(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
外周面にネジ溝を有する出力軸を回転アクチュエータの駆動によって該出力軸の軸心回りに回転させることにより、前記出力軸のネジ溝に螺合するピストンを前記出力軸の軸方向に沿って往復移動させて先端のノズルを通じて液体の吸入及び注出を行う分注装置において、
前記回転アクチュエータを構成する減速機の外周部を覆う態様で配設され、かつ前記出力軸の基端部が前記減速機の先端部と駆動伝達可能な状態で係合するよう自身の先端部分が軸受部材を介して前記基端部を回転可能に支持するアクチュエータケースを備え、
前記減速機は、有底円筒状のリングギヤを備えた遊星歯車機構を内蔵するものであって、かつ前記リングギヤの底壁外表面の中心部に先端側に向けて突出することで前記減速機の先端部を構成するとともに一部に平面状の当接面が形成された駆動軸部を有し、
前記アクチュエータケースは、前記駆動軸部が前記出力軸の基端部に形成された出力凹部に相対的に進入し、かつ前記駆動軸部が軸心回りに回転する場合に前記当接面が該出力凹部の内壁面に当接することで前記出力軸に駆動力を伝達できるよう前記基端部を回転可能に支持し、
前記軸受部材は、前記出力軸の基端部における前記駆動軸部が進入している部分の外周面を支持していることを特徴とする分注装置。
前記操作入力部は、前記先端側押ボタンと、前記筐体の基端側の所定個所に配設された基端側押ボタンとを備えて成り、前記先端側押ボタン及び前記基端側押ボタンのいずれか一方が押下操作された場合に、前記回転アクチュエータを駆動させることを特徴とする請求項2に記載の分注装置。
前記筐体の先端側に近接した個所に配設された第1イジェクトレバー、あるいは前記筐体の基端領域に配設された第2イジェクトレバーが操作された場合に前記ノズルに取り付けられたチップを該ノズルより離脱させるイジェクト機構を備えたことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の分注装置。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る分注装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【0015】
図1〜
図3は、それぞれ本発明の実施の形態である分注装置を示すものであり、
図1は、先端側から見た場合を示す斜視図であり、
図2は、基端側から見た場合を示す斜視図であり、
図3は、分解斜視図である。
【0016】
ここで例示する分注装置は、試薬や検体等の液体を吸入したり、注出したりするもので、装置本体10を備えている。装置本体10は、左右一対の側方カバー11L,11Rが連結されるとともに、基端側のキャップ11Cが装着されることにより、内部に収容空間が形成された筐体である。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、これにより装置本体10は、全長が全幅よりも大きいものである。
【0017】
この装置本体10には、本体シリンジ20、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及びイジェクト機構50が設けられている。尚、
図1〜
図3中の符号11Dは、側方カバー11L,11Rどうしを連結することにより形成される基端側開口を閉塞するカバー体である。
【0018】
本体シリンジ20は、シリンジ先端部21とシリンジ基端部22とを有している。シリンジ先端部21は、内部に円柱状の先端中空部21a(
図6参照)を有しており、その先端領域211が先端に向かうに連れて外径が漸次小さくなるテーパー形状を有している。シリンジ先端部21の先端面には、円形状の取付開口211aが形成されており、この取付開口211aは先端中空部21aに連通している。このシリンジ先端部21の先端面には取付開口211aを閉塞する態様でノズル23が取り付けられている。シリンジ基端部22は、上方及び後方が開放した半円筒状のものである。
【0019】
このような本体シリンジ20は、シリンジ先端部21が側方カバー11L,11Rに取り付けられることで、装置本体10の収容空間にシリンジ基端部22が挿入された状態で装置本体10の先端側開口を閉塞するよう配設されている。シリンジ先端部21の先端領域211は、装置本体10のから露出されている。
【0020】
また、本体シリンジ20のシリンジ基端部22の上方を覆う態様で本体カバー24が取り付けられている。本体カバー24は、前方、下方及び後方が開放した半円筒状の形態を成しており、シリンジ基端部22の上方を覆うのに十分な大きさを有している。この本体カバー24は、先端面に設けられた突起241がシリンジ先端部21の基端面に設けられた凹部(図示せず)に挿入された状態で側方カバー11L,11Rに取り付けられている。かかる本体カバー24が取り付けられることで、シリンジ基端部22は、該本体カバー24との間において円柱状の基端中空部22aを形成している。基端中空部22aは、先端中空部21aに連通してシリンジ中空部20a(
図6参照)を形成している。
【0021】
図4は、
図3に示したアクチュエータユニット30の縦断面図である。かかる
図4を適宜用いながらアクチュエータユニット30の構成について説明する。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。
【0022】
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、装置本体10の収容空間の基端側に収容された電池34等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。この電動モータ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。
【0023】
減速機312は、電動モータ311の回転軸311aに取り付けられた回転ギヤ312aをサンギヤとして構成した遊星歯車機構により構成されるもので、外周部を覆うアクチュエータケース35を介して後述するように本体シリンジ20に取り付けられている。
【0024】
減速機312を構成する遊星歯車機構のリングギヤ312bは、有底の円筒状をなし、底壁外表面の中心部に一体の駆動軸部312cを構成したもので、アクチュエータケース35に対して回転することが可能である。駆動軸部312cは、減速機312の先端部を構成しており、
図5に示すように一部に平面状の当接面312dが形成されている。
【0025】
上記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312c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312c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。
【0026】
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。
【0027】
このような出力軸32は、出力基端部322がスペーサ36を介してアクチュエータケース35に挿入されることで、出力凹部323に駆動軸部312cの先端を相対的に進入させるようにし、挿入された出力基端部322がベアリング等の軸受部材37を介してアクチュエータケース35の先端部分に回転可能に支持されている。このとき、出力軸32は、自身の中心軸が駆動軸部312cの中心軸に一致するようにアクチュエータケース35に回転可能に支持されている。
【0028】
ピストン33は、ピストン本体331とナット332とを備えて構成されている。ピストン本体331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、シリンジ中空部20aを構成する先端中空部21aの内径よりも僅かに小さいものである。このピストン本体331の先端側の個所には、その外周部に弾性体材料からなるシール333が巻回されている。また、ピストン本体331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。
【0029】
ナット332は、ピストン本体331の基端部に取り付けられており、樹脂材料等から構成されるものである。このナット332は、内周面にネジ溝が形成されており、
図4に示すように、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332の外周部には、径外方向に向けて延在する突片332aが形成されている。
【0030】
このようなアクチュエータユニット30は、
図6に示すように、アクチュエータケース35の一部が本体シリンジ20のシリンジ基端部22と本体カバー24とに取り付けられており、つまりアクチュエータケース35の一部が基端中空部22aに収納された状態で取り付けられている。このとき、該アクチュエータユニット30を構成するピストン33は、先端部が本体シリンジ20のシリンジ中空部20aに挿入されるとともに、突片332aが上記本体カバー24に形成されたカバー溝242に進入している。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。
【0031】
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、第1押ボタン(先端側押ボタン)41、第2押ボタン(基端側押ボタン)42、操作ボタン43を備えている。
【0032】
第1押ボタン41は、装置本体10の先端側に近接した個所に設けられており、その頂部が装置本体10の上面より露出している。この第1押ボタン41は、押下操作される場合に、基板44に取り付けられたスイッチ441をオンさせるものである。ここで基板44は、本体カバー24に取り付けられた状態で装置本体10の収容空間に収容されており、分注装置の動作を制御する制御回路(図示せず)が実装されている。また、基板44の下面には、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45が設けられている。
【0033】
第2押ボタン42は、その頂部が装置本体10のキャップ11Cより露出しており、装置本体10の基端部に設けられている。この第2押ボタン42は、押下操作される場合に、内蔵するスイッチ441がオンとなってその旨の信号を制御回路に与えるものである。
【0034】
操作ボタン43は、十字状の頂部を有しており、第1押ボタン41よりも基端側の装置本体10の上面より頂部が露出している。この操作ボタン43は、十字状の頂部のいずれかの領域が押下操作される場合、かかる領域に割り付けられた入力指令を制御回路に与えるものである。また、かかる操作ボタン43と第1押ボタン41との間における装置本体10の上面には例えばLCDからなる表示部46が設けられている。この表示部46は、制御回路から与えられる指令に基づいて種々の情報を表示するものである。
【0035】
イジェクト機構50は、第1イジェクトレバー51及び第2イジェクトレバー52を備えている。第1イジェクトレバー51は、左右一対となるものであり、それぞれが装置本体10を構成する側方カバー11L,11Rの先端側切欠より操作部511が外方に突出した状態で設けられている。これら第1イジェクトレバー51の先端にはイジェクタ53が取り付けられている。
【0036】
イジェクタ53は、内径がノズル23よりも拡径となる円筒状部分531と、この円筒状部分531の基端部分に連続して設けられ、基端に向かうに連れて外径及び内径が漸次大きくなるテーパー状部分532とから構成されている。
【0037】
かかるイジェクタ53が取り付けられた第1イジェクトレバー51には、図示せぬ挿入孔が形成されており、装置本体10に収容されている左右一対のイジェクトロッド54の先端部がそれぞれ挿入孔に挿入されている。これらイジェクトロッド54には、イジェクトバネ55が巻回されている。
【0038】
第2イジェクトレバー52は、装置本体10を構成する側方カバー11L,11Rの基端側開口より操作部521が外方に突出した状態で設けられている。この第2イジェクトレバー52には、2つの挿入孔522が形成されており、各イジェクトロッド54の基端部が挿入孔522に挿入されている。
【0039】
上記のように構成した分注装置では、電源が投入された初期の状態において、
図6に示したように、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332の突片332aが原点検出センサ45の検出可能領域に位置する。尚、図には明示していないが、特に断らない限りノズル23にはチップが取り付けられているものとする。
【0040】
このようにピストン33が基準位置に位置した状態で、第1押ボタン41若しくは第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、操作ボタン43等を通じて入力されることにより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、減速機312において適宜減速された回転力がリングギヤ312bの駆動軸部312cを介して出力軸32に伝達され、
図7に示すようにアクチュエータケース35(本体シリンジ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、
図8に示すように、これに螺合するナット332を有するピストン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、本体シリンジ20のシリンジ中空部20aが陰圧となることにより、ノズル23に取り付けられるチップに薬液等の液体が吸入される。
【0041】
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、
図9に示すように、最も基端側に移動した進出位置に位置する。分注装置は、ピストン33が進出位置に移動した状態で操作ボタン43が押下操作されることにより注出モードに設定される。
【0042】
このように注出モードに設定された状態で第1押ボタン41若しくは第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。尚、注出モードでにおいては、電動モータ311の回転軸を注入時とは反対側に回転させるようにする。また制御回路が電動モータ311を駆動させる時間は、操作ボタン43等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り、第1押ボタン41若しくは第2押ボタン42が一度押下操作される度に所定量が注出できる時間である。
【0043】
こ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リングギヤ312bの駆動軸部312cを介して出力軸32に伝達され、アクチュエータケース35(本体シリンジ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、
図10に示すように、これに螺合するナット332を有するピストン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チップに吸入された液体の一部(所定量)が注出される。
【0044】
このような第1押ボタン41若しくは第2押ボタン42を押下操作が行われる度に、分注装置は、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が注出し、
図6に示したようにピストン33を構成するナット332の突片332aが原点検出センサ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。
【0045】
以上説明したように、本実施の形態である分注装置において、回転アクチュエータ31を構成する減速機312の外周部を覆う態様で配設されたアクチュエータケース35は、出力軸32の出力基端部322が駆動軸部312cと駆動伝達可能な状態で係合するよう自身の先端部分が軸受部材37を介して出力基端部322を回転可能に支持している。
【0046】
次に、上記分注装置においてノズル23に取り付けられたチップを取り外すための動作について説明する。
図11及び
図12に示すように、第1イジェクトレバー51若しくは第2イジェクトレバー52の操作部511,521が先端側に向けて押圧されることで、イジェクトロッド54を介して互いに連結される第1イジェクトレバー51及び第2イジェクトレバー52は、イジェクトバネ55の付勢力に抗して先端側に向けて移動する。これにより、第1イジェクトレバー51に連結されたイジェクタ53は、
図13及び
図14に示すように、ノズル23に対して相対的に先端側に移動することにより、ノズル23に取り付けられたチップを押圧し、該チップをノズル23から離脱させることができる。
【0047】
以上説明したように、本実施の形態である分注装置によれば、アクチュエータケース35が、出力軸32の出力基端部322が駆動軸部312cと駆動伝達可能な状態で係合するよう自身の先端部分が軸受部材37を介して出力基端部322を回転可能に支持しているので、従来のように複数のカップリング等を介在させる必要がなく、回転アクチュエータ31とピストン33との間に介在する構成要素を必要最小限のものとすることができ、回転アクチュエータ31の動力がピストン33までに伝達されるまでの動力損失を最小限に抑制することができる。しかも、回転アクチュエータ31、出力軸32、ピストン33を同一の中心軸上に並ぶよう配設しても、装置全体の全長を十分に短いものとすることができる。従って、動力伝達効率の向上を図るとともに、装置全体の全長の短縮化を図ることができる。
【0048】
特に、アクチュエータケース35が、自身の中心軸と駆動軸部312c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とともに、出力軸32の中心軸が駆動軸部312cの中心軸に一致するように軸受部材37を介して出力基端部322を回転可能に支持しているので、アクチュエータケース35が出力軸32の位置決めを行っており、軸精度の高度化を図りつつ、組立効率を向上させることができる。
【0049】
また、上記分注装置によれば、従来のように複数のカップリング等を必要としないので、部品点数を低減させることができ、これにより製造コストの低減化を図ることができる。
【0050】
更に、上記分注装置によれば、操作入力ユニットを構成する第1押ボタン41が装置本体10の先端側に近接した個所に配設され、かつ第2押ボタン42が装置本体10の基端側に配設されているので、利用者(作業者)は、第2押ボタン42を押下操作する場合には従来の分注装置で行っているような握り方で該分注装置を保持することができ、第1押ボタン41を押下操作する場合には、上述したように装置全体の全長の短縮化を図ることと相俟って、第1押ボタン41を人差し指で押圧するような握り方、すなわち例えばペンを握るような握り方で該分注装置を保持することができ、結果として、握り方を利用者が選択できる。
【0051】
また更に、上記分注装置によれば、イジェクト機構50は、装置本体10の先端部に近接した個所に配設された第1イジェクトレバー51、あるいは装置本体10の基端部に配設された第2イジェクトレバー52が操作された場合にノズル23に取り付けられたチップを該ノズル23より離脱させるので、利用者(作業者)は、第2イジェクトレバー52を操作する場合には従来の分注装置で行っているような握り方で該分注装置を保持することができ、第1イジェクトレバー51を押下操作する場合には、上述したように装置全体の全長の短縮化を図ることと相俟って例えばペンを握るような握り方で該分注装置を保持することができ、結果として、握り方を利用者が選択できる。
【0052】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
【0053】
上述した実施の形態では、電池34を電源とするものであったが、本発明においては、電池以外のバッテリーを電源として搭載してもよい。