JP6321884B2 - 試料収納体および試料収納体自動システム - Google Patents

Description

本発明は、多数の試料を保管・収納するために使用される試料収納体に関するものである。試料収納体は、例えば、創薬分野において創薬用試料を内部に収納・保管したり、医学分野においてＤＮＡ等の遺伝子情報を保有する試料・検体を収納・保管したりする用途がある。小型化が進んでおり、マイクロチューブとも呼ばれることもある。
また、本発明は、試料収納体をロボットアームなどで、蓋体の自動取り付け（キャッパー）、蓋体の自動取り外し（デキャッパー）、試料収納体を掴んで所定位置から他の所定位置へと移動させる運搬作業などを自動的に行う自動機に関するものである。

医薬品や化学品の研究・開発において、多数の試料を収納管に収納・保管することは広くおこなわれている。例えば、比較対照実験のために条件や配合などを少しずつ変えたサンプルを多数制作し、それらを必要期間にわたり管理しつつ収納・保管する等である。
上記のように同時に多数種類のサンプルを個々に分けた形で収納・保管するものとして、従来技術では、ウェルプレート型の試料収納管ブロックタイプと、マイクロチューブ型の試料収納管を多数配置して収納ラック並べたマイクロチューブアレイの２つのタイプの試料収納システムが知られている。

マイクロチューブアレイタイプは、一つ一つ独立したマイクロチューブと呼ばれる小さな試料収納体を収納ラックにアレイ状に並べて収納・保管するものである。マイクロチューブは高さ数センチ程度のプラスチック製などの収納管であり、一つ一つは独立しており、単独でも試料収納体として使用することもできるし、収納ラックにアレイ状に多数並べて保管することにより、同時に多数の試料を収納・保管するマイクロチューブアレイとして用いることもできる。
マイクロチューブは高さ数センチ程度のプラスチック製などの収納管であり、一つ一つは独立しており、単独でも試料収納体として使用することもできるし、収納ラックにアレイ状に多数並べて保管することにより、同時に多数の試料を収納・保管するマイクロチューブアレイとして用いることもできる。

マイクロチューブは、上面に開口を持ち、内部に試料を収納できる試料収納体と、試料を収納した試料収納体の上面開口をしっかりと封止する蓋体を備えた構造となっている。
蓋体の取り付け方にも複数通りある。
１つの例は、螺合ネジ方式である。例えば、試料収納体の上面の外面に雄ネジ、蓋体の内周壁面に雌ネジを設けて両者を螺合して開閉するいわゆる「外ネジタイプ」のものや、試料収納体の上面の内面に雌ネジ、蓋体の外周壁面に雄ネジを設けて両者を螺合して開閉するいわゆる「内ネジタイプ」のものなどがある。

なお、マイクロチューブアレイの場合、一つ一つのマイクロチューブは独立した試料収納体であるため、各々の収納体を個別に識別する必要があり、近年においては、収納管の側面や底面に試料の諸データや管理情報をコード化したバーコードや二次元コードなどを書き込んでおき、管理の過程において当該バーコードや二次元コードなどを読み取って管理する技術が注目されている。

図１４は、従来のマイクロチューブを示した図である。仕組みが分かりやすいように内部のマイクロチューブの構造の一部も破線で示されている。
マイクロチューブの内部に試料を投入した後、蓋体によりマイクロチューブの上面開口をしっかりと封止することができる。マイクロチューブ本体の上面開口と蓋体の関係により、いわゆる外ネジタイプと内ネジタイプがある。
近年、このマイクロチューブへの操作がロボットアームなどで自動化が進んでおり、蓋体の取り付け（キャッパー）、蓋体の取り外し（デキャッパー）も自動化が進んでいる。また、マイクロチューブをラックの所定位置から別のラックの所定位置へと運搬することも自動化が進んでいる。

特開２００１−１５８４５０号公報 特開平１１−１１３５５９号公報

上記従来技術に述べたように、マイクロチューブへの操作がロボットアームなどで自動化が進んでいるが、特に、マイクロチューブをラックの所定位置から別のラックの所定位置へと運搬することには以下の問題がある。

第１の問題は、マイクロチューブの正確な把持の難しさである。
一般にロボットアームにてマイクロチューブなどの筒型の構造物を把持する技術としては、指に見立てた複数本のピンを少なくとも４方から蓋体に押し付けて水平方向に挟持して把持する技術がある。あたかも４本の指で物を掴む動作を模倣したようなものである。技術的には可能であるが、ロボットアーム先端の構造が複雑になる上、マイクロチューブの周囲にピンの動作を受け入れるためのクリアランスが必要となる。マイクロチューブはラックに隙間なく並べられているためそのようなクリアランスを確保することが難しい。また、運搬の途中でマイクロチューブが滑落してしまう不具合も発生するおそれがあり、一度滑落してしまうと自動機内部や搬送路に小さなマイクロチューブが入り込んでしまい、その取り出しに膨大な時間を要することとなるケースもあり得る。

他にはロボットアームの先端に負圧を生じるサンクション式の吸着機構を設けて吸着させる技術がある。技術的には可能であるが、サンクション式の吸着機構は小型化が容易ではない。また運搬の途中でマイクロチューブが滑落してしまう不具合も発生するおそれがあることは同様であり、一度滑落してしまうと自動機内部や搬送路に小さなマイクロチューブが入り込んでしまい、その取り出しに膨大な時間を要することとなるケースもあり得る。
また、例えば、ロボットアーム先端にネジ部材を取り付け、蓋体の内ネジにそのネジ部材を突き立てたまま移動させることも可能であるが、プラスチック製品のネジの精度はバラつきがある上、やはり滑落するおそれはある。

第２の問題は、ロボットアームの先端部分の切り替えなど、処理工程が多くなり時間が増大するという問題である。
マイクロチューブに対する自動操作は、蓋体の取り付け、蓋体の取り外し、とマイクロチューブの運搬という３つの作業が中心であるところ、蓋体の取り付け、蓋体の取り外し用の先端部分は、外ネジタイプであれ内ネジタイプであれ、ネジ部材とその回転運動を伴う先端部分となる。一方、マイクロチューブの運搬に用いる先端部分は、上記のようにピンタイプの先端部分でも、吸着機構タイプの先端部分でも、ネジ部材の先端部分とは明らかに異なる構造である。そのため両者の兼用はできず、ロボットアームの先端部分を切り替える必要が生じる。蓋体の取り付けをした後、すぐにマイクロチューブを運搬するという一連の流れの動作も十分に想定されるため、連続作業の流れの中でロボットアームの先端部分の切り替え作業が発生すると時間のロスを招くこととなってしまう。

第３の問題は、マイクロチューブの運搬時の空中姿勢の制御が難しい点である。
マイクロチューブの運搬時は、ロボットアームの先端部分で把持されて空中を移動するが、その空中姿勢を正確に制御することは重要である。なぜならば、運搬移動先におけるラックへの差し込みの精度に関わるからである。マイクロチューブの運搬はロボットアームの先端部分で把持されて空中を移動し、移動先において、マイクロチューブの底部方向からラック内に収められてゆく。しかし、マイクロチューブの空中姿勢に傾きがあると、マイクロチューブの上部と底部の水平方向の位置がずれてしまい、位置決め精度が低下してしまう。場合によってはラックにうまく差し込めなかったり、ラックの縁に衝突してその結果滑落してしたりすることも想定される。そのため、マイクロチューブの運搬時の空中姿勢の制御が重要である。

第４の問題は、ロボットアームがアクセスして動作するためのクリアランスの問題である。
上記したように、ロボットアームにてマイクロチューブを把持する構造は、ピンタイプの先端部分でも、吸着機構タイプの先端部分でも、蓋体を外側から中心側に向けて掴むため、そのロボットアーム先端が必要とするクリアランスは蓋体の面積以上となってしまう。そうなると、ラックにおけるマイクロチューブの並びにおいてそのクリアランスの間隔を開けて並べざるを得ず、ラックの面積が大きくなってしまう。もし、ロボットアームが動作するためのクリアランスを蓋体の面積と同等またはそれ以下に抑えることができれば、ラックにおけるマイクロチューブの並びにおいて、ロボットアームアクセス用のクリアランスの間隔が不要となり、密にマイクロチューブを並べることが可能となる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、蓋体の取り付け作業、取り外し作業が簡単に行うことができるロボットアームを採用しつつ、かつ、同じロボットアームの先端部分を使用して良好な状態での試料収納体の運搬作業も行うことができ、ロボットアームのアクセスのためのクリアランスが蓋体の面積以下で済む構造を備えた試料収納体および試料収納体自動システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の試料収納体は、試料を収納するチューブ本体と、前記チューブ本体に螺合することにより前記上面開口を封止する蓋体と、前記蓋体の上面における構造物として、外部部材である第１の蓋アクセス体によってアクセス可能に設けられた前記蓋体の上面中央の窪みの中の蓋体上面内ネジと、外部部材である第２の蓋アクセス体によってアクセス可能に設けられた前記蓋体の上端面の凹凸形状である蓋体上端面凹凸形状を備えたことを特徴とする試料収納体である。
蓋体上端面凹凸形状の構造例としては、蓋体の上端面に設けられた歯車状の構造物がある。歯車状の構造物であれば、第２の蓋アクセス体の先端がそれに合致する歯車体であれば、そのアクセスを受け入れて嵌合するものとなる。
また、蓋体上端面凹凸形状の構造例としては、蓋体の上端面に設けられた単数または複数個の窪みまたは穴とした構造物がある。第２の蓋アクセス体の先端がそれに合致する突起物またはピンであれば、そのアクセスを受け入れて嵌合するものとなる。

ここで、外部部材である前記第２の蓋アクセス体の回転による、前記蓋体上端面凹凸形状を介した前記蓋体への回転トルク付与を通じた前記蓋体の前記チューブ本体に対する螺合制御および開放制御と、外部部材である前記第１の蓋アクセス体の回転による前記蓋体上面内ネジを介した前記チューブ本体に対する密閉制御とともに前記蓋体の上方への引き上げ力の印加と、外部部材である前記第２の蓋アクセス体の静止当接による前記蓋体上端面凹凸形状を介した前記蓋体の下方への押し下げ力の印加を同時に与えることにより前記蓋体および当該蓋体に螺合している前記チューブ本体を一体に挟持せしめた運搬制御が可能な構造であることが好ましい。

上記構成により、第１の蓋アクセス体の回転または第２の蓋アクセス体の回転による蓋体に対する回転トルクの付与による蓋体の取り付け作業と、第２の蓋アクセス体の回転による蓋体に対する回転トルクの付与による蓋体の取り外し作業を簡単に行うことができる。また、第１の蓋アクセス体と第２の蓋アクセス体の協働にて蓋体を挟持せしめて正確な運搬作業ができる。これらは一つの同じロボットアームの先端部分を用いて行うことができる。

本発明の試料収納体は、いわゆる内ネジタイプの蓋体であっても適用できる。つまり、チューブ本体が上面開口付近の内壁面に内ネジを備えたものであり、蓋体が、蓋体上面の内ネジに加え、蓋体の側面外壁にチューブ本体の前記内ネジに対応する外ネジを備えたものであれば、チューブ本体に内ネジタイプの蓋として螺合することにより上面開口を封止するものとなる。

また、いわゆる外ネジタイプの蓋体であっても適用できる。つまり、チューブ本体が上面開口付近の外壁面に外ネジを備えたものであり、蓋体が、蓋体上面の内ネジに加え、蓋体の側面内壁にチューブ本体の外ネジに対応する内ネジを備えたものであれば、チューブ本体に外ネジタイプの蓋として螺合することにより上面開口を封止するものとなる。
本発明の試料収納体としては、個々の試料収納体を識別するため、収納容器の底面または蓋面に別途情報書込み媒体を設けた構成もあり得る。側面の識別コードに加え、底面または蓋面に別途識別コードを持たせることにより、読取姿勢の自由度が向上する。
また、チューブ本体の側面または底面においてラック内の構造物と当接して回転が防止される回転防止体を備えた構成とすることもできる。このような回転防止体があれば、チューブ本体がラックに収納された状態において、蓋アクセス体によって蓋体を介してチューブ本体に対して回転トルクが印加されてもチューブ本体の回転が防止されて空回りすることがなく、蓋体の密閉制御や解放制御が確実に行える。

次に、本発明の試料収納体自動システムは、試料収納体を操作するロボットアームを備えた試料収納体自動システムであって、前記試料収納体が、試料を収納するチューブ本体と前記チューブ本体に螺合することにより前記上面開口を封止する蓋体を備えたものであり、前記ロボットアームが、前記蓋体に対してアクセスして操作する第１の蓋アクセス体と第２の蓋アクセス体を備えたものであり、前記蓋体において、前記第１の蓋アクセス体によってアクセス可能に設けられた前記蓋体の上面中央の窪みの中の蓋体上面内ネジと、前記第２の蓋アクセス体によってアクセス可能に設けられた前記蓋体の上端面の凹凸形状である蓋体上端面凹凸形状を備え、前記第２の蓋アクセス体の回転による前記蓋体上端面凹凸形状を介した前記蓋体への回転トルク付与を通じた前記蓋体の前記チューブ本体に対する螺合制御および開放制御と、前記第１の蓋アクセス体の回転による前記蓋体上面内ネジを介した前記蓋体の上方への引き上げ力と、外部部材である前記第２の蓋アクセス体の静止当接による前記蓋体上端面凹凸形状を介した前記蓋体の下方への制止押し下げ力を同時に与えることにより、蓋体をしっかりと挟持せしめて安定した確実な運搬制御が可能とした試料収納体自動システムである。

具体的な構造例として、ロボットアームにおいて、蓋体上面内ネジにアクセスする第１の蓋アクセス体が中央にあり、蓋体上端面凹凸形状にアクセスする第２の蓋アクセス体が外側外周にあり、第１の蓋アクセス体が雄ネジ状の構造体であり、その周囲に第２の蓋アクセス体が筒状体に設けられているという構造がある。

また、第１の蓋アクセス体が中心にあり、その外側周囲に第２の蓋アクセス体が位置する配置関係とし、第１の蓋アクセス体と第２の蓋アクセス体が相互に独立して回転制御でき、かつ、上下にスライド移動できる機構を備えたものであることが好ましい。
具体的な構造例としては、第１の蓋アクセス体が雄ネジ体であり、第２の蓋アクセス体が筒状体で蓋体上端面凹凸形状に対応する凹凸形状が当該筒状体の先端縁面に設けられたものがある。

本発明の試料収納体自動システムの動作と、試料収納体の動きを簡単に順に追って説明すると以下のようになる。
例えば、蓋体の取り付け時は、以下のように制御できる。
まず、蓋体のみを、第１の蓋アクセス体と第２の蓋アクセス体の協働にて挟持せしめた状態にて、既に試料が収納されたチューブ本体の上方へ運搬する。次に、蓋体をチューブ本体の上面開口にあてがった状態にて蓋アクセス体（第１の蓋アクセス体または第２の蓋アクセス体）を回転させれば、蓋体に回転トルクが伝達され、蓋体が回転してチューブ本体に螺合する。なお、蓋アクセス体のうち回転させる部材としては、第１の蓋アクセス体を選択することが好ましい。第１の蓋アクセス体を選択することで以下のメリットがある。第１のメリットは、回転時の蓋体の姿勢が第１の蓋アクセス体を用いる方がより安定するというメリットである。なぜならば、第１の蓋アクセス体は蓋上面内ネジの中にねじ込まれているので両者の合計接触面積が多く、第１の蓋アクセス体の中心軸と蓋体の中心軸が合致しやすく、蓋体の姿勢がより正確に制御できる。第２のメリットは、第１の蓋アクセス体を用いる方が蓋体の螺合時にチューブ本体へ印加されるストレスが比較的小さくて済み、また、蓋体のチューブ本体への螺合完了の検知が簡単というメリットである。第２の蓋アクセス体の場合は蓋体の上端面凹凸形状と上下直結して一体化して回転しているので、チューブ本体に螺合完了してチューブ本体と蓋体がそれ以上回転しなくなり回転停止状態に至ると第２の蓋アクセス体からの回転トルクの衝撃があり得る。一方、第１のアクセス体の場合は上面内ネジを介して回転しているのでチューブ本体と蓋体がそれ以上回転しなくなって停止しても上面内ネジの中での回転マージンが残っており衝撃がなく、また、第１のアクセス体の上下動のストローク長からチューブ本体と蓋体の螺合完了位置が検知しやすいからである。

次に、この蓋体が封止された試料収納体全体を持ち上げて運搬する場合、外周の第２の蓋アクセス体を蓋体上端面凹凸形状に押し当てたまま静止当接した状態とし、その一方、内側の第１の蓋アクセス体を蓋体上面内ネジに対して螺合する方向に回転する。そうすると、第１の蓋アクセス体が蓋体上面内ネジを引き締めて行き、蓋体の上方への引き上げ力が発生する。しかし、その一方で第２の蓋アクセス体が蓋体上端面凹凸形状に対面して静止当接した状態であるので、蓋体の下方への押し下げ力が発生する。この上方引き上げ力と下方押し下げの力により蓋体はロボットアームの先端に強固に挟持され、正確に姿勢が制御される。この状態で、ロボットアームを移動させれば、蓋体とチューブ本体が螺合し合ったまま、つまり、試料収納体全体が安定した状態で運搬できる。

次に、蓋体の取り外し時は、以下のように制御できる。
所定の位置のラックの中に試料収納体を収めた後、内側の第１の蓋アクセス体を蓋体上面内ネジに螺合した状態のまま、外周の第２の蓋アクセス体を蓋体の螺合を解く方向に回転させる。そうすると、蓋体上端面凹凸形状を介して蓋体に回転トルクが伝達され、蓋体が回転して螺合が解かれ、蓋体が取り外される。ここで、蓋体とチューブ本体の螺合が解かれている一方、蓋体は蓋体上面内ネジを介して第１の蓋アクセス体に螺合しているので、そのままロボットアームの先端を移動すれば、蓋体のみを移動させることができる。
このように、蓋体の取り付け作業、試料収納体の運搬、蓋体の取り外し作業が、一つの同じロボットアームの先端部分で行うことができる。

本発明にかかる試料収納体および試料収納体自動システムによれば、蓋体の取り付け作業、試料収納体の運搬、蓋体の取り外し作業が、一つの同じロボットアームの先端部分を用いて行うことができる。特に運搬姿勢において、蓋体を上下から強固に挟持して試料収納体全体を空中で保持することができ、優れた空中での姿勢制御が可能となる。

本発明の試料収納体１００の構造（内ネジタイプ）を簡単に示す図である。 試料収納体自動システムの蓋アクセス体２００の構造を簡単に示す図である。 蓋体上端面凹凸形状１１３の凹凸形状の他の例を簡単に示す図である。 蓋体の取り付け作業の流れを示す図（その１）である。 蓋体の取り付け作業の流れを示す図（その２）である。 蓋体の取り付け作業の流れを示す図（その３）である。 試料収納体の運搬作業の流れを示す図（その１）である。 試料収納体の運搬作業の流れを示す図（その２）である。 蓋体の取り外し作業の流れを示す図（その１）である。 蓋体の取り外し作業の流れを示す図（その２）である。 蓋体の取り外し作業の流れを示す図（その３）である。 本発明の試料収納体１００の構造（外ネジタイプ）を簡単に示す図である。 チューブ本体１２０の側面や底面に識別コードを設けた構成例を示す図である。 従来技術のマイクロチューブアレイと従来技術における問題を示した図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の試料収納体の実施例を説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施例に示した具体的な用途、形状、個数などには限定されないことは言うまでもない。

本発明の実施例１に係る試料収納体について説明する。
図１は、本発明の試料収納体１００の構造を簡単に示す図である。この構成例では内ネジタイプのものとなっている。
図１（ａ）は、蓋体１１０が取り付けられた状態の内ネジタイプの試料収納体１００の斜視図となっている。
図１（ｂ）は、蓋体１１０を拡大して強調した斜視図となっている。
図１（ｃ）は、蓋体１１０が取り付けられた状態の試料収納体１００の縦断面図（Ａ−Ａ線縦断面）となっている。
図１（ｄ）は、蓋体１１０が取り外された状態の試料収納体１００の縦断面図（Ａ−Ａ線縦断面）となっている。

試料収納体１００は、蓋体１１０とチューブ本体１２０を備えた構成となっている。
以下、蓋体１１０、チューブ本体１２０を順に説明する。

蓋体１１０は、図１に示すように、チューブ本体１２０の上面の開口を開閉する蓋構造である。この構成例では蓋体１１０のチューブ本体１２０への取り付けは、螺合式となっている。
蓋体１１０の素材は、耐薬品性のあるプラスチック樹脂などが好ましい。
この構成例では、蓋体１１０の部材としては、蓋本体１１１、蓋体上面内ネジ１１２、蓋体上端面凹凸形状１１３、螺合雄ネジ１１４を備えた構成となっている。

蓋本体１１１は、この構成例では略円柱形をしており、チューブ本体１２０の上面開口１２２に取り付けられる部材となっている。この例では、蓋本体１１１の外径はチューブ本体の外径と略等しくなっている。

蓋体上面内ネジ１１２は、蓋本体１１１の上面中央に設けられている窪み状の内ネジ構造であり、後述するように、上方から下降してきた雄ネジである第１の蓋アクセス体２１０によってアクセス可能に設けられている。蓋体上面内ネジ１１２の内径は、後述する蓋アクセス体２００の第１の蓋アクセス体２１０の外径と螺合し合うものとなっている。そのため、この蓋体上面内ネジ１１２に蓋アクセス体２００の第１の蓋アクセス体２１０を突き立てて回転させると螺合する構造となっている。
なお、この構成では蓋体上面内ネジ１１２は全体が円柱状の窪みの雌ネジとなっているがロボットアームの先端形状に合わせた形状であっても良い。

次に、蓋体上端面凹凸形状１１３は、蓋本体１１１の上端面に設けられている凹凸形状である。蓋本体１１１の上端面の中央には蓋体上面内ネジ１１２が設けられているため、突起形状が周回状に並んだものとなっている。蓋体上端面凹凸形状１１３は、蓋体１１０の上端面に設けられているので、後述するように、上方から下降してきた第２の蓋アクセス体２２０によってアクセス可能となっている。

蓋体上端面凹凸形状１１３の凹凸形状は、後述する蓋アクセス体２００の第２の蓋アクセス体２２０の先端が持つ凹凸形状と合致するものとなっている。そのため、蓋体上端面凹凸形状１１３の凹凸形状に対して第２の蓋アクセス体２２０の先端の凹凸形状が嵌合し合うものとなっており、後述するように、第２の蓋アクセス体２２０の水平方向の回転運動により、蓋体上端面凹凸形状１１３を介して回転トルクが伝導し、蓋体１１０が回転運動する関係となる。
図１に示した蓋体上端面凹凸形状１１３の構造例は、蓋体１１０の上端面に設けられた歯車状の構造物となっている。一方、図２に示した第２の蓋アクセス体２２０の先端にはそれに合致する歯車体が設けられており、蓋体上端面凹凸形状１１３は第２の蓋アクセス体２２０のアクセスを受け入れて嵌合するものとなる。
なお、蓋体上端面凹凸形状１１３の構造例としては、他の凹凸形状であっても良い。
例えば、図３（ａ）に示すような蓋体１１０の上端面に設けられた単数または複数個の窪みまたは穴とした構造物でも良い。この場合、第２の蓋アクセス体２２０の先端がそれに合致する突起物またはピンであれば、そのアクセスを受け入れて嵌合するものとなる。その他にも、図３（ｂ）に示すような周回するギザ形状、図３（ｃ）に示すような多角形の窪みでも良い。それぞれ第２の蓋アクセス体２２０の先端が合致する形状であれば良い。

次に、螺合雄ネジ１１４は、蓋体１１０の下部を形成するもので、チューブ本体１２０に取り付けられることにより一種の蓋栓として機能し、チューブ本体１２０の上面開口１２２を密閉できる部材となっている。
螺合雄ネジ１１４の外径は、後述するように、チューブ本体１２０の内径と合致しており、螺合雄ネジ１１４が、対応する雌ネジを持つチューブ本体１２０内に螺合することにより、チューブ本体１２０の上面開口１２２を封止する。

次に、チューブ本体１２０を説明する。
チューブ本体１２０は、試料を内部に収納する収納容器である。この構成例では、図１（ｃ）及び図１（ｄ）に示すように、試料を収納する胴体１２１と、胴体１２１の上面開口１２２と、上面開口付近の内壁面にある雌ネジ１２３を備えた構成例となっている。

チューブ本体１２０は、上面に上面開口１２２を持ち、試料を収める試験管状の容器である。
なお、この構成例では、チューブ本体１２０は試験管状の円筒形をしている例であるが、用途などに合わせて他の形状であっても良い。一例としては、チューブ本体の側面または底面においてラック内の構造物と当接して回転が防止される回転防止体を備えた構成とすることが好ましい。例えば、底面付近に複数の羽根状の突起を放射状に設けた構成がある。ラック底面付近にも複数の羽根状の突起を設けておけば、チューブ本体がラックに収納された状態において、両者が当接し合い、チューブ本体に対して水平方向に回転トルクが印加されても前記チューブ本体の回転が防止される。チューブ本体の回転が防止できれば、蓋アクセス体２００によって蓋体１１０を介してチューブ本体１２０に対して回転トルクが伝導してもチューブ本体１２０自体が空回りすることがなくなり、蓋体１１０の取り付け作業や取り外し作業が確実に行える。

チューブ本体１２０の素材は、内部に封入した試料の保存状態を目視するために透明または半透明の素材であるガラスまたはプラスチック樹脂が好ましい。プラスチック樹脂としては、耐薬品性の高いプラスチック（例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート等）などで良い。また、それらのうちから複数の素材を選んでブレンドしたものを原料としても良い。すなわち、透明のプラスチック材料は、２種以上の樹脂からなるポリマーアロイであってもよい。
この実施例では、透明のプラスチック原料はポリプロピレンとする。ポリプロピレンは、化学的に安定した素材であり、耐薬品性が高く、透明度が高く、試料収納体の部材の一つとしては好適な材料である。

図１（ｃ）及び図１（ｄ）に示すように、チューブ本体１２０は、いわゆる試験管のような形状をしているが、上端の開口部と、寸胴の胴部と、紡錘形になっている底部の構造を備えている。
チューブ本体１２０の高さであるが、収納ラックの中に収める場合、収納ラックの格子枠２１０の高さよりも高いものとすることが好ましい。試料収納体１００は収納ラックに対して収納したり取り出したりという動作を繰り返すため、チューブ体１２０が格子枠２１０の上端から突出した状態にて保持されれば、ロボットアームでアクセスしやすくなる。

次に、上面開口１２２は、チューブ本体１２０の開口であり、その内径は、蓋体１１０の螺合雄ネジ１１４の外径と略等しくなっている。

次に、雌ネジ１２３は、チューブ本体１２０の上部の内壁面に設けられたものであって、この雌ネジ１２３の内径は蓋体１１０の螺合雄ネジ１１４の外径と合致するものとなっている。そのため、蓋本体１１０の螺合雄ネジ１１４がこの雌ネジ１２３に螺合することにより、チューブ本体の上面開口１２２が密封されるものとなっている。
以上が、試料収納体１００の構成例である。

次に、蓋アクセス体２００について説明する。
蓋アクセス体２００は、試料収納体１００を操作するロボットアームの先端部分であり、蓋体１１０に対してアクセスして操作するものである。
図２は、本発明の試料収納体自動システムの蓋アクセス体２００の構造を簡単に示す図である。
図２（ａ）は、ロボットアーム先端にある蓋アクセス体２００を底面方向から見た斜視図となっている。
図２（ｂ）は、蓋アクセス体２００の先端付近を拡大して強調した斜視図となっている。
図２（ｃ）は、蓋アクセス体２００の縦断面図（Ｂ−Ｂ線縦断面）となっている。
図２（ｄ）は、蓋アクセス体２００の第１の蓋アクセス体２１０が第２の蓋アクセス体２２０から独立して下降移動する様子を示す図となっている。

この構成例では、図２に示すように、ロボットアームは、第１の蓋アクセス体２１０と、第２の蓋アクセス体２２０を備えたものとなっている。図２に示すように、この構成例では、蓋体上面内ネジ１１２に対してアクセスする第１の蓋アクセス体２１０が中央にあり、蓋体上端面凹凸形状１１３に対してアクセスする第２の蓋アクセス体２２０が外周側にある。

第１の蓋アクセス体２１０は、蓋体１１０の上面中央にある蓋体上面内ネジ１１２に対応するものである。この構成例では、第１の蓋アクセス体２１０が雄ネジの棒状構造体となっている。この雄ネジの棒状構造体である第１の蓋アクセス体２１０を蓋体１１０の上面中央にある蓋体上面内ネジ１１２に突き立てて回転させることにより、両者が螺合することとなる。

第２の蓋アクセス体２２０は、蓋体の上端面の凹凸形状である蓋体上端面凹凸形状１１３に対応するものであり、この構成例では、筒状体の先端２１１の端面に、蓋体上端面凹凸形状１１３に対応するように周回状に凹凸形状が設けられたものとなっている。つまり、蓋体の上端面の蓋体上端面凹凸形状１１３に対して第２の蓋アクセス体２２０の先端２１１の端面を押し当てて当接することにより両者が嵌合し合うものとなっている。この嵌合により第２の蓋アクセス体の回転運動が蓋体上端面凹凸形状１１３を介して蓋体１１０へ伝導され、蓋体１１０に回転トルクが付与され、蓋体のチューブ本体に対する螺合制御および開放制御を実行することができる。

ここで、第１の蓋アクセス体２１０が中心にあり、その外側周囲に第２の蓋アクセス体２２０が位置する配置関係となっているが、図２（ｃ）および図２（ｄ）に示すように、第１の蓋アクセス体２１０と第２の蓋アクセス体２２０が相互に独立して回転制御でき、かつ、上下にスライド移動できる構造となっている。このように、一つのロボットアームの先端に第１の蓋アクセス体２１０と第２の蓋アクセス体２２０を組み合わせて組み込み、第１の蓋アクセス体２１０の静止状態と回転状態の切り替え、第２の蓋アクセス体２２０の静止状態と回転状態の切り替えを相互独立に操作することにより、以下に示す蓋体１１０のチューブ体１２０への取り付け作業、試料収納体の運搬作業、蓋体１１０のチューブ体１２０からの取り外し作業を行うことができるものとなっている。つまり、一つの同じロボットアームの先端部分でこれらの作業を兼用する部材とすることができる。

以下に、ロボットアームの先端部分である蓋アクセス体２００を用いて、試料収納体１００に対する操作の動きを簡単に順に追って説明する。

［蓋体の取り付け作業］
まず、図４（ａ）に示すように、蓋体２２０が、ロボットアームの先端部分である蓋アクセス体２００により、試料収納体１００の上面開口１２２付近に運搬され、位置決めされる。
なお、このとき、後述するように、試料収納体の運搬作業と同様の原理により、第１の蓋アクセス体２１０と第２の蓋アクセス体２２０の協働にて挟持せしめた状態となっており、蓋体１１０が蓋アクセス体２００から滑落するような事故は発生しないものとなっている。
蓋アクセス体２００の第１の蓋アクセス体２１０が蓋体１１０の蓋体上面内ネジ１１２の内部に螺合して入り込んでおり、第２の蓋アクセス体２２０の先端は蓋体１１０の上面の蓋体上端面凹凸形状１１３と対向して嵌合し合った状態となっている。

次に、図４（ｂ）に示すように、ロボットアームの位置決め制御により蓋体１１０をチューブ体１２０の上面開口にあてがい、その状態にて蓋アクセス体２００のうち、外周側の第２の蓋アクセス体２２０のみを回転させる。
そうすると、図５（ａ）に示すように、蓋体上端面凹凸形状１１３と第２の蓋アクセス体２２０との嵌合を介して、蓋アクセス体２００の回転により蓋体１１０に回転トルクが伝達される。蓋体１１０が回転すると螺合雄ネジ１１４がチューブ本体１２０の雌ネジ１２３に螺合してゆき、蓋体１１０がチューブ本体に取り付けられる。蓋体１１０の螺合が完了すると外周側の第２の蓋アクセス体２２０の回転を止める。

次に、図５（ｂ）に示すように、中央側にある第１の蓋アクセス体２１０を蓋体上面内ネジ１１２との螺合を解く方向に回転させてゆく。
第１の蓋アクセス体２１０を回転させてゆくと、やがて、図６（ａ）に示すように、蓋体上面内ネジ１１２から抜けきる。

最後に、図６（ｂ）に示すように、蓋アクセス体２００が蓋体１１０から離脱する。このとき、蓋体１１０がチューブ体１２０に取り付けられた状態となっており、蓋体１１０の取り付け作業が完了する。
この流れが、蓋体１１０の取り付け作業、つまりキャッパー作業の自動処理である。

［試料収納体の運搬作業］
次に、試料収納体１００の運搬作業について説明する。
蓋体１１０の取り付け作業から連続して試料収納体１００の運搬作業に移行する場合は、図５（ｂ）の状態からスタートすれば良い。ここでは、既に蓋体１１０で封止されてラックに収納されている状態の試料収納体１００に対してアクセスする流れとして説明する。

図７（ａ）に示すように、ロボットアームの位置決め制御により、ターゲットとなる試料収納体１００の上面に蓋アクセス体２００を位置させる。

次に、図７（ｂ）に示すように、蓋アクセス体２００を下降させ、試料収納体１００の上面に対向させつつ当接させる。第１の蓋アクセス体２１０は蓋体上面内ネジ１１２に対向し、第２の蓋アクセス体２２０は蓋体上端面凹凸形状１１３に当接して嵌合する。

次に、図８（ａ）に示すように、蓋体上端面凹凸形状１１３に嵌合している第２の蓋アクセス体２２０を静止させたまま、第１の蓋アクセス体２１０のみを回転させて蓋体上面内ネジ１１２に螺合して行く。第１の蓋アクセス体２１０が蓋体上面内ネジ１１２に螺合されてゆくと、図５（ａ）と同じ状態になる。

ここで、図８（ａ）に示すように、外周側にある第２の蓋アクセス体２２０は蓋体上端面凹凸形状１１３に押し当てたまま静止当接した状態とし、その一方、内側の第１の蓋アクセス体が蓋体上面内ネジ１１２に螺合している。そうすると、第１の蓋アクセス体２１０が蓋体上面内ネジ１１２を引き締めて行くため蓋体１１０を上方へ引き上げる力が発生する。その一方で第２の蓋アクセス体２２０が蓋体上端面凹凸形状１１３に対面して静止当接した状態であるので、反作用として蓋体１１０を下方へ押し下げる力が発生する。この上方引き上げ力と下方押し下げの力の均衡により蓋体１１０はロボットアームの先端の蓋アクセス体２００に強固に挟持されることとなる。

次に、図８（ｂ）に示すように、図８（ａ）の状態からロボットアームを移動させれば、蓋体１１０とチューブ体１２０が螺合し合った試料収納体１００が安定した状態で運搬できる。

［蓋体の取り外し作業］
次に、蓋体の取り外し作業について説明する。
試料収納体１００の運搬作業から連続して試料収納体１００の蓋体１１０の取り外し作業に移行する場合は、図８（ｂ）の状態からスタートすれば良い。ここでは、既に蓋体１１０で封止されてラックに収納されている状態の試料収納体１００に対してアクセスして蓋体を取り外す流れとして説明する。
図９（ａ）に示すように、ロボットアームの位置決め制御により、ターゲットとなる試料収納体１００の上面に蓋アクセス体２００を位置させる。

次に、図９（ｂ）に示すように、蓋アクセス体２００を下降させ、試料収納体１００の上面に対向させつつ当接させる。第１の蓋アクセス体２１０は蓋体上面内ネジ１１２に対向し、第２の蓋アクセス体２２０は蓋体上端面凹凸形状１１３に当接して嵌合する。

次に、図１０（ａ）に示すように、蓋体上端面凹凸形状１１３に嵌合している第２の蓋アクセス体２２０を静止させたまま、第１の蓋アクセス体２１０のみを回転させて蓋体上面内ネジ１１２に螺合して行く。図１０（ｂ）に示すように、第１の蓋アクセス体２１０が蓋体上面内ネジ１１２に螺合されてゆくと、図８（ｂ）と同じ状態になる。

次に、図１１（ａ）に示すように、中央側にある第１の蓋アクセス体２１０を静止させたまま、または、外周側の第２の蓋アクセス体２２０の回転方向と同一の方向に回転させる一方、外周側の第２の蓋アクセス体２２０を蓋体１１０とチューブ体１２０との螺合を解く方向に回転させる。
そうすると、図１１（ｂ）に示すように、蓋体上端面凹凸形状１１３と第２の蓋アクセス体２２０との嵌合を介して、蓋アクセス体２００の回転により蓋体１１０に回転トルクが伝達される。蓋体１１０が回転すると螺合雄ネジ１１４とチューブ本体１２０の雌ネジ１２３との螺合が解かれてゆき、蓋体１１０がチューブ本体から離脱する。

図１１（ｂ）の状態では、蓋体１１０がチューブ体１２０から外れる一方、第１の蓋アクセス体２１０が蓋体上面内ネジ１１２内に残っているため、図５（ａ）または図８（ａ）と同じ状態であり、蓋体１１０がロボットアームの先端の蓋アクセス体２００により強固に挟持されている。

図１１（ｂ）の状態からロボットアームを移動させれば、蓋体１１０のみがロボットアームの先端に安定した挟持された状態で運搬できる。
この流れが、蓋体１１０の取り外し作業、つまりデキャッパー作業の自動処理である。
以上が、試料収納体自動システム２００の処理の流れである。

実施例２として、蓋体１１０ａが外ネジタイプである場合の試料収納体１００ａの構成例を示す。
図１２は、蓋体１１０ａが外ネジタイプである場合の構成例を示す図である。
図１２（ａ）は、蓋体１１０ａが取り付けられた状態の試料収納体１００ａの斜視図となっている。
図１２（ｂ）は、外ネジタイプの蓋体１１０ａが取り外されている状態の試料収納体１００ａの縦断面図となっている。
図１２（ｃ）は、外ネジタイプの蓋体１１０ａが取り付けられた状態の試料収納体１００ａの縦断面図となっている。
図１２（ｄ）は、蓋アクセス体２００を外ネジタイプの蓋体１１０ａの上面に当接させた状態を示す図である。

図１２（ｂ）に示すように、チューブ体１２０ａが、上面開口付近の外壁面に外ネジとなる雄ネジ１２４を備えたものであり、蓋体１１０ａが、チューブ体１２０の雄ネジ１２４に対応する内ネジである螺合雌ネジ１１５を備えた構成となっている。

図１２（ｄ）に示すように、実施例１と同様、第１の蓋アクセス体２１０が蓋体上面内ネジ１１２内にアクセス可能であり、また、第２の蓋アクセス体２２０が蓋体上端面凹凸形状１１３にアクセス可能となっている。

実施例３として、チューブ本体１２０の側面や底面に識別コードを印刷または貼り付けする工夫について述べる。
試料収納体１００を多数同時に保存する場合、一つ一つの試料収納体は独立した試料収納体であるため、各々の収納体を個別に識別する必要がある。そこで、試料収納体１００の側面や底面に試料の諸データや管理情報をコード化したバーコードや二次元コードなどを書き込んでおき、管理の過程において当該バーコードや二次元コードなどを読み取って管理する技術が必要となってくる。

図１３（ａ）は、チューブ体１２０ｂの側面に、レーザーマーキングで発色可能な発色フィルムをチューブ本体１２０の周りに装着しておき、情報書き込み領域１２５とした構成例である。情報書き込み領域１２５に対してレーザーマーキングにより発色フィルムを色変化させ、情報を書き込むことができるものとなっている。なお、図１３（ｂ）に示すように、蓋体１１０の底面に発色フィルムの情報書き込み領域１２６を設ける構成も可能である。
この構成例では、試料体１２０ｂの側面の発色フィルムの情報書き込み領域１２５に対しては１次元コードを書き込み、底面の発色フィルムの情報書き込み領域１２６に対しては二次元コードを書き込んだ例を簡単に示している。

以上、本発明の試料収納体の構成例における好ましい実施例を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されよう。

本発明の試料収納体は、試料を保管・管理する用途のマイクロチューブであれば広く適用することができる。

１００ 試料収納体
１１０ 蓋体
１１１ 蓋本体
１１２ 蓋体上面内ネジ
１１３ 蓋体上端面凹凸形状
１１４ 螺合雄ネジ
１１５ 螺合雌ネジ
１２０試料収納体
１２１ チューブ本体
１２２ 上面開口
１２３ 雌ネジ
１２４ 雄ネジ
１２５ 情報書き込み領域
１２６ 情報書き込み領域
２００ 蓋アクセス体
２１０ 第１の蓋アクセス体
２２０ 第２の蓋アクセス体

Claims (12)

1. 試料を収納するチューブ本体と、
   前記チューブ本体に螺合することにより上面開口を封止する蓋体と、
   前記蓋体の上面における構造物として、
   外部部材である第１の蓋アクセス体によってアクセス可能に設けられた前記蓋体の上面中央の窪みの中の蓋体上面内ネジと、
   外部部材である第２の蓋アクセス体によってアクセス可能に設けられた前記蓋体の上端面の凹凸形状である蓋体上端面凹凸形状を備えたことを特徴とする試料収納体。
2. 前記蓋体上端面凹凸形状が、前記蓋体の上端面に設けられた歯車状の構造物であり、対応する歯車体のアクセスを受け入れて嵌合するものである請求項１に記載の試料収納体。
3. 前記蓋体上端面凹凸形状が、前記蓋体の上端面に設けられた単数または複数個の窪みまたは穴であり、対応する突起物またはピンのアクセスを受け入れて嵌合するものである請求項１に記載の試料収納体。
4. 前記チューブ本体が、上面開口付近の内壁面に内ネジを備えたものであり、
   前記蓋体が、前記チューブ本体の前記内ネジに対応する外ネジを備え、前記チューブ本体に内ネジタイプの蓋として螺合することにより前記上面開口を封止するものである請求項１から３のいずれか１項に記載の試料収納体。
5. 前記チューブ本体が、上面開口付近の外壁面に外ネジを備えたものであり、
   前記蓋体が、前記チューブ本体の前記外ネジに対応する内ネジを備え、前記チューブ本体に外ネジタイプの蓋として螺合することにより前記上面開口を封止するものである請求項１から４のいずれか１項に記載の試料収納体。
6. 前記チューブ本体の少なくとも側面または底面のいずれかにまたは両方に、識別コードを印刷または貼り付け可能なものである請求項１から５のいずれか１項に記載の試料収納体。
7. 前記チューブ本体の側面または底面においてラック内の構造物と当接して回転が防止される回転防止体を備え、前記ラックに収納された状態において、前記チューブ本体に対して水平方向に回転トルクが印加されても前記チューブ本体の回転が防止されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の試料収納体。
8. 外部部材である前記第２の蓋アクセス体の回転による、前記蓋体上端面凹凸形状を介した前記蓋体への回転トルク付与を通じた前記蓋体の前記チューブ本体に対する螺合制御および開放制御と、
   外部部材である前記第１の蓋アクセス体の回転による前記蓋体上面内ネジを介した前記チューブ本体に対する密閉制御とともに前記蓋体の上方への引き上げ力の印加と、外部部材である前記第２の蓋アクセス体の静止当接による前記蓋体上端面凹凸形状を介した前記蓋体の下方への押し下げ力の印加を同時に与えることにより前記蓋体および当該蓋体に螺合している前記チューブ本体を一体に挟持せしめた運搬制御が可能な構造であることを特徴とした請求項１から７のいずれか１項に記載の試料収納体。
9. 試料収納体を操作するロボットアームを備えた試料収納体自動システムであって、
   前記試料収納体が、試料を収納するチューブ本体と前記チューブ本体に螺合することにより上面開口を封止する蓋体を備えたものであり、
   前記ロボットアームが、前記蓋体に対してアクセスして操作する第１の蓋アクセス体と第２の蓋アクセス体を一体に備えたものであり、
   前記蓋体において、前記第１の蓋アクセス体によってアクセス可能に設けられた前記蓋体の上面中央の窪みの中の蓋体上面内ネジと、前記第２の蓋アクセス体によってアクセス可能に設けられた前記蓋体の上端面の凹凸形状である蓋体上端面凹凸形状を備え、
   前記第２の蓋アクセス体の回転による前記蓋体上端面凹凸形状を介した前記蓋体への回転トルク付与を通じた前記蓋体の前記チューブ本体に対する螺合制御および開放制御と、
   前記第１の蓋アクセス体の回転による前記チューブ本体に対する密閉制御とともに前記蓋体上面内ネジを介した前記蓋体の上方への引き上げ力の印加と、外部部材である前記第２の蓋アクセス体の静止当接による前記蓋体上端面凹凸形状を介した前記蓋体の下方への押し下げ力の印加を同時に与えることにより、前記蓋体を挟持せしめた運搬制御が可能とした試料収納体自動システム。
10. 前記ロボットアームにおいて、前記蓋体上面内ネジにアクセスする前記第１の蓋アクセス体が中央にあり、前記蓋体上端面凹凸形状にアクセスする前記第２の蓋アクセス体が外側外周にあり、前記第１の蓋アクセス体が雄ネジ状の構造体であり、その周囲に前記第２の蓋アクセス体が筒状体に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の試料収納体自動システム。
11. 前記第１の蓋アクセス体が中心にあり、その外側周囲に前記第２の蓋アクセス体が位置する配置関係とし、前記第１の蓋アクセス体と前記第２の蓋アクセス体が相互に独立して回転制御でき、かつ、上下にスライド移動できる機構を備えたものであることを特徴とする請求項９または１０に記載の試料収納体自動システム。
12. 前記第１の蓋アクセス体が雄ネジ体であり、
    前記第２の蓋アクセス体が筒状体で前記蓋体上端面凹凸形状に対応する凹凸形状が当該筒状体の先端縁面に設けられたものである請求項９から１１のいずれか１項に記載の試料収納体自動システム。

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