KR101250365B1

KR101250365B1 - 분배 주입 헤드를 교환할 수 있는 고속 자동 분배 주입장치 및 분배 주입 스테이션

Info

Publication number: KR101250365B1
Application number: KR1020077029007A
Authority: KR
Inventors: 가즈마사 이쿠시마
Original assignee: 무사시 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2013-04-09
Also published as: EP1884781A1; JP4927719B2; HK1112642A1; US20090129985A1; KR20080018888A; US8697012B2; EP1884781A4; JPWO2006123690A1; CN101180544A; CN101180544B; EP1884781B1; WO2006123690A1

Abstract

본 발명은 상이한 조건의 샘플을 제작할 수 있고, 폐기액재를 최소한으로 할 수 있고, 또한 높은 생산성을 가지는 고속 자동 분배 주입 장치 및 분배 주입 스테이션을 제공한다. 본 발명에 따라, 복수개의 피펫, 각 피펫을 통과하는 플런저의 일단이 고정되는 피펫 헤드, 및 피펫 헤드와 일체로 결합되고 각 피펫이 관통되는 헤드 본체부를 포함하는 분배 주입 헤드, 피펫 헤드를 수직으로 이동시키는 피펫 헤드 이동 기구, 분배 주입 헤드를 수평 및 수직으로 이동시킬 수 있는 구동 기구를 포함하는, 분배 주입 헤드를 교환할 수 있는 고속 자동 분배 주입 장치 및 그것을 사용한 분배 주입 스테이션가 제공된다.

Description

분배 주입 헤드를 교환할 수 있는 고속 자동 분배 주입 장치 및 분배 주입 스테이션{HIGH-SPEED AUTOMATIC DISPENSING DEVICE WITH REPLACEABLE DISPENSING HEAD AND DISPENSING STATION}

본 발명은 상이한 조건의 샘플을 제작할 수 있고, 폐기액재를 최소한으로 할 수 있고 분배 주입 헤드를 교환할 수 있는 고속 자동 분배 주입 장치 및 분배 주입 스테이션에 관한 것이다.

종래부터 약품을 시작으로 하는 화학물질의 혼합, 또는 생체 공학에서의 생물체와 화학물질의 혼합 등의 실험은 피펫(pipette)으로 흡인되고, 시험관 또는 시약 빈에 주입하여 샘플 제작이 행해져 왔다. 약품 또는 생체 공학의 진보에 따라 제작되는 샘플수가 급속히 증가되어 1개의 피펫으로는 대응할 수 없게 되었다. 분배 주입처가 되는 투여 플레이트(마이크로 플레이트)의 주입구멍이, 생산성 향상을 위해 증가 되고 있고, 1개의 플레이트 내에서의 구멍수가 96개의 구멍 내지, 4배의 구멍수인 384개 구멍의 다수개 구멍 플레이트 등이 사용되고 있다. 최근에는, 상이한 분량의 샘플이나 다성분의 샘플 제작도 요구되고 있으므로, 액체 분배 주입부마다 독립적으로 분배 주입의 여부를 결정할 수 있는 장치도 제안되어 있다(일본 특허 공개 공보 평7-20010호 참조).

피펫으로 흡인한 액재가 적어지면 칩을 잔액마다 폐기하게 되지만, 칩의 다연장화에 따라, 폐기되는 액재의 총량도 배로 증가하게 된다. 액재가 고가인 경우에는, 폐기되는 액재의 양이 증가됨으로써, 많은 비용 증가하게 된다.

또한, 분배 주입 헤드에 장착하는 피펫수가 분배 주입처가 되는 투여 플레이트의 구멍수와 1:1인 경우에는, 1개의 투여 플레이트에서 상이한 조건의 샘플을 제작할 수 없다. 피펫의 다연장화는, 동일 조건의 샘플만을 다수 제작하는 경우에는 효율적인 수단이지만, 상이한 조건의 샘플을 얻을 수 없고, 범용성이 부족하다는 문제점을 가지고 있다. 한편, 피펫수를 적게 하면 작업의 효율화가 도모되지 않아, 비용이 증가하게 된다는 문제점이 있다.

상기 과제를 감안하여, 본 발명은 상이한 조건의 샘플을 제작할 수 있고, 폐기액재를 최소한으로 할 수 있고, 또한 높은 생산성을 가지는 고속 자동 분배 주입 장치 및 분배 주입 스테이션을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는, 분배 주입 헤드를 헤드 본체부와 피펫 헤드로 분할하여, 피펫 헤드만을 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 구조로 하고, 또한 분배 주입 헤드를 교환 가능하게 하고 있다.

즉, 제1 발명은, 복수개의 피펫과 각 피펫을 통과하는 플런저(plunger)의 일단이 고정되는 피펫 헤드(pipette head)와, 피펫 헤드와 일체로 결합되고 각 피펫이 관통되는 헤드 본체부를 포함하는 분배 주입 헤드, 피펫 헤드를 수직으로 이동시키는 피펫 헤드 이동 기구, 분배 주입 헤드를 수평 및 수직으로 이동시킬 수 있는 구동 기구를 포함하는 분배 주입 헤드를 교환할 수 있는 고속 자동 분배 주입 장치이다.

제2 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 헤드 본체부와 일체로 결합되고 각각의 상기 피펫이 관통되는 칩 이탈판을 상기 피펫의 칩 장착부 근처에 포함하고, 상기 칩 이탈판이 아래쪽으로 이동됨으로써 각각의 상기 피펫으로부터 칩을 이탈시키는 것을 특징으로 한다.

제3 발명은, 제2 발명에 있어서, 상기 피펫 헤드에 설치된 압출 부재에 의해, 상기 칩 이탈판이 아래쪽으로 이동되는 것을 특징으로 한다.

제4 발명은, 제2 발명 또는 제3 발명에 있어서, 상기 칩 이탈판은, 길이 방향 좌우 단부로부터 중앙부에 걸쳐 두께가 증가되도록 단차가 형성되는 것을 특징으로 한다.

제5 발명은, 제1 내지 제4 발명 중 어느 하나의 분배 주입 헤드를 교환할 수 있는 고속 자동 분배 주입 장치, 복수개의 칩이 일정 간격으로 장착된 칩 박스, 상기 칩 박스가 복수개 장착된 칩 박스 팰릿(pallet), 분배 주입되는 액재가 들어가는 복수개의 오목부가 일정 간격으로 설치된 마더 플레이트(mother plate), 상기 마더 플레이트가 복수개 설치된 마더 플레이트 팰릿, 액재의 분배 주입처가 되는 복수개의 오목부가 일정 간격으로 설치된 투여 플레이트, 상기 투여 플레이트가 복수개 장착된 투여 플레이트 팰릿, 상기 분배 주입 헤드의 피펫 정렬 정밀도를 유지하는 칩 정렬구를 포함하는 분배 주입 스테이션으로서, 분배 주입처가 되는 투여 플레이트의 세로 열 및 가로 열의 오목부의 개수는, 상기 분배 주입 헤드의 세로 열 및 가로 열의 피펫수의 각각 정수배이며, 상기 분배 주입 헤드의 세로 열 및 가로 열의 피펫의 간격이 투여 플레이트의 세로 열 및 가로 열의 오목부의 간격의 각각 정수배이며, 또한 상기 피펫의 간격과 동일한 간격으로 상기 분배 주입 헤드의 피펫수 이상의 오목부를 상기 칩 정렬구가 가지는 것을 특징으로 하는 분배 주입 스테이션이다.

본 발명에 따르면, 분배 주입 헤드를 교환함으로써, 1개의 투여 플레이트에서의 상이한 조건의 샘플을 1대의 장치로 제작할 수 있고, 또한 폐기액재를 최소한으로 할 수 있다. 이 때, 디스펜서의 토출량을 변경함으로써 다수준의 조성비의 샘플을 제작할 수 있다.

또한, 동일한 개수의 피펫이 배치된 분배 주입 헤드를 복수개 준비함으로써, 피펫 헤드의 유지보수가 필요한 경우에도, 분배 주입 헤드를 교환함으로써, 장시간 분배 주입 작업을 중단시키지 않고 장치를 연속 가동시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 분배 주입 헤드(세로 8열×가로 12열)의 정면도이다.

도 2는 본체 홀더로부터 분리된 상태의 분배 주입 헤드의 정면도이다.

도 3은 분배 주입 헤드를 분리한 상태의 본체 홀더의 정면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 분배 주입 헤드(세로 1열×가로 12열)의 정면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 분배 주입 헤드에서의 흡인시의 설명 사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 분배 주입 헤드에서의 토출시의 설명 사시도이다.

도 7은 본 발명에 따른 분배 주입 헤드에서의 칩 이탈시의 설명 사시도이다.

도 8은 본 발명에 따른 분배 주입 헤드 분리시의 설명 사시도이다.

도 9는 칩 이탈 기구의 설명도이다.

도 10은 도 9의 칩 이탈 기구의 AA 단면도이다.

도 11은 제1 실시예에 따른 분배 주입 스테이션의 구성도이다.

도 12는 제1 실시예에서 사용되는 각종 플레이트 종류의 설명 평면도이다.

도 13은 칩의 피치와 시험관의 피치의 설명 평면도이다.

* 도면의 부호의 설명

1: 분배 주입 헤드 2: 본체 홀더

3: 본체 접속구 4: 본체부 손잡이

5: 피펫 6: 칩 이탈판

7: 지주 8: 칩

10: 헤드 본체부 11: 투여 플레이트

12: 투여 플레이트 팰릿 15: 수직 방향 구동 기구

16: 수평 방향 구동 기구 17: 장치 장착 받침대

18: 수평 방향 구동 스테이지 19: 구동 기구 지지 포스트

20: 시험관 21: 칩 정렬 지그

22: 마더 플레이트 스테이지 23: 투여 플레이트 스테이지

24: 트래시 박스 26: 칩 박스

27: 칩 박스 팰릿 28: 마더 플레이트

29: 마더 플레이트 팰릿 31: 피펫 헤드

32: 피펫 헤드 접속구 33: 피펫 헤드 홀더

44: 헤드 홀더 45: 볼나사

51: 피펫 본체 52: 플런저

53: 이탈판 압출 부재 54: 스프링

본 발명은 수평 방향 및 수직 방향으로 이동 가능한 로봇에 분배 주입 헤드를 장착시키고, 분배 주입 헤드의 피펫에 장착된 복수개의 칩으로부터 시험관의 액재를 흡인하고, 이것을 수직, 수평 방향으로 이동하여 투여 플레이트에 주입하는 기본 구성에, 특징적인 분배 주입 헤드를 장착함으로써 실현되는 것이다. 즉, 본 발명에 따른 분배 주입 헤드는, 헤드 본체부와 피펫 헤드를 분할하여, 피펫 헤드만을 상하 방향으로 이동시키는 구조로 되어 있고, 또한 분배 주입 헤드를 교환 가능하게 하고 있다. 이하에서는 본 발명의 분배 주입 헤드의 구성에 대하여 상세하게 설명한다.

(분배 주입 헤드의 구성)

분배 주입 헤드(1)는, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 피펫(5)을 구비하는 헤드 본체부(10)와, 헤드 본체부(10)의 상부에 배치된 피펫 헤드(31)와, 헤드 본체부(10)의 하부에 배치된 칩 이탈판(6)을 포함한다. 헤드 본체부(10)의 상단부에는, 전방을 향해 연장되는 본체부 손잡이(손잡이)(4)가 형성된다.

피펫(5)은 도 9에 도시된 바와 같이, 피펫 본체(51)와 피펫 본체(51) 내에 형성되는 구멍 내를 왕복 이동하는 플런저(52)를 포함한다. 모든 플런저(52)는 피펫 헤드(31)와 접속되어 있고, 피펫 헤드(31)와 연동하여 상하 이동된다.

분배 주입 헤드(1)는 본체 접속구(3)(도 1 참조)와 피펫 헤드 접속구(32)를 포함하고, 본체 접속구(3)에 의해 본체 홀더(2)와 접속되고, 피펫 헤드 접속구(32)에 의해 헤드 홀더(head holder)(44)에 접속되고, 고정된다. 본체 접속구(3) 및 피펫 헤드 접속구(32)를 느슨하게 하고, 분배 주입 헤드(1)를 본체부 손잡이(4)에 의해 바로 앞에 인출한 상태가 도 8에 나타나 있다. 이와 같이 피펫 헤드(31)와 헤드 본체부(10)는 일체로 인출하여 분리할 수 있다.

헤드 홀더(44)는 주입 장치의 수직 방향 이동 기구(Z축 이동 수단)에 접속되고, 수직 방향 이동 기구는 주입 장치의 수평 방향 이동 기구(XY축 이동 수단)에 접속된다. 이러한 구성으로부터, 헤드 홀더(44)에 고정되는 분배 주입 헤드(1)는, 주입 장치 내를 X 방향, Y 방향, Z 방향으로 이동할 수 있다.

수직 방향 이동 기구 및 수평 방향 이동 기구는, 모두 스테핑 모터, 서보 모터 등의 회전 모터와, 헤드 홀더 및 헤드 본체부를 수평 방향으로 이동시키는 슬라이더가 볼나사를 통하여 설치되는 공지의 이동 수단으로서, 수평 방향 구동 기구의 슬라이더에 수직 구동 기구를 설치함으로써, 수평면 내를 상기 헤드 본체부가 이동 가능하게 구성된다. 여기서, 수직 방향 구동 기구 및 수평 방향 구동 기구는, 모두 평면상을 직선적으로 움직이는 선형 모터(linear motor)를 사용하여 구성될 수도 있다.

피펫 헤드 홀더(33)는, 볼나사(45)에 연결되어 있고, Z축 방향, 즉 상하 방 향으로 이동될 수 있다. 따라서, 피펫 헤드 홀더(33)에 고정된 피펫 헤드(31)도 피펫 헤드 홀더(33)와 일체로 상하 방향으로 이동된다. 즉, 피펫 헤드 이동 기구는, 스테핑 모터, 서보 모터 등의 회전 모터와, 피펫 헤드를 상하 이동하는 슬라이더가 볼나사를 통하여 설치되는 공지의 이동 수단으로서, 회전 모터의 회전에 연동되어 피펫 헤드(31)가 수직 방향으로 이동된다. 여기서, 피펫 헤드 이동 기구를, 평면상을 직선적으로 움직이는 선형 모터를 사용하여, 슬라이드 베이스 위를 피펫 헤드가 설치되는 슬라이더가 매끄럽게 이동하는 구성으로 할 수 있다.

장착할 수 있는 피펫의 개수는 사용하는 투여 플레이트에 따라 변경될 수 있고, 예를 들면 2그룹(세로 1열, 가로 2열), 6그룹(세로 1열, 가로 6열), 24그룹(세로 2열, 가로 12열), 36그룹(세로 3열, 가로 12열), 48그룹(세로 4열, 가로 12열), 96그룹(세로 8열, 가로 12열) 등의 분배 주입 헤드를 대표적인 것으로서 들 수 있다.

일반적으로 피펫의 선단은 가늘게 되어 있고, 이것을 이용하여 주입되는 시험관의 정렬의 피치를 피펫의 피치의 2배로 하는 것(즉, 시험관의 정렬의 간격을 피펫 칩의 정렬의 간격의 2분의 1로 한 것)에 의해, 4배의 샘플수에 주입할 수 있다. 여기서, 시험관의 정렬의 피치와 피펫의 피치를 정수배(3배 이상)로서 구성할 수 있다.

이때, 피펫의 정렬 피치 정밀도가 구해지므로, 피치의 정렬 지그를 설치하는 것이 바람직하다.

(작동)

(1) 기본 동작

분배 주입 헤드(1)가 원하는 플레이트 상에 배치되도록 XY 이동 수단에 의해 위치 결정된 후, Z축 이동 수단에 의해 피펫(5)의 선단에 장착된 칩(8)이 마더 플레이트에 설치된 액체에 침지되도록 삽입된다. 다음에, 피펫 헤드 이동 기구에 의해 피펫 헤드(31)를 상승시키고, 칩 내에 액체를 흡인한다(도 5 참조).

이어서, Z축 이동 수단에 의해 분배 주입 헤드(1)를 상승시켜 칩(8)의 선단을 투여 플레이트(11)보다 위쪽에 위치시키고, XY 이동 수단에 의해 다른 원하는 투여 플레이트(11)의 위치까지 이동시킨다.

그 후에, Z축 이동 수단에 의해 투여 플레이트(11)의 오목부 내에 칩(8)을 삽입하고, 피펫 헤드 이동 기구에 의해 피펫 헤드(31)를 하강시켜, 칩(8) 내의 액체를 배출한다(도 6 참조). 피펫 헤드(31)는 도 9에 도시한 바와 같이, 모든 플런저(52)와 접속되어 있으므로, 피펫 헤드(31)와 연동되어 모든 플런저(52)가 하강됨으로써, 칩(8) 내의 액재가 배출된다.

(2) 칩 이탈/폐기

칩(8) 내의 액체를 배출한 후에는, Z축 이동 수단에 의해 분배 주입 헤드(1)를 상승시키고 칩(8)의 선단을 투여 플레이트(11)로부터 위쪽에 위치시킨 후에, XY 이동 수단에 의해 칩 폐기 위치로 이동한다.

칩 폐기 위치로 이동한 분배 주입 헤드(1)는, 피펫 헤드(31)를 더 하강시킴으로써, 칩 이탈판(6)을 하강시켜, 피펫(5)으로부터 칩(8)을 이탈시켜, 트래시 박스(trash box)(24)에 칩을 낙하시킨다. 이하에서는, 도 9 및 도 10을 참조하여 칩 이탈 기구에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

(칩 이탈 기구)

도 9에 도시한 바와 같이, 칩 이탈 직전의 플런저(52)의 위치는, 액체 흡인 동작 및 배출 동작에서 가장 많이 진출한 위치보다 약간 적게 진출한 위치에 있다. 이 위치에서, 칩 이탈판(6)과 이탈판 압출 부재(53)의 일단이 접촉된다. 이탈판 압출 부재(53)의 타단은 피펫 헤드(31)에 고정되어 있고, 피펫 헤드 이동 기구에 의해 피펫 헤드(31)를 진출 이동시키면, 이탈판 압출 부재(53)가 진출 이동된다. 이때 이탈판 압출 부재(53)는 칩 이탈판(6)을 가압하고, 칩 이탈판(6)을 본체부(10)와 이격시킨다. 이와 같이, 헤드 본체부(10)와 이격된 칩 이탈판(6)은 더 하강되고, 칩 상부와 접촉되고 칩 이탈판(6)이 더 하강됨으로써, 칩을 피펫 본체(51)로부터 이탈시킨다. 피펫(5)과 칩(8)은, 피펫 본체(51)의 선단이 칩 내부의 구멍에 삽입되어 고정되어 있으므로, 칩 이탈판(6)의 하강에 의해 피펫 본체(51)로부터 보다 용이하게 칩 이탈시키는 것이 가능하다.

여기서, 칩 이탈판(6)의 칩 측면은, 도 9에 도시한 바와 같이, 중앙 방향을 향해 두께가 증가되도록 단차를 형성하면 칩의 이탈을 용이하게 하므로 바람직하다. 즉, 상기 단차가 형성되어 있으면, 칩 이탈판(6)이 하강에 의해, 먼저, 중앙에 배치된 피펫 본체(51)의 선단에 장착된 칩을 이탈시키고, 다음에, 인접하는 칩을 이탈시키도록, 중앙부로부터 외측을 향해 이탈이 행해지게 된다. 칩 이탈판(6)으로부터 단차가 형성되지 않은 평면형으로 형성되어 있으면 칩 이탈시의 정지 마찰력이 칩의 개수분만큼 한번에 걸려, 한번에 큰 힘이 필요하므로 피펫 이동 수 단(15)에는 큰 구동력이 필요하게 된다. 따라서, 칩의 이탈이 차례로 행해지도록 하면, 피펫 이동 수단(15)에 걸리는 부담을 경감시킬 수 있다.

칩을 이탈시킨 후, 피펫 헤드 이동 기구에 의해 피펫 헤드(31)를 후퇴 이동시키면, 피펫 헤드(31)에 고정된 이탈판 압출 부재(53)가 연동되어 후퇴 이동된다. 이때, 칩 이탈판(6)과 헤드 본체부(10)를 연결하는 스프링(54)의 작용에 의해 칩 이탈판(6)은 이탈판 압출 부재(53)의 선단과 항상 접촉되면서 헤드 본체부(10)에 접촉하도록 이동된다. 이탈판 압출 부재(53)의 선단이 헤드 본체부(10) 내에 몰입되면, 이탈판 압출 부재(53)와 칩 이탈판(6)은 이격되는 동시에, 칩 이탈판(6)은 헤드 본체부(10)와 접촉되어 칩 이탈판(6)의 이동이 정지된다(도 10 참조). 이때, 스프링(54)의 작용에 의해, 칩 이탈판(6)은 헤드 본체부(10)에 고정된다.

이하에서는 실시예에 의해 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(제1 실시예)

본 실시예의 장치의 분배 주입 헤드(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 본체 홀더(2), 본체 접속구(3), 본체부 손잡이(4), 칩을 장착하는 피펫(5), 칩을 피펫으로부터 분리시키기 위한 칩 이탈판(6), 지주(7)에 의해 구성된다. 96그룹(세로 8열, 가로 12열)의 피펫을 가지는 분배 주입 헤드이며 본체 홀더(2)에 장착된다. 도 2는 본체 접속구(3)를 느슨하게 하여 본체 홀더(2)로부터 분배 주입 헤드(1)를 분리시킨 상태이며, 도 3은 분배 주입 헤드(1)를 분리한 본체 홀더(2)이다. 도 4는 12그룹(세로 1열, 가로 12열)의 분배 주입 헤드의 정면도이며, 이 분배 주입 헤 드도 본체 홀더(2)에 장착된다. 그리고, 도 1 내지 도 4에서, 피펫 헤드(31)는 생략되어 있다.

도 11은 분배 주입 헤드(1)를 헤드 홀더(44)에 장착한 상태를 나타내고, 헤드 홀더(44)는 수직 방향(Z축 방향)의 구동 기구(15)와 수평 방향(X축 방향과 Y축 방향)으로 이동시키는 구동 기구(16)와 연결된다. 도 11에서, 도면 부호 11은 주입처의 시험관을 배열한 투여 플레이트를 나타내고, 도면 부호 17은 본 장치를 장착시키는 장치 장착 받침대를 나타내며, 도면 부호 18은 홀더(44)를 수평 방향(X축 방향과 Y축 방향)으로 이동시키는 수평 방향 스테이지를 나타내고, 도면 부호 19는 이동 기구를 지지하는 구동 기구 지지 포스트를 나타내며, 도면 부호 21은 칩의 선단을 정렬시키기 위한 칩 정렬 지그를 나타내고, 도면 부호 22는 칩 박스 팰릿 또는 마더 플레이트 팰릿을 전후로 인출할 수 있는 구조의 마더 플레이트 스테이지를 나타내며, 도면 부호 23은 투여 플레이트 팰릿을 전후로 인출할 수 있는 구조의 투여 플레이트 스테이지를 나타내고, 도면 부호 24는 칩(8)이 주입 작업을 끝낸 후에 분배 주입 헤드(1)로부터 떼어내 칩(8)을 폐기하기 위한 트래시 박스를 나타내며, 도면 부호 26은 칩(8)을 수납하는 칩 박스를 나타내고, 도면 부호 27은 칩 박스를 실어 고정하는 칩 박스 팰릿을 나타내며, 도면 부호 28은 주입하는 액재가 들어간 시험관을 배열한 마더 플레이트를 나타내고, 도면 부호 29는 마더 플레이트를 실어 고정하는 마더 플레이트 팰릿이다.

도 12에 도시한 바와 같이, 칩 박스 팰릿(27) 상에는 칩 박스(26)가 4개 설치되어 있고, 각각 4개 패턴의 칩을 장착할 수 있는 배열로 되어 있다. 칩 박 스(26)에 배치되는 칩은 모두 96개일 수도 있고, 상이한 그룹수의 분배 주입 헤드에 대응한 개수(예를 들면, 12개)일 수도 있다. 마더 플레이트 팰릿 상에는, 시험관이 배치된 마더 플레이트(28)가 4개 배치되어 있고, 마더 플레이트 개수와 같은 개수(4 종류)의 상이한 액재를 분배 주입할 수 있다.

그리고, 투여 플레이트(11)로의 액재의 토출량은 1회마다 변경할 수 있으므로 토출량을 프로그램함으로써 4종류의 액재의 혼합비도 변경할 수 있다.

(작동)

이하에서는 96개의 칩(8)을 4개 사용한 구성이며, 분배 주입 작업의 작동을 설명한다.

분배 주입 헤드(1)를 X, Y축의 수평 구동 기구(16)에 의해, 칩 박스(26) 위로 이동시키고, 수직 구동 기구(15)에 의해 분배 주입 헤드(1)를 아래쪽으로 이동시킴으로써 4개의 칩 박스(26) 중 하나의 칩 박스(26)로부터 칩을 기계적으로 집고, 수직 구동 기구(15)에 의해 다시 위쪽으로 끌어올린다.

마더 플레이트(28) 상에는 칩(8)의 개수와 대응하는 개수의 시험관이 동일한 간격으로 정렬되어 있다. 분배 주입 헤드(1)를 아래쪽으로 이동하고, 모든 칩을 마더 플레이트(28)의 시험관 내에 침입시켜, 액재를 칩 내에 흡인한다. 이어서, 분배 주입 헤드(1)를 수직 구동 기구(15)에 의해 위쪽으로 이동하고, 또한 수평 방향으로 이동하여 투여 플레이트(11)의 위쪽에 위치시킨다. 그리고, 분배 주입 헤드(1)를 수직 구동 기구(15)에 의해 아래쪽으로 이동하고, 투여 플레이트(11)의 시험관에 예정량의 액재를 토출하여 액재를 주입한다. 소정의 주입 동작을 종료하면 분배 주입 헤드(1)를 트래시 박스(24) 위까지 이동시키고, 칩 이탈판(6)을 아래쪽으로 내려 칩(8)을 분리하고, 사용이 끝난 칩(8)을 트래시 박스(24) 내에 떨어뜨린다. 이들 일련의 동작은 로봇의 제어부 및 디스펜서의 제어부에 프로그램함으로써 행해진다.

본 장치에서는 96개의 칩이 들어간 칩 박스(26)가 4개, 96개의 시험관이 들어간 마더 플레이트(28)가 4개, 96개의 시험관이 들어간 투여 플레이트(11)가 16개의 레이아웃으로 되어 있다. 투여 플레이트(11)의 시험관의 총수는 1536개(96×16)로 된다.

본 실시예의 장치를 사용함으로써, 1회의 작동으로 1536개의 샘플을 제작할 수 있다.

(제2 실시예)

제1 실시예에서, 투여 플레이트(11)의 시험관(20)은 칩(8)의 선단이 들어가면 양호하므로 보다 간격을 작게 할 수 있다. 본 실시예에서는, 칩(8)이 배치된 간격의 절반의 간격으로 시험관(20)을 배치함으로써, 투여 플레이트에서 배치하는 시험관의 개수를 많이 하는 것, 즉 제1 실시예와 동일한 면적의 투여 플레이트에서, 1개당의 시험관의 개수를 384개(96×4; 세로 16열, 가로 24열)로 할 수 있었다. 이와 같이 구성함으로써, 간격에 맞추어 필요 이상으로 피펫의 개수를 증가시키는 것, 작은 피펫이나 칩을 사용하여 분배 주입의 정밀도를 떨어뜨리는 것, 각 칩의 위치맞춤을 어렵게 하는 것 등이 없어진다. 여기서, 시험관의 간격을 1/2배로 하기 위해서는, 칩(8)의 정렬 정밀도의 향상이 불가결하게 된다. 그래서, 정렬 정밀도의 향상을 목적으로 하여 도 12에 나타낸 바와 같이 칩 정렬 지그(21)를 배치하는 것으로, 문제의 해결을 도모하였다.

본 실시예에서는, 칩 정렬 지그(21)의 상면에 각 피펫에 대응하는 구멍이 복수개 형성되어 있고, 이 구멍에 피펫(5)에 장착된 칩(8)을 삽입함으로써, 칩의 정렬 정밀도가 향상되도록 구성되어 있다.

본 실시예에서는, 투여 플레이트(11)에 배열된 시험관(20)의 개수가 96개인데 대하여, 분배 주입 헤드(1)에 장착되는 칩 개수는 24개이므로, 1개의 투여 플레이트(11)의 분배 주입을 끝내기 위해서는 4회의 토출이 필요하게 된다(이때, 1회마다 토출량을 바꾸어도 된다).

이상으로부터, 1개의 투여 플레이트(11)에서는 1수준 96개로 최대 4수준의 샘플을 얻을 수 있으므로, 투여 플레이트(11)가 16개 설치되어 있는 본 실시예의 구성에서는, 64수준분의 샘플을 1회의 동작으로 얻을 수 있다.

투여 플레이트(11)당 시험관의 개수는 384개며, 투여 플레이트(11)의 개수가 16개이므로, 총 6144개의 데이터를 1회의 동작으로 얻을 수 있다.

Claims

복수개의 피펫, 각각의 상기 피펫을 통과하는 플런저(plunger)의 일단이 고정되는 피펫 헤드(pipette head), 및 상기 피펫 헤드와 일체로 결합되고 각각의 상기 피펫이 관통되는 헤드 본체부를 포함하는 분배 주입 헤드(dispensing head),

상기 분배 주입 헤드를 착탈할 수 있도록 고정하는 헤드 홀더(head holder),

상기 피펫 헤드를 수직으로 이동시키는 피펫 헤드 이동 기구, 및

상기 헤드 홀더를 수평 및 수직으로 이동시킬 수 있는 구동 기구

를 포함하고,

상기 분배 주입 헤드는, 상기 헤드 본체부의 하면(下面)에 일체로 결합되어 설치되고 각각의 상기 피펫이 관통되는 칩 이탈판을 포함하고, 상기 칩 이탈판이 아래쪽으로 이동됨으로써 각각의 상기 피펫으로부터 칩을 이탈시키는, 분배 주입 헤드를 교환할 수 있는 고속 자동 분배 주입 장치.
제1항에 있어서,

상기 헤드 홀더는, 상기 피펫 헤드 이동 기구와, 상기 피펫 헤드를 착탈할 수 있도록 고정하는 피펫 헤드 홀더와, 상기 헤드 본체부를 착탈할 수 있도록 고정하는 본체 홀더를 포함하고,

상기 피펫 헤드 이동 기구가, 상기 피펫 헤드 홀더를 수직으로 이동시킴으로써 상기 피펫 헤드를 수직으로 이동시키며,

상기 피펫 헤드와 상기 헤드 본체부를 인출하여 분리할 수 있는, 분배 주입 헤드를 교환할 수 있는 고속 자동 분배 주입 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 피펫 헤드는, 일단이 상기 피펫 헤드에 고정되고, 상기 칩 이탈판을 아래쪽으로 이동시키는 압출 부재를 포함하는, 분배 주입 헤드를 교환할 수 있는 고속 자동 분배 주입 장치.
제3항에 있어서,

상기 압출 부재는, 상기 피펫 헤드를 액재의 배출시의 위치로부터 더 진출시킨 위치에서 상기 칩 이탈판에 접촉되는 길이를 가지고,

상기 압출 부재의 선단이 상기 헤드 본체부에 몰입하여 상기 칩 이탈판과 이격되면, 상기 칩 이탈판이 상기 칩 이탈판과 상기 헤드 본체부를 연결하는 탄성 부재의 작용에 의해 상기 헤드 본체부에 고정되는, 분배 주입 헤드를 교환할 수 있는 고속 자동 분배 주입 장치.
제1항에 있어서,

상기 칩 이탈판은, 길이 방향 좌우 단부로부터 중앙부에 걸쳐 두께가 증가되도록 단차가 형성되는, 분배 주입 헤드를 교환할 수 있는 고속 자동 분배 주입 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 피펫 헤드 및 상기 헤드 본체부는, 이들의 일체 결합시에 중첩되어 1개의 손잡이를 구성하는 손잡이를 각각 포함하는, 분배 주입 헤드를 교환할 수 있는 고속 자동 분배 주입 장치.
복수개의 피펫, 각각의 상기 피펫을 통과하는 플런저의 일단이 고정되는 피펫 헤드, 및 상기 피펫 헤드와 일체로 결합되고 각각의 상기 피펫이 관통되는 헤드 본체부를 포함하는 분배 주입 헤드, 상기 분배 주입 헤드를 착탈할 수 있도록 고정하는 헤드 홀더, 상기 피펫 헤드를 수직으로 이동시키는 피펫 헤드 이동 기구, 및 상기 헤드 홀더를 수평 및 수직으로 이동시킬 수 있는 구동 기구를 포함하는, 분배 주입 헤드를 교환할 수 있는 고속 자동 분배 주입 장치,

복수개의 칩이 일정 간격으로 장착된 칩 박스,

상기 칩 박스가 복수개 장착된 칩 박스 팰릿(pallet),

분배 주입되는 액재가 들어가는 복수개의 오목부가 일정 간격으로 설치된 마더 플레이트(mother plate),

상기 마더 플레이트가 복수개 설치된 마더 플레이트 팰릿,

액재의 분배 주입처가 되는 복수개의 오목부가 일정 간격으로 설치된 투여 플레이트,

상기 투여 플레이트가 복수개 장착된 투여 플레이트 팰릿, 및

상기 분배 주입 헤드의 피펫 정렬 정밀도를 유지하는 칩 정렬구

를 포함하는 분배 주입 스테이션에 있어서,

분배 주입처가 되는 투여 플레이트의 세로 열 및 가로 열의 오목부의 개수는, 상기 분배 주입 헤드의 세로 열 및 가로 열의 피펫수의 각각 정수배이며,

상기 분배 주입 헤드의 세로 열 및 가로 열의 피펫의 간격이 투여 플레이트의 세로 열 및 가로 열의 오목부의 간격의 각각 정수배이며,

상기 칩 정렬구는, 상기 피펫의 간격과 동일한 간격으로 상기 분배 주입 헤드의 피펫수 이상의 오목부를 가지고 있는, 분배 주입 스테이션.
제7항에 있어서,

상기 헤드 홀더는, 상기 피펫 헤드 이동 기구와, 상기 피펫 헤드를 착탈할 수 있도록 고정하는 피펫 헤드 홀더와, 상기 헤드 본체부를 착탈할 수 있도록 고정하는 본체 홀더를 포함하고,

상기 피펫 헤드 이동 기구가, 상기 피펫 헤드 홀더를 수직으로 이동시킴으로써, 상기 피펫 헤드를 수직으로 이동시키며,

상기 피펫 헤드와 상기 헤드 본체부를 인출하여 분리할 수 있는, 분배 주입 스테이션.
제8항에 있어서,

상기 분배 주입 헤드는, 상기 헤드 본체부의 하면에 일체로 결합되어 설치되고, 각각의 상기 피펫이 관통되는 칩 이탈판을 포함하고, 상기 칩 이탈판이 아래쪽으로 이동됨으로써 각각의 상기 피펫으로부터 칩을 이탈시키는, 분배 주입 스테이션.
제9항에 있어서,

상기 피펫 헤드는, 일단이 상기 피펫 헤드에 고정되고, 상기 칩 이탈판을 아래쪽으로 이동시키는 압출 부재를 포함하는, 분배 주입 스테이션.
제10항에 있어서,

상기 압출 부재는, 상기 피펫 헤드를 액재의 배출시의 위치로부터 더 진출시킨 위치에서 상기 칩 이탈판에 접촉되는 길이를 가지고,

상기 압출 부재의 선단이 상기 헤드 본체부에 몰입하여 상기 칩 이탈판과 이격되면, 상기 칩 이탈판이 상기 칩 이탈판과 상기 헤드 본체부를 연결하는 탄성 부재의 작용에 의해 상기 헤드 본체부에 고정되는, 분배 주입 스테이션.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 고속 자동 분배 주입 장치의 칩 이탈판은, 길이 방향 좌우 단부로부터 중앙부에 걸쳐 두께가 증가되도록 단차가 형성되는, 분배 주입 스테이션.
제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피펫 헤드 및 상기 헤드 본체부는, 이들의 일체 결합시에 중첩되어 1개의 손잡이를 구성하는 손잡이를 각각 포함하는, 분배 주입 스테이션.
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