JP6537869B2 - 液体注出装置本体及び液体注出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体注出装置本体及び液体注出装置に関するものである。

従来、液体注出装置本体と、この液体注出装置本体の先端側に取り付けられたシリンジカートリッジとを備えた液体注出装置が知られている。この液体注出装置本体は、モータのような回転アクチュエータ（駆動源）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筒体内を往復移動させ、先端側のシリンジカートリッジを通じて液体の吸入及び注出を行うように構成されている。

一方、シリンジカートリッジは、シリンジとプランジャとを有し、液体注出装置本体のピストンの進退（往復移動）によって、プランジャがシリンジに対して進退し、先端のノズルを通じて、シリンジカートリッジ内に液体を吸入したり、シリンジカートリッジ内の液体を注出したりするようになっている。

上述したカートリッジ式の液体注出装置として、例えば特許文献１、２には、駆動モータの駆動を制御することによりピストンの移動を制御して注出速度を調節するようにした液体注出装置が開示されている。

特開２００６−２３０７０１号公報 特開２００４−１３０００５号公報

ところで、前述の液体注出装置は、吸入及び注出が行われる液体の種類によっては、液体を吸入及び注出する毎に、滅菌ガスや高圧水蒸気（例えば約１２０℃、１分間）による滅菌処理が必要となる場合がある。特に、手で直接把持する型式の液体注出装置では、装置使用時に手から液体注出装置本体側に種々の汚染が伝わることが考えられ、液体注出装置本体にもカートリッジ同様の滅菌処理を施すことが望まれている。

前述したように液体注出装置がモータ等の駆動源を有する場合、駆動源に滅菌ガスや水蒸気が入りこむと動作不具合や故障などの原因となる。例えば、特許文献１、２に記載の液体注出装置において滅菌処理をすると、ピストンと筒体内との間の隙間から滅菌ガスや水蒸気が浸入してしまう。このため、カートリッジのみを滅菌することはできても、液体注出装置本体は滅菌できないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、滅菌処理が可能な液体注出装置本体及び液体注出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、本発明の一態様に係る液体注出装置本体は、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筒体内を進退させ、先端側に取り付けられるシリンジカートリッジを介して液体の吸入及び注出を行う液体注出装置本体であって、前記ピストンが進退可能に該ピストンの外周面と前記筒体の内周面との間の隙間を埋め、気体が外部から前記隙間を通じて前記回転アクチュエータ側に流入することを防止するシール部を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る液体注出装置本体において、前記シール部は、ピストンシールであることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る液体注出装置本体は、前記ピストンの先端側に取り付けられた、磁石を有する磁石部を備え、該磁石部は、前記シリンジカートリッジと前記ピストンとが一軸上に配置されるように前記シリンジカートリッジのプランジャと磁気的に接続され、前記ピストンは、前記磁石部を介して前記プランジャを前記シリンジカートリッジに対して進退させることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る液体注出装置本体は、前記ピストンの軸方向が長手方向となるように形成され、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近接した個所に配設され、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、を備え、前記回転アクチュエータの出力軸、前記ピストン、及び前記プランジャが一軸上に配置されることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る液体注出装置本体は、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筒体内を進退させ、先端側に取り付けられるシリンジカートリッジを介して液体の吸入及び注出を行う液体注出装置本体であって、前記ピストンの先端側に取り付けられた、磁石を有する磁石部を備え、該磁石部は、前記シリンジカートリッジと前記ピストンとが一軸上に配置されるように前記シリンジカートリッジのプランジャと磁気的に接続され、前記ピストンは、前記磁石部を介して前記プランジャを前記シリンジカートリッジに対して進退させることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る液体注出装置は、前述の液体注出装置本体と、該液体注出装置本体の先端側に取り付けられたシリンジカートリッジと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、滅菌処理が可能な液体注出装置本体及び液体注出装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態である液体注出装置を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施形態である液体注出装置の縦断面を示す概略説明図である。 図３は、本発明の実施形態である液体注出装置の縦断面を示す斜視断面図である。 図４は、本発明の実施形態である液体注出装置本体の縦断面を示す概略説明図である。 図５は、本発明の実施形態である液体注出装置本体の縦断面を示す斜視断面図である。 図６は、図２に示す液体注出装置の要部拡大図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る液体注出装置本体及び液体注出装置の好適な実施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。

図１は、本発明の実施形態である液体注出装置１を示す斜視図である。この図１は、液体注出装置１を先端側から見た場合を示している。
ここで例示する液体注出装置１は、液体注出装置本体１０と、この液体注出装置本体１０の先端側に取り付けられたシリンジカートリッジ１００及びノズル１１０とを備えている。液体注出装置１は、例えば薬液、試薬、又は検体等の液体を吸入したり注出したりするものである。液体注出装置１は、先端側がカートリッジ式とされており、シリンジカートリッジ１００の取り替えが可能となっている。

図２は、本発明の実施形態である液体注出装置１の縦断面を示す概略説明図である。図３は、本発明の実施形態である液体注出装置１の縦断面を示す斜視断面図である。まず、本発明の実施形態である液体注出装置１が備えるシリンジカートリッジ１００について説明する。

シリンジカートリッジ１００は、シリンジ１０１と、このシリンジ１０１の基端側（図２において右側）から挿通されたプランジャ１０２とを備え、内部に液体を封入可能とされている。

シリンジ１０１は筒状に形成され、シリンジ１０１の先端側（図２において左側）は閉塞するとともに液体が通過する細径の流路１０３が形成されている。本実施形態において、シリンジカートリッジ１００の先端に、取り外し可能なノズル１１０（注射針）が設けられている。
一方、シリンジ１０１の基端側は、プランジャ１０２によって閉塞されている。シリンジ１０１の後端部には、後述するシリンジカートリッジ保持部２５と嵌合する凸部１０４が形成されている。

プランジャ１０２は円筒形状とされている。プランジャ１０２の後端部は、後述する磁石部５０に取り付けられるプランジャ取付部１０２ａを有している。プランジャ取付部１０２ａは、磁石と吸着が可能な金属材料により構成されている。プランジャ１０２の外径は、シリンジ１０１の内径よりもわずかに小さく設定されている。プランジャ１０２は先端に、シリンジ１０１の径方向に密着するゴム部１０２ｂを有し、このゴム部１０２ｂによりシリンジ１０１の基端側が閉塞されている。そして、プランジャ１０２がシリンジ１０１内を進退することにより、ノズル１１０を通じて、シリンジ１０１内に液体を吸入したり、シリンジ１０１内の液体を注出したりすることができるようになっている。

図４は、本発明の実施形態である液体注出装置本体１０の縦断面を示す概略説明図である。図５は、本発明の実施形態である液体注出装置本体１０の縦断面を示す斜視断面図である。
液体注出装置本体１０は、内部に収容空間を有する筐体１１を備えている。筐体１１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ている。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、これにより筐体１１の全長が全幅よりも大きくなっている。本実施形態において、筐体１１は、外部からの気体の侵入を防止するシール構造を有している。

筐体１１内には、筒体２０、シリンジカートリッジ保持部２５、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が設けられている。
筒体２０は、筐体１１の長手方向に延在している。筒体２０の内部には、後述するピストン３３、磁石部５０、及びプランジャ１０２が配置されている。この筒体２０内において、ピストン３３、磁石部５０、及びプランジャ１０２が進退（往復移動）可能とされている。

シリンジカートリッジ保持部２５は円筒形状とされ、シリンジカートリッジ保持部２５の先端側（図２及び図４において左側）が筐体１１の先端部と連結し、シリンジカートリッジ保持部２５の基端側が筒体２０の先端側に連続して設けられている。シリンジカートリッジ保持部２５は、シリンジカートリッジ１００（シリンジ１０１）の外周側面を保持するとともにシリンジカートリッジ保持部２５の基端側に形成された凹部２６がシリンジ１０１の凸部１０４に嵌合している。これにより、シリンジカートリッジ保持部２５は、シリンジカートリッジ１００を保持し、シリンジカートリッジ１００の移動を規制している。

本実施形態において、筐体１１とシリンジカートリッジ保持部２５、及びシリンジカートリッジ保持部２５と筒体２０との間の隙間は、気体の侵入を防止するシール構造とされている。すなわち、筐体１１の外側からの気体の侵入や、筐体１１とシリンジカートリッジ保持部２５、シリンジカートリッジ保持部２５と筒体２０、の間の隙間からの気体の侵入は防止されている。

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、筐体１１の収容空間の基端側に収容された電池（図示なし）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、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、筒体２０の内径よりも僅かに小さいものである。また、ピストン３３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。

また、ピストン３３の基端部には、ナット３３ａが取り付けられている。ナット３３ａは樹脂材料等から構成されるものである。このナット３３ａ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３３ａの外周部には、径方向外側に向けて延在する突片３３ｂが形成されている。

そして、ピストン３３と筒体２０との間には、シール部６０が設けられている（図６参照）。このシール部６０は、ピストン３３が進退可能にピストン３３の外周面と筒体２０の内周面との間の隙間を埋め、気体が外部から隙間を通じて回転アクチュエータ３１側に流入することを防止するためのものである。本実施形態において、シール部６０は、ピストン３３の先端に形成された凹部３３ｃと筒体２０との間に、周方向に沿って配設されており、このシール部６０によって、筒体２０とピストン３３との間が閉塞されている。

本実施形態においてシール部６０は、具体的には、リング形状のピストンシールとされている。シール部６０はピストン３３が筒体２０内で進退しても、摺動可能に設けられ、筒体２０とピストン３３との間の閉塞を維持できるようになっている。

なお、本実施形態においては、ピストン３３の先端部にシール部６０が設けられている場合を図示しているが、ピストン３３の長手方向の中央部や基端部側にシール部６０が設けられていても良い。すなわち、筒体２０内から回転アクチュエータ３１側に気体が流入することを防止するようにシール部６０が設けられていれば良い。また、本実施形態では、シール部６０が一か所のみ設けられている場合について図示しているが、シール部６０は複数個所に設けられていても良い。

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、本実施形態においては、第１押ボタン４１ａ及び第２押ボタン４１ｂからなる先端側押ボタン４１を備えている。

先端側押ボタン４１（第１押ボタン４１ａ及び第２押ボタン４１ｂ）は、筐体１１の先端側に近接した個所に設けられており、その頂部が筐体１１より露出している。この先端側押ボタン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、例えば第１押ボタン４１ａは液体を注出するための操作ボタン、第２押ボタン４１ｂは液体を吸入するための操作ボタンである。

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が設けられている。基板４４は、筐体１１の収容空間に収容されており、液体注出装置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、本実施形態の液体注出装置１は、液体注出装置本体１０のピストン３３の先端側と、シリンジカートリッジ１００のプランジャ１０２の後端側との間に磁石部５０を備えている（図６参照）。この磁石部５０は、ピストン３３の先端にネジ５１によって固定されており、プランジャ１０２のプランジャ取付部１０２ａと磁気的に接続される。金属材料からなるプランジャ取付部１０２ａと磁石部５０とは磁気力により強固に固定され、ピストン３３の進退に応じて、プランジャ１０２は磁石部５０を介してシリンジ１０１に対して進退することができる。

上記のように構成した液体注出装置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３３ａの突片３３ｂ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。

このようにピストン３３が基準位置に位置した状態で、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、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３３ａが設けられたピストン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、磁石部５０を介してプランジャ１０２も基端側に向けて移動し、シリンジ１０１の内部空間１０１ａが陰圧となることにより、ノズル１１０の先端から液体が吸入される。

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。
次いで、第１押ボタン４１ａ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、第１押ボタン４１ａを押下し液体を注出する場合、電動モータ３１１の回転軸を吸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、第１押ボタン４１ａ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（筒体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３３ａが設けられたピストン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、プランジャ１０２も直線的に移動し、シリンジカートリッジ１００内に吸入された液体の一部（所定量）が注出（分注）される。

第１押ボタン４１ａの押下操作が行われる度に、液体注出装置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を注出し、ピストン３３を構成するナット３３ａの突片３３ｂ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。

液体注出装置１は、シリンジカートリッジ１００の滅菌処理だけでなく、液体注出装置本体１０も滅菌処理（滅菌ガス処理、高圧水蒸気処理など）が必要となることがある。液体注出装置本体１０は、前述したようにピストン３３が進退可能にピストン３３の外周面と筒体２０の内周面との間の隙間を埋め、気体が外部から隙間を通じて回転アクチュエータ３１側に流入することを防止するシール部６０を備えている。すなわち、液体注出装置本体１０では、シリンジカートリッジ１００の取付位置から回転アクチュエータ側への気体の侵入をシール部６０によって防止することができ、液体注出装置本体１０は滅菌処理が可能となっている。

また、本実施形態においては、シール部６０はピストンシールとされているので、ピストン３３が筒体２０内を進退可能に、ピストン３３の外周面と筒体２０の内周面との間の隙間を確実に埋めることができる。

また、液体注出装置本体１０は、ピストンの先端に取り付けられた磁石部５０を有しているので、ピストン３３とシリンジカートリッジ１００のプランジャ１０２とを磁気力を利用して容易に着脱することができる。

上述したように磁石部５０によってピストン３３とプランジャ１０２とを固定することにより、ピストン３３とプランジャ１０２とを複雑な機構により固定する必要がないため、液体注出装置本体１０の構成を簡素にでき、液体注出装置本体１０の長手方向の長さを短くすることが可能となる。これにより、液体注出装置１において、回転アクチュエータ３１と、ピストン３３と、プランジャ１０２とを一軸上に配置しても、装置が長手方向に過剰に長くなることがないため、小型な装置を実現できる。例えば、液体注出装置１の長手方向の長さを短縮化することにより、人差し指で先端側押ボタン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、作業者が把持することが可能な液体注出装置を容易に実現することができる。

なお、上記の実施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、上述の実施形態では、液体注出装置本体１０がシール部６０を備える場合について説明したが、滅菌処理が必要でない場合は、シール部６０を備えていなくても良い。

また、上述の実施形態では、液体注出装置本体１０が磁石部５０を有する場合について説明したが、磁石部５０を有していなくても良い。この場合、例えば、ピストンとプランジャとが嵌合されるなど、他のロック機構により接続される構成とすれば良い。

また、上述の実施形態では、液体注出装置１において、ノズル１１０をシリンジカートリッジ１００から取り外し可能な構造である場合について説明したが、ノズル１１０とシリンジカートリッジ１００とが一体な構造とされていても良い。

また、上述の実施形態では、電池を電源とするものであったが、電池以外のバッテリーを電源として搭載しても良い。

１ 液体注出装置
１０ 液体注出装置本体
１１ 筐体
１１Ｌ 側方カバー
１１Ｒ 側方カバー
２０ 筒体
２５ シリンジカートリッジ保持部
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
３３ａ ナット
３３ｂ 突片
３３ｃ 凹部
３５ アクチュエータケース
４０ 操作入力ユニット
４１ 先端側押ボタン
４１ａ 第１押ボタン
４１ｂ 第２押ボタン
４４ 基板（回路基板）
５０ 磁石部
５１ ネジ
６０ シール部
１００ シリンジカートリッジ
１０１ シリンジ
１０２ プランジャ
１０２ａ プランジャ取付部
１０２ｂ ゴム部
１０３ 流路
１０４ 凸部
１１０ ノズル

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筒体内を進退させ、先端側に取り付けられるシリンジカートリッジを介して液体の吸入及び注出を行う液体注出装置本体であって、
   前記ピストンが進退可能に該ピストンの外周面と前記筒体の内周面との間の隙間を埋め、気体が外部から前記隙間を通じて前記回転アクチュエータ側に流入することを防止するシール部と、
   前記ピストンの先端側に取り付けられた、磁石を有する磁石部と、
   を備え、
   前記シール部は、前記ピストンの先端に形成された凹部と前記筒体との間に、周方向に沿って配設されており、かつ前記磁石部は前記凹部の前記先端側の内壁を構成しており、
   該磁石部は、前記シリンジカートリッジと前記ピストンとが一軸上に配置されるように前記シリンジカートリッジのプランジャと磁気的に接続され、
   前記ピストンは、前記磁石部を介して前記プランジャを前記シリンジカートリッジに対して進退させることを特徴とする液体注出装置本体。
2. 前記シール部は、ピストンシールであることを特徴とする請求項１に記載の液体注出装置本体。
3. 前記ピストンの軸方向が長手方向となるように形成され、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近接した個所に配設され、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、を備え、
   前記回転アクチュエータの出力軸、前記ピストン、及び前記プランジャが一軸上に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の液体注出装置本体。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の液体注出装置本体と、該液体注出装置本体の先端側に取り付けられたシリンジカートリッジと、を備えることを特徴とする液体注出装置。

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