JP6271542B2 - ピペットチップ連結用の、ピペット装置のピペット導管の連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、ピペット装置のピペット導管の連結構造に関するものであり、例えばピペットチップ又は実験装置、実験ツール及びその同等物といった作業器具を連結構造に連結するためのものである。その際連結構造は、軸方向を定義するピペット導管軸に沿って延在するピペット導管部分を取り囲み、さらに、連結構造の自由な長手方向端には圧力付与開口部が設けられており、ピペット導管部分はこの圧力付与開口部内に開口しており、また、連結構造の、ピペット導管軸を取り囲んで主に軸方向に延在し、またピペット導管軸の周りの周方向に延在する、ピペット導管軸に関して半径方向外側の外側面には、半径方向に動く連結突起が設けられている。

作業器具としてピペットチップを連結可能であるそのような連結構造は、例えば特許文献１から知られている。

圧力付与開口部により、ポンプ又はピストン・シリンダ装置などの圧力変更装置によりピペット導管内で変化した作動流体の圧力を、投与流体の吸引又は／及び分注のために、連結されたピペットチップのピペット開口部を通じて、ピペットチップにより取り囲まれた配量空間内に伝達することができる。

既知の連結構造においては、締め付けスリーブにより変形可能なエラストマー・リングが支持部の上に配置されており、この支持部は、ピペットチップの連結リセス内にはまり込むように構成されている。

締め付けスリーブはピペット導管軸に沿ってＯリングの支持部に対して相対的に移動可能であり、そのためＯリングは締め付けスリーブと支持部との間で締め付け可能である。このときＯリングはピペット導管軸を取り囲んでいる。締め付けスリーブが、Ｏリングを締め付けるために軸方向において支持部に向かって動かされると、まず、ピペット導管軸に関してＯリングの第１の軸方向圧縮が起こり、その結果としてピペット導管軸に関してＯリングの半径方向の拡張が起こり、そのためＯリングの締め付け工程後の外径は、機械的負荷を受けていない状態の場合より大きい。締め付けられた状態において半径方向に拡張したＯリングの、半径外側の縁には連結突起ができる。

そのため、既知の連結構造に適応した作業器具とりわけピペットチップには、ピペット装置に連結された状態においてピペット導管軸に一致する作業器具の連結セクションの長手方向軸に関して、通常は軸方向の長手方向連結端にある連結リセス内に、連結セクションの長手方向軸の周りを囲む保持リセスが設けられており、連結された状態においてこの保持リセス内には、締め付けられたことにより半径方向に拡張したＯリングが係合し、それにより作業器具は摩擦係合的及び形状係合的に連結構造に保持される。このとき、作業器具の連結セクション内で周りを取り囲む保持リセスの位置と形態は、半径方向に拡張した連結構造のＯリングが保持リセスの傾いた面部分に接するように選択され、その際、作業器具とりわけピペットチップの連結セクションは、半径方向に拡張したＯリングにより形状係合的に連結構造に保持されるだけでなく、ピペット装置への連結のために連結セクションが連結構造に差し込まれる差し込み方向において付勢される。

作業器具もしくはその連結セクションが、締め付けられたＯリングにより差し込み方向において付勢されるという可能性により、対応する接触面及び対接触面が、連結構造において及び作業器具の連結リセスにおいて接触係合し、この状態で確実に保持することができ、それにより、ピペット装置に連結された作業器具もしくはその連結セクションがピペット装置に関して相対的に位置づけされ、それにより、連結された状態においてピペットチップがピペット装置に正しく座することを確実にすることができる。

締め付けスリーブとは別に構成された、支持部に関してやはり軸方向に移動する取り外しスリーブにより、作業器具を既知の連結構造から取り外し、それにより外すことができる。

既知の連結構造は競争の中で評価され優れた結果をもたらしており、とりわけ、ピペットチップ及びその他の作業器具の連結構造への繰り返し可能で確実な連結可能性にすぐれている。

独国特許公開第１９９１７３７５号明細書

既知の連結構造の考察に鑑みて本発明の課題は、前述の連結構造を発展させて、連結構造と、割り当てられた作業器具との間の連結確実性及び連結品質を大きく損なうことなく、より複雑でない構造で提供することである

この課題は本発明において、その分野に即した連結構造により解決され、その連結構造においては、連結突起が略変形不能に、しかし半径方向に移動可能に、半径方向に弾力的なばね装置内に設けられている。

従来技術においては、連結突起が半径方向に動くことは、Ｏリングの材料弾性及びその変形可能性により確保されているのに対し、本発明においては、連結突起は略変形不能であるが、半径方向に移動可能に連結構造に設けられている。半径方向の移動可能性を確保するために、連結構造には半径方向に弾力的なばね装置が設けられている。従来技術より既知のＯリングは連結突起を一時的に、つまり締め付けられた状態にあるときのみに有するか、又は、やはり締め付けられた状態における連結突起の寸法が、緩んだ状態におけるより大きいのに対し、本発明の連結構造においては連結突起の寸法は、時期に関係なく常に同じ寸法であり、半径方向にのみ移動可能である。

本発明による解決法により、従来技術において既知であって必要である、相対的に移動可能な締め付けスリーブは使用せずに済む。その代わり、従来技術においては部品の変形により形成される又は増大する連結突起とは異なり、連結突起は常に存在しており、また、半径方向において弾力的であることにより半径方向に力を及ぼすよう構成されたばね装置と協働する。それにより連結突起をラッチ突起のように構成することが可能であり、そのラッチ突起にはピペットチップが差し込み可能であり、また、作業器具の連結セクションが差し込まれているときラッチ突起は、ばね装置の力により動かされてラッチ係合位置へ移動することが可能となる。

連結構造及びそこに設けられている連結突起の寸法付けを適切に行えば、従来技術の連結構造に連結するよう構成されたピペットチップ及びその他の作業器具は、構造的に変化させることなく本発明による連結構造にも連結することができる。そのために必要であるのは、本発明による連結構造の連結突起が、連結構造に好適に設けられている、作業器具とりわけピペットチップの、連結された連結セクションの対応する対接触面と接触係合する連結突起の受け面に関して所与の距離、通常は軸方向の距離を有していることのみである。

本発明においては作業器具として任意の作業器具をピペット装置に連結することができる。作業器具として主に考慮されるのはピペットチップであって、ピペットチップは、ピペット装置に連結された状態において、投与すべき液体とは異なる作動流体の圧力を変化させることにより、液体の吸引及び分注をそれ自体が既知の方法で行えるものである。しかしながらこれ以外の実験装置、もしくは実験器具輸送用の持ち運びツールなどの実験ツールも、作業器具としてピペット装置に連結することができる。そのような持ち運びツールとしては例えばいわゆる「ＭＴＰプレート」が挙げられる。これらの実験装置も、先述のピペットチップと同様に、連結構造との連結に適するように構成された連結リセスにより、本書で述べる連結構造に連結可能である。以下、連結構造に連結された作業器具との協働において連結構造の連結が、作業器具としてピペットチップを例に説明されている場合、ピペットチップの代わりに、適切な連結リセスを持つその他の実験装置も、ピペットチップの場合と同じように本書で述べる連結構造に連結可能であることを忘れてはならない。

本願においては特に断らない限り、「軸方向」、「半径方向」、「周方向」という方向を表す表現は、ピペット導管軸に関する方向である。作業器具とりわけピペットチップが本発明による連結構造に連結されている連結状態について述べられている場合、特に断らない限り、ピペット導管軸は、ピペットチップの長手方向軸、もしくは一般的に作業器具の連結セクションの長手方向軸に一致する。

ピペットチップ又は一般的に作業器具の長手方向連結端もしくは連結セクションが、ピペットチップもしくは作業器具をピペット装置に連結するための本発明による連結構造に受動的に係止することは、従来技術より知られる締め付け装置など別の装置をさらに操作することなく、最初は外から負荷を受けていない連結突起が、ばね装置の弾力的な力に抗して、半径方向内側にピペット導管軸に向かう半径方向の力により移動可能であることにより行うことができる。それにより連結突起は、ばね装置の弾力的な力により半径方向外側に向かって付勢される。それにより、連結リセスを有する作業器具とりわけピペットチップの連結セクションを、従来技術より知られた方法で、本発明の連結構造に半径方向外側に差し込むことができ、その際、連結突起は、作業器具が連結構造に対してある位置に来るまで、ばね装置の弾力的な力に抗してまず半径方向内側に移動し、その位置においては、連結突起が作業器具の連結セクションにラッチ係合するためにばね装置の弾力的な力により半径方向外側に向かって保持リセス内に移動するように、連結突起に形状係合するために作業器具の連結セクション内に構成された保持リセスが位置している。

望ましくは、連結構造に作業器具の連結セクションが付けられていない、自由な状態にある場合、ピペット導管軸からの連結突起の半径方向の距離は、作業器具が連結構造に連結されている場合より大きくすることができ、それによりばね装置は、作業器具の連結の際に、弾力的な力により連結突起を半径方向外側に作業器具の連結セクションに向かって付勢できる。

連結構造への作業器具の連結を容易にするため、及び、ピペット導管軸の周りの周方向においてばね装置によりできるだけ均一な連結力が発生できるよう、連結突起は好適にピペット導管軸の周りを囲んでいる。それにより、連結構造に作業器具を連結する際、ピペット導管軸の周りの周方向における作業器具の方向付けは問題とはならない。

基本的に任意のばね装置を、弾力的な力を提供する上述のばね装置として使用することができる。例えば、ピペット導管軸に関して略半径方向のばね軸を持つ圧縮コイルばねを連結構造内に配置することができる。周方向においてできるだけ均一な弾力的な力を提供できるよう、複数のそのような圧縮コイルばねをピペット導管軸の周りに設けることもできる。この少なくとも一つの圧縮コイルばね、複数のばねがある場合は各ばねにより、ボールキャッチなどのようにばねとは別に構成された連結突起を半径方向外側に向かって付勢することができる。

しかしながら上述の代替的な実施形態は組み立ての際に非常にコスト高であり、多数の部品を必要とする。そのため好適には、ばね装置として少なくとも一つの板ばね装置が連結構造に設けられる。板ばねは幾何学的に単純な部品であり、低い製造コスト又は／及び組み立てコストで連結構造に設けることができる。

ばね装置の導入により連結構造の半径方向の寸法が不所望に大きくなることを回避するために、少なくとも一つの板ばね装置は望ましくは、板ばね装置の一方の端が軸方向において圧力付与開口部から離れたところに位置し、板ばね装置の反対側の端は軸方向において圧力付与開口部に近いところに位置するよう、連結構造内に設けられている。望ましくはこの少なくとも一つの板ばね装置はピペット導管軸に関して平行である。それにより連結構造の半径方向の寸法が小さいだけでなく、少なくとも一つの板ばね装置ができるだけ半径方向にのみ力を作用させ、又は／及び、連結突起ができるだけ半径方向にのみ移動することが確保される。

板ばねを一方の側で連結構造から突き出させることは基本的に可能であるため、圧力付与開口部から遠い軸方向の端、及び、圧力付与開口部に近い軸方向の端のうちの一方の端のみが連結構造にしっかりと接続され、反対側のもう一方の長手方向端は、力を伝達するように連結突起と協働できる。

しかしながら本書で提案する連結構造のできるだけ高い安定性は、少なくとも一つの板ばね装置の、圧力付与開口部に近い軸方向端が、連結構造の、圧力付与開口部を有する端部にしっかりと接続されており、また、板ばね装置の、圧力付与開口部から遠い軸方向端が、連結構造の、導管側の部分にしっかりと接続されていることにより、得られる。この場合、板ばね装置は好適に、その両方の長手方向端において連結構造にしっかり取り付けられているため、この少なくとも一つの板ばね装置の弾力的な力を連結突起に伝達する場所は、この少なくとも一つの板ばね装置の軸方向両端の間となる。この形態のおかげで、作業器具交換のたびに少なくとも一つの板ばね装置の変化する負荷を担わねばならない連結構造の安定性及び強度が高められるだけでなく、それに加えて、半径方向における連結構造の寸法を小さくできる。

基本的には連結構造に一つの連結突起を設けるだけで十分であるが、その場合、ばね装置により及ぼされる弾力的な力が、連結力として周方向において局所的に異なる強さでピペットチップに作用するため、これは望ましくない。連結突起により連結力が好適に周方向においてできるだけ均一に作業器具の連結セクションに及ぼされることを保持するために好適に、連結突起が複数の部分連結突起に分割され、そのそれぞれが半径方向において弾力的な一つのばね装置に設けられているようにすることができる。特に、弾力的なばね装置が少なくとも一つの板ばね装置として構成されている場合、部分連結突起のそれぞれは、それ自身に割り当てられた一つの板ばね装置と協働すること、又は、この板ばね装置に設けることができる。

その場合はもちろん、一つの板ばね装置に複数の部分連結突起を設けることが可能である。連結構造全体にわたって、とりわけピペット導管軸の周りの周全体にわたってできるだけ均一に、板ばね装置により部分連結突起にばね力が及ぼされるよう、連結構造には、それぞれが部分連結突起を持つ、複数の、望ましくは平行の板ばね装置を設けることができる。

好適には板ばね装置は互いに平行であり、これは、先述のように、板ばね装置をピペット導管軸に対して平行に設けることにより簡単に行うことができる。板ばね装置を平行に配置することにより、割り当てられた部分連結突起に、又は／及び、割り当てられた、連結された作業器具の連結セクションに、板ばね装置の力をできるだけ均一に作用させることができる。

板ばね装置の半径方向における移動可能性を十分に提供するため、さらに、移液、輸送、又はその他の処理のために移動させるべき、つまり、加速及び減速させるべき連結構造の重量を低く抑えるために、本発明の発展形においては、周方向において直接的に隣接する２つの板ばね装置の間に周方向間隙を設けて、それにより周方向において互いに隔てて配置することができる。周方向において直接的に隣接する２つの板ばね装置を、周方向間隙により互いに隔てて配置することは、望ましくは、周方向において隣接する、つまり、同じ軸方向部分内に位置する、連結構造のすべての板ばね装置についてあてはまる。

上述の発展形の連結構造は基本的に、端部、少なくとも一つのばね装置、導管側の部分など、複数の部品から構成することができる。しかしながらしばしば、連結構造の少なくとも大部分、とりわけ上述の部分、つまり端部及び導管側の部分はプラスチックから射出成形などにより製造される。この場合、また、組み立てを大幅に簡単にするために望ましい場合において、ばね装置、とりわけ少なくとも一つの板ばね装置は、連結構造の端部又は／及び導管側の部分と一体で構成することができる。

代替的に又は追加的に、少なくとも一つの部分連結突起は、連結構造製造のための組み立て作業を低減させるために、それぞれその部分連結突起が設けられている板ばね装置と一体で構成することができる。望ましくは複数の部分連結突起が、さらに望ましくはすべての部分連結突起が、それぞれ部分連結突起が設けられている板ばね装置と一体で構成されており、そのため、部分連結突起、板ばね装置、端部、及び連結構造の導管側の部分が一体で構成されている場合、連結構造は、組み立てコストを大幅に追加することなく、ほぼすぐに使用可能な状態で射出成形装置などの製造装置から取り出すことができる。

本書で提案する連結構造を備えたピペット装置の運転中、連結構造に、それによりピペット装置に連結された、作業器具の連結セクションの正しい位置を引き続き確保できるよう、本書で述べる連結構造の好適な発展形においては、連結構造に連結された作業器具の連結セクションを、連結構造に対して相対的に位置決めすることを確保するための位置保持構造を、圧力付与開口部を有する連結構造端部に設けることができる。

位置保持構造は、連結工程において、つまり通常はピペットチップが連結構造の半径方向外側を取り囲むようにピペットチップを連結構造に差し込む際、作業器具の連結セクションにおいて対応する対構造と協働し、連結セクションが、連結構造への連結の際に所望の最終位置にくるようにすることができる。

そのために例えば構造的に、位置保持構造は半径方向の肩部、又は／及び、ピペット導管軸に沿って延在する円筒状部分、又は／及び、円錐面を有することができる。位置決め構造の先述のすべての形態は、作業器具の側で対応する対構造と協働して、連結の際に、作業器具の連結セクションが所望の最終位置に来るようにすることができる。

例えば半径方向の肩部により、作業器具の軸方向最終位置を定義することができる。円筒状部分は、ピペット導管軸に関して作業器具の所望の半径方向の相対位置を確保することができ、通常は、連結セクションの長手方向連結端の長手方向軸、とりわけピペットチップの長手方向軸がピペット導管軸と一致するように行われる。

円錐面は、作業器具の軸方向及び半径方向の最終位置を連結構造に関して及びピペット導管軸に関して相対的に定義することができ、又は、位置保持構造の先述の２つの形態に追加的に密閉面を提供することができ、この密閉面により、連結部位においてピペットチップの内容積を外部環境に対して密閉することができる。

ピペットチップにより取り囲まれたピペット容積の、連結構造の外部環境に対する密閉性はピペットチップと一緒にはたらくピペット装置の機能性にとって決定的な意味を持つ。要するに、ピペット装置により液体を吸引・分注するためには、ピペットチップに規定通りに設けられているピペット開口部が、ピペット装置に連結された状態において、連結されたピペットチップにより延長されたピペット装置のピペット導管の唯一の開口部である必要がある。

ピペットチップの連結側の長手方向端におけるピペットチップの具体的な構造方式に関わらずこの密閉性を提供できるようにするには、連結構造にさらに、連結構造の周りを囲む密閉リングを設けることができ、この密閉リングは、連結構造に連結されたピペットチップとの連結状態において、ピペットチップ内のピペット容積がピペットチップの連結セクションにおいて外部環境に対して気密に密閉されるように構成されている。

望ましくは密閉リングの製造材料、又は、少なくとも、規定通りにピペットチップに向いた密閉リングの表面の材料は、少なくとも連結突起の材料より材料剛性が低い材料である。このことは、密閉リングの材料が、同じ出発形状及び同じ力の作用において、連結突起の材料又は圧力付与開口部を持つ端部の材料及び導管側の部分の材料より、好適により強く変形することを意味している。このように、より簡単に変形可能であるため、密閉リングは少なくともピペットチップに向いた表面において、低い軸方向の押し付け圧力によりすでに変形しながらピペットチップの部分に密着し、それによりピペット容積は連結構造において密閉される。ピペットチップの連結セクションのさまざまな幾何学的実施形態についてこれを簡単にするために、さらに、密閉リングは、好適に少なくとも一つの軸方向の部分において圧力付与開口部に向かって先細に構成される。その場合密閉リングには実質的に、望ましくは周りを取り囲む挿入斜面、とりわけ挿入円錐が設けられる。

連結突起により特に簡単に、軸方向において密閉リングに向かう方向にピペットチップを付勢する軸方向の力をピペットチップに及ぼすことができるのは好適に、密閉リングが、連結突起に比較して、連結構造の自由な長手方向端からより遠くに配置されている場合である。軸方向の差し込み方向に作用する付勢力は例えば、連結突起とピペットチップ側のラッチリセスとから成る少なくとも一つの構造の接触面が、ピペットチップ軸に関して傾いていることにより達成することができる。連結突起とラッチリセスとが互いに接触係合すると、まず半径方向にはたらくばね力が、傾いた接触面に接触することにより軸方向の弾力に転換され得る。この傾斜は、連結突起又は／及びラッチリセスの接触面の相応の湾曲によっても達成され得る。

本発明はさらに、連結構造の上述の発展形を有するピペット装置に関する。

作業器具を連結構造に連結する工程の後、連結突起又は部分連結突起を半径方向外側に向かって完全に移動させ、それにより作業器具を連結構造に確実に連結することを確保するために、ピペット装置にピペットピストンを設けることができ、ピペットピストンは、ピペットピストンの圧力付与開口部に近いほうの長手方向端が、連結突起に比べて、より圧力付与開口部の近くに位置するまで、ピペットピストンが連結構造のピペット導管部分に挿入可能であり、また、そこから再び引き抜き可能となるように、ピペットピストンの少なくともその圧力付与開口部に近いほうの長手方向端が寸法づけされており、また、ピペット装置においてピペット導管内で移動可能なように収容されている。

それによりピストンは、ばね装置により連結突起が半径方向外側に向かってまだ十分に移動されていない場合に、ピストンにより連結突起もしくは部分連結突起が半径方向外側に押しのけられるまで、軸方向において、連結構造内に軸方向に進むことができる。

連結突起もしくは部分連結突起の軸方向領域内にピペットピストンを移動させられることによりさらに、連結突起もしくは部分連結突起が半径方向内側に向かう移動をピペットピストンによりブロックすることができ、それにより、連結構造に連結された作業器具が意図せず外れることが難しくなる又は不可能になる。このことはとりわけ、ピペットチップと比べて自重が重く、それにより連結係合が外れやすい作業器具にとって好適である。

ピペットチップに比べて重い作業器具が意図せず外れることをいっそう回避するためにさらに、一つの作業器具を、作業器具側の複数の連結セクションを介して、ピペット装置側のやはり複数の連結構造に連結することを考慮できる。それにより、負荷が複数の連結構造に分散され、それにより連結に関与する各連結構造にかかる負荷の値が低下する。例えばピペット装置、とりわけピペットロボットの、隣り合うピペット導管は、作業器具、例えば先述の「ＭＴＰプレート」をつかんで輸送するグリッパーとして使用することができる。このとき、そのようなグリッパーは、隣り合う正確に２つのピペット導管により十分構成することができる。

ピペット装置はさらに、ピペット装置もしくはその連結構造に連結された作業器具を外すために、軸方向に移動可能な取り外し装置を有することができる。

そのような取り外し装置は通常は、その接触面が、軸方向の取り外し移動の間に、連結構造に連結された作業器具の連結セクションの対接触面に接触係合するように構成されている。接触係合が成立した後も取り外し移動を継続すると、作業器具は連結構造から取り外され、それによりピペット装置からはずれる。

特許文献１に記載の従来技術より知られた連結構造においては、取り外しの前に、連結のために締め付けられたＯリングをゆるめることにより連結力を大きく低下させることができるため、そこに示されたピペットチップをピペット装置から外すために必要な力はわずかである。

本書で考察する連結構造においては望ましくは、連結構造は連結突起により、連結構造に連結された作業器具の連結セクションに克服可能に係止されている。これを克服できるのは、軸方向において連結セクションに十分な力がかかった場合のみである。通常は、連結セクション及び付属する作業器具は一緒に、連結構造に連結された状態において軸方向にのみ移動可能である。

このとき、そのようなラッチ係合を克服するためには、軸方向の力を周方向において所与の加力箇所において局所的にのみ加力し、ピペット導管軸の周りの連結セクションの周全体にわたって同時に加力しないことが好適であることが示されている。

これは、取り外し装置の接触面が、取り外し移動の軸方向の運動成分に関して傾斜しているか又は／及び湾曲していることにより、構造的に達成することができる。

本発明の実施形態による連結構造及びこの連結構造に連結するために提供される、作業器具としてのピペットチップを持つ、ピペット導管の縦断面である。 図１ａの構成の斜視図である。 ピペットチップを連結構造に連結中の、図１ａ及び図１ｂのピペット導管及びピペットチップの図である。 ピペットチップを連結構造に連結中の、図１ａ及び図１ｂのピペット導管及びピペットチップの図である。 ピペットチップが連結構造に連結された状態における、図１ａから図２ｂのピペット導管及びピペットチップの図である。 ピペットチップが連結構造に連結された状態における、図１ａから図２ｂのピペット導管及びピペットチップの図である。 図３ａ及び図３ｂのピペット導管及びピペットチップであって、ピペットピストンが押し下げられた図である。 図３ａ及び図３ｂのピペット導管及びピペットチップであって、ピペットピストンが押し下げられた図である。 図３ａ及び図３ｂのピペット導管及びピペットチップであって、連結構造に連結されたピペットチップをはずすための取り外しプロセス開始直後の図である。 図３ａ及び図３ｂのピペット導管及びピペットチップであって、連結構造に連結されたピペットチップをはずすための取り外しプロセス開始直後の図である。 図１ａから図５ｂのピペット導管及びピペットチップ、及び、連結構造から取り外され、それにより完全にはずれたピペットチップの図である。 図１ａから図５ｂのピペット導管及びピペットチップ、及び、連結構造から取り外され、それにより完全にはずれたピペットチップの図である。

以下、本発明について図を用いて説明する。

図１ａから図６ｂでは、ピペット導管が一般的に１０という符号で表されている。ピペット導管１０はピペット導管軸Ｐに沿って延在しており、ピペット導管軸Ｐは、望ましくはピペット導管の中心を通っている。

ピペット導管１０は、例えば半径方向において、ピペット導管軸Ｐに関してかなり外側に位置した、軸方向に移動可能な取り外しスリーブ１２を有することができ、この取り外しスリーブ１２は、図１ａに図示された、引き戻された位置から始まって、矢印Ｕの方向において移動させることができる。

ピペット導管１０はさらに、例えば半径方向において取り外しスリーブ１２に関してさらに内側に位置した、シリンダ１４を有することができ、このシリンダ１４内には、図１ａで軸方向においてピストン１６より下にある作動流体の体積を変化させ、それにより圧力を変化させるためのピストン１６を、軸方向に移動可能に収容することができる。このためにピストン１６は、接続要素２０を中間配置するなどそれ自体が既知の方法で、軸方向に移動可能なピストンロッド１８に接続することができる。

ピペット導管１０の、作動流体圧力を変化させるために作用するピストン面１６ａの近くに位置する長手方向端１０ａには連結構造２２を設けることができ、連結構造２２は、例えば接続ピース２４を介してシリンダ１４に接続することができる。

例えば接続ピース２４はシリンダ１４の接続端１４ａに差し込むことができ、場合によっては追加的にこれに接着することもできる。また接続ピース２４には、連結構造２２の長手方向接続端２２ａをねじ止め又はクリップ止めすることができる。代替的に又は追加的に、長手方向接続端２２ａは接続ピースに接着、溶接又はその他の方法で取り外し不能に接続することができる。

望ましくは連結構造２２と接続ピース２４との接続部位、及び接続ピース２４とシリンダ１４との接続部位は、取り外しスリーブ１２の半径方向内側にあって取り外しスリーブ１２により取り囲まれており、外からの影響に対して保護されている。

連結構造２２の自由な長手方向端２２ｂには圧力付与開口部２６が設けられており、この圧力付与開口部２６を通じて、ピストン面１６ａのすぐ下における作動流体圧力を、連結構造２２に連結可能なピペットチップ３０の配量空間２８内に伝達可能である。ここでピペットチップ３０は、一般的な作業器具の形態の例として挙げるのみである。ピペットチップ３０の代わりに、ワイヤツール、ＭＴＰプレートなどその他の実験装置も連結構造２２に連結可能である。

圧力付与開口部２６は端部３８内に設けられており、端部３８は、連結構造の自由な長手方向端２２ｂに属する。

ピペットチップ３０には、それ自体が既知の方法で長手方向連結端３０ａ及び長手方向投与端３０ｂが設けられている。長手方向連結端３０ａには、連結構造２２の自由な長手方向端２２ｂに連結するための連結セクション３１が設けられており、また、長手方向投与端３０ｂには、それ自体が既知の方法でピペット開口部３２が設けられており（図３ａ等参照）、作動流体の圧力変化により、液体はこのピペット開口部３２を通じてピペットチップの配量空間２８内に吸引可能であり、また、ここから分注可能である。

ピペットチップ３０の長手方向連結端３０ａは、それ自体が既知の方法で、半径方向外側で連結構造２２を取り囲みながら差し込み方向Ａにおいてこれに差し込まれるように構成されている。このとき連結構造２２の自由な長手方向端２２ｂは、長手方向連結端３０ａ内に構成された、ピペットチップの連結リセス３４内に挿入され、そこで係止することができる。そのために連結リセス３４内には、ラッチリセスとして、ピペットチップ軸Ｓの周りを囲む保持リセス３６を設けることができる。

連結された状態においてピペット導管軸Ｐとピペットチップ軸Ｓは通常は共線である。この理由から、ピペットチップ３０は連結構造２２に連結する工程のためにすでにできるだけ、ピペット導管軸Ｐに対して共線状であるピペットチップ軸Ｓを備えている必要がある。

連結構造２２には、その端部３８から軸方向の距離をおいて導管部分４０を設けることができ、導管部分４０は、連結構造の長手方向接続端２２ａに属する。

軸方向において連結構造２２の端部と導管部分４０との間にばね装置４２を配置することができ、このばね装置４２は、ばね装置４２の弾力的なばね力に抗して半径方向に移動可能である複数の略変形不能な部分連結突起４４と協働する。部分連結突起４４全体が、本願の連結突起を形成している。

ばね装置４２は好適に複数の板ばね装置４６を有しており、これらは好適に空間を節約するようピペット導管軸Ｐに対して平行になるよう配置することができる。このことはつまり、板ばね装置の最大寸法は長手方向寸法としてピペット導管軸Ｐに対して平行であることを意味している。

板ばね装置４６のために十分な半径方向の移動空間を提供するために、望ましくは、周方向において直接的に隣接する２つの板ばね装置４６の間に間隙空間４８が設けられており、そのため板ばね装置４６は周方向において互いに間隔をあけて配置されている。

好適には、板ばね装置４６の、圧力付与開口部２６から遠くに位置する長手方向端は導管部分４０と一体で構成されている。また、好適には、板ばね装置４６の、圧力付与開口部２６の近くに位置する長手方向端は、端部３８と一体で構成することができる。

さらに、製造及び組み立てコストを低減させるために好適に、複数の部分連結突起４４を板ばね装置４６と一体で構成することができ、このとき望ましくは１：１の対応が成立し、つまり、各板ばね装置４６に正確に一つの部分連結突起４４が構成され、また、各部分連結突起４４は正確に一つの板ばね装置４６と協働し、板ばね装置４６の半径方向の力に抗してピペット導管軸Ｐに対して半径方向に移動可能である。

さらに、ピペット導管１０には密閉リング５０を設けることができ、この密閉リング５０は好適にピペット導管軸の周りを完全に囲んでおり、また、連結構造２２の半径方向外側を取り囲んで、密閉リング５０の、半径方向外側を向いた接触面が、連結構造２２に連結されたピペットチップ３０において、連結リセス３４内の対応する対接触面５２に到達できるようになっており、それにより、連結構造２２とピペットチップ３０との間の連結領域を外部環境に対して密閉し、及び、そこでの漏れにより作動流体の圧力が失われることが回避される。

部分連結突起４４がその連結作用において、密閉リング５０とピペットチップ３０との密閉接触係合による悪影響を受けないよう、密閉リング５０は望ましくは、部分連結突起４４に比べて軸方向において圧力付与開口部２６からより遠くに位置している。

密閉リング５０は、同じ出発形状及び同じ機械的負荷において、連結構造の材料又は／及びピペットチップ３０の材料より、より強く変形する材料から作製することができる。それにより、ピペットチップと連結構造２２との間に場合によっては存在する間隙を、密閉リング５０の変形により満たして閉じることができる。

本書の例で示すように、連結構造２２は、望ましくは一体で射出成形部品として形成され、所望の場合には長手方向接続端にねじ山を設けることができ、そのねじ山は、連結構造を射出成形型から抜くことが難しくなるものの射出成形時にすでに作製することができるか、又は、ねじ山は後から部品に刻み込むこともできる。

図２ａ及び図２ｂには、ピペットチップ３０を連結構造２２に連結する工程が図示されている。図２ａ及び図２ｂに図示された時点においては、連結リセス３４の内側壁、とりわけ軸方向において保持リセス３６より上に位置する密閉対接触面５２（図１ａ参照）により、板ばね装置４６のばね力に抗して部分連結突起４４が半径方向内側にピペット導管軸に向かって押されるため、ピペットチップ３０の連結側の長手方向端３０ａを差し込み方向Ａにおいて連結構造２２に差し込むことができる。板ばね装置４６の弾力的な力に抗して部分連結突起４４が半径方向に移動することにより、ピペットチップ３０を連結構造２２に、それによりピペット導管１０に差し込むために、もしくは連結するために必要な力が高められるが、それにより、これまで必要だったピペット導管１０における連結手段は回避される。

図３ａ及び図３ｂには、ピペットチップ３０が完全に連結構造２２に、それによりピペット導管１０に連結された状態が図示されている。ピペット導管軸Ｐに対して好適に直交の平面内に位置する部分連結突起４４は、板ばね装置４６の弾力的な力により動かされて保持リセス３６内に押し込まれ、それによりピペットチップ３０と連結構造２２との間に形状係合的連結が形成される。望ましくは克服可能な係止である形状係合的連結は、連結部位における材料対に応じて、つまり、連結構造２２においてピペットチップ３０の方を向いた材料、ならびにピペットチップ３０の長手方向連結端３０ａにおいて半径方向内側に連結構造２２の方を向いた材料に応じて、関係する材料と部品との間の摩擦による係合により強化することができる。

図３ａからわかるように連結が完成された状態においては、望ましくはピペット軸Ｐの周りを連続的に囲み、軸方向に向いた位置決め接触面５４が、対応する、ピペットチップ３０の対位置決め接触面５６に接しており、それによりピペットチップ３０の軸方向の位置が連結構造２２に対して相対的に定義される。

連結構造２２の位置決め接触面５４も、ピペットチップ３０の対位置決め接触面５６も、図示された例においては半径方向の肩部により形成されており、連結構造２２においては、端部３８とばね装置４２との間の半径方向の肩部により形成されている。

さらに、半径方向に向いた端部３８の外側面は、望ましくは、半径方向に向いた、対応する、ピペットチップ３０の対接触面６０に接触係合しており、それによりピペットチップは半径方向においてもピペット導管軸Ｐに関して位置が合わせられる。

部分連結突起４４の保持リセス３６内への形状係合的係合は望ましくは、その結果生じる付勢力がピペットチップ３０に作用し、その付勢力によりピペットチップ３０が差し込み方向Ａにおいて付勢されるように構成される。これは、図示された例においては例えば、部分連結突起４４が、凹んだ保持リセス３６の、軸方向において密閉接触面５２に近い、ピペット長手方向端３０ｂを向いた面セクションにのみ接することにより達成できる。

図３ａからさらにわかるように、図示された、完全に連結された状態において密閉接触面５２は、密閉リング５０の、半径方向外側を向いた面に接していて、連結構造２２とピペットチップ３０との間の連結部位は気密に密閉されている。この目的のために密閉リング５０は軸方向において好適に、周方向において隣接する板ばね装置４６の間に設けられている間隙４８の軸方向の長手方向端を超えて延び出ている。

図４ａには、ピペットチップ３０が連結構造２２に連結されている際にピペットピストン１６を圧力付与開口部２６に向かって移動させることにより、部分連結突起４４の所望のラッチ位置決めをどのように点検できるか、又はラッチ位置決めをどのように行えるかが図示されている。本発明の好適な発展形においてはそのために、ピストン１６を、そのピストン面１６ａが、部分連結突起４４と比べて、圧力付与開口部２６により近く位置するまで、圧力付与開口部２６へと押し下げるだけで十分である。部分連結突起４４は望ましくは、ピペット導管軸Ｐに対して直交の配置平面内に位置している。

部分連結突起４４を正確に位置決めするために、部分連結突起４４又は／及び板ばね装置４６に、半径方向内側を向いた突起６２を設けることができ、これら突起６２の半径方向の寸法は、互いに向かい合う突起６２の内のり幅が、部分連結突起４４もしくはこれら部分連結突起４４と協働する板ばね装置４６が正しく位置決めされている場合に、ピストン１６の外のり寸法に相当するように寸法づけされている。それにより、ピストン１６により十分に半径方向外側に移動されなかった部分連結突起４４を、ピストン１６により半径方向外側に動かすことができる。

図５ａ及び図５ｂは、取り外し工程の始まりが図示されており、それにより、本書で述べる連結構造２２に連結されたピペットチップ３０を、連結構造２２から再び取り外すことができる。

そのために取り外しスリーブ１２は矢印Ｕの方向において連結構造２２に相対的に動かされる。取り外しスリーブ１２は軸方向において連結構造２２を向いた接触面６４を有しており、取り外しの際、この接触面６４により取り外しスリーブ１２は、軸方向において取り外しスリーブ１２を向いた、ピペットチップ３０の対接触面６６に接触係合する。

このとき好適には、取り外しスリーブ１２の接触面６４はピペット導管軸Ｐもしくは移動方向Ｕに関して直交ではなく、ピペット導管軸Ｐに直交の平面に対して所与の傾斜が設けられており、一方、ピペットチップ３０の対接触面６６は、連結構造２２に連結された状態において好適に、ピペット導管長手方向軸Ｐに対して、及び、それに共線であるピペットチップ軸Ｓに対して直交の平面内に位置する。

それにより、部分連結突起４４、板ばね装置４６及び保持リセス３６により形成されたラッチ係合を克服するのに必要な軸方向の取り外し力が、対接触面６６の全周にわたって同時に加力されるのではなく、周方向においてまず局所的に一つの部位もしくは一つの周領域でのみ加力される。それによりラッチ係合がまずそこで解除され、それによりピペットチップ軸Ｓはピペット導管軸に関して斜めに位置する。

取り外しスリーブ１２の軸方向移動を矢印Ｕの方向に継続すると、それまでまだ対接触面６６と接触係合していなかった残りの接触面６４がこれと接触係合し、そのため連結構造２２とピペットチップの長手方向連結端３０ａとの残りの周部分におけるラッチ係合も解除される。

取り外しスリーブ１２がその下死点にあるところが図示された図６ａ及び図６ｂからわかるように、最終的にピペットチップ３０は連結構造２２から完全に取り外される。取り外しスリーブ１２がこの位置に到達すると、ピペットチップ３０は連結構造２２から完全に離れるか又はすでにこれから離れている。

連結構造２２との連結のために構成された作業器具の連結セクション３１が、連結構造２２との連結のために必要な本書で述べる技術的特徴を備えていれば、ここに図示されたピペットチップ３０の代わりに任意の作業器具を本書で提案する連結構造２２に連結すること、又はこれから再び取り外すことができる。

１０ ピペット導管
１０ａ 長手方向端
１２ 取り外しスリーブ（取り外し装置）
１４ シリンダ
１６ ピストン
１６ａ ピストン面
１８ ピストンロッド
２０ 接続要素
２２ 連結構造
２２ａ 長手方向接続端
２２ｂ 長手方向端
２４ 接続ピース
２６ 圧力付与開口部
２８ 配量空間
３０ ピペットチップ
３０ａ 長手方向連結端
３０ｂ 長手方向投与端
３１ 連結セクション
３２ ピペット開口部
３４ 連結リセス
３６ 保持リセス
３８ 端部
４０ 導管部分
４２ ばね装置
４４ 部分連結突起
４６ 板ばね装置
４８ 間隙空間
５０ 密閉リング
５２ 密閉対接触面
５４ 位置決め接触面、位置保持構造
５６ 対位置決め接触面
５８ 位置保持構造、円筒状部分
６０ 対接触面
６２ 突起
６４ 接触面
６６ 対接触面
Ａ 差し込み方向
Ｐ ピペット導管軸
Ｓ ピペットチップ軸
Ｕ 移動方向

Claims (17)

1. ピペット装置のピペット導管（１０）の連結構造（２２）であって、ピペットチップ（３０）又は実験装置、実験ツール及び同等物といった作業器具（３０）を連結構造に連結するためのものであり、前記連結構造（２２）は、軸方向を定義するピペット導管軸（Ｐ）に沿って延在するピペット導管部分を取り囲んでおり、前記連結構造（２２）の自由な長手方向端（２２ｂ）には圧力付与開口部（２６）が設けられており、該圧力付与開口部（２６）には前記ピペット導管部分が開口しており、また、前記ピペット導管軸（Ｐ）を取り囲んで主に軸方向に延在し、周方向においては前記ピペット導管軸（Ｐ）の周りに延在する、前記ピペット導管軸（Ｐ）に関して半径方向外側の前記連結構造の外側面には、半径方向に動く連結突起（４４）が設けられている、連結構造において、
   前記連結突起（４４）は略変形不能に、しかし半径方向に移動可能に、半径方向において弾力的であるばね装置（４２）に設けられていることを特徴とする、連結構造。
2. 負荷を受けていない前記連結突起（４４）は、前記ばね装置（４２）の弾力的な力に抗して、半径方向内側に前記ピペット導管軸（Ｐ）に向かう半径方向の力により、半径方向に移動可能であることを特徴とする、請求項１に記載の連結構造。
3. 前記連結突起（４４）が前記ピペット導管軸（Ｐ）を完全に取り囲んでいることを特徴とする、請求項１又は２に記載の連結構造。
4. 前記ばね装置（４２）が少なくとも一つの板ばね装置（４６）を有しており、該板ばね装置（４６）は、圧力付与開口部から離れた軸方向端から、圧力付与開口部に近い軸方向端まで延在していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の連結構造。
5. 前記少なくとも一つの板ばね装置（４６）の、圧力付与開口部に近い軸方向端が、前記連結構造（２２）の、前記圧力付与開口部（２６）を有する端部（３８）にしっかりと接続されており、また、前記板ばね装置（４６）の、圧力付与開口部から遠い軸方向端が、前記連結構造（２２）の導管側の部分（４０）にしっかりと接続されていることを特徴とする、請求項４に記載の連結構造。
6. 前記連結突起（４４）が複数の部分連結突起（４４）に分割されていて、そのそれぞれが、一つの、半径方向において弾力的なばね装置（４２）に設けられていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の連結構造。
7. 請求項６に記載の連結構造が、複数の板ばね装置（４６）を備えており、そのそれぞれが一つの部分連結突起（４４）を有していることを特徴とする、連結構造。
8. 周方向において直接的に隣接する２つの板ばね装置（４６）が、その間に周方向間隙（４８）を有しており、そのため周方向において互いに間隔を空けて配置されていることを特徴とする、請求項７に記載の連結構造。
9. 少なくとも一つの部分連結突起（４４）が、それぞれ部分連結突起（４４）が設けられている板ばね装置（４６）と一体で構成されていることを特徴とする、請求項７又は８に記載の連結構造。
10. 前記圧力付与開口部（２６）を有する、前記連結構造（２２）の端部（３８）に、前記連結構造（２２）に連結されたピペットチップ（３０）を、前記連結構造（２２）に対して相対的に確実に位置決めするための位置保持構造（５４、５８）が設けられていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の連結構造。
11. 前記位置保持構造（５４、５８）が、半径方向の肩部（５４の場合）、又は／及び、前記ピペット導管軸に沿って延在する円筒状部分（５８）、又は／及び、円錐面を有することを特徴とする、請求項１０に記載の連結構造。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の連結構造に、前記連結構造（２２）の周りを囲む密閉リング（５０）が設けられており、該密閉リング（５０）は、前記連結構造（２２）にピペットチップ（３０）が連結された連結状態において、前記ピペットチップ（３０）内部のピペット容積（２８）が、前記ピペットチップ（３０）の連結セクション（３０ａ）において外部環境に対して気密に密閉されるように構成されていることを特徴とする、連結構造。
13. 前記密閉リング（５０）が、少なくとも一つの軸方向部分において、前記圧力付与開口部（２６）に向かって先細になるように構成されていることを特徴とする、請求項１２に記載の連結構造。
14. 前記密閉リング（５０）が、前記連結突起（４４）と比べて、前記連結構造（２２）の前記自由な長手方向端（２２ｂ）からより遠くに配置されていることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の連結構造。
15. 前記ばね装置（４２）、前記連結突起（４４）、前記圧力付与開口部（２６）を有する前記連結構造の端部（３８）、及び前記連結構造（２２）の自由な長手方向端（２２ｂ）から、軸方向において前記ばね装置（４２）に比べてより遠くに位置する、前記連結構造（２２）の導管側の部分（４０）が、一体で構成されていることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載の連結構造。
16. 請求項１から１５のいずれか一項に記載の連結構造を有するピペット装置であって、ピペット導管（１０）を備え、該ピペット導管（１０）の一部が、前記連結構造（２２）の前記ピペット導管部分を形成しているピペット装置において、
    前記ピペット装置にピペットピストン（１６）が設けられており、該ピペットピストン（１６）の、圧力付与開口部に近い長手方向端（１６ａ付近）が、前記連結突起（４４）と比べて、前記圧力付与開口部（２６）により近い位置にくるまで、該ピペットピストン（１６）を前記連結構造（２２）の前記ピペット導管部分に軸方向に挿入可能であり、また、ここから引き抜き可能であるように、該ピペットピストン（１６）は少なくともその圧力付与開口部に近い長手方向端（１６ａ付近）において寸法付けされており、及び、ピペット導管（１０）内で移動可能なように前記ピペット装置に収容されていることを特徴とする、ピペット装置。
17. 請求項１から１５のいずれか一項に記載の連結構造（２２）を備える、請求項１６に記載のピペット装置であって、ピペット導管（１０）を備え、該ピペット導管（１０）の一部が前記連結構造（２２）の前記ピペット導管部分を形成しており、前記ピペット装置には軸方向に移動可能な取り外し装置（１２）が設けられており、該取り外し装置（１２）は、軸方向の取り外し移動中、接触面（６４）により、前記連結構造（２２）に連結されたピペットチップ（３０）又は実験装置、実験ツール及び同等物といった作業器具（３０）の対接触面（６６）に接触係合し、それにより、この接触係合が形成された後も取り外し移動を継続することにより前記ピペットチップ（３０）が前記連結構造（２２）から取り外され、それにより前記ピペット装置からはずれるように構成されている、ピペット装置において、
    前記取り外し装置（１２）の前記接触面（６４）は、取り外し移動の軸方向の移動方向（Ｕ）に関して傾斜又は／及び湾曲していることを特徴とする、ピペット装置。

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