JP2009523214A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は，正面（２）の少なくとも一部が透明材料のブロック（３）で形成された筐体（１）であって，ワークチャンバ（１７）を形成する少なくとも１つの止まり孔（４）と，該止まり孔（４）に入る導入及び／又は排出チャネル（５）を形成する少なくとも１つの孔と，ブロック（３）の正面（８）のオリフィス（１０，１１）に液圧ホース接続手段が設けられた２つの貫通チャネル（６，７）とを含む複数の穿孔加工孔をこのブロック（３）に設けた筐体（１）と，２つの電磁弁と，止まり孔（４）のオリフィスに嵌合された軸受け（１６）に密封して摺動し，軸線方向の位置に応じて変化する容積を，前記止まり孔（４）により画定するプランジャ（１５）と，該プランジャ（１５）を並進駆動させるためにプランジャの基部に接続されたモジュールとを備えるポンプ装置に関する。本発明は，試料のピペッティング，希釈，洗浄，及び／又は分注に適用される。すなわち，想定された容積断面に関係なく適用される。

Description

発明の詳細な説明

本発明は，多くの種類の試料採取のためのポンプ装置に関する。本発明は，より具体的には，試料のピペッティング，希釈，洗浄，及び／又は分配に適用可能であり，すなわち，考えられた容積範囲に関係なく適用可能であるが，これに限定されるものではない。

特に自動分析装置内でのピペッティング及び洗浄周期の実施を可能にする装置が既にいくつか提案されていることは一般に公知である。

フランス特許第２８１５７１９号により，一方は試料を採取するための小容積のワークチャンバであり，他方は洗浄を実施するための大容積のワークチャンバである少なくとも２つのワークチャンバを用いたピペッティング装置が公知である。

確かに，満足できる精度で各種の試料採取を実施するには，この装置は容積が異なる２つのワークチャンバを使用する必要がある。

更に，このような装置は，特定の種類の分析機に組み込まれるように設計されている。したがって，様々な種類の装置に装備されるようには設計されておらず，ましてや実験用アセンブリにおいて使用されるようには設計されていない。

ただし，後者の類の用途においては，使用される各装置は相対的に独立していることが望ましく，更には外部からの影響，例えば電磁的性質の影響，更には電離放射線から免れるように遮蔽されるケースに収容されることが好ましい。

これらの装置は，導入及び／又は排出ホースの接続を素早く行える必要があるほか，アセンブリの適正動作の検証，及び，気泡又は不純物の存在の検出を可能にするために流体回路を完全に可視化できる必要がある。

もちろん，このような装置は，ますます厳しくなる小型化基準を満たす必要がある。

したがって，本発明の第１の目的は，単一の動力手段（motorisation）と単一のワークチャンバとを用いた単純な構造を有し，容易なアクセス，コンパクトな配置，及びポンプを含む流体回路群の制御を提供するポンプ装置の実現である。

これらの結果を達成するために，本発明によるポンプ装置は，
−正面の少なくとも一部が透明材料のブロックによって形成され，このブロックが内部に部分的に延在する筐体であって，
ワークチャンバを構成する少なくとも１つの止まり孔と，ブロックの裏面で止まり孔に入る導入及び／又は排出チャネルを構成する少なくとも１つの孔と，それぞれが前記ブロックの正面及び裏面に通じる，ブロックの正面に位置するオリフィスに液圧ホース接続手段が取り付けられた２つの貫通チャネルと
を含む複数の穿孔加工孔をこのブロックに設けた筐体と，
−ブロックの裏面に固定された，一方は導入及び／又は排出チャネルに接続され，他方は前記貫通チャネルのうちの対応する１つに接続された２つの電磁弁と，
−止まり孔のオリフィスに嵌合された第１の軸受けに対して密封状態で摺動し，軸線方向の位置に応じて変化する容積を，前記止まり孔により画定するプランジャと，
−プランジャを並進駆動するために，プランジャの基部に接続されたモジュールと
を備える。

もちろん，ワークチャンバと，プランジャと，ポンプ装置の残りの部分との間を確実に封止するように軸受けを形成してもよい。

前記軸受けは，例えば，Ｏリングジョイント，又は内側及び外側のシーリングジョイントを備える二重壁クラウンと，ブロックへの固定手段を有する基部とを備えてもよい。

本発明による装置は，導入チャネル及び排出チャネルをそれぞれ構成する２つの孔を備えてもよく，各孔はブロックの裏面で止まり孔に入り，前記電磁弁のうちの１つに直接接続される。

小型化のために，前記駆動モジュールは，ブロック及び電磁弁の下方に，後者に対して横方向に延在してもよい。

前記駆動モジュールは，プランジャに接続されて，ステッピングモータなどの動力手段によって作動するピニオンに噛合する制御ロッドを用いて並進駆動される駆動キャリッジを備えてもよい。

変更形態においては，ウォームねじを用いてこの駆動キャリッジを並進駆動することもでき，ウォームねじ自体は，固定子と，ウォームねじが係合するねじ山を内面に有する環状回転子とを備えた動力手段によって並進駆動される。

有利には，この変更形態は，更に小型の装置を得ることを可能にしうる。

前記動力手段は，駆動キャリッジ／動力手段アセンブリによって画定される増分に対応する精度で前記駆動キャリッジを並進駆動できるようにしてもよい。

前記液圧ホースは，例えば，ピペッティング手段，すなわち液溜めを備えてもよい。

貫通チャネルは，導入及び／又は排出チャネルでもよい。

もちろん，ブロックの正面の透明部分は，少なくともワークチャンバの高さに配置される。

このようにすると，正面が透明であることによって，ポンプ装置の適正動作，特に貫通チャネル及びワークチャンバ内の望ましくない気泡又は不純物の存在の検証が可能になる。

第１の利点によると，本発明による装置は，現在使用されている分析機に適応可能な寸法にしてもよいが，例えば研究チャンバにおいて，特定の分析装置に組み込まずに，可搬装置として様々なポンプ動作に周期的に使用してもよい。

このような使い方は，貫通チャネルへのアクセス用オリフィスを筐体の正面に配置することによって簡易化される。

第２の利点によると，プランジャの直径を変えるために，プランジャ／軸受けアセンブリを互換可能にしてもよい。確かに，ワークチャンバの容積の変化量は，プランジャの軸線方向の位置に応じて決定するが，プランジャの直径に応じても決定するので，これによって容積範囲の変更が可能になる。

筐体は，プランジャ／軸受けアセンブリの交換を可能にするために，取り外し可能部分，例えばその下面を備えてもよい。

したがって，一増分未満の調整によってポンピングされるべき量の精度が向上する。
確かに，プランジャの直径の変更，特に縮小は更なる調整要素である。

例えば，プランジャの直径を２で割ると，装置の精度は４倍になる。すなわち，動力手段によって課せられる初期増分を４で割ることになる。言い換えると，初期増分がプランジャの直径の二乗分の１の比率で減少する。

したがって，プランジャ及び軸受けを交換することによって，ポンピングされるべき液体量にそのつど容積範囲の精度を合わせることができる。

電磁弁は，二方向電磁弁でもよい。

前記電磁弁及び前記動力手段は，プランジャの位置に関する情報を受け取るプロセッサによって制御しうる。

上記の情報は，前記駆動モジュールに接続された光学機器を用いて取得しうる。

もちろん，本発明による装置は，
−第１の電磁弁が開き，第２の電磁弁が閉じ，ワークチャンバの容積が増加するように駆動モジュールがプランジャを並進させ，例えば第１の貫通チャネルに接続されたピペッティング手段への液体の吸引をもたらす導入フェーズと，
−第１の電磁弁が閉じ，第２の電磁弁が開き，次に前記ワークチャンバの容積が縮小されるように駆動モジュールが作用することによって，吸い上げた液体を第２の貫通チャネル経由で放出する排出フェーズと
を少なくとも含む，周期を保証するように設計された駆動モジュールと電磁弁とを制御する手段を更に備えうる。

一変更形態によると，本発明による装置は，２つの電磁弁が開くバイパスモードでの動作を保証するように設計された駆動モジュールと電磁弁とを制御する手段を更に備えうる。

最後に，本発明による装置の筐体の構造は二重電磁遮蔽を構成しうる。これにより，確かに本装置に対する筐体外部の電磁的性質の影響をなくすことができるばかりでなく，本発明による装置の電磁弁及び動力手段に起因する電磁障害の発生によって生じうる筐体外での測定妨害を回避することもできる。

本発明の実施形態を非限定的な例として付属の図面を参照しながら以下に説明する。

図１に示す例において，ポンプ装置は，
−正面２の上部が透明材料のブロック３によって形成され，該ブロック３が内部に部分的に延在する筐体１であって，少なくとも１つの止まり孔４と，ブロックの裏面で止まり孔４に入る導入及び／又は排出チャネル５を構成する孔と，それぞれがブロック３の正面８及び裏面９に通じ，ブロック３の正面８に位置するオリフィス１０，１１に液圧ホース接続手段が設けられた２つの貫通チャネル６，７と
を含む複数の穿孔加工孔をこのブロック３に設けた筐体１と，
−ブロック３の裏面９に対して延在する接続片１４を介して，ブロック３の裏面９に固定された，一方は導入及び／又は排出チャネル５に接続され，他方は前記貫通チャネル６，７のうちの対応する１つに接続された２つの二方向電磁弁１２，１３と，
−止まり孔４のオリフィスに嵌合された軸受け１６に対して密封状態で摺動し，軸線方向の位置に応じて容積が変化するワークチャンバ１７を，前記止まり孔４により画定するプランジャ１５と，
−プランジャを並進駆動させるために，ステッピングモータ２１によって作動するピニオン２０に噛合する制御ロッド１９によって並進駆動される，プランジャ１５の基部に接続された駆動キャリッジ１８を備えるモジュールと
を備える。

止まり孔４の上端及びプランジャ１５の上端は，形状が一致する円錐形である。

前記軸受け１６は，止まり孔４のオリフィスに挿入される，断面がＬ字形状のクラウンの形態である。

なお，軸受けは，その断面形状が正方形又は長方形でも，あるいは止まり孔４のオリフィスに少なくとも部分的に挿入しうる別の形状でもよく，ワークチャンバ１７と，プランジャ１５と，装置の残りの部分との間に必要な封止をもたらすために，止まり孔４のオリフィスに位置する内径面において圧縮されるＯリングジョイントをその上部に備えうることに注目されたい。

なお，プランジャ１５及び軸受け１６を互換可能にしうることにも注目されたい。このために，前記プランジャ及び前記軸受けを交換し，より大きい直径又はより小さい直径を有する軸受け／プランジャアセンブリに置換できるように，筐体の下面の一部を取り外し可能にしてもよい。

軸受けの外径は一定であり，軸受けの内径はプランジャの外径に等しい。

上方に位置する電磁弁１２は水平位であるが，下方に位置する電磁弁１３は，ブロック３の背後の電磁弁１３に隣接する側方空間を制御ロッド１９のために残すよう，垂直位である。

一変更形態によると，接続片１４はブロックの幅全体に亘っては延在しないので，前記側方空間を前記接続片に少なくとも一部隣接して配置しうる。

電磁弁１２，１３及びモータ２１の制御は，筐体の後部に位置するマイクロコントローラ２２によって行われる。

光センサは，システムの「ゼロ」位置のみを規定する。

この例において，弁１２の状態は，必ず弁１３の状態と逆であり，すなわち，弁１２が開いているときは，弁１３は閉じており，弁１３が開いているときは，弁１２は閉じている。

プランジャを並進駆動するための機構として，固定子２５に収容されたねじ山付き中空回転子２４によって作動されて鉛直方向に芯出しされるウォームねじ２３など，他の機構を考えてもよい。前記ウォームねじは，図２の装置のように，鉛直電磁弁に隣接する側方空間に配置される。

図４及び図５は，内側及び外側のシーリングジョイントを含む二重壁クラウンと，ブロックへの固定を可能にする基部，例えばねじＶ／ナットＥアセンブリを用いた基部とを備えた互換可能な軸受け１６’及び１６”の変更形態を示す。

なお，軸受けは，軸受けに対するプランジャの摩擦を減らすと同時に封止を維持するように，プランジャの通路の高さに歯を備えうることに注目されたい。

本発明による装置は，以下のモードの１つに従って動作しうる。
−吸引モード。このモードでは，電磁弁１３が開き，電磁弁１２が閉じ（図６ａ），駆動モジュールは，ワークチャンバの容積が増加するようにプランジャを並進させる。ワークチャンバの容積の増加によって，例えばオリフィス１１によって導入貫通チャネル７に接続されたピペッティング手段に液体が吸引される。
−排出モード。このモードでは，電磁弁１３が閉じ，電磁弁１２が開き（図６ｂ），次に駆動モジュールが前記ワークチャンバの容積を縮小するように作動することによって，吸い上げられた液体を排出チャネル６経由でオリフィス１０から放出する。
−バイパスモード。このモードでは，電磁弁１２及び１３双方が開く（図６ｃ）。

本発明による装置は，高精度，例えば３μＬから５．０ｍＬの間で変化する範囲内の精度を必要とする用途に使用しうる。分解能は，プランジャの移動量３０ｍｍに対して，標準モードでほぼ４５００増分，マイクロステップモードでほぼ３６，０００増分である。

本発明による装置の斜視図である。 図１の装置の側面図である。 本発明による第２の装置の断面図である。 第２の種類の互換可能な軸受けを有する，本発明による装置の止まり孔及びプランジャの断面図である。 第３の種類の互換可能な軸受けを有する，本発明による装置の止まり孔及びプランジャの断面図である。 本発明による装置における流体循環の図である。 本発明による装置における流体循環の図である。 本発明による装置における流体循環の図である。

Claims (12)

1. −正面（２）の少なくとも一部が透明材料のブロック（３）によって形成され，前記ブロック（３）が内部に部分的に延在する筐体（１）であって，
   ワークチャンバ（１７）を構成する少なくとも１つの止まり孔（４）と，前記ブロック（３）の裏面で前記止まり孔（４）に入る導入及び／又は排出チャネル（５）を構成する少なくとも１つの孔と，それぞれが前記ブロック（３）の正面（８）及び裏面（９）に通じる，前記ブロック（３）の前記正面（８）に位置するオリフィス（１０，１１）に液圧ホース接続手段が取り付けられた２つの貫通チャネル（６，７）と
   を含む複数の穿孔加工孔を前記ブロック（３）に設けた筐体（１）と，
   −前記ブロック（３）の前記裏面（９）に固定され，一方は前記導入及び／又は排出チャネル（５）に接続され，他方は前記貫通チャネル（６，７）のうちの対応する１つに接続された２つの電磁弁（１２，１３）と，
   −前記止まり孔（４）の前記オリフィスに嵌合された軸受け（１６）に対して密封状態で摺動するプランジャ（１５）であって，前記プランジャ（１５）の軸線方向の位置に応じて変化する容積を，前記止まり孔（４）により画定するプランジャ（１５）と，
   −前記プランジャ（１５）を並進駆動するために，前記プランジャの基部に接続されたモジュールと
   を備えることを特徴とするポンプ装置。
2. 前記導入チャネル及び前記排出チャネルをそれぞれ構成し，前記ブロックの前記裏面で前記止まり孔に入り，前記電磁弁のうちの１つにそれぞれ直接接続される２つの孔を備えることを特徴とする請求項１記載のポンプ装置。
3. 小型化のために，前記駆動モジュールは，前記ブロック（３）及び前記電磁弁（１２，１３）の下方に，前記電磁弁（１２，１３）に対して横方向に延在することを特徴とする請求項１記載のポンプ装置。
4. 前記駆動モジュールは，前記プランジャ（１５）に接続され，動力手段（２１）によって作動するピニオン（２０）に噛合する制御ロッド（１９）を用いて並進駆動される駆動キャリッジ（１８）を備えることを特徴とする請求項１記載のポンプ装置。
5. 前記駆動モジュールは，ウォームねじ（２３）を用いて並進駆動される駆動キャリッジ（１８）を備え，前記ウォームねじ（２３）自体は，固定子（２５）と，前記ねじが係合するねじ山を内面に有する環状回転子（２４）とを備える動力手段によって並進駆動されることを特徴とする請求項１記載のポンプ装置。
6. 前記液圧ホースは，ピペッティング手段，液溜めを備えることを特徴とする請求項１記載のポンプ装置。
7. 前記プランジャの直径を変化させることによって，ポンピングされるべき液体量にそのつど合った精度を常に有する容積範囲になるように，前記プランジャ及び前記軸受けが互換可能であることを特徴とする請求項１記載のポンプ装置。
8. 前記筐体（１）は，前記プランジャ（１５）及び前記軸受け（１６）の交換を可能にするために，取り外し可能部分を備えることを特徴とする請求項１記載のポンプ装置。
9. 前記電磁弁（１２，１３）及び前記動力手段（２１，２３，２４）は，前記プランジャ（１５）の位置に関する情報を受け取るプロセッサ（２２）によって制御されることを特徴とする請求項１記載のポンプ装置。
10. 前記情報は，前記駆動モジュールに接続された光学機器を用いて取得されることを特徴とする請求項９記載のポンプ装置。
11. −前記第１の電磁弁（１２）が開き，前記第２の電磁弁（１３）が閉じ，前記ワークチャンバ（１７）の容積が増加するよう，前記駆動モジュールが前記プランジャ（１５）を並進させ，前記チャンバ（１７）の容積の増加によって液体の吸引，例えば前記第１の貫通チャネル（６）に接続されたピペッティング手段への吸引をもたらす導入フェーズと，
    −前記第１の電磁弁（１２）が閉じ，前記第２の電磁弁（１３）が開き，次に前記ワークチャンバ（１７）の容積を縮小させるように前記駆動モジュールが作動することによって，前記吸引した液体を第２の貫通チャネル（７）を通じて放出する排出フェーズと
    を少なくとも含む，周期を保証するように設計された，前記駆動モジュール及び前記電磁弁（１２，１３）を制御する手段を備えることを特徴とする請求項１記載のポンプ装置。
12. 前記電磁弁（１２，１３）双方が開くバイパスモードにおける動作を保証するように設計された，前記駆動モジュール及び前記電磁弁（１２，１３）を制御する手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載のポンプ装置。

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