CN111448461A - 分注装置、尖头装设方法和尖头除去方法 - Google Patents

分注装置、尖头装设方法和尖头除去方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种分注装置，其能够高速且高精度地进行分注并且实现了小型化。分注装置(300)将液体试样抽吸到一次性尖头(110)内并将抽吸的液体试样排出，该分注装置(300)具备：供活塞插入的活塞收容部(109)、通过对在活塞收容部(109)的前端装设的一次性尖头(110)进行按压而将其拆下的尖头拆下部(111)、以及与尖头拆下部111联动而向与尖头拆下部(111)的移动方向相反的方向移动的力作用部(303)。

Description

分注装置、尖头装设方法和尖头除去方法
技术领域
本发明涉及对液体试样进行吸入和排出的分注装置、尖头装设方法和尖头除去方法。
背景技术
就现有技术而言，在医用和生物等领域采用分注装置，该分注装置将血液等的检样、试剂等液体向多个小容器分配。该分注装置构成为包含：尖头、用于向该尖头内抽吸液体试样并进行排出的移液管装置、对移液管装置进行输送的输送装置等。利用分注装置可分别从检样、试剂的收纳容器向尖头抽吸预定量的检样、试剂并向预定的小容器排出。
就这种分注装置而言，通常对多种类的检样、试剂连续地进行处理，因此为了防止它们的混合、污染等而采用可更换的尖头，该尖头是塑料制的使用后废弃的一次性尖头。尖头以可拆下的方式装设于移液管装置的前端，且在每次进行抽吸和排出操作时更换为新的一次性尖头来实施分注操作。利用自动分注装置可自动地进行一次性尖头的装设和拆下的作业。
作为将一次性尖头拆下的方法，专利文献1公开了一种使用具有U字形的槽口部的尖头拆下板的方法。该方法是以下这样的方法。首先，使装设有一次性尖头的移液管装置下降到比固定的一次性尖头拆下板的高度低的位置。接着，使喷嘴水平移动，将装设有一次性尖头的圆筒部插入U字的槽口部。然后，在使一次性尖头的上缘部挂于U字的槽口部的同时垂直地上升而将一次性尖头拆下。
另外，专利文献2公开的移液管装置安装有用于将一次性尖头拆下的专用的驱动部件(气缸、电动机等)。此外，专利文献3公开了一种方法：利用对移液管装置的活塞进行驱动的电动机，并通过一个电动机将尖头拆下用臂向下方按压而使一次性尖头脱离。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007－064706号
专利文献2:日本特开2010－203773号
专利文献3:日本特开2004－170076号
发明内容
发明所要解决的课题
气压分注装置利用基于空气膨胀的减压或者基于空气压缩的加压来对液体试样进行吸入和排出，对于这种气压分注装置而言，兼顾高精度且高生产率的分注和装置尺寸的小型化非常重要。
气压分注装置的缺点在于：作为抽吸液体时的介质而使用压缩性流体即空气，因此当介质量多时会由于阻尼效应而难以进行高速且高精度的分注动作。
另外，在使各单元和分注装置小型化时，研究将一次性尖头拆下的方法非常重要。如上所述，专利文献1记载了使喷嘴尖头挂于具有U字的槽口部的板而拆下的方法。采用该方法时，需要用于将喷嘴尖头设置于装置的空间和用于废弃喷嘴尖头的空间(垃圾箱)，会导致装置整体大型化。
就专利文献2所述的方法而言，安装有用于一次性尖头拆下的各自独立的电动机和螺线管等驱动源，因此使得分注机构大型化并且复杂化。
就专利文献3所述的尖头装卸方法而言，虽然使移液管装置的活塞驱动机构与一次性尖头装卸机构一体化，并以同一驱动系统实现一次性尖头装卸机构，但是需要另设将拆下工具推出的机构。因此，需要在移液管装置的活塞的推出行程包含推出拆下工具的行程量，会导致压力介质的量增加。即，存在难以实现装置的小型化的问题。如上所述，无法实现不必增加空气量即可高速且高精度地进行分注动作并且小型化的分注装置。
本公开为了解决上述课题而提供一种能够高速且高精度地进行分注并且实现了小型化的分注装置。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，提供一种分注装置，其向一次性尖头内抽吸液体试样并将抽吸的所述液体试样排出，该分注装置具备：活塞收容部，其供活塞插入；尖头拆下部，其按压装设在所述活塞收容部的前端的所述一次性尖头从而拆下所述一次性尖头；以及力作用部，其与所述尖头拆下部联动，并向与所述尖头拆下部的移动方向相反的方向移动。
提供一种尖头装设方法，是分注装置的尖头装设方法，包含以下步骤：使第一电动机驱动而将活塞推入活塞收容部，在彼此相反的方向上联动地移动的力作用部和尖头拆下部成为能够折叠的状态的步骤；以及使第二电动机驱动而使所述活塞收容部的前端朝向一次性尖头下降，推顶所述尖头拆下部并向所述活塞收容部的前端装设所述一次性尖头的步骤。
此外，提供一种尖头除去方法，是将在分注装置具备的活塞收容部的前端装设的一次性尖头拆下的尖头除去方法，包含以下步骤：使电动机驱动而将活塞从所述活塞收容部拔出，并利用所述活塞对在彼此相反的方向上联动地移动的力作用部和尖头拆下部中的所述力作用部进行推顶，从而对所述尖头拆下部进行按压，将装设在所述活塞收容部的前端的所述一次性尖头推出并拆下的步骤。
本说明书包含作为本申请的优先权基础的日本国专利申请第2018－
018195号的公开内容。
发明效果
根据本公开，能够提供一种能够高速且高精度地进行分注并且实现了小型化的分注装置。上述以外的课题、结构和效果可通过以下实施方式的说明而明了。
附图说明
图1是表示比较例的分注装置的图。
图2是用于对分注装置的动作进行说明的图。
图3是表示本公开第一实施方式的分注装置的图。
图4是表示将一次性尖头拆下的动作的图。
图5是表示装设一次性尖头的动作的图。
图6是表示控制PC的处理流程的图。
图7是表示控制PC的处理流程的图。
图8是用于对第二实施方式的分注装置进行说明的图。
图9是用于对第三实施方式的分注装置进行说明的图。
图10是用于对第四实施方式的分注装置进行说明的图。
具体实施方式
以下参照附图对本公开的实施方式进行说明。此外，本公开的实施方式不限于后述的实施方式，可以在其技术思想的范围内进行各种变形。此外，对于和后述的各实施方式的说明所使用的各图的对应部分标记相同的符号进行表示并省略重复的说明。首先对比较例的分注装置进行说明。
＜比较例＞
图1是表示比较例的分注装置100的图。分注装置100具备整体形状呈L型的基座101，在该基座101的上部设有电动机102。在基座101上自由旋转地设有由梯形螺纹或者滚珠丝杠等构成的螺纹轴104，该螺纹轴104与电动机102的旋转轴经由联轴器103连接。
在螺纹轴104上设有穿过螺纹轴104的滑块106和与螺纹轴104螺合的螺母105。滑块106与设置于基座101的直线导轨107连接，螺母105和滑块106各自可沿着图示箭头S的方向上下自由移动或者自由滑动。并且构成为，滑块106与向下方突出的活塞108接合，不会旋转，能够上下移动。
活塞108和活塞收容部109构成移液管机构，并利用上述的进行上下移动的机构发挥泵的作用。在活塞收容部109的前端装设有一次性尖头110。在该一次性尖头110的上方设有尖头拆下部111。尖头拆下部111设有U字状的槽口、或者直径比一次性尖头110的开口部的直径小的通孔。利用与尖头拆下部111的上端和基座101连接的弹簧等弹簧件112对尖头拆下部111始终向上方施力，并且构成为尖头拆下部111可沿着箭头S上下自由移动。另外，由于向设置于装置内各处的小容器进行分注，因此分注装置100设置于自动载台(未图示)上，该自动载台可自由地沿着水平方向和铅垂方向进行自由驱动。
图2是用于对分注装置100的动作进行说明的图。参照图2对通过比较例的分注装置100执行的分注动作和一次性尖头110的拆下动作进行说明。首先，分注装置100将一次性尖头110装设于活塞收容部109的前端。接着，当分注装置100使电动机102驱动而使螺纹轴104旋转时，则活塞108与滑块106一起上下而使活塞收容部109的内压减小(或者增大)，将液状试样向一次性尖头110抽吸(或者从一次性尖头110排出)。在图2的(a)中以箭头D表示用于分注动作的螺纹轴104的范围。
当分注动作が结束、需要更换一次性尖头110时，分注装置100将一次性尖头110内的液体试样排出，并且使电动机102驱动而使螺纹轴104旋转。于是，活塞108与滑块106一起下降，尖头拆下部111的上端与滑块106抵接，如图2的(b)所示那样，尖头拆下部111和弹簧件112一起被向下方按压，装设于活塞收容部109前端的一次性尖头110被从活塞收容部109拆下而脱离。在图2中以箭头R表示用于一次性尖头110的拆下动作的活塞108的范围。
当活塞收容部109内的空气量较多时，会由于压力介质的阻尼效应而难以进行高速和高精度的分注动作。在比较例的分注装置100中，需要在用于分注的推出行程量中包含用于取出一次性尖头110的活塞108的推出行程量，因此会导致压力介质以箭头R程度的长度增加的问题。
＜第一实施方式＞
图3是表示本公开的第一实施方式的分注装置300的图。分注装置300具有整体形状呈箱型的基座201，在该基座201的上部设有电动机102。电动机102与控制PC(PersonalComputer：个人计算机)901连接并通过控制信号进行控制。在基座201上自由旋转地设有由梯形螺纹或者滚珠丝杠等构成的螺纹轴104，该螺纹轴104经由联轴器103与电动机102的旋转轴连接。
在螺纹轴104上设有螺合状态的螺母105和滑块106。滑块106与设置于基座201的直线导轨107连接，螺母105和滑块106各自可沿着图示箭头S的方向进行上下自由移动或者自由滑动。并且构成为，滑块106与向下方突出的活塞208(虚线)接合，不会旋转，能够上下移动。
活塞208和活塞收容部109(虚线)构成移液管机构，并通过上述的进行上下移动的机构发挥泵的作用。在活塞收容部109的前端装设有一次性尖头110。在该一次性尖头110的上方设有尖头拆下部111。尖头拆下部111设有U字状的槽口、或者直径比一次性尖头110的开口部的直径小的通孔，且构成为尖头拆下部111可沿着箭头S上下自由移动。通过尖头拆下部111下降而将一次性尖头110推出并拆下。并且由于向设置于装置内各处的小容器进行分注，因此分注装置300设置于自动载台(未图示)上，该自动载台可自由地沿着水平方向和铅垂方向进行驱动。
在活塞208上通过连杆或者销等连接杆301，该杆301可相对于活塞208自由旋转，在该杆301的两端连接有另外的杆302和303，该杆302和303可相对于杆301自由旋转。因此，杆301～303形成的结构体能够伸展或折叠。设置于杆303端部的连杆L能够沿着设置于基座201的引导轨道304移动，其结果是，能够如图3所示那样使杆303向上方升起，从而将杆302向下方按压。即，杆303作为用于将尖头拆下部111向下方按压的力作用部发挥功能，尖头拆下部111和力作用部构成了具有旋转轴的结构体。本公开的分注装置300能够利用该结构对尖头拆下部111进行按压，将一次性尖头110拆下。
以下对第一实施方式的分注装置300的分注动作和一次性尖头110的拆下动作进行说明。分注装置300首先使自动载台下降，从而将一次性尖头110装设于活塞收容部109的前端。接着，通过控制PC901的控制使电动机102驱动，从而使活塞208(虚线)与滑块106一起上下，以使活塞收容部109(虚线)的内压减小(或者增大)，将液状试样向一次性尖头110抽吸(或者从一次性尖头110排出)。
在第一实施方式的分注装置300中，无需为了将一次性尖头110拆下而将活塞208向下方推压的结构。即，无需确保为了将一次性尖头110拆下而使活塞208完成行程的空间。因此，在执行上述的分注动作时，活塞208(虚线)能够在活塞收容部109(虚线)下方的位置(最内部附近)振动。即，压力介质的量与比较例的分注装置100相比非常少，在原理上能够使活塞收容部109内的压力介质的量大致为0。
当分注动作结束、需要更换一次性尖头110时，分注装置300首先将一次性尖头110内的液体试样完全排出。接着，控制PC901使电动机102驱动，使活塞208与滑块106一起上升。在滑块106的上端与设置于杆303端部的连杆L抵接之后，杆303伴随着滑块106的上升被沿着轨道304向上方推顶。此外，分注动作是通过在杆303的连杆L不与滑块106的上端接触的范围内使滑块106和活塞208振动来实施。
如上所述，杆302和303在杆301的两端连接并可相对于杆301自由旋转。因此，伴随着杆303的上升，杆301以旋转中心305为轴顺时针旋转。同时，杆302随着杆301的旋转被向下方按压。
杆302的下端与尖头拆下部111的上端通过连杆L(或者销)等可自由旋转地被安装，随着杆302下降，尖头拆下部111被向下方按压。其结果是，装设于活塞收容部109下部的一次性尖头110被从活塞收容部109拆下而脱离。
图4是表示将一次性尖头110拆下的动作的图。图4的(a)表示杆301～303折叠的状态，图4的(b)表示杆301～303伸展的状态。图4中，箭头P表示为了将一次性尖头110拆下而活塞208动作的范围，箭头R表示尖头拆下部111与杆303联动地动作的范围。分注装置300通过上述动作而从图4的(a)所示状态变为图4的(b)所示的状态，将一次性尖头110拆下。
图5是表示装设一次性尖头110的状况的图。首先，控制PC901输出控制信号使电动机102驱动，使活塞208与滑块106一起下降。在该状态下，能够在尖头拆下部111向上方升起时成为杆301～303折叠的状态。接着，控制PC901输出控制信号使载台移动用的电动机112驱动，使分注装置300移动到架设有一次性尖头110的尖头保持器501的正上方的位置。之后，通过控制PC901的控制使分注装置300下降，在活塞收容部109的前端装设一次性尖头110。在装设一次性尖头110时，推顶尖头拆下部111、杆302。接着，使载台移动而使分注装置300向正上方上升，则成为图5的(b)的状态，完成一次性尖头110的装设。此外，也可以使用明暗传感器等来判断一次性尖头110是否正常地装设于活塞收容部109。
[电动机控制]
图6是表示控制PC901的处理流程的图。以下参照图6对分注装置300安装一次性尖头110时的动作S601～S603进行说明。
(S601)
在向分注装置300具备的活塞收容部109的前端安装一次性尖头110时，控制PC901使分注用的电动机102驱动，使活塞208的位置移动到最大排出位置附近。在此，最大排出位置附近是指从将活塞208最大程度地插入活塞收容部109的位置起的预定范围内，当活塞208位于最大排出位置附近时，可以视为活塞收容部109内存在的压力介质的量大致为0。
(S602)
当活塞208的位置处于最大排出位置时则转入S603。当活塞208的位置不在最大排出位置时则再次重复进行S601的处理。活塞208是否处于最大排出位置的判定例如可以通过对滑块106的位置进行计测来进行。
(S603)
控制PC901使载台移动用的电动机112驱动，使载台下降，从而在活塞收容部109的前端安装一次性尖头110。
图7是表示控制PC901的处理流程的图。以下参照图7对分注装置300拆下一次性尖头110时的动作S701～S703进行说明。
(S701)
在从分注装置300具备的活塞收容部109的前端拆下一次性尖头110时，控制PC901使分注用的电动机102驱动，使活塞208的位置移动到最大抽吸位置。在此，最大抽吸位置是指将活塞208从活塞收容部109最大程度地拔出的位置。
(S702)
当活塞208的位置处于最大抽吸位置时则转入S703。当活塞208的位置不在最大抽吸位置时则再次重复进行S701的处理。活塞208是否处于最大抽吸位置的判定例如可以通过对滑块106的位置进行计测来进行。
(S703)
控制PC901使分注用的电动机102驱动，使载台进一步上升，从而使活塞208升起，使尖头拆下部111下降，从收容部109的前端拆下一次性尖头110。
如上所述，本公开的分注装置300将用于拆下一次性尖头110的尖头拆下部111的推出行程包含于拉拽活塞208的行程。因此，与通过将活塞208向活塞收容部109推压来拆下一次性尖头110的方法不同，能够减小活塞收容部109内的空气量。因此，就本公开的分注装置300而言，压力介质的阻尼效应减小，能够高速并且高精度地执行分注。另外，分注装置300由于将用于拆下一次性尖头110的推出行程包含于拉拽活塞208的行程，因此能够使用同一电动机102来执行分注动作和一次性尖头110的拆下动作双方而实现装置整体的小型化。
＜实施方式2＞
图8是用于对第二实施方式的分注装置进行说明的图。图8为了说明与实施方式1的差异而仅示出了用于拆下一次性尖头110的结构要素600。第二实施方式的分注装置拆下一次性尖头110的动作原理与第一实施方式的分注装置300相同，但是与第一实施方式的分注装置300的区别在于：与活塞208可自由旋转地连接的杆602的旋转中心605的位置。
如图8的(a)所示，在第二实施方式的分注装置中，杆602的旋转中心605设置于以下位置：到和杆601的连接部位的距离与到和杆603的连接部位的距离的比为H1：H2(图中H1＜H2)。即构成为，相对于杆601的较小移动，杆603较大地移动。在图8中，以V1来表示杆601沿着引导轨道604移动的量，并以V2来表示尖头拆下部111向下方移动的量。
采用上述的结构时，尖头拆下部111以比杆601的移动量大的程度被向下方按压，装设于活塞收容部109下部的一次性尖头110被从活塞收容部109拆下而脱离。此时成立H1：H2＝V1：V2的关系式。在H1＜H2的情况下，能够减小拆下一次性尖头110时的活塞208的移动距离，因此能够使分注装置小型化。并且在H2＜H1的情况下，根据杠杆的原理而以较小的驱动力将一次性尖头110从活塞收容部109拆下而脱离。
＜实施方式3＞
图9是用于对第三实施方式的分注装置进行说明的图。图9为了对与实施方式1的不同点进行说明而仅示出了用于拆下一次性尖头110的结构要素(齿条齿轮700)。在第三实施方式的分注装置中，取代了可折叠的多个杆301～303，采用具备齿轮702、齿条701和703的齿条齿轮700来控制分注动作。齿轮702具有旋转中心705且可自由旋转地安装于基座201。齿轮702与齿条701的齿相互啮合，齿条701与齿轮702的旋转联动地上升或者下降。同样地，齿轮702与齿条703的齿相互啮合，齿条703与齿轮702的旋转联动地上升或者下降。
另外，当滑块106上升时，则齿条701的上端704与滑块106抵接而使齿条701升起(图9的(b))。随着齿条701向上方的移动，齿轮702顺时针旋转，齿条703下降。尖头拆下部111与齿条703连接，通过齿条703下降，将一次性尖头110推出而从活塞收容部109的前端脱离。即，齿条701作为用于将尖头拆下部111向下方按压的力作用部发挥功能。液体的抽吸和排出通过在滑块106不与齿条701的上端704接触的范围内推拉滑块106和活塞208来进行(图9的(a))。
因此，第三实施方式的分注装置与第一实施方式的分注装置300同样地，对于分注用途和一次性尖头110的拆下用途使用同一电动机102，因此能够使装置小型化。并且，第三实施方式的分注装置是通过使齿条701向上方升起而使齿条703下降，将一次性尖头110推出并拆下的方式。即，将用于拆下一次性尖头110的尖头拆下部111的推出行程包含于拉拽活塞208的行程。因此，与通过将活塞208向活塞收容部109推压来拆下一次性尖头110的方法不同，能够减小活塞收容部109内的空气量。因此，就第三实施方式的分注装置而言，压力介质的阻尼效应减小，能够高速并且高精度地执行分注。此外，齿轮702也可以通过具有旋转轴的其它部件(旋转体)来实现，本实施方式不限旋转体的形状。
＜实施方式4＞
图10是用于对第四实施方式的分注装置进行说明的图。图10为了说明与实施方式1的差异而仅示出了用于拆下一次性尖头110的结构要素800。在第四实施方式的分注装置中，尖头拆下部111的上端、基座201、弹簧件801(例如弹簧)连接这一点与第一实施方式的分注装置300不同。尖头拆下部111被上述弹簧件801始终向图10所示的箭头R方向施力。尖头拆下部111被弹簧件801向铅垂方向下方施力，因此杆303能够以与无弹簧件801时相比较小的力向上方升起。即，能够减小为了将一次性尖头110拆下而使活塞208动作的驱动力，能够使电动机等驱动部件小型化。并且如图8所示，当杆301的旋转中心的位置为使得H1＜H2的位置时，则能够利用杠杆比减小杆303的动作距离，但是需要较大的驱动力。上述弹簧件801也能够有效地用于这种情况。
此外，本公开不限于上述实施方式而包含各种变形例。例如上述实施方式是为了容易理解本公开而进行了详细说明，但是不限于具备所说明的全部结构。另外，也可以将一实施方式的部分结构置换为另一实施方式的结构，也可以向一实施方式的结构添加另一实施方式的结构。
符号说明
300—分注装置；101—基座；102—电动机；103—联轴器；104—螺纹轴；105—螺母；106—滑块；107—直线导轨；108—活塞；109—活塞收容部；110—一次性尖头；111—尖头拆下部；301～303—杆；304—轨道；305—旋转中心；501—尖头保持器；601～603—杆；604—轨道；605—旋转中心；701、703—齿条；702—齿轮；704—上端；705—旋转中心；801—弹簧件。
本说明书所引用的所有刊行物、专利以及专利申请都直接通过引用并入本说明书。

Claims (11)

1.一种分注装置，其向一次性尖头内抽吸液体试样，并将抽吸的所述液体试样排出，
所述分注装置的特征在于，具备：
活塞收容部，其供活塞插入；
尖头拆下部，其按压装设在所述活塞收容部的前端的所述一次性尖头从而拆下所述一次性尖头；以及
力作用部，其与所述尖头拆下部联动，并向与所述尖头拆下部的移动方向相反的方向移动。
2.根据权利要求1所述的分注装置，其特征在于，还具备：
所述活塞，其插入于所述活塞收容部；以及
第一电动机，其驱动所述活塞，
所述力作用部在所述活塞被拉拽时与所述活塞抵接并移动。
3.根据权利要求1所述的分注装置，其特征在于，
所述尖头拆下部与所述力作用部通过杠杆结构而联动。
4.根据权利要求3所述的分注装置，其特征在于，
所述尖头拆下部与所述力作用部各自可自由旋转地安装于同一旋转体，且能够折叠。
5.根据权利要求4所述的分注装置，其特征在于，
所述杠杆结构的支点的位置是所述尖头拆下部的移动距离比所述力作用部的移动距离长的位置。
6.根据权利要求1所述的分注装置，其特征在于，
所述尖头拆下部与所述力作用部通过齿轮结构而联动。
7.根据权利要求1所述的分注装置，其特征在于，
所述尖头拆下部与所述力作用部形成具有旋转轴的结构体。
8.根据权利要求1所述的分注装置，其特征在于，
所述尖头拆下部具备弹性体，该弹性体在推出所述一次性尖头的方向上对所述尖头拆下部施力。
9.一种尖头装设方法，是分注装置的尖头装设方法，其特征在于，包含以下步骤：
使第一电动机驱动而将活塞推入活塞收容部，在彼此相反的方向上联动地移动的力作用部和尖头拆下部成为能够折叠的状态的步骤；以及
使第二电动机驱动而使所述活塞收容部的前端朝向一次性尖头下降，推顶所述尖头拆下部并向所述活塞收容部的前端装设所述一次性尖头的步骤。
10.根据权利要求9所述的尖头装设方法，其特征在于，
将所述活塞推入至所述活塞收容部的最大排出位置附近。
11.一种尖头除去方法，是将在分注装置具备的活塞收容部的前端装设的一次性尖头拆下的尖头除去方法，其特征在于，包含以下步骤：
使电动机驱动而将活塞从所述活塞收容部拔出，并利用所述活塞对在彼此相反的方向上联动地移动的力作用部和尖头拆下部中的所述力作用部进行推顶，从而对所述尖头拆下部进行按压，将装设在所述活塞收容部的前端的所述一次性尖头推出并拆下的步骤。
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