の下端2aの開口の位置の影響が大きくなる。しかしながら、接種機1では、下端2aの開口の位置を把握して、分注座標を補正できるので、大型化されたチップ2を用いて吐出先のウェル4に対して確実に分注を行うことができる。その結果、接種機1では、作業効率の向上を図ることができる。また、接種機1では、従来と比較して小型化されたマイクロプレート3を使用することができるので、1回の利用で廃棄されるマイクロプレート3の減容化を図ることができ、廃棄コストを抑制することができる。また、この接種機1では、ウェル4が接近して配置され小型化されたマイクロプレート3を使用することができるので、作業スペースの削減及び装置設置面積削減を図ることができる。この接種機1によれば、全体として分注速度向上させて、作業時間の短縮を図ることができる。
【0034】
接種機1では、水平方向におけるチップ2の下端2aの開口位置を検出して、分注座標を補正することができるので、吐出先のウェル4に隣接する他のウェル4に液体試料が混入することが防止される。また、接種機1では、チップ2の下端2aの上下方向Zにおける分注位置を補正することができるので、試験条件の均一化を図ることができる。
【0035】
また、接種機1では、チップラック(チップ保管部)13とターンテーブル(吸引位置)10とを結ぶ移動経路に、検出センサ24が配置されているので、未使用のチップ2を分注ヘッド17のノズル19に取り付けた後、分注ヘッド17を吸引位置まで移動させる際に、チップ2の下端2aの開口の位置を検出することができる。そのため、チップ2の曲がりを検出するために、分注ヘッド17の移動経路を延長する必要がなく、接種機1における動作時間の延長を防止できる。その結果、全体としての試験時間の延長を防止できる。
【0036】
本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。上記の実施形態では、テーブル15及びマイクロプレート3を移動させて、分注を行っているが、テーブル15及びマイクロプレート3を静止状態として、分注ヘッド17を移動させて、チップ2を分注位置に移動させてもよい。また、上記の実施形態では、分注ヘッド17の分注座標を補正しているが、テーブル15の分注位置の座標を補正してもよい。また、上記の実施形態では、従来と比較して小型化されたマイクロプレート3を用いているが、従来の大きさのマイクロプレートを使用することもできる。また、上記の実施形態では、1つのチップ2を用いて分注を行っているが、複数のチップ2を用いて複数のウェル4に対して同時に分注を行ってもよい。
【0037】
また、上記の実施形態では、未使用のチップ2を保管するチップラック13と、液体試料を吸引する吸引位置であるターンテーブル10とを結ぶ移動経路上に検出センサ24が配置されているが、検出センサ24は、その他の位置に配置されていてもよい。例えば、液体試料を吸引する吸引位置と、液体試料をウェル4に対して吐出する位置とを結ぶ移動経路上に検出センサ24が配置されている構成でもよい。
【符号の説明】
【0038】
1…接種機(薬剤感受性試験用接種機)、2…チップ、2a…下端(吐出口)、3…マイクロプレート、4…ウェル、10…ターンテーブル(吸引位置)、13…チップラック(チップ保管部)、17…分注ヘッド、18…ヘッド移動機構、24…検出センサ(検出部)、27…制御ユニット、28…制御部。