JPH08146012A - 電動ピペット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液の吸入と分注吐出とを高精度に実行すると
共に，装置全体の小型化を図った汎用性ある電動ピペッ
ト装置を提供すること。 【構成】 液吸入用のシリンダ部１の一方の端部に係合
されたピストン部２と、このピストン部２の一方の端部
に連結され該ピストン部２と同方向の往復移動が許容さ
れた円筒状スライダ本体３と、この円筒状スライダ本体
３に往復移動を付勢する往復移動付勢手段４とを備え、
この往復移動付勢手段４を、円筒状スライダ本体３の貫
通ねじ穴３Ａを介して該円筒状スライダ本体３に往復運
動を付勢する主ねじ部４Ａと、この主ねじ部４Ａを回転
駆動するモータ４Ｂとにより構成する。そして、シリン
ダ部１の他方の端部に、液吸入用のチップ部９を着脱自
在に装備したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動ピペット装置に係
り、とくに、汎用性が考慮された電動ピペット装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】医療用の自動検査装置においては、検体
や試薬等の液体を任意の量だけ吸入し或いは吐出を成す
ための電動スポイド，即ち電動ピペット装置が、従来よ
り必要不可欠なものとなっている。この種の電動ピペッ
ト装置は、単に医療分野に限定されず、物理学，科学，
生物学等の液体を扱う各分野，および分析，製薬，バイ
オ関連分野等では従来より広く使用されている。

【０００３】そして、これら各分野で使用されている電
動ピペット装置は、注射器に近似したシリンジをモータ
駆動する本体部から液の吸入吐出を担うピペット部まで
を，フレキシブルチューブを使用して配管すると共に、
このフレキシブルチューブを介して液の吸入吐出の制御
が行われるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、当該フ
レキシブルチューブは直角に曲折して装備することがで
きないため、その装備に際しては手間がかかり、また、
フレキシブルチューブ内の空気が温度変化によって膨張
したり収縮したりするため、温度変化によってフレキシ
ブルチューブによる液の吸入吐出量が変化することとな
り、このため例えば均等分注作業等に際しては最初と最
後で分注量が異なる等の不都合が生じていた。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、とくに液の吸入と分注吐出とを高精度に実行
すると共に，装置全体の小型化を図った汎用性ある電動
ピペット装置を提供することを、その目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、液吸入用のシリンダ部と、このシリンダ部の一方の
端部に係合されたピストン部と、このピストン部の一方
の端部に連結され当該ピストン部と同方向の往復移動が
許容された円筒状スライダ本体と、この円筒状スライダ
本体に往復移動を付勢する往復移動付勢手段とを備えて
いる。この往復移動付勢手段は、円筒状スライダ本体の
中心軸上に設けられた貫通ねじ穴を介して当該円筒状ス
ライダ本体に往復運動を付勢する主ねじ部と、この主ね
じ部を必要に応じて正逆いずれの方向にも自在に回転駆
動するモータとにより構成されている。そして、シリン
ダ部の他方の端部に、液吸入用のチップ部を着脱自在に
装備する、という構成を採っている。

【０００７】また、請求項２記載の発明では、前述した
請求項１記載の電動ピペット装置において、円筒状スラ
イダ本体の一方の端部に，当該円筒状スライダ本体と共
に回転し且つ主ねじに螺合された押圧ねじ部材を装備す
る。そして、この押圧ねじ部材をモータ側に押圧するコ
イルばねを円筒状スライダ本体に装備する、という構成
を採っている。

【０００８】更に、請求項３記載の発明では、前述した
請求項１又は２記載の電動ピペット装置において、ピス
トン部と円筒状スライダ本体とを、当該円筒状スライダ
本体の他方の端部に装備された連結用ねじ部材を介して
連結すると共に、この連結用ねじ部材の内側中央部に主
ねじ部の先端面に向けて一部露出した状態の硬球を装備
する、という構成を採っている。これによって前述した
目的を達成しようとするものである。

【０００９】

【作用】モータ４Ｂが作動して主ねじ部４Ａが右回転す
ると、これに螺合している円筒状スライダ本体３は、例
えば図１の上方向に移動する。同時に、この円筒状スラ
イダ本体３に連結されたピストン部２も図１の上方向に
移動し、これによってシリンダ内が負圧状態に設定され
てチップ部９に外部の液体が吸入される。このピストン
部２の上方への移動量はモータ４Ｂの回転数によって決
定される。

【００１０】分注動作に際しては、モータ４Ｂを所定回
転数逆転させる。この逆転により、円筒状スライダ本体
３とピストン部２が図１の下方向に移動し、これによっ
てシリンダ内が加圧状態に設定されてチップ部９の液体
が外部に吐出される。この場合、モータ４Ｂの逆転の回
転数を分注毎に同一とすると、ピストンによって押し出
される液体の量も同一となり、常に一定量の液体が複数
の容器に分注される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図２に基
づいて説明する。

【００１２】この図１乃至図２に示す実施例は、液吸入
用のシリンダ部１と、このシリンダ部１の一方の端部
（図１の上方部）に係合されたピストン部２と、このピ
ストン部２の一方の端部（図１の上方部）に連結され当
該ピストン部２と同方向の往復移動が許容された円筒状
スライダ本体３と、この円筒状スライダ本体３に往復移
動を付勢する往復移動付勢手段４とを備えている。

【００１３】この内、往復移動付勢手段４は、円筒状ス
ライダ本体３の中心軸上に設けられた貫通ねじ穴３Ａを
介して当該円筒状スライダ本体３に往復運動を付勢する
主ねじ部４Ａと、この主ねじ部４Ａを必要に応じて正逆
いずれの方向にも自在に回転駆動するモータ４Ｂとを含
んで構成されている。このモータ４Ｂは本実施例ではス
テッピングモータが使用されている。

【００１４】主ねじ部４Ａは、その一方の端部（図１の
上方部）が動力伝達軸を構成している。そして、この主
ねじ部４Ａの動力伝達軸部分に前述したモータ４Ｂの回
転力がカップリング４Ｅを介して伝達されるようになっ
ている。このモータ４Ｂは、円筒状の上部ハウジング５
の図２に於ける上端部に固定装備されている。

【００１５】この上部ハウジング５は、内部に一対のベ
アリング５ａ，５ｂを装備している。この一対のベアリ
ング５ａ，５ｂによって、前述した主ねじ部４Ａの動力
伝達軸部分が嵌合され支持されている。これによって主
ねじ部４Ａは、円滑に回転し得るようになっている。符
号５ｃはスペーサを示す。

【００１６】上部ハウジング５の図１に於ける下端部に
は、同一外径の中間ハウジング６がねじ部を介して着脱
自在に連結装備されている。この中間ハウジング６の内
部には前述した円筒状スライダ本体３が摺動自在に装備
されている。

【００１７】この円筒状スライダ本体３は、中心軸上に
貫通穴が形成され、その貫通穴内の両出口部分が幾分大
きい穴部を構成し、そして、当該貫通穴の中央部に前述
した貫通ねじ穴３Ａが形成されている。また、この円筒
状スライダ本体３の中央部の外周部分には、中心軸に沿
って比較的幅の狭いガイド部材３Ｂがネジ止めされてい
る。このガイド部材３Ｂに対応して、前述した中間ハウ
ジング６の中央部側面部分に、前述したガイド部材３Ｂ
が中間ハウジング６の中心軸線に沿った往復移動を許容
する所定幅のガイド用長穴３Ｃが設けられている。

【００１８】そして、このガイド用長穴３Ｃとこれに係
合するガイド部材３Ｂとの働きによって、前述した円筒
状スライダ本体３はその回転動作が規制され、中心軸線
に沿った往復移動のみが許容されるようになっている。

【００１９】この円筒状スライダ本体３の図１に於ける
下端部の貫通穴部分には、前述したピストン部２のピス
トン２ａを固定支持する連結ねじ部材３Ｅが螺合されて
いる。この連結ねじ部材３Ｅを介して、円筒状スライダ
本体３の往復移動力が前述したピストン部２に直接伝達
されるようになっている。符号２ｂはピストン２ａの中
心軸部分に固定装備され当該ピストン２ａを前述した連
結ねじ部材３Ｅに連結する連結バーを示す。この連結バ
ー２ｂは、その図１における下端部がピストン２ａの下
端部（先端部）にロー付けされ、またその上端部が連結
用ねじ部材３Ｅにロー付けされている。また、ピストン
２ａの中心軸部分には、前述した連結バー２ｂをロー付
けした先端部を除いて、当該連結バー２ｂよりも直径が
幾分大きい穴２Ｃが形成されている。この穴２Ｃと連結
バー２ｂとの間に隙間を設けることにより、ピストン２
ａの運動方向には剛性が高く且つ半径方向には柔軟性を
有するピストン連結機構が得られる。これにより、ピス
トン２ａとシリンダ部１との中心位置ズレによる部品間
の干渉が防止され、ピストン２ａの動作が円滑に行われ
るようになっている。

【００２０】ピストン部２を円筒状スライダ本体３に連
結する連結ねじ部材３Ｅの図１に於ける上端面に、主ね
じ部４Ａ下端面に向けて一部露出した状態の硬球３Ｋが
装備されている。このため、主ねじ部４Ａの回転停止を
急激に行うことなく，回転停止に伴う衝撃が幾分緩和さ
れて吸引動作の終点位置に停止される。

【００２１】また、この円筒状スライダ本体３の図１に
於ける上端部の貫通穴部分には、円筒状スライダ本体３
と共に回転し且つ円筒状スライダ本体３の主ねじ部４Ａ
に螺合された押圧ねじ部材７と，この押圧ねじ部材７を
常時モータ４Ｂ側に付勢するコイルばね７Ａとが装備さ
れている。符号３Ｓは押圧ねじ部材７の回転を規制する
切り溝を示す。

【００２２】このコイルばね７Ａの押圧動作によって、
押圧ねじ部材７はモータ４Ｂ側（図１の上方側）に常時
押圧される。このため、主ねじ部４Ａは前述した円筒状
スライダ本体３の貫通ねじ穴３Ａとの螺合に際しては常
時モータ４Ｂ側に押圧されており、かかる点において主
ねじ部４Ａの動作時における貫通ねじ穴３Ａとの間のバ
ックラッシュによる悪影響がほぼ１００パーセント排除
された状態となっている。

【００２３】中間ハウジング６の図１に於ける下端部に
は、当該中間ハウジング６と同一の外径の係合部１Ａを
備えた液吸入用のシリンダ部１が、その係合部１Ａで着
脱自在に螺合されている。符号１Ｂはシリンダ空間１ａ
の上部開口端部に装備された断面Ｙ形状の環状シールを
示す。また、符号１Ｃはシール押え板を示す。この断面
Ｙ形状の環状シール１Ｂにより、ピストン２ａとの間の
動作抵抗が小さく且つスティックスリップが小さい状態
で当該ピストン２ａとの間の気密性が有効に保持される
ようになっている。

【００２４】このシリンダ部１は、その中央部から図１
の下端部にかけて急に細く形成され、その細く形成され
た部分のねじ部側（図１の上側）の内部に、シリンダ空
間１ａが形成されている。このシリンダ空間１ａにおい
ては、図１の上端部が開口され、前述したピストン部２
のピストン２ａが出入り可能に組み込まれている。ま
た、シリンダ部１の図１における下方に延設された部分
には、その中心軸部分に、前述したシリンダ空間１ａの
下端部中央から外部に通ずる吸入用の貫通口１ｂが形成
されている。

【００２５】そして、この吸入用の貫通口１ｂが形成さ
れたシリンダ部１の他方の端部（図１における下端部）
に、液吸入用のチップ部９が着脱自在に装備されてい
る。

【００２６】このチップ部９は、本実施例では使い捨て
方式のもので、先端部が細く形成されたテーパ付きの管
状部材からなり、プラスチック等によって形成されてい
る。また、このチップ部９については、シリンダ部１と
の組み合わせで種々の大きさのものが予め準備され、汎
用化されている。

【００２７】また、図２の上端部には、前述した主ねじ
部４Ａに連結されたツマミ部１０が装備されている。こ
のツマミ部１０は、ピストン２ａの位置を外部から手動
で調整するためのものである。

【００２８】次に、上記実施例の動作を説明する。

【００２９】図２に示すモータ４Ｂを作動状態に設定し
たのち当該モータ４Ｂからみて主ねじ部４Ａが右回転す
ると、これに螺合している円筒状スライダ本体３は、そ
のガイド部材３Ｂ部分がガイド用長穴３Ｃに案内されて
図１の上方向に移動する。同時に、この円筒状スライダ
本体３に連結されたピストン部２も図１の上方向に移動
し、これによってシリンダ空間１ａが負圧状態に設定さ
れてチップ部９に外部の液体が吸入される。このピスト
ン部２の上方への移動量はモータ４Ｂの回転数によって
決定する。このため、モータ４Ｂの回転数を任意に設定
することにより液体の吸入量を任意に特定することがで
きる。

【００３０】分注動作に際しては、モータ４Ｂを所定回
転数逆転させる。この逆転により、円筒状スライダ本体
３とピストン部２が図１の下方向に移動し、これによっ
てシリンダ空間１ａが加圧状態に設定されてチップ部９
の液体が外部に吐出される。この場合、モータ４Ｂの逆
転の回転数を分注毎に同一とすると、ピストン２ａによ
って押し出される液体の量も同一となり、常に一定量の
液体が複数の容器に分注される。

【００３１】このように、上記実施例によると、モータ
４Ｂの回転数を制御することによってシリンダ部１側で
吸入する液の量を調整することができるばかりでなく、
その分注に際してはモータの回転数の制御によってその
分注量の適量を高精度に設定することができ、シリンダ
部１の他端部のチップ部９を着脱自在に装備したので、
吸入される液の収納容積を必要に応じて自由に設定する
ことができ、シリンダ空間１ａを液吸入側に近く配設し
たので、シリンダ空間１ａと液吸入口部分との間の空間
領域を少なくすることができ、このため液吸入路１ｂ内
に存在する空気の量が少なくなり液の吸入および送出の
精度を高めることができる。

【００３２】また、コイルばね７Ａの作用により円筒状
スライダ本体３が常時モータ４Ｂ側に押圧されるため、
この円筒状スライダ本体３と当該円筒状スライダ本体３
に螺合する主ねじ部４Ａとの間のバックラッシュによる
ガタツキがなくなり、かかる点において液の吸入および
吐出の量を更に高精度に設定することができる。

【００３３】更に、主ねじ部４Ａの先端面が硬球３Ｋに
当接するようにしたので、主ねじ部４Ａの急激な回転停
止が緩和され、吸引動作の終点位置も容易に検知される
こととなり、かかる点において、原点センサが不要とな
る。

【００３４】図３に、図１に開示したシリンダ部１およ
びチップ部９の他の例を示す。

【００３５】この内、図３（Ａ）に示すシリンダ部１１
およびチップ部１２は、少量の液を高精度に分注するた
めのものである。このため、シリンダ部１１は前述した
図１の場合より全体的に細く形成され、これに対応して
ピストン１３ａも細く形成され、同時にチップ部１２も
小型化されている。その他の構成は前述した図１ないし
図２の実施例と同一となっている。

【００３６】また、図３（Ｂ）に示すシリンダ部１６お
よびチップ部１７は、比較的量の多い液を高精度に分注
するためのものである。このため、シリンダ部１６は前
述した図１の場合より全体的に太く形成され、これに対
応してピストン１８ａも太く形成され、同時にチップ部
１７も大型化されている。その他の構成は前述した図１
ないし図２の実施例と同一となっている。

【００３７】図４に、図１に開示したシリンダ部１およ
びチップ部９の他の例を示す。この図４に示すチップ部
は洗浄型の固定方式のものであり、この点が図１の使い
捨て方式のチップ部９と異なる。

【００３８】この内、図４（Ａ）に示すシリンダ部２１
およびチップ部２２は、比較的量の少ない液を高精度に
分注するためのものである。また、図４（Ｂ）に示すシ
リンダ部２６およびチップ部２７は、比較的量の多い液
を高精度に分注するためのものである。この場合、チッ
プ部２２，２７はステンレスを素材として形成されてい
る。符号２２Ａ，２７Ａは、チップ部２２，２７をそれ
ぞれシリンダ部２１，２６に固定するための取り付けね
じ部材を示す。また、符号２２Ｂ，２７Ｂは、気密及び
固定用のＯリングを示す。符号２１Ｂ，２６Ｂは、ピス
トンを示す。その他の構成は前述した図１ないし図２の
実施例と同一となっている。

【００３９】このように、上記実施例によると、例えば
最大吸入量を変えたい場合等にあっては、図１に於ける
シリンダ部１を図３又は図４のものとそっくり取り替え
ることにより、数１０マイクロリットル用から数ＣＣ用
までの吸入量を対象として分注動作を成し得るという利
点がある。

【００４０】

【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、請求項１記載の発明では、モータ
の回転数を制御することによってシリンダ部側で吸入す
る液の量を調整することができるばかりでなく、その分
注に際してはモータの回転数の制御によってその分注量
の適量を高精度に設定することができ、シリンダ部の他
端部に、液吸入用のチップ部を着脱自在に装備したの
で、吸入される液の収納容積を必要に応じて自由に設定
することができ、従って汎用化が可能となり、シリンダ
部を液吸入側に近く配設したので、シリンダ部と液吸入
口部分との間の空間領域を少なくすることができ、この
ため小型化が可能となり、且つ液吸入路内に存在する空
気の量が少なくなるため液の吸入および送出の精度を高
めることができるという従来にない優れた電動ピペット
装置を提供することができる。

【００４１】また、請求項２記載の発明では、上述した
請求項１記載の作用効果を有するほか、コイルばねの作
用により円筒状スライダを常時モータ側に押圧するよう
にしたので、この円筒状スライダと当該円筒状スライダ
に螺合する主ねじとの間のバックラッシュによるガタツ
キがなくなり、かかる点において液の吸入および吐出の
量を更に高精度に設定することができるという従来にな
い優れた電動ピペット装置を提供することができる。

【００４２】更に、請求項３記載の発明では、上述した
請求項１記載の作用効果を有するほか、更に、主ねじ先
端面に向けて一部露出した状態の硬球を前述した円筒状
スライダの内部先端に装備したので、液の吸引動作の終
点位置を容易に特定することができ、とくに主ねじの先
端面が硬球に当接するようにしたので、主ねじの回転停
止を急激に行うことなく，その立ち上がりが幾分緩和さ
れた状態で吸引動作の終点位置が検知されることとな
り、かかる点において、原点センサが不要となり、更に
モータに与える衝撃も緩和されることから装置全体の耐
久性増大を図り得るという従来にない優れた電動ピペッ
ト装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すモータ部分を省略した
断面図である。

【図２】本発明の一実施例を示すチップ部部分を省略し
た断面図である。

【図３】図１に示す実施例におけるシリンダ部チップ部
の他の例を示す断面図で、図３（Ａ）は少量の液を対象
とした場合を示す図、図３（Ｂ）は多量の液を対象とし
た場合を示す図である。

【図４】図１に示す実施例におけるシリンダ部およびチ
ップ部の他の例を示す断面図で、図４（Ａ）は通常の量
の液を対象とした場合を示す図、図４（Ｂ）は多量の液
を対象とした場合を示す図である。

【符号の説明】

１，１１，１６，２１，２６ シリンダ部 ２ ピストン部 ３ 円筒状スライダ本体 ３Ａ 貫通ねじ穴 ３Ｂ モータ ３Ｅ 連結用ねじ部材 ３Ｋ 硬球 ４ 往復移動付勢手段 ４Ａ 主ねじ部 ４Ｂ モータ ７ 押圧ねじ部材 ７Ａ コイルばね ９，１２，１７ チップ部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液吸入用のシリンダ部と、このシリンダ
   部の一方の端部に係合されたピストン部と、このピスト
   ン部の一方の端部に連結され当該ピストン部と同方向の
   往復移動が許容された円筒状スライダ本体と、この円筒
   状スライダ本体に往復移動を付勢する往復移動付勢手段
   とを備え、 前記往復移動付勢手段を、前記円筒状スライダ本体の中
   心軸上に設けられた貫通ねじ穴を介して当該円筒状スラ
   イダ本体に往復運動を付勢する主ねじ部と、この主ねじ
   部を必要に応じて正逆いずれの方向にも自在に回転駆動
   するモータとにより構成し、 前記シリンダ部の他方の端部に、液吸入用のチップ部を
   着脱自在に装備したことを特徴とする電動ピペット装
   置。
2. 【請求項２】 前記請求項１記載の電動ピペット装置に
   おいて、前記円筒状スライダ本体の一方の端部に，当該
   円筒状スライダ本体と共に回転し且つ前記主ねじ部に螺
   合された押圧ねじ部材を装備し、この押圧ねじ部材をモ
   ータ側に押圧するコイルばねを、前記円筒状スライダ本
   体に装備したことを特徴とする電動ピペット装置。
3. 【請求項３】 前記ピストン部と前記円筒状スライダ本
   体とを、当該円筒状スライダ本体の他方の端部に装備さ
   れた連結用ねじ部材を介して連結すると共に、この連結
   用ねじ部材の内側中央部に前記主ねじ部の先端面に向け
   て一部露出した状態の硬球を装備したことを特徴とする
   請求項１又は２記載の電動ピペット装置。