JP3745681B2

JP3745681B2 - ノズル装置

Info

Publication number: JP3745681B2
Application number: JP2001386456A
Authority: JP
Inventors: 英輝柴田; 三七庄司
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2021-12-19
Also published as: JP2003181342A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はノズル装置に関し、特に複数のノズルチップの取り外し技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ノズル装置は、分注装置、洗浄装置、分析装置などに搭載される。単一のノズルを備えたノズル装置の他、複数のノズルを備えた多連ノズル装置も実用化されている。一方、吸引吐出の対象である液体の相互間においてコンタミネーションを防止するためにディスポーザブルチップ（以下、ノズルチップ）が利用される。つまり、金属製パイプなどで構成されるノズル基部に対し、樹脂製のノズルチップを装着し、その状態で液体の吸引及び吐出を行い、その後、ノズルチップを取り外して廃棄するものである。
【０００３】
ところで、ノズルチップの取り外し時においては、一般にチップリムーバが利用される。これは、例えば、Ｕ字形状の溝をもった部材として構成され、その溝にノズル基部を挿通させた状態で、そのノズル基部を引き上げると、肥大したノズルチップのチップヘッド上面が溝の下面側に衝突し、その上昇運動が規制され、その結果、ノズル基部からノズルチップが分離する。分離したノズルチップは廃棄ボックス内へ落下する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多連ノズル装置において、複数のノズルに対して全く同時に複数のノズルチップの取り外しを行うと、搬送機構に多大な負荷がかかる。各ノズル基部は各ノズルチップに対して強固に嵌合しているため、両者を分離するのにはかなりの上昇駆動力を要するが、例えば８連ノズルにおいてはノズル１本の場合に比べて８倍の上昇駆動力を発揮させなければならない。特に、複数のノズル及びその連結機構自体も相当の重量を有することから、駆動力不足の問題が顕著となる。駆動源を大型化することも可能であるが、コストアップという問題が生じる。
【０００５】
本発明の目的は、複数のノズルチップの取り外し時に生じる力を軽減できるようにすることにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、比較的小型な駆動源で確実なノズルチップの取り外し動作を行えるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、複数のノズル基部を備えた可動部としての分注ヘッドと、前記複数のノズル基部に装着される複数のノズルチップと、前記複数のノズル基部を備えた分注ヘッドを搬送する搬送機構と、下方に廃棄ボックスが備えられた廃棄セクションに設けられ、前記複数のノズルチップの取り外し動作時に、前記搬送機構による前記複数のノズル基部の相対的な上昇に際して前記複数のノズルチップを取り外す、水平配置された平板状のチップリムーバと、前記チップリムーバを水平方向に進退運動させる機構であって、前記複数のノズルチップの取り外し動作時に、前記チップリムーバを前記複数のノズル基部の上昇経路まで前進運動させる進退機構と、を含み、前記チップリムーバは、前記複数のノズルチップの取り外し動作時に、前記複数のノズルチップが引っ掛けられる複数段に高さ分けされた複数のフック部を有し、前記複数のフック部は、左右対称の階段状形態を有することを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、複数のノズル基部をチップリムーバに対して相対的に上昇させると、複数のフック部に対して、複数のノズルチップが段階的に（非同時的に）引っ掛けられ、取り外される。よって、駆動力を要するタイミングを分散化することができるので、駆動源に生じる最大負荷を低減できる。望ましくは、複数のフック部は、少なくともノズル基部を挿通させる開口を有し、その開口の縁部分（当接面、上昇規制面）にチップヘッドの上面が突き当てられる。
【０００９】
望ましくは、前記複数のフック部は、前記複数のノズル基部の上昇に際して所定個ずつ順番に当接する。ノズル基部の個数をＮとした場合、前記の所定個ｎは１以上（Ｎ−１）以下の数である。
【００１０】
上記構成において、前記複数のフック部は、左右対称の階段状形態を有する。この構成によれば、チップリムーバにモーメントが加わることを防止できる。
【００１１】
（２）また、上記目的を達成するために、本発明は、整列しつつ互いに連結された複数のノズル基部を備えた可動部としての分注ヘッドと、前記複数のノズル基部の先端部が圧入される上部開口をもったチップヘッドを有するディスポーザブル型の複数のノズルチップと、前記複数のノズル基部を備えた分注ヘッドを搬送する搬送機構と、前記複数のノズルチップの取り外し動作時に、前記搬送機構による前記複数のノズル基部の上昇に際して、前記複数のノズルチップのチップヘッド上面に当接して当該ノズルチップの上昇運動を規制する、水平配置された平板状のチップリムーバと、下方に廃棄ボックスが備えられた廃棄セクションに設けられ、前記チップリムーバを水平方向に進退運動させる機構であって、前記複数のノズルチップの取り外し動作時に、前記チップリムーバを前記複数のノズル基部の上昇経路まで前進運動させる進退機構と、を含み、前記チップリムーバは、前記複数のノズル基部の配列と同一の配列を有し、且つ、２段階に高さ分けされた複数のフック部を有し、前記複数のフック部は、互い違いに設けられた互いに当接面レベルが異なる複数の第１フック部及び複数の第２フック部によって構成されることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１には、本発明に係るノズル装置の好適な実施形態が示されている。このノズル装置は例えば検体前処理装置などに組み込まれるものである。もちろん、このノズル装置は、他の装置などに組み込まれてもよい。
【００１６】
図１において、分注ヘッド１０は可動部であり、この分注ヘッド１０はヘッド搬送機構１１によって三次元的に自在に搬送される。分注ヘッド１０は、本実施形態において、直線状に整列した複数本、例えば８本、のノズル基部１２を有している。すなわち、いわゆる多連ノズルを構成している。各ノズル基部１２は例えば金属製のパイプ状部材などによって構成され、各ノズル基部１２間のピッチは所定値とされている。
【００１７】
図１に示されるように、各ノズル基部１２の先端部１２Ａには、それぞれノズルチップ１４が着脱自在に装着される。本実施形態においては、複数のノズル基部１２の先端部１２Ａが互いに同一の高さ（レベル）に揃えられており、各ノズル基部１２に対しては一括してノズルチップ１４が装着される。
【００１８】
ノズルチップ１４は例えば樹脂製の透明部材によって構成され、その先端部には吸引及び吐出を行うための開口１４Ａが形成されている。ノズルチップ１４の上端部にチップヘッド１４Ｂが形成されており、上記の先端部１２Ａが挿入される開口部が形成されている。その開口部の周囲はチップヘッド１４Ｂの上面１４Ｃである。ノズルチップ１４の装着時には、上記のように、ノズルチップ１４の開口部内にノズル基部１２の先端部１２Ａが圧入され、これによって両者が嵌合する。これによって複数のノズルすなわち多連ノズルが構成される。ちなみに、未使用のノズルチップ１４はチップラック１６上に保持されており、ノズルチップ１４の装着時においては、分注ヘッド１０がチップラック１６の上方に位置決めされ、その状態から分注ヘッド１０を下方に引き下ろすことにより各ノズル基部１２に対してそれぞれノズルチップ１４が装着される。
【００１９】
分注セクション２２においては、試験管ラック２６がラック搬送機構２４によって搬送される。試験管ラック２６には、複数本の試験管２８が所定のピッチで起立保持されている。
【００２０】
各試験管２８内には試料や試薬などの液体が収容されている。分注ヘッド１０を搬送して各試験管２８内にノズルチップ１４の先端部を差込み、その状態で液体の吸引が実行される。そして、他の複数本の容器に対して、吸引された液体が吐出される。ポンプ機構１８は、各ノズル基部１２に連結されており、具体的には例えばエアチューブ１９などを介して連結されている。ポンプ機構１８は各ノズル基部１２に対して個別的に接続されてもよいし、各ノズル基部１２に対して共通の配管を介して接続されてもよい。
【００２１】
制御部２０は、ノズル装置の全体動作を制御しており、具体的には、ヘッド搬送機構１１、ポンプ機構１８、ラック搬送機構２４及び後述するアクチュエータ３６などの動作制御を行っている。
【００２２】
本実施形態において、廃棄セクション３０には、チップリムーバユニット３２が設けられている。すなわち、液体の分注後を、必要に応じて各ノズル基部１２から使用済みのノズルチップ１４が取り外される。そのためのセクションが廃棄セクション３０である。
【００２３】
チップリムーバユニット３２は、本実施形態において、プレート状（後に図２に示すように水平配置された平板状）のチップリムーバ３４と、そのチップリムーバ３４を水平方向に進退動作させるアクチュエータ３６とを有している。チップリムーバ３４の下方には、落下する各ノズルチップを収容する廃棄ボックス４０が設けられている。
【００２４】
チップリムーバ３４には、分注ヘッド１０におけるノズル基部１２の配列と同一の配列で複数のフック部３８が形成されている。各フック部３８は、だるま穴あるいは溝としての開口部を有している。その開口部の下側の縁部分は当接面として機能する。すなわち、ノズル基部１２を開口部に挿通させた状態において、ノズル基部を上方に引き上げると、ノズルチップ１４の上面１４Ｃが当接面に当接してその上方への動きが規制され、これによってノズル基部１２からノズルチップ１４が取り外される。その取り外されたノズルチップ１４は廃棄ボックス４０内に落下する。
【００２５】
チップリムーバ３４における複数のフック部３８は、非同一の当接面レベルを有している。すなわち、各フック部３８における当接面のレベルが完全に一致していると、複数のノズルチップ１４が一度に取り外されることになり、その結果、ヘッド搬送機構１１に対して多大な負荷が生じる。本実施形態においては、その負荷を軽減するため、各フック部３８における当接面のレベルが段階的に形成されている。よって、複数のノズルチップ１４の全部が一度に取り外されるのではなく、１つずつあるいは所定個ずつノズルチップ１４が取り外されるため、従来方式に比べてヘッド搬送機構１１に対する負荷を軽減することができる。チップリムーバ３４の具体的な形状については後に図３及び図４を用いて説明する。
【００２６】
図２には、分注ヘッド１０及びチップリムーバ３４が示されている。チップリムーバ３４は、本実施形態において平板状の部材として構成され、上述したようにアクチュエータ３６によって前後動する。分注ヘッド１０は、図１に示したヘッド搬送機構１１によって搬送され、各ノズルチップ１４の取り外し時には、分注ヘッド１０が一旦下方に引き下げられ、その状態でチップリムーバ３４が前方に送り出され、各フック部３８の開口部にノズル基部１２が位置決めされる。その後、分注ヘッド１０が所定速度で上方に引き上げられる。すると、各フック部３８の作用によって、ノズルチップ１４がそれぞれ取り外されることになるが、本実施形態においては、各フック部３８における下面すなわち当接面のレベルが段階的に設定されているため、各ノズルチップ１４は段階的に取り外されることになる。
【００２７】
ここで、図２において、分注ヘッド１０は例えば８個のノズルユニット４２を有している。各ノズルユニット４２は、ノズル基部１２、それに装着されるノズルチップ１４、ノズル基部１２の上方に設けられたバネ４６などの機構によって構成される。バネ４６はノズルユニット４２に対して不必要に上方への突き上げ力が発生した場合にそれを弾性的に受け止める手段である。図２においてはジャミングセンサなどの各部材については図示省略されている。ちなみに、フレーム４４は各ノズルユニット４２を案内保持するための部材である。
【００２８】
図３には、図１及び図２に示したチップリムーバ３４の一例が断面図として示されている。上述したように、チップリムーバ３４には、ノズル基部の配列と同一の配列で複数のフック部３８が形成されている。具体的には、図３において、フック部３８−１からフック部３８−８までの８個のフック部が形成されている。各フック部３８は、その中央部分にＵ字溝形状を有する開口４１を有しており、その下側の縁部分は当接面４０を構成している。上述したように、その当接面４０には図１及び図２に示したノズルチップ１４における上面１４Ｃが当接され、その当接によってノズルチップの引っ掛けが行われる。
【００２９】
図３に示されるように、各フック部３８における当接面の高さは、チップリムーバ３４の中心から段階的に低くなっており、換言すれば、チップリムーバ３４の左右端側から中央にかけて、当接面４０のレベルが段階的に高くされている。よって、８連のノズルにおいては、最も外側にある２つのノズルチップが最初に取り外され、次に、それより一段階内側の２つのノズルチップが取り外され、これが中央に向けて段階的に繰り返される。
【００３０】
図３に示す例においては、２本のノズルチップが４回に分けて取り外されることになる。図３に示す例では、外側より内側の方が当接面４０のレベルが高いが、もちろん、内側に比べて外側において当接面４０のレベルを高くするようにしてもよい。図３に示すような左右対称の階段形状によれば、チップリムーバ３４について回転モーメントの発生を防止できるという利点がある。すなわち、例えば右側から左側にかけて段階的にノズルチップの取り外しを行おうとすると、どうしてもチップリムーバ３４にモーメントが加わることになるが、図３に示すような対称形状によれば、そのような問題を未然に防止することができる。
【００３１】
図４には、チップリムーバ６０の他の例が示されている。この例においては、８つのフック部６２，６４が形成されているが、それらは４つの第１のフック部６２と４つの第２のフック部６４とから構成されている。ここで第１のフック部６２の当接面６６のレベルは、第２のフック部６４の当接面６８のレベルよりも低く、すなわち当接面のレベルについて見ると、右から左にかけて互い違いに設定されている。よって、図４に示す構成例によれば、多連ノズルを上方に引き上げると、まず最初に１つおきの４つのノズルチップが同時に取り外され、その後に残りの１つおきの４つのノズルチップが取り外されることになる。このような構成によっても、従来方式に比べてヘッド搬送機構に生ずる負荷を軽減することができ、具体的にはその負荷を半分に軽減することができる。
【００３２】
図５〜図８には、図３に示したチップリムーバ３４を用いた場合におけるノズルチップ取り外し時の動作が示されている。図５から図８にかけて段階的に図示されているように、最初に外側の２つのノズルチップ１４が取り外され、次にそれらより１つ内側の２つのノズルチップ１４が取り外され、これが段階的に繰り返され、最終的に８個の全ノズルチップ１４が取り外されることになる。この構成によれば、８個のノズルチップを同時に取り外す場合に比べて、ヘッド搬送機構に生ずる負荷を４分の１にすることができる。
【００３３】
図９〜図１１には、図４に示したチップリムーバ６０を用いた場合におけるノズルチップ取り外し時の動作が示されている。図９から図１１にかけて示されるように、第１段階においては１つおきの４つのノズルチップ１４が取り外され、次に残りの１つおきの４つのノズルチップ１４が取り外される。
【００３４】
なお、本実施形態においては、廃棄セクション３０において、ノズル基部１２の昇降経路に対してチップリムーバ３４を前進運動させるようにしたが、チップリムーバ３４側を固定しておいて、ヘッド搬送機構１１による分注ヘッド１０の水平運動を用いて、各フック部３８の開口部に各ノズル基部１２を係合させるようにしてもよい。すなわちアクチュエータ３６は必ずしも設けなければならないものではない。
【００３５】
また、変形例としては、ノズルチップの取り外し時において、分注ヘッド１０を固定しておいてチップリムーバ３４を下方に運動させ、上記同様の作用効果を得ることもできる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数のノズルチップの取り外し時に生じる力を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るノズル装置の好適な実施形態が示す概念図である。
【図２】分注ヘッド及びチップリムーバを示す斜視図である。
【図３】チップリムーバの一例を示す断面図である。
【図４】チップリムーバの他の例を示す断面図である。
【図５】図３に示すリムーバを用いた場合におけるノズルチップ取り外し時の動作を説明するための図である。
【図６】図３に示すリムーバを用いた場合におけるノズルチップ取り外し時の動作を説明するための図である。
【図７】図３に示すリムーバを用いた場合におけるノズルチップ取り外し時の動作を説明するための図である。
【図８】図３に示すリムーバを用いた場合におけるノズルチップ取り外し時の動作を説明するための図である。
【図９】図４に示したチップリムーバを用いた場合におけるノズルチップ取り外し時の動作を説明するための図である。
【図１０】図４に示したチップリムーバを用いた場合におけるノズルチップ取り外し時の動作を説明するための図である。
【図１１】図４に示したチップリムーバを用いた場合におけるノズルチップ取り外し時の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１０分注ヘッド、１１ヘッド搬送機構、１２ノズル基部、１４ノズルチップ、１６チップラック、１８ポンプ機構、２０制御部、２２分注セクション、３０廃棄セクション、３２チップリムーバユニット、３４チップリムーバ、３６アクチュエータ。

Claims

複数のノズル基部を備えた可動部としての分注ヘッドと、
前記複数のノズル基部に装着される複数のノズルチップと、
前記複数のノズル基部を備えた分注ヘッドを搬送する搬送機構と、
下方に廃棄ボックスが備えられた廃棄セクションに設けられ、前記複数のノズルチップの取り外し動作時に、前記搬送機構による前記複数のノズル基部の相対的な上昇に際して前記複数のノズルチップを取り外す、水平配置された平板状のチップリムーバと、
前記チップリムーバを水平方向に進退運動させる機構であって、前記複数のノズルチップの取り外し動作時に、前記チップリムーバを前記複数のノズル基部の上昇経路まで前進運動させる進退機構と、
を含み、
前記チップリムーバは、前記複数のノズルチップの取り外し動作時に、前記複数のノズルチップが引っ掛けられる複数段に高さ分けされた複数のフック部を有し、
前記複数のフック部は、左右対称の階段状形態を有することを特徴とするノズル装置。
請求項１記載の装置において、
前記複数のフック部は、前記複数のノズル基部の上昇に際して所定個ずつ順番に当接することを特徴とするノズル装置。
整列しつつ互いに連結された複数のノズル基部を備えた可動部としての分注ヘッドと、
前記複数のノズル基部の先端部が圧入される上部開口をもったチップヘッドを有するディスポーザブル型の複数のノズルチップと、
前記複数のノズル基部を備えた分注ヘッドを搬送する搬送機構と、
前記複数のノズルチップの取り外し動作時に、前記搬送機構による前記複数のノズル基部の上昇に際して、前記複数のノズルチップのチップヘッド上面に当接して当該ノズルチップの上昇運動を規制する、水平配置された平板状のチップリムーバと、
下方に廃棄ボックスが備えられた廃棄セクションに設けられ、前記チップリムーバを水平方向に進退運動させる機構であって、前記複数のノズルチップの取り外し動作時に、前記チップリムーバを前記複数のノズル基部の上昇経路まで前進運動させる進退機構と、
を含み、
前記チップリムーバは、前記複数のノズル基部の配列と同一の配列を有し、且つ、２段階に高さ分けされた複数のフック部を有し、
前記複数のフック部は、互い違いに設けられた互いに当接面レベルが異なる複数の第１フック部及び複数の第２フック部によって構成されることを特徴とするノズル装置。