JP5914025B2

JP5914025B2 - ノズル装置

Info

Publication number: JP5914025B2
Application number: JP2012031470A
Authority: JP
Inventors: 貴紀武山
Original assignee: Hitachi Aloka Medical Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2032-02-16
Also published as: JP2013167553A

Description

本発明は、ノズル装置に関し、特に、ノズルチップを利用する装置に関する。

液状の試料などを吸引して吐出するノズル装置が従来から知られている。そのノズル装置の中には、処理対象となる試料などの汚染を防止するために、ノズルの先端部分を交換可能に構成した装置がある。例えば、ノズルの先端部分に装着されたノズルチップを処理対象となる試料ごとに交換する装置が知られている。このような装置においては、ノズルからノズルチップを取り外す機構が設けられる。

例えば、特許文献１には、ノズルに装着されたノズルチップ（ディスポチップ）が挿入される貫通穴の内壁に弾性リングを設け、その弾性リングよりも奥までノズルチップを挿入し、その弾性リングによりノズルチップの移動を阻止しつつノズルを引き抜くことにより、ノズルからノズルチップを取り外す装置が記載されている。

しかし、特許文献１の装置においては、弾性リングの耐久性や貫通穴内におけるノズルの汚染などが懸念される。

特開２００４−２４９８１号公報

上述した背景技術に鑑み、本願の発明者は、ノズルチップを取り外す機構について試行錯誤を重ねてきた。

本発明は、その試行錯誤の過程において成されたものであり、その目的は、ノズルチップの取り外しに係る信頼性を向上させることにある。

上記目的にかなう好適なノズル装置は、ノズルチップが装着されるノズルと、ノズルからノズルチップを取り外すチップリムーバと、を有し、前記チップリムーバは、ノズルに装着されたノズルチップが挿入される開閉機構を備え、挿入されるノズルチップによりその挿入方向に押されて開閉機構が開き、ノズルチップが取り外し位置まで挿入されると開閉機構が閉じ、その取り外し位置からノズルが引き抜かれる際に、閉じた開閉機構がノズルチップの移動を抑えることにより、ノズルからノズルチップを取り外す、ことを特徴とする。

上記の好適なノズル装置により、ノズルチップの取り外しに係る信頼性が向上する。例えば、挿入されるノズルチップによりその挿入方向に押されて開閉機構が開くため、挿入方向に直交する方向に弾性リング等を押し広げる構成（特許文献１参照）に比べて、開閉機構を比較的スムーズに開くことができる。そのため、例えば、ノズルや開閉機構に対する負荷が比較的軽減されて耐久性が向上する。

望ましい具体例において、前記チップリムーバは、前記開閉機構として、ノズルチップの挿入方向からその直交方向に向かって接線方向を変化させる円弧に沿って先端部を移動させる開閉体と、開閉体に対して閉じる方向に弾性力を加える弾性体と、を備え、挿入されるノズルチップによりその挿入方向に押されて先端部が円弧に沿って移動して開閉体が開き、ノズルチップが取り外し位置まで挿入されると弾性体の弾性力により先端部が円弧に沿って戻って開閉体が閉じる、ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記チップリムーバは、対向して配置される２つの前記開閉体を備え、先端部を互いに接触させて２つの開閉体が閉じ、先端部を互いに引き離すように円弧に沿って移動させて２つの開閉体が開く、ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記各開閉体は、回転軸を支点として動くことにより先端部を円弧に沿って移動させ、前記２つの開閉体は、それらの回転軸よりも内側において、且つ、それらの回転軸よりも挿入方向の先端側において、先端部を互いに接触させる、ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記２つの開閉体は、先端部を互いに接触させて閉じることにより、ノズルチップを導き入れるテーパ状の挿入穴を形成する、ことを特徴とする。

本発明により、ノズルチップの取り外しに係る信頼性が向上する。

本発明の実施において好適なノズル装置を示す図である。チップリムーバの斜視図である。チップリムーバの開閉動作を説明するための図である。ノズルチップの取り外し動作を説明するための図である。

以下に本発明の好適な実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施において好適なノズル装置を示す図である。図１のノズル装置（本ノズル装置）は、ノズル１０を備えており、そのノズル１０により液状の試料などを吸引して吐出することにより、例えば分注処理などを行う装置である。ノズル１０には、図示しないポンプが接続され、そのポンプから得られる圧力により、ノズル１０内に試料が吸引され、ノズル１０から試料が吐き出される。また、ノズル１０は、図示しない駆動機構により、垂直方向（上下方向）と水平方向に３次元的に移動される。

ノズル１０の先端側（図１において下側）にはノズルチップ１２が装着される。このノズルチップ１２は、ノズル１０に対して着脱可能であり、例えば、互いに異なる試料同士の汚染（コンタミネーション）などを回避するために、試料ごとに新しいノズルチップ１２に交換されることが望ましい。そのノズルチップ１２の交換においては、チップリムーバ２０により、ノズル１０からノズルチップ１２が取り外される。

チップリムーバ２０は、本ノズル装置内において、例えば図示しない支持部材等により固定的に支持される。なお、ノズルチップ１２の取り外しを実現できる限りにおいて、チップリムーバ２０を移動できる構成としてもよい。

チップリムーバ２０は、ノズル１０に装着されたノズルチップ１２が挿入される開閉機構を備えている。そして、挿入されるノズルチップ１２によりその挿入方向に押されて開閉機構が開き、ノズルチップ１２が取り外し位置まで挿入されると開閉機構が閉じる。図１には、上側から下側に向かってノズルチップ１２が挿入されて取り外し位置に達した状態が示されている。この取り外し位置から、ノズル１０が引き抜かれる際に、閉じた開閉機構がノズルチップ１２の移動を抑えることにより、ノズル１０からノズルチップ１２が取り外される。

図２は、チップリムーバ２０の斜視図である。チップリムーバ２０は、ベース部材２２と２つの開閉部材２４を備えている。プレート状に形成されたベース部材２２の中央において、２つの開閉部材２４が対向して配置される。各開閉部材２４は、回転軸２６を介してベース部材２２に取り付けられており、回転軸２６を支点として動くことにより開閉動作する。

図２＜Ａ＞には、閉じた状態におけるチップリムーバ２０の上側から見た斜視図と下側から見た斜視図が示されている。閉じた状態において、２つの開閉部材２４は、先端部を互いに接触させており、２つの開閉部材２４の先端部により挿入穴Ｈが形成される。各開閉部材２４とベース部材２２の間には、トーションばねＳが設けられており、このトーションばねＳは、各開閉部材２４に対して閉じる方向に力を加えている。なお、トーションばねＳに代えて他の弾性部材を利用して、各開閉部材２４に対して閉じる方向に弾性力を加えるようにしてもよい。

図２＜Ｂ＞には、開いた状態におけるチップリムーバ２０の上側から見た斜視図と下側から見た斜視図が示されている。ノズルチップ１２（図１）を取り外す際には、ノズルチップ１２が、チップリムーバ２０の上側から、２つの開閉部材２４が形成する挿入穴Ｈに挿入される。そして、ノズルチップ１２が下側に向かって挿入されるにつれて、２つの開閉部材２４の先端部がノズルチップ１２により下側に向かって押され、２つの開閉部材２４の先端部が互いに引き離されるように移動して、図２＜Ｂ＞に示す開いた状態が形成される。

図３は、チップリムーバ２０の開閉動作を説明するための図である。図３＜Ａ＞には、閉じた状態におけるチップリムーバ２０の上面と断面が示されている。各開閉部材２４とベース部材２２の間にはトーションばねＳが設けられている。トーションばねＳは、回転軸２６（図２）に巻き回され、各開閉部材２４とベース部材２２の間に設けられている。トーションばねＳにより各開閉部材２４に対して閉じる方向に力が加えられ、２つの開閉部材２４は、先端部２４Ｔを互いに接触させて閉じている。

２つの開閉部材２４は、先端部２４Ｔを互いに接触させて閉じることにより、ノズルチップ１２（図１）を導き入れるテーパ状の挿入穴Ｈを形成する。つまり上側から下側に向かって径を小さくする逆円錐状の挿入穴Ｈが形成される。これにより、挿入穴Ｈの上側から挿入されるノズルチップ１２の先端が挿入穴Ｈの下側に向かってスムーズに挿入され、挿入過程におけるジャミングの発生が軽減され、望ましくは、挿入過程におけるジャミングの発生が防止される。

図３＜Ｂ＞には開いた状態におけるチップリムーバ２０の上面と断面が示されている。ノズルチップ１２（図１）は、図３＜Ｂ＞に破線の矢印で示す挿入方向Ｄに沿って挿入される。ノズルチップ１２が挿入されると、例えば、ノズルチップ１２の側面において突出したフランジ部分により、２つの開閉部材２４の先端部２４Ｔが下側に押され、挿入が進むにつれて、ノズルチップ１２のフランジ部分の側面が、２つの開閉部材２４の先端部２４Ｔを互いに広げる方向に押し出す。つまり、各開閉部材２４の先端部２４Ｔが回転軸２６を支点として円弧状に移動して、図３＜Ｂ＞に示す開いた状態となる。

このように、ノズルチップ１２から加えられる力によって２つの開閉部材２４が開かれる。そのため、各開閉部材２４の回転軸２６と先端部２４Ｔの配置関係は、例えば、挿入されるノズルチップ１２に対する負荷を軽減するように設計されることが望ましい。例えば、図３＜Ａ＞に示すように、２つの開閉部材２４は、それらの２つの回転軸２６（図２）よりも内側において、先端部２４Ｔを互いに接触させて閉じ、また、それらの２つの回転軸２６よりも下側において、先端部２４Ｔを互いに接触させて閉じるように、設計されることが望ましい。

図４は、ノズルチップ１２の取り外し動作を説明するための図である。取り外し動作は図４に示す＜Ｓ１＞から＜Ｓ４＞の順に行われる。ノズルチップ１２の取り外しにあたっては、まず、ノズルチップ１２を装着したノズル１０が装置内において水平方向に移動され、チップリムーバ２０の上方に配置される。その際に、ノズルチップ１２の先端がチップリムーバ２０の挿入穴Ｈ（図３）の真上に配置されるように、ノズル１０が位置決めされる。その配置状態から、ノズルチップ１２を装着されたノズル１０が、下側に向かって移動され、ノズルチップ１２が挿入穴Ｈに挿入され、＜Ｓ１＞に示す挿入状態となる。ノズルチップ１２は、フランジ部分１２Ｆよりも下側において比較的細いテーパ形状であるため、そのテーバ形状の部分が挿入穴Ｈを通ってチップリムーバ２０の下側に突き出される。＜Ｓ１＞の挿入状態においてはチップリムーバ２０が閉じている。

＜Ｓ１＞の挿入状態から、さらに下側に向かってノズルチップ１２の挿入が進められると、ノズルチップ１２の比較的太いフランジ部分１２Ｆにより、２つの開閉部材２４が押し広げられ、＜Ｓ２＞に示す挿入状態となる。

＜Ｓ２＞の挿入状態から、さらに下側に向かってノズルチップ１２の挿入が進められると、フランジ部分１２Ｆがチップリムーバ２０の下側に抜け出し、＜Ｓ３＞に示す挿入状態となる。フランジ部分１２Ｆよりも上側においては、ノズル１０（またはノズルチップ１２）が比較的細いため、２つの開閉部材２４がトーションばねＳ（図３）の弾性力により閉じた状態に戻され、＜Ｓ３＞に示すように閉じた状態となる。

こうして、＜Ｓ３＞に示す挿入位置、つまり取り外し位置までノズルチップ１２が挿入されると、その取り外し位置からノズル１０が上側に向かって引き抜かれる。その引き抜きの際に、ノズルチップ１２のフランジ部分１２Ｆが、閉じた開閉部材２４にぶつかり、ノズルチップ１２の移動が抑えられ、＜Ｓ４＞に示すように、ノズル１０だけが上側に引き抜かれ、ノズル１０からノズルチップ１２が取り外される。取り外されたノズルチップ１２は、例えば、チップリムーバ２０の真下に配置された廃棄容器に向かって落下してその廃棄容器に収容される。

ノズルチップ１２を取り外す際には、図３＜Ａ＞に示したように、チップリムーバ２０が閉じた状態となり、２つの開閉部材２４に対して、ノズルチップ１２から上側に向かう力（負荷）が作用する。本ノズル装置においては、繰り返し行われる取り外しによる負荷に耐えることができるように、２つの開閉部材２４の先端部２４Ｔ同士の接触面と、各開閉部材２４とベース部材２２の接触面に、負荷が分散されるように設計されている。これにより、チップリムーバ２０の耐久性を高めている。

また、取り外しにおいて、ノズルチップ１２と２つの開閉部材２４との接触部分の負荷を分散させるために、閉じた２つの開閉部材２４により形成される挿入穴Ｈの下面における形状は、ノズルチップ１２のフランジ部分１２Ｆの上面と同じ形状であることが望ましい。例えば、フランジ部分１２Ｆの上面の形状が円形（円環状）であれば、挿入穴Ｈの下面も円形（円環状）とされる。

また、チップリムーバ２０を本ノズル装置の筐体内に設けることにより、仮に、取り外しの際に試料が飛散したとしても、装置外部への汚染を避けることが可能になる。

また、複数のチップリムーバ２０を並べて配置し、複数のノズル１０から複数のノズルチップ１２を纏めて取り外す多連構成を実現することも可能である。

また、２つの開閉部材２４の製造においては、例えば、２つの開閉部材２４を組み合わせた形状の１つの部品、つまりテーパ状の挿入穴Ｈを備えた１つの部品を形成し、その１つの部品を２つに分割して、２つの開閉部材２４とする製造方法が可能である。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。

１０ノズル、１２ノズルチップ、２０チップリムーバ、２２ベース部材、２４開閉部材、２６回転軸。

Claims

ノズルチップが装着されるノズルと、
ノズルからノズルチップを取り外すチップリムーバと、
を有し、
前記チップリムーバは、
ノズルに装着されたノズルチップが挿入される開閉機構として、
ノズルチップの挿入方向からその直交方向に向かって接線方向を変化させる円弧に沿って先端部を移動させる開閉体と、
開閉体に対して閉じる方向に弾性力を加える弾性体と、
を備え、
挿入されるノズルチップによりその挿入方向に押されて先端部が円弧に沿って移動して開閉体が開き、ノズルチップが取り外し位置まで挿入されると弾性体の弾性力により先端部が円弧に沿って戻って開閉体が閉じ、その取り外し位置からノズルが引き抜かれる際に、閉じた開閉体がノズルチップの移動を抑えることにより、ノズルからノズルチップを取り外し、
前記チップリムーバは、対向して配置される２つの前記開閉体を備え、
先端部を互いに接触させて２つの開閉体が閉じ、先端部を互いに引き離すように円弧に沿って移動させて２つの開閉体が開き、
前記２つの開閉体は、先端部を互いに接触させて閉じることにより、ノズルチップを導き入れるテーパ状の挿入穴を形成する、
ことを特徴とするノズル装置。
請求項１に記載のノズル装置において、
前記各開閉体は、回転軸を支点として動くことにより先端部を円弧に沿って移動させ、
前記２つの開閉体は、それらの回転軸よりも内側において、且つ、それらの回転軸よりも挿入方向の先端側において、先端部を互いに接触させる、
ことを特徴とするノズル装置。