JP6564417B2 - 液状物分析装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載されている分析用トレーを用いた分析装置は、小型化が可能で短時間に分析を行えるという利点を有するものの、分析用トレーの表面に、液槽、流路および検出部が形成され、液槽から検出部へ液体を移送させるために、各液槽毎にプランジャとシリンダとモータとからなるアクチュエータユニットを設ける必要がある。これに伴い、表面処理装置に入れる分析用トレーの数に制約が生じ、コストアップにつながるという課題があった。
本発明は上記のような背景の下になされたもので、その目的は、特許文献2に記載されているような液状の試料を貯留可能な複数の凹部および該凹部を連通する流路と、接続部および該接続部に取り付け可能な検出部とを備えた分析用トレーを用いた分析を自動的に実施することができるコンパクトな液状物分析装置を提供することにある。
円板状の基板からなる分析用トレーであって、表面の中央寄りに配置された複数の内側液槽部と、前記内側液槽部の径方向外側に設けられた複数の検出部と、前記複数の内側液
槽部のうち少なくとも2つの内側液槽部と前記複数の検出部のうち前記2つの内側液槽部の径方向外側に設けられた1つの検出部と連通するように設けられた複数組の内側流路と、前記複数の検出部の径方向外側に設けられた複数の外側液槽部と前記複数の検出部のうち対応する検出部と連通するように設けられた複数の外側流路とを表面に有する分析用トレーを載置する回転テーブルおよび光電式の検出器を備え、前記回転テーブルを回転させることで前記複数の内側液槽部に注入された液状物を対応する前記検出部へ移動させて接触させ、接触後の液状物の状態を前記検出器により検出する液状物分析装置において、
前記回転テーブルを回転させる回転駆動手段と、
1または2以上の注入針を保持し前記回転テーブルの上方にて上下方向および少なくとも水平面内において一方向に移動可能に設けられた注入ヘッドと、
前記注入ヘッドを上昇または下降させるヘッド昇降手段と、
前記注入ヘッドを水平面内一方向に移動させるヘッド移動手段と、
装置の筐体もしくは筐体に固定されたフレームに取り付けられた1または2以上のシリンジと、
前記注入針と対応するシリンジとを接続する1または2以上の送液用チューブと、
前記シリンジのプランジャを移動させるプランジャ昇降手段と、
前記ヘッド昇降手段と前記ヘッド移動手段と前記プランジャ昇降手段を駆動制御する制御手段と、
前記複数の内側液槽部および前記複数の外側液槽部の上方を覆うように前記分析用トレーの表面に設けられているシートもしくはフィルムの所定部位にベント穴を形成するためのベント針を保持し上下方向に移動可能なホルダと、
前記ホルダを上下移動させるための昇降手段と、を備えるようにしたものである。
かかる構成によれば、注入ヘッドを上昇または下降させるヘッド昇降手段によってベント針を昇降させることができるため、昇降駆動手段を注入ヘッドとベント針とで共用することができ、装置の小型化を図ることができる。
前記ヘッド移動手段は、前記可動フレームを水平面内において一方向に移動させることで前記注入ヘッドを移動させるように構成する。
上記のような構成によれば、注入ヘッドとベント針および昇降駆動手段を一体的に移動させることができるため、水平面内における移動を行う移動手段を注入ヘッドとベント針とで共用することができ、装置の小型化を図ることができる。
前記ホルダに鉛直姿勢にて固着された第1ラックと、
前記注入ヘッドもしくは注入ヘッドの支持部材に、前記第1ラックと対向しかつ所定の間隔をおいて鉛直姿勢にて固着された第2ラックと、
前記第1ラックと前記第2ラックとの間に、回転自在に配設され前記第1ラックと前記第2ラックに噛み合う歯車と、を備えるように構成する。
かかる構成によれば、注入ヘッドが上昇する時はベント針を降下させ、注入ヘッドが降下する時はベント針を上昇させる機構を少ない部品で構成することができ、装置の小型化を図ることができる。
かかる構成によれば、補充用容器を備えるため、シリンジの長さを短くしてシリンジに充填しておく液体の量を減らすことができ、これにより装置の一層の小型化を図ることができる。また、補充用容器が前記ヘッド移動手段による移動方向延長線上に配設されているため、新たにヘッド移動手段を追加せずに注入ヘッドの移動手段の移動範囲を拡大するだけでシリンジへの補充動作を行うことができる。
さらに、分析用トレー10の上記接続部13と第3液槽12Cとオーバーフロー槽14の近傍であってトレー中央寄りの位置には、遠心力で液状物が内側の液槽から接続部13、第3液槽12C、オーバーフロー槽14へそれぞれ移送浸入される際に、空気の逃げ道となる流路16A,16B,16Cおよび凹部17A,17B,17Cが形成されている。
なお、検出用パーツ20は、上述したような弾性変形を利用した装着形態の代わりに、台座部21または円錐台部22の外周に雄ネジを形成するとともに接続部13の内周面に雌ネジを形成して、雄ネジと雌ネジの螺合によって装着する形態としても良い。
さらに、図示しないが、分析用トレー10の表面は、第1液槽12Aと第2液槽12Bの上方を除き、透明もしくは半透明のシート(もしくはフィルム)で覆われており、各液槽部内の液状物が溢れ出ない構成となっている。第3液槽12Cへ液状物を注入したい場合には、後述のベント針にて表面のシート(もしくはフィルム)に穴を開けるようにしても良い。
本実施例の液状物分析装置30は、図4に示すように、分析用トレー10を載置するための回転テーブル61と、回転テーブル61の上方に位置し分析用トレー10の液槽12A,12Bに液状物(洗浄液を含む)を注入するための複数本(図では3本)の注入針32A〜32Cを保持する昇降可能な注入ヘッド33と、液状物を注入針32A〜32Cへ送り出すためのシリンジ34A〜34Cと、シリンジ34A〜34Cをそれぞれ動作させる送液駆動機構35A〜35Cと、シリンジ34A〜34Cと注入針32A〜32Cとを接続する送液用チューブ36A〜36Cとを備える。図示しないが、分析用トレー10には回転角度の基準となる原点マークが刻まれ、回転テーブル61には原点マークを読み取るセンサが取り付けられており、分析用トレー10の角度位置を把握できるように構成されている。
昇降手段40は、鉛直方向に立設された3本のガイドロッド41と、上記注入ヘッド33を保持してガイドロッド41に沿って上下方向へ移動可能な支持テーブル42と、支持テーブル42およびベント針ユニット38を上下移動させる昇降駆動機構(図7の昇降駆動モータ45および歯車46)とを備える。
図5に示すように、送液駆動機構35Aは、プランジャ57の先端が挿入されたシリンダ51と、シリンダ51の一方の端部に結合されているホルダ52と、ホルダ52の他方の端部に装着されたモータ53と、モータ53によって移動されるシャフト54と、シャフト54の端部とプランジャ57の端部の当接部57aとを連結する連結ブロック55と、移動する連結ブロック55に当接可能な位置に取り付けられて移動範囲の始端位置と終端位置を検出するリミットスイッチ56A,56Bを備えている。また、ホルダ52の底面側にホームポジション検出用のセンサ58が配置されている。
図6に示すように、分析用トレー10の回転駆動機構60は、分析用トレー10を載置する円盤状の回転テーブル61と、回転テーブル61を回転自在に支持するテーブル支持台62と、回転テーブル61を回転駆動するステッピングモータ63と、ステッピングモータ63の回転軸に装着された歯車64に巻回されステッピングモータ63の回転力を回転テーブル61へ伝達するコグドベルト65と、コグドベルト65に張力を与えるテンションローラ66を備えている。
図7に示すように、昇降手段40は、鉛直方向に配設された3本のガイドロッド41A,41B,41Cと、上記注入ヘッド33を保持して上下方向へ移動可能な支持テーブル42と、ベント針ユニット38を保持する箱状の保持ケース43と、支持テーブル42および保持ケース43を上下移動させる昇降駆動機構を備える。そして、支持テーブル42はガイドロッド41A,41Bに沿って、またベント針ユニット38はガイドロッド41Cに沿って、それぞれ上下動可能に構成されている。なお、ガイドロッド41A,41B,41Cは、可動フレーム44の上壁44Aと可動フレーム44の下部に水平姿勢で固着されたプレート44Bとによって支持されている。なお、このプレート44Bに、前述したPMT39の取付けプレートが固着されることで、上下方向へは移動不能であるが前後方向へは移動可能に構成されている。
図10には、可動フレーム44を前後方向へ移動させる水平移動機構の構成例が示されている。
前述したように、可動フレーム44には、ガイドロッド41A,41B,41Cと支持テーブル42および保持ケース43を介して、注入針32A〜32Cとベント針ユニット38が保持されている。そのため、可動フレーム44が前後方向へ移動されると、注入針32A〜32Cとベント針ユニット38およびPMT39も前後方向へ移動される。
また、PMT39による検出用パーツ20における反応物等の検出は、PMT39が間接的に可動フレーム44に固定されているため、下降動作はせずに、分析用トレー10の所望の検出用パーツ20がPMT39の検出面に対向する位置に来るように、可動フレーム44の前後方向への移動量および回転テーブル61の回転角度を制御することによって実行することができる。
図12には、上記実施形態の液状物分析装置の変形例が示されている。図12の変形例は、分析用トレー10を回転させる回転テーブル61の側方に、補充用容器81A,81B,81Cを収納する収納部82を設けたものである。補充用容器81A,81B,81Cには、シリンジ34A,34B,34Cのそれぞれに入っている液体(例えば洗浄液)と同一の液体が貯留されており、シリンジ34A,34B,34Cが空になった場合に、注入針32A,32B,32Cを補充用容器81A,81B,81Cの上方へ移動させてから降下させて、補充用の液体を吸い上げてシリンジ34A,34B,34C内へ充填できるように構成されている。
なお、図12においては、図示の都合で、補充用容器81A,81B,81Cを収納する収納部82が回転テーブル61の側方に配設されているように示されているが、収納部82は回転テーブル61の後方に配設するように構成するのがよい。このようにすることにより、前記実施形態で説明した注入ヘッド33とベント針ユニット38を前後方向へ移動させる機構を使用して、その移動量を変えるだけでシリンジへの液体の補充動作を実施することができる。
また、注入針の数は3本に限定されず、1本または2本あるいは4本以上であっても良い。さらに、上記実施形態においては、注入針32A〜32Cのうちいずれか1つから液状物を射出するようにしているが、注入針32A〜32Cの配列あるいは分析用トレー10の液槽の配置を工夫することで、2以上の注入針から同時に液状物を射出するようにしても良い。
12A〜12C 液槽
13 接続部
14 オーバーフロー槽
15A〜15D 流路
20 検出用パーツ
30 液状物分析装置
32A〜32C 注入針
33 注入ヘッド
34A〜34C シリンジ
35A〜35C プランジャ昇降機構
36A〜36C 送液用チューブ
37A〜37C 制御基板
38 ベント針ユニット
42 支持テーブル
43 保持ケース
44 可動フレーム
45 昇降駆動モータ
46 歯車(駆動力反転伝達手段)
49A,49B ラック(駆動力反転伝達手段)
61 回転テーブル
63 回転駆動モータ
71 装置の筐体
74 水平移動用駆動モータ
77 ベルト
Claims (4)
- 円板状の基板からなる分析用トレーであって、表面の中央寄りに配置された複数の内側液槽部と、前記内側液槽部の径方向外側に設けられた複数の検出部と、前記複数の内側液槽部のうち少なくとも2つの内側液槽部と前記複数の検出部のうち前記2つの内側液槽部の径方向外側に設けられた1つの検出部と連通するように設けられた複数組の内側流路と、前記複数の検出部の径方向外側に設けられた複数の外側液槽部と前記複数の検出部のうち対応する検出部と連通するように設けられた複数の外側流路とを表面に有する分析用トレーを載置する回転テーブルおよび光電式の検出器を備え、前記回転テーブルを回転させることで前記複数の内側液槽部に注入された液状物を対応する前記検出部へ移動させて接触させ、接触後の液状物の状態を検出器により検出する液状物分析装置において、
前記回転テーブルを回転させる回転駆動手段と、
1または2以上の注入針を保持し前記回転テーブルの上方にて上下方向および少なくとも水平面内において一方向に移動可能に設けられた注入ヘッドと、
前記注入ヘッドを上昇または下降させるヘッド昇降手段と、
前記注入ヘッドを水平面内一方向に移動させるヘッド移動手段と、
装置の筐体もしくは筐体に固定されたフレームに取り付けられた1または2以上のシリンジと、
前記注入針と対応するシリンジとを接続する1または2以上の送液用チューブと、
前記シリンジのプランジャを移動させるプランジャ昇降手段と、
前記ヘッド昇降手段と前記ヘッド移動手段と前記プランジャ昇降手段を駆動制御する制御手段と、
前記複数の内側液槽部および前記複数の外側液槽部の上方を覆うように前記分析用トレーの表面に設けられているシートもしくはフィルムの所定部位にベント穴を形成するためのベント針を保持し上下方向に移動可能なホルダと、
前記ヘッド昇降手段の上昇力および下降力をその方向を反転して前記ホルダに伝達する駆動力反転伝達手段と、
を備えることを特徴とする液状物分析装置。 - 水平面内において一方向に移動可能に構成され、前記注入ヘッドと前記ヘッド昇降手段と前記ホルダおよび前記駆動力反転伝達手段を保持する可動フレームを備え、
前記ヘッド移動手段は、前記可動フレームを水平面内において一方向に移動させることで前記注入ヘッドを移動させるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の液状物分析装置。 - 前記駆動力反転伝達手段は、
前記ホルダに鉛直姿勢にて固着された第1ラックと、
前記注入ヘッドもしくは注入ヘッドの支持部材に、前記第1ラックと対向しかつ所定の間隔をおいて鉛直姿勢にて固着された第2ラックと、
前記第1ラックと前記第2ラックとの間に、回転自在に配設され前記第1ラックと前記第2ラックに噛み合う歯車と、
から構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の液状物分析装置。 - 前記回転テーブルの外側であって前記ヘッド移動手段による移動方向延長線上に配設された補充用容器を備え、
前記注入ヘッドは、前記回転テーブルの上方から前記補充用容器の上方まで移動可能に構成されていることを特徴とする請求項2または3に記載の液状物分析装置。
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Publications (2)
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2018
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