JP3212640U - 注入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易に構成できる内部にプランジャが挿入されたシリンジを用いる注入装置を提供する。【解決手段】注入装置１のシリンジ１１内に試料が流入された状態では、駆動ギア６及び従動ギア７が回転せず、ラックギア３１１も移動しない。そのため、ばね４の弾性力に抗して、押圧部３２は、プランジャ１３をシリンジ１１から遠ざける方向に変位した状態で保持される。その後、注入装置１が試料導入部上に配置された状態で、ユーザによって、注入ボタン８が押圧されると、従動ギア７が、駆動ギア６及びラックギア３１１から離間する方向に移動する。これにより、モータ５、駆動ギア６及び従動ギア７による移動部材３の保持状態が解除され、ばね４の弾性力により、押圧部３２が、軸方向一方側に押圧されて移動する。そして、シリンジ１１内の試料が、プランジャ１３の密閉板１３２によって押し出されて、ニードル１２を介して試料導入部に注入される。【選択図】図３Ｂ

Description

本考案は、内部にプランジャが挿入されたシリンジを用いる注入装置に関するものである。

従来より、クロマトグラフなどの装置に対する試料の注入は、手動又は自動により行われている。例えば、クロマトグラフに対して手動により試料を注入する場合には、ユーザは、まず、シリンジを試料貯留部に配置し、内部に挿入されたプランジャを引っ張ることで、シリンジ内に試料を吸引する。そして、そのシリンジの先端部をクロマトグラフの試料導入部に挿入し、手動によりプランジャをシリンジ内に押し込むことで、試料を試料導入部に注入する。

このように、手動であれば、試料の注入を簡易に行うことができる。しかし、手動により試料の注入を行う場合には、ユーザに対して試料が飛沫する危険が伴い、また、試料の注入量を一定に保つことが困難であるため再現性が低いという不具合があった。
このような点から、クロマトグラフなどの装置に対して、自動により試料を注入する装置が用いられている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２００１−１８８０６４号公報

特許文献１に記載の自動注入装置は、試料を注入するための注入針を備える部材を上下方向、幅方向及び直交方向のそれぞれに移動させるための機構や、流路を切り替えるための機構などを有する複雑な構成となる。そのため、製造コストが高くなるという不具合や、持ち運びが困難であるという不具合があった。
本考案は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡易に構成できる注入装置を提供することを目的とする。

（１）本考案に係る注入装置は、本体と、押圧部と、弾性体と、保持機構と、注入ボタンとを備える。前記本体は、内部にプランジャが挿入されたシリンジを着脱可能である。前記押圧部は、前記本体に前記シリンジが取り付けられた状態で、前記プランジャに接触する。前記弾性体は、前記押圧部を前記プランジャ側に押圧する。前記保持機構は、前記弾性体の弾性力に抗して、前記プランジャを前記シリンジから遠ざける方向に前記押圧部を変位させた状態で保持する。前記注入ボタンは、前記本体に設けられる。前記注入装置では、前記注入ボタンが操作されることにより、前記保持機構による前記押圧部の保持状態が解除され、前記弾性体の弾性力により前記押圧部が前記プランジャを前記シリンジ側に押圧する。

このような構成によれば、保持機構による押圧部の保持、及び、その保持状態の解除という簡易な動作によって、シリンジ内部に導入された試料などの流体の注入が可能となる。
そのため、注入装置において複雑な機構が必要とならず、注入装置を簡易に構成できる。
また、注入装置を簡易に構成できるため、注入装置を携帯可能な構成とすることができる。
（２）また、前記保持機構は、前記押圧部を変位させるためのモータを含んでもよい。
このような構成によれば、保持機構を簡易に構成できる。

（３）また、前記注入装置は、吸引ボタンをさらに備えてもよい。前記吸引ボタンは、前記本体に設けられている。前記注入装置では、前記吸引ボタンが操作されることにより、前記プランジャを前記シリンジから遠ざける方向に予め設定された変位量で前記押圧部が変位するように、前記モータが駆動してもよい。

このような構成によれば、吸引ボタンが操作されることに応じて、モータが駆動され、プランジャが予め設定された変位量で変位される。
そのため、吸引ボタンが操作されることに応じて、予め定める量の試料（流体）を、自動でシリンジ内に吸引できる。
その結果、シリンジ内に試料（流体）を吸引するための動作を自動化できる。

また、シリンジ内に試料（流体）を吸引する動作を繰り返し行う場合に、均一な量の試料（液体）をシリンジ内に吸引できる。すなわち、注入装置において、高い再現性で吸引動作を繰り返し行うことができる。

（４）また、前記注入装置は、洗浄ボタンをさらに備えてもよい。前記洗浄ボタンは、前記本体に設けられている。前記注入装置では、前記洗浄ボタンが操作されることにより、前記プランジャが前記シリンジに対して往復運動するように、前記モータが駆動してもよい。

このような構成によれば、洗浄ボタンが操作されることに応じて、モータが駆動され、プランジャが往復運動する。
そのため、洗浄ボタンが操作されることに応じて、洗浄液を自動でシリンジ内に吸引し、また、シリンジ内から排出できる。
その結果、シリンジ内を洗浄するための動作を自動化できる。

（５）また、前記注入装置は、蓄電池をさらに備えてもよい。前記蓄電池は、前記モータに電力を供給する。

このような構成によれば、注入装置で必要な電力を蓄電池から供給できる。
そのため、注入装置を携帯する場合であっても、蓄電池の電力によってモータを駆動させることができる。

本考案によれば、保持機構による押圧部の保持、及び、その保持状態の解除という簡易な動作によって、シリンジ内部に導入された試料などの流体の注入が可能となる。そのため、注入装置において複雑な機構が必要とならず、注入装置を簡易に構成できる。

本考案の一実施形態に係る注入装置の構成を概略的に示した断面図である。 図１の注入装置の制御部及びその周辺の部材の電気的構成を示したブロック図である。 注入装置の注入動作を説明するための図であって、試料貯留部の上方に注入装置が配置された状態を示している。 注入装置の注入動作を説明するための図であって、注入装置内部に試料が吸引された状態を示している。 注入装置の注入動作を説明するための図であって、注入装置から外部装置に試料が注入された状態を示している。 注入装置の洗浄動作を説明するための図である。

１．注入装置の構成
図１は、本考案の一実施形態に係る注入装置１の構成を概略的に示した断面図である。
注入装置１は、試料を吸引し、当該吸引した試料を外部装置に注入するための装置であって、携帯可能（ポータブル）な装置である。注入装置１は、本体２と、移動部材３と、ばね４と、モータ５と、駆動ギア６と、従動ギア７と、注入ボタン８と、導入部材１０とを備えている。
本体２は、断面矩形状の長尺なボックス状に形成されている。本体２には、導入部材１０を配置可能な凹部２１が形成されている。

導入部材１０は、本体２に対して着脱可能な部材である。導入部材１０は、本体２の凹部２１に配置された状態で、本体２に装着される。導入部材１０は、シリンジ１１と、ニードル１２と、プランジャ１３とを備えている。
シリンジ１１は、一端部が閉塞された長尺な円筒状に形成されている。

ニードル１２は、直線状に延びる針であって、シリンジ１１の一端部から、シリンジの軸線方向（以下、単に「軸線方向」という）に沿って延びている。ニードル１２の内部には、微小な流路が形成されている。ニードル１２内の流路と、シリンジ１１の内部空間とは連通している。なお、ニードル１２が配置される側が、軸方向一方側である。

プランジャ１３は、長尺状に形成されており、シリンジ１１の内部に挿入されている。プランジャ１３は、シリンジ１１の内部空間を軸線方向に沿って移動可能である。プランジャ１３は、棒状体１３１と、密閉板１３２と、押圧板１３３とを備えている。
棒状体１３１は、長尺な棒状に形成されており、その一部がシリンジ１１の外部に配置され、残りの部分がシリンジ１１の内部に配置されている。
密閉板１３２は、棒状体１３１の一端部に設けられている。密閉板１３２は、シリンジ１１の先端部の内部空間に配置されており、シリンジ１１の内周面に密接している。

押圧板１３３は、棒状体１３１の他端部に設けられている。押圧板１３３は、シリンジ１１の外部に配置されている。
移動部材３は、本体２内において、凹部２１の近傍に配置されている。移動部材３は、ラック部３１と、押圧部３２とを備えている。

ラック部３１は、長尺な棒状に形成されており、軸線方向に沿って延びている。ラック部３１の一端部（図１の左端部）の外周面には、ラックギア３１１が設けられている。

押圧部３２は、ラック部３１の他端部（図１の右端部）から突出している。押圧部３２は、屈曲した棒状に形成されている。導入部材１０が本体２に装着された状態において、押圧部３２は、押圧板１３３を把持している。
移動部材３において、ラック部３１は、図示しないレールに保持されている。これにより、移動部材３は、軸線方向に沿って移動可能である。

ばね４は、例えば、圧縮コイルばねであって、本体２内に配置されている。ばね４は、圧縮状態で、移動部材３の押圧部３２と、本体２の内面との間に介在している。すなわち、ばね４は、その弾性力によって、移動部材３の押圧部３２を、導入部材１０側（プランジャ１３側）に押圧している。ばね４が弾性体の一例である。

モータ５は、本体２内に配置されている。モータ５の軸５１（モータ軸５１）は、軸線方向と直交する直交方向（図１において紙面と直交する方向）に延びている。
駆動ギア６は、モータ軸５１に固定されている。

従動ギア７は、本体２内において駆動ギア６に隣接している。従動ギア７は、直交方向に延びる軸線を中心として回転可能である。従動ギア７は、駆動ギア６に接触するとともに、移動部材３のラック部３１のラックギア３１１に接触している。すなわち、従動ギア７は、ピ二オンギアとして機能する。従動ギア７の中心軸は、例えば、図示しないレールに保持されており、駆動ギア６及びラックギア３１１に接触する位置と、駆動ギア６及びラックギア３１１から離間する位置との間で移動可能である。移動部材３、モータ５、駆動ギア６及び従動ギア７が、保持機構の一例を構成している。

注入ボタン８は、本体２の外周面に設けられている。注入ボタン８は、図示しない連結機構によって、従動ギア７と機械的に連結されている。すなわち、注入ボタン８は、機械式のボタンである。これにより、注入ボタン８が押圧されると、連結機構を介して従動ギア７が、駆動ギア６及びラックギア３１１から離間する方向に移動する。

２．制御部及びその周辺の部材の電気的構成
図２は、注入装置１の制御部４５及びその周辺の部材の電気的構成を示したブロック図である。
注入装置１は、上記したモータ５に加えて、蓄電池４１と、接続部４２と、吸引ボタン４３と、洗浄ボタン４４と、制御部４５とを備えている。
蓄電池４１は、接続部４２及び制御部４５と電気的に接続されている。

接続部４２は、外部の電源と接続可能に構成されている。接続部４２が外部の電源に接続されると、接続部４２を介して蓄電池４１に電力が供給され、蓄電池４１の充電が行われる。
吸引ボタン４３は、電気式のボタンである。吸引ボタン４３は、注入装置１において吸引動作を開始させるためのボタンである。
洗浄ボタン４４は、電気式のボタンである。洗浄ボタン４４は、注入装置１において洗浄動作を開始させるためのボタンである。

制御部４５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む構成である。制御部４５は、モータ５、蓄電池４１、吸引ボタン４３及び洗浄ボタン４４と電気的に構成されている。

制御部４５は、蓄電池４１から供給される電力によって、モータ５を駆動させる。また、制御部４５は、吸引ボタン４３及び洗浄ボタン４４からの信号に基づいて、モータ５を駆動させる。

３．注入装置の動作
以下では、図３Ａ〜図４を用いて、注入装置１により試料をガスクロマトグラフに供給する場合、及び、注入装置１を洗浄する場合の動作を説明する。

図３Ａ〜図３Ｃは、注入装置１の注入動作を説明するための図である。具体的には、図３Ａは、試料貯留部６０の上方に注入装置１が配置された状態を示している。図３Ｂ、注入装置１内部に試料が吸引された状態を示している。図３Ｃは、注入装置からガスクロマトグラフ（外部装置）に試料が注入された状態を示している。図４は、注入装置１の洗浄動作を説明するための図である。

注入動作を行う場合には、ユーザは、まず、内部が空の状態の導入部材１０（シリンジ１１）を本体２に装着する（取り付ける）。この状態において、プランジャ１３の押圧板１３３は、図１に示すように、移動部材３の押圧部３２に保持され、プランジャ１３の密閉板１３２は、シリンジ１１の先端部の内面に接触している。また、導入部材１０のニードル１２は、本体２の端部から外方に突出している。

そして、ユーザは、図３Ａに示すように、注入装置１を、内部に試料が貯留された試料貯留部６０の上方に配置する。このとき、ユーザは、導入部材１０のニードル１２が下方を向き、かつ、ニードル１２が試料貯留部６０に配置されるようにして（ニードル１２が試料に浸漬するようにして）、注入装置１を保持する。

次いで、ユーザは、吸引ボタン４３を押圧する。制御部４５は、吸引ボタン４３からの信号に基づいてモータ５を駆動させて、モータ軸５１を予め設定する回転数だけ一方向に回転させる。

すると、モータ軸５１とともに駆動ギア６が一方向に回転することで、図３Ｂに示すように、駆動ギア６と接触している従動ギア７が一方向（図３Ｂにおいて時計回り方向）に回転する。そして、従動ギア７に接触しているラックギア３１１が、軸方向他方側（図３Ｂにおいて上方側）に移動する。これにより、移動部材３（押圧部３２）が変位量Ｌ１で軸方向他方側（上方側）に移動する。

すなわち、制御部４５は、予め定める変位量Ｌ１で押圧部３２を軸方向他方側（上方側）に変位させるように、モータ５を駆動させる。このとき、押圧部３２は、プランジャ１３をシリンジ１１から遠ざける方向に変位する。また、ばね４は、押圧部３２及び本体２の内面によって押圧されて圧縮される。

これにより、シリンジ１１内において、密閉板１３２が軸方向他方側（上方側）に移動して、密閉板１３２とシリンジ１１の先端部との間に空間が生じる。そして、この空間に、ニードル１２を介して試料貯留部６０内の試料が流入する。このとき、シリンジ１１内には、予め定める量の試料が流入する。

このようにして、シリンジ１１内に試料が導入される。また、シリンジ１１内に試料が導入された後は、モータ５は、回転しない状態が維持されるため、駆動ギア６及び従動ギア７が回転せず、ラックギア３１１も移動しない。すなわち、ばね４の弾性力に抗して、シリンジ１１内に試料が流入された状態（密閉板１３２とシリンジ１１の先端部との間に空間が生じている状態）が維持される。換言すれは、ばね４の弾性力に抗して、押圧部３２は、プランジャ１３をシリンジ１１から遠ざける方向に変位した状態で保持される。

その後、ユーザは注入装置１を、注入対象であるガスクロマトグラフの試料導入部７０の上方に配置する。このとき、ユーザは、導入部材１０のニードル１２が下方を向くようにして、注入装置１を保持する。
次いで、ユーザは、注入装置１を下方に向かって移動させて、図３Ｃに示すように、ニードル１２を試料導入部７０に挿入する。

そして、ユーザは、注入ボタン８を押圧する。すると、図示しない連結機構を介して、従動ギア７が、駆動ギア６及びラックギア３１１から離間する方向に移動する。

これにより、モータ５、駆動ギア６及び従動ギア７による移動部材３の保持状態が解除される。すると、ばね４の弾性力により、押圧部３２が、軸方向一方側（下方側）に押圧されて移動する。そして、押圧部３２によって、プランジャ１３がシリンジ１１側（下方側）に押圧されて移動する。プランジャ１３は、密閉板１３２がシリンジ１１の先端部に当接するまで、シリンジ１１内において下方側に移動する。

すると、シリンジ１１内の試料が密閉板１３２によって押し出されて、ニードル１２を介して試料導入部７０に注入される。
このように、シリンジ１１内の試料は、注入ボタン８が操作されることに応じて、自動でに試料導入部７０に注入される。
その後、ユーザは、注入装置１を上方側に向かって移動させて、ニードル１２を試料導入部７０から引き抜く。

また、注入装置１に装着された導入部材１０を洗浄する際には、ユーザは、図４に示すように、注入装置１を、内部に洗浄液が貯留された洗浄液貯留部８０の上方に配置する。このとき、ユーザは、導入部材１０のニードル１２が下方を向き、かつ、ニードル１２が洗浄液貯留部８０に配置されるようにして（ニードル１２が洗浄液に浸漬するようにして）、注入装置１を保持する。

次いで、ユーザは、洗浄ボタン４４を押圧する。制御部４５は、洗浄ボタン４４からの信号に基づいてモータ５を駆動させて、モータ軸５１を予め設定する回転数だけ、一方向及び逆方向に交互に回転させる。

すると、モータ軸５１とともに駆動ギア６が一方向及び逆方向に交互に回転することで、図４に示すように、駆動ギア６と接触している従動ギア７が一方向及び逆方向に交互にに回転する。そして、従動ギア７に接触しているラックギア３１１が、軸方向（上下方向）において、変位量Ｌ２で繰り返し移動する。

すなわち、制御部４５は、押圧部３２を、予め定める変位量Ｌ２で軸方向（上下方向）に繰り返し変位させるように、モータ５を駆動させる。このとき、プランジャ１３は、シリンジ１１に対して往復運動する。

これにより、シリンジ１１内において、密閉板１３２が軸方向他方側（上方側）に移動して、密閉板１３２とシリンジ１１の先端部との間に空間が生じる状態と、密閉板１３２が軸方向一方側（下方側）に移動して、密閉板１３２とシリンジ１１の先端部との間に空間が無くなる状態とが繰り返される。そして、ニードル１２を介して、シリンジ１１内に洗浄液が流入する状態と、シリンジ１１内の洗浄液が排出される状態とが繰り返される。

このようにして、シリンジ１１内の洗浄が行われる。制御部４５は、モータ５が予め定める回転数だけ回転すると、モータ５の駆動を終了させる。これにより、プランジャ１３の往復運動が停止されて、シリンジ１１内の洗浄が終了する。そして、ユーザは、注入装置１を洗浄液貯留部８０の上方から移動させる。

４．作用効果
（１）本実施形態によれば、図３Ｂに示すように、注入装置１のシリンジ１１内に試料が流入された後の状態では、駆動ギア６及び従動ギア７が回転せず、ラックギア３１１も移動しない。そのため、ばね４の弾性力に抗して、シリンジ１１内に試料が流入された状態（密閉板１３２とシリンジ１１の先端部との間に空間が生じている状態）が維持される。換言すれは、ばね４の弾性力に抗して、押圧部３２は、プランジャ１３をシリンジ１１から遠ざける方向に変位した状態で保持される。

その後、注入装置１が試料導入部７０上に配置された状態で、ユーザによって、注入ボタン８が押圧されると、図示しない連結機構を介して、図３Ｃに示すように、従動ギア７が、駆動ギア６及びラックギア３１１から離間する方向に移動する。

これにより、モータ５、駆動ギア６及び従動ギア７による移動部材３の保持状態が解除される。すると、ばね４の弾性力により、押圧部３２が、軸方向一方側（下方側）に押圧されて移動する。また、押圧部３２によって、プランジャ１３がシリンジ１１側（下方側）に押圧されて移動する。そして、シリンジ１１内の試料が密閉板１３２によって押し出されて、ニードル１２を介して試料導入部７０に注入される。

このように、本実施形態によれば、モータ５、駆動ギア６及び従動ギア７による移動部材３の保持、及び、その保持状態の解除という簡易な動作によって、シリンジ１１内部に導入された試料の注入が可能となる。
そのため、注入装置１において複雑な機構が必要とならず、注入装置１を簡易に構成できる。
また、注入装置１を簡易に構成できるため、注入装置１を携帯可能な構成とすることができる。

（２）また、本実施形態によれば、押圧部３２を保持する機構には、モータ５が含まれる。

そのため、押圧部３２を保持する機構を簡易に構成できる。

（３）また、本実施形態によれば、注入装置１が試料貯留部６０の上方に配置された状態で、吸引ボタン４３が操作されることに応じて、図３Ｂに示すように、モータ５が駆動されて、プランジャ１３が予め設定された変位量Ｌ１で変位される。

そのため、吸引ボタン４３が操作されることに応じて、予め定める量の試料を、自動でシリンジ１１内に吸引できる。
その結果、シリンジ１１内に試料を吸引するための動作を自動化できる。

また、シリンジ１１内に試料を吸引する動作を繰り返し行う場合に、均一な量の試料をシリンジ１１内に吸引できる。すなわち、シリンジ１１において、高い再現性で吸引動作を繰り返し行うことができる。

（４）また、本実施形態によれば、注入装置１が洗浄液貯留部８０の上方に配置された状態で、洗浄ボタン４４が操作されることに応じて、図４に示すように、モータ５が駆動され、プランジャ１３が往復運動する。

そのため、洗浄ボタン４４が操作されることに応じて、洗浄液を自動でシリンジ１１内に吸引し、また、シリンジ１１内から排出できる。
その結果、シリンジ１１内を洗浄するための動作を自動化できる。

（５）また、本実施形態によれば、図２に示すように、注入装置１は、蓄電池４１を備える。

そのため、注入装置１で必要な電力を蓄電池から供給できる。
その結果、注入装置１を携帯する場合であっても、蓄電池４１の電力によってモータ５を駆動させることができる。
５．変形例

以上の実施形態では、ガスクロマトグラフの試料導入部７０に試料を注入する際に、注入装置１を用いるとして説明した。しかし、注入装置１は、その他の装置に流体を注入する際に用いることが可能である。

また、以上の実施実施形態では、弾性体としてばね４が用いられるとして説明した。しかし、ばね４に代えて、ゴムなどの他の弾性体を用いることが可能である。

また、以上の実施形態では、注入ボタン８が機械式のボタンであり、吸引ボタン４３及び洗浄ボタン４４が電気式のボタンであるとして説明した。しかし、注入ボタン８は、電気式のボタンであってもよく、また、吸引ボタン４３及び洗浄ボタン４４は、機械式のボタンであってもよい。

１ 注入装置
２ 本体
３ 移動部材
４ ばね
５ モータ
６ 駆動ギア
７ 従動ギア
８ 注入ボタン
１０ 導入部材
１１ シリンジ
１３ プランジャ
３２ 押圧部
４１ 蓄電池
４３ 吸引ボタン
４４ 洗浄ボタン

Claims (5)

1. 内部にプランジャが挿入されたシリンジを着脱可能な本体と、
   前記本体に前記シリンジが取り付けられた状態で、前記プランジャに接触する押圧部と、
   前記押圧部を前記プランジャ側に押圧する弾性体と、
   前記弾性体の弾性力に抗して、前記プランジャを前記シリンジから遠ざける方向に前記押圧部を変位させた状態で保持する保持機構と、
   前記本体に設けられた注入ボタンとを備え、
   前記注入ボタンが操作されることにより、前記保持機構による前記押圧部の保持状態が解除され、前記弾性体の弾性力により前記押圧部が前記プランジャを前記シリンジ側に押圧することを特徴とする注入装置。
2. 前記保持機構は、前記押圧部を変位させるためのモータを含むことを特徴とする請求項１に記載の注入装置。
3. 前記本体に設けられた吸引ボタンをさらに備え、
   前記吸引ボタンが操作されることにより、前記プランジャを前記シリンジから遠ざける方向に予め設定された変位量で前記押圧部が変位するように、前記モータが駆動することを特徴とする請求項２に記載の注入装置。
4. 前記本体に設けられた洗浄ボタンをさらに備え、
   前記洗浄ボタンが操作されることにより、前記プランジャが前記シリンジに対して往復運動するように、前記モータが駆動することを特徴とする請求項２又は３に記載の注入装置。
5. 前記モータに電力を供給する蓄電池をさらに備えることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の注入装置。

Images