JP2000162217A - リキッドハンドラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ニードルの曲がりを防止するリキッドハンドラ
を提供する。 【解決手段】リキッドハンドラのニードル２を上下に駆
動するための原動機をスプリング２４で復元するソレノ
イド２０で構成し、電源が切れたときは直ちにニードル
２が容器５から退避するようにした。これに加えて、こ
のソレノイド２０の電源として脈流電源を適用し、ニー
ドル２に振動を与えることによってより小さい押圧力で
セプタム５ａを刺通できるようにし、或いは、ニードル
２の先端部２ａを細く、その後方部２ｂを太くして剛性
を高めることによって、座屈によるニードル２の曲がり
を防止するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体クロマトグラ
フィをはじめとする液体の分析において液体試料の注
入、分配、分画、希釈等の目的で用いられるリキッドハ
ンドラに関する。

【０００２】

【従来の技術】リキッドハンドラは、液体の分析装置に
おいて移動するニードルを介して液体を容器から容器
へ、または容器と装置間に移動させることにより、注
入、分配、分画、希釈等の操作を自動的に行う装置で、
オートサンプラやフラクションコレクタをも包括する呼
称であり、時にサンプルマネージャと呼ばれることもあ
る。図３は、従来のリキッドハンドラの要部を概念的に
示したものである。図において、リキッドハンドラが取
り扱う対象となる液体は、ラック１の盤面に設けられた
多数の容器装填用穴１ａの一つに装填された容器５に入
れられ、その口はキャップ５ｂで押さえられたセプタム
５ａで封じられている。軟質弾性材で作られたセプタム
５ａを刺通する中空管状のニードル２は末端（上端）に
可撓管６を通してシリンジポンプ（図示しない）が連結
されているので、容器５から液体を吸い上げ、また、吸
い上げた液体を別の容器等に注入することができる。

【０００３】ニードル２はラック１の上方にあって、前
後左右及び上下に移動可能である。即ち、ニードルクラ
ンプ３を介してニードル２を保持するマウント７がガイ
ドレール８上を走行することによって左右に（Ｘ方向）
に移動し、またこれらマウント７、ガイドレール８を含
む機構が左右のガイドシャフト９上を前後に（Ｙ方向）
に移動する。Ｘ、Ｙ方向の移動（水平移動）の際にはニ
ードル２の針先はラック１の盤面から適当な高さにあ
り、盤面から突出しているキャップ５ｂに当たらずに所
定の容器の真上まで移動することができる。移動後マウ
ント７内の昇降メカニズムによりニードル２を降下させ
（Ｚ方向に移動させ）て、針先をセプタム５ａを刺通し
て容器５内に挿入させ、試料液体を吸引した後、引き上
げ、続いて操作の目的に応じた所定位置の真上まで水平
移動し、再びニードル２を降下させて別の容器等に挿入
し、先に吸い上げた液体を注入する。

【０００４】この行程を繰り返すことで装填された容器
内の液体に対して分配、希釈など様々な処理が行われ
る。実際には次の容器に移る間に、ニードル２の内外、
及びそれに連なる配管系の内部を洗浄する行程が挟ま
り、洗浄のため可撓管６とシリンジポンプ１１との間に
バルブ等が介在しているのであるが、洗浄に関しては本
発明の説明上とくに関係ないので、詳細は省く。これら
Ｘ、Ｙ、Ｚ、各方向の移動は、それぞれステッピングモ
ータ（図示しない）を駆動源として行われる。また、こ
れらのステッピングモータは、これも図示しないコンピ
ュータを含むコントローラによって自動制御される。
Ｘ、Ｙ方向にはラック１が移動するようにして、ニード
ル２はＺ方向にのみ移動する実例もあるが、本質的な相
違はない。なお、ニードルガイド４はニードル２の横振
れを防ぐために設けられているもので、マウント７に固
定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上述べた従来のリキ
ッドハンドラの問題点はニードル２の曲がりである。い
ま仮に、ニードル２が降下して針先が容器５内に挿入さ
れた状態で停電等の理由で電源が切れたとすると、この
状態でマウント７を水平に移動させるような力が加えら
れる（例えば、不用意に手を触れる、など）とニードル
は横方向の力がかかり曲がってしまう。また、ニードル
にセプタムを刺通させるとき、ニードルの長手方向に強
い力を加えて押圧する必要があり、このときニードルが
座屈を起こして曲がることがある。本発明は、このよう
な事情に鑑みてなされたものであり、上記のような複数
の原因によるニードルの曲がりを防止するリキッドハン
ドラを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、リキッドハンドラのニードルを上下に駆
動するための原動機をスプリングで復元するソレノイド
で構成したことを基本的な特徴とし、これに加えて、こ
のソレノイドの電源として脈流電源を適用し、或いはニ
ードルの先端部を細く、その後方を太くして剛性を高め
ることによって座屈を防止するようにしたことを特徴と
する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１に断
面図で示す。同図に図示しないところは図３と同様であ
り、また、図３と同じものには同記号を付すことによっ
て重複説明を避ける。

【０００８】図において、軟鉄製の可動鉄芯（プランジ
ャ２２）は円筒形に巻かれたコイル２３の中を上下に動
くことが可能で、常時はスプリング２４によって上方に
押し上げられている。ヨーク２１はプランジャ２２と共
にコイル２３に鎖交する磁気回路を形成するだけでな
く、以上の４点から成るソレノイド２０のハウジングを
兼ねている。このソレノイド２０が固定されているマウ
ント７は、図３におけると同様の駆動機構１０により
Ｘ、Ｙ方向に移動可能である。プランジャ２２は、自身
の上下動に伴ってその上部に取り付けられたニードルク
ランプ３が把持するニードル２を昇降させる。

【０００９】本実施例の動作は以下の通りである。ま
ず、駆動機構１０によってマウント７を水平に移動させ
てハンドリングの対象となる容器５の真上にニードル２
を位置させる。コントローラ１３によってスイッチ１２
が閉じられると、電源１４からコイル２３に電流が流れ
ることによりソレノイド２０が励磁され、プランジャ２
２は下方に引き込まれる。これに伴い、ニードル２が降
下し、その針先がセプタム５ａを刺通して容器５内に挿
入される。次に、ニードル２の末端から可撓管６で連結
されているシリンジポンプ１１を作動させて、容器５内
の液体を吸引、或いは容器５内に吐出する等のハンドリ
ングを行う。その後、ソレノイド２０の励磁が切れる
と、スプリング２４の力でプランジャ２２は押し上げら
れ、これに伴い、ニードル２も上昇し、針先は容器５か
ら抜け出る。このようにコイル２３の電流が切れると直
ちにニードル２は容器５から退避させられるので、不意
に電源が切られた後、不用意にマウント７などに手を触
れてニードル２を曲げるような事態に至ることはない。

【００１０】一般にリキッドハンドラにおけるニードル
は、セプタムを刺通する際の抵抗をできるだけ減らすた
めに、またセプタムの損傷を最小限に抑えるために、で
きるだけ細くすることが要求される。しかし、ニードル
の外径をその全長にわたって細くすると、剛性が不足し
座屈を起こしやすい。このため本実施例では、図１に示
すように、ニードル２は、容器５内に挿入される範囲を
含む先端部２ａは細く、それに続く後方部２ｂは太くし
て剛性を高め、座屈による曲がりを極力防ぐように構成
されている。このような部分的に外径の異なるニードル
は、外径の異なる管を接合するか、または、管の一部を
絞り加工で細くする等の方法で製作することができる。

【００１１】ソレノイド２０を励磁する電源１４は基本
的には直流である。交流など脈動する電源で励磁する
と、吸引力も脈動するのでプランジャ２２が振動する。
プランジャ２２に公知の隈取りコイルを設けて振動を抑
えるようにすれば、交流でも励磁することが可能である
が、敢えて隈取りコイルを設けずに脈動する電源で励磁
してプランジャの振動を積極的に利用することにより新
たな効果を生み出すこともできる。次に、そのような変
形例について説明する。

【００１２】図２は、ソレノイド２０の励磁回路の変形
例を示したものである。同図において、略図で示したソ
レノイド２０を始め全体の機械的構造は図１と同様とす
る。同図Ａにおいて、１５は交流電源、１６は整流器で
あって、いまコントローラ１３からニードル２を降下さ
せる信号が与えられる、即ちスイッチ１２を閉じると、
整流器１６によって半波整流された電流がコイル２３に
流れる。電流が流れ始めたときはプランジャ２２は上に
押し上げられた状態にあり、プランジャ２２とヨーク２
１の底との間のギャップＧが大きい。このことはヨーク
２１とプランジャ２２とで形成される磁気回路の抵抗が
大きいことを意味し、それはまたコイル２３のインダク
タンスが小さいことを意味する。このため、コイル２３
には大きな電流が流れ、脈動する強い吸引力を発生す
る。この力によってプランジャ２２は上下に振動しなが
ら下方に動き、同時にニードル２も降下してその針先は
ニードルの長手方向に細かく振動しながらセプタム５ａ
に穿入する。単に押圧するだけで穿入する場合に比べ
て、振動が加わる分だけ小さい押圧力でもセプタム５ａ
を刺通することができるので、ニードル２に座屈を生じ
る危険性は少なくなる。

【００１３】プランジャ２２がヨーク２１の底まで吸引
され、ギャップＧが無くなると、コイル２３のインダク
タンスが大きくなり、脈動波形のうち交流成分に対する
抵抗が増加するので、コイルを流れる電流は平滑化され
（脈動が抑えられ）、プランジャ２２の振動は止む。つ
まり、ニードル２は、セプタム５ａを刺通するときだけ
振動し、容器内に挿入された状態ではもはや振動しない
から、液体の吸引、吐出等の操作をするに際して、液を
泡立てたり、飛沫を飛ばすような不都合は生じない。

【００１４】この場合の電源としては、脈動する直流
（脈流）が必要である。最も簡単に得られる脈流は上記
の半波整流波であるが、図２Ｂのようにブリッジ整流器
１７による両波整流波を用いてもよい。この方がより多
くの電気エネルギーを利用することができる。また、整
流器を用いず、同図Ｃのように直流の電源１４と交流電
源１５を重畳させて脈流を得る方法もある。

【００１５】なお、以上は一実施例について説明したも
のであるが、スプリング２４を圧縮形から引張形に、ま
たソレノイド２０を引込み形から押出し形に変える等の
変更は通常の設計事項として容易に考えることが可能で
あり、本発明はこれらの変形を包含するものである。

【００１６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明はリ
キッドハンドラのニードルを上下に駆動するための原動
機としてスプリングで復元するソレノイドを用いるの
で、ニードルの針先が容器に入った状態で電源が切れた
場合等に、不用意にニードルを横方向に動かしてニード
ルを折損するような事態を防止することができる。ま
た、このソレノイドの電源として脈流電源を適用するこ
とによって、ニードルがセプタムを刺通するときだけニ
ードルを振動させることができるので、より少ない押圧
力でもセプタムを刺通することが可能となり、強い押圧
力によってニードルが座屈する可能性を低減することが
できる。加えて、ニードルの先端部を細く、その後方部
を太くして剛性を高めることによって、さらに座屈防止
の効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図である。

【図２】本発明の変形例を示す図である。

【図３】従来のリキッドハンドラの要部を例示する図で
ある。

【符号の説明】

２…ニードル ５…容器 ５ａ…セプタム ６…可撓管 ７…マウント １０…駆動機構 １１…シリンジポンプ １３…コントローラ １４…電源 ２０…ソレノイド ２１…ヨーク ２２…プランジャ ２３…コイル ２４…スプリング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器の口を封じるセプタムを刺通してその
   容器内の液体を吸引し、またはその容器内に液体を注入
   するためのニードルを少なくとも上下方向に移動させる
   駆動機構を備えたリキッドハンドラにおいて、前記上下
   方向の駆動機構の原動機をスプリングによって復元する
   ソレノイドで構成したことを特徴とするリキッドハンド
   ラ。
2. 【請求項２】前記ソレノイドを脈流電源によって励磁す
   ることを特徴とする請求項１に記載のリキッドハンド
   ラ。
3. 【請求項３】前記ニードルの、前記セプタムに刺通する
   範囲を含む先端部の外径がこれに続く後方部の外径より
   も小さいことを特徴とする請求項１に記載のリキッドハ
   ンドラ。