JP4944526B2

JP4944526B2 - ノズル装置

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Publication number: JP4944526B2
Application number: JP2006196664A
Authority: JP
Inventors: 博樹齋藤; 中陽周; 宗貴市川
Original assignee: Hitachi Aloka Medical Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2026-07-19
Also published as: JP2008026055A

Description

本発明はノズル装置に関し、特に、試料を吸入あるいは吐出するためのノズルチップを備えたノズル装置に関する。

血液や尿などの検体を分析し、病気や疾患の状態を把握するために利用される医療用検体分析システムにおいては、検体の分析に先立つ前処理の段階で、ある１つの検体を少量に分注することが行われている。検体の分注作業においては、検体間の混入や汚染を防止するために、１回の吸引と１回の吐出をした後に使い捨てるノズルチップ、すなわちディスポーザブルチップが用いられる。血液や尿などの分析システムにおいては、処理する検体の数が多いため、自動分注装置によって行われるディスポーザブルチップの装着及び取り外しの作業は当然に自動化されている。

ノズルチップを取り外す方法としては、Ｕ字形の切欠部を持つチップ取り外し板を用いる方法が知られている。その方法は以下のような方法である。まず、ノズルチップを装着したノズルを、固定されたチップ取り外し板の高さより低い位置まで降下させる。次にノズルを水平移動させて、ノズルチップが装着されている円筒部をＵ字の切欠き部に差し込む。そして、ノズルチップの上縁部をＵ字の切欠部に引っ掛けながら垂直に上昇させて、ノズルチップを取り外すというものである。

その他にも、ノズルチップを取り外すための装置を示した特許文献として、次のようなものがある。特許文献１に示すチップ取外し装置は、分注ノズルとは別に、ノズルチップの上縁部の段差にノズルチップを引っ掛ける機構を備えている。そのチップ取外し装置は、ノズルチップを取り外すために下降と上昇の２段階の動作を必要とする。つまり、ノズルチップが引っ掛かる位置まで分注ノズルを下降させ、次に、分注ノズルを上昇させる時にノズルチップを取り外すようになっている。特許文献２及び特許文献３に示される各々の分注ノズルは、いずれも、可動部である分注ノズルに対して、ノズルチップを取り外すためのモータが搭載されている。

特開２００４−２４９８１号公報特開２００４−１７００７６号公報特開平８−２８５８６０号公報

自動分注装置においては、分注作業の高速化が望まれている。特に、ディスポーザブルチップを用いる場合には１回毎にチップを着脱するので、チップ取り外しのために費やされる時間の割合が大きい。従って、チップの取り外しに要する時間の短縮化が特に望まれている。

ノズルチップを取り外す方法については、いろいろな公知技術があるがいずれも問題がある。例えば、ノズルチップを取り外すためにノズルにモータを搭載する方法があるが、この方法ではノズル自身が重くなる。他の公知技術としては、前述したようにＵ字の切欠部を持つ板にノズルチップを引っ掛けて取り外す方法がある。この方法によると、ノズルチップを取り外すために、下降・水平・上昇という３方向への移動が不可欠である。つまり、ノズルの重量を増やすことなくノズルを高速に搬送することが可能であり、かつ、一方向への短い移動によってノズルチップを取り外せる装置は未だ実現されていない。

本発明の目的は、ノズルチップを取り外す新しい構成を適用したノズル装置を提供することにある。あるいは本発明の他の目的は、ノズルを取り外す位置へのノズルのアプローチ運動によってノズルチップを外すことのできるノズル装置を提供することにある。あるいは本発明の他の目的は、一方向への移動だけによってノズルチップを取り外すことが可能となり、ノズルチップ取り外しの時間を短縮することができるノズル装置を提供することにある。あるいは本発明の他の目的は、ノズルを搬送するための搬送力を用いてノズルチップを取り外すのに十分な力を発生することのできるノズル装置を提供することにある。

本発明は、ノズル基部とそれに装着されるノズルチップとからなるノズルを備えた可動部と、前記可動部を搬送する搬送機構と、リムーブセクションにおいて前記ノズル基部から前記ノズルチップを取り外すリムーブ手段と、を含み、前記リムーブ手段は、前記ノズルが前記リムーブセクションにおけるリムーブ位置へ下降運動する際に、前記リムーブセクションに設けられた構造体への当たりを利用して、前記ノズルの搬送に伴う運動力を前記ノズルチップを取り外すリムーブ力に転換する、ことを特徴とする。

上記構成によれば、搬送装置による可動部を搬送するための搬送力が、リムーブセクションにおけるリムーブ位置にアプローチする過程で、ノズルチップを取り外す力として用いられる。すなわち、アプローチ運動を行う際に、リムーブセクションに設けられた構造体に対しリムーブ手段の一部が当たることによって、リムーブ手段は、可動部を搬送する運動力をノズルチップを取り外すためのリムーブ力に転換する。つまり、ノズルチップを取り外すための特別な駆動源は必要とされない。

本発明に係るノズル装置は、ノズル基部とそれに装着されるノズルチップからなるノズルとを備えた可動部と、前記可動部を搬送する搬送機構と、リムーブセクションにおいて前記ノズル基部から前記ノズルチップを取り外すリムーブ手段と、を含み、前記リムーブ手段は、前記リムーブセクションに設けられた台座と、前記可動部に設けられた機構であって、前記ノズルが前記リムーブセクションにおけるリムーブ位置へ下降する際に、前記台座に当たって跳ね上げられる従動端部と前記従動端部の上昇運動により前記ノズルチップを取り外すための下降運動を行う駆動端部とを有しシーソー運動を行うシーソー部材を備えた転換機構と、を含み、前記シーソー部材は前記台座へ前記従動端部が当たっていない自然状態で重力により前記従動端部側が下がり且つ前記駆動端部側が上がった姿勢となる、ことを特徴とする。

上記構成によれば、搬送装置から可動部に与えられる搬送力は、転換機構に設けられた従動端部が台座に当たることにより、従動端部を跳ね上げる上昇運動としてリムーブ手段に伝達される。その上昇運動は、転換機構により、力の向きが変えられて駆動端部の下降運動に転換される。つまり、ノズルチップのリムーブ位置に向かうアプローチ運動としては下方への運動で足りる。

望ましくは、前記転換機構は、前記従動端部を一端とし前記駆動端部を他端とした部材であって回転軸を備えたシーソー部材を含むことを特徴とする。上記構成によれば、揺動運動を行うシーソー部材は回転軸を備え、更に回転軸を支点とした力の増幅率の転換作用を備える。よって、回転軸から従動端部までの距離あるいは中心軸から駆動端部までの距離に応じて、伝達される力の増倍率を変えられる。

望ましくは、前記転換機構は、前記ノズル基部に対して相対的に上下方向にスライド可能な押下部を含み、前記シーソー部材のシーソー運動が前記押下部のスライド運動に転換されることを特徴とする。上記構成によれば、シーソー部材の作用によって得られる回転運動を、ノズルチップを押し出すのに適した上下方向へのスライド運動に変換することができる。上下方向にスライドする押下部を利用することによって、ノズルチップをその中心軸に沿って真っ直ぐに押し出すことができる。

望ましくは、前記シーソー部材は、前記従動端部に備えられ前記台座の上面に当接する滑車を含むことを特徴とする。上記構成によれば、シーソー部材の従動端部は、滑車の作用によって摩擦力を軽減できる。

望ましくは、前記台座の上面に加えられる押圧力を検出する力センサと、前記力センサの検出信号と、前記搬送機構が搬送する可動部の位置情報とに基づいて、エラー処理を判定する制御部を含むことを特徴とする。上記構成によれば、台座を押圧する力を検出する力センサの検出信号と、搬送装置のもつノズルの位置情報とを照らし合わせることも可能となる。

後述する構成例においては、ノズル装置が、ノズル基部とそれに装着されるノズルチップからなるノズルとを備えた可動部と、前記可動部を搬送する搬送機構と、リムーブセクションにおいて前記ノズル基部から前記ノズルチップを取り外すリムーブ手段と、を含み、前記リムーブ手段は、前記可動部に設けられた当接部と、前記ノズルが下降運動又は水平運動する際に、前記当接部に当たって揺動運動する従動端部と前記従動端部の揺動運動が伝達されて下降運動を行う駆動端部とを有する転換機構と、を含む。

上記構成によれば、搬送装置から可動部に与えられる搬送力は、可動部に設けられた当接部を介して、転換機構の従動端部側に伝達される。従動端部側に伝達された搬送力は、転換機構の揺動運動によって、その力の向きが変えられて駆動端部に伝達される。駆動端部においては、揺動運動は、ノズルチップを取り外すのに適した力の方向である下降運動に転換される。つまり、本発明によれば、ノズルチップのリムーブ位置に対するアプローチ運動の方向が、ノズルチップをリムーブするための力の方向と異なる場合においても、揺動運動する転換機構によって、チップを取り外すのに適した下向きの押下力を得ることができる。

望ましくは、前記転換機構は、前記従動端部を一端とし前記駆動端部を他端とした部材であって回転軸を備えたスイング部材を含むことを特徴とする。上記構成によれば、揺動運動を行うスイング部材は回転軸を備える。回転軸を設定されたスイング部材は、回転軸を支点とした力の増幅率の転換作用と力の方向を変える作用とを備える。回転軸から従動端部までの距離、あるいは回転軸から駆動端部までの距離に応じて、伝達される力の増倍率を変えられる。

後述する構成例においては、ノズル装置が、ノズル基部とそれに装着されるノズルチップからなるノズルとを備えた可動部と、前記可動部を搬送する搬送機構と、リムーブセクションにおいて前記ノズル基部から前記ノズルチップを取り外すリムーブ手段と、を含み、前記リムーブ手段は、前記リムーブセクションに設けられた台座と、前記ノズル基部に連結して設けられた部材であって、前記ノズルが前記リムーブセクションにおけるリムーブ位置へ下降する際に前記台座に当たって下降運動が制限される突出部材と、前記下降運動が制限された突出部材及びノズル基部を残して相対的に下降を続け、前記可動部の搬送力を前記ノズルチップへの押圧力に転換する押下部と、を含む。

上記構成によれば、搬送装置からノズルに与えられる下方の搬送の力の向きを変えることなく、ノズルチップを下向きに押し出すことが可能となる。ノズルを搬送する力は、ノズルチップを押し出す力に変換されるので、搬送力から押圧力への転換の損失を少なくすることができる。

望ましくは、前記押下部に対して、前記ノズル基部を下方に付勢する弾性部材を含むことを特徴とする。上記構成によれば、ノズルチップが取り付けられたノズル基部は、弾性部材の作用によって常に下方に付勢されるので、ノズル基部と押下部との相対的な位置が定められる。よって、ノズル基部の下端位置にノズルチップを装着するための装着部分を確保することができる。

以上説明したように、本発明によれば、ノズルチップを取り外す新しい構成を適用できる。あるいは本発明によれば、ノズルを取り外す位置へのノズルのアプローチ運動によってノズルチップを外すことができる。あるいは本発明によれば、一方向への移動だけによってノズルチップを取り外すことが可能となり、ノズルチップ取り外しの時間を短縮することができる。あるいは本発明によれば、ノズルを搬送するための搬送力を用いてノズルチップを取り外すのに十分な力を発生することができる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るノズル装置としての分注装置の機能ブロック図である。図１には、分注作業を行うためのノズル２２が示されている。ノズル２２は、ノズルチップ１８とノズル基部２０とを有する。ノズル２２はチューブ１６によって分注ポンプ１４と接続される。ノズル２２は可動部１２の一構成部品であり、可動部１２は搬送部２８に支持されている。よって、ノズル２２は、搬送部２８によってＸＹＺ三次元空間内の所定の位置に搬送される。

可動部１２は、検体の吸入と吐出を終えた後に、リムーブセクション４６に搬送される。リムーブセクション４６は、ノズルチップ１８を取り外すために予め用意されている場所である。本実施形態においては、リムーブセクション４６に、台座４８、力センサ３９および本体側リムーブ機構５４を備える。本体側リムーブ機構５４については後述する。

制御部２６は、ノズル装置を統括的に制御する部分であり、図１に示す各ユニットと電気的に接続される。制御部２６は、搬送部２８からの位置情報を読み取って、可動部１２の位置を把握する。その位置情報に基づいて、搬送部２８に対しては、可動部１２の移動命令を発生する。制御部２６は、ポンプ駆動部２４に対して、分注ポンプ１４への動作指令を行う。分注ポンプ１４は検体を吸引又は吐出する際に用いられる。力センサ３９が出力する圧力信号は、増幅回路３８によって増幅され、荷重判定部３６によって、圧力値の大小の判断がなされる。その荷重判定部３６の判定結果は、制御部２６に伝送される。表示部３０には、例えば、ノズルチップ１８の装着異常を知らせるエラーメッセージが表示される。なお、制御部２６には、入力部３２、メモリ３４が接続されている。

本実施形態においては、ノズル側リムーブ機構５２は可動部１２の一構成部品として備えられる。ノズル側リムーブ機構５２は、ノズル側リムーブ機構５２と共働する本体側リムーブ機構５４と組み合わされて、リムーブ機構５６を構成する。可動部１２がノズルチップ１８を取り外すためにリムーブセクション４６に移動すると、以下のような動作が行われる。すなわち、ノズル２２がリムーブ位置に向かうアプローチ運動を行うと、本体側リムーブ機構５４とノズル側リムーブ機構５２とが近接して、その間に力学的な相互作用が生じる。本体側リムーブ機構５４からノズル側リムーブ機構５２に対しては、搬送力に応じて与えられる力が伝達される。図１では、搬送力に応じて与えられる力を矢印６２で表している。ノズル側リムーブ機構５２は、搬送力に応じて与えられる力をノズルチップ１８を取り外すリムーブ力に転換する。図１では、リムーブ力を矢印６４で表している。本体側リムーブ機構５４とノズル側リムーブ機構５２との間で相互に力の転換作用が行われることにより、ノズルチップ１８は、ノズル基部２０から取り外されて、ボックス６０に破棄される。

図２は、リムーブ機構を備えたノズルユニット１００の外観図である。ノズルユニット１００は、リムーブ機構とフィッティング１０１とフィッティングベース１０２等からなる。リムーブ機構は、スリーブ１０４とシーソー部１１８と台座６６から構成される。ここで、スリーブ１０４とシーソー部１１８とは、図１に示したノズル側リムーブ機構５２に含まれる。台座６６は本体側リムーブ機構５４に含まれる。

フィッティング１０１は、ノズルチップ１８が装着される直径φ１の円筒形状の部品である。フィッティング１０１は、その円筒の中心軸上に、吸入又は吐出の際に使用される貫通孔が設けられている。フィッティングベース１０２は、例えば真鍮やステンレスなどの金属製で、直径φ１よりも大きな直径φ２の円筒部分を備え、フィッティング１０１と中心軸を同一にして固定されている。

スリーブ１０４は、例えば樹脂製であり、フィッティング１０１の直径φ１の円筒部分にスライド可能に装着され、その円筒部の外面円筒にはテーパが設けられている。スリーブ１０４は、その外面円筒部から上方に、互いに平行に突出した２つの突起部分１０５を有する。その２つの突起部分１０５には、水平方向に長軸を一致させた長穴１０６Ａが、それぞれの突起部分に１つずつ設けられている。なお、スリーブ１０４の下端面１０４Ａからフィッティング１０１の下端面までの距離をＤ１とすると、その距離Ｄ１は、図２に示す状態においてノズルチップ１８を装着するのに十分長い距離に設定されている。

シーソー部１１８は、シーソー板１０８Ａ、回転軸１１０、ガイド軸１１２、滑車１１４、２本の突起材１１６Ａからなる（突起材は表側のみが図２に示されている）。シーソー板１０８Ａは、回転軸１１０によってフィッティングベース１０２に対して回転可能に連結される。シーソー板１０８Ａは、回転軸１１０を挟んで、その一端側にガイド軸１１２が連結され、他端側には２本の突起材１１６Ａが設けられる。滑車１１４は、その中心に設けられた貫通孔をガイド軸１１２に通して連結される。２つの突起材１１６Ａは、スリーブ１０４に設けられた２つの長穴１０６Ａにそれぞれ掛止される。本実施形態においては、回転軸１１０からガイド軸１１２までの距離をＬ１とし、回転軸１１０から突起材１１６Ａまでの距離をＬ２とした場合に、Ｌ２よりもＬ１の方が長く設定されている。なお、図２はノズルチップ１８が装着されていない状態を示している。台座６６に当接していない状態で滑車１１４側が図示のように重力で自然に下がるようなバランス関係を構成する方が好ましい。滑車１１４側を下げる方法としては、滑車１１４の重量を増やしてもよいし、距離Ｌ２が長くなるようにしてもよい。上記のようにスリーブ１０４を樹脂製とすればそれが軽量となるから、上記の重力による自然状態を構成し易い。

ちなみに、本実施形態においては、フィッティング１０１の直径φ１は約８ｍｍ、フィッティングベース１０２の直径φ２は約２２ｍｍであり、シーソー板においてＬ１とＬ２を加算した長さは２０〜３０ｍｍ程度である。

台座６６は、リムーブセクションに設けられており、分注装置に固定されている。

図３は、ノズルユニット１００の動作を示す図である。図３（ａ）においては、ノズルチップ１８を取り外す途中の状態が示されている。図３（ｂ）にはノズルチップ１８が外れた状態が示されている。なお、図３（ａ）と図３（ｂ）において、図２に示した構成と同様の構成には同一符号を付しその説明を省略する。

図３（ａ）に示すように、リムーブセクションまで搬送されたノズルユニット１００は、所定の高さから速度を低速に切り替えて、Ｚ軸に沿って下降する。ノズルチップ１８を取り外すための下降のルートは、搬送装置側で予め定められている。ノズルユニット１００が下降を続けると、フィッティングベース１０２の外周円筒よりも迫り出している滑車１１４が、金属製の平面板４２に当接する。平面板４２は実質的に移動しないので、ノズルユニット１００を下降させると滑車１１４と一体構造のシーソー部１１８は、回転軸１１０を中心にして滑車１１４を跳ね上げる方向に回転する。シーソー部１１８の反対側に設けられた２本の突起材１１６Ａは、テコの作用により、滑車１１４が跳ね上げられる方向とは反対方向にその高さを下げる。２本の突起材１１６Ａの高さが下がるので、スリーブ１０４は、ノズルチップ１８の上縁部１８Ａを押し下げる。なお、滑車１１４は平面板４２の上を転がるので平面板４２の面上には大きな摩擦力は働かない。２本の突起材１１６Ａは回転軸１１０を中心とした円弧を描くのに対して、スリーブ１０４はフィッテイン
グ１０１に沿って直線移動するので、２本の突起材１１６Ａはそれぞれに掛止される長穴１０６Ａの内壁面を水平方向に摺動する。

シーソー板１０８Ａに関して、回転軸１１０からガイド軸１１２までの距離Ｌ１の方が、回転軸１１０から突起材１１６Ａまでの距離Ｌ２よりも長く設けられている。従って、テコの原理により、平面板４２が滑車１１４を押し上げる反作用力よりも、スリーブ１０４がノズルチップ１８の上縁部１８Ａを押し下げる力の方が大きくなる。もちろん、距離Ｌ１とＬ２の距離とその比率を変えることによってノズルチップを押し下げる力を大きくすることも、スリーブ１０４のＺ軸方向へのストローク量を調整することも可能である。

図３（ａ）には、スリーブ１０４がノズルチップ１８を押し下げている状態が示されており、かつ、滑車１１４が平面板４２を押す力が最大に達する位置での状態が示されている。滑車１１４が平面板４２を押圧する力は、金属製の台座５０の上に設けられたロードセル４０への荷重をモニターすることで検出できる。ロードセル４０の圧力検出点は平面板４２を挟んで滑車１１４のほぼ真下の位置に配置することが望ましい。ロードセル４０の出力信号をモニターすることによって、ノズルチップ１８が押し出される力の大きさを定性的に検出することができる。

図３（ａ）に示した状態より時間が経過した状態を図３（ｂ）に示す。台座５０、ロードセル４０は固定されているので、ノズルユニット１００の降下に伴って、シーソー部１１８は更に回転する。その結果、スリーブ１０４の下端面１０４Ａからフィッティング１０１の下端面までの距離Ｄ１は、ノズルチップ１８を差し込んで保持できないほどに短くなり、ノズルチップ１８は落下する。図３（ｂ）に示すようにノズルチップ１８が外れた状態では、ロードセル４０にかかる力は、図３（ａ）の状態と比べて遥かに小さくなる。

ちなみに、図３（ｂ）に示した状態から、更にノズルユニット１００を降下させると、図３（ｂ）に示す距離Ｄ１が遂にはゼロになるところがある。距離Ｄ１がゼロになる位置はノズルチップ１８を確実に取り外せる位置に相当するので、本実施形態においては、ＸＹＺ三次元座標上において、この位置におけるノズルユニット１００の空間座標位置をリムーブ位置と呼ぶことにする。もちろん、距離Ｄ１がゼロでなくても確実にノズルチップを落とすことが可能であれば、その位置をリムーブ位置とみなすことができる。

図９においては、滑車が当接される台座に関して、図３に示した実施形態の変形例を示す。図９に示す台座においては蝶番４３を使用している。蝶番４３の一方は台座５０に固着され、他方は固着されることなくロードセル４０の上に自然に置かれている。蝶番４３を用いることによってロードセル４０の上を覆う蝶番の一方の板金は、支持棒４５を中心に自由に回転できる。従って、滑車１１４が蝶番４３を押圧する力は損失することなくスムーズにロードセル４０に対して伝達される。図９のように蝶番４３を用いると、支持棒４５からロードセル４０の押圧点までの距離Ｌ１１と、支持棒４５から滑車１１４の当接箇所までの距離Ｌ１２の長さの比率を変えられる。テコの作用により、ロードセル４０の配置場所を微調整することで、ロードセル４０で検出される力の大きさを調整することが可能になる。

図３に戻って、本実施形態のノズルユニット１００によれば、そのノズル全体を定められた位置、つまりリムーブ位置まで降下させるだけで、ノズルチップ１８を確実に取り外すことができる。リムーブ位置に達したノズルユニットは、そのまま水平に移動させることができる。すなわち、再び上昇運動に転じる必要がないので、無駄な動きが少なくなる。また、平面板４２の面積を大きくすることにより、ノズルチップを落下できる範囲を実質的に拡大することができる。

また、従来より用いられていたＵ字型の取り付け板にノズルチップを引っ掛ける方法においては、ノズルチップの移動方向（上昇方向）と、取り外されたノズルチップの落下方向が逆向きである。つまり、ノズルチップ内に残留している液がある場合には、移動に伴って残留液に働く慣性力が上向きであること及びノズルチップを取り外す時に衝撃が加わることとが相まって残留液が飛散する可能性があったが、本実施形態においては、ノズルの移動方向とノズルチップの落下方向が同方向であるので、液が飛散する可能性が低い。

図４は、ノズルユニット１００の動作制御に関するフローチャートである。以下、フローチャートに沿って説明する。分注装置に対して運転開始指令がなされると、ノズルユニット１００はノズルチップの装着セクションに移動し、新品のノズルチップ１８を先端に装着する（Ｓ１００）。その後、検査対象の検体が置かれている元検体ラックに移動し、１つの検体をノズルチップ１８に吸引する（Ｓ１０２）。ノズルユニット１００は、分注用に置かれている子検体ラックに移動し、そこで検体は分注される（Ｓ１０４）。ノズルユニット１００は分注後にリムーブセクションまで水平に搬送される（Ｓ１０６）。滑車１１４が平面板４２の鉛直上方（図３参照）に位置すると、ノズルユニット１００は高速で下降運動を開始する（Ｓ１０８）。ノズルユニット１００が所定の位置まで下がると下降速度は低速にかわり、更に下降を続ける（Ｓ１１０）。

滑車１１４が平面板４２に当接され、図３（ａ）に示すように平面板４２に荷重がかかる状態になった時、ロードセル４０が荷重量を検出し、荷重量が適正範囲であるかどうかが荷重判定部３６（図１参照）で判定される（Ｓ１１２）。荷重量が適正範囲内であればノズルユニット１００はそのまま下降を続けるが、適正範囲でない場合にはその大小判定が行われる（Ｓ１１４）。荷重量が小さすぎる場合には、ノズルチップが装着されていないと判断してノズルユニット１００の下降を停止しエラー処理を行う（Ｓ１１６）。荷重量が大きすぎる場合は、ノズルチップを取り外すことができない状態と判断してノズルユニット１００の下降を停止しエラー処理を行う（Ｓ１１８）。ちなみに、適正な荷重範囲は例えば１０〜３０Ｎ程度である。

次に、荷重量が最大値に達してから、更にノズルが下降した状態において再び荷重量を判定する。ノズルユニット１００がリムーブ位置に達した状態においては、荷重がほとんどかからない状態、つまり荷重量がほぼゼロの状態を正常と判断する（Ｓ１２０）。いくらかの荷重が残っている場合にはノズルチップが外れていないと判断して、ノズルユニット１００の下降を停止しエラー処理を行う（Ｓ１１８）。

２度目の荷重判定により荷重量がほぼゼロで正常と判断された後は、ノズルユニット１００は水平に移動される（Ｓ１２２）。次の検体の分注作業が残っていれば、新しいノズルチップ１８を装着するステップに戻る（Ｓ１２４）。

図５は、リムーブ機構を備えたノズルユニット１３０の外観図である。ノズルユニット１３０は、リムーブ機構とフィッティング１３２等からなる。リムーブ機構は、フィッティングベース１３６とスリーブ１３４とスイングアーム１４０とから構成される。ここで、フィッティングベース１３６とスリーブ１３４は、図１に示したノズル側リムーブ機構５２に含まれる。スイングアーム１４０は本体側リムーブ機構５４に含まれる。

図５（ａ）にはノズルユニット１３０とスイングアーム１４０が示してある。図５（ａ）にはノズルチップ１８を取り外す前の状態が示されている。図５（ｂ）にはノズルチップ１８が取り外された状態が示されている。

フィッティング１３２は、ノズルチップ１８が装着される直径φ１の円筒形状の部品である。フィッティング１３２は、その円筒の中心軸上に貫通孔が設けられている。フィッティング１３２は、その上方において固定金具（図示せず）によってフィッティングベース１３６に固定されている。スリーブ１３４は、例えば樹脂製であり、フィッティング１３２の直径φ１の円筒部分が貫通する円筒の内壁面を備える。スリーブ１３４の外観は円筒形状である。

ノズルユニット１３０と共働するスイングアーム１４０は、リムーブセクションに設置される本体側リムーブ機構である。以下、図６を用いて、スイングアーム１４０の構成を示す。

スイングアーム１４０は、固定板１４２Ａ，１４２Ｂ、クランク部材１４４、三角板１４８Ａ，１４８Ｂなどを有する。本実施例のスイングアーム１４０においては、その構成部品は全て金属製である。スイングアーム１４０は、固定板１４２Ａ，１４２Ｂによって、リムーブセクションに固定される。固定板１４２Ａ，１４２Ｂは回転軸１４６によって連結され、その回転軸１４６は、クランク部材１４４を貫通している。クランク部材１４４は、互いに直行する３つの伸長方向をもつ部分を一体化した形状の部品である。クランク部材１４４は、クランク部材１４４に掛止された三角板１４８Ａ，１４８Ｂは、クランク部材１４４を間に挟んで、互いに平行に保持される。これら２枚の三角板１４８Ａ，１４８Ｂの距離Ｌ３は、フィッティング１３２の直径φ１よりも大きく、スリーブ１３４の円筒外径よりも小さく設定される。クランク部材１４４は、回転軸１４６が貫通しているので、クランク部材１４４の端部１４３が押圧され、あるいは上端面１４５を押圧されるとクランク部材１４４は回転軸１４６を中心として揺動運動する。

図５（ａ）に戻って、搬送装置に取り付けられたノズルユニット１３０が水平に移送されて、固定されたスイングアーム１４０に近づく場合の動作を示す。リムーブセクションまで搬送されたノズルユニット１３０は、速度を低速にしてＸ軸に平行に水平移動する。ノズルチップ１８を取り外すための水平移動のルートは定められており、水平移動に伴って、フィッティングベース１３６はクランク部材１４４の端部１４３に衝突する。そうすると、クランク部材１４４は回転運動を開始するので、三角板１４８Ａ，１４８ＢはＸ軸のマイナス方向にその三角板の頂点を移動させる。ここで、平行距離Ｌ３を保つ三角板１４８Ａ，１４８Ｂは、フィッティング１３２の直径φ１の円筒部分を挟み込む。また、三角板１４８Ａ，１４８Ｂの底辺１４９Ａ，１４９Ｂは、スリーブ１３４の上端面に接触する。

図５（ｂ）には、ノズルユニット１３０のＸ軸方向への水平移動が更に進んだ状態が示されている。図５（ｂ）に示すように、フィッティングベース１３６が衝突することにより、クランク部材１４４の端部１４３を押圧する力が発生することが示されている。端部１４３を押圧する力は、クランク部材を回転される力に転換され、三角板１４８Ａ，１４８Ｂが、スリーブ１３４に作用する力に変換される。

ここで、図５（ｂ）においては、三角板の底辺１４９Ａ，１４９Ｂが、Ｘ軸とほとんど平行に保たれてスリーブ１３４を押圧する様子が示してあるが、三角板１４８Ａ，１４８Ｂをクランク部材１４４と固着することにより、三角板１４８Ａ，１４８Ｂの頂点で、スリーブ１３４の上端面を押圧してもよい。三角板１４８Ａ，１４８Ｂをクランク部材１４４と固着すると、スリーブ１３４を押圧する際のＺ軸方向へのストロークを大きくすることができる。

スリーブ１３４が押し下げられると、ノズルチップ１８の上縁部１８Ａに力が加えられ、ノズルチップ１８が落下する。図５（ｂ）には、ノズルチップ１８が落下する状態が示されている。スイングアーム１４０の作用も一種のテコの作用であり、スリーブ１３４を押し下げる力とストロークの大きさは、支点である回転軸１４６からの力点までの距離と、回転軸１４６から作用点までの距離に応じて変化する。図５（ａ）及び図５（ｂ）には、ノズルチップが取り外される力をモニターする圧力検出手段が示されていないが、クランク部材１４４の端部１４３にロードセルを取り付けることで押圧力をモニターすることは勿論可能である。

図７は、図６に示したスイングアーム１４０の変形例である。以下に、変形例のスイングアーム１５０の構成を示す。２枚の固定板１８２Ａ，１８２Ｂには、それぞれに２つの小孔が設けてあり、その小孔を用いて、回転軸部１９６Ａ，１９６Ｂが設けられる。回転軸部１９６Ａは、角材１８４を支持し、回転軸部１９６Ｂは、クランク部材１８６を支持する。角材１８４とクランク部材１８６は、３枚の板（リンク板１８８、鋭角プレート１９０Ａ、１９０Ｂ）によって連結される。リンク板１８８は、２本の係合ピン１９６Ｃ、１９６Ｄによって、それぞれ角材１８４とクランク部材１８６に係止される。鋭角プレート１９０Ａについても、２本の係合ピン１９６Ｅ，１９６Ｆによって、角材１８４とクランク部材１８６に係止される。鋭角プレート１９０Ｂについても同様に、２本の係合ピン（図示せず）によって、角材１８４とクランク部材１８６に係止される。角材１８４の上端には切り欠き孔１８５が設けられ、固定板１８２Ｂにも切り欠き孔１８３が設けられる。この２つの切り欠き孔には、バネ１９８の両端が掛けられている。また、固定板１８２Ａには、回転軸部１９６Ａの近くで、角材１８４の裏の位置に、ストッパ１５２が固着されている。

以下に、スイングアーム１５０の作用を示す。図７に示すスイングアーム１５０は、図５に示したノズルユニット１３０と組み合わせて使用される。スイングアーム１５０は、２枚の固定板１８２Ａ，１８２Ｂを用いてリムーブセクションに固定される。角材１８４とクランク部材１８６の垂直部分は、リンク板１８８と２枚の鋭角プレート１９０Ａ、１９０Ｂによって連結されているので、互いに平行関係を保ちながら、それぞれの回転軸部１９６Ａ、１９６Ｂを中心に回転できる。つまり、角材１８４とクランク部材１８６の垂直部分とが平行を保ち、リンク材１８８と鋭角プレート１９０Ａとが平行を保つようになっており、平行リンクが形成されている。そのため、クランク部材１８６の端面１９２に押圧力がかけられると、２枚の鋭角プレート１９０Ａ，１９０Ｂは、固定板１８２Ａ，１８２Ｂと平行を保ったまま、その距離が縮まるようになっている。角材１８５はバネ１９８によって付勢されるが、ストッパ１５２によってその回転が制限され、無負荷の状態で角材１８４は起立状態を保つ。

このスイングアーム１５０をノズルユニット１３０に適用した場合には、ノズルの水平移動に伴って、クランク部材１８６は回転し、鋭角プレート１９０Ａ，１９０Ｂの位置が下がる。鋭角プレート１９０Ａ，１９０Ｂは、固定板１８２Ａ，１８２Ｂと平行に移動するので、鋭角プレート１９０Ａ，１９０Ｂの底辺部１９１Ａ，１９１Ｂがスリーブ１３４の上端面をＺ軸に沿って鉛直下方に押圧して、ノズルチップ１８を取り外すことができる。

図８は、リムーブ機構を備えたノズルユニット１６０の外観図である。ノズルユニット１６０は、リムーブ機構とフィッティング１６４からなる。リムーブ機構は、フィッティングベース１６２とレバー１６６と台座１７０から構成される。ここで、フィッティングベース１６２とレバー１６６とは、図１に示したノズル側リムーブ機構５２に含まれる。台座１７０は本体側リムーブ機構５４に含まれる。

図８（ａ）にはノズルチップ１８を取り外す前の状態が示されている。図８（ｂ）にはノズルチップ１８が取り外された状態が示されている。以下、図８（ａ）を用いて説明する。

フィッティング１６４は、大小２つの異なる直径をもつ円筒形状の部品であり、ノズルチップ１８が装着される直径φ１の小円筒部分と、その直径φ１よりも小さな直径φ３の円筒部分を備え、その円筒の境目に肩部を備えた部品である。フィッティング１６４には、その円筒部と中心軸を合わせて、検体の吸入又は吐出の際に用いる貫通孔が設けられている。フィッティング１６４は、直径φ１の円筒面の一部において突出して設けられたレバー１６６を備え、フィッティング１６４とレバー１６６は一体に結合されている。フィッティングベース１６２は、フィッティング１６４が装着される円筒内壁を備える金属部品である。フィッティングベース１６２の側面には、上下方向に伸長した長穴の開口１７２が設けられており、その開口１７２からはレバー１６６がフィッティングベース１６２の外面円筒部分を超えて突出している。フィッティング１６４をフィッティングベース１６２との間には、その中心軸方向に沿って１つのバネ１６８が設けられる。バネ１６８は、フィッティング１６４とフィッティングベース１６２とを押し広げる作用を有する。このバネ１６８の作用によって、レバー１６６は、無負荷の自然な状態においてフィッティングベース１６２の開口１７２の一番低い位置に押し当てられる。レバー１６６の突出部に対しては、台座１７０が、下方への搬送の際に当接される位置に設けられる。搬送装置は、フィッティング１６４ではなくフィッティングベース１６２の方にその搬送力を伝達する。

図８（ａ）を用いて、搬送装置に取り付けられたノズルユニット１６０が下降し、固定された台座１７０に近づく場合の動作を示す。ノズルユニット１６０は、リムーブセクションにて定められたルートを降下するので、フィッティングベース１６２から迫り出したレバー１６６は、台座１７０に当接しその後も更に下降する。ノズルユニット１６０の搬送装置は、フィッティングベース１６２を保持して搬送力を伝えているので、レバー１６６が台座１７０に衝突しても、フィッティングベース１６２は一時的に下降を続けることができる。レバー１６６と一体になったノズル基部は、下降への移動が妨げられるが、フィッティングベース１６２が下降を続けるので、自ずとバネ１６８の全長は短くなる。ノズルユニット１６０が下降を続けると、フィッティングベース１６２の下端面１６３が、ノズルチップ１８の上縁部１８Ａに力を与えノズルチップ１８を押圧する。搬送装置がノズルユニット１６０を搬送する力は、バネ１６８を元に戻そうとする弾性力とノズルチップ１８を取り外すための摩擦力を合わせた力よりも大きいので、ノズルチップ１８は、フィッティングベース１６２の下端面で押し出される。

図８（ｂ）には、ノズルチップ１８が落下した状態が示されている。図８（ｂ）に示すように、ノズルチップ１８が落下に至る状態においては、レバー１６６が外環円筒の開口の下端から持ち上げられ、その結果、フィッティングベース１６２の下端面とフィッティング１６４の下端面の距離Ｄ３が短くなる。ノズルユニット１６０に対しても、ノズルユニット１００に適用した平面板４２とロードセル４０をそのまま適用することができる。

本発明の実施形態に係るノズル装置としての分注装置の機能ブロック図である。リムーブ機構を備えたノズルユニットの側面図である。ノズルユニットの動作説明図である。ノズルユニットの動作制御に関するフローチャートである。リムーブ機構を備えたノズルユニットの側面図である。ノズルユニットと共に用いられるスイングアームの斜視図である。スイングアームの変形例の斜視図である。リムーブ機構を備えたノズルユニットの側面図である。ノズルユニットの台座部分の変形例の側面図である。

符号の説明

１８ノズルチップ、２０ノズル基部、２２ノズル、２４ポンプ駆動部、２６制御部、２８搬送部、３９力センサ、４０ロードセル、４２平面板、４６リムーブセクション、４８，５０，６６台座、５２ノズル側リムーブ機構、５４本体側リムーブ機構、５６リムーブ機構、６０ボックス、１００ノズルユニット、１０１フィッティング、１０２フィッティングベース、１０４スリーブ、１０６Ａ長穴、１０８Ａシーソー板、１１０回転軸、１１２ガイド軸、１１４滑車、１１６Ａ突起材、１１８シーソー部。

Claims

ノズル基部とそれに装着されるノズルチップからなるノズルとを備えた可動部と、
前記可動部を搬送する搬送機構と、
リムーブセクションにおいて前記ノズル基部から前記ノズルチップを取り外すリムーブ手段と、
を含み、
前記リムーブ手段は、
前記リムーブセクションに設けられた台座と、
前記可動部に設けられた機構であって、前記ノズルが前記リムーブセクションにおけるリムーブ位置へ下降する際に、前記台座に当たって跳ね上げられる従動端部と前記従動端部の上昇運動により前記ノズルチップを取り外すための下降運動を行う駆動端部とを有しシーソー運動を行うシーソー部材を備えた転換機構と、
を含み、
前記シーソー部材は前記台座へ前記従動端部が当たっていない自然状態で重力により前記従動端部側が下がり且つ前記駆動端部側が上がった姿勢となる、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、
前記転換機構は、前記ノズル基部に対してスライド可能に装着されたスリーブを有し、
前記シーソー部材の駆動端部が前記スリーブに連結され、
前記シーソー部材の自然状態で前記スリーブが上昇状態にあり、前記シーソー部材の駆動端部の下降運動により前記スリーブが下降運動をして前記ノズルチップを取り外す、ことを特徴とするノズル装置。
請求項２記載の装置において、
前記スリーブは樹脂部材で構成された、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、
前記シーソー部材は、前記従動端部に備えられ前記台座の上面に当接する滑車を含む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、
前記台座の上面に加えられる押圧力を検出する力センサと、
前記力センサの検出信号と、前記搬送機構が搬送する可動部の位置情報とに基づいて、エラー処理を判定する制御部を含むことを特徴とするノズル装置。