JP6353701B2 - 分注装置 - Google Patents

Description

本発明は、分注装置に関するものである。

従来、モータの駆動により出力軸を軸心回りに回転させることにより、ピストンを該ピストンの軸方向に沿ってシリンジ内を往復移動させ、先端のノズルを通じて液体の吸入及び注出を行う分注装置が知られている。

ここで、分注装置においては、作業者が手に取った際に伝達される手の温度により分注装置の内部が温められ、設定した分注量に対して、実際の分注量（吐出量）に誤差が生じることがある。このように分注装置に手が接触することにより分注装置が温められる現象は「ハンドウォーミング」と呼ばれており、ハンドウォーミングにより生じる分注量の誤差を低減するために、補正を行うことがある。

例えば、特許文献１、２には、内部に温度センサーを有する分注装置が開示されている。特許文献１、２に記載の分注装置では、温度センサーによって測定された温度に基づいて、分注量を制御して誤差を低減することを図っている。

特表２００７−５１２１２８号公報 特表２００７−５１５２６７号公報

ところで、分注装置の種類として、筐体の先端側に回転アクチュエータを駆動させるための操作入力部を構成する先端側押ボタンを備える分注装置がある。この先端側押しボタンを有する分注装置は、例えば人差し指で先端側押しボタンを押圧するような握り方、すなわちペンを握るような握り方で、作業者に把持される。
しかしながら、このようにペンを握るような握り方で分注装置を作業者が把持した場合、手の指が持つ熱が伝達することにより前述のシリンジ内部の空気などが温められ、より顕著に実際の分注量に誤差が生じるおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、作業者から伝達される熱の影響を低減し、高精度な分注量を得られる分注装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の分注装置は、回転アクチュエータの駆動によって、ピストンを該ピストンの軸方向に沿ってシリンジ内を往復移動させ、先端のノズルを通じて液体の吸入及び注出を行う分注装置であって、前記シリンジの一部を収容するとともに、前記ピストンの軸方向が自身の長手方向に一致するように前記ピストンを収容し、かつ全長が全幅よりも大きい筐体と、前記筐体の先端側に配設され、かつ前記回転アクチュエータを駆動させるための操作入力部を構成する先端側押ボタンと、前記先端側押しボタンと前記シリンジとの間に設けられた温度センサーと、を備えることを特徴とする。

また、本発明の分注装置の一態様において、前記温度センサーは、前記シリンジに接触していることを特徴とする。

また、本発明の分注装置の一態様は、前記温度センサーが前記シリンジに接触するように、前記温度センサーを押圧する弾性部材押圧する弾性部材を備えることを特徴とする。

また、本発明の分注装置の一態様において、前記先端側押しボタンは、前記筐体に収容されかつ前記筐体と前記ピストンとの間に設けられた回路基板の一方の面に配設されており、前記温度センサーは、前記回路基板の他方の面に配設されていることを特徴とする。

本発明によれば、作業者から伝達される熱の影響を低減し、高精度な分注量を得られる分注装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態である分注装置を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態である分注装置の縦断面を示す概略説明図である。 図３は、図２の温度センサーの近傍の拡大説明図である。 図４は、本発明の実施の形態である分注装置を作業者が把持する様子を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る分注装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付し、重複した説明を適宜省略する。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

図１は、本発明の実施の形態である分注装置１を示すもので、先端側から見た場合を示す斜視図である。
ここで例示する分注装置１は、試薬や検体等の液体を吸入したり、注出したりするもので、装置本体１０を備えている。装置本体１０は、左右一対の側方カバー１１Ｌ，１１Ｒが連結されることにより、内部に収容空間が形成された筐体である。これら側方カバー１１Ｌ，１１Ｒは、それぞれ前後方向が長手方向となる長尺状のものであり、これにより装置本体１０は、全長が全幅よりも大きいものである。また、装置本体１０は、基端（図１の右上側）に、長手方向と交差する方向に突出する突出部１１Ａを有している。この突出部１１Ａは、内部に収容空間を形成することもできるし、保管などの際に引掛かけ部分として用いることもできる。

図２は、本発明の実施の形態である分注装置１の縦断面を示す概略説明図である。装置本体１０には、シリンジ２０、アクチュエータユニット３０、操作入力ユニット（操作入力部）４０及びイジェクト機構５０が設けられている。

シリンジ２０は、シリンジ先端部２１とシリンジ基端部２２とを有し、シリンジ２０と後述するピストン３３との間にはシリンジ中空部２０ａが形成されている。シリンジ先端部２１は、内部に円柱状の先端中空部２１ａを有しており、その先端領域２１１が先端に向かうに連れて外径が漸次小さくなるテーパー形状を有している。
シリンジ先端部２１の先端面には、円形状の取付開口２１１ａが形成されており、この取付開口２１１ａは先端中空部２１ａに連通している。このシリンジ先端部２１の先端面には取付開口２１１ａを閉塞する態様でノズル２３が取り付けられている。

このようなシリンジ２０は、シリンジ先端部２１が側方カバー１１Ｌ，１１Ｒに取り付けられることで、装置本体１０の収容空間にシリンジ基端部２２が挿入された状態で装置本体１０の先端側開口を閉塞するよう配設されている。シリンジ先端部２１の先端領域２１１は、装置本体１０から露出されている。

アクチュエータユニット３０は、回転アクチュエータ３１と、出力軸３２と、ピストン３３とを備えて構成されている。回転アクチュエータ３１は、電動モータ３１１と減速機３１２とを備えている。電動モータ３１１は、回転アクチュエータ３１の駆動源となるもので、装置本体１０の収容空間の基端側に収容された電池３４等により供給される電力、並びに後述する制御回路から与えられる指令により駆動するものである。電動モータ３１１は、通電方向に応じて回転方向を任意に変更することのできるものである。

アクチュエータケース３５は、略円筒状の形態をなしており、減速機３１２の先端部を構成する駆動軸部３１２ａの外周域を覆うのに十分な延在長さを有している。このアクチュエータケース３５は、自身の中心軸と駆動軸部３１２ａの中心軸が一致するよう減速機３１２の外周部を覆っている。

出力軸３２は、外周面にネジ溝を有する円柱状の出力基部３２１と、この出力基部３２１の基端側に連続する態様で設けられた出力基端部３２２とを有している。出力基端部３２２は、出力基部３２１よりも拡径となるものであり、その一部が互いに対向する面が平面となるよう二股状に分岐することで出力凹部３２３が形成されている。

ピストン３３は、ピストン本体３３１とナット３３２とを備えて構成されている。ピストン本体３３１は、先端が閉塞された略円筒状をなすものであり、その外径の大きさは、シリンジ中空部２０ａを構成する先端中空部２１ａの内径よりも僅かに小さいものである。このピストン本体３３１の先端側の個所には、その外周部に弾性体材料からなるシール３３３が巻回されている。また、ピストン本体３３１の内径の大きさは、出力軸３２の外径、すなわち出力軸３２の出力基部３２１の外径よりも僅かに大きいものである。また、ピストン本体３３１の先端側の外径は、シリンジ２０の取付開口２１１ａ及びノズル２３の内径よりもわずかに小さくなっている。また、ピストン３３は、図示せぬバネ等の付勢手段により常時基端側に向けて付勢されている。

ナット３３２は、ピストン本体３３１の基端部に取り付けられており、樹脂材料等から構成されるものである。このナット３３２は、内周面にネジ溝が形成されており、ネジ溝を出力軸３２のネジ溝に螺合させた状態で出力軸３２に配設されている。このナット３３２の外周部には、径外方向に向けて延在する突片３３２ａが形成されている。

操作入力ユニット４０は、作業者（利用者）が操作入力を行うためのものであり、第１押ボタン（先端側押ボタン）４１、第２押ボタン（基端側押ボタン）４２、操作ボタン４３を備えている。

第１押ボタン４１は、装置本体１０の先端側に近接した個所に設けられており、その頂部が装置本体１０より露出している。この第１押ボタン４１は、押下操作される場合に、基板４４（回路基板）の一方の面（図２において上面）に取り付けられたスイッチをオンさせるものである。本実施形態においては、基板４４のうち、第１押しボタン４１が配設される側の面を一方の面（上面）と称し、第１押しボタン４１が配設される側の面と反対側の面を他方の面（下面）と称する。基板４４は、装置本体１０の収容空間に収容されており、分注装置１の動作を制御する制御回路（図示せず）が実装されている。

そして、基板４４の他方の面（図２において下面）には、温度センサー６１が設けられている。この温度センサー６１は、基板４４を挟んで第１押しボタン４１近傍の位置に設けられ、かつシリンジ２０に接触している。すなわち、分注装置１は、第１押しボタン４１とシリンジ２０との間に設けられた温度センサー６１を備えているのである。ここで、温度センサー６１は、第１押しボタン４１の直下に設けられていることが好ましい。
また、基板４４の他方の面には、ピストン３３が待機位置に位置しているか否かを検出するための原点検出センサー４５も設けられている。

図３に、温度センサー６１の近傍の拡大説明図を示す。温度センサー６１は、例えばサーミスタであり、温度センサー６１の表面は、外側に膨らむ曲面形状を有している。温度センサー６１のリード線６１ａは、基板４４の下面から下方に伸びており、途中でシリンジ２０の基端側の方向に屈曲している。この温度センサー６１は、上述したようにシリンジ２０に接触するように設けられており、シリンジ２０の温度を測定するようになっている。また、シリンジ２０は、温度センサー６１との接触面において凹部２５が形成されており、温度センサー６１と接触する接触面積が大きくなっている。なお、シリンジ２０と温度センサー６１との接触部は、凹部２５に限らず、温度センサーの形状に応じた形状とされていればよい。

さらに、本実施形態においては、図３に示すように、基板４４と温度センサー６１との間に弾性部材６２が設けられている。この弾性部材６２により、温度センサー６１がシリンジ２０側に押圧されている。弾性部材６２は、例えばスポンジなどの弾性的な材質により構成されている。

第２押ボタン４２は、装置本体１０の基端部に設けられており、頂部が装置本体１０より露出している。この第２押ボタン４２は、押下操作される場合に、内蔵するスイッチがオンとなってその旨の信号を制御回路に与えるものである。

操作ボタン４３は、第１押ボタン４１よりも基端側の装置本体１０の上面より頂部が露出している。この操作ボタン４３は、複数の押しボタンを有しており、いずれかの押しボタンが押下操作される場合、それぞれの押しボタンに割り付けられた入力指令を制御回路に与えるものである。また、かかる操作ボタン４３と第１押ボタン４１との間における装置本体１０の上面には例えばＬＣＤからなる表示部４６が設けられている。この表示部４６は、制御回路から与えられる指令に基づいて種々の情報を表示するものである。

イジェクト機構５０は、イジェクトレバー５１と、イジェクタ５２とを備えている。
イジェクタ５２は、内径がノズル２３よりも拡径となる円筒状部分５２１と、この円筒状部分５２１の基端部分に連続して設けられ、基端に向かうに連れて外径及び内径が漸次大きくなるテーパー状部分５２２とから構成されている。

イジェクトレバー５１は、装置本体１０を構成する側方カバー１１Ｌ，１１Ｒの基端側開口より外方に突出した状態で設けられている。このイジェクトレバー５１は、図示しないイジェクトロッドの基端部に接続されている。

上記のように構成した分注装置１では、電源が投入された初期の状態において、アクチュエータユニット３０のピストン３３は基準位置に位置しており、ナット３３２の突片３３２ａが、図２に図示した位置よりも先端側である原点検出センサー４５の検出可能領域に位置する。尚、図には明示していないが、特に断らない限りノズル２３にはチップが取り付けられているものとする。

このようにピストン３３が基準位置に位置した状態で、第１押ボタン４１若しくは第２押ボタン４２が押下操作されると、制御回路は電動モータ３１１に駆動指令を与えて該電動モータ３１１を駆動させる。ここで制御回路が電動モータ３１１を駆動させる時間は、操作ボタン４３等を通じて入力されることにより予め設定された量を吸引するのに十分な時間である。

このようにして電動モータ３１１を駆動すると、出力軸３２が自身の軸心回りに回転する。アクチュエータケース３５に対して出力軸３２が回転すると、これに螺合するナット３３２を有するピストン３３が付勢手段の付勢力を受けつつ出力軸３２の軸心方向に沿って基端側に向けて直線的に移動する。ピストン３３が基端側に向けて直線的に移動すると、シリンジ２０のシリンジ中空部２０ａが陰圧となることにより、ノズル２３に取り付けられるチップに薬液等の液体が吸入される。

そして、制御回路による電動モータ３１１の駆動が停止されると、ピストン３３は、最も基端側に移動した進出位置に位置する。分注装置１は、ピストン３３が進出位置に移動した状態で操作ボタン４３が押下操作されることにより注出モードに設定される。

このように注出モードに設定された状態で第１押ボタン４１若しくは第２押ボタン４２が押下操作されると、制御回路は電動モータ３１１に駆動指令を与えて該電動モータ３１１を駆動させる。なお、注出モードにおいては、電動モータ３１１の回転軸を注入時とは反対側に回転させるような通電方向にする。また制御回路が電動モータ３１１を駆動させる時間は、操作ボタン４３等を通じて入力されることにより予め設定された量を注出するのに十分な時間であり、第１押ボタン４１若しくは第２押ボタン４２が一度押下操作される度に所定量が注出できる時間である。

ここで、制御回路は、温度センサー６１の測定温度に応じて、電動モータ３１１を駆動するようになっている。
分注装置１は、例えば、図４に示すように、人差し指で第１押しボタン４１を押圧するような握り方、すなわちペンを握るような握り方で、作業者に把持される。この場合、作業者の指の熱が分注装置１に伝わり、シリンジ２０が温められてしまうことがある。このようにして、シリンジの温度が変動すると、シリンジ２０内部の空気の圧力が変動し、分注装置１が予め設定した分注する量に対して、実際に分注する量に差が生じてしまう。そのため、温度センサー６１が測定する温度に応じて制御回路が電動モータ３１１の駆動量を制御し、分注量の誤差を小さくするようになっている。

上記のようにして電動モータ３１１を駆動すると、減速機３１２において適宜減速された回転力が出力軸３２に伝達され、アクチュエータケース３５（シリンジ２０）に対して出力軸３２が自身の軸心回りに回転する。アクチュエータケース３５に対して出力軸３２が回転すると、これに螺合するナット３３２を有するピストン３３が付勢手段の付勢力に抗して出力軸３２の軸心方向に沿って先端側に向けて所定量だけ直線的に移動する。ピストン３３が先端側に向けて直線的に移動することでチップに吸入された液体の一部（所定量）が注出（分注）される。

このような第１押ボタン４１若しくは第２押ボタン４２を押下操作が行われる度に、分注装置１は、ピストン３３が所定量だけ先端側に向けて直線的に移動して所定量の液体が注出し、ピストン３３を構成するナット３３２の突片３３２ａが原点検出センサー４５の検出可能領域に位置してピストン３３が基準位置に位置することで今回の注出動作を終了する。

次に、上記分注装置１においてノズル２３に取り付けられたチップを取り外すための動作について説明する。イジェクトレバー５１を先端側に向けて押圧することで、イジェクトロッド（図示なし）を介して連結されるイジェクトレバー５１は、イジェクトバネ（図示なし）の付勢力に抗して先端側に向けて移動する。これにより、イジェクトレバー５１に連結されたイジェクタ５２は、ノズル２３に対して相対的に先端側に移動することにより、ノズル２３に取り付けられたチップを押圧し、該チップをノズル２３から離脱させることができる。

以上説明したように、本実施の形態である分注装置１によれば、基板４４の他方の面に、シリンジ２０に接触する温度センサー６１を備えているので、シリンジ２０の温度を測定し、この測定された温度に基づいて分注量を制御回路により制御し、分注量の誤差を低減することができる。分注装置１は、図４に示すように、ペンを持つように把持されるため指の熱によりシリンジ２０が温められ分注量に誤差が生じることがあるが、温度センサー６１は、指の温度が最も伝わりやすい第１押しボタン４１の近傍に設けられており、この温度センサー６１により測定された温度に基づいて分注量が即時に補正されるため、分注量の誤差を低減することができるのである。したがって、この分注装置１を用いることにより、より高精度な分注量を得ることができる。また、この分注装置１では、連続的に分注する場合においても、分注の度に、温度センサー６１の温度に基づいて即時に補正することができ、高精度な分注を行うことが可能である。

また、従来、分注装置においては、温度センサーと回路基板とが離れた場所に設けられており、回路基板と温度センサーとをケーブルなどで接続する必要があったが、分注装置１では、基板４４の他方の面に温度センサー６１が直接設けられており、ケーブルなどを必要としない構造とされているため、小型化及び低コスト化を実現可能である。

また、基板４４と温度センサー６１との間には、温度センサー６１をシリンジ２０側に押圧する弾性部材６２が設けられているので、温度センサー６１をシリンジ２０に確実に接触させ、信頼性の高い温度測定を行うことができ、機器の誤差やバラつきを最小にすることが可能である。また、本実施形態においては、シリンジ２０には凹部２５が形成されており、この凹部２５に温度センサー６１が接触する構成とされているので、温度センサー６１とシリンジ２０との接触面積を十分に確保し、より信頼性の高い温度測定を行うことができる。

更に、上記分注装置１によれば、操作入力ユニットを構成する第１押ボタン４１が装置本体１０の先端側に近接した個所に配設され、かつ第２押ボタン４２が装置本体１０の基端側に配設されているので、利用者（作業者）は、第２押ボタン４２を押下操作する場合には従来の分注装置で行っているような握り方で該分注装置１を保持することができ、第１押ボタン４１を押下操作する場合には、第１押ボタン４１を人差し指で押圧するような握り方、すなわち例えばペンを握るような握り方で該分注装置１を保持することができ、結果として、握り方を利用者が選択できる。ここで、従来の分注装置で行っているような握り方で分注装置１を把持する場合、突出部１１Ａを手に引っ掛けて把持することができる。

なお、上記の実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

例えば、上記の実施の形態では、温度センサー６１により測定された温度に基づいて分注装置１の分注量を制御する場合について説明したが、温度センサーにより測定された温度に基づいて分注装置１の吸入量を制御する構成としてもよい。

また、上記の実施の形態では、温度センサー６１はシリンジ２０に接触しシリンジ２０の温度を測定する場合について説明したが、シリンジ近傍の空気の温度を測定する構成としてもよい。

上述の実施形態では、電池３４を電源とするものであったが、本発明においては、電池以外のバッテリーを電源として搭載してもよい。

１ 分注装置
１０ 装置本体（筐体）
１１Ｌ 側方カバー
１１Ｒ 側方カバー
１１Ａ 突出部
２０ シリンジ
２０ａ シリンジ中空部
２１ シリンジ先端部
２１ａ 先端中空部
２２ シリンジ基端部
２３ ノズル
２５ 凹部
３０ アクチュエータユニット
３１ 回転アクチュエータ
３１１ 電動モータ
３１２ 減速機
３１２ａ 駆動軸部
３２ 出力軸
３２１ 出力基部
３２２ 出力基端部
３２３ 出力凹部
３３ ピストン
３３１ ピストン本体
３３２ ナット
３３２ａ 突片
３５ アクチュエータケース
４０ 操作入力ユニット（操作入力部）
４１ 第１押ボタン（先端側押ボタン）
４２ 第２押ボタン（基端側押ボタン）
４４ 基板（回路基板）
５０ イジェクト機構
５１ イジェクトレバー
５２ イジェクタ
６１ 温度センサー
６１ａ リード線
６２ 弾性部材

Claims (4)

1. 回転アクチュエータの駆動によって、ピストンを該ピストンの軸方向に沿ってシリンジ内を往復移動させ、先端のノズルを通じて液体の吸入及び注出を行う分注装置であって、
   前記シリンジの一部を収容するとともに、前記ピストンの軸方向が自身の長手方向に一致するように前記ピストンを収容し、かつ全長が全幅よりも大きい筐体と、
   前記筐体の先端側に配設され、かつ前記回転アクチュエータを駆動させるための操作入力部を構成する先端側押ボタンと、
   前記先端側押しボタンと前記シリンジとの間に設けられた温度センサーと、
   を備えることを特徴とする分注装置。
2. 前記温度センサーは、前記シリンジに接触していることを特徴とする請求項１に記載の分注装置。
3. 前記温度センサーが前記シリンジに接触するように、前記温度センサーを押圧する弾性部材を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の分注装置。
4. 前記先端側押しボタンは、前記筐体に収容されかつ前記筐体と前記ピストンとの間に設けられた回路基板の一方の面に配設されており、
   前記温度センサーは、前記回路基板の他方の面に配設され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分注装置。

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