JP2019533577A - ピペット装置のための、永久磁石アセンブリを受容する外殻構造を有する、永久磁石から成るピストンアセンブリ - Google Patents

ピペット装置のための、永久磁石アセンブリを受容する外殻構造を有する、永久磁石から成るピストンアセンブリ Download PDF

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Abstract

ピペット装置のための永久磁石から成るピストンアセンブリ（１０）であって、ピストンアセンブリ（１０）は、ピストン軸（Ｋ）に沿って延在し、複数の永久磁石アセンブリ（１４ａ‐１４ｍ）を有しており、前記永久磁石アセンブリは、ピストン軸（Ｋ）に沿って、交互に相反する分極方向を有して、連続して配置されているので、ピストン軸（Ｋ）に沿って直接連続する２つの永久磁石アセンブリ（１４ｉ、１４ｊ）ごとに、異なる連続する永久磁石アセンブリ（１４ａ‐１４ｍ）の、ピストン軸（Ｋ）に沿って互いに最も近くに位置する磁極は、同種であることが有効である永久磁石から成るピストンアセンブリにおいて、ピストンアセンブリ（１０）は、管軸（Ｈ）としてのピストン軸（Ｋ）に沿って延在する被覆管（１２）を含んでおり、前記被覆管内には、複数の永久磁石アセンブリ（１４ａ‐１４ｍ）が受容されていることを特徴とする、永久磁石から成るピストンアセンブリ（１０）。

Description

本発明は、ピペット装置のための、永久磁石から成るピストンアセンブリに関するものであり、ピストンアセンブリは、ピストン軸に沿って延在し、複数の永久磁石アセンブリを有しており、当該永久磁石アセンブリは、ピストン軸に沿って、交互に相反する分極方向を有して、連続して配置されているので、ピストン軸に沿って直接連続する２つの永久磁石アセンブリごとに、異なる連続する永久磁石アセンブリの、ピストン軸に沿って互いに最も近くに位置する磁極は、同種であることが有効である。
同属のピストンアセンブリは、特許文献１から知られている。特許文献１は、交互に相反する分極を有する永久磁石アセンブリを配置することで、異なる磁石アセンブリの同種の極が、互いに向かい合う場所において、大きな勾配を有する磁場をピストン軸に沿って形成し、それによって、ピペット装置の案内管内のピストンアセンブリの位置の、磁場に基づくセンサを用いた検出が容易になるか、又は、検出の精度が高まることを教示している。
特許文献１は、ピストンアセンブリの構造に関して詳細に記載してはいないが、この種の永久磁石から成るピストンアセンブリは、一般的には、中空正円柱形の永久磁石が、対応する分極の順序において、端面で互いに接着し、付加的に、永久磁石を貫通する支持ロッドにつながれることによって組み立てられる。当該支持ロッドは、端部側において、ワッシャ及びナット等の対応する張力手段を用いて、その位置に固定される。
このピストンアセンブリの構造は、各永久磁石が、ピストンアセンブリの径方向外面を形成することが可能であり、従って、永久磁石と、ピストンアセンブリを移動するように駆動する外側の磁場との間の、ピストン軸に関する半径隙間を小さく保つことが可能であり、それによって、磁気による移動駆動の効率が高められるという利点を有している。
しかしながら、当該利点には、欠点が相対している。中空円柱形の永久磁石は、同じ外形寸法の中実の永久磁石と比較すると、中央の物質が欠けているゆえに、より弱い磁場を形成する。さらに、交互に、相反する分極で配置された永久磁石によって、永久磁石の中央を貫通する支持ロッドには、著しい力が作用するので、時折、組み立てが終わったピストンアセンブリの変形が生じる可能性があり、変形によって、ピストンアセンブリが、正円柱形の、又は、全般的な円柱形の外面形状をもはや有さないことが引き起こされる。しかしながら、ピストンアセンブリは、ピペット装置の円柱形の案内管内で、ピストン軸と重なる案内管軸（シリンダ軸）に沿って移動できるように案内されているので、起こりうる変形ゆえに、永久磁石から成るピストンアセンブリが設けられたピペット装置の取り付け及び動作の際に、問題が生じる。
国際公開第２０１１／０８３１２５号
従って、本発明の課題は、同属の永久磁石から成るピストンアセンブリを改善し、外側の磁場の、そのピストン軸に沿った移動駆動部に対する、少なくとも同じく効果的な連結可能性が存在する場合に、当該ピストンアセンブリが、より高い成形精度で製造され得るようにすることにある。
本発明は、本課題を、冒頭に挙げた種類の永久磁石から成るピストンアセンブリによって解決するものであり、当該ピストンアセンブリは、管軸としてのピストン軸に沿って延在する被覆管を含んでおり、当該被覆管内には、複数の永久磁石アセンブリが受容されている。
複数の永久磁石アセンブリが受容されている被覆管を用いることによって、被覆管の外面形状が、ピストンアセンブリの外面形状を決定することも可能である。被覆管が、同じ長さの複数の永久磁石アセンブリを固定している支持ロッドと同じ物質を有している場合でも、被覆管は、その物質のピストン軸からの径方向の距離がより大きいので、同じ力が作用した場合に、変形の程度はより小さい。被覆管の断面二次モーメントは、ピストン軸に直交する任意の曲げ軸を中心として曲げるために、管壁が薄く構成されている場合でも、同じ物質の支持ロッドにおけるよりも著しく大きい。
確かに、複数の永久磁石アセンブリを包囲する被覆管を用いることによって、永久磁石アセンブリと、永久磁石アセンブリを径方向外側において包囲する磁場形成手段との間の半径隙間は、被覆管の管壁の厚さ分だけ拡大する。しかしながら、この隙間の拡大は、永久磁石アセンブリを中実に構成する可能性、すなわち永久磁石アセンブリを貫通する中央の通過開口部を有さないように構成する可能性によって、補償以上のことがなされる。
本発明において、「永久磁石アセンブリ」とは、Ｎ極及びＳ極を構成する、１つ又は複数の永久磁石を有するアセンブリである。当該永久磁石アセンブリは、同じ極性を有して連続して設けられた、複数の個別の永久磁石から形成されていて良い。これは、製造技術を考慮すると、有利であり得る。
しかしながら、好ましくは、永久磁石アセンブリは、まさに１つの永久磁石を含んでおり、それによって、永久磁石から成るピストンアセンブリの製造に必要な部材の数が少なく保たれる。
従って、複数の永久磁石アセンブリは、好ましくは複数の永久磁石を含んでおり、特に好ましくは、永久磁石の数は、永久磁石アセンブリの数と同じである。
被覆管を用いることによって、永久磁石を重ねて接着することは、もはや必ずしも必要ではない。それによって、ピストンアセンブリの組み立てが容易になる。被覆管内に永久磁石を固定するために、永久磁石は、接着剤を用いて、被覆管に接続され得る。しかしながら、そのためには、被覆管の、径方向内側を向いた壁、及び／又は、円柱形若しくは角柱形の永久磁石の側面に、接着剤を設けた後、当該永久磁石を被覆管内に設置すれば十分である。同様に、永久磁石を、被覆管内に設置した後に、シーリングコンパウンドを用いて、その位置に固定することが可能である。しかしながら、シーリングコンパウンドの使用は、原則的には可能であるが、あまり好ましくない。なぜなら、有利には隙間の寸法は小さいので、被覆管と永久磁石との間の半径隙間にシーリングコンパウンドが入り込むためには、塗布状態では非常に粘性の低いシーリングコンパウンドを用いるか、場合によっては、隙間の寸法を大きくしなければならないからである。従って、非常に薄いフィルムにも塗布されるような接着剤の使用が好ましい。
永久磁石アセンブリから発せられる磁場の修正のためには、ピストン軸に沿って直接連続する２つの永久磁石アセンブリの間に、軟磁性の分離体が配置されていると有利であり、これらの永久磁石アセンブリの同種の極は向かい合っている。軟磁性の分離体の材料は、強磁性又はフェリ磁性材料であり得る。強磁性であることが好ましい。
例えば鉄、ニッケル等の軟磁性の材料、すなわち磁化可能ではあるが、持続的には磁化されていない材料と、それらの磁化可能な合金とを用いることによって、同種の極を有する永久磁石アセンブリの、２つの連続して割り当てられた長手方向端部の間における接合領域において、これらの極から発せられる磁場は、空隙に比べて、有利に修正され得るので、接合領域の軸方向部分には、特に強い軸方向の磁場勾配が存在し、当該磁場勾配は、例えばホールセンサ等の、磁場に敏感なセンサを用いて、非常に位置的に正確に、小さいエラー許容範囲で検出可能である。
所望の作用に関しては、軸方向において幅の狭い分離体で十分であるので、少なくとも１つの軟磁性の分離体は、好ましくはディスク様の分離体であり、当該分離体の、ピストン軸に直交する平均的な径方向寸法は、ピストン軸に沿った平均的な軸方向寸法よりも大きい。
例えば、ディスク様の分離体は、平らなシリンダとして構成されていてよく、その径方向寸法は、ピストン軸からその径方向で最も外側の縁部まで、永久磁石アセンブリの形状に応じて、その軸方向寸法よりも、２倍、５倍、又は、５倍よりも大きくてよい。
当該分離体が、周方向において、一定の径方向寸法を有しておらず、その径方向寸法が位置に依存する限りにおいて、平均的な径方向寸法として、代表的な周方向部分を超えて、周に沿った全ての径方向寸法の平均値が算定される。これは、対応して、軸方向寸法に関しても有効であり、当該分離体は、好ましくは平行で、互いに対して平らな端面を有しており、これらの端面の間に、当該端面を接続する正円柱形の側面を有している。
本発明のさらなる発展形態に係る分離体は、中央において軸方向に貫通するリセスを有する、環状でディスク様の分離体であり得るものの、中実の分離体の使用が好ましい。
好ましくは、異なる永久磁石アセンブリの同種の極が軸方向において連続している、ピストンアセンブリの各接合箇所の間にそれぞれ、軟磁性の分離体が設けられている。
被覆管内での分離体の位置を固定するために、少なくとも１つの軟磁性の分離体が、接着剤又はシーリングコンパウンドを通じて、被覆管に接続されていることを規定し得る。
好ましくは、永久磁石は、分離体と同様に、被覆管とのみ接着しており、互いに接着はしておらず、それによって、永久磁石アセンブリが、互いに対して、又は、分離体に対して、軸方向において可能な限り接近することが可能である。
好ましくは、分離体は、その外周において、当該分離体に軸方向で隣接する永久磁石と同じ形状を有している。好ましくは、全ての永久磁石アセンブリ、又は、ピストンアセンブリの永久磁石は、少なくともその外周において同じ形状を有しており、製造の単純化のために、ピストンアセンブリ内で用いられる永久磁石は、同じ構造を有し、従って、同じ形状を有していることが特に好ましい。それゆえ、分離体は、その外周形状に関して、好ましくは永久磁石アセンブリとは異なっておらず、ただ、その形成に用いられる材料、及び、その軸方向の長さに関して異なっている。
基本的に、分離体及び／又は永久磁石アセンブリは、任意の、各被覆管に適合する形状を有することが可能であり、すなわち、角柱形又は円柱形、好ましくは正角柱形又は正円柱形に設計され得る。上述の理由から、永久磁石アセンブリも分離体も、中実に構成されている。
さらに好ましくは、永久磁石アセンブリ及び／又は分離体は、その外周において、被覆管の内壁の形状に対して補完的に構成されている。その際、「補完的」とは、特に、永久磁石及び／又は分離体と、これらに径方向において向かい合う内壁部分との間に形成された半径隙間が、ピストン軸の周りを一周して、概ね一定であるような場合を含むべきである。好ましくは、このことは、ピストン軸に直交する全ての横断面に関して有効である。
本明細書において議論されるピストンアセンブリを用いたピペット装置による、液体の効果的な吸引及び分配のためには、ピストンアセンブリが、当該ピストンアセンブリを径方向外側において包囲するピペット装置の案内管に対して、密封されているか、又は、少なくとも密封可能であることが必要である。これは例えば、被覆管の外面上における、液体の、特に粘性のある潤滑膜によって得られるものであり、このようなシールフィルムは、摩擦を減少させる効果も有し得る。しかしながら、ピストンアセンブリと案内管との間で、このような「シールフィルム」を用いることは、分注されるべき液体の汚染の危険を含んでいる。なぜなら、少なくともわずかな量のシール液体が、ピストンアセンブリのシリンダを形成する案内管から、各ピペット先端まで到達し得ることが排除され得ないからである。
それゆえ、本発明に係るピストンアセンブリは、好ましくは、以下において「シール長手方向端部」と表現される軸方向の長手方向端部において、共に移動するために、被覆管に接続されたシールアセンブリを有している。当該シールアセンブリは、固体のシールアセンブリである。当該シール長手方向端部は、ピストンアセンブリが動作可能な状態にある場合、好ましくは、ピペット装置のピペット先端の最も近くに位置する長手方向端部である。
ピストンアセンブリの永久磁石アセンブリ区間が、密封機能とは別に構成され得るように、シールアセンブリは、シール長手方向端部において、好ましくは軸方向において、被覆管から離れる方向に延在するシール部分を有しており、当該シール部分は、少なくとも軸方向部分において、径方向に被覆管から突出しているので、被覆管は、シール部分を包囲するピペット装置の案内管（シリンダ）と半径隙間を形成しながら、当該案内管にはめ込まれ得る。シール部分が被覆管を越えて径方向に突出することによって、被覆管と案内管との間の半径隙間が埋められ、従って、ピストンアセンブリは、案内管に対して密封され得る。この径方向において被覆管から突出した軸方向部分は、周方向において、有利には、完全にピストン軸の周りを取り巻くように延在しているので、完全に組み立てられた状態においては、シール部分は、ピストン軸の周りを取り巻く環状ストリップに沿って、案内管と接触し得る。
ピストンアセンブリの移動質量を、可能な限り不必要に増大させないように、シール部分は、被覆管から離れるように突出しているスリーブ構造を有しており、当該スリーブ構造上には、径方向において被覆管から突出した軸方向部分が構成されている。当該シール部分は、縦断面で見た場合に、釣り鐘型の形状を有し得る。スリーブ構造の径方向内側のリセスは、製造技術上の理由から、単純に正円柱形に、又は、シールアセンブリを射出成形技術で製造する場合は、被覆管から離れて広がるように、特に円錐形に広がるように、構成されていて良い。
シールアセンブリの被覆管との接続は、容易に、シールアセンブリが接続部分を有し、当該接続部分が、被覆管内に軸方向において突出し、被覆管と接続されていることによって実現し得る。当該接続部分は、径方向外側に、例えば様々な程度に傾斜した側面を備えた鋸歯状の輪郭等といった、係合力を高める輪郭を有することが可能であり、それによって、接続部分を被覆管内に挿入することが、接続部分を逆方向に、被覆管から引き抜く場合よりも少ない力で実現する。付加的又は代替的に、接続部分を、接着剤及び／又はシーリングコンパウンドを用いて、被覆管に固定することも可能である。
移動質量を減少させるため、シールアセンブリの取り付けを容易にするため、及び、場合によっては接続部分を被覆管に接するように保持するクランプ力を制御して調整するために、当該接続部分は、軸方向領域において、好ましくは軸方向においてスリーブ構造に接続する軸方向部分において、中央のリセスを有し得る。中央のリセスは、好ましくはネジを有し得るので、取り付け工具を一時的に、接続部分に取り付けることが可能である。取り付けが完了した状態において、クランプストッパを中央のリセスに導入することが可能であり、それによって、接続部分の径方向弾性変形を受けて、接続部分と接続部分を包囲する被覆管部分との間に作用するクランプ力が高められる。
さらに、上述したように一方の端部においてピペット装置の案内管に対して密封されたピストンアセンブリの被覆管が、シール長手方向端部から離れて位置する他方の長手方向端部で、案内管に衝突しないことを保証するために（この衝突は、被覆管と案内管との間の半径隙間による遊びによって原則的に生じ得る）、本出願のピストンアセンブリのさらなる発展形態においては、そのピストンアセンブリのシール長手方向端部とは反対側に位置する他方の長手方向端部に、さらなるシールアセンブリ又はセンタリング部材が設けられていることが考えられる。さらなるシーリングアセンブリを配置する場合、当該シーリングアセンブリは、好ましくはそのシール長手方向端部におけるシールアセンブリと同一に構成されている。
それに対して、センタリング部材は、必ずしも、ピストンアセンブリの案内管に対する密封に努めずともよく、ただ、他方の長手方向端部においても、被覆管と案内管との間に存在する半径隙間が、ピストンアセンブリが移動する段階においても存続し、被覆管の案内管への衝突が防止されるように努めるものである。
それゆえ、センタリング部材は、軸方向で被覆管から離れる方向において突出したセンタリング部分を有し得る。センタリング部分からはシール効果は期待すべきではないので、好ましくは、センタリング部分の最大の径方向寸法は、シール長手方向端部におけるシールアセンブリの最大の径方向寸法よりも小さくてよい。その際、ピストンアセンブリが、常に、案内管によって包囲されているのではなく、露出した状態にあることが観察される。特に、この寸法関係は、センタリング部分が、ピストン軸の周囲を中断されずに一周するように構成されている場合に有効である。しかしながら、センタリングのためには、センタリング部分が周方向においてピストン軸の周囲で中断された構成を有していても十分であろう。当該構成は、例えば、被覆管から離れるように突出した、３つの周方向において等距離にあるセンタリングフィンガーの形状等である。センタリングフィンガーの数は、３つよりも多くてよいが、互いに１２０°の角度距離において離間した３つのフィンガーであることが好ましい。この場合、フィンガーは、周方向において非常に幅が狭く構成され得るので、その摩擦作用も小さく、センタリング作用を失うことはない。センタリング部分がフィンガー様に構成されている場合、その径方向寸法は、ピストンアセンブリが案内管から取り除かれた状態において、容易に、シールアセンブリの最大の径方向寸法よりも大きくなり得る。
移動質量を減少させるためには、やはり、センタリング部分が、径方向において中央であり、軸方向に延在するリセスを有することが規定され得る。好ましくは、シールアセンブリ及び／又はさらなるシールアセンブリ及び／又はセンタリング部材には、可能な限り摩擦の少ない材料が選択され、当該材料は、少なくとも、ピストンアセンブリを動作中に包囲する案内管と滑り接触の状態にある接触面を形成する。通常、案内管はガラスから成るので、摩擦を減少させるために、シールアセンブリ及び／又はさらなるシールアセンブリ及び／又はセンタリング部材は、少なくとも、シール部分又はセンタリング部分の径方向外側を向いた面において、固体粒子が充填されたプラスチックから、特に雲母及び／又はグラファイト粒子が充填されたＰＴＦＥ又はポリオレフィンから形成されていることが規定され得る。接触面を構成するための上述の低摩擦材料は、例えば金属製の案内管といった、他の材料から成る案内管においても用いることが可能である。
製造を容易にするために、好ましくはシールアセンブリが全体として、又は、センタリング部材が全体として、上述の材料の内の１つから、好ましくは射出成形技術を用いて製造されている。
被覆管は、磁性を有さず、磁化も不可能な材料から、特に好ましくは、高合金ステンレス鋼から製造されている。なぜなら、当該材料は、壁厚が薄い場合に、高い固有剛性によって、高い輪郭精度及び寸法精度で製造され得るからである。
しかしながら、被覆管が、プラスチックから、特に繊維強化及び／又は粒子強化プラスチックからも形成されていることを排除すべきではない。それによって、上述の高合金鋼の場合と同じような高い剛性が、より少ない質量で得られるからである。
被覆管は、好ましくは中実の管として構成されているが、材料を節約するために、径方向の貫通孔を有するスケルトンチューブとして構成されていてもよい。
本発明は、さらに、上述のように構成されたピストンアセンブリを有するピペット装置に関する。
ピペット装置は、シリンダ軸に沿って延在する案内管を有しており、当該案内管内には、シリンダ軸に対して同軸のピストン軸を有するピストンアセンブリが、軸方向において移動可能に受容されている。
案内管のピストン受容空間の径方向外側には、好ましくはコイル巻線が配置されており、コイル巻線は、電流の供給によって磁場を発生させ、当該磁場によって、ピストンアセンブリは、シリンダ軸に沿って軸方向に移動するように駆動され得る。
ピペット装置は、カップリング構造を有しており、当該カップリング構造には、ピペット先端が、決められた通りに、解除可能に連結され得る。カップリング構造のより近くに位置する案内管の長手方向端部は、その連結長手方向端部である。案内管は、カップリング構造に流体力学的に連通している。
本発明の有利なさらなる発展形態によると、ピペット装置の案内管は、そのカップリング構造から離れた位置にある長手方向端部（整備長手方向端部）において、開放されているか、又は、決められた通りに取り外すことができる蓋によって閉鎖されている。
シールアセンブリ及び／又はセンタリング部材が、動作中の案内管との滑り接触ゆえに、摩耗現象を示す限りにおいて、ピストンアセンブリは、当該ピストンアセンブリが、その移動駆動部のコイルによって、カップリング構造から離れて、案内管の開放された整備長手方向端部を通じて、手又は工具によって掴まれ、案内管から引き抜かれ得るまで出されることによって、容易に交換され得る。そのために、必要な場合には、決められた通りに取り外すことができる蓋が、前もって案内管から取り除かれる。その後で、ピストンアセンブリにおいて、少なくとも１つのシールアセンブリ、及び／若しくは、センタリング部材が交換されるか、又は、ピストンアセンブリ全体が交換され得る。
オーバーホールされた、又は、新しいピストンアセンブリは、案内管の開放された整備長手方向端部を通って案内管に導入され、手又は工具によって、電磁駆動部のコイルの作用領域に十分存在するまで、案内管内を進むように動かされる。当該電磁駆動部は、ピストンアセンブリが軸方向に移動するように、好ましくはまず、下死点等の基準位置に移動するように駆動することが可能であり、下死点から、ピストンアセンブリの位置検出が参照される。ピペット装置及びその制御部は、分注動作を継続するように調整されている。
以下において、本発明を、任意の図面を用いて詳細に説明する。示されているのは以下の図である。
本発明に係る永久磁石から成るピストンアセンブリの実施形態を概略的に表した縦断面の図である。 本発明に係る、概略的に図示したピペット装置の実施形態を、案内管に対して異なる相対位置において、案内管内で移動できるように受容された図１のピストンアセンブリ、及び、案内管を包囲する駆動装置としてのコイルアセンブリと共に示した図である。 本発明に係る、概略的に図示したピペット装置の実施形態を、案内管に対して異なる相対位置において、案内管内で移動できるように受容された図１のピストンアセンブリ、及び、案内管を包囲する駆動装置としてのコイルアセンブリと共に示した図である。 本発明に係る、概略的に図示したピペット装置の実施形態を、案内管に対して異なる相対位置において、案内管内で移動できるように受容された図１のピストンアセンブリ、及び、案内管を包囲する駆動装置としてのコイルアセンブリと共に示した図である。
図１には、本発明に係る永久磁石から成るピストンアセンブリの実施形態が、全体として参照符号１０で示されている。
ピストンアセンブリ１０は、ピストン軸Ｋに沿って延在しており、ピストン軸Ｋに対して同心の被覆管１２を含んでおり、被覆管１２は、ピストンアセンブリ１０の、一種の外殻構造を形成している。製造上の理由から、被覆管１２は、磁性を有さず、磁化不可能な金属から、例えば高合金ステンレス鋼から形成され得る。しかしながら、重量を考慮して、当該被覆管は、プラスチックからも形成可能であり、製造上の理由から、特に充填された、特に繊維強化されたプラスチックから形成され得る。
被覆管軸Ｈは、ピストン軸Ｋと重なる。
被覆管１２内には、好ましくは複数の永久磁石アセンブリ１４ａ、．．．、１４ｉ、．．．１４ｍまでが、ピストン軸Ｋに沿って連続して配置されており、それぞれ２つの軸方向において直接連続する永久磁石アセンブリ１４ｉ、１４ｊの間には、好ましくは強磁性分離体１６が配置されている。
ここでは、全ての分離体１６は、同じように構成されており、当該分離体に両側において隣接する永久磁石アセンブリ１４ｉ、１４ｊよりもはるかに小さい軸方向長さを有している。
永久磁石アセンブリ１４ａから１４ｍは、２つの互いに軸方向において最も近くに位置する永久磁石アセンブリ１４ｉ、１４ｊにおいて、同種の極が、連続しているか、又は、これらの永久磁石アセンブリの間に位置する分離体に隣接するように配置されている。例えば、図１では、永久磁石アセンブリ１４ａのＮ極が、分離体１６に隣接している。同様に、永久磁石アセンブリ１４ｂのＮ極は、永久磁石アセンブリ１４ａと永久磁石アセンブリ１４ｂとの間に位置する分離体１６に隣接し得る。従って、永久磁石アセンブリ１４ａから１４ｍは、ピストン軸Ｋに沿って、交互の分極を有して配置されており、それによって、分離体１６の領域に、軸方向において可能な限り顕著な磁場勾配が形成される。
永久磁石アセンブリ１４ａから１４ｍが交互の分極で配置されている結果として生じる磁場は、ピストンの磁場の、案内管３０（図２ａから図２ｃを参照）を包囲するコイルアセンブリ３２の磁場への可能な限り効果的なカップリングを供給し、それによって、可能な限り位置的に正確で、効果的なリニアモータによる駆動を供給するためにも、可能な限り高分解能なピストン位置の位置検出を、例えばピストン軸に沿って案内管３０の外側にあるホールセンサ（図示せず）によって実現するためにも用いられる。
ここでは、各永久磁石アセンブリ１４ａから１４ｍは、まさに１つの永久磁石によって形成されている。しかしながら、Ｎ極及びＳ極を有する永久磁石アセンブリを、複数の永久磁石から、又は、永久磁石と磁化可能な部材との組み合わせから構成することは、製造技術を考慮すると有用であるかも知れないということを排除すべきではない。
永久磁石アセンブリ１４ａから１４ｍと、それらの間に配置された分離体１６とは、接着剤フィルムによって、被覆管１２の内壁に接着可能であり、それによって、位置が固定される。そのために、被覆管１２には、永久磁石アセンブリ及び分離体１６の導入の前に、その内壁に接着剤が塗布され得る。付加的又は代替的に、永久磁石及び分離体の側面に、接着剤を塗布することも可能である。
永久磁石アセンブリ１４ａから１４ｍと、これらの永久磁石アセンブリにそれぞれ隣接する分離体１６との間に、例えばそれぞれ接触し合う端面に、接着剤を塗布することは原則的には可能だが、必要ではないので、永久磁石アセンブリ１４ａから１４ｍ及びそれらの間に配置された分離体１６から成るパックは、軸方向において可能な限り密に形成され得る。
ここでは、被覆管１２は、好ましくは正円柱形である。ここでは、永久磁石アセンブリ１４ａは、好ましくは中実の正円柱形であり、軟磁性の好ましくは強磁性の分離体１６も同様である。
被覆管１２は、一方の端部においてシール長手方向端部１８を有し、シール長手方向端部１８の反対側に、さらなる長手方向端部２０を有している。
シール長手方向端部１８には、好ましくはシールアセンブリ２２が、シール部材の形で設けられている。反対側の長手方向端部２０には、同様に、シール部材２２又は図１に示されたセンタリング部材２４が配置されていてよい。
シール部材２２は、接続部分２６を有しており、接続部分２６は、軸方向において、被覆管１２内に、そのシール長手方向端部１８において突出しており、同様に、接着剤を用いて、被覆管１２の内壁に接着可能である。
さらに、シール部材２２は、シール部分２８を有しており、シール部分２８は、軸方向において被覆管１２から離れる方向に突出している。このシール部分２８は、好ましくはスリーブ構造３４を有しており、スリーブ構造３４は、例えば釣り鐘型に、被覆管１２から軸方向に離れる方向において広がるように構成され得る。スリーブ構造３４の一部は、被覆管１２から径方向に突出しており、それによって、妨げられることなく、被覆管１２を通じて、案内管３０に接触し、そのシール機能を果たすことができる。
シールアセンブリ又はシール部材２２は、中央のリセス３６を有しており、中央のリセス３６内には、工具又はネジ棒をねじ込むことが可能であり、それによって、例えばシール部材２２が、被覆管１２から引き抜かれるか、又は、シール部材２２が、径方向において被覆管１２の内壁に押し付けられ、それと共に、被覆管１２により強く固定され得る。
スリーブ部分３４の、径方向に被覆管１２から突出した領域は、ピストン軸Ｋの周りを取り巻くシールリップ３８を形成している。
例示的に被覆管１２の他方の長手方向端部２０に示されたセンタリング部材２４も、固定部分４０を有しており、固定部分４０は、接続部分２６と同様に、軸方向において、長手方向端部２０から被覆管１２に導入されている。固定部分４０も、接着剤によって、被覆管１２の内壁に接着し得る。センタリング部材２４は、さらに、センタリング部分４２を有しており、センタリング部分４２は、軸方向において、被覆管１２を越えて、被覆管１２から突出しており、センタリング部分４２の作用部分４４は、被覆管１２よりも大きな径方向寸法を有しており、被覆管１２を越えて、周方向全体に沿って、又は、周方向のいくつかの区間において、分かれて径方向に突出している。好ましくは、作用部分４４の径方向に突出した部分は、センタリング部材２２のスリーブ部分３４の径方向に突出した部分よりも少なく、それによって、センタリング部材２４における不必要な摩擦抵抗が回避される。センタリング部材２４は、シール部材２２と共に、被覆管１２と、通常の動作中に当該被覆管を包囲する案内管との接触を回避するために用いられる。
センタリング部材２４も、その開放された長手方向端部からアクセス可能なリセス４６を有していてよく、リセス４６には、センタリング部材２４の被覆管１２からの取り出しを容易にするための工具が導入され、固定され得る。リセス４６は、図１の描写とは異なり、軸方向に、被覆管１２の領域まで到達することが可能であり、センタリング部材２４を、被覆管１２の内壁に対して径方向に押圧するために用いられる。センタリング部材２４とシール部材２２とは、好ましくは一体的に形成されており、好ましくは、プラスチックから、特に充填された熱可塑性プラスチックから形成されており、その際、プラスチック母材は、好ましくはポリテトラフルオロエチレン又はポリオレフィンであり、当該プラスチック母材には、雲母又はグラファイトから成る固体粒子が埋め込まれている。それによって、ピストンアセンブリ１０を通常の動作中に包囲する案内管３０との、特に摩擦及び摩耗の少ない接触が可能になる。
図２ａから図２ｃには、図１のピストンアセンブリ１０が、異なる相対位置において示されている。
コイルアセンブリ３２に対応して電流を供給することによって、永久磁石から成るピストンアセンブリ１０は、動作中にピストン軸Ｋに重なる案内管３０のシリンダ軸Ｚに沿って、極めて正確かつ高速に移動可能である。
案内管３０は、図２には示されていないカップリング構造の近くに位置するカップリング長手方向端部４８と、カップリング長手方向端部４８の反対側に位置する整備側長手方向端部又は整備長手方向端部５０とを有している。
軸方向において、カップリング長手方向端部４８には、図２ａから図２ｃには示されていなかったピペット装置の領域が接続されており、当該ピペット装置には、案内管３０が属しており、当該ピペット装置上には、カップリング構造が、既知の方法で、ピペット先端の解除可能で一時的なカップリングのために設けられている。
図示された例では、案内管３０の整備側長手方向端部５０は、開放されている。当該整備側長手方向端部は、決められた通りに解除可能に整備側長手方向端部５０に配置された蓋５２によって閉鎖されることも可能であり、蓋５２は、整備側長手方向端部５０に向かう方向における、その軸方向移動経路の境界を形成するための、ピストンアセンブリ１０のストッパを形成している。
場合によっては、解除可能な蓋５２を取り除いた後で、ピストンアセンブリ１０は、容易な方法で、少なくとも、ピストンアセンブリ１０のセンタリング部材２４によって形成された取り出し長手方向端部５４が、もはや案内管３０によって包囲されておらず、従って、手又は工具によって掴まれ得るまで、案内管３０から軸方向に引き出され得る。それによって、ピストンアセンブリ１０を、軸方向において完全に案内管３０から引き抜き、案内管から完全に除去することが可能である。
整備された、又は、新しいピストンアセンブリ１０は、シール部材２２を有するピストンシール長手方向端部５６で、先行して、軸方向において案内管３０内に押し込まれ得る（図２ｃを参照）。つまり、コイルアセンブリ３２によって形成可能な磁場が、永久磁石アセンブリ１４ａから１４ｍの磁場と十分に連結可能であり、それによって、ピストンアセンブリ１０が、コイルアセンブリ３２の磁場を通じて、案内管３０内に完全にはめ込まれ得るまで押し込まれ得る。必要な場合には、蓋５２を、新たに、案内管３０の整備側長手方向端部５０に取り付けることが可能である。
ピペット装置を、ピストンアセンブリ１０を交換した後で、新たに動作できるように整えるために、コイルアセンブリ３２は、はめ込まれたピストンアセンブリ１０を、例えば機械的なストッパによって決定された基準位置まで移動させることが可能であり、基準位置では、そのセンサシステムが、既知の位置に関連付けられる。その後、ピペット装置は、再び高い推進力と高い精度とで動作可能になる。
１０ ピストンアセンブリ
１２ 被覆管
１４ａ〜１４ｍ 永久磁石アセンブリ
１６ 分離体
１８ シール長手方向端部
２０ 長手方向端部
２２ シールアセンブリ、シール部材
２４ センタリング部材
２６ 接続部分
２８ シール部分
３０ 案内管
３２ コイルアセンブリ
３４ スリーブ構造、スリーブ部分
３６ 中央のリセス
３８ シールリップ
４０ 固定部分
４２ センタリング部分
４４ 作用部分
４６ リセス
４８ カップリング長手方向端部
５０ 整備側長手方向端部
５２ 蓋
５４ 取り出し長手方向端部
５６ シール長手方向端部
Ｈ 管軸
Ｋ ピストン軸
Ｚ シリンダ軸

Claims (15)

  1. ピペット装置のための永久磁石から成るピストンアセンブリ（１０）であって、前記ピストンアセンブリ（１０）は、ピストン軸（Ｋ）に沿って延在し、複数の永久磁石アセンブリ（１４ａ‐１４ｍ）を有しており、前記永久磁石アセンブリは、前記ピストン軸（Ｋ）に沿って、交互に相反する分極方向を有して、連続して配置されているので、前記ピストン軸（Ｋ）に沿って直接連続する２つの永久磁石アセンブリ（１４ｉ、１４ｊ）ごとに、異なる連続する永久磁石アセンブリ（１４ａ‐１４ｍ）の、前記ピストン軸（Ｋ）に沿って互いに最も近くに位置する磁極は、同種であることが有効である永久磁石から成るピストンアセンブリにおいて、
    前記ピストンアセンブリ（１０）は、管軸（Ｈ）としての前記ピストン軸（Ｋ）に沿って延在する被覆管（１２）を含んでおり、前記被覆管内には、複数の前記永久磁石アセンブリ（１４ａ‐１４ｍ）が受容されていることを特徴とする、永久磁石から成るピストンアセンブリ（１０）。
  2. 複数の前記永久磁石アセンブリ（１４ａ‐１４ｍ）が、複数の永久磁石を含んでおり、前記永久磁石の少なくとも一部が、前記被覆管（１２）に、接着剤及び／又はシーリングコンパウンドを用いて接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の永久磁石から成るピストンアセンブリ（１０）。
  3. 前記ピストン軸（Ｋ）に沿って直接連続する２つの永久磁石アセンブリ（１４ａ‐１４ｍ）の間には、軟磁性の分離体（１６）が配置されていることを特徴とする、請求項１又は２又は請求項１のおいて書きに記載の永久磁石から成るピストンアセンブリ（１０）。
  4. 少なくとも１つの軟磁性の前記分離体（１６）が、ディスク様の分離体（１６）であり、前記分離体の前記ピストン軸（Ｋ）に直交する平均的な径方向寸法は、前記分離体の前記ピストン軸（Ｋ）に沿った平均的な軸方向寸法よりも大きいことを特徴とする、請求項３に記載の永久磁石から成るピストンアセンブリ（１０）。
  5. 少なくとも１つの軟磁性の前記分離体（１６）が、前記被覆管（１２）に、接着剤又はシーリングコンパウンドを用いて接続されていることを特徴とする、請求項３又は４に記載の永久磁石から成るピストンアセンブリ（１０）。
  6. 少なくとも１つの前記分離体（１６）が、角柱形又はシリンダ形、好ましくは中実の角柱形又は中実の円柱形の形状を有することを特徴とする、請求項３から５のいずれか一項に記載の永久磁石から成るピストンアセンブリ（１０）。
  7. 複数の前記永久磁石アセンブリ（１４ａ‐１４ｍ）が、複数の永久磁石を含んでおり、前記永久磁石の少なくとも一部が、角柱形又は円柱形、好ましくは中実の角柱形又は中実の円柱形の形状を有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の永久磁石から成るピストンアセンブリ（１０）。
  8. シール長手方向端部（５６）としての軸方向の長手方向端部において、共に移動するために前記被覆管（１２）に接続されたシールアセンブリ（２２）を有しており、前記シールアセンブリは、前記被覆管（１２）から離れる方向において、軸方向に延在するシール部分（２８）を有しており、前記シール部分は、前記被覆管（１２）から離れる方向において、軸方向に突出したスリーブ構造（３４）を有しており、前記スリーブ構造は、軸方向部分において、前記被覆管（１２）から径方向に突出していることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の永久磁石から成るピストンアセンブリ（１０）。
  9. 前記シールアセンブリ（２２）が、接続部分（２６）を有しており、前記接続部分は、前記被覆管（１２）内に軸方向において突出しており、前記被覆管（１２）に接続されていることを特徴とする、請求項８に記載の永久磁石から成るピストンアセンブリ（１０）。
  10. 前記接続部分（２６）が、軸方向領域において、好ましくは軸方向において前記スリーブ構造（３４）に接続した軸方向部分において、中央のリセス（３６）を有していることを特徴とする、請求項９に記載の永久磁石から成るピストンアセンブリ（１０）。
  11. 前記ピストンアセンブリ（１０）の前記シール長手方向端部（５６）の反対側に位置する他方の長手方向端部（５４）に、さらなるシールアセンブリ又はセンタリング部材（２４）が設けられていることを特徴とする、請求項８から１０のいずれか一項に記載の永久磁石から成るピストンアセンブリ（１０）。
  12. 前記センタリング部材（２４）が、センタリング部分（４２）を有しており、前記センタリング部分は、前記被覆管（１２）から離れる方向において、軸方向に突出しており、好ましくは、前記センタリング部分（４２）の最大の径方向寸法は、前記シール長手方向端部（５６）における前記シールアセンブリ（２２）の最大の径方向寸法よりも小さいことを特徴とする、請求項１１に記載の永久磁石から成るピストンアセンブリ（１０）。
  13. 前記センタリング部分（４２）が、径方向において中央であり、軸方向に延在するリセス（４６）を有していることを特徴とする、請求項１２に記載の永久磁石から成るピストンアセンブリ（１０）。
  14. 前記シールアセンブリ（２２）及び／又はさらなるシールアセンブリ及び／又は前記センタリング部材（２４）が、少なくとも、前記シール部分（２８）又は前記センタリング部分（４２）の径方向外側を向いた面において、固体粒子が充填されたプラスチックから、特に雲母及び／又はグラファイト粒子が充填されたＰＴＦＥ又はポリオレフィンから形成されていることを特徴とする、請求項８から１３のいずれか一項に記載の永久磁石から成るピストンアセンブリ（１０）。
  15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載のピストンアセンブリ（１０）を有するピペット装置。
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