JPS6153647B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は予め定められる液量の正確な計量ま
たは適量に分けること〔dosage〕のためのピペ
ツトおよび計量または適量に分ける〔dosing〕装
置に関するもので、この装置は、内筒サクシヨン
パイプを含み、このパイプは中央孔を有する円錐
状テーパ付け末梢端部およびパイプの内壁に対し
てシールしながら前記サクシヨンパイプ内で軸方
向に移動可能なピストンを持ち、ピストンの端部
はサクシヨンパイプの末梢端部に対面しサクシヨ
ンパイプの円錐状テーパ付け端部に実質的に対応
する円錐状先端を形成し、さらに前記サクシヨン
パイプ内で良好に規定された態様でピストンを軸
方向に移動させるためにピストンに連結される駆
動手段を含み、それによつて予め定められる液量
が、末梢端部にある孔を介して、それぞれパイプ
内へ吸い上げられかつパイプから排出されること
ができる、そのような形式のものである。このよ
うなピペツトおよび計量装置はたとえば臨床分析
のための自動装置に用いることができ、この装置
では、血清等のような液体サンプルおよびサンプ
ルと混合される試薬の極めて正確に定められた量
が測定されかつクベツト（〔cuvette〕、分光比色
計の吸収管）内に分配され、ここにおいてサンプ
ルと試薬との間の反応が生じ、その後これら反応
の結果が、たとえば測光法によつて、サンプルを
分析するために研究される。

大量のサンプルを計量しかつこれを自動分析装
置に移送するとき、計量および移送装置は、同じ
計量および移送装置を使用している状態では異な
るクベツトに次々と移送される異なるサンプル間
で汚染が生じ得ないように設計されることがまず
重要である。それゆえに、計量および移送装置は
次のサンプルとの間で容易にかつ効果的に洗浄さ
れることや、洗浄操作の後で次に移送されるサン
プルの希釈をまねく結果となる洗浄液（通常、純
水）の残分が計量および移送装置内に全く残らな
いことが必要である。このような計量および移送
装置が異なる試薬を連続して計量しかつこれを異
なるクベツトに分配するための自動分析装置に用
いられるときには、同一条件であることが満足さ
れなければならない。さらに、このような装置で
は反応および測定クベツトに移送されるべき液体
すなわちサンプルおよび試薬の量は極めて少な
く、しばしば数マイクロリツトルのオーダであ
り、かつこのことにもかかわらず計量は移送され
る量について極めて正確でなければならない。こ
のことは、たとえただ１滴のサンプルまたは試薬
でもクベツト内に分配されずにピペツトおよび計
量装置内またはその先端に残れば必要な正確さは
危うくされるということを意味する。したがつ
て、上述した種類のピペツトおよび計量装置に関
して、この装置はピストンの排出または分配スト
ロークの完了後にサンプルまたは試薬の残分がサ
クシヨンパイプの末梢端部に全く残らないように
完全に空にされることが必須の要件である。この
ように、ピストンの排出ストロークが完了したと
き、ピストンの先端とサクシヨンパイプの円錐状
テーパ付け末梢端部との間に全く空間が存在すべ
きでない。さらに、ピストンのストロークの軸方
向の長さはサクシヨンパイプ内へ吸い上げかつ続
いて分配される液量を決定することになるので、
サクシヨンパイプ内でのピストンの軸方向の移動
は極めて正確な態様に制御され得ることがまた必
要である。

それゆえにこの発明の主たる目的は上述の種類
の改良されたピペツトおよび計量装置を提供する
ことであり、これによつて上述の要求は、ピスト
ンの排出ストロークにおいてサクシヨンパイプの
末梢端部にまたは末梢端部内に液体の残分が少し
も残ることなしにサクシヨンパイプは正確にかつ
完全に空にされるという点で、およびサクシヨン
パイプ内でのピストンの位置およびそのようなピ
ストンのストロークの軸方向の長さが極めて正確
に制御され得るという点で満たされる。

この発明によれば、この目的は、ピストンの円
錐状先端がサクシヨンパイプの円錐状テーパ付け
末梢端部の頂角よりいくらか大きい頂角を有する
という点によつて、およびこれら２個の要素、す
なわちピストンの先端およびサクシヨンパイプの
テーパ付け端部の一方が弾力のある変形可能な材
料からなる点によつて、達成され、それによつて
ピストンの排出ストロークの端部においてサクシ
ヨンパイプの円錐状テーパ付け端部に当接するよ
うにピストンの先端が移動することに基づいて、
ピストンの円錐状先端およびサクシヨンパイプの
円錐状テーパ付け端部は、変形可能な要素の弾力
的な変形のために液体の残分が残り得るようなそ
れらの間の空間が少しも残らない状態で完全な適
合状態にもたらされる。

この発明による装置の好ましい実施例は、ピス
トンとサクシヨンパイプとの間の優勢な軸方向の
力を検出するための、およびピストンの軸方向移
動の駆動手段のための制御手段への対応信号を発
生するためのトランスデユーサ手段を含む。これ
らの制御手段は、サクシヨンパイプの円錐状テー
パ付け端部に対するピストンの先端の当接の結果
としてピストンとサクシヨンパイプとの間の軸方
向の力が予め定められた上限値に到達したとき、
ピストンの排出移動を妨げるためのトランスデユ
ーサ信号に応答する。これは、ピストン先端とサ
クシヨンパイプのテーパ付け端部との間の残余の
空間の消去のために必要な弾力的な変形を生み出
すためにこれらの要素（ピストン先端とサクシヨ
ンパイプの円錐状テーパ付け端部）の間に軸方向
の力が必要であるにもかかわらず、ピストン先端
またはサクシヨンパイプの円錐状テーパ付け端部
の破損または損傷に対して極めて有利な態様で危
険防止手段を提供する。トランスデユーサ信号は
またピストンの排出ストロークのための良好に定
められた終端位置の表示を与え、かつこの終端位
置はコントロール手段でピストンの参考または基
準位置として用いられることができ、この基準位
置から、ピストンの軸方向の移動はピストンのス
トロークの軸方向の長さを必要な正確さで制御す
るために決定されることができる。

この発明の好ましい実施例において、ピストン
のための駆動手段のための制御手段は、第１のカ
ウンタを含み、これは前記基準位置に関連するサ
クシヨンパイプ内のピストンの現実の軸方向の位
置を表わすカウントをいつも含むように、ピスト
ンのための駆動手段と同期して駆動され、さらに
第２のカウンタを含み、これはサクシヨンパイプ
内のピストンの所望の軸方向の位置を表わすカウ
ントに、予め定められたプログラムにしたがつて
プリセツトされ得るものであり、ピストンのため
の駆動手段の動作は前記第１および第２のカウン
タにある両カウント間の比較に基づいて制御され
る。

さて、この発明は添付の図面を参照してより詳
細に説明され、図面はこの発明によるピペツトお
よび計量装置を概略的にかつ一例として示す。

図示されたこの発明によるピペツトおよび計量
装置は支持ハウジング１を含み、ここに中空軸２
が２個のボルト３および４によつて取付けられ
る。中空軸２は正方形状断面の内径を有しかつそ
の他方端において筒状の内径を持つサクシヨンま
たはピペツトパイプ５を支持する。サクシヨンパ
イプ５は中央孔１８を持つ円錐状テーパ付け末梢
端部１７を有し、中央孔１８を介して液体がそれ
ぞれパイプ５内に吸い上げられかつそこから排出
されることができる。ピストンロツド６の端部に
あるピストン７は、サクシヨンパイプ５の内壁に
対してシールしながらサクシヨンパイプ５内で軸
方向に移動可能である。ピストン７は円錐状先端
７ａを形成する。ピストンロツド６の上方端はナ
ツト８に連結され、ナツト８は中空軸２の正方形
状内径において軸方向に移動可能であるが回転不
能である。ナツト８は軸ねじ９と協働し、ねじ９
は支持ハウジング１内でボールベアリング１０に
よつて軸受される。軸９の上方端は歯車１１を備
え、歯車１１は支持ハウジング１によつて支持さ
れた駆動モータ１３の軸１２上のピニオンと噛み
合う状態にある。

駆動モータ１３の動作は制御ユニツト１４から
制御されかつモータ１３を一方または他方の方向
に駆動することによつてナツト８かつまたピスト
ンロツド６およびピストン７をそれぞれ軸２およ
びサクシヨンパイプ５内でそれぞれ軸方向に上方
または下方に移動させることができる。ピストン
７が上方に移動されたとき、液体がパイプ５内へ
その円錐状テーパ付け末梢端部１７の中央孔１８
を介して吸い上げられることができ、液量がピス
トン７の上方ストロークの軸方向の長さによつて
決定されることがわかる。ピストン７が次に下方
へ移動したとき、ピストン７の排出ストロークの
終端において円錐状のピストン先端７ａとサクシ
ヨンパイプ５の円錐状テーパ付け端部１７との間
に残余の空間が少しも残らなければ、この液量は
サクシヨンパイプ５の端部の孔１８を介して排出
される。この要求を満たすために、ピストン７の
円錐状先端７ａはサクシヨンパイプの円錐状テー
パ付け端部１７の頂角よりいくらか大きい頂角を
有し、かつ、さらに、ピストン７の円錐状先端７
ａは弾力のある変形可能な材料から成る。排出ス
トロークの終端においてピストンの先端７ａがサ
クシヨンパイプ５の円錐状テーパ付け端部１７に
当接するように駆動されたとき、弾性変形可能な
ピストン先端７ａはサクシヨンパイプの円錐状テ
ーパ付け末梢端部１７の形状に完全に適合するよ
うに変形され、それによつてピストン先端７ａと
サクシヨンパイプのテーパ付け端部１７の内壁と
の間のいかなる残余の空間も消去される。この結
果として、ピストン７の排出ストロークの完了後
ではサクシヨンパイプ５内でその末梢端部に液体
の残分は少しも残らない。代替として、サクシヨ
ンパイプ５の円錐状テーパ付け末梢端部１７はピ
ストン７の円錐状先端７ａの代わりに弾力のある
変形可能な材料から構成され得ることがわかる。
しかしながら、弾性変形可能な材料からピストン
７およびその円錐状先端７ａを作ることが実用上
の理由のために好ましいと信じられる。

ピストン７の排出ストロークのための良好に定
められた終端位置を達成しかつまた排出ストロー
クの終端におけるピストン先端７ａからの圧力の
影響のもとにサクシヨンパイプの円錐状テーパ付
け端部１７の破損または損傷に対する危険防止手
段を提供するために、たとえば圧電トランスデユ
ーサを含むような１個または数個の圧力トランス
デユーサ１５および１６が、ピストン７とサクシ
ヨンパイプ５との間の優勢な軸方向の力によつて
影響されるように軸２の上方端と支持ハウジング
１との間に設けられる。ピストンの排出ストロー
クの終端においてボルト３および４内の張力はサ
クシヨンパイプの円錐状テーパ付け端部１７に対
するピストン先端７ａの圧力によつて増加するこ
とがわかり、これは圧力トランスデユーサ１５お
よび１６にかかる圧力の相応の減少をもたらす。
圧力トランスデユーサ１５および１６からの信号
は駆動モータ１３のための制御ユニツト１４に与
えられ、かつこの信号がピストン先端７ａとサク
シヨンパイプ５の円錐状端部１７との間の軸方向
の圧力に対する予め定められた上限値に相当する
値に到達したとき、制御ユニツト１４はトランス
デユーサのこの限値に応答し駆動モータ１３の回
転かつまたピストン７の軸方向の排出移動を妨げ
るように設計される。

圧力トランスデユーサ１５および１６からの信
号によつて表わされるように、ピストン７の排出
ストロークの前記良好に定められた終端位置はま
た制御ユニツト１４においてサクシヨンパイプ５
内のピストン７の軸方向の移動を必要な正確さで
制御するための参考または基準位置として用いら
れることができ、これは装置によつて移送される
液量の正確な制御のために必要である。この目的
のために制御ユニツト１４は第１のカウンタおよ
び第２のカウンタを含むマイクロプロセサを含
み、第１のカウンタは駆動モータ１３の回転に応
答してサクシヨンパイプ５内のピストン７の現実
の軸方向の位置を表わすカウントをいつも含むよ
うに駆動され、第２のカウンタはプログラムにし
たがつてサクシヨンパイプ５内のピストン７の所
望の位置を表わすカウントにプリセツトされるこ
とができ、さらに制御ユニツト１４は前記２個の
カウンタ内にあるカウントを比較するためのおよ
び駆動モータ１３の動作かつしたがつてピストン
７の軸方向の移動を制御するための手段を含み、
そのためにピストン７は前記第２のカウンタでプ
リセツトされたカウントによつて表わされた位置
に動かされかつ停止される。駆動モータ１３は、
その回転角についてはそのようなモータの動作が
極めて正確に制御されることができるように、好
ましくはステツピングモータから構成される。制
御ユニツト１４は、上記の情報に基づいて当該技
術分野におけるいかなる熟達者によつても実現さ
れることができるので、図示されずかつ詳細に説
明されない。

ピストンの排出ストロークの終端において円錐
状ピストン先端７ａとサクシヨンパイプ５の円錐
状テーパ付け端部１７の内壁とのいかなる消耗を
も妨げるために、ピストンはサクシヨンパイプ５
に対してその軸線の回りに回転することを妨げら
れるべきである。したがつて、ピストン７は好ま
しくは軸方向に移動可能であるがその軸線の回り
に回転不能であるような態様でサクシヨンパイプ
５内に案内される。このことは、ナツト８上でそ
の軸線の回りにいかなる回転も妨げるように、軸
２内の正方形状内径内で極めて正確な態様でナツ
ト８を案内することによつて達成されることがで
きる。しかしながら、ピストン７のその軸線の回
りのいかなる回転も妨げるがピストンの軸方向の
移動を許容するためのなおも他の装置が用いられ
得る。

この発明によるピペツトおよび計量装置のなお
も他の変形がこの発明の範囲内で可能である。こ
のように、ピストンのための駆動手段はピストン
と同軸的に連結される移動可能な部分を有するリ
ニアモータから構成されてもよい。また駆動モー
タとピストンとの間の結合はいかなる他の適宜の
態様でも設計されることができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明によるピペツトおよび計量装置
を概略的にかつ一例として示す。 図において、５はサクシヨンパイプ、７はピス
トン、７ａは円錐状先端、８はナツト、９はね
じ、１０はボールベアリング、１１は歯車、１２
は軸、１３は駆動モータ、１４は制御ユニツト、
１５，１６は圧力トランスデユーサ、１７は円錐
状テーパ付け端部、１８は中央孔である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 頂点に中央孔を有する円錐状にテーパの付い
   た末梢端部を持つ内筒サクシヨンパイプと、 サクシヨンパイプの内壁に対して密閉しながら
   前記サクシヨンパイプ内で軸方向に移動可能であ
   るピストンとを備え、前記サクシヨンパイプの末
   梢端部に面した前記ピストンの端部は、サクシヨ
   ンパイプの円錐状にテーパの付いた端部の頂角よ
   りも幾分大きな頂角を有する円錐状先端が設けら
   れ、前記ピストンの前記円錐状先端および前記サ
   クシヨンパイプの前記円錐状にテーパの付いた端
   部のいずれかは弾力のある変形可能な材料から作
   られ、そのためサクシヨンパイプの円錐状にテー
   パの付いた端部に対してピストンが当接するよう
   に移動したとき、ピストンの円錐状先端およびサ
   クシヨンパイプの円錐状にテーパの付いた端部
   は、前記変形可能な材料の与えられた弾性変形に
   よつて、それらの間にいかなる残余の空間もなし
   に完全な適合状態にもたらされることができ、 前記ピストンに連結され、前記サクシヨンパイ
   プ内で十分な距離にわたり軸方向にピストンを移
   動させて、それぞれ前記孔を介して予め定められ
   た液量をそれぞれ吸い上げかつ排出するための駆
   動手段と、 円錐状のピストン先端と、サクシヨンパイプの
   円錐状にテーパの付いた端部との間の優勢な軸方
   向の力を検出するための、かつ、対応する信号を
   発生するための圧力検知トランスデユーサ手段
   と、 前記駆動手段のための制御手段とを備え、前記
   制御手段は前記トランスデユーサからの信号に応
   答して、円錐状ピストン先端がサクシヨンパイプ
   の円錐状にテーパの付いた端部に対して当接する
   とき前記力が前記与えられた弾性変形のために十
   分な予め定められた上限値に達すると、ピストン
   の排出運動を妨げる、ピペツトおよび計量装置。 ２ 前記サクシヨンパイプは反対側端部で、前記
   ピストンおよび駆動手段が支持される支持ハウジ
   ングへ取付けられ、前記圧力検知トランスデユー
   サ手段は支持ハウジングと、サクシヨンパイプの
   前記反対側端部間に設けられる、特許請求の範囲
   第１項記載の装置。 ３ 前記トランスデユーサ手段は少なくとも１個
   の圧電トランスデユーサを含む、特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の装置。 ４ サクシヨンパイプ内でのその軸方向の移動を
   許容するがピストンのその軸線のまわりの回転を
   妨げる手段を備えることを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の装
   置。 ５ 前記サクシヨンパイプの円錐状にテーパの付
   いた端部の前記孔は周囲の雰囲気と直接連通す
   る、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
   かに記載の装置。 ６ 前記制御手段は、ピストンの移動を定めるた
   めの初期位置として、前記トランスデユーサ手段
   からの前記信号によつて示されるようなピストン
   の排出移動の終端位置を用いる、特許請求の範囲
   第１項ないし第５項のいずれかに記載の装置。 ７ 前記駆動手段は、特に、ステツプモータのよ
   うな同期モータを含み、これは歯車手段を介して
   ピストンへ連結される、特許請求の範囲第１項な
   いし第６項のいずれかに記載の装置。 ８ 前記駆動手段は前記モータによつて駆動され
   るねじと前記ねじ上のナツトとを含み、前記ナツ
   トはピストンとともに軸方向に移動可能であるよ
   うに前記ピストンに連結される、特許請求の範囲
   第６項記載の装置。 ９ 前記駆動手段はリニアモータを含む、特許請
   求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の
   装置。 １０ 前記制御手段は、サクシヨンパイプ内のピ
   ストンの瞬時の位置を規定するように前記駆動手
   段の動作に応答して駆動される第１のカウンタ
   と、ピストンの所望の位置に従つてセツト可能な
   少なくとも１個の第２のカウンタと、前記２個の
   カウンタ内のカウントを比較するためのかつそれ
   に応答して駆動手段の動作を制御するための手段
   とを備えた、特許請求の範囲第１項ないし第９項
   のいずれかに記載の装置。