JP3740402B2 - 分注ノズル、ノズルチップ、及び分注装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズルチップを取付けて用いる分注ノズル、その分注ノズルを備えた分注装置、及びその分注ノズルに取付けられるノズルチップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の自動分注装置に用いられる分注用ノズル５１を表わす図である。
【０００３】
分注用ノズル５１は、例えば樹脂等で形成された中空のノズルチップ５２と、ノズルチップ５２を取付けるためのノズル基部５３とからなる。このノズルチップ５２にて必要な検体を吸引し、ラック（図示せず）に起立保持された複数の試験管（図示せず）等に吸引した検体を吐出することで分注を行う。
【０００４】
ノズル基部５３は、ほぼ円筒状であって、先端に向かうに従ってその径が小さくなる先細の形状で側方に傾斜面５５を備える。ノズルチップ５２は細長の円錐形状であってその内壁に傾斜面５６を備える。基端側には、ノズル基部５３が挿入される開口５７を備え、先端側には、検体を吸引、吐出するための開口５８を備える。
【０００５】
ノズル基部５３にノズルチップ５２を取付ける作業は以下の手順で行われる。ノズルチップ５２は、あらかじめノズルチップ用のラック（図示せず）に装填されている。アクチュエータ等の駆動機構５４により、ノズルチップ５２の上方の位置までノズル基部５３が搬送される。次に、ノズル基部５３を垂直下方に移動した後、駆動機構５４は、ノズル基部５３がノズルチップ５２と嵌合してそれを十分保持できるようになるまで、ノズル基部５３を垂直方向に押圧する。
【０００６】
前述した駆動機構５４により垂直方向にノズル基部５３が押圧されると、上記ノズル基部５３側方に設けられた傾斜面５５とノズルチップ５２の傾斜面５６とが当接する。さらに、ノズル基部５３の傾斜面５５がノズルチップ５２の傾斜面５６を押圧して、ノズルチップ５２内の気密性が保たれた状態でノズルチップ５２が保持される。また、当接面（傾斜面５５，５６）が傾斜しているので、ノズル基部５３に対するノズルチップ５２の水平、及び垂直方向の位置決めがなされる。当接面の面積を比較的大きく取れば、その分位置決めの精度を確保できる。ここで、ノズル基部５３の挿入深さは、ノズルチップ５２の種類によっても異なるが、２ｍｍ〜５ｍｍ程度である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、当接面の面積を大きくすれば、それだけノズルチップ５２の装着に伴う摩擦力も大きくなり、必要な駆動機構５４もパワーの大きなものが必要となって、分注装置が大規模になるという問題があった。そこで、当接面の面積を小さくすれば、駆動機構５４を小型化できるが、上述したように当接面が小さいと位置決め精度を確保するのが難しいといった問題があった。
【０００８】
さらに、ノズルチップ５２の内壁の形状は、成形不良によるばらつきがある。場合によっては、そのばらつきによってノズルチップ５２の嵌合深さが異なってしまい、ノズルチップ５２の取付ごとに位置調整を行う必要がある。そうすると取付作業が煩雑となるといった問題があった。
【０００９】
また、上述したようにノズルチップ５２をノズル基部５３に取付ける場合においてノズルチップ５２をラックに起立保持させる作業は自動化されており、複数のノズルチップ５２をひとつの収容容器（図示せず）に収容しておいてその収容容器から各ノズルチップ５２を取り出してラックに自動装填する。しかしながら、ノズルチップ５２が図示のような円錐形状をしていると、収容容器内でノズルチップ５２の先端が他のノズルチップ５２の基端側の開口５７に入り込んでしまい、ノズルチップ５２を取り出す前に、両ノズルチップ５２を分離する必要があり効率よく自動装填作業を行えない問題があった。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、比較的小さな力でノズルチップを取付けることができ、且つ当該ノズルチップの精度の高い位置決めを可能とする分注ノズル、当該分注ノズルに取付けられるノズルチップ、及び当該分注ノズルを備えた分注装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第２の目的は、ノズルチップの先端が他のノズルチップの基端側の開口に入り込んでしまうことのないノズルチップを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）上記第１の目的を達成するために、本発明に係る分注ノズルは、中空のノズルチップと、当該ノズルチップが取付けられるノズル基部とを有する分注ノズルであって、前記ノズル基部は、当該ノズル基部の先端に設けられ、前記ノズルチップの内壁を押圧して当該ノズルチップを保持するチップ保持部と、前記チップ保持部の上方に設けられ、前記ノズルチップの基端側の開口の周縁部と係合し当該ノズルチップの位置決めをおこなうチップ位置決め部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
上記のように、ノズルチップを保持する部分と、ノズルチップの位置決めを行う部分とを独立して設けたので、従来のように、精度よくノズルチップの位置決めを行うために分注ノズルの側方及びノズルの内壁に広い当接面を設ける必要が無く、比較的小さな力でノズルチップをノズル基部に取付けることができる。
【００１４】
望ましくは、前記ノズルチップは、基端側の開口の周縁部に、前記チップ位置決め部と係合する係合部を有することを特徴とする。ノズルチップ側にチップ位置決め部と係合する係合部を設けることで、ノズルチップの位置決め精度を高めることができる。
【００１５】
ノズルチップ位置決め部と係合部が係合する形態は、嵌合、当接等様々な態様を取り得る。例えば、両者のうちいずれか一方が凸状部材を備え、他方が凹状部材を備え、両部材が嵌合することによりノズルチップの位置決めを行うようにしてもよい。また、両者とも水平面を備え、両水平面が当接することにより位置決めを行うようにしてもよい。
【００１６】
また、前記チップ位置決め部は、テーパ面を備え、前記係合部は、前記チップ位置決め部のテーパ面と当接するテーパ面を基端側の開口の周縁部に備えることを特徴とする。このようにすれば、簡単な構成で、ノズルチップの水平及び垂直方向の位置決めが行える。
【００１７】
前記ノズル基部は、前記チップ保持部と前記チップ位置決め部との間の部分がくびれた形状であることを特徴とする。ノズルチップをノズル基部に取付ける際に、ノズルチップがノズル基部に対して通常の取付姿勢から傾いている場合がある。このような場合、取付時にノズルチップの姿勢を通常のものに戻す必要がある。ノズル基部は、チップ保持部とチップ位置決め部との間の部分がくびれており、それゆえ、ノズルチップの取付時にノズル基部とノズルチップとの間の隙間部分の空間を大きく取ることができる。したがって、この空間を利用してノズルチップの姿勢の矯正をスムーズに行うことができる。
【００１８】
（２）上記第２の目的を達成するために、本発明に係るノズルチップは、その先端に前記基端側の開口の内径よりも大きい外径を有するストッパ部を備えることを特徴とする。上記構成によれば、前記ストッパ部は、別のノズルチップの基端側の開口から前記ノズルチップの先端が侵入することを阻止することができる。例えば複数のノズルチップを収容容器に収容しておいた場合でも、ノズルチップの先端が別のノズルチップの基端側の開口から入り込んでしまうことを防ぐことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る分注装置１０の主要な構成を示す図である。
【００２１】
分注装置１０は、分注ノズル１２、分注ポンプ１４、分注ノズル１２の駆動機構１６、制御部１７を含んで構成される。
【００２２】
分注ノズル１２は、ノズル基部１８と、ノズルチップ２０とからなる。ノズル基部１８内には、エアの流路１９が形成されている。分注ノズル１２には、エアチューブ２２を介して分注ポンプ１４が接続される。この分注ポンプ１４は、シリンダ及びピストンからなり、分注ノズル１２はこのピストンの進退動作によるエアの圧力変化により、検体や試薬等の吸引動作及び吐出動作を行う。駆動機構１６は、分注ノズル１２を３次元方向に搬送することができる。駆動機構１６の構成自体は周知であるので、詳細な説明は省略する。制御部１７は、分注ポンプ１４、及び駆動機構１６の動作を制御すると共に分注装置１０全体を制御するマイクロコンピュータ等で実現される。
【００２３】
ノズル基部１８は、円筒形状であって、金属たとえば、ステンレスで構成される。
【００２４】
ノズル基部１８の基端部２４には、ノズルチップ２０の垂直方向及び水平方向の位置決めを行うための環状のテーパ面２６が形成される。テーパ面２６の傾斜角度は例えば４５度である。ノズルチップ２０の基端側の開口２７の周縁部２８にもテーパ面２６と同じ傾斜角度の環状のテーパ面２９が形成されており、テーパ面２６とテーパ面２９を当接させることにより、ノズル基部１８に対するノズルチップ２０の位置決めを行う。ここで、傾斜角度は本実施形態のものに限られず、適宜好適な傾斜角度が採用される。
【００２５】
ノズル基部１８の先端部３０の側面には、ノズルチップ２０を保持するための保持面３２が設けられている。保持面３２は、ノズルチップ２０の内壁３３に当接しそれを押圧することで、押圧により生じる摩擦力にて当該ノズルチップ２０を保持する。保持面３２及び内壁３３の内面は、傾斜面であってもよい。また、先端部３０の先端には丸みを帯びた案内面３４が形成されており、ノズルチップ２０にノズル基部１８を挿入する際、案内面３４はノズルチップ２０のテーパ面２９により案内される。
【００２６】
ノズル基部１８において、基端部２４と先端部３０の間に挟まれた中央のボディ部３５は、くびれた形状を備える。
【００２７】
ノズル基部１８において、保持面３２は、ノズルチップ２０を保持する機能を、テーパ面２６は、ノズルチップ２０の位置決め機能をそれぞれ独立に有している。従来は、ノズルチップの内壁に当接する当接面に両機能を持たせていたので、当接面の面積を大きく取る必要があった。本実施形態においては、保持面３２の垂直方向の高さは例えば１ｍｍ程度であり、その面積は比較的小さく、それゆえ、ノズル基部１８をノズルチップ２０に挿入する際、その圧入に要する力は比較的小さくてよい。上述した従来例と比較した場合、その圧入に要する力は１／２〜１／５倍程度に軽減される。
【００２８】
ノズルチップ２０は、中空のチューブ状であって、例えば樹脂等で構成される。ノズルチップ２０の先端には、検体等を吸引及び吐出するための開口３６が設けられており、基端側にはノズル基部１８が挿入される開口２７が設けられる。
【００２９】
基端側の開口２７の周縁部２８には、前述したようにノズル基部１８のテーパ面２６に当接してノズルチップ２０の位置決めを行うテーパ面２９を備える。また、周縁部２８には、ノズルチップ２０をノズルチップ用のラックに装填する場合に、ラックに設けられた挿入溝の開口の周縁部分と係合するフック部３８が形成される。
【００３０】
ノズルチップ２０の先端側には軸太のストッパ部３９が形成される。例えばストッパ部３９の設けられる位置は、ノズルチップ２０の全長が約１００ｍｍの場合に、先端から１８ｍｍの位置である。ストッパ部３９の外径は例えば８ｍｍで、開口２７の内径６ｍｍよりも大きく形成される。こうすれば、ノズルチップ２０の先端が同一形状の別のノズルチップ２０の基端側開口に入り込んでしまうことを防ぐことができる（図４参照）。
【００３１】
図２は、ノズルチップ２０をノズル基部１８に取付ける工程を表わす図である。
【００３２】
ノズルチップ２０は、フック部３８と挿入溝４１の周縁部４２とが係合した状態で、あらかじめラック４０に装填されている。ノズル基部１８は、駆動機構１６によりノズルチップ２０の上方の位置に搬送される。その後、駆動機構１６は当該ノズル基部１８を垂直下方に移動させる（図中、（Ａ）参照）。ノズル基部１８の先端の案内面３４がテーパ面２９に案内されながら、ノズル基部１８はノズルチップ２０内に挿入される（図中、（Ｂ）参照）。次に、保持面３２が内壁３３を摺動しながら、駆動機構１６によりノズル基部１８はノズルチップ２０に圧入される（図中、（Ｃ）参照）。ノズル基部１８は、テーパ面２６がノズルチップ２０側のテーパ面２９に当接するまで圧入される。駆動機構１６は、テーパ面２６，２９が当接した状態でノズル基部１８の圧入を解除する（図中、（Ｄ）参照）。
【００３３】
図３は、取付時にノズルチップ２０の軸中心がノズル基部１８の軸中心に対して傾いている場合の取付工程を表わす図である。
【００３４】
まず、ノズル基部１８は、駆動機構１６によりノズルチップ２０の上方の位置に搬送される。ノズルチップ２０は、通常の起立保持の姿勢から少し傾いた状態でラック４０の挿入溝４１に装填されている。この状態で、ノズル基部１８を垂直下方に移動させた場合、最初のうちは、ノズルチップ２０の軸中心がノズル基部１８の軸中心に対して傾いた状態で、ノズル基部１８が挿入される（図中、（Ａ）参照）。さらにノズル基部１８を圧入すると、テーパ面２６とテーパ面２９とが当接しない状態でノズル基部１８とノズルチップ２０とが係合する（図中、（Ｂ）参照）。この状態から、さらにノズル基部１８を圧入すると、ノズルチップ２０は、ノズル基部１８と係合している部分、及び挿入溝４１に当接する位置を変化させ、挿入溝４１に挿入されつつその姿勢は通常の起立した姿勢に矯正される。ここで、ノズル基部１８のボディ部３５がくびれているので、ノズル基部１８とノズルチップ２０との間の隙間部分の空間を大きくとることができ、それゆえ、ノズルチップ２０の姿勢の矯正をスムーズに行うことができる。さらに、ノズル基部１８を圧入すると、テーパ面２６とテーパ面２９とが当接して、ノズルチップ２０は起立した姿勢に戻る。駆動機構１６は、フック部３８と挿入溝４１の周縁部４２とが係合し、且つノズルチップ２０の軸中心がノズル基部１８の軸中心と一致した状態でノズル基部１８の圧入を解除する（図中、（Ｃ）参照）。
【００３５】
図４は、ノズルチップ２０の先端に設けられたストッパ部３９と基端部側の開口２７との関係を表わす図である。前述したように、ストッパ部３９の外径４４は、開口２７の内径４６よりも大きく形成される。こうすれば、ノズルチップ２０の先端が別のノズルチップ２０の開口２７に入り込んでしまうことを防ぐことができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に係る分注ノズルは、ノズルチップを保持する部分と、ノズルチップの位置決めを行う部分とを独立して設けたので、比較的小さな力でノズルチップを取付けることができ、且つ当該ノズルチップの位置決めの精度の高い分注ノズル、当該分注ノズルに取付けられるノズルチップ、及び当該分注ノズルを備えた分注装置を提供することができる。
【００３７】
また、本発明に係るノズルチップは、その先端に基端側の開口の内径よりも大きい外径を有するストッパ部を備えるので、ノズルチップの先端が他のノズルチップの基端側の開口から入り込んでしまうことを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る分注装置の図である。
【図２】 ノズル基部にノズルチップを取付ける図である。
【図３】 ノズル基部にノズルチップを取付ける図である。
【図４】 ノズルチップのストッパ部と基端部の開口との関係を表す図である。
【図５】 従来の分注用ノズル、及びノズルチップを表す図である。
【符号の説明】
１２ 分注ノズル、１４ 分注ポンプ、１６ 駆動機構、１７ 制御部、１８ノズル基部、２０ ノズルチップ、２４ 基端部、２６，２９ テーパ面、２７，３６ 開口、２８ 周縁部、３０ 先端部、３２ 保持面、３３ 内壁、３４ 案内面、３５ ボディ部、３８ フック部、３９ ストッパ部、４０ ラック、４１ 挿入溝、４２ 周縁部。

Claims (10)

1. 中空のノズルチップと、当該ノズルチップが取付けられるノズル基部とを有する分注ノズルであって、
   前記ノズル基部は、
   当該ノズル基部の先端に設けられ、前記ノズルチップの内壁を押圧して当該ノズルチップを保持するチップ保持部と、
   前記チップ保持部の上方に設けられ、前記ノズルチップの基端側の開口の周縁部と係合し当該ノズルチップの位置決めをおこなうチップ位置決め部と、
   を備え、
   前記ノズル基部は、ノズルチップの軸中心がノズル基部の軸中心に対して傾いた状態でノズル基部がノズルチップに挿入される際にノズルチップの軸中心をノズル基部の軸中心と一致させるようにノズルチップの姿勢の矯正をスムーズに行うために、前記チップ保持部と前記チップ位置決め部との間の部分がくびれた形状である、
   ことを特徴とする分注ノズル。
2. 請求項１に記載の分注ノズルであって、
   前記チップ位置決め部は、テーパ面を備えることを特徴とする分注ノズル。
3. 請求項２に記載の分注ノズルであって、
   前記ノズルチップは、その基端側の開口の周縁部に前記チップ位置決め部のテーパ面と当接するテーパ面を備えることを特徴とする分注ノズル。
4. 請求項３に記載の分注ノズルであって、
   前記ノズル基部の先端に丸みを帯びた案内面が形成され、これにより、ノズル基部の案内面がノズルチップの前記テーパ面に案内されながらノズル基部がノズルチップに挿入される、
   ことを特徴とする分注ノズル。
5. 請求項４に記載の分注ノズルであって、
   前記ノズル基部は金属で構成され、
   前記ノズルチップは樹脂で構成される、
   ことを特徴とする分注ノズル。
6. 請求項５に記載の分注ノズルであって、
   前記ノズルチップは、その軸中心がノズル基部の軸中心に対して傾いてラックの挿入溝に装填されている状態でノズル基部がノズルチップに挿入される際に、ノズル基部と係合している部分及び挿入溝に当接する位置を変化させ、挿入溝に挿入されつつその姿勢が矯正される、
   ことを特徴とする分注ノズル。
7. 請求項１に記載のノズル基部に取付けられるノズルチップであって、
   基端側の開口の周縁部に、前記チップ位置決め部と係合するテーパ面を備えることを特徴とするノズルチップ。
8. 請求項７に記載のノズルチップであって、
   その先端に前記基端側の開口の内径よりも大きい外径を有するストッパ部を備えることを特徴とするノズルチップ。
9. 請求項８に記載のノズルチップであって、
   樹脂で構成されることを特徴とするノズルチップ。
10. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の分注ノズルを備えた分注装置。

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