特開 2022-191130 針分離搬送装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022191130

(43)【公開日】2022-12-27

(54)【発明の名称】針分離搬送装置

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/00 20060101AFI20221220BHJP

   B65G 47/248 20060101ALI20221220BHJP

   A61L 27/36 20060101ALN20221220BHJP

【ＦＩ】

C12M1/00 A

B65G47/248 F

A61L27/36 100

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021209817

(22)【出願日】2021-12-23

(31)【優先権主張番号】P 2021099158

(32)【優先日】2021-06-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109380

【弁理士】

【氏名又は名称】小西 恵

(74)【代理人】

【識別番号】100109036

【弁理士】

【氏名又は名称】永岡 重幸

(72)【発明者】

【氏名】リカルド ロドリゲス ロペス

【テーマコード（参考）】

3F081

4B029

4C081

【Ｆターム（参考）】

3F081AA04

3F081BA01

3F081CA06

3F081CA28

3F081CC20

4B029AA27

4B029BB11

4B029HA09

4B029HA10

4C081CD34

(57)【要約】

【課題】多数の針から１本ずつ針を自動的に連続的に分離し、それらの針の姿勢を自動的に連続的に変更する針分離搬送装置を提供する。
【解決手段】針分離搬送装置は、針箱と移動板と移動板駆動機構と針立て機構を有する。針箱は複数の真っ直ぐな針を収容する。移動板は、少なくとも１つの針受け溝が形成された上面と、傾斜した上部コーナーと、側面を有し、上面の各針受け溝に針箱から１本ずつ針を受ける。上部コーナーと側面には、針受け溝から連続して延びる針受け溝が形成されている。針立て機構は、針が移動板の上面の針受け溝に支持された状態から、移動板の上部コーナーの針受け溝に支持された状態を経て、移動板の側面の針受け溝に沿って立ち上がるように、針を押圧する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の真っ直ぐな針を収容する針箱と、
少なくとも１つの針受け溝が形成された上面と、傾斜した上部コーナーと、前記上部コーナーに連なる側面を有し、前記上部コーナーと前記側面に前記針受け溝から連続して延びる針受け溝が形成されており、前記上面の前記針受け溝に前記針箱から１本ずつ針を受ける移動板と、
前記移動板を移動させる移動板駆動機構と、
前記移動板の近傍に配置され、前記針が前記移動板の前記上面の前記針受け溝に支持された状態から、前記移動板の前記上部コーナーの前記針受け溝に支持された状態を経て、前記移動板の前記側面の前記針受け溝に沿って立ち上がるように、前記針を押圧する針立て機構と
を有する針分離搬送装置。

【請求項2】

前記移動板は回転板であり、前記側面は前記回転板の外周面であり、前記回転板の上面には放射状に延びる複数の針受け溝が形成され、前記上部コーナーと前記外周面に前記上面の前記針受け溝から連続して延びる針受け溝が形成され、
前記移動板駆動機構は、前記回転板を回転させる回転板駆動機構である
ことを特徴とする請求項１に記載の針分離搬送装置。

【請求項3】

前記移動板は直動板であり、前記直動板の上面には、前記直動板の直動方向に垂直に延びる針受け溝が形成され、前記上部コーナーと前記側面に前記上面の前記針受け溝から連続して延びる針受け溝が形成され、
前記移動板駆動機構は、前記直動板を往復させる直動板駆動機構である
ことを特徴とする請求項１に記載の針分離搬送装置。

【請求項4】

前記針箱は、前記移動板の上方に配置されており、少なくとも１つの針が前記移動板の前記上面に載置されるように、前記針箱の下部が開放されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の針分離搬送装置。

【請求項5】

前記針箱は、前記移動板の前記上面に対向する底壁を有し、前記底壁は、第１の端部と第２の端部を有し、
前記第１の端部には、前記針が通過するための前記底壁を貫通する針出口が形成されており、
前記底壁の上面は、前記第２の端部が高く、前記第１の端部が低くなるように、傾斜している
ことを特徴とする請求項４に記載の針分離搬送装置。

【請求項6】

前記針箱と前記移動板の間に針が詰まりかけた場合、前記移動板駆動機構を停止する停止機構をさらに有する
ことを特徴とする請求項４または５に記載の針分離搬送装置。

【請求項7】

前記針箱と前記移動板の間に針が詰まりかけた場合、前記針箱は前記移動板とともに移動し、前記停止機構は、前記針箱の位置が一定範囲を超えて変化すると、前記移動板駆動機構を停止するスイッチまたはセンサーを有する
ことを特徴とする請求項６に記載の針分離搬送装置。

【請求項8】

前記停止機構は、前記移動板の移動抵抗力を計測する抵抗力計を有し、前記移動抵抗力が閾値を超えると、前記移動板駆動機構を停止する
ことを特徴とする請求項６または７に記載の針分離搬送装置。

【請求項9】

前記停止機構は、前記移動板の変位を計測する変位計を有し、一定時間内の前記変位が閾値未満であると、前記移動板駆動機構を停止する
ことを特徴とする請求項６または７に記載の針分離搬送装置。

【請求項10】

前記移動板の前記上面の前記針受け溝が前記針箱の直下にある時、前記針箱内の針を上から押圧する押圧機構をさらに有する
ことを特徴とする請求項４から９のいずれか１項に記載の針分離搬送装置。

【請求項11】

前記移動板の前記上面の前記針受け溝が前記針箱の直下にある時、前記押圧機構は、前記針箱内の針を上から間欠的に押圧する
ことを特徴とする請求項１０に記載の針分離搬送装置。

【請求項12】

前記針箱内の針の静電気を除去する除電装置をさらに有する
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の針分離搬送装置。

【請求項13】

前記移動板の前記上面の前記針受け溝が前記針箱の直下にある時、前記移動板駆動機構は、前記移動板に振動を与えることにより、前記針箱内の針に振動を与え、前記針箱内の針の向きが前記移動板の前記上面の前記針受け溝に揃いやすくする
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の針分離搬送装置。

【請求項14】

前記移動板の移動抵抗力を計測する抵抗力計を有し、
前記移動板の前記上面の前記針受け溝が前記針箱の直下にある位置から前記移動板が前記針立て機構に向けて移動する時、前記移動抵抗力が閾値を超えると、移動板駆動機構は、前記移動板に振動を与える
ことを特徴とする請求項１３に記載の針分離搬送装置。

【請求項15】

前記針箱と前記移動板の間の間隙を調整するための機構をさらに備える
ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の針分離搬送装置。

【請求項16】

前記針立て機構は、上下に移動する支持部と、前記支持部に回転可能に支持されたレバーと、前記レバーに回転可能に支持されたローラーを有し、
前記支持部が下降する間に、前記ローラーが前記移動板の前記上面の前記針受け溝に支持された前記針に接触し、前記針を前記移動板の前記上部コーナーの前記針受け溝に支持されるように傾け、さらに前記針を前記移動板の前記側面の前記針受け溝に沿って立ち上げる
ことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の針分離搬送装置。

【請求項17】

前記針立て機構は、前記ローラーが前記針を押すために、前記レバーにバネ力を与えるバネをさらに有する
ことを特徴とする請求項１６に記載の針分離搬送装置。

【請求項18】

前記針立て機構は、前記バネ力を調整する機構をさらに有する
ことを特徴とする請求項１７に記載の針分離搬送装置。

【請求項19】

前記移動板の前記上部コーナーは、円弧状の断面形状を有するよう傾斜している
ことを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載の針分離搬送装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、針分離搬送装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、再生医療または創薬のためにスフェロイドの積層が行われている。スフェロイドの積層では、針の周囲にスフェロイドを固定してゆく。例えば図１に示すような多数の針Ｎを有する針のアレイに３次元プリンターでスフェロイドＳを供給し、図２に示すような立体的な組織を作る三次元細胞積層技術も開発されている。針のアレイを設けるには、多数の針Ｎをピックアップして、定位置に固定しなければならない。

【0003】

このため特許文献１に記載の技術を応用することが考えられる。特許文献１に記載の技術では、外周面に多数の凹部を有するホィールを回転させ、各凹部に針を嵌め込む。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第５４１９４４１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１に記載の技術では、針の姿勢を変更することができない。

【0006】

そこで、本発明は、多数の針から１本ずつ針を自動的に連続的に分離し、それらの針の姿勢を自動的に連続的に変更する針分離搬送装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のある態様によれば、複数の真っ直ぐな針を収容する針箱と、少なくとも１つの針受け溝が形成された上面と、傾斜した上部コーナーと、前記上部コーナーに連なる側面を有し、前記上部コーナーと前記側面に前記針受け溝から連続して延びる針受け溝が形成されており、前記上面の各針受け溝に前記針箱から１本ずつ針を受ける移動板と、前記移動板を移動させる移動板駆動機構と、前記移動板の近傍に配置され、前記針が前記移動板の前記上面の前記針受け溝に支持された状態から、前記移動板の前記上部コーナーの前記針受け溝に支持された状態を経て、前記移動板の前記側面の前記針受け溝に沿って立ち上がるように、前記針を押圧する針立て機構とを有する針分離搬送装置が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本発明の態様においては、移動板が針箱から針受け溝に１本ずつ針を受け取り、針立て機構まで搬送する。針立て機構は、針を押圧して、移動板の側面に沿うように針を立ち上げる。したがって、多数の針から１本ずつ針を自動的に連続的に分離し、それらの針の姿勢を自動的に連続的に変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る針分離搬送装置が利用される一分野で使用される針のアレイを示す斜視図である。

【図2】図１の針のアレイに固定されたスフェロイドを示す斜視図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る針分離搬送装置の一部を示す斜視図である。

【図4】第１実施形態に係る針分離搬送装置の平面図である。

【図5】第１実施形態に係る針分離搬送装置の針箱の斜視図である。

【図6】図５の針箱とその付近を示す断面図であり、１つの針が回転板の針受け溝に受けられた状態を示す。

【図7】図５の針箱とその付近を示す断面図であり、回転板の針受け溝に受けられた１つの針が搬送される状態を示す。

【図8】図５の針箱とその付近を示す断面図であり、回転板と針箱の間に余分な針が詰まりかけた望ましくない状態を示す。

【図9】第１実施形態に係る針分離搬送装置の一部を示す側面断面図である。

【図10】第１実施形態に係る針分離搬送装置の針立て機構の全体を示す側面図である。

【図11】針立て機構の一部を示す拡大側面図である。

【図12】第１実施形態に係る針分離搬送装置の針立て機構の一部を示す拡大側面図であり、針立て機構が回転板に支持された針を傾けている状態を示す。

【図13】第１実施形態に係る針分離搬送装置の針立て機構の一部を示す拡大側面図であり、針立て機構が回転板に支持された針を直立させている状態を示す。

【図14】第１実施形態に係る針分離搬送装置の制御系統のブロック図である。

【図15】第１実施形態に係る針分離搬送装置の制御系統の動作を示すタイムチャートである。

【図16】第１実施形態の変形例に係る針分離搬送装置の制御系統のブロック図である。

【図17】第１実施形態のさらに他の変形例に係る針分離搬送装置の制御系統のブロック図である。

【図18】本発明の第２実施形態に係る針分離搬送装置を示す斜視図である。

【図19】第２実施形態に係る針分離搬送装置の平面図である。

【図20】第２実施形態に係る針分離搬送装置の正面図である。

【図21】第２実施形態に係る針分離搬送装置の針箱アセンブリの斜視図である。

【図22】図２１の針箱アセンブリの分解斜視図である。

【図23】図２１の針箱アセンブリとその付近を示す断面図であり、１つの針が直動板の針受け溝に受けられた状態を示す。

【図24】変形例に係る針箱アセンブリとその付近を示す断面図であり、１つの針が直動板の針受け溝に受けられた状態を示す。

【図25】第２実施形態に係る針分離搬送装置の針立て機構の一部を示す拡大分解斜視図である。

【図26】針立て機構のレバーの斜視図である。

【図27】針立て機構の上部の正面図である。

【図28】第２実施形態に係る直動板の斜視図である。

【図29】図２８の直動板のXXIX-XXIX矢視断面図である。

【図30】第２実施形態に係る針分離搬送装置の分解斜視図である。

【図31】第２実施形態に係る針分離搬送装置の制御系統のブロック図である。

【図32】第２実施形態に係る針分離搬送装置の動作のフローチャートである。

【図33】直動板に針を供給する時の第２実施形態に係る針分離搬送装置を示す斜視図である。

【図34】図３３の時の第２実施形態に係る針分離搬送装置の平面図である。

【図35】図３３の時の第２実施形態に係る針分離搬送装置の正面図である。

【図36】針を針立て機構に搬送した時の第２実施形態に係る針分離搬送装置を示す斜視図である。

【図37】針立て機構が直動板に支持された針を傾けている状態を示す第２実施形態に係る針分離搬送装置を示す斜視図である。

【図38】図３７の時の第２実施形態に係る針分離搬送装置の正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る複数の実施形態を説明する。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張または省略されることもある。

【0011】

第１実施形態
図３および図４に示すように、第１実施形態に係る針分離搬送装置１は、ステージ２、回転板（移動板）１０、針箱２０、回転板駆動機構（移動板駆動機構）３０および針立て機構４０を有する。

【0012】

図示しないが、針分離搬送装置１の全体は、クリーンな気密のチャンバー内に配置されており、ダストおよび汚染物質から保護されている。チャンバー内の湿度は通常の湿度であってよい。

【0013】

ステージ２は、水平な上面を有する剛的な材料、例えば金属から形成されたテーブルである。

【0014】

針箱２０は複数の真っ直ぐな針を貯蔵する。

【0015】

回転板１０は、剛的な材料、例えば金属または硬質樹脂から形成された回転可能な円板であって、ステージ２に水平に支持されている。回転板１０は、上面１１、上部コーナー１２および上部コーナー１２に連なる外周面（側面）１３を有する。上面１１は水平に配置されている。外周面１３は円柱面であり、上面１１に対して垂直である。上部コーナー１２は、外側に向かうほど小さい高さを有するよう傾斜している。この実施形態では、上部コーナー１２は、回転板１０の中心軸線を含む平面で切断した場合、円弧状の断面形状を有する。

【0016】

上面１１には、放射状に延びる複数の針受け溝１１ａが形成されている。針受け溝１１ａは回転板１０の中心軸線の周囲に等角間隔をおいて配置されている。上部コーナー１２と外周面１３にも、針受け溝１１ａから連続して延びる針受け溝１２ａ，１３ａが形成されている。針受け溝１１ａ，１２ａ，１３ａの数は図示の実施形態に限定されない。

【0017】

回転板１０は、針箱２０の下方に配置されており、上面１１の各針受け溝１１ａは、針箱２０から１本ずつ針を受ける。したがって、針受け溝１１ａ，１２ａ，１３ａの各々は、１本の針だけを収容可能な寸法、すなわち１本の針の直径よりわずかに大きい幅と深さを有するように設計されている。

【0018】

回転板駆動機構３０は、回転板１０を回転させる。回転板駆動機構３０は、この実施形態では、ステップモーター３１、駆動プーリー３２、タイミングベルト３３および被駆動プーリー３４（図９参照）を有する。ステップモーター３１は、ボルトによって、ステージ２に固定されている。駆動プーリー３２はステップモーター３１の回転軸に固定され、被駆動プーリー３４は回転板１０に固定されている。タイミングベルト３３は、プーリー３２，３４の周囲に巻かれている。

【0019】

さらに回転板駆動機構３０は、さらにタイミングベルト３３に接触して、タイミングベルト３３に適切な張力を与えるテンションプーリー３５を有する。テンションプーリー３５はステージ２に固定されている。但し、張力を調整するため、テンションプーリー３５の固定を緩めて、ステージ２に形成された溝３６に沿ってテンションプーリー３５を移動することができる。

【0020】

回転板駆動機構３０は、図示の実施形態に限定されず、回転板１０を直接的に回転させるモーターであってもよいし、歯車機構、その他の機構であってもよい。

【0021】

細長い真っ直ぐな針を針受け溝１１ａに嵌め入れるため、回転板駆動機構３０の回転停止精度は高いことが望ましい。例えば、直径１７０μｍの針に対して、回転板１０の針受け溝１１ａを所望位置に対して２０μｍの誤差以内に停止することができると好ましい。例えば、回転板駆動機構３０のステップモーター３１は、回転板１０の１回転につき、50,000ステップの高い精度を有する。

【0022】

回転板駆動機構３０は、矢印ＲＤに示す方向に回転板１０を回転させ、針箱２０から針受け溝１１ａに受けた針を針立て機構４０に搬送する。

【0023】

針立て機構４０は、回転板１０の周囲に配置されている。針立て機構４０は、針が回転板１０の上面１１の針受け溝１１ａに支持された状態から、回転板１０の上部コーナー１２の針受け溝１２ａに支持された状態を経て、回転板１０の外周面１３の針受け溝１３ａに沿って立ち上がるように、針の端部を押圧する。

【0024】

回転板１０の上には、剛的な材料、例えば金属または硬質樹脂から形成された円板２１が配置されている。円板２１は回転板１０と同軸に配置されており、回転板１０の軸線を中心にして回転可能である。しかし、通常の使用状態では、円板２１は回転しない。延長部２２を含む円板２１の下面は回転板１０の上面１１に接触しない。

【0025】

円板２１から延長部２２が径方向外側に向けて延びている。延長部２２に針箱２０が設けられている。したがって、針箱２０は、円板２１と同材料から形成され、回転板１０上に配置されている。

【0026】

針箱２０を含む延長部２２の外側端部は、直方体の台２３に載置されている。台２３は、図示しないボルトによってステージ２に固定されている。台２３の高さは、回転板１０の上面１１の高さとほぼ等しい。

【0027】

図５および図６に示すように、針箱２０は、細長い直方体の貯蔵空間２４を有する。貯蔵空間２４の長手方向は、延長部２２の長手方向、すなわち回転板１０および円板２１の径方向に延びている。貯蔵空間２４には、多数の針５０が貯蔵される。

【0028】

貯蔵空間２４は針箱２０を貫通している。したがって、針箱２０の上部は開放されており、貯蔵空間２４には上方から多数の針５０を容易に供給することができる。また、針箱２０の下部も開放されており、複数の針５０が回転板１０の上面１１および台２３に載置される。したがって、上方の針箱２０から下方の回転板１０に容易に針５０を供給することができる。

【0029】

貯蔵空間２４は、シンプルな直方体形状であるが、下方に向かうほど断面積が狭くなるテーパー形状であってもよい。いずれの場合も、貯蔵空間２４の長手方向は、延長部２２の長手方向、すなわち回転板１０および円板２１の径方向に延びている。

【0030】

貯蔵空間２４内には、貯蔵空間２４内の針５０の静電気を除去する除電装置２６が配置されている。貯蔵空間２４内には多数の針５０が貯蔵され、互いに摩擦することにより静電気が発生し、針５０が帯電する。針５０は、非常に軽いため、帯電した状態では、回転板１０の針受け溝１１ａに入りにくいおそれがある。除電装置２６が針５０の静電気を除去することにより、多数の針５０から１本ずつ針５０を回転板１０の針受け溝１１ａに渡すことが容易になる。

【0031】

除電装置２６は、好ましくは針分離搬送装置１の使用中、継続的に稼働させられる。除電装置２６は、例えばイオナイザーである。好ましくは、このイオナイザーは気流を発生させない。

【0032】

針分離搬送装置１は、針箱２０の貯蔵空間２４内の針５０を上から押圧する押圧機構をさらに有する。この押圧機構は、回転板１０の上面１１の針受け溝１１ａの１つが針箱２０の直下にある時、針箱２０内の針５０を上から押圧することにより、針箱２０内の複数の針５０のうち１本の針５０が回転板１０の上面１１の針受け溝１１ａに入りやすくする。

【0033】

押圧機構としては、例えばソレノイドを有するリニアアクチュエーターまたは油圧ピストンでもよいが、この実施形態はハンマー６０を使用する。ハンマー６０は、Ｌ字形状を有し、長尺なロッド６１と、ロッド６１の一端に形成されたヘッド６２を有する。ロッド６１の他端は、剛的な材料、例えば金属から形成された固定具６３に取り付けられて、さらに剛的な材料、例えば金属から形成された固定具６４によって、ステップモーター６５の回転軸に固定されている。ハンマー６０のヘッド６２はロッド６１の先端から下方に突出しており、針箱２０の貯蔵空間２４内に延びている。ステップモーター６５は、図示しないボルトによってステージ２に固定されている。

【0034】

ハンマー６０の駆動時には、回転板駆動機構３０は回転板１０の回転を停止する。具体的には、回転板１０の上面１１の針受け溝１１ａの１つが針箱２０の直下に到着する直前に、回転板駆動機構３０は回転板１０の回転を減速し、針受け溝１１ａの１つが針箱２０の直下に到着すると、回転板駆動機構３０は回転板１０の回転を停止する。すると、回転板駆動機構３０は、回転板１０に回転角振動を与える。すなわち、図５の矢印Ｖで示すように、小さい角度範囲で回転板１０の正転と逆転を繰り返す。これにより、針箱２０内の針５０の堆積５２に振動を与え、針箱２０内の針５０の向きが回転板１０の放射方向に揃いやすくなる。針５０の堆積５２は、回転板１０の上面１１に接触しているので、回転板１０が振動する時、針５０の堆積５２も振動する。

【0035】

その後、ステップモーター６５は、図６の矢印Ａに示すように、ハンマー６０を揺動し、ハンマー６０のヘッド６２が針箱２０の貯蔵空間２４内の針５０の堆積５２を小さい力で叩く。好ましくは、ハンマー６０は、針５０の堆積５２を繰り返し叩く。このように、針箱２０の貯蔵空間２４内の針５０を上から間欠的に押圧することにより、針箱２０内の複数の針５０のうち１本の針５０が回転板１０の上面１１の針受け溝１１ａに入りやすくなる。したがって、針５０の表面が粗くても、針５０の堆積５２から１本の針を分離して回転板１０に渡すことが可能である。図６は、１つの針５０が回転板１０の針受け溝１１ａに受けられた状態を示す。

【0036】

この後、回転板駆動機構３０は回転板１０の矢印ＲＤの方向への回転を再開する。図７に示すように、針受け溝１１ａに受けられた針５０は、回転板１０の回転に伴って、針箱２０の下を通過し、針箱２０から離れてゆき、針立て機構４０まで搬送される。

【0037】

図８は、針箱２０とその直下の回転板１０の間に余分な針５０が詰まりかけた望ましくない状態を示す。針分離搬送装置１は、針箱２０と回転板１０の間に針５０が詰まりかけた場合、回転板駆動機構３０を停止する停止機構をさらに有する。したがって、この実施形態では、回転板１０と針箱２０の間に余分な針が完全に詰まる状態を防止することができる。

【0038】

具体的には、通常の使用状態では、針箱２０を有する円板２１は回転しないが、針箱２０と回転板１０の間に針５０が詰まりかけた場合、針箱２０を有する円板２１は回転板１０とともに回転する。停止機構は、針箱２０の位置が一定範囲を超えて変化すると、回転板駆動機構３０を停止するスイッチ６７またはセンサーを有する。

【0039】

この実施形態では、図３および図４に示すように、スイッチ６７は、針箱２０にとって、回転板１０の通常の回転方向（矢印ＲＤの方向）の下流側に配置されて、台２３に固定されている。図７に示すように、針５０が順調に針箱２０の下を通過する場合には、針箱２０を有する円板２１は回転せず、針箱２０はスイッチ６７に接触しない。

【0040】

他方、図８に示すように、余分な針５０が針箱２０と回転板１０の間に詰まりかけた場合には、回転板１０の回転と共に針箱２０が下流に移動し、スイッチ６７に接触する。すると、回転板駆動機構３０が直ちに回転板１０の回転を停止する。このようにして、針箱２０と回転板１０の間に余分な針５０が詰まりかけた場合、迅速に回転板１０を停止することができ、回転板１０と針箱２０の間に余分な針が完全に詰まる状態を防止することができる。したがって、他の針５０および円板２１の損傷を防止することができる。

【0041】

図示の実施形態において、スイッチ６７はメカニカルスイッチであるが、停止機構は、メカニカルスイッチの代わりに近接スイッチまたは近接センサーを有してもよい。また、針箱２０が接近または接触すると反応するスイッチまたはセンサーの代わりに、針箱２０との距離が所定値より大きくなると反応するスイッチまたはセンサーを針箱２０にとって回転板１０の通常の回転方向の上流側に配置してもよい。

【0042】

図３および図４に示すように、ストッパーピン６８が図示しないボルトによって台２３に固定されている。余分な針５０が針箱２０と回転板１０の間に詰まりかけて回転板１０の回転が停止した場合には、針分離搬送装置１を監視する人間が円板２１を、回転板１０の通常の回転方向と逆方向に回転させて、針箱２０と回転板１０の間に詰まりかけた針５０を針箱２０に戻す。ストッパーピン６８は、円板２１を逆方向に回転させすぎないように、延長部２２の移動を規制する。

【0043】

針箱２０を有する円板２１に対して独立して回転板１０が回転することができるように、図９に示すように、ステージ２に回転板１０と円板２１は取り付けられている。

【0044】

ステージ２に形成された貫通孔に、鉛直に延びるコア７０が挿入されている。コア７０の周囲には、ラジアル軸受７１が配置され、ラジアル軸受７１は回転板１０の中央に形成された貫通孔に挿入されている。したがって、回転板１０は、コア７０を中心にして、コア７０に対して回転可能である。

【0045】

コア７０は、さらに円板２１の中央に形成された貫通孔に挿入されており、円板２１も、コア７０を中心にして、コア７０に対して回転可能である。円板２１の上部には、スラスト軸受７２とワッシャー７３が配置され、コア７０はスラスト軸受７２とワッシャー７３に挿入されている。コア７０の上端には、オネジが形成され、オネジにナット７４が取り付けられている。

【0046】

ステージ２と回転板１０の間にはスラスト軸受７５が配置され、回転板１０と円板２１の間にもスラスト軸受７６が配置されている。つまり、回転板１０は、ステージ２に面接触せず、円板２１も回転板１０に面接触しない。したがって、回転板駆動機構３０は、小さい駆動トルクで回転板１０を回転させることができる。また、円板２１は、針箱２０と回転板１０の間に針５０が詰まりかけると、簡単に円板２１に従動して回転する。

【0047】

また、このアセンブリは、必要に応じて滅菌のために簡単に分解することができる。ナット７４をコア７０から取り外せば、回転板１０と円板２１は、ステージ２から簡単に取り外すことができる。ステップモーター６５も、図示しないボルトを緩めることによって、ステージ２から取り外すことができる。回転板１０を駆動するステップモーター３１も、図示しないボルトを緩めることによって、ステージ２から取り外すことができる。この実施形態では、ステップモーター３１の回転は、タイミングベルト３３で回転板１０に伝達されるが、ステップモーター３１の回転軸を回転板１０に連結して、ステップモーター３１が回転板１０を直接回転させてもよい。この場合、分解がさらに容易になりうる。滅菌は、高温（例えば、摂氏約１２０度）または紫外線滅菌処理を使用して行うことができる。

【0048】

回転板１０の針受け溝１１ａに受けられた針５０は、回転板１０の回転に伴って、針立て機構４０まで搬送される。針立て機構４０に針５０が到着する直前に、回転板駆動機構３０は回転板１０の回転を減速し、針立て機構４０に針５０が到着すると、回転板駆動機構３０は回転板１０の回転を停止する。

【0049】

図１０に示すように、針立て機構４０は、支持部４１、レバー４２、ローラー４３、ガイド４４、ステップモーター４５、コネクター４６、カップリング４７、回転・直線運動変換機構４８を有する。

【0050】

支持部４１は、剛的な材料、例えば金属または硬質樹脂から形成されており、長尺で鉛直方向に沿って延びるロッド部４１ａ、ロッド部４１ａの上端に形成されたヘッド部４１ｂ、およびヘッド部４１ｂから回転板１０に向けて延びるアーム部４１ｃを有する。アーム部４１ｃは、ほぼ回転板１０の径方向に沿って延びている。

【0051】

レバー４２はヘッド部４１ｂに回転可能に支持されており、ローラー４３はレバー４２に回転可能に支持されている。レバー４２は、回転板１０の径方向に沿って延びている。

【0052】

支持部４１は、鉛直に設けられたガイド４４に沿って上下に移動可能である。ガイド４４の下端はコネクター４６に固定され、コネクター４６はステップモーター４５に固定されている。ステップモーター４５の回転軸は、カップリング４７を介して、回転・直線運動変換機構４８に連結されている。回転・直線運動変換機構４８は、ステップモーター４５の回転軸の回転運動を鉛直方向の直線運動に変換する。回転・直線運動変換機構４８は、例えばボールネジ機構を有する。支持部４１のロッド部４１ａは回転・直線運動変換機構４８に取り付けられている。したがって、ステップモーター４５が回転することにより、例えば図示の状態から矢印Ｄｗで示すように、支持部４１はガイド４４に沿って下降させられる。ステップモーター４５が逆に回転することにより、支持部４１はガイド４４に沿って上昇させられる。この機構に代えて、リニアモーターまたはラック・ピニオン式のリニアアクチュエーターで支持部４１を上下に移動させてもよい。

【0053】

図１１は針立て機構４０の一部を拡大して示す。レバー４２の一端はボルト８０によって支持部４１のヘッド部４１ｂに取り付けられている。ボルト８０には緩み止めの割りピン８１が取り付けられている。レバー４２の他端にはボルト８２によって、円柱形のローラー４３が回転可能に取り付けられている。ボルト８２には緩み止めの割りピン８３が取り付けられている。

【0054】

ボルト８０の周囲にはトーションバネ８５が巻き付けられている。支持部４１のヘッド部４１ｂには、複数のピン８６が固定されている。ピン８６は、ボルト８０を中心にした円弧上に等角間隔をおいて配置されている。トーションバネ８５の一端部８５ａは、いずれかのピン８６の間に挟まれている。トーションバネ８５の他端部（図示せず）はレバー４２に接触しており、レバー４２に図中反時計方向のバネ力を与える。

【0055】

ステップモーター４５が駆動されて支持部４１が下降する間に、図１２に示すように、ローラー４３が回転板１０の上面１１の針受け溝１１ａに支持された針５０に接触し、矢印ＲＯの方向に沿って図中時計方向に回転しながら、針５０を回転板１０の上部コーナー１２の針受け溝１２ａに支持されるように傾ける。さらに支持部４１が下降すると、図１３に示すように、ローラー４３は、矢印ＲＯの方向に沿って図中時計方向に回転しながら、針５０を回転板１０の外周面１３の針受け溝１３ａに沿って立ち上げる。このようにして、簡単かつ高精度に針５０の姿勢を、回転板１０の上面１１に沿った水平状態から回転板１０の外周面１３に沿って直立した姿勢に変更することができる。

【0056】

回転板１０の上部コーナー１２は、直線状に傾斜していてもよいが、この実施形態では、回転板１０の上部コーナー１２は、円弧状の断面形状を有するよう傾斜している。ローラー４３は、円弧状の上部コーナー１２に連続的に接触しながら、上部コーナー１２の円弧に沿って移動する。したがって、針５０は、上部コーナー１２の接線方向かつローラー４３の接線方向に延びるように状態を維持する。したがって、針立て機構４０は、円滑に針５０の姿勢を変更することができる。

【0057】

針立て機構４０は、ローラー４３が針５０を押すために、レバー４２にバネ力を与えるトーションバネ８５を有する。したがって、針５０を立てる時に、トーションバネ８５のバネ力によって、ローラー４３は、回転しながら針５０に接触し続け、針５０を回転板１０に押し付けながら、針５０の姿勢を変更することができる。

【0058】

針立て機構４０は、トーションバネ８５のバネ力を調整する機構をさらに有する。具体的には、トーションバネ８５の周囲に配置された多数のピン８６のうち、どの２つのピン８６の間にトーションバネ８５の端部８５ａを差し込むかに応じて、トーションバネ８５のバネ力を調整することができる。トーションバネ８５の端部８５ａを移動する作業は人間の手で行うことができる。

【0059】

ローラー４３で針５０に与える力は、針５０の姿勢を変更する間に針５０が落下しない程度に大きく、針５０の塑性変形および／または破壊を防止することができる程度に小さいことが好ましい。トーションバネ８５のバネ力を調整することにより、針５０の太さ、曲げ強度および／または脆性に応じて、バネ力を調整することができる。

【0060】

回転板駆動機構３０は、針立て機構４０の正常な動作を保証するため、針受け溝１１ａに嵌められた針５０がレバー４２およびローラー４３に揃う角度位置で回転板１０を停止させる。上下動する支持部４１のストロークは、針５０の高精度な姿勢変更を可能にするよう設計されている。

【0061】

針５０が図１３に示す鉛直姿勢に到達すると、針立て機構４０はその姿勢を一定時間保持する。この針分離搬送装置１は、三次元細胞積層技術のための針のアレイ（図１参照）を製造する装置（図示せず）のために設けられており、針立て機構４０で鉛直に立てられた針５０は、図示しないクランプ装置で針立て機構４０と回転板１０の間からピックアップされて、針のアレイを製造する装置まで搬送される。使用される針５０は、三次元細胞積層技術のための中実な針である。

【0062】

一定時間の経過後、ステップモーター４５が駆動されて支持部４１が上昇する。すると、ローラー４３は回転板１０から遠ざかり、レバー４２はトーションバネ８５のバネ力により、図中反時計方向に回転する。支持部４１のレバー４２に設けられたストッパー８８に、レバー４２は接触して停止する。このようにして、レバー４２とローラー４３は図１１に示す初期状態に復帰する。

【0063】

この実施形態においては、回転板１０が針箱２０から針受け溝１１ａに１本ずつ針５０を受け取り、針立て機構４０まで搬送する。針立て機構４０は、針を押圧して、回転板１０の外周面１３に沿うように針５０を立ち上げる。したがって、多数の針５０の堆積５２から１本ずつ針５０を自動的に連続的に分離し、それらの針５０の姿勢を自動的に連続的に変更することができる。回転板１０は、回転する間に複数の針受け溝１１ａで複数の針５０を針箱２０から針立て機構４０に搬送することができるので、効率的に針５０を搬送することができる。

【0064】

図１４は、実施形態に係る針分離搬送装置１の制御系統のブロック図である。図１４において、メイン制御装置９０は、例えばＣＰＵであり、記憶装置９１に記憶されたコンピュータプログラムに従って動作し、針分離搬送装置１の回転板駆動機構３０、ハンマー（押圧機構）６０、および針立て機構４０の動作に関する制御を実行する。具体的には、メイン制御装置９０は、回転板１０のためのステップモーター３１、ハンマー６０のためのステップモーター６５、針立て機構４０のためのステップモーター４５の動作を制御する。

【0065】

記憶装置９１は、メイン制御装置９０が準拠するコンピュータプログラムを記憶する。記憶装置９１は、例えばＲＯＭ、ハードディスク、ＳＳＤである。

【0066】

メイン制御装置９０には、回転板１０と針箱２０の間に針５０が詰まりかけた時に反応するスイッチ６７が接続されている。針箱２０と回転板１０の間に針５０が詰まりかけた場合、スイッチ６７は、ステップモーター３１を停止させると同時に、異常信号をメイン制御装置９０に送信する。異常信号を受信すると、メイン制御装置９０はステップモーター４５とステップモーター６５が動作しないよう非作動状態にする。

【0067】

図１５は、実施形態に係る針分離搬送装置１の制御系統の動作を示すタイムチャートである。

【0068】

１つの制御サイクルにおいて、回転板駆動機構３０は回転板１０を一旦加速した後、定常速度で回転させる。

【0069】

回転板１０の上面１１の針受け溝１１ａの１つが針箱２０の直下に到着する直前に、回転板駆動機構３０は回転板１０の回転を減速し、針受け溝１１ａの１つが針箱２０の直下に到着すると、回転板駆動機構３０は回転板１０の回転を停止する。

【0070】

そして、回転板駆動機構３０は、回転板１０に回転角振動を与え、針箱２０内の針５０の向きを回転板１０の放射方向に揃える。

【0071】

この後、ハンマー６０のステップモーター６５は、ハンマー６０を繰り返し揺動し、ハンマー６０は、針箱２０内の針５０の堆積５２を繰り返し叩く。この結果、針箱２０内の針５０の堆積５２から１本の針が回転板１０の針受け溝１１ａに受けられる。

【0072】

その後、次の制御サイクルにおいて、回転板駆動機構３０は回転板１０を一旦加速した後、定常速度で回転させる。この結果、針受け溝１１ａに受けられた針５０は、回転板１０の回転に伴って、針箱２０の下を通過し、針箱２０から離れてゆき、針立て機構４０まで搬送される。そして、他の針受け溝１１ａが針箱２０に近づいてゆく。

【0073】

ハンマー６０が繰り返し揺動している時、針立て機構４０のステップモーター４５が支持部４１を定常位置から針立て位置まで下降させる。この結果、針立て機構４０において、既に針立て機構４０に到達した針５０が鉛直姿勢に立ち上げられる。針立て位置は所定期間持続し、この期間内で、上記のクランプ装置が針立て機構４０と回転板１０の間から針５０をピックアップする。所定時間の経過後、ステップモーター４５は支持部４１を針立て位置から定常位置まで上昇させる。

【0074】

図１６は、第１実施形態の変形例に係る針分離搬送装置の制御系統のブロック図である。

【0075】

上記の実施形態では、回転板１０と針箱２０の間に針５０が詰まりかけたことをスイッチ６７で検出する。しかし、この変形例では、スイッチ６７の代わりに、停止機構は、回転板１０のトルク（移動抵抗力）を計測するトルク計（抵抗力計）９２を有する。停止機構を構成するメイン制御装置９０は、トルク計９２が計測するトルクが閾値を超えると、回転板駆動機構３０を停止するとともに、ステップモーター４５とステップモーター６５が動作しないよう非作動状態にする。この場合、針箱２０の移動を検出するスイッチ６７を省略することができ、針箱２０は静止していてもよい。但し、トルク計９２に加えて、スイッチ６７を設けてもよい。

【0076】

図１７は、第１実施形態のさらに他の変形例に係る針分離搬送装置の制御系統のブロック図である。この変形例では、トルク計９２の代わりに、停止機構は、回転板１０の回転角度（変位）を計測する角度計（変位計）９４を有する。角度計９４はロータリーエンコーダーのカウンターであってよい。停止機構を構成するメイン制御装置９０は、一定時間内の角度計９４が計測する回転角度が閾値未満であると、回転板駆動機構３０を停止するとともに、ステップモーター４５とステップモーター６５が動作しないよう非作動状態にする。この場合、針箱２０の移動を検出するスイッチ６７を省略することができ、針箱２０は静止していてもよい。但し、角度計９４に加えて、スイッチ６７を設けてもよい。

【0077】

第２実施形態
図１８から図２０に示すように、第２実施形態に係る針分離搬送装置１０１は、ステージ１０２、直動板（移動板）１１０、針箱１２０、直動板駆動機構（移動板駆動機構）１３０および針立て機構１４０を有する。

【0078】

図１８から図２０は、針立て機構１４０が直動板１１０に支持された針５０を直立させている状態を示す。

【0079】

図示しないが、針分離搬送装置１０１の全体は、クリーンな気密のチャンバー内に配置されており、ダストおよび汚染物質から保護されている。チャンバー内の湿度は通常の湿度であってよい。

【0080】

ステージ１０２は、水平な上面を有する剛的な材料、例えば金属から形成されたテーブルである。

【0081】

針箱１２０は複数の真っ直ぐな針を貯蔵する。

【0082】

直動板１１０は、剛的な材料、例えば金属または硬質樹脂から形成されたほぼ矩形の板であって、ステージ１０２に水平移動可能に支持されている。直動板１１０は、上面１１１、上部コーナー１１２および側面１１３を有する。上面１１１は水平に配置されている。側面１１３は、直動板１１９の一側面であり、上部コーナー１１２に連なっており、上面１１に対して垂直であって、鉛直面である。上部コーナー１１２は、外側に向かうほど小さい高さを有するよう傾斜している。この実施形態では、上部コーナー１１２は、直動板１１０の中心軸線を含む平面で切断した場合、円弧状の断面形状を有する。

【0083】

上面１１１には、直動板１１０の直動方向ＬＤに垂直に延びる針受け溝１１１ａが形成されている。上部コーナー１１２と側面１１３にも、針受け溝１１１ａから連続して延びる針受け溝１１２ａ，１１３ａが形成されている。

【0084】

直動板１１０は、針箱１２０の下方に配置されており、上面１１１の針受け溝１１１ａは、針箱１２０から１本ずつ針を受ける。したがって、針受け溝１１１ａは、１本の針５０だけを収容可能な寸法、すなわち１本の針５０の直径よりわずかに大きい幅と深さを有するように設計されている。

【0085】

直動板駆動機構１３０は、直動板１１０を直動方向ＬＤに往復させる。直動板駆動機構１３０は、この実施形態では、ステップモーターの回転を直線運動に変換するラック・ピニオンを有するリニアアクチュエーターである。但し、直動板駆動機構１３０は、リニアモーターでもよいし、ステップモーターの回転を直線運動に変換するボールネジ機構であってもよい。

【0086】

図２０に示すように、直動板駆動機構１３０は、固定部１３１と可動部１３２を有する。固定部１３１はステージ１０２に固定されている。可動部１３２は固定部１３１に対して直動方向ＬＤに往復移動可能である。可動部１３２には、剛的な材料、例えば金属または硬質樹脂から形成されたベッド１３３が固定され、ベッド１３３には直動板１１０が固定されている。

【0087】

細長い真っ直ぐな針を針受け溝１１１ａに嵌め入れるため、直動板駆動機構１３０の停止精度は高いことが望ましい。例えば、直径１７０μｍの針に対して、直動板１１０の針受け溝１１１ａを所望位置に対して２０μｍの誤差以内に停止することができると好ましい。

【0088】

直動板駆動機構１３０は、直動方向ＬＤに直動板１１０を移動させ、針箱１２０から針受け溝１１１ａに受けた針を針立て機構１４０に搬送する。

【0089】

針立て機構１４０は、直動板１１０の近傍に配置されている。針立て機構１４０は、針５０が直動板１１０の上面１１１の針受け溝１１１ａに支持された状態から、直動板１１０の上部コーナー１１２の針受け溝１１２ａに支持された状態を経て、直動板１１０の側面１１３の針受け溝１１３ａに沿って立ち上がるように、針５０の端部を押圧する。

【0090】

直動板１１０の上方に配置された針箱１２０は、直動板１１０の針受け溝１１１ａと平行に延びている。針箱１２０は、三角形の輪郭を有する基部１２０ｄを有しており、基部１２０ｄは、三角形の輪郭を有するスペーサーすなわちシム１２１に固定され、さらにネジ１２３によってブロック１２２に堅固に固定されている。ブロック１２２はステージ１０２に固定されている。

【0091】

図２１から図２３は、針箱１２０を有する針箱アセンブリ１２０Ａを示す。針箱アセンブリ１２０Ａは、長尺部材１２０ｂ、壁部材１２０ｃ、シム１２１、ネジ１２３、針ストッパー１２４を有する。針箱アセンブリ１２０Ａの構成要素は、剛的な材料、例えば金属または硬質樹脂から形成されている。

【0092】

長尺部材１２０ｂと壁部材１２０ｃが針箱１２０を構成する。長尺部材１２０ｂは、矩形断面を有する長尺な側壁１２０ｂＡ、側壁１２０ｂＡの両端から側方に延びる２つの端壁１２０ｂＢ，１２０ｂＣ、および上記の基部１２０ｄを有する。端壁１２０ｂＢ，１２０ｂＣは、側壁１２０ｂＡに一体に結合され、基部１２０ｄは端壁１２０ｂＢと側壁１２０ｂＡに一体に結合されている。

【0093】

壁部材１２０ｃは、長尺な側壁１２０ｃＡと長尺な底壁１２０ｃＢを有する。側壁１２０ｃＡは底壁１２０ｃに一体に結合されている。壁部材１２０ｃの側壁１２０ｃＡは、長尺部材１２０ｂの端壁１２０ｂＢ，１２０ｂＣに複数のネジ１２５で固定されている。

【0094】

このようにして、長尺部材１２０ｂの側壁１２０ｂＡ、端壁１２０ｂＢ，１２０ｂＣ、および壁部材１２０ｃで画定された貯蔵空間１２６（図２１、図２３参照）を有する針箱１２０が構成されている。針箱１２０がブロック１２２に固定された後、細長い直方体の貯蔵空間１２６の長手方向は直動板１１０の針受け溝１１１ａと平行に延びる。貯蔵空間１２６には、多数の針５０が貯蔵される。

【0095】

シム１２１は、複数のネジ１２７によって針箱１２０の基部１２０ｄに固定されている。シム１２１には、ネジ１２７の頭部がそれぞれ嵌まる貫通孔１２１ａが形成されており、基部１２０ｄにはネジ１２７のネジ部がそれぞれ締結されるメネジ１２０ｄＡが形成されている。

【0096】

ネジ１２３は、互いに同軸に配列されたハンドルヘッド１２３ａ、ステム１２３ｂ、およびオネジ部１２３ｃを有する。ステム１２３ｂは、針箱１２０の基部１２０ｄの貫通孔１２０ｄＢと、シム１２１の貫通孔１２１ｂに挿入される。針箱１２０の基部１２０ｄの上面からは、貫通孔１２０ｄＢを包囲するスペーサーすなわちカラー１２０ｄＣが突出する。

【0097】

ネジ１２３のステム１２３ｂを貫通孔１２０ｄＢと貫通孔１２１ｂに挿入すると、オネジ部１２３ｃがシム１２１の下面から突出する。オネジ部１２３ｃは、ブロック１２２に形成されたメネジ（図示せず）にネジ止めされる。カラー１２０ｄＣは、ハンドルヘッド１２３ａが針箱１２０の基部１２０ｄの上面に接触することを防止する。

【0098】

このように、針箱１２０はネジ１２３によってブロック１２２に堅固に固定されている。図２３に示すように、針箱１２０の下面（長尺部材１２０ｂの下面と壁部材１２０ｃの底壁１２０ｃＢの下面）は、直動板１１０の上面１１１に対向し、針箱１２０の下面と上面１１１の間にはわずかな間隙Ｃが設けられている。このように針箱１２０は直動板１１０と接触しないので、直動板１１０が直動方向ＬＤに移動する時、針箱１２０は動かない。

【0099】

間隙Ｃは、例えば２０μｍから４０μｍであり、針５０の直径（例えば１７０μｍ）より小さい。したがって、針受け溝１１１ａに収容された針５０以外の針５０が間隙Ｃに挟まれる（詰まる）おそれが少ない。

【0100】

針箱１２０の下面と直動板１１０の上面１１１の間の間隙Ｃは、ネジ１２７によって調整することができる。具体的には、ネジ１２７を締め付けると、シム１２１と針箱１２０の基部１２０ｄの隙間が減少し、その結果、間隙Ｃが減少する。逆に、ネジ１２７を緩めると、シム１２１と針箱１２０の基部１２０ｄの隙間が増加し、その結果、間隙Ｃが増加する。このように、針箱１２０と直動板１１０の間の間隙Ｃを調整するための機構が設けられているので、間隙Ｃを調整することができ、針受け溝１１１ａに収容された針５０以外の針５０が間隙Ｃに挟まれるおそれを低減することができる。

【0101】

図２３に示すように、針箱１２０の底壁１２０ｃＢは、第１の端部１２０ｃＢ１と第２の端部１２０ｃＢ２を有する。第１の端部１２０ｃＢ１と第２の端部１２０ｃＢ２は、直動板１１０の上面１１１の針受け溝１１１ａと平行に延びる。第１の端部１２０ｃＢ１は側壁１２０ｂＡの近傍にあり、第２の端部１２０ｃＢ２は側壁１２０ｃＡに一体に結合されている。

【0102】

第１の端部１２０ｃＢ１には、底壁１２０ｃＢを貫通する直線状の針出口１２８が形成されている。針出口１２８の幅は、少なくとも１本の針５０が通過することを許容するよう決定されている。図１９に示すように、針出口１２８は、直動板１１０の上面１１１の針受け溝１１１ａと平行に延びる。

【0103】

底壁１２０ｃＢの上面は、第２の端部１２０ｃＢ２が高く、第１の端部１２０ｃＢ１が低くなるように、傾斜している。したがって、針箱１２０の貯蔵空間１２６に貯蔵された針５０は、重力の作用によって、底壁１２０ｃＢ上を第１の端部１２０ｃＢ１に向けて移動し、針出口１２８を通過して、直動板１１０の上面１１１に落下する。そして、上面１１１に形成された針受け溝１１１ａに１本の針５０が収容される。

【0104】

底壁１２０ｃＢの上面が傾斜していることにより、各針５０は底壁１２０ｃＢ上を移動する間に、直動板１１０の上面１１１の針受け溝１１１ａと平行に揃えられる。したがって、１本の針５０が針受け溝１１１ａに容易に受け入れられる。また、１本の針５０の上に他の針５０が交差することが防止または低減されるので、針受け溝１１１ａに収容された針５０以外の針５０が間隙Ｃに挟まれるおそれを低減することができる。

【0105】

図２３に示す例では、底壁１２０ｃＢの上面は、２つの平面を有し、各平面が第２の端部１２０ｃＢ２側が高く、第１の端部１２０ｃＢ１側が低くなるに傾斜している。但し、図２４に示すように、底壁１２０ｃＢの上面は、断面が円弧状の曲面であってもよい。この場合、円弧の曲率半径は１５ｍｍ未満であると好ましい。

【0106】

図２２から図２４に示すように、針ストッパー１２４は、天井板１２４ａ、側板１２４ｂ、２つの側板１２４ｃを有する。天井板１２４ａは長尺な矩形である。側板１２４ｂも長尺な矩形であって、天井板１２４ａの幅方向の一端から天井板１２４ａに対して垂直に下方に向けて延びる。２つの側板１２４ｃは、針ストッパー１２４の長手方向の両端に形成され、天井板１２４ａの他端から側板１２４ｂに平行に下方に向けて延びる。

【0107】

図２１に示すように、針ストッパー１２４は針箱１２０の長尺部材１２０ｂに載置され、図２２に示すように、天井板１２４ａは長尺部材１２０ｂの側壁１２０ｂＡに重ねられる。図２３および図２４の仮想線で示すように、針箱１２０の側壁１２０ｂＡは、針ストッパー１２４の２つの側板１２４ｃと１つの側板１２４ｂの間に挟まれる。また、針ストッパー１２４の側板１２４ｂは、針箱１２０の端壁１２０ｂＢと端壁１２０ｂＣの間に挟まれる。したがって、針ストッパー１２４が針箱１２０の長尺部材１２０ｂに載置された状態では、針ストッパー１２４は針箱１２０に対して動かないよう規制されている。

【0108】

図２３および図２４の仮想線で示すように、針ストッパー１２４が針箱１２０の長尺部材１２０ｂに載置された状態では、側板１２４ｂの下端が針出口１２８を閉塞する。一方、針箱１２０の貯蔵空間１２６の上部は開放されており、貯蔵空間１２６には上方から多数の針５０を容易に供給することができる。貯蔵空間１２６に多数の針５０が収容された後、針箱アセンブリ１２０Ａは、ネジ１２３によってブロック１２２に固定される。

【0109】

この後、図２３および図２４の実線で示すように、針ストッパー１２４を上方Ｕｐに移動させることにより、針ストッパー１２４は針箱１２０から取り外される。すると、針出口１２８が開放され、貯蔵空間１２６の内部の針５０の少なくとも１本が針出口１２８を通過し、直動板１１０の上面１１１に載置される。したがって、上方の針箱１２０から下方の直動板１１０に容易に針５０を供給することができる。

【0110】

図示しないが、貯蔵空間１２６内には、貯蔵空間１２６内の針５０の静電気を除去する除電装置が配置されてもよい（第１実施形態に関する図５の除電装置２６と同様）。貯蔵空間１２６内には多数の針５０が貯蔵され、互いに摩擦することにより静電気が発生し、針５０が帯電する。針５０は、非常に軽いため、帯電した状態では、直動板１１０の針受け溝１１１ａに入りにくいおそれがある。除電装置が針５０の静電気を除去することにより、多数の針５０から１本の針５０を直動板１１０の針受け溝１１１ａに渡すことが容易になる。

【0111】

但し、この実施形態では、針箱１２０の底壁１２０ｃＢの上面が傾斜していることにより、各針５０は底壁１２０ｃＢ上を移動する間に、直動板１１０の上面１１１の針受け溝１１１ａと平行に揃えられ、多数の針５０から１本の針５０が直動板１１０の針受け溝１１１ａに容易に受け入れられる。また、針受け溝１１１ａに収容された針５０以外の針５０が間隙Ｃに挟まれるおそれが小さい。したがって、この実施形態では、除電装置を省略することができる。

【0112】

第１実施形態と同様に、針分離搬送装置１０１は、針箱１２０の貯蔵空間１２６内の針５０を上から押圧する押圧機構をさらに有してもよい（例えば、第１実施形態に関するハンマー６０）。この押圧機構は、直動板１１０の上面１１１の針受け溝１１１ａの１つが針箱１２０の直下にある時、針箱１２０内の針５０を上から押圧することにより、針箱１２０内の複数の針５０のうち１本の針５０が直動板１１０の上面１１１の針受け溝１１１ａに入りやすくする。

【0113】

但し、この実施形態では、針箱１２０の底壁１２０ｃＢの上面が傾斜していることにより、各針５０は底壁１２０ｃＢ上を移動する間に、直動板１１０の上面１１１の針受け溝１１１ａと平行に揃えられ、多数の針５０から１本の針５０が直動板１１０の針受け溝１１１ａに容易に受け入れられる。また、針受け溝１１１ａに収容された針５０以外の針５０が間隙Ｃに挟まれるおそれが小さい。したがって、この実施形態では、押圧機構を省略することができる。

【0114】

直動板１１０の針受け溝１１１ａに受けられた針５０は、直動板１１０の移動に伴って、針立て機構１４０まで搬送される。針立て機構１４０に針５０が到着する直前に、直動板駆動機構１３０は直動板１１０の移動を減速し、針立て機構１４０に針５０が到着すると、直動板駆動機構１３０は直動板１１０の移動を停止する。

【0115】

図１８から図２０、図２５および図２７に示すように、針立て機構１４０は、支持部１４１、レバー１４２およびローラー１４３を有する。針立て機構１４０は、針立て駆動機構１４４によって上下に移動可能である。

【0116】

図１８から図２０に示すように、支持部１４１は、長尺で水平方向に延びる水平ロッド部１４１ａと、水平ロッド部１４１ａの一端に固定され鉛直方向に沿って延びる鉛直ロッド部１４１ｂを有する。水平ロッド部１４１ａと鉛直ロッド部１４１ｂは、剛的な材料、例えば金属または硬質樹脂から形成されている。

【0117】

鉛直ロッド部１４１ｂの上端には、レバー１４２が回転可能に支持されており、ローラー１４３はレバー１４２に回転可能に支持されている。レバー１４２は、直動板１１０の針受け溝１１１ａを含む鉛直面に平行な鉛直面内を回転可能である。

【0118】

針立て駆動機構１４４は、支持部１４１を上下に往復させる。針立て駆動機構１４４は、この実施形態では、ステップモーターの回転を直線運動に変換するラック・ピニオンを有するリニアアクチュエーターである。但し、針立て駆動機構１４４は、リニアモーターでもよいし、ステップモーターの回転を直線運動に変換するボールネジ機構であってもよい。

【0119】

針立て駆動機構１４４は、固定部１４５と可動部１４６を有する。固定部１４５はステージ１０２に固定されている。可動部１４６は固定部１４５に対して上下に往復移動可能である。可動部１４６には、ネジ１４９によって支持部１４１の水平ロッド部１４１ａが固定されている。

【0120】

図２５に示すように、鉛直ロッド部１４１ｂの上端は、２つのブランチ１４１ｃを有するよう分岐しており、各ブランチ１４１ｃには貫通孔１４１ｄが形成されている。２つのブランチ１４１ｃの間には、例えば金属または硬質樹脂から形成された固定片１４１ｅが配置されている。固定片１４１ｅは、鉛直ロッド部１４１ｂに固定されている。固定片１４１ｅには、鉛直方向に延びる孔１４１ｆが形成されている。

【0121】

レバー１４２の一端部１４２ａは、ピンシャフト１４７によって鉛直ロッド部１４１ｂの上端に取り付けられており、レバー１４２はピンシャフト１４７を中心として回転可能である。具体的には、ピンシャフト１４７は、互いに同軸に配列されたヘッド部１４７ａとステム１４７ｂを有し、ステム１４７ｂには周溝１４７ｃが形成されている。ステム１４７ｂは、鉛直ロッド部１４１ｂの上端の２つのブランチ１４１ｃの貫通孔１４１ｄとレバー１４２の端部１４２ａの貫通孔１４２ｃに挿入され、ピンシャフト１４７の緩み止めのＣ型ワッシャー１４８が周溝１４７ｃに取り付けられている。

【0122】

レバー１４２の他端部１４２ｂにはボルト１５０によって、円柱形のローラー１４３が回転可能に取り付けられている。具体的には、ボルト１５０は、互いに同軸に配列されたヘッド部１５０ａ、ステム１５０ｂ、およびオネジ部１５０ｃを有する。ステム１５０ｂは、ローラー４３と円柱形のスペーサー１５２に挿入され、オネジ部１５０ｃはレバー１４２の端部１４２ｂのネジ孔１４２ｄにネジ止めされている。

【0123】

ピンシャフト１４７の周囲にはトーションバネ１５４が巻き付けられている（ピンシャフト１４７のステム１４７ｂは、トーションバネ１５４に挿入されている）。トーションバネ１５４の一端部１５４ａは、支持部１４１の上部に固定された固定片１４１ｅの孔１４１ｆに挿入されている。

【0124】

図２６に示すように、レバー１４２の片面には、トーションバネ１５４の他端部１５４ｂが嵌め込まれる直線溝１５５と、トーションバネ１５４のコイル部分が嵌め込まれる円形溝１５６が形成されている。したがって、トーションバネ１５４の端部１５４ｂとコイル部分はレバー４２に埋設されている。

【0125】

したがって、トーションバネ１５４の端部１５４ｂはレバー１４２に埋設されており、レバー１４２に外力が与えられない限り、図２７および図３５に示す初期角度（初期姿勢）にレバー１４２を維持する。後述するように、ローラー１４３が直動板１１０上の針５０に接触させられる時、トーションバネ１５４は、レバー１４２に図中反時計方向のバネ力を与える。

【0126】

図２７は、組み立てられた針立て機構１４０の上部の正面図である。図２７の状態では、支持部１４１がその上方の移動限度にあり、ローラー１４３は、直動板１１０の上方にあって、直動板１１０上の針５０に接触させられていない。

【0127】

図２８に示すように、上記の通り、直動板１１０は、上面１１１、上部コーナー１１２および側面１１３を有し、上面１１１、上部コーナー１１２および側面１１３は、それぞれ針受け溝１１１ａ，１１２ａ，１１３ａを有する。直動板１１０は、さらに側面１１３の下方に傾斜面１１４と下部鉛直面１１５を有する。針受け溝１１３ａは、側面１１３から傾斜面１１４と下部鉛直面１１５に延びている。

【0128】

針受け溝１１ａの深さは針５０の直径よりわずかに大きく、針受け溝１１２ａの深さは針５０の直径よりわずかに小さい。側面１１３においては針受け溝１１３ａの深さは針受け溝１１２ａの深さと同じである。針受け溝１１３ａは鉛直に形成されており、傾斜面１１４では針受け溝１１３ａの深さは徐々に大きくなり、下部鉛直面１１５では針受け溝１１３ａの深さは針５０の直径よりわずかに大きい。

【0129】

図２９は、図２８の直動板１１０のXXIX-XXIX矢視断面図であり、針立て機構１４０のローラー１４３と針５０の位置関係を示す。支持部１４１がその上方の移動限度にある時、ローラー１４３は図２９の位置１４３ａにあり、直動板１１０の上面１１１の針受け溝１１１ａに水平に支持され位置５０ａにある針５０に接触させられない。

【0130】

針立て駆動機構１４４によって、支持部１４１が下降する時、ローラー１４３が位置１４３ｂに下降しながら、直動板１１０の上面１１１の針受け溝１１１ａに支持された針５０に接触し、矢印ＲＯの方向に沿って図中時計方向に回転しながら、針５０を直動板１１０の上部コーナー１１２の針受け溝１１２ａに支持される位置５０ｂに傾ける。さらに支持部１４１が下降すると、ローラー１４３は位置１４３ｃに下降しながら、かつ矢印ＲＯの方向に沿って図中時計方向に回転しながら、針５０を直動板１１０の側面１１３の針受け溝１１３ａに沿って立ち上げ、位置５０ｃに配備する。このようにして、簡単かつ高精度に針５０の姿勢を、直動板１１０の上面１１１に沿った水平状態から直動板１１０の側面１１３に沿って直立した姿勢に変更することができる。

【0131】

針受け溝１１２ａの深さは針５０の直径よりわずかに小さく、側面１１３においては針受け溝１１３ａの深さは針５０の直径よりわずかに小さいため、ローラー１４３は回転しながら針５０に接触し続け、針５０を直動板１１０に押し続けることができる。

【0132】

さらに支持部１４１が下降してローラー１４３が位置１４３ｄに下降すると、ローラー１４３は直動板１１０の傾斜面１１４に接触する。傾斜面１１４では針受け溝１１３ａの深さは徐々に大きくなるので、ローラー１４３は針５０から離れる。ローラー１４３が針５０から離れる直前に、図示しないクランプ装置がローラー１４３と直動板１１０の間から針５０をピックアップする。

【0133】

この針分離搬送装置１０１は、三次元細胞積層技術のための針のアレイ（図１参照）を製造する装置（図示せず）のために設けられており、針立て機構１４０で鉛直に立てられた針５０は、図示しないクランプ装置で針立て機構１４０と直動板１１０の間からピックアップされて、針のアレイを製造する装置まで搬送される。使用される針５０は、三次元細胞積層技術のための中実な針である。

【0134】

直動板１１０の上部コーナー１１２は、直線状に傾斜していてもよいが、この実施形態では、直動板１１０の上部コーナー１１２は、円弧状の断面形状を有するよう傾斜している。ローラー１４３は、円弧状の上部コーナー１１２に連続的に接触しながら、上部コーナー１１２の円弧に沿って移動する。したがって、針５０は、上部コーナー１１２の接線方向かつローラー１４３の接線方向に延びるように状態を維持する。したがって、針立て機構１４０は、円滑に針５０の姿勢を変更することができる。

【0135】

針立て機構１４０は、ローラー１４３が針５０を押すために、レバー１４２にバネ力を与えるトーションバネ１５４を有する。したがって、針５０を立てる時に、トーションバネ１５４のバネ力によって、ローラー１４３は、回転しながら針５０に接触し続け、針５０を直動板１１０に押し付けながら、針５０の姿勢を変更することができる。

【0136】

ローラー１４３で針５０に与える力は、針５０の姿勢を変更する間に針５０が落下しない程度に大きく、針５０の塑性変形および／または破壊を防止することができる程度に小さいことが好ましい。したがって、トーションバネ１５４の適切なバネ力は、針５０の太さ、曲げ強度および／または脆性に応じて、異なりうる。

【0137】

図示しないが、針立て機構１４０は、トーションバネ１５４のバネ力を調整する機構をさらに有してもよい。具体的には、トーションバネ１５４の端部１５４ｂ（図２５、図２７参照）が嵌め込まれる直線溝１５５（図２６参照）に相当する複数の直線溝をレバー１４２に複数形成してもよい。トーションバネ１５４の周囲に配置された複数の直線溝のうち、どの直線溝にトーションバネ１５４の端部１５４ｂを配置するかに応じて、トーションバネ１５４のバネ力を調整することができる。トーションバネ１５４の端部１５４ｂを移動する作業は人間の手で行うことができる。

【0138】

但し、この実施形態では、トーションバネ１５４が適切なバネ力を発揮するトーションバネ１５４の端部１５４ｂの適切な位置に直線溝１５５が形成されている。したがって、バネ力を調整する機構を省略することができる。

【0139】

直動板駆動機構１３０は、針立て機構１４０の正常な動作を保証するため、針受け溝１１１ａに嵌められた針５０がローラー１４３に揃う角度位置で直動板１１０を停止させる。針立て駆動機構１４４によって上下動する支持部１４１のストロークは、針５０の高精度な姿勢変更を可能にするよう設計されている。

【0140】

図３０に示すように、このアセンブリは、必要に応じて滅菌のために簡単に分解することができる。滅菌は、高温（例えば、摂氏約１２０度）または紫外線滅菌処理を使用して行うことができる。ネジ１２３をブロック１２２から取り外せば、針箱アセンブリ１２０Ａは、ステージ１０２から簡単に取り外すことができる。図２２に示すように、針箱アセンブリ１２０Ａは分解可能である。

【0141】

ネジ１４９を針立て駆動機構１４４の可動部１４６から取り外せば、針立て機構１４０を針立て駆動機構１４４から簡単に取り外すことができる。図２５に示すように、針立て機構１４０は分解可能である。

【0142】

直動板１１０はベッド１３３にネジ（図示せず）で固定され、ベッド１３３から取り外すことができる。ベッド１３３も直動板駆動機構１３０の可動部１３２にネジ（図示せず）で固定され、可動部１３２から取り外すことができる。

【0143】

ブロック１２２、直動板駆動機構１３０、針立て駆動機構１４４はステージ１０２に、ネジ（図示せず）で固定され、ステージ１０２から取り外すことができる。

【0144】

図３１は、実施形態に係る針分離搬送装置１０１の制御系統のブロック図である。図３１において、メイン制御装置１６０は、例えばＣＰＵであり、記憶装置１６１に記憶されたコンピュータプログラムに従って動作し、針分離搬送装置１０１の直動板１１０のための直動板駆動機構１３０、および針立て機構１４０のための針立て駆動機構１４４の動作を制御する。

【0145】

記憶装置１６１は、メイン制御装置１６０が準拠するコンピュータプログラムを記憶する。記憶装置１６１は、例えばＲＯＭ、ハードディスク、ＳＳＤである。

【0146】

また針分離搬送装置１０１の制御系統は、直動板１１０の移動抵抗力を計測する抵抗力計１６２を有する。抵抗力計１６２は、例えば直動板駆動機構１３０のステップモーターのトルクを計測するトルク計であってよい。直動板駆動機構１３０がリニアモーターである場合には、抵抗力計１６２はリニアモーターの駆動電力、駆動電圧、または駆動電流を計測する電力計、電圧計または電流計であってもよい。

【0147】

上面１１１の針受け溝１１１ａが針箱２０の針出口１２８の直下にある位置から直動板１１０が針立て機構１４０に向けて移動する時、抵抗力計１６２で計測された直動板１１０の移動抵抗力が閾値を超えると、メイン制御装置１６０は、直動板駆動機構１３０を制御して、直動板駆動機構１３０は直動板１１０に振動を与える。

【0148】

図３２は、実施形態に係る針分離搬送装置１０１の動作を示すフローチャートである。以下、針分離搬送装置１０１の動作を説明する。

【0149】

まずステップＳ１１で、メイン制御装置１６０は、直動板駆動機構１３０を制御して、図３３および図３４に示すように、直動板１１０を針箱１２０まで水平移動させる。具体的には、直動板駆動機構１３０は、直動板１１０の上面１１１の針受け溝１１１ａが針箱２０の針出口１２８の直下にある位置に直動板１１０を移動させる。この時、図３５に示すように、針立て機構１４０の支持部１４１がその上方の移動限度にあり、レバー１４２は初期角度にあり、針立て機構１４０のローラー１４３は直動板１１０の上方にある。

【0150】

図２３または図２４に示すように、針受け溝１１１ａが針箱２０の針出口１２８の直下にある場合、針出口１２８を通過した針５０の１本が針受け溝１１１ａに受け入れられる。

【0151】

ステップＳ１２で、メイン制御装置１６０は、直動板駆動機構１３０を制御して、直動板１１０を針立て位置に向けてわずかに（例えば１ｍｍ）水平移動させる。針立て位置とは、針受け溝１１１ａが針立て機構１４０のローラー１４３に揃う位置である。

【0152】

ステップＳ１３で、メイン制御装置１６０は、抵抗力計１６２で計測された直動板１１０の移動抵抗力を閾値と比較する。閾値は、固定でもよいし、温度に応じて可変でもよい。

【0153】

直動板１１０の移動抵抗力が閾値より大きい場合、ステップＳ１３の判断が肯定的になり、動作はステップＳ１４に進む。

【0154】

ステップＳ１４で、メイン制御装置１６０は、直動板駆動機構１３０を制御して、直動板１１０を水平方向に振動させる。すなわち短い区間（例えば０．１ｍｍ）において、直動板１１０を直動方向ＬＤに数回往復させる。直動板１１０の移動抵抗力が閾値より大きいことは、直動板１１０と針箱１２０の間の間隙Ｃ（図２３および図２４参照）に、針受け溝１１１ａ内の針５０とは別の針５０が詰まりかけているとみなすことができる。ステップＳ１４で直動板１１０を振動させることにより、直動板１１０と針箱１２０の間の間隙Ｃに詰まりかけた針５０が間隙Ｃから解放されうる。

【0155】

ステップＳ１４の後、動作はＳ１１に戻る。

【0156】

ステップＳ１３の判断が否定的である場合、つまり直動板１１０の移動抵抗力が閾値以下である場合、動作はステップＳ１５に進む。

【0157】

ステップＳ１５で、メイン制御装置１６０は、直動板駆動機構１３０を制御して、直動板１１０を針立て位置まで移動させる。つまり、針受け溝１１１ａに受け入れられた針５０が針立て機構１４０のローラー１４３に揃えられる。この時、直動板駆動機構１３０は直動板１１０を一旦加速した後、定常速度で移動させ。直動板１１０の上面１１１の針受け溝１１１ａが針立て位置に到着する直前に、直動板駆動機構１３０は直動板１１０の移動を減速し、針受け溝１１１ａが針立て位置に到着すると、直動板駆動機構１３０は直動板１１０の移動を停止する。

【0158】

図３６は、ステップＳ１５の直後、針５０が針立て機構１４０に搬送された状態を示す。この時、平面図はレバー１４２とローラー１４３の位置以外は図１９と同じである。また、この時、正面図は図３５と同じである（針立て機構１４０は移動していない）。ローラー１４３は図２９の位置１４３ａにあり、針５０は図２９の位置５０ａにある。

【0159】

ステップＳ１６で、メイン制御装置１６０は、針立て駆動機構１４４を制御して、針立て機構１４０を下降させる。下降の途中で、図３７および図３８に示すように、針５０は傾けられる。図２９に示すように、支持部１４１が下降する時、ローラー１４３が位置１４３ｂに下降しながら、直動板１１０の上面１１１の針受け溝１１１ａに支持された針５０に接触し、回転しながら、針５０を直動板１１０の上部コーナー１１２の針受け溝１１２ａに支持される位置５０ｂに傾ける。この時、平面図はレバー１４２とローラー１４３の位置以外は図１９と同じである。

【0160】

さらに支持部１４１が下降すると、図２９に示すように、ローラー１４３は位置１４３ｃに下降しながら、かつ回転しながら、針５０を直動板１１０の側面１１３の針受け溝１１３ａに沿って立ち上げ、位置５０ｃに配備する。こうして、図１８から図２０に示すように、針５０は鉛直に立てられる。

【0161】

ステップＳ１７で、メイン制御装置１６０は、針立て駆動機構１４４を制御して、針立て機構１４０をさらに下降させる。支持部１４１が下降してローラー１４３が図２９に示す位置１４３ｄに下降すると、ローラー１４３は直動板１１０の傾斜面１１４に接触し、針５０から離れる。ローラー１４３が針５０から離れる直前に、図示しないクランプ装置がローラー１４３と直動板１１０の間から針５０をピックアップする。

【0162】

ステップＳ１８で、メイン制御装置１６０は、針立て駆動機構１４４を制御して、針立て機構１４０を上方の移動限度まで上昇させ、レバー１４２を初期角度に復帰させる（図３５参照）。これにより、ローラー１４３は直動板１１０の上方に離れる。針受け溝１１１ａに針５０はないが、針分離搬送装置１０１はステップＳ１５の直後と同じ状態になる。

【0163】

この後、動作はステップＳ１１に戻り、メイン制御装置１６０は、直動板駆動機構１３０を制御して、図３３および図３４に示すように、直動板１１０を針箱１２０まで水平移動させる。この時、直動板駆動機構１３０は直動板１１０を一旦加速した後、定常速度で移動させ。直動板１１０の上面１１１の針受け溝１１１ａが針箱１２０の真下に到着する直前に、直動板駆動機構１３０は直動板１１０の移動を減速し、針受け溝１１１ａが針箱１２０の真下に到着すると、直動板駆動機構１３０は直動板１１０の移動を停止する。

【0164】

この実施形態においては、直動板１１０が針箱１２０から針受け溝１１１ａに１本ずつ針５０を受け取り、針立て機構１４０まで搬送する。針立て機構１４０は、針を押圧して、直動板１１０の側面１１３に沿うように針５０を立ち上げる。したがって、多数の針５０から１本ずつ針５０を自動的に連続的に分離し、それらの針５０の姿勢を自動的に連続的に変更することができる。直動板駆動機構１３０は、直動板１１０は往復させるので、次々と針５０を針箱１２０から針立て機構１４０まで搬送することができる。この実施形態では、回転板１０の代わりに直動板１１０が使用されているので、針分離搬送装置１０１のサイズを小さくすることができる。

【0165】

第１実施形態では、針箱２０と回転板１０の間に針が詰まりかけた場合、回転板駆動機構３０を停止する停止機構が設けられている（メイン制御装置９０、針箱２０の移動を検出するスイッチ６７、回転板１０のトルク（移動抵抗力）を計測するトルク計（抵抗力計）９２、および回転板１０の回転角度（変位）を計測する角度計（変位計）９４）。この実施形態においても、針箱１２０と直動板１１０の間に針が詰まりかけた場合、直動板駆動機構１３０を停止する停止機構を設けてもよい。例えば、針箱１２０を移動可能にして針箱１２０の移動を検出するセンサーまたはスイッチを設けて、センサーまたはスイッチの検出に応じて、メイン制御装置１６０（停止機構）は、直動板駆動機構１３０を停止してもよい。これに加えてあるいはこれに代えて、抵抗力計１６２が計測する直動板１１０の移動抵抗力が閾値を超えると、メイン制御装置１６０は直動板駆動機構１３０を停止してもよい。これに加えてあるいはこれに代えて、直動板１１０の変位を計測する変位計を設け、一定時間内の直動板１１０の変位が閾値未満であると、メイン制御装置１６０は直動板駆動機構１３０を停止してもよい。

【0166】

但し、この実施形態では、針箱１２０の底壁１２０ｃＢの上面が傾斜していることにより（図２３および図２４参照）、１本の針５０の上に他の針５０が交差することが防止または低減されるので、針受け溝１１１ａに収容された針５０以外の針５０が間隙Ｃに挟まれるおそれを低減することができる。また、針箱１２０と直動板１１０の間の間隙Ｃを調整するための機構が設けられているので、間隙Ｃを調整することができ、針受け溝１１１ａに収容された針５０以外の針５０が間隙Ｃに挟まれるおそれを低減することができる。さらに、針分離搬送装置１０１の動作（図３２）において、抵抗力計１６２で計測された直動板１１０の移動抵抗力が閾値より大きい場合、ステップＳ１４で、メイン制御装置１６０は、直動板駆動機構１３０を制御して、直動板１１０を水平方向に振動させ、直動板１１０と針箱１２０の間の間隙Ｃに詰まりかけた針５０を間隙Ｃから解放することを試み、再度、直動板１１０の移動抵抗力が閾値より大きい場合、ステップＳ１４が実行される。

【0167】

したがって、この実施形態では、針受け溝１１１ａに収容された針５０以外の針５０が間隙Ｃに挟まれるおそれが最小限化されている。このため、上記の停止機構を省略することができる。

【0168】

以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。

【0169】

例えば、上記の実施形態においては、針立て機構４０または１４０は、回転板１０の外周面１３または直動板１１０の側面１１３を利用して、針５０を鉛直な姿勢に立ち上げる。しかし、針５０の目標姿勢は必ずしも鉛直でなくてもよい。例えば、回転板１０の外周面１３は円錐台状の傾斜面であってよく、直動板１１０の側面１１３も傾斜面であってよく、針５０の目標姿勢は傾いた姿勢であってもよい。

【0170】

上記の実施形態では、針分離搬送装置１および１０１は、三次元細胞積層技術のための針Ｎのアレイ（図１参照）を製造する装置のために使用されるが、針分離搬送装置１または１０１は他の用途のために使用されてもよい。

【0171】

上記の実施形態では、針５０は中実な針であるが、中空な管状の針であってもよい。

【0172】

針分離搬送装置１または１０１に、閉ループ制御でプロセスを監視するためのカメラを装備してよい。

【0173】

メイン制御装置９０または１６０が実行する機能は、ＣＰＵの代わりに、ハードウェアで実行してもよいし、例えばFPGA（Field Programmable Gate Array），DSP（Digital Signal Processor）等のプログラマブルロジックデバイスで実行してもよい。

【0174】

第１実施形態において、針箱２０を第２実施形態の針箱１２０のように、上面が傾斜して一端に針出口が形成された底壁を有するように変形してもよい。この場合、各針５０は底壁上を移動する間に、回転板１０の上面１１の針受け溝１１ａと平行に揃えられ、多数の針５０から１本の針５０が回転板１０の針受け溝１１ａに容易に受け入れられる。また、１本の針５０の上に他の針５０が交差することが防止または低減されるので、針受け溝１１ａに収容された針５０以外の針５０が針箱２０と回転板１０の間の間隙に挟まれるおそれを低減することができる。この場合、針５０を針受け溝１１ａの方向に揃える除電装置２６および／または押圧機構（例えばハンマー６０）を省略してもよい。

【0175】

第１実施形態において、針立て機構４０は、トーションバネ８５のバネ力を調整する機構（複数のピン８６）を有する。しかし、トーションバネ８５が適切なバネ力を発揮するためのトーションバネ８５の端部８５ａの適切な位置が既知であれば、その位置にトーションバネ８５の端部８５ａを配置し、バネ力を調整する機構を省略してもよい。

【0176】

第１実施形態において、回転板１０の縦断面は、図２９に示す直動板１１０の縦断面と同じでもよい。

【0177】

第１実施形態では、針箱２０と回転板１０の間に針が詰まりかけた場合、回転板駆動機構３０を停止する停止機構が設けられている（メイン制御装置９０、針箱２０の移動を検出するスイッチ６７、回転板１０のトルク（移動抵抗力）を計測するトルク計（抵抗力計）９２、および回転板１０の回転角度（変位）を計測する角度計（変位計）９４）。しかし、針箱２０を第２実施形態の針箱１２０のように、上面が傾斜して一端に針出口が形成された底壁を有するように変形してもよい。また、針箱２０の下面と回転板１０の上面の間の間隙を調整してもよい。さらに、回転板１０の上面１１の針受け溝１１ａが針箱２０の直下にある位置から回転板１０が針立て機構４０に向けて回転する時、トルク計９２で計測された直動板１１０のトルクが閾値より大きい場合、メイン制御装置９０は、回転板駆動機構３０を制御して、回転板１０を水平方向に振動させ、回転板１０と針箱２０の間の間隙に詰まりかけた針５０を間隙から解放してもよい。これらの改善により、針受け溝１１ａに収容された針５０以外の針５０が間隙に挟まれるおそれが最小限化される。このため、上記の停止機構を省略してもよい。

【符号の説明】

【0178】

１ 針分離搬送装置
２ ステージ
１０ 回転板（移動板）
１１ 上面
１２ 上部コーナー
１３ 外周面（側面）
１１ａ，１２ａ，１３ａ 針受け溝
２０ 針箱
２６ 除電装置
３０ 回転板駆動機構（移動板駆動機構）
４０ 針立て機構
５０ 針
５２ 針５０の堆積
６０ ハンマー（押圧機構）
６７ スイッチ（停止機構）
６８ ストッパーピン
４１ 支持部
４２ レバー
４３ ローラー
８５ トーションバネ
８６ ピン（バネ力を調整する機構）
９０ メイン制御装置（停止機構）
９２ トルク計（停止機構、抵抗力計）
９４ 角度計（停止機構、変位計）
１０１ 針分離搬送装置
１０２ ステージ
１１０ 直動板（移動板）
１１１ 上面
１１２ 上部コーナー
１１３ 側面
１１１ａ，１１２ａ，１１３ａ 針受け溝
１２０ 針箱
１２０Ａ 針箱アセンブリ
１２０ｃＢ 底壁
１２０ｃＢ１ 第１の端部
１２０ｃＢ２ 第２の端部
１２８ 針出口
１３０ 直動板駆動機構（移動板駆動機構）
１４０ 針立て機構
１４１ 支持部
１４２ レバー
１４３ ローラー
１４４ 針立て駆動機構
１５４ トーションバネ
１６０ メイン制御装置（停止機構）
１６２ 抵抗力計

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】