JP5277164B2 - 長寿命ポンプユニット - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は，分析を目的とした多くの種類の抜き取り(prelevements)に使用可能な長寿命ポンプユニットに関する。本発明は，より具体的には，液体物質の試料のピペッティング，希釈，洗浄，及び／又は分配に適用可能であるが，これに限定されるものではない。

分析装置内でのピペッティング及び洗浄周期の実施を可能にする多くの装置がすでに提案されていることは，一般に知られている。

これらの装置は通常，例えば円筒形の作業室を備えた本体及び，作業室内に圧密状に(avec etancheite)係合されたプランジャ形式であり得るピストンを含むポンプモジュールの使用を必要とする。したがって，ピストンの作動は，例えばステップ−バイ−ステップ方式(pas a pas)の回転電気モータ及び，直線運動を直線並進運動に変換する部材を含むリニアアクチュエータ(un actionneur lineaire)により行われる。

現在製造されているこの種ポンプ装置は，いくつかの短所を有することが知られている。
− 第一に，使用されている変換システムは，そのコストはもとより装置組み立ての複雑さが著しく増大する。
− また，リニア運動アクチュエート部材(l'organe d'actionnement a deplacement lineaire)とピストンとの位置合わせの問題がある。この段階で不完全な位置合わせであると，ピストンとポンプモジュール本体との脱漏を防止するシールにおいて，横方向の応力を生じ，その結果，異常に大きい摩擦が発生する領域が生じ，これによりシールが早く磨耗する。これは，保守コストの増大を招き，ポンプの寿命を短くする非常に重大な短所となることが頻繁にある。
− さらに，既存のポンプユニットの短所は，モジュラー式でない点，特に，ポンプモジュール及びアクチュエータを迅速に交換できない点にある。

したがって，本発明は，より詳細には，これらすべての短所を解消することを目的とする。

最終的に，本発明は，簡単に組み立て又は分解することが可能な３つのモジュールで実現されるポンプユニットを提案する。すなわち，
・ 作業室を構成するキャビティを備えた本体と，前記本体との間に配置されたシールを介して前記キャビティ内に圧密状に係合される並進運動ピストンと，前記作業室と使用回路を接続するために前記本体内に形成された少なくとも一つのチャネルとを含み，前記本体は前記ピストンの運動軸に対して直角な方向に中心を置く組み立て面を含む前記特徴のポンプモジュール，
・ ピストンと同軸上で並進移動可能なアクチュエート部材を含むリニア作動モジュール及び
・ ポンプモジュールとリニア作動モジュールとの機械的接続を確立し，前記ピストンをシールと同軸方向に正確に案内するための接続兼案内モジュール，ここで，前記接続兼案内モジュールによる前記案内は，作動モジュールによって使用される案内手段と独立している。

アクチュエート部材とピストンとの接続は，円筒−球継手のアセンブリを介して確立されており，該アセンブリの一方として球状ヘッド（５）を使用し，該球状ヘッド（５）がアクチュエート部材の軸方向に中心を置くと共に，球形ヘッドの球の直径よりも小さい断面を有する下端部(portion sous tete)によりアクチュエート部材に接続されており，前記アセンブリの他方を円筒状の溝とし，この溝をポンプモジュールと反対側のピストンの端部に，前記ピストンの軸に対して直角に設けると共に，溝の直径よりも小さく，且つ，前記下端部よりもわずかに大きい幅を有するスロットにより外方向に開口することが有利である。アクチュエート部材と一体化している球形ヘッドは，溝に係合され，そこで軸の方向に両方向で保持されている。ただし，球形ヘッドは溝内で旋回することができ，また溝の軸方向に動くこともできる。

したがって，これらの配置により，アクチュエート部材とピストンとの位置合わせの欠陥は，処理装置の磨耗を早めたり，又は気密欠陥を引き起こしたりする何らかの応力を生じない。

さらに，前記チャネルは，単経路弁又は多経路弁のすべて又は一部，又はピペッティングに役立つ中空針を受けることができるように形成されてもよい。

後者の場合，ポンプユニットは，中空針を自動又は半自動ピペッティング装置の可動要素上に固定することを許容する手段を含んでもよい。

本発明の実施形態を，非限定的な実施例により添付図面を参照して以下に説明する。

本発明によるポンプユニットの側面図。 図１のＡ／Ａに沿った軸方向断面図。 ポンプユニットの実施形態の変形例の側面図。 図３のＢ／Ｂに沿った軸方向断面図。 多経路電磁弁又はピペット採取針を接続することができるポンプモジュールの部分的な断面図。 ポンプユニットの実施形態の他の変形例の軸方向断面図。

図１及び図２に示された例では，ポンプ装置１は，回転子がネジ付の同軸上の中央孔を含み，このネジと協動するネジ部を有するロッド３が前記ネジ付の同軸上の中央孔に係合されるステップ−バイ−ステップ電気モータを備えるジャックスクリュー型の作動モジュール２を含む。前記ロッド３はさらに，より小さな相補部を有する滑り軸受け内で係合し，モータの固定子部と一体化されたスプラインを有する。前記ロッドの一端は，球形ヘッド５の直径よりも小さい直径を有する下端部７を介して円筒状ソケット６に接続される前記球形ヘッド５及び円筒状ソケット６を含む先端部４によって延長される。円筒状ソケット６には，ロッド３の端部に設けたネジと螺合する雌ネジを設ける。

モータの固定子部は，外形が円筒状の段部を有する連結スリーブ８を含む。固定子部は，ロッド３が摺動する同軸の中央通路を有する。

ポンプユニット１は，例えば，円筒又は平行六面体の矩形で，機械加工及び／又は鋳造が可能な材料で精密に形成され，膨張係数が非常に小さい一体成型の本体を含むポンプモジュール９を含む。

前記本体は，組み立て面を構成するこれらの表面１１の一つの中心に位置するオリフィスを介して開口する同軸円筒状のキャビティ１０を含む。

ポンプの作業室を構成するキャビティ１０は，それぞれの使用回路に接続可能な２つのチャネル１２，１３を介して外部と連通している。

これらのうちの一つであるチャネル１２は，キャビティ１０の同軸上に，オリフィスとは反対側に配置されている。前記チャネルは，キャビティの底部を構成する同軸円錐面の先端部で開口している。

もう一方のチャネル１３は，面１１の近くで，キャビティ１０の軸に対して直角に延長している。

キャビティ１０はオリフィス近くの段付き孔部（un etagement d'alesage）を含み，中にはシール１４が係合され，この中をポンプモジュール９のピストン１５が圧密状に摺動する。

円筒形のプランジャから構成される前記ピストン１５は，片側に，キャビティ１０の底部の形状と実質上相補的な形状を有する円錐端１６を有し，もう一方の側に，ピストン１５の軸の中心に対し直角な方向に中心を置く円筒状の直径の溝(gorge cylindrique diametrale)１６’を開口する平坦な終端面を有する。

この例では，接続兼案内モジュール１８は，２つの対向する面Ｆ_１，Ｆ_２がそれぞれポンプモジュール９及び作動モジュール２の組み立て面の役割を果たす平行六面体の金属ブロック１７（例えばアルミ合金）及び，ポンプユニットを（例えば，分析器内の）支持体上に固定する面としての役割を果たす外側面１９から構成されている。

ブロック１７は，面Ｆ_１，Ｆ_２に開口している同軸上の中央孔２０を含む。

前記孔２０は，面Ｆ_１の側では，小さい摩擦係数を有する物質（例えば，フルオロカーボン，ＰＴＦＥ，ＦＥＰなど）の管状部２１が配置されている長さのおよそ四分の一の長さにわたって延長している段付き孔部を含む。前記管状部２１は，ピストン１５のための滑り軸受けの役割を果たしている。

孔２０は，面Ｆ_２の側では，作動モジュール２の連結スリーブ８の段部に緊密に係合されている段部を含む。

したがって，ロッド３とピストン１５の接続を有するこれらの３つのモジュールの組み立て位置において，並進運動により動かされるすべての構成要素は，同軸上になければならない。

しかしながら，ロッド３とピストン１５との間に位置合わせの不調（例えば，作動モジュールの段差の寸法公差によるものや市販の作動モジュールを購入した場合）がある場合，この位置合わせの不調は，ピストン１５の案内精度及び，使用されるピストン１５／ロッド３の連結の種類のためシール手段にとっては重要ではない。

この構造はまた，（例えば，ロッド３／ピストン１５の組み立て部の軸に対して平行に配置されたネジの取り付け／取り外しによって）非常に簡単に組み立て又は分解ができるという長所を有する。

この構造により，モジュールの互換性が，例えば，対象となる用途に対してポンプユニット９を適応できるようにすることができる。

ポンプユニット９の支持体上への固定は，ピストンの軸に対して平行に配置された２本のネジを使用して行うことができる。組み立て面１９に対して直角なモジュール１８内に実現されたチャネル２２，２３は，ポンプを固定する役目をする。

もちろん，本発明は前記実施例に限定されない。

したがって，例えば，ポンプモジュール９は，チャネル１２，１３のいずれかにおける流体の通過を制御する少なくとも一つの電磁弁を含むこともできる。前記電磁弁はポンプモジュール９を構成するブロックに一体化されることが好ましい。

図３及び図４に示した例では，ポンプモジュールは，前の例で説明したポンプモジュールと類似した一体型の本体３０を含む。

同様に，ポンプモジュールは，組み立て面３２で開口している同軸円筒状のキャビティ３１を含む。ポンプの作業室を構成する前記キャビティ３１は，次の２つのチャネルを介して外部に連通している。すなわち：
− キャビティ３１の同軸上に配置され，キャビティ３１の底部を構成する同軸円錐面３４の先端部に開口しているチャネル３３，
− 組み立て面３２の近くで，キャビティ３１の軸に対して直角に延長するチャネル３５。

この例では，チャネル３３，３５は，円筒状のキャビティ３１から始まり，シール面としての役割を有する円錐部３７，３７’を介して，より大きい直径を有する円筒部３６，３６’に接続された小さい直径の円筒部を連続的に含む。より大きい直径を有する円筒部３６，３６’は，外部に通じるネジ部３８，３８’まで延長している。

ネジ部３８，３８’には，円錐端が円錐部３７，３７’と同じ円錐形状を有する針４１，４１’の形のクロージャを含む電磁弁４０，４０’の封止装置の本体３９，３９’が圧密状に螺合されている。

前記針４１，４１’は，電磁弁４０，４０’の内部に置かれたコイル（図示せず）により作動する。

円筒部３６，３６’は，好ましくは透明なプラスチック材料の可撓性の管を接続するためのネジを備えた円筒状のキャビティ４４，４５に開口しているチャネル４２，４３を介して外部と連通している封止室を画定する。

この例では，円筒部３６に開口しているチャネル４３は，キャビティ４５が，ブロックの外側面内に形成されるように円筒状のキャビティ３１の軸に対して直角に延長している。

円筒部３６’に開口しているチャネル４２は，キャビティ４４が，動力源(motorisation)の反対側に置かれた本体３０の（上）面内に形成されるように円筒状のキャビティ３１の軸に対して平行に延長している。

前述した解決策の利点は，本体３０が透明材料で形成される場合，ポンプを通過するすべての液体の全体の流れが目に見えるということにある。さらに，管内の液体の循環も観察できるように，管の接続が本体前面（図４の面）に平行した面で行われる。

さらに，本体３０内での電磁弁４０，４０’の統合により，装置内，場合により可動要素に容易に収納できる小型で全くかさばらない組み立て部品が得られる。

図５に示す例では，本体５１の円筒状のキャビティ５０は，チャネル３８のキャビティとほぼ同じ位置にあり，キャビティ５０と同軸上に配置された単一のチャネル５２を介して外部に連通しているだけである。

前記チャネル５２は，次のいずれかを圧密状に組み立て可能な同軸円筒状のキャビティ５３によって延長されている。
− 接続先端を備えたピペット採取針５４を例えば，螺合することによって，又は
− 例えば，可撓性の導管５６，５７が接続できる吸引口及び／又は排出口を有する３経路又は４経路の電磁弁５５などの多経路クロージャである。

図６に示す実施形態の変形例において，本体６１のキャビティ６０の内部では，シーリングガスケット６３を備えたピストン６２は圧密状に摺動する。

前記ピストン６２は，それ自体，図１及び図２において説明した特徴を有する作動モジュール６４により駆動される。

ここで，円筒状のキャビティ６０も，前記キャビティ６０に同軸上に配置された単一のチャネル６４を介してのみ外部に連通している。

また，前記チャネル６４は，本体６１の上面６６に開口している同軸円筒状のキャビティ６５によって延長されている。

チャネル６４は，円筒状のキャビティ６０の軸に対して直角に中心を置くチャネル／キャビティ６８の組み立て部により外部において開口している。キャビティ６８は，本体６１の外側面で開口している。

キャビティ６５及び６８は，電磁弁及び／又は可撓性の導管を受けることができるように設計されている。これらのキャビティの一方は，場合によりクロージャにより塞ぐことができ，したがって，もう一方のキャビティは，例えば，ピペット採取針又はスタイレットを受けることができる。

Claims (18)

1. − 作業室を構成するキャビティ（１０）を備えた本体と，前記本体との間に配置されたシール（１４）を介して前記キャビティ（１０）内に圧密状に係合される並進運動ピストン（１５）と，前記作業室と使用回路を接続できるように前記本体内に形成された少なくとも一つのチャネル（１２，１３）を含み，前記本体は前記ピストン（１５）の運動軸に対して直角な方向に中心を置く組み立て面（１１）を含むポンプモジュール（９）と，
   − 前記ピストン（１５）と同軸上で並進移動するアクチュエート部材（３）を含むリニア作動モジュールと
   を少なくとも含み，
   前記ポンプモジュール（９）と前記リニア作動モジュール（２）との機械的接続を確立し，前記ピストン（１５）を前記シールと同軸方向に正確に案内するための接続兼案内モジュール（１８）を含み，前記接続兼案内モジュール（１８）による前記案内が，前記作動モジュール（２）によって使用される案内手段と独立しており，
   前記アクチュエート部材（３）と前記ピストン（１５）との連結が，円筒−球継手のアセンブリを介して確立されており，該アセンブリの一方として球状ヘッド（５）を使用し，該球状ヘッド（５）が前記アクチュエート部材（３）の軸に中心を置くと共に，該球形ヘッド（５）の球の直径より小さい断面を有する下端部（７）により前記アクチュエート部材に接続されており，前記アセンブリの他方を円筒状の溝（１６’）とし，該溝（１６’）を前記ポンプモジュールと反対側の前記ピストンの端部に，前記ピストン（１５）の軸に対して垂直に設けると共に，前記溝（１６’）は，前記溝（１６’）の直径よりも小さく，且つ，前記下端部（７）よりもわずかに大きい幅を有するスロットにより，軸方向に外側に開口していることを特徴とする長寿命ポンプユニット。
2. 前記作動モジュール（２）がステップ−バイ−ステップ電気モータを含み，前記モータの回転子は前記アクチュエート部材を構成するロッド（３）が収容される，ネジ付の同軸上の中央孔を備え，前記ロッド（３）は前記中央孔のネジと協働するネジ部と，前記モータの固定子部と一体で，相補部を有する滑り軸受け内で係合するスプラインとを含み，前記ロッドの一端は前記球形ヘッドを支持する先端部まで延長することを特徴とする請求項１記載のポンプユニット。
3. 前記球形ヘッド（５）が前記下端部（７）を介して円筒状ソケット（６）に接続され，前記円筒状ソケット（６）が，前記ロッド（３）の前記端部に設けたネジと螺合する雌ネジを備える設けたことを特徴とする請求項２記載のポンプユニット。
4. 前記モータの前記固定子部が段部を有する外形を有する連結スリーブ（８）を含み，前記接続兼案内モジュールが，片側に，前記作動モジュール（２）の前記連結スリーブ（８）の前記段部が緊密に係合されている段付き孔部を有する孔を含むことを特徴とする請求項２又は３記載のポンプユニット。
5. 前記ポンプモジュール（９）の前記本体に設けた前記キャビティが孔であり，該孔が前記接続兼案内モジュール（１８）上にある前記本体の組み立て面に形成されており，前記孔が前記シール（１４）と位置あわせされ，該シール（１４）を介して前記ピストン（１５）が圧密状に摺動することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のポンプユニット。
6. 前記ポンプモジュールの前記キャビティが，使用回路との接続を可能にする少なくとも一つのチャネル（１２，１３）を介して外部と連通していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のポンプユニット。
7. 前記ポンプモジュールが，前記チャネル（１２，１３）内の流体の通過を制御する少なくとも一つの単経路又は多経路の電磁弁を含み，前記電磁弁が一部又は全体的に前記モジュール内に一体化されることを特徴とする請求項６記載のポンプユニット。
8. 前記チャネルが，ピペッティングに役立つ中空針を受けることができるように形成されることを特徴とする請求項６記載のポンプユニット。
9. 自動又は半自動ピペット装置の可動要素への固定を可能にする手段を含むことを特徴とする請求項８記載のポンプユニット。
10. 前記作業室を構成するキャビティ（３１）が，前記キャビティと同軸上に配置される第一のチャネル（３３）及び前記キャビティの軸に対して直角に延長する第二のチャネル（３５）を介して外部と連通し，前記チャネル（３３，３５）のそれぞれが，前記キャビティ（３１）から始まり，シール面として機能する円錐部（３７，３７’）を介してより大きい直径を有する円筒部（３６，３６’）に接続された小さい直径を有する部分を含み，より大きい直径を有する前記円筒部が外部に開口するネジ部（３８，３８’）まで延長し，前記ネジ部に円錐端が前記円錐部（３７，３７’）と同じ円錐形状を有する針（４１，４１’）の形のクロージャ手段の本体が螺合されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載のポンプユニット。
11. より大きい直径を有する前記円筒部が，可撓性の管を接続するためのネジを設けた円筒状のキャビティ（４４，４５）に開口しているチャネル（４２，４３）を介して外部と連通する封止室を画定することを特徴とする請求項１０記載のポンプユニット。
12. 前記第一のチャネル（３３）の前記円筒部に開口している前記チャネル（４３）が円筒状の前記キャビティ（３１）の軸に対して直角に延長し，前記第二のチャネル（３５）の前記円筒部（３６’）に開口している前記チャネル（４２）が円筒状の前記キャビティ（３１）の軸に対して平行に延長することを特徴とする請求項１１記載のポンプユニット。
13. 前記作業室を構成する本体の円筒状のキャビティ（５０）が，前記キャビティ（５０）と同軸上に配置されたチャネル（５２）を介して外部に連通し，前記チャネルが，ピペット採取針又は多経路クロージャを圧密状に組み込むことができる同軸円筒状のキャビティ（５３）まで延長することを特徴とする請求項１記載のポンプユニット。
14. 前記作業室を構成している円筒状のキャビティ（６０）が，本体（６１）の上面（６６）の高さまで達する同軸円筒状のキャビティ（６５）まで延長する同軸チャネル（６４）を介して外部に連通し，前記チャネル（６４）が前記円筒状のキャビティ（６０）の軸に対して直角の方向に中心を置くチャネルとキャビティ（６８）の組み合わせにより外部に連通しており，前記キャビティ（６８）は前記本体の外側面で開口していることを特徴とする請求項１記載のポンプユニット。
15. 前記キャビティ（６５及び６８）が電磁弁及び／又は可撓性の導管を受けることができるように設計されることを特徴とする請求項１４記載のポンプユニット。
16. 前記キャビティ（６５，６８）の一つがクロージャにより塞がれ，もう一つの前記キャビティがピペット採取針又はスタイレットを受けることができることを特徴とする請求項１４記載のポンプユニット。
17. 前記ピストンが円筒形であり，前記接続兼案内モジュール（１８）が，それぞれ前記ポンプモジュール（９）と前記作動モジュール（２）のための組み立て面として機能する２つの対向する面（Ｆ１，Ｆ２）を有するブロック及び支持体上に前記ポンプユニットを固定する機能を有する外側面から構成され，前記ブロック（１７）が，ポンプモジュール側に，前記ピストンのための滑り軸受けとして機能する低摩擦係数物質内に管状部（２１）が配置されている段付き孔部を有する同軸上の中央孔（２０）を含むことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項記載のポンプユニット。
18. 前記アクチュエート部材が前記ピストン（１５）と実質的に同軸であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項記載のポンプユニット。

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