JP7345468B2 - ピペットユニットのリニアモータ駆動部の一部としての両側で利用可能な固定子磁石構造体を有するピペット装置 - Google Patents

ピペットユニットのリニアモータ駆動部の一部としての両側で利用可能な固定子磁石構造体を有するピペット装置 Download PDF

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Description

本願発明は、
- 1つのピペット流路を備える少なくとも1つのピペットユニットと、
- 移動軸に沿って移動するよう少なくとも1つのピペットユニットがガイドされている少なくとも1つのガイドレールを有するガイド構造体と、
- 移動軸に沿って移動するよう少なくとも1つのピペットユニットを駆動可能にするリニア駆動構造体と、
を有するピペット装置に関し、
リニア駆動装置は、ガイド構造体に対して定置の固定子を備え、ピペットユニットは、移動軸に沿って固定子に対して可動な、リニア駆動構造体の回転子を形成し、固定子は、ガイド構造体と不動に接合された固定子磁石構造体を備え、固定子磁石構造体は、磁極が交互に揃えられて移動軸に沿って互いに連続して設けられている複数の磁石を含み、回転子は、移動方向に対して直交する間隙軸に沿って固定子磁石構造体に向かい合う、給電可能な少なくとも1つの電磁式の回転子磁石構造体を備える。
ピペット装置は、液体を吸引や分注(ピペット計量)するための研究用機材として使われ、望まれれば吸引と分注との間に、吸引された液体をある場所から別の場所へ移すのにも使われる。備わっているピペット流路ごとに1つのピペットプロセスが可能である。
冒頭で挙げられたようなピペット装置は、たとえば特許文献1から知られている。この印刷物は、ガイド構造体によって移動軸に沿って可動にガイドされている複数のピペットユニットを有するピペット装置を示している。既知のピペット装置は、それぞれ互いに平行な移動軸を規定する2つのガイド構造体を備える。各ガイド構造体は、共通の台架に担持された2つのガイドレールと、同じ台架に担持された2つの固定子磁石構造体と、を備える。
既知のピペット装置の各ピペットユニットは、ちょうど1つのガイドレールでガイドされており、移動軸に沿って直接的に互いに連続する、同じ台架に設けられた2つのピペットユニットは、異なるガイドレールで交互にガイドされていて、これらのピペットユニットを、移動軸に沿って互いにできる限り近づけることができるようになっている。つまり通常は、ピペットユニットと一緒に可動なガイドキャリッジあるいはガイドスキッドも、回転子磁石構造体も、ピペット流路を形成するピペットユニットの部材よりも、移動軸の方向に寸法が大きい。異なるピペットユニットの回転子磁石構造体に別々に給電すれば、互いに独立して移動するようピペットユニットを駆動することが可能になる。
異なるガイドレールでガイドされることによって、直接的に互いに連続するピペットユニットに配設されるガイドキャリッジあるいはガイドスキッドは、軸方向につまり移動軸に沿って重なり合うことができる。同じ理由から、移動軸に沿って直接的に互いに連続するピペットユニットの回転子磁石構造体は、異なる固定子磁石構造体と交互に協働する。このやり方で、軸方向に直接的に互いに連続する回転子磁石構造体も軸方向に重なり合うことができ、それで移動軸に沿ってピペットユニットが互いにより近づくことが可能になる。
この原則は、特許文献1から知られるピペット装置では、そこで周知の2つの台架を越えて実現される。それで、共通の平面にあって互いに平行な多数のピペット流路は、移動軸に沿って互いに大きく近づくことができる。その際ピペット流路の共通の平面は、2つの台架間で等距離にある。
それで、軸方向に互いに連続するピペットユニットが、単に異なるガイドレールではなく、異なる台架の異なるガイドレールでガイドされていることによって、移動軸に沿って互いに近いピペットユニットもしくはそのコンポーネントの衝突を防ぐことができる。それで、移動軸に沿って設けられているピペットユニットの列においては、最も外側のピペットユニットに「1」を付けて、そこから連続してより大きな通し番号を付けていくと考えると、奇数番号のすべてのピペットユニットを有する小グループは、1つの台架でガイドされ、偶数番号のすべてのピペットユニットを有する小グループは、それぞれ別の台架でガイドされている。1つの小グループの中では、移動軸に沿って互いに連続するピペットユニットは、台架の2つのガイドレールのうちのそれぞれ別の1つで交互にガイドされている。
ピペットユニットを異なるガイドレールでガイドするために上で述べられていることは、異なる固定子磁石構造体との協働において、ピペットユニットの駆動部にも当てはまる。ガイドレールに対する可動式のガイドキャリッジと同じ数の比率で存在する固定子磁石構造体に対する回転子磁石構造体の配設は、ガイドレールに対するガイドキャリッジもしくはガイドスキッドの配設に相当する。つまり、既知のピペット装置の各台架は2つの固定子磁石構造体を担持し、各ピペットユニットは1つの回転子磁石構造体を担持する。移動軸に沿って直接的に互いに連続するピペットユニットの回転子磁石構造体は、異なる台架の固定子磁石構造体と協働する。同一の台架でガイドされて駆動されるピペットユニットの回転子磁石構造体は、移動軸に沿って交互にそれぞれ1つの別の固定子磁石構造体に向かい合っており、この固定子磁石構造体と協働して設けられている。
確かにこの構造によって、移動軸に沿ってピペットユニットが非常に近づくことができるが、しかしながらこのように大きく近づくためには、かなり大きな構造スペースが必要である。
欧州特許出願公開第2656083号明細書
それゆえ本願発明の課題は、冒頭で挙げられたピペット装置を発展させて、ピペット装置に必要な構造スペースを同時に小さくした上で、移動軸に沿って互いに連続するピペットユニットをこの移動軸に沿ってほぼ同じように近づけることを全体的に可能とすることである。
この課題は、本発明に従えば、少なくとも2つの回転子磁石構造体を備え、少なくとも2つの回転子磁石構造体が、共通する同じ固定子磁石構造体と駆動力を生成しつつ協働し、かつ、移動軸に対して直交する間隔軸に沿って互いに距離を置いて設けられている、冒頭で挙げられたようなピペット装置であって、共通の固定子磁石構造体は、少なくとも2つの回転子磁石構造体の間にあるピペット装置によって解決される。
移動軸に沿って互いに距離を置いて設けられていてよいが、以下において示されるように必ずしもその必要はなく、しかしながら移動軸に対して直交する間隔軸に沿って互いに距離を置いて設けられている回転子磁石構造体の記述された構造によって、固定子磁石構造体を、そのように間隔軸に沿って互いに距離を置いて設けられている回転子磁石構造体の間に省スペースで設けることができる。続いて、同一の固定子磁石構造体から出る磁場は、固定子磁石構造体の異なる側、好適には対置する側で、間隔軸に沿って互いに距離を置いて設けられている回転子磁石構造体によって、駆動力を生成するために利用され得る。
従来技術のピペット装置においては、1つの固定子磁石構造体から出る磁場は、固定子磁石構造体の一方の側でしか利用されなかった。間隙軸に沿って1つあるいは複数の回転子磁石構造体に向かい合う固定子磁石構造体の各々の側は、以下において「磁極作用側(Magnetpol-Wirkseite)」と呼ばれる。本願で紹介されるピペット装置の固定子磁石構造体は、既知のピペット装置のそれとは異なって、2つの磁極作用側を備える。
回転子磁石構造体と固定子磁石構造体との間に形成される空隙の可能な間隙寸法を非常に小さくした上で、回転子磁石構造体に配設された固定子磁石構造体の磁極作用側に沿って回転子磁石構造体を有利かつスムーズに移動させるために、磁極作用側は好ましくは、移動軸に対して平行でそれゆえ特に好ましくは平らな固定子磁石構造体の外面に形成されている。本願発明の好ましい一発展形態に従えば、同一の固定子磁石構造体の両磁極作用側は、固定子磁石構造体の互いに平行な外面に形成されている。
確かに固定子磁石構造体は、電磁石を含んでよい。しかしながら好ましくは、固定子磁石構造体の磁石は、永久磁石である。
既知のピペット装置の固定子磁石構造体では、唯一の磁極作用側とは逆の固定子磁石構造体の外面は、固定子磁石構造体を固定するために、たとえば貼着によって担持部材と接合されているが、他方で本願のピペット装置の固定子磁石構造体では、両磁極作用側を形成する外面は、好ましくは少なくとも部分的に露出している。
担持部材が強磁性の材料から形成されているならば、その担持部材は戻り磁路部材として用いられるが、それは、今記述される両側に作用する固定子磁石構造体では、もはや当てはまらない。しかしながら、比較的低質量のピペットユニットにとって十分な駆動力を準備するために、1つの固定子磁石構造体によって準備される磁場は、戻り磁路部材なしでも足りることが示された。
両側で、つまり2つの磁極作用側で作用しかつ両側で利用される固定子磁石構造体によって得られる利点を利用する、基本的に2つの異なる可能性がある。一方では、ピペットユニットが、間隔軸に沿って互いに離れて設けられている2つの回転子磁石構造体を備え、2つの回転子磁石構造体の間に固定子磁石構造体が設けられていれば、ピペットユニットの寸法がそれ以外では同じ場合、個々のピペットユニットに作用する駆動力を、移動軸に沿って増大させることができる。そうなれば、これらの回転子磁石構造体の各々は、同一の固定子磁石構造体の別の磁極作用側と駆動力の生成のために協働できる。
他方で、かつこれは好ましい利用方法であるが、ピペットユニットの数が同じ場合、駆動力を増大させる作用の他に、寸法を縮小する作用を達成でき、あるいはピペット装置の寸法が同じ場合、駆動可能なピペットユニットの数を増やすことができる。そうなればピペット装置は、別々の少なくとも2つのピペットユニットを含み、当該ピペットユニットはそれぞれ1つのピペット流路を備え、かつ、当該ピペットユニットのうちの各々は、移動軸に沿って移動するようガイド構造体でガイドされている。その場合異なるピペットユニットは、回転子磁石構造体をそれぞれ少なくとも1つずつ、好適にはちょうど1つずつ備え、異なるピペットユニットの回転子磁石構造体は、間隔軸に沿って互いに距離を置いて設けられている。これら回転子磁石構造体の間には、共通の固定子磁石構造体がある。
そうなればつまり、同一の固定子磁石構造体との協働によって移動するよう駆動され、かつ、移動軸に沿って直接的に互いに連続するピペットユニットの回転子磁石構造体を、同一の固定子磁石構造体の1つの磁極作用側と別の磁極作用側とに交互に向かい合って設けることが可能である。そうなれば、移動軸に沿って同一の固定子磁石構造体と協働するピペットユニットの回転子磁石構造体は、固定子磁石構造体の異なる側に交互に存在する。従ってこれらの回転子磁石構造体は、衝突し得ない。駆動力の生成のために、同一の固定子磁石構造体に沿ってこの固定子磁石構造体と協働するピペットユニットに、「1」から始まってより大きな番号を付けていくと考えると、奇数番号のすべてのピペットユニットの回転子磁石構造体は、固定子磁石構造体の1つの側に存在してよく、その1つの磁極作用側に向かい合いひいてはこの磁極作用側と協働できる。同様に、偶数番号のすべてのピペットユニットの回転子磁石構造体は、固定子磁石構造体のそれぞれ別の側に存在してよく、その別の磁極作用側に向かい合うので、この磁極作用側と協働できる。
ピペット装置が複数のピペットユニットを備えている場合、つまり実践において大抵のピペット装置に当てはまっていることではあるが、その場合は複数のピペットユニットの平行なピペット流路は好適には、移動軸に対して平行に延在する1つの共通のピペット流路平面にある。好ましくはしかし必然的にではないが、ピペット流路平面は、間隔軸に対して直交して延在する。しかしながらピペット装置は、ピペット流路平面が間隔軸に対して平行に配向しているように構成されていてもよい。
基本的に固定子磁石構造体は、任意の横断面形状を備えてよく、固定子磁石構造体の横断面は、好適には大きさと形状とに関して移動軸に沿って一定である。好ましくは固定子磁石構造体は、直方体状のあるいは直方体に似た形状を有する。それゆえ固定子磁石構造体は、平行で平らな少なくとも2つの外面を備え、当該外面は、固定子磁石構造体のそれぞれ1つの磁極作用側を形成する。固定子磁石構造体は、好ましくは移動軸に沿って最長の寸法を備えるので、ピペットユニットの移動経路をできる限り長くすることが可能である。必要な構造スペースをできる限り小さくするために、固定子磁石構造体の好ましくは最短の寸法は、両磁極作用側の間の厚さ寸法である。厚さ方向は、移動軸に対して直交する。移動軸に対して直交しかつ厚さ寸法に対して直交する固定子磁石構造体の幅寸法は、回転子磁石構造体と固定子磁石構造体との間で面を覆うことができるための寸法である。この寸法は、好ましくは厚さ寸法の4倍から10倍である。
間隔軸に沿って互いに距離を置いて設けられている回転子磁石構造体が、共通の固定子磁石構造体に間隙軸に沿って向かい合っているが、本願発明の好ましい一発展形態に従えば、当該間隙軸は、固定子磁石構造体の好ましい形状から、互いに平行である。それによって、固定子磁石構造体と複数の回転子磁石構造体とから形成されるリニア駆動構造体を、小さな構造スペースで実現できる。
両磁極作用側で力比率をできる限り同じにするために、1つあるいは複数の対称条件の遵守が役に立ち得る。たとえば、異なる磁極作用側を備える共通の固定子磁石構造体は、移動軸に対して平行な長手中央平面に関して物体的に鏡面対称的に形成されていてよい。この場合、磁気的な対称と物体的な対称とは異なり得る。部材が対称面の両側で、対称的な領域形状を有する同名の磁気領域を備えていれば、この部材は磁気的に対称である。それに反して、部材が対称面の両側で、対称的な物体領域を備えていれば、この部材は物体的に対称である。
上述の物体的な対称は、長手中央平面の両側で、同じ質量分散が占める結果をもたらし、それによって、それぞれの局所的な磁化とは関係なく、長手中央平面の両側で、移動軸に沿ってほぼ同じ磁場強度分散が達成可能になるようにできる。好ましくは固定子磁石構造体は、長手中央平面に関して物体的にのみ対称的であり、磁気的に対称的ではない。好ましくは固定子磁石構造体の磁石は、長手中央平面に対して直交して延在する分極化方向に分極化している。これは、好ましい一実施形態において、異極間の境界領域が、長手中央平面にあることを意味している。そうなれば、長手中央平面の一箇所では長手中央平面の両側に異極領域があるので、固定子磁石構造体は長手中央平面に関して、磁気的に非対称的である。
好ましくは、上記の長手中央軸は、移動軸に対してのみ平行なのではなく、好ましくは平行な磁極作用側を形成する外面に対しても平行である。それゆえ上記の長手中央軸は好ましくは、固定子磁石構造体の厚さ方向に対して直交している。
物理モデルに従えば、磁石の自由な外面には、磁力線が通常はこれらの外面に対して直交して延在するので、それに沿って回転子磁石構造体が固定子磁石構造体の磁極作用側に向かい合う間隙軸が、磁極作用側を形成する外面に対して直交して、および/あるいは長手中央平面に対して直交して延在していれば、回転子磁石構造体に作用する駆動力は特に効率的に達成され得る。これは、異なる磁極作用側に向かい合う、共通の固定子磁石構造体の両側に設けられた回転子磁石構造体にも当てはまる。
さらに、共通の固定子磁石構造体が、移動軸に対しても共通の固定子磁石構造体の厚さ方向に対しても平行な、共通の固定子磁石構造体の幅対称面に関して、磁気的に鏡面対称的に形成されていれば、異なる磁極作用側に向かい合う回転子磁石構造体で均一な力作用を獲得するために有利である。幅対称面は好適には、上記の長手中央平面に対して直交して配向している。前に挙げられた対称条件を遵守した上で、移動軸に沿った所与の箇所で幅対称面の両側には、同一の磁極作用側に、ただ一つの磁極がある。別の磁極は、別の磁極作用側にある。この磁気的な鏡面対称に、幅対称面に関する物体的な鏡面対称が付け加わってよい。それゆえ固定子磁石構造体は、互いに直交する2つの平面つまり長手中央平面と幅対称面とに関して、物体的に鏡面対称的に形成されていてよい。
間隙軸が間隔軸に対して平行であれば、複数の回転子磁石構造体に配設された磁極作用側とは関係なく、複数の回転子磁石構造体でできる限り均一な力作用を獲得するために好ましい。これは、互いに平行な異なる磁極作用側を形成する外面を有する特に好ましい実施形態で、固定子磁石構造体の各外面に、外面に対して平行な端部面を有する回転子磁石構造体が向かい合う場合に、当てはまっている。
本願においては、固定子磁石構造体の磁極作用側を向く回転子磁石構造体の端部面と、回転子磁石構造体を向きかつ磁極作用側を形成する固定子磁石構造体の外面と、の間を延在する軸に、「間隙軸」という用語が付されている。好ましい場合のように、端部面と外面とが互いに平行であれば、間隙軸は、端部面と外面との法線である。あまり好ましくはないが、端部面と外面とが角を成していれば、疑わしくは間隙軸は端部面と外面との間の角を二等分する面の法線である。
異なる磁極作用側と協働する可動な回転子磁石構造体での均一な磁気作用およびひいては同じ力作用は、共通の固定子磁石構造体の磁石の分極化方向が、間隙軸に対して平行に延在することによって達成され得る。上記の長手中央平面が物体的な鏡面対称面である場合には、共通の固定子磁石構造体の磁石の分極化方向は、好ましくは長手中央平面に対して平行である。それによって、上記の幅対称面での磁気的な鏡面対称も、達成することができる。
固定子磁石構造体をできる限り安定してかつ耐久性を持って形成するために、固定子磁石構造体は、磁極作用側を形成するその外面のうちの少なくとも1つ、対称の理由から好ましくはそのような外面の両方に、非磁性の、つまり特に強磁性ではない材料から成る支持枠を備える。しかしながら、そのような外面とそれに向かい合う回転子磁石構造体との間の望ましくない大きい磁気抵抗を回避するために、そのような支持枠は薄く実施されているべきであり、それゆえ固定子磁石構造体はあまり安定化され得ない。好ましくは、磁極作用側を形成する固定子磁石構造体の外面は、磁気抵抗をできる限り小さくするために、回転子磁石構造体とともに形成される空隙を越えて露出している。
磁力の恒常的な作用下にある固定子磁石構造体をできる限り安定して準備するために、固定子は、移動軸に沿って延在する保持枠を備えてよく、当該保持枠は、移動軸に沿って互いに連続する、共通の固定子磁石構造体の磁石と機械的におよび/あるいは接着性で接合されている。好ましくは保持枠は、固定子磁石構造体の磁極作用側を越えて張り出していない。それゆえ保持枠は、特に好ましくは、固定子磁石構造体よりも少なくとも厚くもなく強度もなく、好ましくは薄く形成されている。
固定子磁石構造体の安定性をさらに向上させるために、固定子は、第1の保持枠から離れたところに、この保持枠に対して平行な第2の保持枠を備えてよく、当該第2の保持枠は、移動軸に沿って互いに連続する、共通の固定子磁石構造体の磁石と機械的におよび/あるいは接着性で接合されており、保持枠および第2の保持枠は、保持枠および第2の保持枠の間に、固定子磁石構造体を保持する。好ましくは保持枠は、固定子磁石構造体の上記の幅寸法に沿って、互いに距離を置いて設けられている。第1の保持枠について本願内で述べられることは、第2の保持枠にも当てはまる。
保持枠および第2の保持枠が、回転子磁石構造体をできる限り邪魔しないようにするために、保持枠および第2の保持枠が、移動軸に対して直交し、共通の固定子磁石構造体と協働する回転子磁石構造体の間隙軸に対しても直交して、互いに距離を置いて設けられていれば、好ましい。同じ理由から、保持枠および第2の保持枠が、間隔軸に対して直交して互いに離れて設けられていることが、好ましい。
固定子磁石構造体を安定化させるために、保持枠および/あるいは第2の保持枠は、固定子磁石構造体の磁石に力を加えることができなくてはならない。このために意図されていてよいのは、保持枠および/あるいは第2の保持枠が、固定子磁石構造体から突き出ている固定突出部が中に突き入る固定間隙あるいは固定溝を規定することである。固定突出部は、たとえば個々の磁石を適当に形作ることによって、固定子磁石構造体と一体的に形成されていてよい。しかしながら、磁石として好ましい永久磁石は、材料によってはしばしば脆く、局所的な外部の力作用だけで破損しやすい。それゆえ、固定突出部が、保持枠および/あるいは第2の保持枠の第1の部分枠に形成されていれば、有利かもしれない。その際第1の部分枠は、非磁性の材料から製造されており、固定子磁石構造体の磁石と接合、特に貼着されている。第1の部分枠はたとえば、T字形のプロファイルを備えてよく、横棒は、固定子磁石構造体と、特に移動軸に沿って厚さ方向に延在するその幅狭側と接合されていてよいので、たとえば固定子磁石構造体と接合されている横棒の中心から突き出ているT字プロファイルの縦棒が、固定突出部として使われてよい。そうなれば、保持枠および/あるいは第2の保持枠の第2の部分枠は、中に縦棒が入り込む溝を備えてよい。
できる限り適切な材料を選択するために、特に、保持枠および/あるいは第2の保持枠に対して可動な回転子磁石構造体によって、保持枠および/あるいは第2の保持枠においてたとえば渦電流の形成のような誘導作用を回避するために、保持枠および/あるいは第2の保持枠は、複数のディスク状枠部材から構成されていてよい。ディスク状枠部材は好ましくは、移動軸に対して直交するレイアウト方向に互いに連続して設けられている。それに沿ってディスク状枠部材が積重されているレイアウト方向は、好ましくは間隙軸に対しておよび/あるいは固定子磁石構造体の厚さ方向に対して平行に延在し、間隙軸および厚さ方向は、特に好ましい実施形態においては平行である。さらに、ディスク状枠部材を適当に異なって見積もることによって、上述の固定間隙もしくは固定溝を、すでに製造時に、ディスク状枠部材を積重することで容易に形成できる。保持枠および/あるいは第2の保持枠あるいは少なくとも1つ、好ましくはすべてのディスク状枠部材は、好ましい一発展形態に従えば、ステンレス鋼、好適にはオーステナイト鋼から製造されている。材質番号1.4301のステンレス鋼が、特に好ましい。
すでに上で示唆されたように、ピペット装置は好ましくは、複数のピペットユニットを備え、そのピペット流路は同様に好ましくは、移動軸に対して平行な共通のピペット流路平面にある。普通は、複数のピペットユニット、好ましくはすべてのピペットユニットは、移動軸に沿って移動するようピペットユニットをガイドするガイド構造体の同じ側に突き出ている。それゆえガイド構造体は、移動軸に対して直交する力だけでなく、移動軸回りのモーメントも支持できなくてはならない。このモーメント支持は、各ピペットユニットが、互いに距離を置いて設けられている2つのガイドレールでガイドされていることによって、有利に行われ得る。それゆえ好ましい一発展形態に従えば、ガイド構造体は少なくとも4つの平行なガイドレールを備えてよく、当該ガイドレールは、架空の角柱の側面の縁部を形成するように設けられている。本願発明の好ましい一発展形態にとっては、そのそれぞれのガイドレールでのピペットユニットのガイド箇所のガイド距離が同時に有利に大きい場合、移動軸に沿ったピペットユニットの接近性を改善するために、複数のピペットユニット、好適にはすべてのピペットユニットに当てはまるのは、1つのピペットユニットが移動するよう2つのガイドレールでガイドされており、当該ガイドレールの間には、側面の2つの対置する周方向の各々に、それぞれのピペットユニットをガイドしないガイドレールによって規定された少なくとも1つのさらなる角柱縁部があることである。好ましくはガイド構造体は、部材数が不必要に多くなるのを回避するために、ちょうど4つのガイドレールを備える。同様に構造スペースの必要性の理由から、およびガイドレールに生じるできる限り同じ大きさの力を顧慮して、角柱が直方体であれば、好ましい。同様に構造スペースの必要性をできる限り小さくする理由から、固定子磁石構造体は、仮想の角柱の内部に設けられている。好ましくは、ガイド構造体でガイドされるすべてのピペットユニットは、上述のようにガイドされている。
その際、少なくとも4つの、好ましくはちょうど4つのガイドレールを有するガイド構造体は、好ましくは1つの共通の台架あるいは台架部分で担持されている。
移動軸に沿ったピペットユニットの接近性をできる限り良好にするために、本願発明の好ましい一発展形態に従えば、移動軸に沿って直接的に互いに連続するピペットユニットは、移動するようそれぞれ1つの別のペアのガイドレールでガイドされている。その際、移動軸に沿って直接的に互いに連続し、かつ同一のガイド構造体に沿ってガイドされるピペットユニットを、移動軸に沿って互いにできる限り近づけることができるようにするために、これらのピペットユニットがガイドレールを共有しなければ、さらに好ましい。それで特に好ましくは、移動軸に沿って直接的に互いに連続するそれぞれ2つのピペットユニットに当てはまるのは、これらのピペットユニットをそれぞれガイドするガイドレールのペアは、共通のガイドレールを備えていないということである。
移動軸に沿って直接的に互いに連続するピペットユニットの接近性をさらに改善するために、ピペット装置は、複数の固定子磁石構造体を備えてよい。固定子磁石構造体は、できる限り問題なく回転子磁石構造体とそれぞれ配設されたそれらの磁極作用側との協働を可能にするために、互いに移動軸に対して直交する距離を置いて設けられている。再度構造スペースの必要性をできる限り小さくする理由から、複数の固定子磁石構造体は好ましくは、1つの共通の延伸面に設けられている。好ましくは、多くはちょうど2つの固定子磁石構造体を含む。複数の固定子磁石構造体とガイド構造体の少なくとも4つのガイドレールとは好ましくは、ピペット装置の定置の台架の同一の担持部分に設けられている。
一般的に言えば、ピペット装置は、できる限り多くの数のピペットユニットを受容するために、好ましくは、2n個の磁極作用側を有するn個の別々の固定子磁石構造体を備える。そうなれば、移動軸に沿って直接的に互いに連続する2n個のピペットユニットの任意の一グループの回転子磁石構造体は、それぞれ異なる磁極作用側に配設されており、駆動力の生成のために、これらの磁極作用側と協働する。このやり方で、好適には9mm以下のピペット流路距離で、ピペットユニットを移動軸に沿って互いに近づけることができる。上で説明されているように、好ましくはn=2である。
本願発明は以下において、添付の図に基づいてより詳細に説明される。図に示されるのは、以下である。
ピペット装置の本発明に係る一実施形態のごく概略的な平面図である。 図1の切断面II-IIで見た場合の図1の実施形態のごく概略的な横断面図である。 より明瞭にするために、ピペットユニットとガイドレールとを省略した、図2の領域IIIのごく概略的な拡大横断面図である。
図1から図3において、本願のピペット装置の本発明に係る一実施形態は、全般的に符号10が付されている。ピペット装置10は、ピペット装置10の配置場所に関して定置である台架12を備える。本例において、C字形の長く延びたプロファイルから成る、図1および図2において示される台架12の担持部分14は、非磁性の材質から形成されている。これは、プラスチック、特に空洞のないプラスチックであってよい。たとえばアルミニウムのような金属が好ましい。
基部14cによって互いに接合されている平行なその両辺部14a、14bの外側には、それぞれ2つのガイドレールが取り付けられている(図2参照)。図2において上部の辺部14aのガイドレールは、符号16および18を有し、下部の辺部14bのガイドレールは、符号20および22を有する。図1においては、観察者に対向するガイドレール18、22だけが認識できる。別の2つのガイドレール16、20は、表わされたガイドレール18、22で隠されている。一緒に1つのガイド構造体23を形成するガイドレール16から22は、リニアガイドの普通のガイドレールである。
図1において認識できるように、ピペット装置10は、複数のピペットユニットを備え、図1においては代表でそのうち4つのピペットユニット24、26、28、30が表わされている。ピペットユニット24から30は同一に構成されているので、1つのピペットユニットの記述は、ピペット装置10のすべてのピペットユニットに当てはまる。例示的に、図2でも表わされているピペットユニット30が引き合いに出されるであろう。
それ自体既知のやり方で、ピペットユニット30は、ピペット流路軸Kに沿って延伸するピペット流路32を備える。すべてのピペットユニット24から30のピペット流路軸Kは互いに平行であり、好ましくは共通の流路軸平面にある。ピペット流路軸Kは、図1および図2の図平面に対して平行である。ピペット流路24から30には、それ自体既知のやり方で、使い捨てピペット先端部34が分離可能に連結されており、当該使い捨てピペット先端部内に液体が、同様に既知のやり方で吸引され、かつ吸引された液体が当該ピペット先端部から分注され得る。
ピペットユニット30は、上部の辺部14aの領域においては上部のガイドキャリッジ36によって、下部の辺部14bの領域においては下部のガイドキャリッジ38によって、ガイドレール16から22もしくはガイド構造体23によって規定された移動軸Bに沿って移動するようガイドされている。移動軸Bは、図1の図平面に対して平行に延在し、図2および図3の図平面に対して直交して延在する。ガイド間隔を有利にかつできる限り大きくするために、ピペットユニット30のガイドキャリッジ36、38は、移動軸Bに関して真正面に向かい合うガイドレール18および20でガイドされている。それでこれらのガイドキャリッジは、ピペット流路軸Kに沿ってもピペット流路軸Kに対して直交しても、互いに距離を置いている。
図2において認識できるように、4つのガイドレール16から22は、架空の角柱の側面の縁部を形成するように、設けられている。その際ピペット装置10の各ピペットユニットは、移動軸Bに沿って延在する対角平面上にある2つのガイドレールでガイドされている。その際、移動軸Bに沿って直接的に互いに連続するピペットユニットは、全く異なるガイドレールのペアで交互にガイドされており、該当するピペットユニットから移動軸Bに沿って2つ先のピペットユニットは、該当するピペットユニットと同じガイドレールのペアによってガイドされている。それでピペットユニット24および28はガイドレール16および22にガイドされており、他方でピペットユニット26および30はガイドレール18および20にガイドされている。それで、1つのペアのガイドレール上でピペットユニットをガイドするガイドキャリッジの各ペアのガイドキャリッジは、ピペット流路軸Kに沿ってもピペット流路軸Kに対して直交しても、互いに距離を置いている。
本願の実施例において移動軸Bに沿って実現される間隔は、移動軸Bに対して直交して実現されるガイド間隔よりもかなり小さいものであるが、ピペットユニットのガイドキャリッジのガイド間隔をさらに広げるために、ガイドキャリッジは好ましくは、移動軸Bに沿っても互いに距離を置いて設けられている。
ピペットユニット30のガイドキャリッジ36、38は、ピペットユニットフレーム40によって、一緒に移動するために互いに連結されている。フレーム40にはピペット流路32が保持されており、当該ピペット流路32は図2および図3において別々には表わされていないが、そのピペット流路軸Kはその相対的な配向に関して図2において示されている。
ピペットユニット24から30は、それぞれリニアモータ駆動で、移動軸Bに沿って移動するよう駆動されている。このためにピペット装置10は、全部で2つの固定子42、44を備え、当該固定子はほぼ同じに構成されており、単に鏡像であるいは互いに対して180度回転して、台架12の担持部分14に設けられている。この理由から、その記述は下部の固定子44にも適用可能なので、図2において上部の固定子42だけを記述すれば十分である。
固定子42を記述するために、上部の固定子42を拡大して示している図3が参照される。
固定子42は、図2および図3の図平面に対して直交してひいては移動軸Bに沿って延在する固定子磁石構造体45を、中心部材として備える。固定子磁石構造体45は、移動軸Bに沿って互いに連続する永久磁石48を含み、当該永久磁石48はほぼ同一に形成されており、交互の分極化方向Pを有して互いに連続して設けられているだけである。永久磁石48は、表わされた実施例においては、その厚さ方向Dに分極化されており、規定に従えば分極化方向Pで、S極はそれぞれの永久磁石48のN極に続く。図3において表わされている永久磁石48の分極化方向Pは右から左へ延在し、つまり永久磁石48のN極は永久磁石48の右側にあり、S極は対応して永久磁石48の左側にある。永久磁石48およびひいては固定子磁石構造体45は全体で、移動軸Bに沿ってかつ厚さ方向Dに直交して延在する長手中央平面Lに関して、物体的に鏡面対称的に形成されている。長手中央平面Lは、磁極間に分離平面も形成するので、永久磁石48および固定子磁石構造体45は全体で、長手中央平面Lに関して磁気的にではなく物体的にのみ鏡面対称的である。
その上、永久磁石48および固定子磁石構造体45は全体で、長手中央平面Lに対して直交する厚さ中央平面である厚さ対称面Sに関して、物体的にも磁気的にも鏡面対称的に形成されている。
固定子磁石構造体45で特別なのは、固定子磁石構造体45が、露出した1つの外面50だけでなく、互いに反対側の露出した2つの外面50および52を備えることである。取り付けが完了して運転準備されたピペット装置10で、これらの外面50、52の各々に、回転子磁石構造体58もしくは60の端部面51もしくは53が向かい合う(図3参照)。それで固定子磁石構造体45は、各外面50もしくは52に1つずつ2つの磁極作用側54および56を備える。それで、固定子磁石構造体45から出る磁場は、固定子磁石構造体45の2つの対置する側54、56で、駆動力の生成のために、利用可能である。
図2において、切断面II-IIの背後にあるピペットユニット30の回転子磁石構造体58が表わされており、当該回転子磁石構造体58は、一緒に移動するためにピペットユニットフレーム40と接合されて、間隙軸Gに沿った僅かな空隙を形成しつつ、上部の固定子磁石構造体45の磁極作用側56に端部面53(図3参照)で向かい合っている。回転子磁石構造体58は、互いにずれた異なる電気相に割り当てられている少なくとも3つのコイルから成る、図2において認識できないコイル構造体を含む。
固定子42と回転子磁石構造体58および60は、リニア駆動構造体59を形成する。
図2において、切断面II-IIの手前にあるピペットユニット26の回転子磁石構造体60が、破線で表わされており、当該回転子磁石構造体60は、回転子磁石構造体58と同じ固定子磁石構造体45と協働するが、しかしながらその別の磁極作用側54と協働する。この磁極作用側54に、回転子磁石構造体60の端部面51が向かい合う(図3参照)。間隔軸Aに沿って互いに距離を置いて設けられている回転子磁石構造体58および60は、必然的に移動軸Bに沿って互いに変位している。しかしながらこの変位は、本願では間隔軸Aを決定する際に重要ではない。間隔軸Aは常に、移動軸Bに対して直交している。間隔軸Aは本願では、間隙軸Gに対して同軸もしくは平行であり、両回転子磁石構造体58、60の間隙軸Gは平行である。それで固定子磁石構造体45は、移動軸Bに対して直交して、かつ、特に固定子磁石構造体45の外面50、52に対して直交する間隔軸Aに沿って互いに距離を置いて設けられている、異なるピペットユニット30もしくは26の回転子磁石構造体58および60の間にある。
単に完璧を期するためだけに指摘しておくべきは、回転子磁石構造体60は代替的に、一緒に移動するために、回転子磁石構造体58と同じピペットユニット30と接合されていてよいということである。そうなれば、ピペットユニット30の寸法がそれ以外では同じ場合に固定子磁石構造体45から出る磁場を両側で利用できるので、ピペットユニット30が1つの回転子磁石構造体58しか備えていない場合よりも大きな、理想的には2倍大きな駆動力を、ピペットユニット30に行使できる。
表わされた実施例のように、各ピペットユニットが回転子磁石構造体を1つしか備えていないならば、ガイド構造体23と固定子磁石構造体45、46とに関して構成法が同じ場合には、両側で利用可能な固定子磁石構造体45もしくは46によって、固定子磁石構造体45、46の各々がそれぞれ磁極作用側を1つしか備えていない場合と比べて、リニアモータで駆動されるピペットユニットの数を2倍多くピペット装置10に設けることができる。
その際、両固定子磁石構造体45、46の長手中央平面Lは、同一平面で共通の平面にある。
磁極作用側を形成するための露出した外面を有する固定子磁石構造体45、46を準備するには、付随する固定子42、44の特別な構成が必要である。図3において示されているように、固定子磁石構造体45は、移動軸Bに対しても厚さ方向Dに対しても直交するその幅方向、つまり移動軸の他の長手中央平面Lの第2の延伸方向において、互いに距離を置いて設けられている保持枠70および72によって固設されている。
保持枠70、72は、それぞれ、2つの外側ディスク状枠部材70a、70cもしくは72a、72cを備え、当該外側ディスク状枠部材は、その間に、それぞれ1つの中央ディスク状枠部材70bもしくは72bを備える。ディスク状枠部材70aから70cおよび72aから72cは、非磁性の材料から製造されている。ディスク状枠部材70aから70cおよび72aから72cは、積重軸Vに沿ってパケット化されており、積重軸Vに沿って互いに連続する。積重軸Vは、互いにそれぞれ平行なディスク状枠部材70aから70cおよび72aから72cの主要延伸平面に対して直交している。中央ディスク状枠部材70b、72bは、移動軸Bと積重軸Vとに対して直交して、これらの中央ディスク状枠部材をそれぞれ外側で囲むディスク状枠部材70a、70cもしくは72a、72cよりも短く実施されている。それで各保持枠70、72には、移動軸Bに沿って延在する固定溝70dもしくは72dが形成され得る。これらの固定溝70d、72d内には、永久磁石48のそれぞれ1つの固定突出部48aもしくは48bが突き入っており、当該固定突出部48a、48bは、表わされた実施例においては、永久磁石48と一体的に形成されている。それで、固定溝70d、72d内に突き入る固定突出部48a、48bは、保持枠70、72によって形状接続的に保持されている。付加的に、固定突出部48a、48bは、接着剤によって接着性で、保持枠70、72に固着されていてよい。
保持枠72は、距離要素74、76の間に設けられて、ネジ78によって遮蔽部62、64の間に挟持されている。その際距離要素74は、ネジ78が螺入されているネジ山74aを備え、他方でそれぞれ別の距離要素76は、貫通開口部76aを備えてよい。
固定子42、44も、ネジなどの通常の固定手段によってあるいは接着性で、台架12と接合されていてよい。
図3において表わされているように、間隔軸Aに沿ってもしくは間隙軸Gに沿って離れて、遮蔽部62もしくは64は、固定子磁石構造体46に向かい合ってよい。これらの遮蔽部のうちの1つ、つまり表わされた例では遮蔽部64は、固定子磁石構造体46から離れて向いている側に長手方向スケール65を備えてよく、当該長手方向スケール65は、ピペット装置10の運転中に読取りヘッド68によって、それぞれのピペットユニットの位置決定のために移動軸Bに沿って走査される。
読取りヘッド68は、回転子磁石構造体58の給電を制御するための制御電子機器を備えてよい。
図1において表わされた4つのピペットユニット24から30のうちの各々は、そのそれぞれの回転子磁石構造体を介して、両固定子磁石構造体45、46の別の磁極作用側に配設されており、駆動力の生成のために、この磁極作用側と協働する。
10 ピペット装置
12 台架
14 担持部分
14a 担持部分の辺部
14b 担持部分の辺部
14c 担持部分の基部
16 ガイドレール
18 ガイドレール
20 ガイドレール
22 ガイドレール
23 ガイド構造体
24 ピペットユニット
26 ピペットユニット
28 ピペットユニット
30 ピペットユニット
32 ピペット流路
34 使い捨てピペット先端部
36 ガイドキャリッジ
38 ガイドキャリッジ
40 ピペットユニットフレーム
42 固定子
44 固定子
45 固定子磁石構造体
46 固定子磁石構造体
48 永久磁石
48a 固定突出部
48b 固定突出部
50 外面
51 端部面
52 外面
53 端部面
54 磁極作用側
56 磁極作用側
58 回転子磁石構造体
59 リニア駆動構造体
60 回転子磁石構造体
62 遮蔽部
64 遮蔽部
65 長手方向スケール
68 読取りヘッド
70 保持枠
70a 外側ディスク状枠部材
70b 中央ディスク状枠部材
70c 外側ディスク状枠部材
70d 固定溝
72 保持枠
72a 外側ディスク状枠部材
72b 中央ディスク状枠部材
72c 外側ディスク状枠部材
72d 固定溝
74 距離要素
74a ネジ山
76 距離要素
76a 貫通開口部
78 ネジ
A 間隔軸
B 移動軸
D 厚さ方向
K ピペット流路軸
G 間隙軸
L 長手中央平面
P 分極化方向
S 厚さ対称面
V 積重軸

Claims (17)

  1. - それぞれがピペット流路(32)を備える複数のピペットユニット(24、26、28、30)と、
    - 移動軸(B)に沿って移動するよう前記複数のピペットユニット(24、26、28、30)がガイドされている少なくとも1つのガイドレール(16、18、20、22)を有するガイド構造体(23)と、
    - 前記移動軸(B)に沿って移動するよう前記複数のピペットユニット(24、26、28、30)を駆動可能にするリニア駆動構造体(59)と、
    を有するピペット装置(10)であって、
    前記リニア駆動構造体(59)は、前記ガイド構造体(23)に対して定置の少なくとも1つの固定子(42、44)を備え、各ピペットユニット(24、26、28、30)は、前記移動軸(B)に沿って前記少なくとも1つの固定子(42、44)に対して可動な、前記リニア駆動構造体(59)の回転子を形成し、
    前記少なくとも1つの固定子(42、44)は、前記ガイド構造体(23)と不動に接合された少なくとも1つの固定子磁石構造体(45、46)を備え、該少なくとも1つの固定子磁石構造体(45、46)は、分極方向(P)が交互になって前記移動軸(B)に沿って互いに連続して設けられている複数の磁石(48)を含み、
    各回転子は、前記移動軸(B)に対して直交する間隙軸(G)に沿って前記固定子磁石構造体(45)に向かい合う、給電可能な少なくとも1つの電磁式の回転子磁石構造体(58、60)を備えるピペット装置(10)において、
    前記複数のピペットユニット(24、26、28、30)の前記ピペット流路(32)は、前記移動軸(B)に対して平行に延在する1つの共通ピペット流路面内に存在し、
    前記少なくとも1つの固定子磁石構造体(45、46)は2つの磁極作用側(54、56)を有し、
    前記ピペット装置(10)は、少なくとも2つの回転子磁石構造体(58、60)を備え、前記少なくとも2つの回転子磁石構造体(58、60)は、共通する同じ固定子磁石構造体(45)と駆動力を生成しつつ協働し、かつ、前記移動軸(B)に対して直交する間隔軸(A)に沿って互いに距離を置いて設けられ、共通の前記固定子磁石構造体(45)は、少なくとも2つの前記回転子磁石構造体(58、60)の間にあり、
    前記ガイド構造体(23)は少なくとも4つの平行なガイドレール(16、18、20、22)を備え、該ガイドレール(16、18、20、22)は、架空の角柱の側面の縁部を形成するように設けられており、前記複数のピペットユニット(24、26、28、30)の各ピペットユニット(24、26、28、30)は、移動するよう2つのガイドレール(16/22、18/20)でガイドされており、該ガイドレール(16/22、18/20)の間には、側面の2つの対置する周方向の各々に、それぞれの前記ピペットユニット(24、26、28、30)をガイドしないガイドレール(18/20、16/22)によって規定された少なくとも1つのさらなる縁部があることを特徴とするピペット装置(10)。
  2. 少なくとも1つの前記ピペットユニット(24、26、28、30)は、前記間隔軸(A)に沿って互いに距離を置いて設けられている2つの回転子磁石構造体(58、60)を備え、該回転子磁石構造体(58、60)の間に、共通の前記固定子磁石構造体(45)があることを特徴とする請求項1に記載のピペット装置(10)。
  3. 前記間隔軸(A)に沿って互いに距離を置いて設けられている、共通の前記固定子磁石構造体(45)の前記回転子磁石構造体(58、60)は、互いに平行な間隙軸(G)に沿って互いに向かい合って配置されていることを特徴とする請求項1あるいは2に記載のピペット装置(10)。
  4. 前記間隙軸(G)は、前記間隔軸(A)に対して平行であることを特徴とする請求項3に記載のピペット装置(10)。
  5. 共通の前記固定子磁石構造体(45)の各磁石(48)の分極化方向(P)は、前記間隙軸(G)に対して平行に延在することを特徴とする請求項3あるいは4に記載のピペット装置(10)。
  6. 前記少なくとも1つの固定子(42、44)は、前記移動軸(B)に沿って延在する保持枠(70、72)を備え、該保持枠(70、72)は、前記移動軸(B)に沿って互いに連続する、共通の前記固定子磁石構造体(45)の磁石(48)と機械的におよび/あるいは接着性で接合されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のピペット装置(10)。
  7. 前記少なくとも1つの固定子(42、44)は、前記保持枠(70)から離れたところに、該保持枠(70)に対して平行な第2の保持枠(72)を備え、該第2の保持枠(72)は、前記移動軸(B)に沿って互いに連続する、共通の前記固定子磁石構造体(45)の磁石(48)と機械的におよび/あるいは接着性で接合されており、前記保持枠(70)および前記第2の保持枠(72)は、前記保持枠(70)および前記第2の保持枠(72)の間に、共通の前記固定子磁石構造体(45)を保持することを特徴とする請求項6に記載のピペット装置(10)。
  8. 前記間隔軸(A)に沿って互いに距離を置いて設けられている、共通の前記固定子磁石構造体(45)の前記回転子磁石構造体(58、60)は、互いに平行な間隙軸(G)に沿って互いに向かい合って配置されており、前記保持枠(70)および前記第2の保持枠(72)は、前記移動軸(B)に対して直交し、共通の前記固定子磁石構造体(45)と協働する前記回転子磁石構造体(58、60)の前記間隙軸(G)に対しても直交して、互いに距離を置いて設けられていることを特徴とする請求項7に記載のピペット装置(10)。
  9. 前記保持枠(70)および前記第2の保持枠(72)は、前記間隔軸(A)に対して直交して互いに離れて設けられていることを特徴とする請求項7あるいは8に記載のピペット装置(10)。
  10. 前記保持枠(70)は、前記固定子磁石構造体(45)から突き出ている固定突出部(48a、48b)が中に突き入る固定間隙を規定することを特徴とする請求項7から9のいずれか1項に記載のピペット装置(10)。
  11. 前記少なくとも1つの固定子(42、44)は、前記保持枠(70)から離れたところに、該保持枠(70)に対して平行な第2の保持枠(72)を備え、該第2の保持枠(72)は、前記移動軸(B)に沿って互いに連続する、共通の前記固定子磁石構造体(45)の磁石(48)と機械的におよび/あるいは接着性で接合されており、前記保持枠(70)および前記第2の保持枠(72)は、前記保持枠(70)および前記第2の保持枠(72)の間に、共通の前記固定子磁石構造体(45)を保持し、前記第2の保持枠(72)は、前記固定子磁石構造体(45)から突き出ている固定突出部(48a、48b)が中に突き入る固定間隙を規定することを特徴とする請求項6から10のいずれか1項に記載のピペット装置(10)。
  12. 前記保持枠(70)および/あるいは前記第2の保持枠(72)は、前記移動軸(B)に対して直交する積重軸(V)に沿って互いに連続して設けられている複数のディスク状枠部材(70a、70b、70c、72a、72b、72c)から構成されていることを特徴とする請求項7から11のいずれか1項に記載のピペット装置(10)。
  13. 前記移動軸(B)に沿って直接的に互いに連続するピペットユニット(24、26、28、30)は、移動するようそれぞれ1つの別のペアのガイドレール(16/22、18/20)でガイドされていることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載のピペット装置(10)。
  14. 前記移動軸(B)に沿って直接的に互いに連続するそれぞれ2つのピペットユニット(24/26、26/28、28/30)に関して、前記2つのピペットユニット(24/26、26/28、28/30)をそれぞれガイドする前記ガイドレールのペア(16/22、18/20)は、共通のガイドレール(16、18、20、22)を備えていないことを特徴とする請求項13に記載のピペット装置(10)。
  15. ピペット装置(10)は、互いに前記移動軸(B)に対して直交する距離を置いて設けられている複数の固定子(42、44)および複数の固定子磁石構造体(45、46)を備えることを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載のピペット装置(10)。
  16. 複数の該固定子磁石構造体(45、46)は、1つの共通の延伸面に設けられていることを特徴とする請求項15に記載のピペット装置(10)。
  17. 前記ピペット装置(10)は、2倍の数の磁極作用側(54、56)を有する複数の別個の固定子磁石構造体(45、46)を含み、
    前記固定子磁石構造体(45、46)の2倍の数のピペットユニット(24、26、28、30)を含むピペットユニット(24、26、28、30)のグループであって、ピペットユニット(24、26、28、30)のこのグループの前記ピペットユニット(24、26、28、30)は前記移動軸(B)に沿って互いに直接続いているピペットユニット(24、26、28、30)のグループの各ピペットユニット(24、26、28、30)の前記回転子磁石構造体(58、60)は、それぞれ異なる磁極作用側(54、56)と関係付けられ、前記磁極作用側(54、56)と相互作用して駆動力を生成することを特徴とする請求項1から16のいずれか1項に記載のピペット装置(10)。
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