▶ レーサー・テクノロジー・プライベート・リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-21
(54)【発明の名称】滅菌チューブ連結装置
(51)【国際特許分類】
B29C 65/02 20060101AFI20230713BHJP
【ＦＩ】
B29C65/02
【審査請求】有
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2022553659
(86)(22)【出願日】2021-03-16
(85)【翻訳文提出日】2022-11-04
(86)【国際出願番号】 SG2021050138
(87)【国際公開番号】W WO2021188049
(87)【国際公開日】2021-09-23
(31)【優先権主張番号】10202002436X
(32)【優先日】2020-03-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】SG
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】514294186
【氏名又は名称】レーサー・テクノロジー・プライベート・リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100107456
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 成人
(74)【代理人】
【識別番号】100162352
【弁理士】
【氏名又は名称】酒巻 順一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100123995
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 雅一
(72)【発明者】
【氏名】コー， キー ジュー， ウィリー
(72)【発明者】
【氏名】リー， チア タ
(72)【発明者】
【氏名】ゴー， プアイ ヒアン
(72)【発明者】
【氏名】フー， ビャオ ジン ライアン
【テーマコード（参考）】
4F211
【Ｆターム（参考）】
4F211AG08
4F211AK07
4F211AP06
4F211AR06
4F211AR07
4F211TA01
4F211TC11
4F211TD07
4F211TJ14
4F211TJ15
4F211TN02
(57)【要約】
第１チューブを第２チューブと接合する滅菌チューブ連結装置であって、長手方向に前後移動可能な第１チューブクランプと、第１チューブクランプから離間し、短手方向に左右移動可能な第２チューブクランプであって、第１および第２チューブクランプが、第１および第２チューブの中心長手方向軸線が平行になるように、第１および第２チューブを同時にクランプするように設けられる、第２チューブクランプと、加熱要素と、切断ウェハをキャリッジに支持して移動させるキャリッジであって、長手方向に前後移動可能であり、垂直方向に上下移動可能であるキャリッジと、モータによって回転されるリードスクリューであって、キャリッジに連結されたリードスクリューナットを有し、リードスクリューの回転によってキャリッジの移動が促される、リードスクリューと、モータの回転を制御してキャリッジの移動を促す電気制御回路基板と、を備える滅菌チューブ連結装置。
【選択図】 図１Ａ
【選択図】 図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１のチューブを第２のチューブと接合するための滅菌チューブ連結装置であって、前記装置が、前方および後方に、長手方向に移動可能な第１のチューブクランプと、
前記第１のチューブクランプから離間しており、かつ前記第１のチューブクランプの前方および後方への移動に垂直である左方および右方に、短手方向に移動可能な、第２のチューブクランプであって、前記第１のチューブクランプおよび前記第２のチューブクランプが、前記第１のチューブの中心長手方向軸線が前記第２のチューブの中心長手方向軸線と平行になるように、前記第１のチューブおよび前記第２のチューブを同時にクランプするように設けられている、第２のチューブクランプと、
加熱要素と、
キャリッジであって、前記キャリッジが、切断ウェハを前記キャリッジ上に支持して移動させるためのものであり、前記キャリッジが、前方および後方に、長手方向に移動可能であり、かつ上方および下方に、垂直方向に移動可能である、キャリッジと、
モータによって回転されるリードスクリューであって、前記リードスクリューが、前記キャリッジに固定的に連結されたリードスクリューナットを有し、前記リードスクリューの回転によって前記キャリッジの移動が促される、リードスクリューと、
を備え、
前記キャリッジが、前記ウェハを前記キャリッジ上に支持しているときに前記ウェハを前記加熱要素と接触させて、前記ウェハを所定の温度まで加熱するために移動可能であり、
前記ウェハの加熱後の前記キャリッジの前方および上方への移動により、前記ウェハを前記加熱要素から遠ざけ、前記第１のチューブクランプと前記第２のチューブクランプとの間で前記ウェハを前記第１のチューブおよび前記第２のチューブに通過させ、それによって前記第１のチューブおよび前記第２のチューブを切断し、
前記第１のチューブおよび前記第２のチューブが切断された後に前記キャリッジが前方に移動するときに、前記第１のチューブクランプが前記キャリッジとともに前方に移動するように、前記キャリッジが、前記第１のチューブおよび前記第２のチューブが切断された後に、前記第１のチューブクランプに自動的かつ機械的に連結され、前記第１のチューブクランプが前方に移動したとき、前記第１のチューブクランプによってクランプされた前記第１のチューブの保持された部分が、前記第２のチューブクランプによってクランプされた前記第２のチューブの保持された部分と軸線方向において位置合わせされ、
前記第１のチューブの前記保持された部分が前記第２のチューブの保持された部分と軸線方向において位置合わせされ、かつ前記ウェハが前記第１のチューブおよび前記第２のチューブとの接触から離された後に、前記キャリッジが前方に移動するときに、前記装置が、前記第２のチューブクランプを前記第１のチューブクランプに向かって短手方向に自動的かつ機械的に変位させ、それにより、前記第１のチューブの前記保持された部分および前記第２のチューブの前記保持された部分の溶融された切断端部を一緒にして、前記溶融された切断端部間に溶接部を形成し、前記第１のチューブの前記保持された部分および前記第２のチューブの前記保持された部分から単一の長さのチューブを形成するようにさらに構成されており、
前記装置が、
前記モータの回転を制御して前記キャリッジの移動を促すようにプログラムされた電気制御回路基板を備える、
滅菌チューブ連結装置。
【請求項2】
前記キャリッジが、上部キャリッジアセンブリおよび下部キャリッジアセンブリを備え、前記上部キャリッジアセンブリが、前記下部キャリッジアセンブリと垂直方向に向けて摺動係合しており、前記上部および下部キャリッジアセンブリの両方が、前方および後方に一緒に移動可能であり、前記上部キャリッジアセンブリのみが、上方および下方に移動可能である、請求項１に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項3】
前記装置が、前記キャリッジの走行経路の両側に１つずつ設けられた、直立した第１および第２のカムプレートをさらに備え、前記第１および第２のカムプレートが各々、前記走行経路に面するカムトラックを有し、前記上部キャリッジアセンブリが、前記第１および第２のカムプレートの前記カムトラックにそれぞれ回転可能に係合するように構成された第１および第２の上部キャリッジカムフォロワを有し、前記上部キャリッジアセンブリの長手方向および垂直方向の移動が、前記カムトラックの輪郭によってガイドされる、請求項２に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項4】
前記上部キャリッジアセンブリが、上部キャリッジブロックと、長手方向に方向付けされたウェハ支持スロットであって、前記上部キャリッジブロック上に設けられており、かつ前記ウェハを前記ウェハ支持スロット内に支持するための、ウェハ支持スロットと、前記ウェハ支持スロットの横に設けられており、前記ウェハ支持スロット内の前記ウェハの移動および位置決めをガイドする、ウェハガイドピンと、前記ウェハを前記ウェハ支持スロット内に固定し、かつ前記ウェハの後方への移動を防止するために設けられた、ウェハラッチと、を備える、請求項２または３に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項5】
前記第１のチューブクランプが、前方および後方に、長手方向に移動可能な変位機構アセンブリの上部に固定的に設けられており、前記装置が、前記第１のチューブクランプの長手方向の変位を、前記変位機構アセンブリをロックして防止し、ロック解除して可能にする、変位ロック機構をさらに備える、請求項２～４のいずれか一項に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項6】
前記変位ロック機構が、垂直方向に移動可能かつ長手方向に移動不可能な変位ロックカムガイドと、自由上端および前記変位ロックカムガイドに固定的に取り付けられた下端を有する変位ロックピンと、前記変位ロックカムガイドおよび前記変位ロックピンを上方に付勢する変位ロックばねと、前方ピンスロットおよび後方ピンスロットであって、両方とも前記変位機構アセンブリ上に設けられており、異なる時間に前記変位ロックピンの前記自由上端に別々に係合して前記第１のチューブクランプの長手方向の変位を防止する、前方ピンスロットおよび後方ピンスロットと、を備え、前記装置が、前記下部キャリッジアセンブリ上に設けられており、かつ前記変位機構アセンブリをロックするために前記ロックカムガイドと係合する、ピンをさらに備える、請求項５に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項7】
前記カムトラックが各々、前記キャリッジを加熱エリアに移動させるための前記上部キャリッジアセンブリの水平移動のための第１の水平ベクトルを含む、請求項６に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項8】
前記カムトラックが各々、前記前方の方向に上方に傾斜した第１の傾斜ランプを備え、前記上部キャリッジカムフォロワが前記第１の傾斜ランプと係合し、かつ前記キャリッジが前方に移動されるとき、前記上部キャリッジアセンブリが、前記上部キャリッジアセンブリ上に支持された前記ウェハが前記第１のチューブおよび前記第２のチューブを通って切断するために前記第１の傾斜ランプに沿って前方かつ上方に移動し、一方、前記変位機構アセンブリが、前記変位ロック機構によってロックされて、前記ウェハが前記第１のチューブおよび前記第２のチューブを切断する間における前記第１のチューブクランプの長手方向の変位を防止する、請求項５～７のいずれか一項に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項9】
変位キャッチおよび変位ノッチをさらに備え、前記変位キャッチが、前記上部キャリッジアセンブリおよび前記変位機構アセンブリのうちの一方の上に設けられており、前記変位ノッチが、前記上部キャリッジアセンブリおよび前記変位機構のうちの他方の上に設けられており、前記第１および第２のチューブが切断され、かつ前記変位ロック機構が前記変位機構アセンブリをロック解除して前記第１のチューブクランプの長手方向の移動を可能にした後に、前記変位キャッチが、前記変位ノッチと自動的に係合し、前記変位キャッチと前記変位ノッチとの係合により、前記上部キャリッジアセンブリが前記第１のチューブクランプに機械的に連結されて、前記第１のチューブおよび前記第２のチューブが切断された後に前記第１のチューブの前記保持された部分を前記第２のチューブの前記保持された部分と軸線方向において位置合わせするように前記キャリッジが前方に移動するときに、前記第１のチューブクランプが前方に移動される、請求項５～８のいずれか一項に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項10】
前記カムトラックが各々、前記第１のチューブおよび前記第２のチューブが切断された後の前記キャリッジアセンブリの前方への移動のための第２の水平ベクトルを含む、請求項９に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項11】
前記カムトラックが各々、前記前方の方向に下方に傾斜した第２の傾斜ランプを備え、前記上部キャリッジカムフォロワが前記第２の傾斜ランプと係合し、かつ前記キャリッジが前方に移動されるときに、前記上部キャリッジアセンブリが前方および下方に移動して、前記上部キャリッジアセンブリ上に支持された前記ウェハを前記切断された第１のチューブおよび前記切断された第２のチューブから離す、請求項３～１０のいずれか一項に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項12】
前記第２のチューブクランプが、前記第２のカムプレート上に固定的に設けられており、前記第２のカムプレートが、左方および右方に、短手方向に変位可能であり、かつ前記第２のカムプレートと移動不可能な溶接機構後方プレートとの間に設けられた溶接機構ばねによって前記第１のカムプレートに向かって付勢されており、前記第２のカムプレートが、前記キャリッジの前記走行経路に面する溶接カムガイドを備え、前記下部キャリッジアセンブリが、前記溶接カムガイドに回転可能に係合する下部キャリッジカムフォロワを備え、前記溶接カムガイドが、段部を有し、前記下部キャリッジカムフォロワが前記段部を越えて走行するときに、前記溶接機構ばねが前記第２のカムプレートを前記第１のカムプレートに向けて変位させ、それによって前記第２のチューブクランプを前記第１のチューブクランプに向けて変位させて、前記第１のチューブの前記保持された部分および前記第２のチューブの前記保持された部分の溶融された切断端部を結びつけるように、前記段部が、短手方向外側に延在する、請求項３～１１のいずれか一項に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項13】
前記キャリッジが前記加熱エリアから装填エリアに後方に移動するときに前記ウェハを前記キャリッジ上に装填するように構成された装填機構をさらに備え、前記装填機構が、装填下部ラックであって、前記キャリッジが前記装填下部ラックの前方端部に接触しているときに前記キャリッジの後方への移動によって前方位置から後方位置に後方に移動可能な装填下部ラックと、前記装填下部ラックと係合している装填ピニオンギヤと、装填上部ラックであって、前記装填上部ラックが前記装填下部ラックの移動とは反対方向に移動するように前記ピニオンギヤと係合している、装填上部ラックと、前記装填上部ラックに固定的に取り付けられており、前記キャリッジが装填位置まで後方に移動するときに、前記装填下部ラックが後方に移動する結果として、前記装填上部ラックが前方に移動するときに、ウェハカートリッジから前記キャリッジ上にウェハを前方に押し出す、装填ブロックと、を備える、請求項１～１２のいずれか一項に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項14】
前記装填機構が、前記装填下部ラックの前記前方端部に設けられた装填下部ラックプランジャヘッドと前記装填下部ラックを支持する装填機構ハウジングとの間で前記装填下部ラックの周囲に設けられた装填下部ラックばねをさらに備え、前記装填下部ラックばねが、前記キャリッジが前記装填位置から離れるように前方に移動するときに前記装填下部ラックを前記後方位置から前記前方位置に戻す、請求項１３に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項15】
前記キャリッジから前記ウェハを外すように構成された取出し機構をさらに備え、前記取出し機構が、取出し下部ラックであって、前記キャリッジが前記取出し下部ラックの後方端部に接触しているときに、前記キャリッジの前方への移動によって後方位置から前方位置に前方に移動可能な取出し下部ラックと、前記取出し下部ラックと係合している取出しピニオンギヤと、取出し上部ラックであって、前記取出し上部ラックが前記取出し下部ラックの移動とは反対方向に移動するように、前記ピニオンギヤと係合している取出し上部ラックと、前記取出し上部ラックに固定的に取り付けられた取出しリンク機構と、前記取出しリンク機構に移動可能に連結されており、かつ前記取出しリンク機構に対して左方および右方に、短手方向に変位可能な取出しキャッチと、を備え、前記取出しキャッチが、前記第１のチューブおよび前記第２のチューブが切断された後に前記キャリッジが取出し位置まで前方に移動するときに前記取出し下部ラックが前方に移動する結果として、前記取出し上部ラックが後方に移動するときに、前記キャリッジ上に支持された使用済みウェハの後縁と係合し、前記キャリッジが前記取出し位置から離れるように後方に移動し、かつ前記取出し下部ラックの前記後方端部に設けられた取出し下部ラックプランジャヘッドと前記装置の直立前方プレートとの間に設けられた取出しばねによって前記取出し下部ラックが前記後方位置に戻されるときに、前記取出しキャッチによって前記ウェハが前記キャリッジから前方に引き出される、請求項１～１４のいずれか一項に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項16】
前記装置が、前記加熱エリア、前記装填エリア、および取出しエリアへの前記キャリッジの到着をそれぞれ自動的に検出するために、前記加熱エリアに設けられた加熱位置センサ、前記装填エリアに設けられた装填位置センサ、および前記取出しエリアに設けられた取出し位置センサとインターフェースするために前記キャリッジ上に設けられた位置決めピンをさらに備える、請求項１３または１４に従属する場合の請求項１５に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項17】
前記装置の使用の１つのサイクルにおいて、前記電気制御回路基板が、前記モータの回転を制御して、前記キャリッジを、加熱位置から前記装填位置に後方に移動させて前記ウェハを前記キャリッジ上に装填し、前記装填位置から前記加熱位置に前方に移動させて前記ウェハを加熱し、前記加熱位置から前記取出し位置に前方に移動させて前記第１のチューブおよび前記第２のチューブを切断して接合し、前記取出し位置から前記加熱位置に後方に移動させて前記ウェハを前記キャリッジから離すようにプログラムされている、請求項１６に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項18】
請求項１～１７のいずれか一項に記載の前記滅菌チューブ連結装置とともに使用するための切断ウェハであって、前記切断ウェハが、前記第１のチューブおよび前記第２のチューブを通って切断するために前記所定の温度に加熱されるように設けられた金属材料の単一層のウェハ作用エリアと、前記加熱要素から熱を受け取って、前記ウェハ作用エリアに熱を供給するために設けられた金属材料の複数層を備えるウェハ加熱エリアと、を備える、切断ウェハ。
【請求項19】
前記ウェハ加熱エリアが、前記ウェハ作用エリアの前記金属材料の２つの層を備え、前記金属材料の前記２つの層が、折り目によって連結されている、請求項１８に記載の切断ウェハ。
【請求項20】
前記ウェハを前記ウェハ支持スロット内に固定し、かつ前記ウェハの後方への移動を防止するための、前記ウェハラッチによる係合のためのウェハラッチスロットをさらに備える、請求項４に従属する場合の請求項１８または１９に記載の切断ウェハ。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、２つの長さの滅菌チューブを接合するための滅菌チューブ連結装置に関する。
【背景技術】
【0002】
滅菌チューブ連結装置を使用して、２つの長さの滅菌チューブを互いに接合して単一の長さの滅菌チューブを形成する。これは、まず、適切な温度に加熱された切断ウェハで２つのチューブを切断し、それにより、両方のチューブの溶融された切断端部を互いに接触させて、切断されたチューブを単一の長さのチューブとして接合する溶接部を形成することができることを伴う。両方のチューブを同時に切断しなければならないため、または温度および溶融状態の差により、溶接が弱いもしくは不均一となり、切断中に連結が失敗するため、ウェハは両方のチューブを第１の方向に同時に横切って切断する必要がある。切断後、両方のチューブの保持された部分の中心長手方向軸線を軸線方向において位置合わせするために、チューブのうちの一方の保持された部分を他方のチューブの保持された部分に対して第２の方向に移動させなければならない。両方のチューブの保持された部分が軸線方向において位置合わせされたとき、保持された部分の切断面は、次に、両方のチューブの溶融された切断端部を互いに接触させて溶接部を形成するために、第１の方向および第２の方向の両方に対して垂直な第３の方向に互いに向けられなければならない。切断、位置合わせ、および接触／溶接プロセス全体を自動化するために必要な機構は、ウェハおよびチューブの動きについての様々な異なる方向を伴い、通常、いくつかの同期モータを使用して達成される。したがって、既存の滅菌チューブ連結装置は、通常、大きくかさばり、現場に携帯して使用するために簡単に移動させることはできない。
【0003】
熱可塑性チューブは非常に熱に敏感であるため、ウェハの温度制御もまたチューブの切断および溶接において重要である。温度がわずかにずれると、チューブ連結が弱くなりすぎるか、または溶接面が利用できなくなることとなり、連結が失敗する。熱可塑性チューブとウェハを加熱するために使用される加熱要素との間の距離もまた要因であり、これは、チューブと加熱要素とが互いに近すぎるように配置されると、加熱要素からの熱の放射がチューブに影響を及ぼす可能性があり、一方、加熱要素とチューブとが遠すぎるように配置されると、加熱要素とチューブとの間を熱が伝わる際にウェハから熱が失われ得るためである。したがって、機械的遷移の遅延および使用中のチューブ連結装置の周囲温度の変動のために温度制御を達成することは困難であり、一貫性のない熱損失をもたらす。
【0004】
したがって、切断されたチューブの良好な溶接を達成するために熱損失を最小限に抑えながら、コンパクトで携帯可能な滅菌チューブ連結装置を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【0005】
第１の態様によれば、第１のチューブを第２のチューブと接合するための滅菌チューブ連結装置であって、装置が、
前方および後方に、長手方向に移動可能な第１のチューブクランプと、
第１のチューブクランプから離間しており、かつ第１のチューブクランプの前方および後方への移動に垂直である左方および右方に、短手方向に移動可能な、第２のチューブクランプであって、第１のチューブクランプおよび第２のチューブクランプが、第１のチューブの中心長手方向軸線が第２のチューブの中心長手方向軸線と平行になるように、第１のチューブおよび第２のチューブを同時にクランプするように設けられている、第２のチューブクランプと、
加熱要素と、
キャリッジであって、キャリッジが、切断ウェハをキャリッジ上に支持して移動させるためのものであり、キャリッジが、前方および後方に、長手方向に移動可能であり、かつ上方および下方に、垂直方向に移動可能である、キャリッジと、
モータによって回転されるリードスクリューであって、リードスクリューが、キャリッジに固定的に連結されたリードスクリューナットを有し、リードスクリューの回転によってキャリッジの移動が促される、リードスクリューと、
を備え、
キャリッジが、ウェハをキャリッジ上に支持しているときにウェハを加熱要素と接触させて、ウェハを所定の温度まで加熱するために移動可能であり、ウェハの加熱後のキャリッジの前方および上方への移動により、ウェハを加熱要素から遠ざけ、第１のチューブクランプと第２のチューブクランプとの間でウェハを第１のチューブおよび第２のチューブに通過させ、それによって第１のチューブおよび第２のチューブを切断し、
第１のチューブおよび第２のチューブが切断された後にキャリッジが前方に移動するときに、第１のチューブクランプがキャリッジとともに前方に移動するように、キャリッジが、第１のチューブおよび第２のチューブが切断された後に、第１のチューブクランプに自動的かつ機械的に連結され、第１のチューブクランプが前方に移動したとき、第１のチューブクランプによってクランプされた第１のチューブの保持された部分が、第２のチューブクランプによってクランプされた第２のチューブの保持された部分と軸線方向において位置合わせされ、
第１のチューブの保持された部分が第２のチューブの保持された部分と軸線方向において位置合わせされ、かつウェハが第１のチューブおよび第２のチューブとの接触から離された後に、キャリッジが前方に移動するときに、装置が、第２のチューブクランプを第１のチューブクランプに向かって短手方向に自動的かつ機械的に変位させ、それにより、第１のチューブの保持された部分および第２のチューブの保持された部分の溶融された切断端部を一緒にして、溶融された切断端部間に溶接部を形成し、第１のチューブの保持された部分および第２のチューブの保持された部分から単一の長さのチューブを形成するようにさらに構成されており、
装置が、
モータの回転を制御してキャリッジの移動を促すようにプログラムされた電気制御回路基板を備える、
滅菌チューブ連結装置が提供される。
前方および後方に、長手方向に移動可能な第１のチューブクランプと、
第１のチューブクランプから離間しており、かつ第１のチューブクランプの前方および後方への移動に垂直である左方および右方に、短手方向に移動可能な、第２のチューブクランプであって、第１のチューブクランプおよび第２のチューブクランプが、第１のチューブの中心長手方向軸線が第２のチューブの中心長手方向軸線と平行になるように、第１のチューブおよび第２のチューブを同時にクランプするように設けられている、第２のチューブクランプと、
加熱要素と、
キャリッジであって、キャリッジが、切断ウェハをキャリッジ上に支持して移動させるためのものであり、キャリッジが、前方および後方に、長手方向に移動可能であり、かつ上方および下方に、垂直方向に移動可能である、キャリッジと、
モータによって回転されるリードスクリューであって、リードスクリューが、キャリッジに固定的に連結されたリードスクリューナットを有し、リードスクリューの回転によってキャリッジの移動が促される、リードスクリューと、
を備え、
キャリッジが、ウェハをキャリッジ上に支持しているときにウェハを加熱要素と接触させて、ウェハを所定の温度まで加熱するために移動可能であり、ウェハの加熱後のキャリッジの前方および上方への移動により、ウェハを加熱要素から遠ざけ、第１のチューブクランプと第２のチューブクランプとの間でウェハを第１のチューブおよび第２のチューブに通過させ、それによって第１のチューブおよび第２のチューブを切断し、
第１のチューブおよび第２のチューブが切断された後にキャリッジが前方に移動するときに、第１のチューブクランプがキャリッジとともに前方に移動するように、キャリッジが、第１のチューブおよび第２のチューブが切断された後に、第１のチューブクランプに自動的かつ機械的に連結され、第１のチューブクランプが前方に移動したとき、第１のチューブクランプによってクランプされた第１のチューブの保持された部分が、第２のチューブクランプによってクランプされた第２のチューブの保持された部分と軸線方向において位置合わせされ、
第１のチューブの保持された部分が第２のチューブの保持された部分と軸線方向において位置合わせされ、かつウェハが第１のチューブおよび第２のチューブとの接触から離された後に、キャリッジが前方に移動するときに、装置が、第２のチューブクランプを第１のチューブクランプに向かって短手方向に自動的かつ機械的に変位させ、それにより、第１のチューブの保持された部分および第２のチューブの保持された部分の溶融された切断端部を一緒にして、溶融された切断端部間に溶接部を形成し、第１のチューブの保持された部分および第２のチューブの保持された部分から単一の長さのチューブを形成するようにさらに構成されており、
装置が、
モータの回転を制御してキャリッジの移動を促すようにプログラムされた電気制御回路基板を備える、
滅菌チューブ連結装置が提供される。
【0006】
キャリッジが、上部キャリッジアセンブリおよび下部キャリッジアセンブリを備えてもよく、上部キャリッジアセンブリが、下部キャリッジアセンブリと垂直方向に向けて摺動係合しており、上部および下部キャリッジアセンブリの両方が、前方および後方に一緒に移動可能であり、上部キャリッジアセンブリのみが、上方および下方に移動可能である。
【0007】
装置が、キャリッジの走行経路の両側に１つずつ設けられた、直立した第１および第２のカムプレートをさらに備えてもよく、第１および第２のカムプレートが各々、走行経路に面するカムトラックを有し、上部キャリッジアセンブリが、第１および第２のカムプレートのカムトラックにそれぞれ回転可能に係合するように構成された第１および第２の上部キャリッジカムフォロワを有し、上部キャリッジアセンブリの長手方向および垂直方向の移動が、カムトラックの輪郭によってガイドされる。
【0008】
上部キャリッジアセンブリが、上部キャリッジブロックと、長手方向に方向付けされたウェハ支持スロットであって、上部キャリッジブロック上に設けられており、かつウェハをウェハ支持スロット内に支持するための、ウェハ支持スロットと、ウェハ支持スロットの横に設けられており、ウェハ支持スロット内のウェハの移動および位置決めをガイドする、ウェハガイドピンと、ウェハをウェハ支持スロット内に固定し、かつウェハの後方への移動を防止するために設けられた、ウェハラッチと、を備えてもよい。
【0009】
第１のチューブクランプが、前方および後方に、長手方向に移動可能な変位機構アセンブリの上部に固定的に設けられてもよく、装置が、第１のチューブクランプの長手方向の変位を、変位機構アセンブリをロックして防止し、ロック解除して可能にする、変位ロック機構をさらに備えてもよい。
【0010】
変位ロック機構が、垂直方向に移動可能かつ長手方向に移動不可能な変位ロックカムガイドと、自由上端および変位ロックカムガイドに固定的に取り付けられた下端を有する変位ロックピンと、変位ロックカムガイドおよび変位ロックピンを上方に付勢する変位ロックばねと、前方ピンスロットおよび後方ピンスロットであって、両方とも変位機構アセンブリ上に設けられており、異なる時間に変位ロックピンの自由上端に別々に係合して第１のチューブクランプの長手方向の変位を防止する、前方ピンスロットおよび後方ピンスロットと、を備えてもよく、装置が、下部キャリッジアセンブリ上に設けられており、かつ変位機構アセンブリをロックするためにロックカムガイドと係合する、ピンをさらに備える。
【0011】
カムトラックが各々、キャリッジを加熱エリアに移動させるための上部キャリッジアセンブリの水平移動のための第１の水平ベクトルを含んでもよい。
【0012】
カムトラックが各々、前方の方向に上方に傾斜した第１の傾斜ランプを備えてもよく、上部キャリッジカムフォロワが第１の傾斜ランプと係合し、かつキャリッジが前方に移動されるとき、上部キャリッジアセンブリが、上部キャリッジアセンブリ上に支持されたウェハが第１のチューブおよび第２のチューブを通って切断するために第１の傾斜ランプに沿って前方かつ上方に移動し、一方、変位機構アセンブリが、変位ロック機構によってロックされて、ウェハが第１のチューブおよび第２のチューブを切断する間における第１のチューブクランプの長手方向の変位を防止する。
【0013】
滅菌チューブ連結装置が、変位キャッチおよび変位ノッチをさらに備えてもよく、変位キャッチが、上部キャリッジアセンブリおよび変位機構アセンブリのうちの一方の上に設けられており、変位ノッチが、上部キャリッジアセンブリおよび変位機構のうちの他方の上に設けられており、第１および第２のチューブが切断され、かつ変位ロック機構が変位機構アセンブリをロック解除して第１のチューブクランプの長手方向の移動を可能にした後に、変位キャッチが、変位ノッチと自動的に係合し、変位キャッチと変位ノッチとの係合により、上部キャリッジアセンブリが第１のチューブクランプに機械的に連結されて、第１のチューブおよび第２のチューブが切断された後に第１のチューブの保持された部分を第２のチューブの保持された部分と軸線方向において位置合わせするようにキャリッジが前方に移動するときに、第１のチューブクランプが前方に移動される。
【0014】
カムトラックが各々、第１のチューブおよび第２のチューブが切断された後のキャリッジアセンブリの前方への移動のための第２の水平ベクトルを含んでもよい。
【0015】
カムトラックが各々、前方の方向に下方に傾斜した第２の傾斜ランプを備えてもよく、上部キャリッジカムフォロワが第２の傾斜ランプと係合し、かつキャリッジが前方に移動されるときに、上部キャリッジアセンブリが前方および下方に移動して、上部キャリッジアセンブリ上に支持されたウェハを切断された第１のチューブおよび切断された第２のチューブから離す。
【0016】
第２のチューブクランプが、第２のカムプレート上に固定的に設けられてもよく、第２のカムプレートが、左方および右方に、短手方向に変位可能であり、かつ第２のカムプレートと移動不可能な溶接機構後方プレートとの間に設けられた溶接機構ばねによって第１のカムプレートに向かって付勢されており、第２のカムプレートが、キャリッジの走行経路に面する溶接カムガイドを備え、下部キャリッジアセンブリが、溶接カムガイドに回転可能に係合する下部キャリッジカムフォロワを備え、溶接カムガイドが、段部を有し、下部キャリッジカムフォロワが段部を越えて走行するときに、溶接機構ばねが第２のカムプレートを第１のカムプレートに向けて変位させ、それによって第２のチューブクランプを第１のチューブクランプに向けて変位させて、第１のチューブの保持された部分および第２のチューブの保持された部分の溶融された切断端部を結びつけるように、段部が、短手方向外側に延在する。
【0017】
滅菌チューブ連結装置が、キャリッジが加熱エリアから装填エリアに後方に移動するときにウェハをキャリッジ上に装填するように構成された装填機構をさらに備えてもよく、装填機構が、装填下部ラックであって、キャリッジが装填下部ラックの前方端部に接触しているときにキャリッジの後方への移動によって前方位置から後方位置に後方に移動可能な装填下部ラックと、装填下部ラックと係合している装填ピニオンギヤと、装填上部ラックであって、装填上部ラックが装填下部ラックの移動とは反対方向に移動するようにピニオンギヤと係合している、装填上部ラックと、装填上部ラックに固定的に取り付けられており、キャリッジが装填位置まで後方に移動するときに、装填下部ラックが後方に移動する結果として、装填上部ラックが前方に移動するときに、ウェハカートリッジからキャリッジ上にウェハを前方に押し出す、装填ブロックと、を備える。
【0018】
装填機構が、装填下部ラックの前方端部に設けられた装填下部ラックプランジャヘッドと装填下部ラックを支持する装填機構ハウジングとの間で装填下部ラックの周囲に設けられた装填下部ラックばねをさらに備えてもよく、装填下部ラックばねが、キャリッジが装填位置から離れるように前方に移動するときに装填下部ラックを後方位置から前方位置に戻す。
【0019】
滅菌チューブ連結装置が、キャリッジからウェハを離すように構成された取出し機構をさらに備えてもよく、取出し機構が、取出し下部ラックであって、キャリッジが取出し下部ラックの後方端部に接触しているときに、キャリッジの前方への移動によって後方位置から前方位置に前方に移動可能な取出し下部ラックと、取出し下部ラックと係合している取出しピニオンギヤと、取出し上部ラックであって、取出し上部ラックが取出し下部ラックの移動とは反対方向に移動するように、ピニオンギヤと係合している取出し上部ラックと、取出し上部ラックに固定的に取り付けられた取出しリンク機構と、取出しリンク機構に移動可能に連結されており、かつ取出しリンク機構に対して左方および右方に、短手方向に変位可能な取出しキャッチと、を備え、取出しキャッチが、第１のチューブおよび第２のチューブが切断された後にキャリッジが取出し位置まで前方に移動するときに取出し下部ラックが前方に移動する結果として、取出し上部ラックが後方に移動するときに、キャリッジ上に支持された使用済みウェハの後縁と係合し、キャリッジが取出し位置から離れるように後方に移動し、かつ取出し下部ラックの後方端部に設けられた取出し下部ラックプランジャヘッドと装置の直立前方プレートとの間に設けられた取出しばねによって取出し下部ラックが後方位置に戻されるときに、取出しキャッチによってウェハがキャリッジから前方に引き出される。
【0020】
滅菌チューブ連結装置が、加熱エリア、装填エリア、および取出しエリアへのキャリッジの到着をそれぞれ自動的に検出するために、加熱エリアに設けられた加熱位置センサ、装填エリアに設けられた装填位置センサ、および取出しエリアに設けられた取出し位置センサとインターフェースするためにキャリッジ上に設けられた位置決めピンをさらに備えてもよい。
【0021】
装置の使用の１つのサイクルにおいて、電気制御回路基板が、モータの回転を制御して、キャリッジを、加熱位置から装填位置に後方に移動させてウェハをキャリッジ上に装填し、装填位置から加熱位置に前方に移動させてウェハを加熱し、加熱位置から取出し位置に前方に移動させて第１のチューブおよび第２のチューブを切断して接合し、取出し位置から加熱位置に後方に移動させてウェハをキャリッジから離すようにプログラムされてもよい。
【0022】
第２の態様によれば、第１の態様の滅菌チューブ連結装置とともに使用するための切断ウェハであって、切断ウェハが、第１のチューブおよび第２のチューブを通って切断するために所定の温度に加熱されるように設けられた金属材料の単一層のウェハ作用エリアと、加熱要素から熱を受け取って、ウェハ作用エリアに熱を供給するために設けられた金属材料の複数層を備えるウェハ加熱エリアと、を備える、切断ウェハが提供される。
【0023】
ウェハ加熱エリアが、ウェハ作用エリアの金属材料の２つの層を備えてもよく、金属材料の２つの層が、折り目によって連結されている。
【0024】
ウェハをウェハ支持スロット内に固定し、かつウェハの後方への移動を防止するための、ウェハラッチによる係合のためのウェハラッチスロットをさらに備えてもよい。
【0025】
本発明が十分に理解され、容易に実践的に実施され得るために、ここでは、本発明の例示的な実施形態のみを非限定的な例として説明し、説明は添付の例示的な図面を参照して行う。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1A】例示的な滅菌チューブ連結装置の右側斜視図である。
【図5B】ウェハカートリッジからキャリッジ上にウェハを押し込む、装置の装填機構の拡大上面図である。
【図9A】ウェハが依然として２つの切断されたチューブと接触している間にキャリッジが前方および下方に移動されるときの、装置のキャリッジ、２つのチューブ、左チューブクランプ、右チューブクランプ、変位機構アセンブリ、および溶接機構アセンブリの位置の拡大上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
滅菌チューブ連結装置１０および滅菌チューブ連結の方法９００の例示的な実施形態を、図１Ａ～図１０Ｃを参照して以下に説明する。同じまたは類似の部分を示すために、同じ参照番号が複数の図にわたって使用される。
【0028】
図１Ａ～図２Ｂに示すように、一般に、滅菌チューブ連結装置１０は、少なくとも電気制御回路基板１７と、キャリッジ３０であって、切断ブレードまたはウェハ９５をキャリッジ３０上に支持するためのキャリッジ３０と、第１のチューブクランプ４２１と、第２のチューブクランプ５２１と、キャリッジ３０に固定的に連結されたリードスクリュー２６と、リードスクリュー２６を駆動するためのモータ２７と、ウェハ９５を加熱するための加熱要素６１１と、を備える。装置１０はまた、装填機構７０、取出し機構８０、およびカートリッジアセンブリ９０（または、ウェハカートリッジ９０）を損なってもよい。ウェハカートリッジ９０は、装置１０で使用するための、図４Ａに示すようなウェハ９５の複数を収容するように設計されている。例示的な実施形態では、第１および第２のチューブクランプ４２１、５２１は、それぞれ左右のチューブクランプ４２１、５２１として設けられており、以下の説明ではそのようなものとして参照されるが、他の実施形態では、本発明の趣旨から逸脱することなく左右を交換してもよい。
【0029】
装置１０は、キャリッジ３０の走行経路の両側にそれぞれ１つずつ設けられた、直立した第１のカムプレート４１（図２Ａ）および直立した第２のカムプレート５１（図２Ｂ）をさらに備えてもよい。例示的な実施形態では、第１および第２のカムプレート４１、５１は、それぞれ左右のカムプレート４１、５１として設けられており、以下の説明ではそのように言及されるが、他の実施形態では、本発明の趣旨から逸脱することなく左右を交換してもよい。左右のカムプレート４１、５１は各々、走行経路に面するカムトラック４１１、５１１を有する。キャリッジ３０は、ウェハ９５を加熱するために加熱エリアに移動させ、左チューブクランプ４２１および右チューブクランプ２１によって装置１０上にクランプされた２つのチューブ１３１、１３２を通してウェハを移動させて、左チューブクランプ４２１と右チューブクランプ２１との間の両方のチューブ１３１、１３２を同時に切断するために、切断ウェハ９５を前方１１および後方１２の長手方向に（図１Ａに示すように）、さらに上方１０１および下方１０２の垂直（上下）方向（図１Ａに示すように）に支持および移動させるように、かつ図５Ｂ、図５Ｃ、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ、図９Ａ、図１０Ｂ、および図１０Ｃに見られるように、キャリッジ３０を開始位置に戻すように構成されている。キャリッジ３０は、前方１１および後方１２の長手方向に移動可能であり、キャリッジ３０の少なくとも一部はまた、以下でさらに説明するように、左右のカムプレート４１、５１によってガイドされるように、上方１０１および下方１０２の垂直方向に移動可能である。キャリッジ３０の移動は、モータ２７によって回転されるリードスクリュー２６によって促される。
【0030】
装置１０および装置１０の構成要素、例えば、変位機構アセンブリ４２であって、左チューブクランプ４２１が変位機構アセンブリ４２上に設けられた変位機構アセンブリ４２、溶接機構アセンブリ５２であって、右チューブクランプ５２１が溶接機構アセンブリ５２上に設けられた溶接機構アセンブリ５２、左チューブクランプ４２１、右チューブクランプ５２１、キャリッジ３０、左カムプレート４１、右カムプレート５１、リードスクリュー２７、装填機構７０、および取出し機構８０は、アルミニウムおよび／または鋼等の１つ以上の金属材料で作製されてもよい。ウェハカートリッジ９０のカートリッジケース９１は、好ましくは透明または半透明であるポリカーボネート等のプラスチック材料で作製されてもよい。
【0031】
切断前および切断中に、両方のチューブ１３１、１３２は、図６Ｃおよび図７Ｃに見ることができるように、左チューブクランプ４２１および右チューブクランプ４２１によって同時に所定の位置にクランプされる。左チューブクランプ４２１および右チューブクランプ５２１は、ウェハ９５の移動経路の左右側部にそれぞれ設けられており、互いに短手方向に離間している。両方のチューブ１３１、１３２は、両方のチューブ１３１、１３２の中心長手方向軸線が互いに平行になるように、左チューブクランプ４２１および右チューブクランプ５２１によってクランプされる。例示的な実施形態では、装置１０上にクランプされたときの２つのチューブ１３１、１３２の中心長手方向軸線は、長手方向１１、１２に対して垂直であり、すなわち、ウェハ９５の移動経路を横切っている。このようにして、チューブ１３１、１３２を静止状態に保ちながら、左チューブクランプ４２１と右チューブクランプ５２１との間のウェハ９５の前方１１および上方１０１への移動の結果として、両方のチューブ１３１、１３２を左チューブクランプ４２１と右チューブクランプ５２１との間で同時に切断することができる。ウェハ切断動作の詳細については後述する。
【0032】
図１Ｂでより明確に見ることができるように、左チューブクランプ４２１は、変位機構アセンブリ４２の上部に設けられている。変位機構アセンブリ４２は、両方のチューブ１３１、１３２がウェハ９５によって切断された後に左チューブクランプ４２１を前方１１に、長手方向に変位または移動させ、左チューブクランプ４２１を後方１２に、開始位置に戻すために、前方１１および後方１２の方向に長手方向に変位可能である。変位機構アセンブリ４２は、装置１０の不動の左直立壁４０（図１Ｂ）に対する長手方向の移動１１、１２を可能にする直線ガイドレール（図示せず）によって連結されてもよい。両方のチューブ１３１、１３２が加熱されたウェハ９５によって同時に切断された後、第１のチューブ１３１の保持された部分１３４は左チューブクランプ４２１によってクランプされたままであり、一方、第２のチューブ１３２の保持された部分１３５は右チューブクランプ５２１によってクランプされたままである。左チューブクランプ４２１を前方１１に移動させることによって、図８Ｃに示すように、第１および第２のチューブ１３１、１３２の両方の保持された部分１３４、１３５の中心長手方向軸線が軸線方向において位置合わせされることができる。変位機構アセンブリ４２は、変位機構クランプ装着プレート４２２をさらに備えてもよく、左チューブクランプ４２１は変位機構クランプ装着プレート４２２上に固定的に装着されている。変位機構アセンブリ４２は、左カムプレート４１に対して長手方向に移動可能である。以下、変位機構クランプ装着プレート４２２の付加的な特徴についてさらに説明する。
【0033】
右チューブクランプ５２１は、溶接機構アセンブリ５２の上部に設けられている。溶接機構アセンブリ５２は、図１Ａに示すように、左方１３および右方１４方向（すなわち、前方１１および後方１２の方向に対して垂直である）に、短手方向に変位可能である。保持された部分１３４、１３５が軸線方向において位置合わせされ、ウェハ９５が保持された部分１３４、１３５との接触から離れた後、右チューブクランプ５２１は、左チューブクランプ４２１に向かって短手方向左方１３に移動される。右方１４の短手方向移動により、右チューブクランプ５２１が開始位置に戻る。図９Ｃに示すように、右チューブクランプ５２１を左チューブクランプ４２１に向かって左方１３に移動させることにより、軸線方向において位置合わせされた保持された部分１３４、１３５の溶融された切断面が互いに接触され、単一の接合されたチューブ１３７を形成するために所定の時間にわたって所定の位置に保持されて、２つの保持された部分１３４、１３５の溶接が行われる。溶接機構アセンブリ５２は、溶接機構クランプ装着プレート５２２であって、右チューブクランプ５２１が溶接機構クランプ装着プレート上に固定的に装着された溶接機構クランプ装着プレート５２２と、溶接機構クランプ装着プレート５２２を右カムプレート５１に固定的に連結するための溶接機構サイドプレート５２３と、をさらに備えてもよい。以下、溶接機構クランプ装着プレート５２２の付加的な特徴についてさらに説明する。
【0034】
例示的な実施形態では、キャリッジ３０は、下部キャリッジアセンブリ３２の上部に装着された上部キャリッジアセンブリ３１を備える。上部キャリッジアセンブリ３１に固定された上部キャリッジガイドシャフト３１９は、下部キャリッジアセンブリ３２内に固定された対応する下部キャリッジ軸受ブッシング３２５と位置合わせされて、その中に摺動可能に挿入され（図３Ａおよび図３Ｂ）、それによって、ガイドシャフト３１９がブッシング３２５内を移動するときに、上部キャリッジアセンブリ３１が下部キャリッジアセンブリ３２に対して上方１０１および下方１０２に移動することを可能にする。代替的な実施形態では、ガイドシャフトは、下部キャリッジアセンブリ３１に固定されてもよく、一方、ガイドシャフトに係合する軸受ブッシングが上部キャリッジアセンブリ３２内に固定されている。したがって、上部キャリッジアセンブリ３１は、下部キャリッジアセンブリ３２と垂直方向に向けて摺動係合しており、上部および下部キャリッジアセンブリ３１、３２の両方が前方１１および後方１２に一緒に移動可能であり、かつ上部キャリッジアセンブリ３１のみが上方１０１および下方１０２に移動可能である。
【0035】
例示的な実施形態では、キャリッジ３０を前方１１および後方１２に移動させる、リードスクリュー２６およびモータ２７は、直線ガイドキャリッジ２４であって、下部キャリッジアセンブリ３２が直線ガイドキャリッジ２４上に固定された直線ガイドキャリッジ２４と、直線ガイドレール２５であって、直線ガイドキャリッジ２４が直線ガイドレール２５に沿って摺動可能に係合する直線ガイドレール２５と、をさらに備える、ベース機構アセンブリ２０の一部である。直線ガイドレール２５は、装置１０のベースプレート２１に固定的に取り付けられている。リードスクリュー２６は、リードスクリュー２６の両端で、ベースプレート２１の前端および後端にそれぞれ固定的に装着された直立前方プレート２２および直立後方プレート２３によって、ベースプレート２１と平行に回転可能に支持されている。キャリッジ３０は、前方プレート２２と後方プレート２３との間を走行する。リードスクリュー２６のリードスクリューナット３２４が、下部キャリッジアセンブリ３２の下部キャリッジブロック３２１内に設けられており（図３Ｂ）、かつ下部キャリッジブロック３２１によって回転が防止され、その結果、下部キャリッジアセンブリ３２は、モータ２７の回転によってリードスクリュー２６が回転されるときに前方１１および後方１２に直線的に移動される。
【0036】
上部キャリッジアセンブリ３１は、上部キャリッジアセンブリ３１の左右側面上に第１および第２の上部キャリッジカムフォロワ３１８を備える（図３Ａおよび図３Ｂ）。上部キャリッジカムフォロワ３１８は、上部キャリッジアセンブリ３１に対して回転可能であるが、その他の点では、上部キャリッジアセンブリ３１に対して移動可能ではない。例示的な実施形態では、上部キャリッジカムフォロワ３１８は、水平かつ短手方向の回転軸線を有するローラを備え、すなわち、回転軸線は、上述の左１３および右１４方向と平行であり、すなわち、長手方向の前方１１および後方１２の方向に対して垂直である。直立した左右のカムプレート４１、５１が、キャリッジ３０の左右側部にそれぞれ設けられている。左右のカムプレート４１、５１は各々、左右のカムプレート４１、５１間を移動するキャリッジ３０に対向する左右のカムプレート４１、５１の内面上にそれぞれカムトラック４１１、５１１を備える。カムトラック４１１、５１１は、好ましくは鏡のように互いに対称である。上部キャリッジカムフォロワ３１８は、上部カムトラック４１１、５１１の上方１０１に向いている面に回転可能に係合して、上部カムトラック４１１、５１１の輪郭に従って上部キャリッジアセンブリ３１の移動をガイドする。したがって、上部キャリッジアセンブリ３１はまた、左右のカムプレート４１、５１のカムトラック４１１、５１１上に載置された上部キャリッジカムフォロワ３１８によって支持されている。
【0037】
カムトラック４１１、５１１の輪郭は、図５Ａ、図６Ｂ、図７Ｂ、図８Ｂ、および図９Ｂにおいてより詳細に見ることができる。各カムトラック４１１、５１１は、好ましくは、上部キャリッジカムフォロワ１８が回転可能に係合される左右のカムプレート４１、５１にそれぞれ作製された連続した溝である。図５Ａに示すように、各カムトラック４１１、５１１は、上部キャリッジアセンブリ３１の水平移動のための第１の水平ベクトルＨ１と、所定の高さに達するまで前方１１の方向に上方１０１に傾斜している第１の傾斜ランプＡＲ１であって、第１の傾斜ランプＡＲ１が第１の水平ベクトルＨ１の前方１１に設けられている、第１の傾斜ランプＡＲ１と、所定の高さで所定の水平長さにわたって連続する第２の水平ベクトルＨ２であって、第２の水平ベクトルＨ２が第１の傾斜ランプの前方１１に設けられている、第２の水平ベクトルＨ２と、第１の水平ベクトルＨ１と一致する高さのレベルに達するまで前方１１の方向に下方１０２に傾斜している第２の傾斜ランプＡＲ２であって、第２の傾斜ランプＡＲ２が第２の水平ベクトルＨ２の前方１１に設けられている、第２の傾斜ランプＡＲ２と、第１の水平ベクトルＨ１の高さで水平に連続する第３の水平ベクトルＨ３であって、第３の水平ベクトルＨ３が第２の傾斜ランプＡＲ２の前方１１に設けられている、第３の水平ベクトルＨ３と、を含む。
【0038】
カムトラック４１１、５１１は、装置１０の４つの区画、すなわち、装填エリア、加熱エリア、切断エリア、および取出しエリアを通過する。装填エリアは、ウェハ９５が上部キャリッジアセンブリ３１上に機械的に装填されるエリアである。加熱エリアは、（好ましくは、ベースプレート２１に固定的に連結されたヒータ装着アセンブリ６０中に設けられた）加熱要素６１１がウェハ９５と接触して熱伝達することによって、ウェハ９５を所定の加工温度まで加熱するエリアである。切断エリアは、ウェハ９５が予め位置決めされた熱可塑性チューブ１３１、１３２を切断するエリアであり、その間でチューブ１３１、１３２は、左チューブクランプ４２１および右チューブクランプ５２１によって所定の位置にクランプされる。切断エリアはまた、第１および第２のチューブクランプ４２１、５２１が切断されたチューブ１３１、１３２の保持端部１３４、１３５を位置合わせし直して溶接するエリアである。取出しエリアは、切断後にウェハ９５が装置１０から機械的に外されるエリアである。
【0039】
例示的な実施形態では、装置１０の使用前の開始位置において、キャリッジ３０は、図１Ｂに示すように、装置１０上に設けられた加熱位置センサ４４２と位置合わせされた加熱位置中の加熱エリアにある（図５Ｃは、加熱位置にあるがウェハ９５がキャリッジ３０上に装填された後のキャリッジ３０を同様に示している）。例えば、開始ボタン１５を押すことによって装置１０が起動すると、モータ２７が起動されて第１の回転方向に回転し、その結果、リードスクリュー２６を第１の回転方向に回転させる。第１の回転方向へのリードスクリューの回転は、下部キャリッジアセンブリ３２内のリードスクリューナット３２４をリードスクリュー２６に沿って後方の方向１２に直線的に並進させ、キャリッジ３０を後方１２の長手方向に引っ張る。したがって、キャリッジ３０は、加熱位置センサ４４２から、装置１０上に設けられた装填位置センサ４４１と位置合わせされた装填位置まで、後方の長手方向１２に駆動される（図５Ｂ）。モータ２７は、下部キャリッジアセンブリ３２上に設けられた下部キャリッジ位置決めピン３２２が装填位置センサ４４１とインターフェースしたときに、回転を停止し、それによってキャリッジ３０を装填位置で瞬間的に停止させるようにプログラムされている。例示的な実施形態では、位置決めピン３２２は光ブロッカピンを含んでもよく、加熱位置センサ４４２および装填位置センサ４４１等の様々な位置センサは光センサを含んでもよい。
【0040】
キャリッジ３０が装填エリア内に後方１２の方向に後退することにより、装填機構７０を作動させるかまたはトリガして、ウェハカートリッジ９０から上部キャリッジアセンブリ３１上にウェハ９５を装填する。装填機構７０は、キャリッジ３０の後方１２への直線運動を、ウェハ９５をウェハカートリッジ９０から上部キャリッジアセンブリ３１上に装填する装填機構７０の前方１１への（または他の方向への）動きに変換する、二次カムトラック、ラックアンドピニオン機構、または任意の他の適切な機構を備えてもよい。
【0041】
図１Ｂ、図５Ａ、および図５Ｃに見られるような例示的な実施形態では、装填機構７０は、ベースプレート２１に固定的に連結されており、かつ装填ピニオンギヤ７２、装填上部ラックアセンブリ７１１、および装填下部ラックアセンブリ７３を支持する、装填機構ハウジング７１を備える。装填上部ラックアセンブリ７１１は、装填ピニオンギヤ７２と係合し、かつ装填機構ハウジング７１によって支持されている、装填上部ラック７１２を備える。装填上部ラックアセンブリ７１１はまた、装填上部ラック７１２に固定的に取り付けられた装填ブロック７１３を含む（図２Ｂ）。装填下部ラックアセンブリ７３は、装填機構ハウジング７１によって支持されており、さらに装填ピニオンギヤ７２と係合している、装填下部ラック７３１を備える。装填下部ラックアセンブリ７３は、装填下部ラック７３１の前方１１端部に設けられており、かつキャリッジ３０に対向する、装填下部ラックプランジャヘッド７３２と、装填下部ラックプランジャヘッド７３２と後方プレート２３との間で装填下部ラック７３１の周囲に設けられた装填下部ラックばね７３３と、を含む。したがって、この実施形態では、装填機構７０はラックアンドピニオン機構として構成されており、キャリッジ３０が開始位置、すなわち加熱位置にあるときに、装填下部ラック７３１は、装填下部ラックばね７３３によってキャリッジ３０に向かって前方位置に向かって付勢される。
【0042】
装置１０が起動され、切断サイクルが開始されると、キャリッジ３０が下部ラックプランジャヘッド７３２に接触し、キャリッジ３０が加熱位置から装填位置に後方長手方向１２に移動するときに、装填下部ラック７３１は、キャリッジ３０によって前方位置から後方位置へ装填機構ハウジング７１内に後方１２に押し込まれる（図５Ａ）。したがって、装填ピニオンギヤ７２は、後方１２に移動する下部ラック７３１によって回転運動するように駆動される。ピニオンギヤ７２のこの回転運動は、次に、装填上部ラック７１２および取り付けられた装填ブロック７１３を反対方向、すなわち前方１１に駆動して延ばす。装填ブロック７１３が前方１１に移動し続けると、図５Ｂに示すように、装填ブロック７１３は、ウェハカートリッジ９０内の最も前方のウェハ９５の後縁９７と接触し、ウェハ９５をウェハカートリッジ９０から前方１１に押し出して摺動させ、ウェハ９５を上部キャリッジアセンブリ３１上に装填する。
【0043】
ウェハ９５が装填ブロック７１３を介して上部キャリッジアセンブリ３１上に装填されるとき、ウェハ９５の下縁は、図３Ａおよび図３Ｂに見られるように、上部キャリッジアセンブリ３１の上部キャリッジブロック３１１上に設けられたウェハ支持スロット３０１内に摺動され、ウェハ支持スロット３０１内のウェハ９５の移動および位置決めが上部キャリッジブロック３１１上のウェハガイドピン３１３の間でガイドされる。上部キャリッジブロック３１１上には、垂直な回転軸線を有するウェハラッチ枢動ねじ３１６を中心に回転可能なウェハラッチ３１５が設けられている。ウェハラッチ３１５は、ウェハ支持スロット３０１中に延びる先端を有する。ウェハ９５がウェハ支持スロット３０１内に摺動するとき、ウェハ９５の前縁９６および側面がウェハラッチ３１５の先端と接触して、ウェハラッチ３１５をウェハラッチ枢動ねじ３１６を中心として変位および回転させる。ウェハラッチ３１５の先端は、上部キャリッジブロック３１内に設けられたウェハラッチばね３１７によってウェハ支持スロット３０１に向かって付勢されているため（図３Ｂ）、ウェハラッチ３１５の先端は、ウェハがウェハ支持スロット３０１に沿って摺動するときに、ウェハラッチ３１５の先端がウェハ９５中に設けられたウェハラッチスロット９５６を貫通して係合するまで、ウェハ９５の側面に対して接触したままであり、その時点で、ウェハ９５はキャリッジ３０上に正確に装填されたと見なされ、ウェハ９５の後方への移動はウェハラッチ３１５によって防止される。ウェハラッチスロット９５６は、ウェハ９５の底縁に隣接するように位置決めされている。
【0044】
ウェハ９５がキャリッジ３０上に装填された後、次に、キャリッジ３０は、モータ２７が第２の回転方向に回転すると、リードスクリュー２６によって加熱エリア内にウェハ９５とともに前方長手方向１１に駆動され、下部キャリッジ位置決めピン３２２が加熱位置センサ４４２とインターフェースしたときに、加熱位置で停止する。また、キャリッジ３０のこの前方１１運動により、装填下部ラックばね７３３が装填下部ラック７３１を前方位置に戻す際に、ウェハカートリッジ９０から装填される次のウェハ９５を準備するために装填機構７０をリセットする。
【0045】
加熱位置において、ウェハ９５は、図５Ｃに示すように、一対のヒータアセンブリ６１の間に位置決めされる。加熱エリアにある一対のヒータアセンブリ６１は各々、加熱要素６１１と、絶縁ストリップ６１２と、ヒータ片持ちばね６１４と、を備える（図２Ａ）。ヒータアセンブリ６１は、加熱位置センサ４４２が設けられている場所において、上部キャリッジアセンブリ３１上のウェハ９５の両側の、キャリッジ３０の経路中に位置決めされている。ヒータアセンブリ６１は、キャリッジ３０の経路を横切るように位置決めされたヒータ装着アセンブリ６０によって支持されている。ヒータ片持ちばね６１４は、ウェハ９５に向かって短手方向内側に圧縮して、加熱要素６１１がウェハ９５のウェハ加熱エリア９５４を完全に押圧することを可能にし、一方、加熱要素６１１とヒータ片持ちばね６１４との間の絶縁ストリップ６１２は、伝導によって失われる可能性のある熱エネルギーの量を減少させる。下部キャリッジ位置決めピン３２２が加熱位置センサ４４２とインターフェースしたときに、モータ２７は回転を停止するようにプログラムされており、その結果、ウェハ９５は、加熱要素６１１と接触するヒータアセンブリ６１間で静止したままとなる。この位置で、電気制御回路基板１７は、加熱要素６１１を作動させてウェハ９５を加熱する。
【0046】
ウェハ９５の近傍に配置されたウェハ温度センサ６２は、加熱されているウェハ９５の温度を読み取る。例示的な実施形態では、温度センサ６２は、上部キャリッジブロック３１１上（図３Ｂおよび図３Ｃ）、例えば、ウェハガイドピン３１３のうちの１つに設けられてもよい。ウェハ９５がウェハ温度センサ６２によって判断される十分な加工温度まで加熱されると、モータ２７が電気制御回路基板１７によって作動されて、キャリッジ３０およびウェハ９５を加熱位置センサ４４２から切断位置まで前方長手方向１１に駆動し、切断および溶接プロセスを開始する。動作のこの段階における動きを、図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃに示す。
【0047】
図４Ａおよび図４Ｂに示す例示的な実施形態では、ウェハ９５は、折り畳まれた金属シートを含み、銅等の金属材料で作製されてもよい。したがって、ウェハ９５は、そうとは限らないが、寸法的に不均衡な区画を有する金属シートを折り畳むことによって形成されてもよい。したがって、金属シートの折り目は、ウェハ９５の底縁９５８にある（図４Ａ）。ウェハ９５は、３つの領域、すなわち、ウェハ作用エリア９５３、ウェハ加熱エリア９５４、およびウェハ保持エリア９５５を備える（図４Ｂ）。ウェハ９５のこの構成は、ヒータ接触加熱エリア９５４および保持エリア９５５が２つ以上の折り畳まれた金属シートの層を含む一方で、作用エリア９５３が単一層であることを可能にする。作用エリア９５３は、熱可塑性チューブを切断および溶接するときの精度を高め、かつ材料の損失を低減するために、薄くする必要がある。作用エリア９５３の後方角は、ウェハ９５上のチューブかすが切断されたチューブ１３４、１３５を汚染するのを最小限に抑えることを可能にするように、ウェハ９５がチューブ１３１、１３２から離れるときに、チューブ１３４、１３５の保持された部分の溶融された切断端部との均一な接触を可能にするように輪郭付けられている。この輪郭は、この特定の設計とは限らず、装置１０内で使用される対応するカムトラック４１１、５１１の輪郭に応じて異なる。
【0048】
上述したように、金属シートの輪郭は、折り畳まれたときに、ウェハ９５の切断部分が単層区画９５１のままである一方で、ウェハ９５の残りの部分が、折り目によって連結された金属シートの２つの層を含む多層区画９５２であるようになっている。図４Ａに示す例示的な実施形態では、折り目はウェハ９５の前縁９６に沿っている。代替的な実施形態では、折り目は、ウェハ９５の底縁９５８または後縁９７に沿ってもよい。作用エリア９５３は、切断および溶接プロセス中に両方の長さの熱可塑性チューブ１３１、１３２がウェハ９５と接触する場所である。したがって、ウェハ作用エリア９５３は、熱可塑性チューブ１３１、１３２を切断するのに必要な材料の単一層を含む単一層区画９５１である。加熱エリア９５４は、ヒータアセンブリ６１の加熱要素６１１がウェハ９５を押圧し、ウェハ９５を予め設定された温度まで加熱するエリアである。保持エリア９５５は、ウェハ９５が、ウェハガイドピン３１３と上部キャリッジブロック３１１内のウェハ支持スロット３０１の下に設けられ得るウェハ支持ピン３１４（図３Ｂ）とによって、上部キャリッジアセンブリ３１上のウェハ支持スロット３０１内に保持されるエリアである。保持エリア９５５は、上述したように、ウェハラッチ３１５と係合してウェハ９５を上部キャリッジアセンブリ３１上に固定するための、ウェハラッチスロット９５６をさらに備える。自動装填および取り外し機構を可能にするまたは強化するための付加的な特徴が、保持エリア９５５に含まれてもよい。保持エリア９５５もまた多層であることが好ましく、これにより、ウェハ９５の実行されるプロセス全体にわたる構造強度が増加し、高温に加熱されたときに薄い金属シートが軟化する可能性があるため、ウェハ９５が湾曲するのを防止する。
【0049】
保持エリア９５５に十分な空間があれば、ウェハの再使用を防止するために、使い捨てマーカ９５７等の他の特徴を組み込むことができる。このようなマーカ９５７は、装置１０に内蔵されたセンサによって読み取られることによって、前に使用されたウェハを排除することができる。マーカ９５７は、ＲＦＩＤタグ付け、高温または機械的手段のいずれかによって変わる蛍光コーティングを含み得るが、これらに限定されない。さらに、電気制御回路基板１７は、チューブ１３１、１３２の切断および溶接に進む前に、ウェハ９５が新しいかどうかをセンサ（図示せず）を介して検出するようにさらに適切に構成されてもよい。これにより、連結される予定のチューブ１３１、１３２に対する以前のチューブ連結から出た材料による汚染を防ぐ。
【0050】
ウェハ９５において、多層ウェハ加熱エリア９５４（図４Ａ）は、単一層区画９５１を備えるウェハ作用エリア９５３よりも大きい熱質量を有する。ウェハ加熱エリア９５４は、ウェハ９５が切断および溶接プロセスのためにヒータアセンブリ６１から離れるときに、ウェハ作用エリア９５３における熱損失の速度を減少させるための熱容量性の特徴として作用する。切断および溶接プロセス中にさらなる熱損失が発生することとなるため、ウェハ９５の多層ウェハ加熱エリア９５４およびウェハ保持エリア９５５は、貯蔵された熱エネルギーがより高いポテンシャル領域５４、９５５からより低いポテンシャル領域９５３にシフトするにつれて、ウェハ作用エリア９５３に熱エネルギーまたは熱を供給し続けることとなる。
【0051】
特に、キャリッジ３０の一部の部品（例えば、キャリッジ３０が加熱位置にあるときにウェハ９５と接触するか、または加熱要素６１１に近い一部の部品）は、Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）（例えば、ウェハガイドピン３１３）またはジルコニア（例えば、ウェハ支持ピン３１４）等の耐熱性ポリイミド系プラスチックで作製されてもよく、その結果、それらは高い熱物理的安定性を有し、したがって、ウェハ９５との接触によるウェハ９５からの熱損失を最小限に抑えながら、加熱要素６１１からの熱に曝されたときに最小限の寸法変化を呈する。
【0052】
上述したように、ウェハ９５が加熱要素９１１間にある間、温度センサ６２はウェハ９５をチェックして、ウェハ９５が必要な温度に加熱されていることを保証する。加熱後、次いで、モータ２７を第２の回転方向に回転させてキャリッジ３０を前方１１に移動させることによって、ウェハ９５を切断エリアまで前方１１に駆動する。キャリッジ３０が前方１１に移動するとき、上部キャリッジカムフォロワ３１８は、カムトラック４１１、５１１の第１の水平ベクトルＨ１に沿って移動する。上部キャリッジカムフォロワ３１８が第１の水平ベクトルＨ１のレベルにあるとき、ウェハ９５の切断上縁９５９は、左右のチューブクランプ４２１、５２１によって装置１０の上部にクランプされた両方のチューブ１３１、１３２よりも低い（図６Ａおよび図６Ｂ）。
【0053】
キャリッジ３０が前方１１に移動し続けると、上部キャリッジカムフォロワ３１８は、カムトラック４１１、５１１の第１の傾斜ランプＡＲ１に到達して係合し、上部キャリッジアセンブリ３１が下部キャリッジアセンブリ３２によって前方に引っ張られるにつれて、上部キャリッジアセンブリ３１をカムトラック４１１、５１１の傾斜ランプＡＲ１に沿って上昇させる。これにより、上部または下部キャリッジアセンブリ３１、３２のいかなる回転運動もなしに、ウェハ９５が同時に前方１１に移動されかつ上昇させられるときに、ウェハ９５の上縁９５９は、下から上に熱可塑性チューブ１３１、１３２の両方を同時に切断するために、熱可塑性チューブ１３１、１３２の両方の長さと平行な位置合わせを維持することができる。上部キャリッジガイドシャフト３１９は、上部キャリッジアセンブリ３１の上部キャリッジブロック３１１の角の近傍に位置決めされており、上部キャリッジアセンブリ３１が第１の傾斜ランプＡＲ１の傾斜ベクトルに対応する傾斜ベクトルで上昇するときに、上部キャリッジアセンブリ３１がチューブ１３１、１３２に対して平行な位置合わせを維持することを可能にする。動作のこの段階における動きを、図７Ａ、図７Ｂ、および図７Ｃに示す。
【0054】
上部キャリッジアセンブリ３１がカムトラック４１１、５１１の第１の傾斜ランプ溝ＡＲ１に沿って走行するとき、上部キャリッジアセンブリ３１は同時に前方１１および上方１０１の両方に移動し、一方、下部キャリッジアセンブリ３２は前方にのみ移動する。この間、下部キャリッジアセンブリ３２に設けられたピン（下部キャリッジ位置決めピン３２２と同じピンであってもよい）は、変位機構アセンブリ４２上に設けられた変位ロック機構４３と係合する（図７Ｂ）。変位ロック機構４３は、変位機構アセンブリ４２の移動を防止および許容するために、変位機構アセンブリをロックおよびロック解除するように構成されている。変位機構アセンブリ４２が、開始位置にあるとき等、変位ロック機構４３によってロックされているとき、変位機構アセンブリ４２は、前方１１または後方１２の方向に直線的に並進することができない。
【0055】
例示的な実施形態では、変位ロック機構４３は、垂直方向に移動可能かつ長手方向に移動不可能な変位ロックカムガイド４３１と、変位ロックカムガイド４３１に固定的に取り付けられた下端を有する変位ロックピン４３２と、変位ロックカムガイド４３１およびピン４３２を上方１０１に付勢する変位ロックばね４３３（図５Ａおよび図５Ｃに見ることができる）と、変位機構アセンブリ４２上に両方とも設けられた、前方ピンスロット４２３および後方ピンスロット４２４と、を備える。前方ピンスロット４２３および後方ピンスロット４２４は各々、変位機構アセンブリ４２の移動を妨げるために、異なる時間に変位ロックピン４３２の上端に別々に係合する。前後のピンスロット４２３、４２４は、変位機構アセンブリ４２の変位機構クランプ装着プレート４２２の下側に設けられてもよく、前方ピンスロット４２３は、長手方向において後方ピンスロット４２４の前方１１に位置決めされる。
【0056】
特に、上部キャリッジカムフォロワ３１８がカムトラック４１１、５１１の第１の水平ベクトルＨ１に係合している間、変位ロックピン４３２の自由上端は、前方ピンスロット４２３内に位置決めされて係合し、それによって変位機構アセンブリ４２をロックして、変位機構アセンブリ４２が前方１１または後方１２に変位するのを防止する。
【0057】
例示的な実施形態では、下部キャリッジ位置決めピン３２２と接触して係合するロック機構カムガイド４３１の上方１０１を向いている面は、カムトラック４１１、５１１の輪郭と同様の輪郭を有し、変位ロック機構４３をキャリッジ３０の位置に関連して作動させることを可能にする。キャリッジ３０が前方１１に移動しながら変位機構アセンブリ４２を通過するとき、下部キャリッジアセンブリ３２上の下部キャリッジ位置決めピン３２２が変位ロックカムガイド４３１を押し下げ、それによって変位ロックピン４３２を下降させ、変位ロックピン４３２を変位機構クランプ装着プレート４２２の前方ピンスロット４２３から係合解除し、変位機構アセンブリ４２をロック解除して前方１１または後方１２への移動を可能にする。したがって、下部キャリッジ位置決めピン３２２は、ロック機構カムガイド４３１の上方１０１を向いている面に回転可能に係合するために、水平および短手方向の回転軸線を有する上部キャリッジカムフォロワ３１８と同様のローラを備えてもよい。
【0058】
例示的な実施形態では、変位ロックピン４３２は、上部キャリッジアセンブリ３１が所定の高さまで上昇すると同時に前方ピンスロット４２３から下降する（図７Ａ～図７Ｃ）。これは、上部キャリッジカムフォロワ３１８がカムトラック４１１、５１１の第１の傾斜ランプＡＲ１を上っていると同時に、下部位置決めピン３２２が変位ロックカムガイド４３１と係合して変位ロックカムガイド４３１を押し下げ、変位ロックピン４３２を下げていることを意味する。この間、変位ロックピン４３２が下降している間に上部キャリッジアセンブリ３１が前方１１および上方１０１の両方に移動するとき、図６Ｂおよび図７Ｂの両方に見られるように、ウェハ９５の加熱されたウェハ作用エリア９５３の上縁９５９が両方のチューブ１３１、１３２の配置に対して平行な位置合わせを維持しているため、ウェハ９５も前方１１および上方１０１の両方に移動して、両方のチューブ１３１および１３２を下方から上方に同時に切断する。
【0059】
特に、切断中、ウェハ９５が上昇して２つのチューブ１３１、１３２の両方を通って切断する際に、変位ロックピン４３２が前方ピンスロット４２３から出て下降している間、変位ロックピン４３２の自由上端は依然として前方ピンスロット４２３から完全には出ていない。したがって、変位機構アセンブリ４２は依然としてロックされて、長手方向に移動することが防止され、それによってウェハ９５の作用エリア９５３が清浄かつ制御された切断のために２つのチューブ１３１、１３２を通過する間、２つのチューブ１３１、１３２を静止状態に保つ。切断後、ウェハ９５は、第１のチューブ１３１の保持された部分１３４と第２のチューブ１３２の保持された部分１３５との両方の間に接触したままであり、それによって両方の保持された部分１３４、１３５の滅菌閉鎖ループを維持する。２つのチューブ１３１、１３２の切断後、保持された部分１３４、１３５は、それぞれ左チューブクランプ４２１および右チューブクランプ５２１によってクランプされたままであり、一方、第１および第２のチューブ１３１、１３２の廃棄端部１３３、１３６は、それぞれ右チューブクランプ５２１および左チューブクランプ４２１によってクランプされたままである（図７Ｃ）。
【0060】
キャリッジ３０が前方１１に移動し続ける中、上部キャリッジカムフォロワ３１８がカムトラック４１１、５１１中の第２の水平ベクトルＨ２の開始点に達したとき、変位ロックピン４３２は前方ピンスロット４２３から完全に係合解除されて、変位機構アセンブリ４２の長手方向の移動を可能にする。この時点で、両方のチューブ１３１、１３２は切断されており、上部キャリッジアセンブリ３１上に設けられた変位キャッチ３１２は、変位機構アセンブリ４２の変位機構クランプ装着プレート４２２上に設けられた変位ノッチ４２５と係合する。変位キャッチ３１２および変位ノッチ４２５は、変位機構アセンブリ４２の長手方向の移動を可能にするために、変位ロックピン４３２が前方ピンスロット４２３から完全に係合解除されたときにのみ互いに係合するように位置決めされている。このようにして、キャリッジ３０は、第１および第２のチューブ１３１、１３２が切断された後にキャリッジ３０が前方に移動したときに左チューブクランプ４２１に自動的かつ機械的に連結されて、左チューブクランプ４２１を前方に移動させる。
【0061】
例示的な実施形態では、変位キャッチ３１２は、短手方向軸線に沿って上部キャリッジブロック３１１の上面から突出する隆起部を備え、一方、変位ノッチ４２５は、変位キャッチ３１２を変位ノッチ４２５内に受容して係合するために、変位機構クランプ装着プレート４２２の下側に雌型インターフェースまたは窪みを備える（図７Ｂ）。このようにして、上部キャリッジアセンブリ３１は、上部キャリッジカムフォロワ３１８がカムトラック４１１、５１１の第２の水平ベクトルＨ２に係合した状態でキャリッジ３０が前方１１に移動し続けたときに、変位機構アセンブリ４２に接触し、前方１１の長手方向の力を伝達することができ、それによって、変位ロックピン４３２が下降されて前方ピンスロット４２３から係合解除された後に、変位機構アセンブリ４２は上部キャリッジアセンブリ３１と一緒に前方１１に（長手方向軸線に沿って）引っ張られる。代替的な実施形態では、変位キャッチ３１２は、変位機構クランプ装着プレート４２２の下側に設けられてもよく、一方、変位ノッチ４２５は、例えば、上部キャリッジブロック３１１の上面に設けられてもよい。
【0062】
変位機構アセンブリ４２が、前方１１に移動する上部キャリッジアセンブリ３１によって前方１１に引っ張られることにより、接合されるべき熱可塑性チューブの保持された部分１３４、１３５を位置合わせし（図８Ａ～図８Ｃ）、一方、すでに上述したように、ウェハ９５は、第１および第２のチューブ１３１、１３２の保持された部分１３４、１３５の切断および溶融された端部と接触したままである。左チューブクランプ４２１によってクランプされた第１のチューブ１３１の保持された部分１３４が、右チューブクランプ５２１によってクランプされた第２のチューブ１３２の保持された部分１３５と軸線方向において位置合わせされるように前方１１に変位されるとき、上部キャリッジアセンブリ３１は、カムトラック４１１、５１１中の第２の傾斜ランプＡＲ２を下方１０２および前方１１に追従して、切断されたチューブ１３１、１３２の保持された部分１３４、１３５からウェハ９５を離して移動させる。
【0063】
上部キャリッジアセンブリ３１が第２の傾斜ランプＡＲ２に追従して前方１１および下方１０２に移動すると同時に、下部キャリッジアセンブリ３２上に固定的に設けられた下部キャリッジカムフォロワ３２３は、図９Ａに示すように、右カムプレート５１上に設けられた溶接カムガイド５２４の段部５２４－１の上を走行する。段部５２４－１は、図２Ｂに斜視図で示されており、キャリッジ３０から離れるように短手方向外側１４に延在する。例示的な実施形態では、下部キャリッジカムフォロワ３２３は、下部キャリッジアセンブリ３２との下部キャリッジカムフォロワ３２３の相対運動が下部キャリッジカムフォロワ３２３の回転のみを含むように下部キャリッジアセンブリ３２の右側に固定的に設けられた、垂直回転軸線を有するローラを備える。下部キャリッジカムフォロワは、溶接カムガイド５２４と回転可能に係合する。溶接カムガイド５２４は、キャリッジ３０の走行経路に対向しており、下部キャリッジカムフォロワ３２３が沿って回転する右カムプレート５１の内面上に、短手方向に突出した輪郭面を備えてもよい。溶接カムガイド５２４は、図２Ｂに見られるように、カムトラック５１１の下の右カムプレート５１上に設けられてもよい。右カムプレート５１は、右カムプレート５１と、ベースプレートに固定的に連結された溶接機構後方プレート５２６であって、すなわち移動不可能な溶接機構後方プレート５２６との間に設けられた１つ以上の溶接機構ばね（図示せず）によって、左カムプレート４１に向かって短手方向に付勢されている。このようにして、互いに固定的に連結された溶接カムガイド５２４、右カムプレート５１、溶接機構装着プレート５２２、および右チューブクランプ５２１は全て、装置１０のベースプレート２１に固定的に連結された溶接機構後方プレート５２６から左方１３および右方１４に変位可能である。これを容易にするために、溶接機構装着プレート５２２は、（溶接機構装着プレート５２２の短手方向移動１３、１４を可能にする）直線ガイドレール５２８によって、装置１０の不動の直立壁５０（図１Ａ）に連結されてもよい。
【0064】
なお、下部キャリッジカムフォロワ３２３の長手方向の走行経路は、溶接カムガイド５２４の短手方向の突出面に干渉するように構成されている。したがって、（右カムプレート５１に固定的に連結されている）右チューブクランプ５２１の短手方向の変位および位置決めは、溶接カムガイド２４の輪郭面に沿った下部キャリッジカムフォロワ３２３の場所によって決定される。
【0065】
図２Ｂに見られるように、溶接カムガイド５２４上の段部５２４－１は、溶接カムガイド５２４の短手方向の面上に設けられている。キャリッジ３０（下部キャリッジカムフォロワ３２３を含む）は、短手方向に移動できないが、溶接カムガイド５２４（すなわち、下部キャリッジカムフォロワ３２３に対して相対的に回転接触している）は、１つ以上の溶接機構ばねによってもたらされる左方１３の付勢に対抗して、下部キャリッジカムフォロワ３２３によって、右方１４に短手方向に変位可能である。したがって、下部キャリッジカムフォロワ３２３が前方１１に移動して、溶接カムガイド５２４上の段部５２４－１に係合するとき、圧縮された溶接機構ばね５２５が右カムプレート５１（したがって、右チューブクランプ５２１も）を、ウェハ９５に向かう短手方向の方向１３に変位させる。このようにして、装置１０は、第１のチューブ１３１の保持された部分１３４が第２のチューブ１３２の保持された部分１３５と軸線方向において位置合わせされた後に、キャリッジ３０が前方１１に移動するとき、右チューブクランプ５２１を左チューブクランプ４２１に向かって（すなわち、左方１３）自動的かつ機械的に変位させる。左チューブクランプ４２１に向かう右チューブクランプ５２１のこの左方１３への短手方向の移動は、第１のチューブ１３１の保持された部分１３４および第２のチューブ１３２の保持された部分１３５の溶融された切断端部をウェハ作用エリア９５３の面と接触させて移動させ、切断プロセス中に失われたチューブ材料を補償し、切断されたチューブ１３１、１３２の保持された部分１３４、１３５で滅菌閉鎖ループを維持する。
【0066】
キャリッジ３０が前方長手方向１１に継続して進むとき、上部キャリッジアセンブリ３１は、カムトラック４１１、５１１に従って第２の傾斜ランプＡＲ２を下って進み、それによってウェハ９５をチューブ１３１、１３２間から下降させ、その結果、ウェハ９５はもはやチューブ１３１、１３２と接触しない。この動きはまた、上部キャリッジアセンブリ３１の変位キャッチ３１２を変位機構クランプ装着プレート４２２上の変位ノッチ４２５から係合解除させる（図９Ｃ）。同時に、下部キャリッジアセンブリ３２上の下部キャリッジ位置決めピン３２２が変位ロックカムガイド４３１を通過し、変位ロックカムガイド４３１から係合解除され、それによって、変位ロックピン４３２の上部自由端が（変位ロックばね４３３の上方１０１への付勢作用の下で）変位機構クランプ装着プレート４２２の後方ピンスロット４２４内に上昇して、変位機構アセンブリ４２を所定の位置に保持する（図９Ｃ）。同時に、１つ以上の溶接機構ばねは、右カムプレート５２を（したがって、右チューブクランプ５２１も）短手方向左方１３に、左チューブクランプ４２１に向かって押し続け、第２のチューブ１３２の保持された部分１３５の溶融された切断端部を、第１のチューブ１３１の保持された部分１３４の軸線方向において位置合わせされた、溶融された切断端部に対して左方１３に移動させて、単一のチューブ１３７を形成する（図９Ａに示すように）。左チューブクランプ４２１および右チューブクランプ５２１は、この位置に留まるように残され、両方の保持された部分のチューブ１３４、１３５の溶融された切断端部を一緒に押圧されたままにして、キャリッジ３０が第３の水平ベクトルＨ３に沿って前方１１に移動し続けている間に溶接されたチューブ１３７を冷却して融合させることを可能にする。
【0067】
したがって、上部キャリッジアセンブリ３１も下降させるキャリッジ３０の連続的な前方１１への移動によってウェハ９５が切断されたチューブ１３１、１３２から前方１１および下方１０２に移動するとき、溶接機構アセンブリ５２は、下部キャリッジアセンブリ３２によってトリガされて、右チューブクランプ５２１を左チューブクランプ４２１に向かって短手方向１３に移動させると言うことができる。これにより、（右チューブクランプ５２１によってクランプされている）第２のチューブ１３２の保持された部分１３５を、（左チューブクランプ４２１によってクランプされている）第１のチューブ１３１の前方１１に変位した保持された部分１３４に向かって内側短手方向１３に、溶接のために移動させる。
【0068】
装置１０は、チューブ１３１、１３２が切断された後に装置１０から使用済みウェハ９５を自動的に外すための取出し機構８０をさらに備えてもよい。好ましくは、第３の水平ベクトルＨ３に沿ったキャリッジ３０のさらなる前方１１への移動は、キャリッジ３０を取出しエリアに移動させ、そこで下部キャリッジ位置決めピン３２２と装置１０上に設けられた取出し位置センサ４４３との位置合わせにより、キャリッジ３０のさらなる前方１１への移動を停止させる。キャリッジ３０が水平方向前方１１の取出しエリア内に駆動されたとき、取出し機構８０（装填機構７０の機構と同様であってもよい）がトリガされて、ウェハ９５と係合する。装置１０がリセットされると（例えば、リセットボタン１６を押すことによって）、キャリッジ３０は開始位置に戻り、それによって取出し機構８０がキャリッジ３０からウェハ９５を外す。
【0069】
例示的な実施形態では、取出し機構８０は、ベースプレート２１に固定的に連結されており、かつ取出しピニオンギヤ８３、取出し上部ラックアセンブリ８２、および取出し下部ラックアセンブリ８４を支持する、取出し機構ハウジング８１を備える。取出し上部ラックアセンブリ８２は、取出しピニオンギヤ８３と係合しており、かつ取出し機構ハウジング８１によって支持されている、取出し上部ラック８２１を備える。取出し上部ラックアセンブリ８２はまた、取出し上部ラック８２１に固定的に取り付けられた取出しリンク機構８２２を含む。取出しキャッチ８２３が、取出しリンク機構８２２に固定的に連結された取出しキャッチシャフト８２５の周囲に設けられた取出しキャッチばね８２４を介して、取出しリンク機構８２２に移動可能に連結されている。取出しキャッチ８２３は、取出しキャッチばね８２４およびキャッチシャフト８２５の長手方向軸線を水平方向および短手方向に向けることによって、取出しリンク機構８２２に対して短手方向の左方１３および右方１４に変位可能である。開始位置では、図１Ｂに見られるように、取出しリンク機構８２２および取出しキャッチ８２３は、装置１０のｅ２２に隣接している。取出し下部ラックアセンブリ８４は、取出し下部ラック８４１を備え、取出し下部ラック８４１は、取出し下部ラック８４１が長手方向に直線的に並進するときに取出しピニオンギヤ８３を駆動して回転させる。取出し下部ラックアセンブリ８４は、取出し下部ラック８４１の一端に設けられており、かつキャリッジ３０に対向する、取出し下部ラックプランジャヘッド８４２と、取出し下部ラック８４１の周囲で取出し下部ラックプランジャヘッド８４２と前方プレート２２との間に設けられた取出し下部ラックばね８４３と、を含む。したがって、この実施形態では、取出し機構８０はラックアンドピニオン機構として構成されており、取出し下部ラック８４１は、キャリッジ３０が開始位置、すなわち加熱位置にあるときに、取出し下部ラックばね８４３によってキャリッジ３０に向かう後方位置に向けて付勢される。
【0070】
下部キャリッジ位置決めピン３２２が取出し位置センサ４４３とインターフェースするまで、キャリッジ３０が前方長手方向１１に移動するにつれて、取出し機構下部ラック８４１がキャリッジ３０によって取出し機構ハウジング８１内に、前方に押し込まれるとき（図１０Ａ）、取出し機構ピニオンギヤ８３が駆動されて運動し、それによって取出し上部ラック８２１および取り付けられた取出しリンク機構８２２を反対方向、すなわち後方１２に延ばす。取出しリンク機構８２２が後方１２に移動するとき、取出しキャッチ８２３は、上部キャリッジ３０上のウェハ９５の前縁９６と接触し、取出しキャッチシャフト８２５に沿って取出しリンク機構８２２に向かって左方１３に変位し、それによって、取出しキャッチ８２３がウェハ９５の後縁９７の後ろに落ちるまで（図１０Ａ）、取出しキャッチ８２３がウェハ９５の側面に沿って後方１２に摺動し続けている間、取出しキャッチばね８２４を圧縮する（図１０Ｂ）。取出しキャッチ８２３がウェハ９５の後縁９７の背後にあるとき、圧縮された取出しキャッチばね８２４は、取出し機構キャッチ８２３をウェハ９５の背後から短手方向１４に繰り出して、ウェハ９５の後縁９７と係合させる。
【0071】
例示的な実施形態では、装置１０のリセットボタン１６の起動時に、モータ２７は、取出し位置センサ４４３（図１０Ｃ）の場所から加熱位置センサ４４２の場所に向かって後方１２の長手方向にキャリッジ３０を駆動する第２の回転方向に回転される。同時に、圧縮された取出し下部ラックばね８４３は、キャリッジ３０が後方１２に駆動されるときに取出し下部ラックプランジャヘッド８４２を後方１２の方向に押し、それによって取出しリンク機構８２２および取出しキャッチ８２３を前方の方向１１に、前方プレート２２に隣接する開始位置まで戻す。取出しキャッチが開始位置に戻るとき、取出しキャッチはウェハ９５を前方長手方向１１に引っ張り、それによってウェハラッチ３１５をウェハラッチスロット９５６から係合解除して、ウェハ９５を上部キャリッジアセンブリ３１の外に、また前方プレート２２内に設けられた取出しスロット２２１を通して装置１０の外に摺動させる（図１Ａに見られるように）。
【0072】
変位機構アセンブリ４２および取出し機構８０等の全ての補助機構の作動は、直線ガイドレール２５に沿ったキャリッジ３０の位置に依存するため、全ての補助機構の機構はまた、キャリッジ３０がカムトラック４１１、５１１を逆方向または後方１２の方向をたどるときに全ての補助機構の開始構成にリセットされる。
【0073】
例えば、上部キャリッジアセンブリ３２が第２の傾斜ランプＡＲ２を後方の方向１２に上昇しているとき、下部位置決めピン３２２は、変位ロックカムガイド４３１と係合して変位ロックカムガイド４３１を押し下げ、変位ロックカムガイド４３１と同時に変位ロックピン４３２を押し下げており、それによって変位ロックピン４３２が変位機構クランプ装着プレート４２２の後方ピンスロット４２４から出て下降する。
【0074】
キャリッジ３０が後方１２に移動し続けているときに、上部キャリッジカムフォロワ３１８がカムトラック４１１、５１１中の第２の水平ベクトルＨ２に達したとき、変位ロックピン４３２は後方ピンスロット４２４から完全に係合解除されて、変位機構アセンブリ４２の長手方向の移動を可能にする。この時点で、変位キャッチ３１２は再び変位ノッチ４２５と係合し、上部キャリッジアセンブリ３１は変位機構アセンブリ４２に接触して後方１２の長手方向の力を伝達することができる。上部キャリッジカムフォロワ３１８がカムトラック４１１、５１１の第２の水平ベクトルＨ２に係合した状態でキャリッジ３０が後方１２に移動し続けたときに、これにより、変位機構アセンブリ４２が上部キャリッジアセンブリ３１とともに（長手方向軸線に沿って）後方１２に引っ張られて変位機構アセンブリ４２の開始位置まで移動し、下部キャリッジ位置決めピン３２２が加熱位置センサ４４２と接触したときに、キャリッジ３０は最終的に加熱エリアで静止する。同様に、下部キャリッジカムフォロワ３２は、第２の段部５２４－２、第１の段部５２４－１、および溶接機構カムガイド５２４の残りの部分に沿って後方の方向１２に走行し、それによって右カムプレート５１および右チューブクランプ５２１を右カムプレート５１および右チューブクランプ５２１の開始位置に戻す。
【0075】
上記の移動をもたらし、制御するために、装置１０には、装置１０の制御の完全なサイクルを説明する以下の例示的なシーケンスに従って装置１０の動作を制御するようにプログラムされた電気制御回路基板１７によって実行される、電気制御が設けられている。
・開始ボタン１５が起動されると、モータ２７を第１の回転方向に回転させて、キャリッジ３０を開始位置から後方長手方向１２に、ウェハ９５をキャリッジ３０上に装填するようにプログラムされた１つ以上の速度で駆動する。
・下部キャリッジ位置決めピン３２２が装填位置センサ４４１とインターフェースしたとき、モータ２７を停止させ第２の回転方向に回転させて、ウェハ９５を搬送するキャリッジ３０を１つ以上のプログラムされた速度で前方長手方向１１に駆動する。
・下部キャリッジ位置決めピン３２２が加熱位置センサ４４２とインターフェースしたとき、モータ２７を停止させ、加熱要素６１１を作動させてウェハ９５を所定の温度まで加熱する。
・ウェハ温度センサ６２が、ウェハ９５の温度が所定の温度に達したことを検出したとき、加熱要素６１１のさらなる加熱を停止し、モータ２７を第２の方向に回転させて、キャリッジ３０を前方長手方向１１に、１つ以上のプログラムされた速度で駆動し、両方のチューブ１３１、１３２を切断および接合する。
・下部キャリッジ位置決めピン３２２が取出し位置センサ４４３とインターフェースしたとき、モータ２７を停止させる。
・リセットボタン１６の起動時に、モータ２７を第１の方向に回転させて、キャリッジ３０を１つ以上のプログラムされた速度で後方長手方向１２に駆動し、使用済みウェハ９５をキャリッジ３０から取り出して、変位機構アセンブリ４２および溶接機構アセンブリ５２を変位機構アセンブリ４２および溶接機構アセンブリ５２の開始位置に戻す。
・下部キャリッジ位置決めピン３２２が加熱位置センサ４４２とインターフェースしたとき、キャリッジ３０が開始位置に戻ったときにモータ２７を停止させるように構成されている。
・開始ボタン１５が起動されると、モータ２７を第１の回転方向に回転させて、キャリッジ３０を開始位置から後方長手方向１２に、ウェハ９５をキャリッジ３０上に装填するようにプログラムされた１つ以上の速度で駆動する。
・下部キャリッジ位置決めピン３２２が装填位置センサ４４１とインターフェースしたとき、モータ２７を停止させ第２の回転方向に回転させて、ウェハ９５を搬送するキャリッジ３０を１つ以上のプログラムされた速度で前方長手方向１１に駆動する。
・下部キャリッジ位置決めピン３２２が加熱位置センサ４４２とインターフェースしたとき、モータ２７を停止させ、加熱要素６１１を作動させてウェハ９５を所定の温度まで加熱する。
・ウェハ温度センサ６２が、ウェハ９５の温度が所定の温度に達したことを検出したとき、加熱要素６１１のさらなる加熱を停止し、モータ２７を第２の方向に回転させて、キャリッジ３０を前方長手方向１１に、１つ以上のプログラムされた速度で駆動し、両方のチューブ１３１、１３２を切断および接合する。
・下部キャリッジ位置決めピン３２２が取出し位置センサ４４３とインターフェースしたとき、モータ２７を停止させる。
・リセットボタン１６の起動時に、モータ２７を第１の方向に回転させて、キャリッジ３０を１つ以上のプログラムされた速度で後方長手方向１２に駆動し、使用済みウェハ９５をキャリッジ３０から取り出して、変位機構アセンブリ４２および溶接機構アセンブリ５２を変位機構アセンブリ４２および溶接機構アセンブリ５２の開始位置に戻す。
・下部キャリッジ位置決めピン３２２が加熱位置センサ４４２とインターフェースしたとき、キャリッジ３０が開始位置に戻ったときにモータ２７を停止させるように構成されている。
【0076】
上述の装置１０では、２つのチューブ１３１、１３２が切断されて接合され、チューブ１３７の滅菌状態を維持しながら単一の長さのチューブ１３７を形成するために、装置１０の全ての可動部品をそれらの様々な異なる方向に駆動するためにただ１つのモータ２７が必要とされることが理解され得る。切断ウェハ９５の装填および取出しさえも、同じ１つのモータ２７を使用して装置１０上で自動的に実行することができる。キャリッジ３０の長手方向の移動を２つのチューブクランプ４２１、５２１のうちの１つの必要な長手方向の変位と機械的に連動させて、切断後の溶接のために２つのチューブ１３４、１３５の保持された部分を位置合わせし、また、キャリッジ３０の長手方向の移動を２つのチューブクランプ４２１、５２１のうちの１つの必要な短手方向の変位と機械的に連動させて、２つのチューブ１３４、１３５の位置合わせされた保持された部分を一緒に溶接することによって、２つのチューブ１３１、１３２を切断および溶接して単一の長さのチューブ１３７を形成するために必要な全ての移動を行うために、本装置１０では１つのモータ２７のみを必要とする。このようにして、装置１０は、現在利用可能な滅菌チューブ連結装置と比較してコンパクトで省スペースになり、それによって装置１０は、現場での使用のために様々な異なる場所に容易に持ち運ぶことができるため、携帯可能になる。装置１０はまた、調整および同期される必要がある異なる方向に移動する異なる部品を各々制御する複数のモータを有さないため、制御が容易である。代わりに、本装置１０は、ウェハ装填、チューブ切断、チューブ再位置合わせ、チューブ溶接、およびウェハ取出しを含むプロセス全体の全ての異なる段階が装置１０によって実行されるために、様々な所定の時間間隔の間、１つのモータ２７の回転および停止方向のみを設定することによって容易にプログラムされる。
【0077】
上記の説明では、本発明の例示的な実施形態を説明したが、本発明から逸脱することなく、設計、構築、および／または動作の詳細における多くの変形および組合せが行われ得ることが、当業者には理解されよう。例えば、上記では、２つのチューブが切断された後に左チューブクランプが前方に長手方向に変位し、その後、右チューブクランプが左チューブクランプに向かって左方に短手方向に変位して２つのチューブの保持端部を接合し単一のチューブを形成することを説明したが、代替的な実施形態では、２つのチューブが切断された後に右チューブクランプが前方に長手方向に変位し、その後、左チューブクランプが右チューブクランプに向かって右方に短手方向に変位して２つの切断されたチューブの保持端部を接合し単一のチューブを形成してもよいことを理解されたい。上述の実施形態および図示の装填機構アセンブリは、ダブルラックおよびピニオンアクチュエータを備えるが、他の実施形態では、装填機構アセンブリは、代替的に、キャリッジアセンブリの直線運動を異なるベクトルの運動に変換してウェハを装填するためのカムおよびガイド機構を備えてもよい。上述の実施形態および図示の取出し機構アセンブリは、ダブルラックおよびピニオンアクチュエータを備えるが、他の実施形態では、取出し機構アセンブリは、代替的に、キャリッジアセンブリの直線運動を異なるベクトルの運動に変換してウェハを装填するためのカムおよびガイド機構を備えてもよい。アルミニウム、鋼、銅、Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）、およびジルコニアを、装置の構成要素の多くに使用され得る材料として上述したが、他の適切な材料を使用して構成要素を形成してもよい。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【手続補正書】
【提出日】2022-01-11
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、２つの長さの滅菌チューブを接合するための滅菌チューブ連結装置に関する。
【背景技術】
【0002】
滅菌チューブ連結装置を使用して、２つの長さの滅菌チューブを互いに接合して単一の長さの滅菌チューブを形成する。これは、まず、適切な温度に加熱された切断ウェハで２つのチューブを切断し、それにより、両方のチューブの溶融された切断端部を互いに接触させて、切断されたチューブを単一の長さのチューブとして接合する溶接部を形成することができることを伴う。両方のチューブを同時に切断しなければならないため、または温度および溶融状態の差により、溶接が弱いもしくは不均一となり、切断中に連結が失敗するため、ウェハは両方のチューブを第１の方向に同時に横切って切断する必要がある。切断後、両方のチューブの保持された部分の中心長手方向軸線を軸線方向において位置合わせするために、チューブのうちの一方の保持された部分を他方のチューブの保持された部分に対して第２の方向に移動させなければならない。両方のチューブの保持された部分が軸線方向において位置合わせされたとき、保持された部分の切断面は、次に、両方のチューブの溶融された切断端部を互いに接触させて溶接部を形成するために、第１の方向および第２の方向の両方に対して垂直な第３の方向において互いに向き合わせられなければならない。切断、位置合わせ、および接触／溶接プロセス全体を自動化するために必要な機構は、ウェハおよびチューブの動きについての様々な異なる方向を伴い、通常、いくつかの同期モータを使用して達成される。したがって、既存の滅菌チューブ連結装置は、通常、大きくかさばり、現場に携帯して使用するために簡単に移動させることはできない。
【0003】
熱可塑性チューブは非常に熱に敏感であるため、ウェハの温度制御もまたチューブの切断および溶接において重要である。温度がわずかにずれると、チューブ連結が弱くなりすぎるか、または溶接面が利用できなくなることとなり、連結が失敗する。熱可塑性チューブとウェハを加熱するために使用される加熱要素との間の距離もまた要因であり、これは、チューブと加熱要素とが互いに近すぎるように配置されると、加熱要素からの熱の放射がチューブに影響を及ぼす可能性があり、一方、加熱要素とチューブとが遠すぎるように配置されると、加熱要素とチューブとの間を熱が伝わる際にウェハから熱が失われ得るためである。したがって、機械的遷移の遅延および使用中のチューブ連結装置の周囲温度の変動のために温度制御を達成することは困難であり、一貫性のない熱損失をもたらす。
【0004】
したがって、切断されたチューブの良好な溶接を達成するために熱損失を最小限に抑えながら、コンパクトで携帯可能な滅菌チューブ連結装置を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【0005】
第１の態様によれば、第１のチューブを第２のチューブと接合するための滅菌チューブ連結装置であって、装置が、
前方および後方に、長手方向に移動可能な第１のチューブクランプと、
第１のチューブクランプから離間しており、かつ第１のチューブクランプの前方および後方への移動に垂直である左方および右方に、短手方向に移動可能な、第２のチューブクランプであって、第１のチューブクランプおよび第２のチューブクランプが、第１のチューブの中心長手方向軸線が第２のチューブの中心長手方向軸線と平行になるように、第１のチューブおよび第２のチューブを同時にクランプするように設けられている、第２のチューブクランプと、
加熱要素と、
キャリッジであって、キャリッジが、切断ウェハをキャリッジ上に支持して移動させるためのものであり、キャリッジが、前方および後方に、長手方向に移動可能であり、かつ上方および下方に、垂直方向に移動可能である、キャリッジと、
モータによって回転されるリードスクリューであって、リードスクリューが、キャリッジに固定的に連結されたリードスクリューナットを有し、リードスクリューの回転によってキャリッジの移動が促される、リードスクリューと、
を備え、
キャリッジが、ウェハをキャリッジ上に支持しているときにウェハを加熱要素と接触させて、ウェハを所定の温度まで加熱するために移動可能であり、ウェハの加熱後のキャリッジの前方および上方への移動により、ウェハを加熱要素から遠ざけ、第１のチューブクランプと第２のチューブクランプとの間でウェハを第１のチューブおよび第２のチューブに通過させ、それによって第１のチューブおよび第２のチューブを切断し、
第１のチューブおよび第２のチューブが切断された後にキャリッジが前方に移動するときに、第１のチューブクランプがキャリッジとともに前方に移動するように、キャリッジが、第１のチューブおよび第２のチューブが切断された後に、第１のチューブクランプに自動的かつ機械的に連結され、第１のチューブクランプが前方に移動したとき、第１のチューブクランプによってクランプされた第１のチューブの保持された部分が、第２のチューブクランプによってクランプされた第２のチューブの保持された部分と軸線方向において位置合わせされ、
第１のチューブの保持された部分が第２のチューブの保持された部分と軸線方向において位置合わせされ、かつウェハが第１のチューブおよび第２のチューブとの接触から離された後に、キャリッジが前方に移動するときに、装置が、第２のチューブクランプを第１のチューブクランプに向かって短手方向に自動的かつ機械的に変位させ、それにより、第１のチューブの保持された部分および第２のチューブの保持された部分の溶融された切断端部を一緒にして、溶融された切断端部間に溶接部を形成し、第１のチューブの保持された部分および第２のチューブの保持された部分から単一の長さのチューブを形成するようにさらに構成されており、
装置が、
モータの回転を制御してキャリッジの移動を促すようにプログラムされた電気制御回路基板を備える、
滅菌チューブ連結装置が提供される。
前方および後方に、長手方向に移動可能な第１のチューブクランプと、
第１のチューブクランプから離間しており、かつ第１のチューブクランプの前方および後方への移動に垂直である左方および右方に、短手方向に移動可能な、第２のチューブクランプであって、第１のチューブクランプおよび第２のチューブクランプが、第１のチューブの中心長手方向軸線が第２のチューブの中心長手方向軸線と平行になるように、第１のチューブおよび第２のチューブを同時にクランプするように設けられている、第２のチューブクランプと、
加熱要素と、
キャリッジであって、キャリッジが、切断ウェハをキャリッジ上に支持して移動させるためのものであり、キャリッジが、前方および後方に、長手方向に移動可能であり、かつ上方および下方に、垂直方向に移動可能である、キャリッジと、
モータによって回転されるリードスクリューであって、リードスクリューが、キャリッジに固定的に連結されたリードスクリューナットを有し、リードスクリューの回転によってキャリッジの移動が促される、リードスクリューと、
を備え、
キャリッジが、ウェハをキャリッジ上に支持しているときにウェハを加熱要素と接触させて、ウェハを所定の温度まで加熱するために移動可能であり、ウェハの加熱後のキャリッジの前方および上方への移動により、ウェハを加熱要素から遠ざけ、第１のチューブクランプと第２のチューブクランプとの間でウェハを第１のチューブおよび第２のチューブに通過させ、それによって第１のチューブおよび第２のチューブを切断し、
第１のチューブおよび第２のチューブが切断された後にキャリッジが前方に移動するときに、第１のチューブクランプがキャリッジとともに前方に移動するように、キャリッジが、第１のチューブおよび第２のチューブが切断された後に、第１のチューブクランプに自動的かつ機械的に連結され、第１のチューブクランプが前方に移動したとき、第１のチューブクランプによってクランプされた第１のチューブの保持された部分が、第２のチューブクランプによってクランプされた第２のチューブの保持された部分と軸線方向において位置合わせされ、
第１のチューブの保持された部分が第２のチューブの保持された部分と軸線方向において位置合わせされ、かつウェハが第１のチューブおよび第２のチューブとの接触から離された後に、キャリッジが前方に移動するときに、装置が、第２のチューブクランプを第１のチューブクランプに向かって短手方向に自動的かつ機械的に変位させ、それにより、第１のチューブの保持された部分および第２のチューブの保持された部分の溶融された切断端部を一緒にして、溶融された切断端部間に溶接部を形成し、第１のチューブの保持された部分および第２のチューブの保持された部分から単一の長さのチューブを形成するようにさらに構成されており、
装置が、
モータの回転を制御してキャリッジの移動を促すようにプログラムされた電気制御回路基板を備える、
滅菌チューブ連結装置が提供される。
【0006】
キャリッジが、上部キャリッジアセンブリおよび下部キャリッジアセンブリを備えてもよく、上部キャリッジアセンブリが、下部キャリッジアセンブリと垂直方向に向けて摺動係合しており、上部および下部キャリッジアセンブリの両方が、前方および後方に一緒に移動可能であり、上部キャリッジアセンブリのみが、上方および下方に移動可能である。
【0007】
装置が、キャリッジの走行経路の両側に１つずつ設けられた、直立した第１および第２のカムプレートをさらに備えてもよく、第１および第２のカムプレートが各々、走行経路に面するカムトラックを有し、上部キャリッジアセンブリが、第１および第２のカムプレートのカムトラックにそれぞれ回転可能に係合するように構成された第１および第２の上部キャリッジカムフォロワを有し、上部キャリッジアセンブリの長手方向および垂直方向の移動が、カムトラックの輪郭によってガイドされる。
【0008】
上部キャリッジアセンブリが、上部キャリッジブロックと、長手方向に方向付けされたウェハ支持スロットであって、上部キャリッジブロック上に設けられており、かつウェハをウェハ支持スロット内に支持するための、ウェハ支持スロットと、ウェハ支持スロットの横に設けられており、ウェハ支持スロット内のウェハの移動および位置決めをガイドする、ウェハガイドピンと、ウェハをウェハ支持スロット内に固定し、かつウェハの後方への移動を防止するために設けられた、ウェハラッチと、を備えてもよい。
【0009】
第１のチューブクランプが、前方および後方に、長手方向に移動可能な変位機構アセンブリの上部に固定的に設けられてもよく、装置が、第１のチューブクランプの長手方向の変位を、変位機構アセンブリをロックして防止し、ロック解除して可能にする、変位ロック機構をさらに備えてもよい。
【0010】
変位ロック機構が、垂直方向に移動可能かつ長手方向に移動不可能な変位ロックカムガイドと、自由上端および変位ロックカムガイドに固定的に取り付けられた下端を有する変位ロックピンと、変位ロックカムガイドおよび変位ロックピンを上方に付勢する変位ロックばねと、前方ピンスロットおよび後方ピンスロットであって、両方とも変位機構アセンブリ上に設けられており、異なる時間に変位ロックピンの自由上端に別々に係合して第１のチューブクランプの長手方向の変位を防止する、前方ピンスロットおよび後方ピンスロットと、を備えてもよく、装置が、下部キャリッジアセンブリ上に設けられており、かつ変位機構アセンブリをロックするためにロックカムガイドと係合する、ピンをさらに備える。
【0011】
カムトラックが各々、キャリッジを加熱エリアに移動させるための上部キャリッジアセンブリの水平移動のための第１の水平ベクトルを含んでもよい。
【0012】
カムトラックが各々、前方の方向に上方に傾斜した第１の傾斜ランプを備えてもよく、上部キャリッジカムフォロワが第１の傾斜ランプと係合し、かつキャリッジが前方に移動されるとき、上部キャリッジアセンブリが、上部キャリッジアセンブリ上に支持されたウェハが第１のチューブおよび第２のチューブを通って切断するために第１の傾斜ランプに沿って前方かつ上方に移動し、一方、変位機構アセンブリが、変位ロック機構によってロックされて、ウェハが第１のチューブおよび第２のチューブを切断する間における第１のチューブクランプの長手方向の変位を防止する。
【0013】
滅菌チューブ連結装置が、変位キャッチおよび変位ノッチをさらに備えてもよく、変位キャッチが、上部キャリッジアセンブリおよび変位機構アセンブリのうちの一方の上に設けられており、変位ノッチが、上部キャリッジアセンブリおよび変位機構のうちの他方の上に設けられており、第１および第２のチューブが切断され、かつ変位ロック機構が変位機構アセンブリをロック解除して第１のチューブクランプの長手方向の移動を可能にした後に、変位キャッチが、変位ノッチと自動的に係合し、変位キャッチと変位ノッチとの係合により、上部キャリッジアセンブリが第１のチューブクランプに機械的に連結されて、第１のチューブおよび第２のチューブが切断された後に第１のチューブの保持された部分を第２のチューブの保持された部分と軸線方向において位置合わせするようにキャリッジが前方に移動するときに、第１のチューブクランプが前方に移動される。
【0014】
カムトラックが各々、第１のチューブおよび第２のチューブが切断された後のキャリッジアセンブリの前方への移動のための第２の水平ベクトルを含んでもよい。
【0015】
カムトラックが各々、前方の方向に下方に傾斜した第２の傾斜ランプを備えてもよく、上部キャリッジカムフォロワが第２の傾斜ランプと係合し、かつキャリッジが前方に移動されるときに、上部キャリッジアセンブリが前方および下方に移動して、上部キャリッジアセンブリ上に支持されたウェハを切断された第１のチューブおよび切断された第２のチューブから離す。
【0016】
第２のチューブクランプが、第２のカムプレート上に固定的に設けられてもよく、第２のカムプレートが、左方および右方に、短手方向に変位可能であり、かつ第２のカムプレートと移動不可能な溶接機構後方プレートとの間に設けられた溶接機構ばねによって第１のカムプレートに向かって付勢されており、第２のカムプレートが、キャリッジの走行経路に面する溶接カムガイドを備え、下部キャリッジアセンブリが、溶接カムガイドに回転可能に係合する下部キャリッジカムフォロワを備え、溶接カムガイドが、段部を有し、下部キャリッジカムフォロワが段部を越えて走行するときに、溶接機構ばねが第２のカムプレートを第１のカムプレートに向けて変位させ、それによって第２のチューブクランプを第１のチューブクランプに向けて変位させて、第１のチューブの保持された部分および第２のチューブの保持された部分の溶融された切断端部を結びつけるように、段部が、短手方向外側に延在する。
【0017】
滅菌チューブ連結装置が、キャリッジが加熱エリアから装填エリアに後方に移動するときにウェハをキャリッジ上に装填するように構成された装填機構をさらに備えてもよく、装填機構が、装填下部ラックであって、キャリッジが装填下部ラックの前方端部に接触しているときにキャリッジの後方への移動によって前方位置から後方位置に後方に移動可能な装填下部ラックと、装填下部ラックと係合している装填ピニオンギヤと、装填上部ラックであって、装填上部ラックが装填下部ラックの移動とは反対方向に移動するように装填ピニオンギヤと係合している、装填上部ラックと、装填上部ラックに固定的に取り付けられており、キャリッジが装填位置まで後方に移動するときに、装填下部ラックが後方に移動する結果として、装填上部ラックが前方に移動するときに、ウェハカートリッジからキャリッジ上にウェハを前方に押し出す、装填ブロックと、を備える。
【0018】
装填機構が、装填下部ラックの前方端部に設けられた装填下部ラックプランジャヘッドと装填下部ラックを支持する装填機構ハウジングとの間で装填下部ラックの周囲に設けられた装填下部ラックばねをさらに備えてもよく、装填下部ラックばねが、キャリッジが装填位置から離れるように前方に移動するときに装填下部ラックを後方位置から前方位置に戻す。
【0019】
滅菌チューブ連結装置が、キャリッジからウェハを離すように構成された取出し機構をさらに備えてもよく、取出し機構が、取出し下部ラックであって、キャリッジが取出し下部ラックの後方端部に接触しているときに、キャリッジの前方への移動によって後方位置から前方位置に前方に移動可能な取出し下部ラックと、取出し下部ラックと係合している取出しピニオンギヤと、取出し上部ラックであって、取出し上部ラックが取出し下部ラックの移動とは反対方向に移動するように、取出しピニオンギヤと係合している取出し上部ラックと、取出し上部ラックに固定的に取り付けられた取出しリンク機構と、取出しリンク機構に移動可能に連結されており、かつ取出しリンク機構に対して左方および右方に、短手方向に変位可能な取出しキャッチと、を備え、取出しキャッチが、第１のチューブおよび第２のチューブが切断された後にキャリッジが取出し位置まで前方に移動するときに取出し下部ラックが前方に移動する結果として、取出し上部ラックが後方に移動するときに、キャリッジ上に支持された使用済みウェハの後縁と係合し、キャリッジが取出し位置から離れるように後方に移動し、かつ取出し下部ラックの後方端部に設けられた取出し下部ラックプランジャヘッドと装置の直立前方プレートとの間に設けられた取出しばねによって取出し下部ラックが後方位置に戻されるときに、取出しキャッチによってウェハがキャリッジから前方に引き出される。
【0020】
滅菌チューブ連結装置が、加熱エリア、装填エリア、および取出しエリアへのキャリッジの到着をそれぞれ自動的に検出するために、加熱エリアに設けられた加熱位置センサ、装填エリアに設けられた装填位置センサ、および取出しエリアに設けられた取出し位置センサとインターフェースするためにキャリッジ上に設けられた位置決めピンをさらに備えてもよい。
【0021】
装置の使用の１つのサイクルにおいて、電気制御回路基板が、モータの回転を制御して、キャリッジを、加熱位置から装填位置に後方に移動させてウェハをキャリッジ上に装填し、装填位置から加熱位置に前方に移動させてウェハを加熱し、加熱位置から取出し位置に前方に移動させて第１のチューブおよび第２のチューブを切断して接合し、取出し位置から加熱位置に後方に移動させてウェハをキャリッジから離すようにプログラムされてもよい。
【0022】
第２の態様によれば、第１の態様の滅菌チューブ連結装置とともに使用するための切断ウェハであって、切断ウェハが、第１のチューブおよび第２のチューブを通って切断するために所定の温度に加熱されるように設けられた金属材料の単一層のウェハ作用エリアと、加熱要素から熱を受け取って、ウェハ作用エリアに熱を供給するために設けられた金属材料の複数層を備えるウェハ加熱エリアと、を備える、切断ウェハが提供される。
【0023】
ウェハ加熱エリアが、ウェハ作用エリアの金属材料の２つの層を備えてもよく、金属材料の２つの層が、折り目によって連結されている。
【0024】
ウェハをウェハ支持スロット内に固定し、かつウェハの後方への移動を防止するための、ウェハラッチによる係合のためのウェハラッチスロットをさらに備えてもよい。
【0025】
本発明が十分に理解され、容易に実践的に実施され得るために、ここでは、本発明の例示的な実施形態のみを非限定的な例として説明し、説明は添付の例示的な図面を参照して行う。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1A】例示的な滅菌チューブ連結装置の右側斜視図である。
【図5B】ウェハカートリッジからキャリッジ上にウェハを押し込む、装置の装填機構の拡大上面図である。
【図9A】ウェハが依然として２つの切断されたチューブと接触している間にキャリッジが前方および下方に移動されるときの、装置のキャリッジ、２つのチューブ、左チューブクランプ、右チューブクランプ、変位機構アセンブリ、および溶接機構アセンブリの位置の拡大上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
滅菌チューブ連結装置１０および滅菌チューブ連結の方法９００の例示的な実施形態を、図１Ａ～図１０Ｃを参照して以下に説明する。同じまたは類似の部分を示すために、同じ参照番号が複数の図にわたって使用される。
【0028】
図１Ａ～図２Ｂに示すように、一般に、滅菌チューブ連結装置１０は、少なくとも電気制御回路基板１７と、キャリッジ３０であって、切断ブレードまたはウェハ９５をキャリッジ３０上に支持するためのキャリッジ３０と、第１のチューブクランプ４２１と、第２のチューブクランプ５２１と、キャリッジ３０に固定的に連結されたリードスクリュー２６と、リードスクリュー２６を駆動するためのモータ２７と、ウェハ９５を加熱するための加熱要素６１１と、を備える。装置１０はまた、装填機構７０、取出し機構８０、およびカートリッジアセンブリ９０（または、ウェハカートリッジ９０）を備えてもよい。ウェハカートリッジ９０は、装置１０で使用するための、図４Ａに示すようなウェハ９５の複数を収容するように設計されている。例示的な実施形態では、第１および第２のチューブクランプ４２１、５２１は、それぞれ左右のチューブクランプ４２１、５２１として設けられており、以下の説明ではそのようなものとして参照されるが、他の実施形態では、本発明の趣旨から逸脱することなく左右を交換してもよい。
【0029】
装置１０は、キャリッジ３０の走行経路の両側にそれぞれ１つずつ設けられた、直立した第１のカムプレート４１（図２Ａ）および直立した第２のカムプレート５１（図２Ｂ）をさらに備えてもよい。例示的な実施形態では、第１および第２のカムプレート４１、５１は、それぞれ左右のカムプレート４１、５１として設けられており、以下の説明ではそのように言及されるが、他の実施形態では、本発明の趣旨から逸脱することなく左右を交換してもよい。左右のカムプレート４１、５１は各々、走行経路に面するカムトラック４１１、５１１を有する。キャリッジ３０は、ウェハ９５を加熱するために加熱エリアに移動させ、左チューブクランプ４２１および右チューブクランプ５２１によって装置１０上にクランプされた２つのチューブ１３１、１３２を通してウェハを移動させて、左チューブクランプ４２１と右チューブクランプ５２１との間の両方のチューブ１３１、１３２を同時に切断するために、切断ウェハ９５を前方１１および後方１２の長手方向に（図１Ａに示すように）、さらに上方１０１および下方１０２の垂直（上下）方向（図１Ａに示すように）に支持および移動させるように、かつ図５Ａ、図５Ｃ、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、および図１０Ｃに見られるように、キャリッジ３０を開始位置に戻すように構成されている。キャリッジ３０は、前方１１および後方１２の長手方向に移動可能であり、キャリッジ３０の少なくとも一部はまた、以下でさらに説明するように、左右のカムプレート４１、５１によってガイドされるように、上方１０１および下方１０２の垂直方向に移動可能である。キャリッジ３０の移動は、モータ２７によって回転されるリードスクリュー２６によって促される。
【0030】
装置１０および装置１０の構成要素、例えば、変位機構アセンブリ４２であって、左チューブクランプ４２１が変位機構アセンブリ４２上に設けられた変位機構アセンブリ４２、溶接機構アセンブリ５２であって、右チューブクランプ５２１が溶接機構アセンブリ５２上に設けられた溶接機構アセンブリ５２、左チューブクランプ４２１、右チューブクランプ５２１、キャリッジ３０、左カムプレート４１、右カムプレート５１、リードスクリュー２６、装填機構７０、および取出し機構８０は、アルミニウムおよび／または鋼等の１つ以上の金属材料で作製されてもよい。ウェハカートリッジ９０のカートリッジケース９１は、好ましくは透明または半透明であるポリカーボネート等のプラスチック材料で作製されてもよい。
【0031】
切断前および切断中に、両方のチューブ１３１、１３２は、図６Ｃおよび図７Ｃに見ることができるように、左チューブクランプ４２１および右チューブクランプ５２１によって同時に所定の位置にクランプされる。左チューブクランプ４２１および右チューブクランプ５２１は、ウェハ９５の移動経路の左右側部にそれぞれ設けられており、互いに短手方向に離間している。両方のチューブ１３１、１３２は、両方のチューブ１３１、１３２の中心長手方向軸線が互いに平行になるように、左チューブクランプ４２１および右チューブクランプ５２１によってクランプされる。例示的な実施形態では、装置１０上にクランプされたときの２つのチューブ１３１、１３２の中心長手方向軸線は、長手方向１１、１２に対して垂直であり、すなわち、ウェハ９５の移動経路を横切っている。このようにして、チューブ１３１、１３２を静止状態に保ちながら、左チューブクランプ４２１と右チューブクランプ５２１との間のウェハ９５の前方１１および上方１０１への移動の結果として、両方のチューブ１３１、１３２を左チューブクランプ４２１と右チューブクランプ５２１との間で同時に切断することができる。ウェハ切断動作の詳細については後述する。
【0032】
図１Ｂでより明確に見ることができるように、左チューブクランプ４２１は、変位機構アセンブリ４２の上部に設けられている。変位機構アセンブリ４２は、両方のチューブ１３１、１３２がウェハ９５によって切断された後に左チューブクランプ４２１を前方１１に、長手方向に変位または移動させ、左チューブクランプ４２１を後方１２に、開始位置に戻すために、前方１１および後方１２の方向に長手方向に変位可能である。変位機構アセンブリ４２は、装置１０の不動の左直立壁４０（図１Ｂ）に対する長手方向の移動１１、１２を可能にする直線ガイドレール（図示せず）によって連結されてもよい。両方のチューブ１３１、１３２が加熱されたウェハ９５によって同時に切断された後、第１のチューブ１３１の保持された部分１３４は左チューブクランプ４２１によってクランプされたままであり、一方、第２のチューブ１３２の保持された部分１３５は右チューブクランプ５２１によってクランプされたままである。左チューブクランプ４２１を前方１１に移動させることによって、図８Ｃに示すように、第１および第２のチューブ１３１、１３２の両方の保持された部分１３４、１３５の中心長手方向軸線が軸線方向において位置合わせされることができる。変位機構アセンブリ４２は、変位機構クランプ装着プレート４２２をさらに備えてもよく、左チューブクランプ４２１は変位機構クランプ装着プレート４２２上に固定的に装着されている。変位機構アセンブリ４２は、左カムプレート４１に対して長手方向に移動可能である。以下、変位機構クランプ装着プレート４２２の付加的な特徴についてさらに説明する。
【0033】
右チューブクランプ５２１は、溶接機構アセンブリ５２の上部に設けられている。溶接機構アセンブリ５２は、図１Ａに示すように、左方１３および右方１４方向（すなわち、前方１１および後方１２の方向に対して垂直である）に、短手方向に変位可能である。保持された部分１３４、１３５が軸線方向において位置合わせされ、ウェハ９５が保持された部分１３４、１３５との接触から離れた後、右チューブクランプ５２１は、左チューブクランプ４２１に向かって短手方向左方１３に移動される。右方１４の短手方向移動により、右チューブクランプ５２１が開始位置に戻る。図９Ａに示すように、右チューブクランプ５２１を左チューブクランプ４２１に向かって左方１３に移動させることにより、軸線方向において位置合わせされた保持された部分１３４、１３５の溶融された切断面が互いに接触され、単一の接合されたチューブ１３７を形成するために所定の時間にわたって所定の位置に保持されて、２つの保持された部分１３４、１３５の溶接が行われる。溶接機構アセンブリ５２は、溶接機構クランプ装着プレート５２２であって、右チューブクランプ５２１が溶接機構クランプ装着プレート上に固定的に装着された溶接機構クランプ装着プレート５２２と、溶接機構クランプ装着プレート５２２を右カムプレート５１に固定的に連結するための溶接機構サイドプレート５２３と、をさらに備えてもよい。以下、溶接機構クランプ装着プレート５２２の付加的な特徴についてさらに説明する。
【0034】
例示的な実施形態では、キャリッジ３０は、下部キャリッジアセンブリ３２の上部に装着された上部キャリッジアセンブリ３１を備える。上部キャリッジアセンブリ３１に固定された上部キャリッジガイドシャフト３１９は、下部キャリッジアセンブリ３２内に固定された対応する下部キャリッジ軸受ブッシング３２５と位置合わせされて、その中に摺動可能に挿入され（図３Ａおよび図３Ｂ）、それによって、ガイドシャフト３１９がブッシング３２５内を移動するときに、上部キャリッジアセンブリ３１が下部キャリッジアセンブリ３２に対して上方１０１および下方１０２に移動することを可能にする。代替的な実施形態では、ガイドシャフト３１９は、下部キャリッジアセンブリ３１に固定されてもよく、一方、ガイドシャフト３１９に係合する軸受ブッシング３２５が上部キャリッジアセンブリ３２内に固定されている。したがって、上部キャリッジアセンブリ３１は、下部キャリッジアセンブリ３２と垂直方向に向けて摺動係合しており、上部および下部キャリッジアセンブリ３１、３２の両方が前方１１および後方１２に一緒に移動可能であり、かつ上部キャリッジアセンブリ３１のみが上方１０１および下方１０２に移動可能である。
【0035】
例示的な実施形態では、キャリッジ３０を前方１１および後方１２に移動させる、リードスクリュー２６およびモータ２７は、直線ガイドキャリッジ２４であって、下部キャリッジアセンブリ３２が直線ガイドキャリッジ２４上に固定された直線ガイドキャリッジ２４と、直線ガイドレール２５であって、直線ガイドキャリッジ２４が直線ガイドレール２５に沿って摺動可能に係合する直線ガイドレール２５と、をさらに備える、ベース機構アセンブリ２０の一部である。直線ガイドレール２５は、装置１０のベースプレート２１に固定的に取り付けられている。リードスクリュー２６は、リードスクリュー２６の両端で、ベースプレート２１の前端および後端にそれぞれ固定的に装着された直立前方プレート２２および直立後方プレート２３によって、ベースプレート２１と平行に回転可能に支持されている。キャリッジ３０は、前方プレート２２と後方プレート２３との間を走行する。リードスクリュー２６のリードスクリューナット３２４が、下部キャリッジアセンブリ３２の下部キャリッジブロック３２１内に設けられており（図３Ｂ）、かつ下部キャリッジブロック３２１によって回転が防止され、その結果、下部キャリッジアセンブリ３２は、モータ２７の回転によってリードスクリュー２６が回転されるときに前方１１および後方１２に直線的に移動される。
【0036】
上部キャリッジアセンブリ３１は、上部キャリッジアセンブリ３１の左右側面上に第１および第２の上部キャリッジカムフォロワ３１８を備える（図３Ａおよび図３Ｂ）。上部キャリッジカムフォロワ３１８は、上部キャリッジアセンブリ３１に対して回転可能であるが、その他の点では、上部キャリッジアセンブリ３１に対して移動可能ではない。例示的な実施形態では、上部キャリッジカムフォロワ３１８は、水平かつ短手方向の回転軸線を有するローラを備え、すなわち、回転軸線は、上述の左１３および右１４方向と平行であり、すなわち、長手方向の前方１１および後方１２の方向に対して垂直である。直立した左右のカムプレート４１、５１が、キャリッジ３０の左右側部にそれぞれ設けられている。左右のカムプレート４１、５１は各々、左右のカムプレート４１、５１間を移動するキャリッジ３０に対向する左右のカムプレート４１、５１の内面上にそれぞれカムトラック４１１、５１１を備える。カムトラック４１１、５１１は、好ましくは鏡のように互いに対称である。上部キャリッジカムフォロワ３１８は、上部カムトラック４１１、５１１の上方１０１に向いている面に回転可能に係合して、上部カムトラック４１１、５１１の輪郭に従って上部キャリッジアセンブリ３１の移動をガイドする。したがって、上部キャリッジアセンブリ３１はまた、左右のカムプレート４１、５１のカムトラック４１１、５１１上に載置された上部キャリッジカムフォロワ３１８によって支持されている。
【0037】
カムトラック４１１、５１１の輪郭は、図５Ａ、図６Ｂ、図７Ｂ、図８Ｂ、および図９Ｂにおいてより詳細に見ることができる。各カムトラック４１１、５１１は、好ましくは、上部キャリッジカムフォロワ３１８が回転可能に係合される左右のカムプレート４１、５１にそれぞれ作製された連続した溝である。図５Ａに示すように、各カムトラック４１１、５１１は、上部キャリッジアセンブリ３１の水平移動のための第１の水平ベクトルＨ１と、所定の高さに達するまで前方１１の方向に上方１０１に傾斜している第１の傾斜ランプＡＲ１であって、第１の傾斜ランプＡＲ１が第１の水平ベクトルＨ１の前方１１に設けられている、第１の傾斜ランプＡＲ１と、所定の高さで所定の水平長さにわたって連続する第２の水平ベクトルＨ２であって、第２の水平ベクトルＨ２が第１の傾斜ランプの前方１１に設けられている、第２の水平ベクトルＨ２と、第１の水平ベクトルＨ１と一致する高さのレベルに達するまで前方１１の方向に下方１０２に傾斜している第２の傾斜ランプＡＲ２であって、第２の傾斜ランプＡＲ２が第２の水平ベクトルＨ２の前方１１に設けられている、第２の傾斜ランプＡＲ２と、第１の水平ベクトルＨ１の高さで水平に連続する第３の水平ベクトルＨ３であって、第３の水平ベクトルＨ３が第２の傾斜ランプＡＲ２の前方１１に設けられている、第３の水平ベクトルＨ３と、を含む。
【0038】
カムトラック４１１、５１１は、装置１０の４つの区画、すなわち、装填エリア、加熱エリア、切断エリア、および取出しエリアを通過する。装填エリアは、ウェハ９５が上部キャリッジアセンブリ３１上に機械的に装填されるエリアである。加熱エリアは、（好ましくは、ベースプレート２１に固定的に連結されたヒータ装着アセンブリ６０中に設けられた）加熱要素６１１がウェハ９５と接触して熱伝達することによって、ウェハ９５を所定の加工温度まで加熱するエリアである。切断エリアは、ウェハ９５が予め位置決めされた熱可塑性チューブ１３１、１３２を切断するエリアであり、その間でチューブ１３１、１３２は、左チューブクランプ４２１および右チューブクランプ５２１によって所定の位置にクランプされる。切断エリアはまた、第１および第２のチューブクランプ４２１、５２１が切断されたチューブ１３１、１３２の保持端部１３４、１３５を位置合わせし直して溶接するエリアである。取出しエリアは、切断後にウェハ９５が装置１０から機械的に外されるエリアである。
【0039】
例示的な実施形態では、装置１０の使用前の開始位置において、キャリッジ３０は、図１Ｂに示すように、装置１０上に設けられた加熱位置センサ４４２と位置合わせされた加熱位置中の加熱エリアにある（図５Ｃは、加熱位置にあるがウェハ９５がキャリッジ３０上に装填された後のキャリッジ３０を同様に示している）。例えば、開始ボタン１５を押すことによって装置１０が起動すると、モータ２７が起動されて第１の回転方向に回転し、その結果、リードスクリュー２６を第１の回転方向に回転させる。第１の回転方向へのリードスクリューの回転は、下部キャリッジアセンブリ３２内のリードスクリューナット３２４をリードスクリュー２６に沿って後方の方向１２に直線的に並進させ、キャリッジ３０を後方１２の長手方向に引っ張る。したがって、キャリッジ３０は、加熱位置センサ４４２から、装置１０上に設けられた装填位置センサ４４１と位置合わせされた装填位置まで、後方の長手方向１２に駆動される（図５Ａ）。モータ２７は、下部キャリッジアセンブリ３２上に設けられた下部キャリッジ位置決めピン３２２が装填位置センサ４４１とインターフェースしたときに、回転を停止し、それによってキャリッジ３０を装填位置で瞬間的に停止させるようにプログラムされている。例示的な実施形態では、位置決めピン３２２は光ブロッカピンを含んでもよく、加熱位置センサ４４２および装填位置センサ４４１等の様々な位置センサは光センサを含んでもよい。
【0040】
キャリッジ３０が装填エリア内に後方１２の方向に後退することにより、装填機構７０を作動させるかまたはトリガして、ウェハカートリッジ９０から上部キャリッジアセンブリ３１上にウェハ９５を装填する。装填機構７０は、キャリッジ３０の後方１２への直線運動を、ウェハ９５をウェハカートリッジ９０から上部キャリッジアセンブリ３１上に装填する装填機構７０の前方１１への（または他の方向への）動きに変換する、二次カムトラック、ラックアンドピニオン機構、または任意の他の適切な機構を備えてもよい。
【0041】
図２Ａ、図５Ａ、および図５Ｃに見られるような例示的な実施形態では、装填機構７０は、ベースプレート２１に固定的に連結されており、かつ装填ピニオンギヤ７２、装填上部ラックアセンブリ７１１、および装填下部ラックアセンブリ７３を支持する、装填機構ハウジング７１を備える。装填上部ラックアセンブリ７１１は、装填ピニオンギヤ７２と係合し、かつ装填機構ハウジング７１によって支持されている、装填上部ラック７１２を備える。装填上部ラックアセンブリ７１１はまた、装填上部ラック７１２に固定的に取り付けられた装填ブロック７１３を含む（図２Ｂ）。装填下部ラックアセンブリ７３は、装填機構ハウジング７１によって支持されており、さらに装填ピニオンギヤ７２と係合している、装填下部ラック７３１を備える。装填下部ラックアセンブリ７３は、装填下部ラック７３１の前方１１端部に設けられており、かつキャリッジ３０に対向する、装填下部ラックプランジャヘッド７３２と、装填下部ラックプランジャヘッド７３２と後方プレート２３との間で装填下部ラック７３１の周囲に設けられた装填下部ラックばね７３３と、を含む。したがって、この実施形態では、装填機構７０はラックアンドピニオン機構として構成されており、キャリッジ３０が開始位置、すなわち加熱位置にあるときに、装填下部ラック７３１は、装填下部ラックばね７３３によってキャリッジ３０に向かって前方位置に向かって付勢される。
【0042】
装置１０が起動され、切断サイクルが開始されると、キャリッジ３０が下部ラックプランジャヘッド７３２に接触し、キャリッジ３０が加熱位置から装填位置に後方長手方向１２に移動するときに、装填下部ラック７３１は、キャリッジ３０によって前方位置から後方位置へ装填機構ハウジング７１内に後方１２に押し込まれる（図５Ａ）。したがって、装填ピニオンギヤ７２は、後方１２に移動する下部ラック７３１によって回転運動するように駆動される。装填ピニオンギヤ７２のこの回転運動は、次に、装填上部ラック７１２を反対方向、すなわち前方１１に駆動して延ばし、装填ブロック７１３に取り付ける。装填ブロック７１３が前方１１に移動し続けると、図５Ｂに示すように、装填ブロック７１３は、ウェハカートリッジ９０内の最も前方のウェハ９５の後縁９７と接触し、ウェハ９５をウェハカートリッジ９０から前方１１に押し出して摺動させ、ウェハ９５を上部キャリッジアセンブリ３１上に装填する。
【0043】
ウェハ９５が装填ブロック７１３を介して上部キャリッジアセンブリ３１上に装填されるとき、ウェハ９５の下縁は、図３Ａおよび図３Ｂに見られるように、上部キャリッジアセンブリ３１の上部キャリッジブロック３１１上に設けられたウェハ支持スロット３０１内に摺動され、ウェハ支持スロット３０１内のウェハ９５の移動および位置決めが上部キャリッジブロック３１１上のウェハガイドピン３１３の間でガイドされる。上部キャリッジブロック３１１上には、垂直な回転軸線を有するウェハラッチ枢動ねじ３１６を中心に回転可能なウェハラッチ３１５が設けられている。ウェハラッチ３１５は、ウェハ支持スロット３０１中に延びる先端を有する。ウェハ９５がウェハ支持スロット３０１内に摺動するとき、ウェハ９５の前縁９６および側面がウェハラッチ３１５の先端と接触して、ウェハラッチ３１５をウェハラッチ枢動ねじ３１６を中心として変位および回転させる。ウェハラッチ３１５の先端は、上部キャリッジブロック３１１内に設けられたウェハラッチばね３１７によってウェハ支持スロット３０１に向かって付勢されているため（図３Ｂ）、ウェハラッチ３１５の先端は、ウェハがウェハ支持スロット３０１に沿って摺動するときに、ウェハラッチ３１５の先端がウェハ９５中に設けられたウェハラッチスロット９５６を貫通して係合するまで、ウェハ９５の側面に対して接触したままであり、その時点で、ウェハ９５はキャリッジ３０上に正確に装填されたと見なされ、ウェハ９５の後方への移動はウェハラッチ３１５によって防止される。ウェハラッチスロット９５６は、ウェハ９５の底縁９５８に隣接するように位置決めされている。
【0044】
ウェハ９５がキャリッジ３０上に装填された後、次に、キャリッジ３０は、モータ２７が第２の回転方向に回転すると、リードスクリュー２６によって加熱エリア内にウェハ９５とともに前方長手方向１１に駆動され、下部キャリッジ位置決めピン３２２が加熱位置センサ４４２とインターフェースしたときに、加熱位置で停止する。また、キャリッジ３０のこの前方１１運動により、装填下部ラックばね７３３が装填下部ラック７３１を前方位置に戻す際に、ウェハカートリッジ９０から装填される次のウェハ９５を準備するために装填機構７０をリセットする。
【0045】
加熱位置において、ウェハ９５は、図５Ｃに示すように、一対のヒータアセンブリ６１の間に位置決めされる。加熱エリアにある一対のヒータアセンブリ６１は各々、加熱要素６１１と、絶縁ストリップ６１２と、ヒータ片持ちばね６１４と、を備える（図２Ａ）。ヒータアセンブリ６１は、加熱位置センサ４４２が設けられている場所において、上部キャリッジアセンブリ３１上のウェハ９５の両側の、キャリッジ３０の経路中に位置決めされている。ヒータアセンブリ６１は、キャリッジ３０の経路を横切るように位置決めされたヒータ装着アセンブリ６０によって支持されている。ヒータ片持ちばね６１４は、ウェハ９５に向かって短手方向内側に圧縮して、加熱要素６１１がウェハ９５のウェハ加熱エリア９５４を完全に押圧することを可能にし、一方、加熱要素６１１とヒータ片持ちばね６１４との間の絶縁ストリップ６１２は、伝導によって失われる可能性のある熱エネルギーの量を減少させる。下部キャリッジ位置決めピン３２２が加熱位置センサ４４２とインターフェースしたときに、モータ２７は回転を停止するようにプログラムされており、その結果、ウェハ９５は、加熱要素６１１と接触するヒータアセンブリ６１間で静止したままとなる。この位置で、電気制御回路基板１７は、加熱要素６１１を作動させてウェハ９５を加熱する。
【0046】
ウェハ９５の近傍に配置されたウェハ温度センサ６２は、加熱されているウェハ９５の温度を読み取る。例示的な実施形態では、ウェハ温度センサ６２は、上部キャリッジブロック３１１上（図３Ａ、３Ｂおよび図５Ｃ）、例えば、ウェハガイドピン３１３のうちの１つに設けられてもよい。ウェハ９５がウェハ温度センサ６２によって判断される十分な加工温度まで加熱されると、モータ２７が電気制御回路基板１７によって作動されて、キャリッジ３０およびウェハ９５を加熱位置センサ４４２から切断位置まで前方長手方向１１に駆動し、切断および溶接プロセスを開始する。動作のこの段階における動きを、図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃに示す。
【0047】
図４Ａおよび図４Ｂに示す例示的な実施形態では、ウェハ９５は、折り畳まれた金属シートを含み、銅等の金属材料で作製されてもよい。したがって、ウェハ９５は、そうとは限らないが、寸法的に不均衡な区画を有する金属シートを折り畳むことによって形成されてもよい。したがって、金属シートの折り目は、ウェハ９５の底縁９５８にある（図４Ａ）。ウェハ９５は、３つの領域、すなわち、ウェハ作用エリア９５３、ウェハ加熱エリア９５４、およびウェハ保持エリア９５５を備える（図４Ｂ）。ウェハ９５のこの構成は、ヒータ接触加熱エリア９５４および保持エリア９５５が２つ以上の折り畳まれた金属シートの層を含む一方で、作用エリア９５３が単一層であることを可能にする。作用エリア９５３は、熱可塑性チューブを切断および溶接するときの精度を高め、かつ材料の損失を低減するために、薄くする必要がある。作用エリア９５３の後方角は、ウェハ９５上のチューブかすが切断されたチューブ１３４、１３５を汚染するのを最小限に抑えることを可能にするように、ウェハ９５がチューブ１３１、１３２から離れるときに、チューブ１３４、１３５の保持された部分の溶融された切断端部との均一な接触を可能にするように輪郭付けられている。この輪郭は、この特定の設計とは限らず、装置１０内で使用される対応するカムトラック４１１、５１１の輪郭に応じて異なる。
【0048】
上述したように、金属シートの輪郭は、折り畳まれたときに、ウェハ９５の切断部分が単層区画９５１のままである一方で、ウェハ９５の残りの部分が、折り目によって連結された金属シートの２つの層を含む多層区画９５２であるようになっている。図４Ａに示す例示的な実施形態では、折り目はウェハ９５の前縁９６に沿っている。代替的な実施形態では、折り目は、ウェハ９５の底縁９５８または後縁９７に沿ってもよい。作用エリア９５３は、切断および溶接プロセス中に両方の長さの熱可塑性チューブ１３１、１３２がウェハ９５と接触する場所である。したがって、ウェハ作用エリア９５３は、熱可塑性チューブ１３１、１３２を切断するのに必要な材料の単一層を含む単一層区画９５１である。加熱エリア９５４は、ヒータアセンブリ６１の加熱要素６１１がウェハ９５を押圧し、ウェハ９５を予め設定された温度まで加熱するエリアである。保持エリア９５５は、ウェハ９５が、ウェハガイドピン３１３と上部キャリッジブロック３１１内のウェハ支持スロット３０１の下に設けられ得るウェハ支持ピン３１４（図３Ｂ）とによって、上部キャリッジアセンブリ３１上のウェハ支持スロット３０１内に保持されるエリアである。保持エリア９５５は、上述したように、ウェハラッチ３１５と係合してウェハ９５を上部キャリッジアセンブリ３１上に固定するための、ウェハラッチスロット９５６をさらに備える。自動装填および取り外し機構を可能にするまたは強化するための付加的な特徴が、保持エリア９５５に含まれてもよい。保持エリア９５５もまた多層であることが好ましく、これにより、ウェハ９５の実行されるプロセス全体にわたる構造強度が増加し、高温に加熱されたときに薄い金属シートが軟化する可能性があるため、ウェハ９５が湾曲するのを防止する。
【0049】
保持エリア９５５に十分な空間があれば、ウェハの再使用を防止するために、使い捨てマーカ９５７等の他の特徴を組み込むことができる。このようなマーカ９５７は、装置１０に内蔵されたセンサによって読み取られることによって、前に使用されたウェハを排除することができる。マーカ９５７は、ＲＦＩＤタグ付け、高温または機械的手段のいずれかによって変わる蛍光コーティングを含み得るが、これらに限定されない。さらに、電気制御回路基板１７は、チューブ１３１、１３２の切断および溶接に進む前に、ウェハ９５が新しいかどうかをセンサ（図示せず）を介して検出するようにさらに適切に構成されてもよい。これにより、連結される予定のチューブ１３１、１３２に対する以前のチューブ連結から出た材料による汚染を防ぐ。
【0050】
ウェハ９５において、多層ウェハ加熱エリア９５４（図４Ｂ）は、単一層区画９５１を備えるウェハ作用エリア９５３よりも大きい熱質量を有する。ウェハ加熱エリア９５４は、ウェハ９５が切断および溶接プロセスのためにヒータアセンブリ６１から離れるときに、ウェハ作用エリア９５３における熱損失の速度を減少させるための熱容量性の特徴として作用する。切断および溶接プロセス中にさらなる熱損失が発生することとなるため、ウェハ９５の多層ウェハ加熱エリア９５４およびウェハ保持エリア９５５は、貯蔵された熱エネルギーがより高いポテンシャル領域９５４、９５５からより低いポテンシャル領域９５３にシフトするにつれて、ウェハ作用エリア９５３に熱エネルギーまたは熱を供給し続けることとなる。
【0051】
特に、キャリッジ３０の一部の部品（例えば、キャリッジ３０が加熱位置にあるときにウェハ９５と接触するか、または加熱要素６１１に近い一部の部品）は、Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）（例えば、ウェハガイドピン３１３）またはジルコニア（例えば、ウェハ支持ピン３１４）等の耐熱性ポリイミド系プラスチックで作製されてもよく、その結果、それらは高い熱物理的安定性を有し、したがって、ウェハ９５との接触によるウェハ９５からの熱損失を最小限に抑えながら、加熱要素６１１からの熱に曝されたときに最小限の寸法変化を呈する。
【0052】
上述したように、ウェハ９５が加熱要素６１１間にある間、温度センサ６２はウェハ９５をチェックして、ウェハ９５が必要な温度に加熱されていることを保証する。加熱後、次いで、モータ２７を第２の回転方向に回転させてキャリッジ３０を前方１１に移動させることによって、ウェハ９５を切断エリアまで前方１１に駆動する。キャリッジ３０が前方１１に移動するとき、上部キャリッジカムフォロワ３１８は、カムトラック４１１、５１１の第１の水平ベクトルＨ１に沿って移動する。上部キャリッジカムフォロワ３１８が第１の水平ベクトルＨ１のレベルにあるとき、ウェハ９５の切断上縁９５９は、左右のチューブクランプ４２１、５２１によって装置１０の上部にクランプされた両方のチューブ１３１、１３２よりも低い（図６Ａおよび図６Ｂ）。
【0053】
キャリッジ３０が前方１１に移動し続けると、上部キャリッジカムフォロワ３１８は、カムトラック４１１、５１１の第１の傾斜ランプＡＲ１に到達して係合し、上部キャリッジアセンブリ３１が下部キャリッジアセンブリ３２によって前方に引っ張られるにつれて、上部キャリッジアセンブリ３１をカムトラック４１１、５１１の傾斜ランプＡＲ１に沿って上昇させる。これにより、上部または下部キャリッジアセンブリ３１、３２のいかなる回転運動もなしに、ウェハ９５が同時に前方１１に移動されかつ上昇させられるときに、ウェハ９５の上縁９５９は、下から上に熱可塑性チューブ１３１、１３２の両方を同時に切断するために、熱可塑性チューブ１３１、１３２の両方の長さと平行な位置合わせを維持することができる。上部キャリッジガイドシャフト３１９は、上部キャリッジアセンブリ３１の上部キャリッジブロック３１１の角の近傍に位置決めされており、上部キャリッジアセンブリ３１が第１の傾斜ランプＡＲ１の傾斜ベクトルに対応する傾斜ベクトルで上昇するときに、上部キャリッジアセンブリ３１がチューブ１３１、１３２に対して平行な位置合わせを維持することを可能にする。動作のこの段階における動きを、図７Ａ、図７Ｂ、および図７Ｃに示す。
【0054】
上部キャリッジアセンブリ３１がカムトラック４１１、５１１の第１の傾斜ランプ溝ＡＲ１に沿って走行するとき、上部キャリッジアセンブリ３１は同時に前方１１および上方１０１の両方に移動し、一方、下部キャリッジアセンブリ３２は前方にのみ移動する。この間、下部キャリッジアセンブリ３２に設けられたピン（下部キャリッジ位置決めピン３２２と同じピンであってもよい）は、変位機構アセンブリ４２上に設けられた変位ロック機構４３と係合する（図７Ｂ）。変位ロック機構４３は、変位機構アセンブリ４２の移動を防止および許容するために、変位機構アセンブリをロックおよびロック解除するように構成されている。変位機構アセンブリ４２が、開始位置にあるとき等、変位ロック機構４３によってロックされているとき、変位機構アセンブリ４２は、前方１１または後方１２の方向に直線的に並進することができない。
【0055】
例示的な実施形態では、変位ロック機構４３は、垂直方向に移動可能かつ長手方向に移動不可能な変位ロックカムガイド４３１と、変位ロックカムガイド４３１に固定的に取り付けられた下端を有する変位ロックピン４３２と、変位ロックカムガイド４３１および変位ロックピン４３２を上方１０１に付勢する変位ロックばね４３３（図５Ａおよび図５Ｃに見ることができる）と、変位機構アセンブリ４２上に両方とも設けられた、前方ピンスロット４２３および後方ピンスロット４２４と、を備える。前方ピンスロット４２３および後方ピンスロット４２４は各々、変位機構アセンブリ４２の移動を妨げるために、異なる時間に変位ロックピン４３２の上端に別々に係合する。前後のピンスロット４２３、４２４は、変位機構アセンブリ４２の変位機構クランプ装着プレート４２２の下側に設けられてもよく、前方ピンスロット４２３は、長手方向において後方ピンスロット４２４の前方１１に位置決めされる。
【0056】
特に、上部キャリッジカムフォロワ３１８がカムトラック４１１、５１１の第１の水平ベクトルＨ１に係合している間、変位ロックピン４３２の自由上端は、前方ピンスロット４２３内に位置決めされて係合し、それによって変位機構アセンブリ４２をロックして、変位機構アセンブリ４２が前方１１または後方１２に変位するのを防止する。
【0057】
例示的な実施形態では、下部キャリッジ位置決めピン３２２と接触して係合するロック機構カムガイド４３１の上方１０１を向いている面は、カムトラック４１１、５１１の輪郭と同様の輪郭を有し、変位ロック機構４３をキャリッジ３０の位置に関連して作動させることを可能にする。キャリッジ３０が前方１１に移動しながら変位機構アセンブリ４２を通過するとき、下部キャリッジアセンブリ３２上の下部キャリッジ位置決めピン３２２が変位ロックカムガイド４３１を押し下げ、それによって変位ロックピン４３２を下降させ、変位ロックピン４３２を変位機構クランプ装着プレート４２２の前方ピンスロット４２３から係合解除し、変位機構アセンブリ４２をロック解除して前方１１または後方１２への移動を可能にする。したがって、下部キャリッジ位置決めピン３２２は、ロック機構カムガイド４３１の上方１０１を向いている面に回転可能に係合するために、水平および短手方向の回転軸線を有する上部キャリッジカムフォロワ３１８と同様のローラを備えてもよい。
【0058】
例示的な実施形態では、変位ロックピン４３２は、上部キャリッジアセンブリ３１が所定の高さまで上昇すると同時に前方ピンスロット４２３から下降する（図７Ａ～図７Ｃ）。これは、上部キャリッジカムフォロワ３１８がカムトラック４１１、５１１の第１の傾斜ランプＡＲ１を上っていると同時に、下部位置決めピン３２２が変位ロックカムガイド４３１と係合して変位ロックカムガイド４３１を押し下げ、変位ロックピン４３２を下げていることを意味する。この間、変位ロックピン４３２が下降している間に上部キャリッジアセンブリ３１が前方１１および上方１０１の両方に移動するとき、図６Ｂおよび図７Ｂの両方に見られるように、ウェハ９５の加熱されたウェハ作用エリア９５３の上縁９５９が両方のチューブ１３１、１３２の配置に対して平行な位置合わせを維持しているため、ウェハ９５も前方１１および上方１０１の両方に移動して、両方のチューブ１３１および１３２を下方から上方に同時に切断する。
【0059】
特に、切断中、ウェハ９５が上昇して２つのチューブ１３１、１３２の両方を通って切断する際に、変位ロックピン４３２が前方ピンスロット４２３から出て下降している間、変位ロックピン４３２の自由上端は依然として前方ピンスロット４２３から完全には出ていない。したがって、変位機構アセンブリ４２は依然としてロックされて、長手方向に移動することが防止され、それによってウェハ９５の作用エリア９５３が清浄かつ制御された切断のために２つのチューブ１３１、１３２を通過する間、２つのチューブ１３１、１３２を静止状態に保つ。切断後、ウェハ９５は、第１のチューブ１３１の保持された部分１３４と第２のチューブ１３２の保持された部分１３５との両方の間に接触したままであり、それによって両方の保持された部分１３４、１３５の滅菌閉鎖ループを維持する。２つのチューブ１３１、１３２の切断後、保持された部分１３４、１３５は、それぞれ左チューブクランプ４２１および右チューブクランプ５２１によってクランプされたままであり、一方、第１および第２のチューブ１３１、１３２の廃棄端部１３３、１３６は、それぞれ右チューブクランプ５２１および左チューブクランプ４２１によってクランプされたままである（図７Ｃ）。
【0060】
キャリッジ３０が前方１１に移動し続ける中、上部キャリッジカムフォロワ３１８がカムトラック４１１、５１１中の第２の水平ベクトルＨ２の開始点に達したとき、変位ロックピン４３２は前方ピンスロット４２３から完全に係合解除されて、変位機構アセンブリ４２の長手方向の移動を可能にする。この時点で、両方のチューブ１３１、１３２は切断されており、上部キャリッジアセンブリ３１上に設けられた変位キャッチ３１２は、変位機構アセンブリ４２の変位機構クランプ装着プレート４２２上に設けられた変位ノッチ４２５と係合する。変位キャッチ３１２および変位ノッチ４２５は、変位機構アセンブリ４２の長手方向の移動を可能にするために、変位ロックピン４３２が前方ピンスロット４２３から完全に係合解除されたときにのみ互いに係合するように位置決めされている。このようにして、キャリッジ３０は、第１および第２のチューブ１３１、１３２が切断された後にキャリッジ３０が前方に移動したときに左チューブクランプ４２１に自動的かつ機械的に連結されて、左チューブクランプ４２１を前方に移動させる。
【0061】
例示的な実施形態では、変位キャッチ３１２は、短手方向軸線に沿って上部キャリッジブロック３１１の上面から突出する隆起部を備え、一方、変位ノッチ４２５は、変位キャッチ３１２を変位ノッチ４２５内に受容して係合するために、変位機構クランプ装着プレート４２２の下側に雌型インターフェースまたは窪みを備える（図７Ｂ）。このようにして、上部キャリッジアセンブリ３１は、上部キャリッジカムフォロワ３１８がカムトラック４１１、５１１の第２の水平ベクトルＨ２に係合した状態でキャリッジ３０が前方１１に移動し続けたときに、変位機構アセンブリ４２に接触し、前方１１の長手方向の力を伝達することができ、それによって、変位ロックピン４３２が下降されて前方ピンスロット４２３から係合解除された後に、変位機構アセンブリ４２は上部キャリッジアセンブリ３１と一緒に前方１１に（長手方向軸線に沿って）引っ張られる。代替的な実施形態では、変位キャッチ３１２は、変位機構クランプ装着プレート４２２の下側に設けられてもよく、一方、変位ノッチ４２５は、例えば、上部キャリッジブロック３１１の上面に設けられてもよい。
【0062】
変位機構アセンブリ４２が、前方１１に移動する上部キャリッジアセンブリ３１によって前方１１に引っ張られることにより、接合されるべき熱可塑性チューブの保持された部分１３４、１３５を位置合わせし（図８Ａ～図８Ｃ）、一方、すでに上述したように、ウェハ９５は、第１および第２のチューブ１３１、１３２の保持された部分１３４、１３５の切断および溶融された端部と接触したままである。左チューブクランプ４２１によってクランプされた第１のチューブ１３１の保持された部分１３４が、右チューブクランプ５２１によってクランプされた第２のチューブ１３２の保持された部分１３５と軸線方向において位置合わせされるように前方１１に変位されるとき、上部キャリッジアセンブリ３１は、カムトラック４１１、５１１中の第２の傾斜ランプＡＲ２を下方１０２および前方１１に追従して、切断されたチューブ１３１、１３２の保持された部分１３４、１３５からウェハ９５を離して移動させる。
【0063】
上部キャリッジアセンブリ３１が第２の傾斜ランプＡＲ２に追従して前方１１および下方１０２に移動すると同時に、下部キャリッジアセンブリ３２上に固定的に設けられた下部キャリッジカムフォロワ３２３は、図９Ａに示すように、右カムプレート５１上に設けられた溶接カムガイド５２４の段部５２４－１の上を走行する。段部５２４－１は、図２Ｂに斜視図で示されており、キャリッジ３０から離れるように短手方向外側１４に延在する。例示的な実施形態では、下部キャリッジカムフォロワ３２３は、下部キャリッジアセンブリ３２との下部キャリッジカムフォロワ３２３の相対運動が下部キャリッジカムフォロワ３２３の回転のみを含むように下部キャリッジアセンブリ３２の右側に固定的に設けられた、垂直回転軸線を有するローラを備える。下部キャリッジカムフォロワは、溶接カムガイド５２４と回転可能に係合する。溶接カムガイド５２４は、キャリッジ３０の走行経路に対向しており、下部キャリッジカムフォロワ３２３が沿って回転する右カムプレート５１の内面上に、短手方向に突出した輪郭面を備えてもよい。溶接カムガイド５２４は、図２Ｂに見られるように、カムトラック５１１の下の右カムプレート５１上に設けられてもよい。右カムプレート５１は、右カムプレート５１と、ベースプレートに固定的に連結された溶接機構後方プレート５２６であって、すなわち移動不可能な溶接機構後方プレート５２６との間に設けられた１つ以上の溶接機構ばね（図示せず）によって、左カムプレート４１に向かって短手方向に付勢されている。このようにして、互いに固定的に連結された溶接カムガイド５２４、右カムプレート５１、溶接機構クランプ装着プレート５２２、および右チューブクランプ５２１は全て、装置１０のベースプレート２１に固定的に連結された溶接機構後方プレート５２６から左方１３および右方１４に変位可能である。これを容易にするために、溶接機構クランプ装着プレート５２２は、（溶接機構クランプ装着プレート５２２の短手方向移動１３、１４を可能にする）直線ガイドレール５２８によって、装置１０の不動の直立壁５０（図１Ａ）に連結されてもよい。
【0064】
なお、下部キャリッジカムフォロワ３２３の長手方向の走行経路は、溶接カムガイド５２４の短手方向の突出面に干渉するように構成されている。したがって、（右カムプレート５１に固定的に連結されている）右チューブクランプ５２１の短手方向の変位および位置決めは、溶接カムガイド５２４の輪郭面に沿った下部キャリッジカムフォロワ３２３の場所によって決定される。
【0065】
図２Ｂに見られるように、溶接カムガイド５２４上の段部５２４－１は、溶接カムガイド５２４の短手方向の面上に設けられている。キャリッジ３０（下部キャリッジカムフォロワ３２３を含む）は、短手方向に移動できないが、溶接カムガイド５２４（すなわち、下部キャリッジカムフォロワ３２３に対して相対的に回転接触している）は、１つ以上の溶接機構ばねによってもたらされる左方１３の付勢に対抗して、下部キャリッジカムフォロワ３２３によって、右方１４に短手方向に変位可能である。したがって、下部キャリッジカムフォロワ３２３が前方１１に移動して、溶接カムガイド５２４上の段部５２４－１に係合するとき、圧縮された溶接機構ばね５２５が右カムプレート５１（したがって、右チューブクランプ５２１も）を、ウェハ９５に向かう短手方向の方向１３に変位させる。このようにして、装置１０は、第１のチューブ１３１の保持された部分１３４が第２のチューブ１３２の保持された部分１３５と軸線方向において位置合わせされた後に、キャリッジ３０が前方１１に移動するとき、右チューブクランプ５２１を左チューブクランプ４２１に向かって（すなわち、左方１３）自動的かつ機械的に変位させる。左チューブクランプ４２１に向かう右チューブクランプ５２１のこの左方１３への短手方向の移動は、第１のチューブ１３１の保持された部分１３４および第２のチューブ１３２の保持された部分１３５の溶融された切断端部をウェハ作用エリア９５３の面と接触させて移動させ、切断プロセス中に失われたチューブ材料を補償し、切断されたチューブ１３１、１３２の保持された部分１３４、１３５で滅菌閉鎖ループを維持する。
【0066】
キャリッジ３０が前方長手方向１１に継続して進むとき、上部キャリッジアセンブリ３１は、カムトラック４１１、５１１に従って第２の傾斜ランプＡＲ２を下って進み、それによってウェハ９５をチューブ１３１、１３２間から下降させ、その結果、ウェハ９５はもはやチューブ１３１、１３２と接触しない。この動きはまた、上部キャリッジアセンブリ３１の変位キャッチ３１２を変位機構クランプ装着プレート４２２上の変位ノッチ４２５から係合解除させる（図９Ｃ）。同時に、下部キャリッジアセンブリ３２上の下部キャリッジ位置決めピン３２２が変位ロックカムガイド４３１を通過し、変位ロックカムガイド４３１から係合解除され、それによって、変位ロックピン４３２の上部自由端が（変位ロックばね４３３の上方１０１への付勢作用の下で）変位機構クランプ装着プレート４２２の後方ピンスロット４２４内に上昇して、変位機構アセンブリ４２を所定の位置に保持する（図９Ｃ）。同時に、１つ以上の溶接機構ばねは、右カムプレート５２を（したがって、右チューブクランプ５２１も）短手方向左方１３に、左チューブクランプ４２１に向かって押し続け、第２のチューブ１３２の保持された部分１３５の溶融された切断端部を、第１のチューブ１３１の保持された部分１３４の軸線方向において位置合わせされた、溶融された切断端部に対して左方１３に移動させて、単一のチューブ１３７を形成する（図９Ａに示すように）。左チューブクランプ４２１および右チューブクランプ５２１は、この位置に留まるように残され、両方の保持された部分のチューブ１３４、１３５の溶融された切断端部を一緒に押圧されたままにして、キャリッジ３０が第３の水平ベクトルＨ３に沿って前方１１に移動し続けている間に溶接されたチューブ１３７を冷却して融合させることを可能にする。
【0067】
したがって、上部キャリッジアセンブリ３１も下降させるキャリッジ３０の連続的な前方１１への移動によってウェハ９５が切断されたチューブ１３１、１３２から前方１１および下方１０２に移動するとき、溶接機構アセンブリ５２は、下部キャリッジアセンブリ３２によってトリガされて、右チューブクランプ５２１を左チューブクランプ４２１に向かって短手方向１３に移動させると言うことができる。これにより、（右チューブクランプ５２１によってクランプされている）第２のチューブ１３２の保持された部分１３５を、（左チューブクランプ４２１によってクランプされている）第１のチューブ１３１の前方１１に変位した保持された部分１３４に向かって内側短手方向１３に、溶接のために移動させる。
【0068】
装置１０は、チューブ１３１、１３２が切断された後に装置１０から使用済みウェハ９５を自動的に外すための取出し機構８０をさらに備えてもよい。好ましくは、第３の水平ベクトルＨ３に沿ったキャリッジ３０のさらなる前方１１への移動は、キャリッジ３０を取出しエリアに移動させ、そこで下部キャリッジ位置決めピン３２２と装置１０上に設けられた取出し位置センサ４４３との位置合わせにより、キャリッジ３０のさらなる前方１１への移動を停止させる。キャリッジ３０が水平方向前方１１の取出しエリア内に駆動されたとき、取出し機構８０（装填機構７０の機構と同様であってもよい）がトリガされて、ウェハ９５と係合する。装置１０がリセットされると（例えば、リセットボタン１６を押すことによって）、キャリッジ３０は開始位置に戻り、それによって取出し機構８０がキャリッジ３０からウェハ９５を外す。
【0069】
例示的な実施形態では、取出し機構８０は、ベースプレート２１に固定的に連結されており、かつ取出しピニオンギヤ８３、取出し上部ラックアセンブリ８２、および取出し下部ラックアセンブリ８４を支持する、取出し機構ハウジング８１を備える。取出し上部ラックアセンブリ８２は、取出しピニオンギヤ８３と係合しており、かつ取出し機構ハウジング８１によって支持されている、取出し上部ラック８２１を備える。取出し上部ラックアセンブリ８２はまた、取出し上部ラック８２１に固定的に取り付けられた取出しリンク機構８２２を含む。取出しキャッチ８２３が、取出しリンク機構８２２に固定的に連結された取出しキャッチシャフト８２５の周囲に設けられた取出しキャッチばね８２４を介して、取出しリンク機構８２２に移動可能に連結されている。取出しキャッチ８２３は、取出しキャッチばね８２４および取出しキャッチシャフト８２５の長手方向軸線を水平方向および短手方向に向けることによって、取出しリンク機構８２２に対して短手方向の左方１３および右方１４に変位可能である。開始位置では、図２Ａに見られるように、取出しリンク機構８２２および取出しキャッチ８２３は、装置１０の取出しリンク機構８２２に隣接している。取出し下部ラックアセンブリ８４は、取出し下部ラック８４１を備え、取出し下部ラック８４１は、取出し下部ラック８４１が長手方向に直線的に並進するときに取出しピニオンギヤ８３を駆動して回転させる。取出し下部ラックアセンブリ８４は、取出し下部ラック８４１の一端に設けられており、かつキャリッジ３０に対向する、取出し下部ラックプランジャヘッド８４２と、取出し下部ラック８４１の周囲で取出し下部ラックプランジャヘッド８４２と前方プレート２２との間に設けられた取出し下部ラックばね８４３と、を含む。したがって、この実施形態では、取出し機構８０はラックアンドピニオン機構として構成されており、取出し下部ラック８４１は、キャリッジ３０が開始位置、すなわち加熱位置にあるときに、取出し下部ラックばね８４３によってキャリッジ３０に向かう後方位置に向けて付勢される。
【0070】
下部キャリッジ位置決めピン３２２が取出し位置センサ４４３とインターフェースするまで、キャリッジ３０が前方長手方向１１に移動するにつれて、取出し機構下部ラック８４１がキャリッジ３０によって取出し機構ハウジング８１内に、前方に押し込まれるとき（図１０Ａ）、取出しピニオンギヤ８３が駆動されて運動し、それによって取出し上部ラック８２１および取り付けられた取出しリンク機構８２２を反対方向、すなわち後方１２に延ばす。取出しリンク機構８２２が後方１２に移動するとき、取出しキャッチ８２３は、キャリッジ３０上のウェハ９５の前縁９６と接触し、取出しキャッチシャフト８２５に沿って取出しリンク機構８２２に向かって左方１３に変位し、それによって、取出しキャッチ８２３がウェハ９５の後縁９７の後ろに落ちるまで（図１０Ａ）、取出しキャッチ８２３がウェハ９５の側面に沿って後方１２に摺動し続けている間、取出しキャッチばね８２４を圧縮する（図１０Ｂ）。取出しキャッチ８２３がウェハ９５の後縁９７の背後にあるとき、圧縮された取出しキャッチばね８２４は、取出しキャッチ８２３をウェハ９５の背後から短手方向１４に繰り出して、ウェハ９５の後縁９７と係合させる。
【0071】
例示的な実施形態では、装置１０のリセットボタン１６の起動時に、モータ２７は、取出し位置センサ４４３（図１０Ｃ）の場所から加熱位置センサ４４２の場所に向かって後方１２の長手方向にキャリッジ３０を駆動する第２の回転方向に回転される。同時に、圧縮された取出し下部ラックばね８４３は、キャリッジ３０が後方１２に駆動されるときに取出し下部ラックプランジャヘッド８４２を後方１２の方向に押し、それによって取出しリンク機構８２２および取出しキャッチ８２３を前方の方向１１に、前方プレート２２に隣接する開始位置まで戻す。取出しキャッチ８２３が開始位置に戻るとき、取出しキャッチ８２３はウェハ９５を前方長手方向１１に引っ張り、それによってウェハラッチ３１５をウェハラッチスロット９５６から係合解除して、ウェハ９５を上部キャリッジアセンブリ３１の外に、また前方プレート２２内に設けられた取出しスロット２２１を通して装置１０の外に摺動させる（図１Ａに見られるように）。
【0072】
変位機構アセンブリ４２および取出し機構８０等の全ての補助機構の作動は、直線ガイドレール２５に沿ったキャリッジ３０の位置に依存するため、全ての補助機構の機構はまた、キャリッジ３０がカムトラック４１１、５１１を逆方向または後方１２の方向をたどるときに全ての補助機構の開始構成にリセットされる。
【0073】
例えば、上部キャリッジアセンブリ３１が第２の傾斜ランプＡＲ２を後方の方向１２に上昇しているとき、下部キャリッジ位置決めピン３２２は、変位ロックカムガイド４３１と係合して変位ロックカムガイド４３１を押し下げ、変位ロックカムガイド４３１と同時に変位ロックピン４３２を押し下げており、それによって変位ロックピン４３２が変位機構クランプ装着プレート４２２の後方ピンスロット４２４から出て下降する。
【0074】
キャリッジ３０が後方１２に移動し続けているときに、上部キャリッジカムフォロワ３１８がカムトラック４１１、５１１中の第２の水平ベクトルＨ２に達したとき、変位ロックピン４３２は後方ピンスロット４２４から完全に係合解除されて、変位機構アセンブリ４２の長手方向の移動を可能にする。この時点で、変位キャッチ３１２は再び変位ノッチ４２５と係合し、上部キャリッジアセンブリ３１は変位機構アセンブリ４２に接触して後方１２の長手方向の力を伝達することができる。上部キャリッジカムフォロワ３１８がカムトラック４１１、５１１の第２の水平ベクトルＨ２に係合した状態でキャリッジ３０が後方１２に移動し続けたときに、これにより、変位機構アセンブリ４２が上部キャリッジアセンブリ３１とともに（長手方向軸線に沿って）後方１２に引っ張られて変位機構アセンブリ４２の開始位置まで移動し、下部キャリッジ位置決めピン３２２が加熱位置センサ４４２と接触したときに、キャリッジ３０は最終的に加熱エリアで静止する。同様に、下部キャリッジカムフォロワ３２は、第２の段部５２４－２、第１の段部５２４－１、および溶接機構カムガイド５２４の残りの部分に沿って後方の方向１２に走行し、それによって右カムプレート５１および右チューブクランプ５２１を右カムプレート５１および右チューブクランプ５２１の開始位置に戻す。
【0075】
上記の移動をもたらし、制御するために、装置１０には、装置１０の制御の完全なサイクルを説明する以下の例示的なシーケンスに従って装置１０の動作を制御するようにプログラムされた電気制御回路基板１７によって実行される、電気制御が設けられている。
・開始ボタン１５が起動されると、モータ２７を第１の回転方向に回転させて、キャリッジ３０を開始位置から後方長手方向１２に、ウェハ９５をキャリッジ３０上に装填するようにプログラムされた１つ以上の速度で駆動する。
・下部キャリッジ位置決めピン３２２が装填位置センサ４４１とインターフェースしたとき、モータ２７を停止させ第２の回転方向に回転させて、ウェハ９５を搬送するキャリッジ３０を１つ以上のプログラムされた速度で前方長手方向１１に駆動する。
・下部キャリッジ位置決めピン３２２が加熱位置センサ４４２とインターフェースしたとき、モータ２７を停止させ、加熱要素６１１を作動させてウェハ９５を所定の温度まで加熱する。
・ウェハ温度センサ６２が、ウェハ９５の温度が所定の温度に達したことを検出したとき、加熱要素６１１のさらなる加熱を停止し、モータ２７を第２の方向に回転させて、キャリッジ３０を前方長手方向１１に、１つ以上のプログラムされた速度で駆動し、両方のチューブ１３１、１３２を切断および接合する。
・下部キャリッジ位置決めピン３２２が取出し位置センサ４４３とインターフェースしたとき、モータ２７を停止させる。
・リセットボタン１６の起動時に、モータ２７を第１の方向に回転させて、キャリッジ３０を１つ以上のプログラムされた速度で後方長手方向１２に駆動し、使用済みウェハ９５をキャリッジ３０から取り出して、変位機構アセンブリ４２および溶接機構アセンブリ５２を変位機構アセンブリ４２および溶接機構アセンブリ５２の開始位置に戻す。
・下部キャリッジ位置決めピン３２２が加熱位置センサ４４２とインターフェースしたとき、キャリッジ３０が開始位置に戻ったときにモータ２７を停止させるように構成されている。
・開始ボタン１５が起動されると、モータ２７を第１の回転方向に回転させて、キャリッジ３０を開始位置から後方長手方向１２に、ウェハ９５をキャリッジ３０上に装填するようにプログラムされた１つ以上の速度で駆動する。
・下部キャリッジ位置決めピン３２２が装填位置センサ４４１とインターフェースしたとき、モータ２７を停止させ第２の回転方向に回転させて、ウェハ９５を搬送するキャリッジ３０を１つ以上のプログラムされた速度で前方長手方向１１に駆動する。
・下部キャリッジ位置決めピン３２２が加熱位置センサ４４２とインターフェースしたとき、モータ２７を停止させ、加熱要素６１１を作動させてウェハ９５を所定の温度まで加熱する。
・ウェハ温度センサ６２が、ウェハ９５の温度が所定の温度に達したことを検出したとき、加熱要素６１１のさらなる加熱を停止し、モータ２７を第２の方向に回転させて、キャリッジ３０を前方長手方向１１に、１つ以上のプログラムされた速度で駆動し、両方のチューブ１３１、１３２を切断および接合する。
・下部キャリッジ位置決めピン３２２が取出し位置センサ４４３とインターフェースしたとき、モータ２７を停止させる。
・リセットボタン１６の起動時に、モータ２７を第１の方向に回転させて、キャリッジ３０を１つ以上のプログラムされた速度で後方長手方向１２に駆動し、使用済みウェハ９５をキャリッジ３０から取り出して、変位機構アセンブリ４２および溶接機構アセンブリ５２を変位機構アセンブリ４２および溶接機構アセンブリ５２の開始位置に戻す。
・下部キャリッジ位置決めピン３２２が加熱位置センサ４４２とインターフェースしたとき、キャリッジ３０が開始位置に戻ったときにモータ２７を停止させるように構成されている。
【0076】
上述の装置１０では、２つのチューブ１３１、１３２が切断されて接合され、チューブ１３７の滅菌状態を維持しながら単一の長さのチューブ１３７を形成するために、装置１０の全ての可動部品をそれらの様々な異なる方向に駆動するためにただ１つのモータ２７が必要とされることが理解され得る。切断ウェハ９５の装填および取出しさえも、同じ１つのモータ２７を使用して装置１０上で自動的に実行することができる。キャリッジ３０の長手方向の移動を２つのチューブクランプ４２１、５２１のうちの１つの必要な長手方向の変位と機械的に連動させて、切断後の溶接のために２つのチューブ１３４、１３５の保持された部分を位置合わせし、また、キャリッジ３０の長手方向の移動を２つのチューブクランプ４２１、５２１のうちの１つの必要な短手方向の変位と機械的に連動させて、２つのチューブ１３４、１３５の位置合わせされた保持された部分を一緒に溶接することによって、２つのチューブ１３１、１３２を切断および溶接して単一の長さのチューブ１３７を形成するために必要な全ての移動を行うために、本装置１０では１つのモータ２７のみを必要とする。このようにして、装置１０は、現在利用可能な滅菌チューブ連結装置と比較してコンパクトで省スペースになり、それによって装置１０は、現場での使用のために様々な異なる場所に容易に持ち運ぶことができるため、携帯可能になる。装置１０はまた、調整および同期される必要がある異なる方向に移動する異なる部品を各々制御する複数のモータを有さないため、制御が容易である。代わりに、本装置１０は、ウェハ装填、チューブ切断、チューブ再位置合わせ、チューブ溶接、およびウェハ取出しを含むプロセス全体の全ての異なる段階が装置１０によって実行されるために、様々な所定の時間間隔の間、１つのモータ２７の回転および停止方向のみを設定することによって容易にプログラムされる。
【0077】
上記の説明では、本発明の例示的な実施形態を説明したが、本発明から逸脱することなく、設計、構築、および／または動作の詳細における多くの変形および組合せが行われ得ることが、当業者には理解されよう。例えば、上記では、２つのチューブが切断された後に左チューブクランプが前方に長手方向に変位し、その後、右チューブクランプが左チューブクランプに向かって左方に短手方向に変位して２つのチューブの保持端部を接合し単一のチューブを形成することを説明したが、代替的な実施形態では、２つのチューブが切断された後に右チューブクランプが前方に長手方向に変位し、その後、左チューブクランプが右チューブクランプに向かって右方に短手方向に変位して２つの切断されたチューブの保持端部を接合し単一のチューブを形成してもよいことを理解されたい。上述の実施形態および図示の装填機構アセンブリは、ダブルラックおよびピニオンアクチュエータを備えるが、他の実施形態では、装填機構アセンブリは、代替的に、キャリッジアセンブリの直線運動を異なるベクトルの運動に変換してウェハを装填するためのカムおよびガイド機構を備えてもよい。上述の実施形態および図示の取出し機構アセンブリは、ダブルラックおよびピニオンアクチュエータを備えるが、他の実施形態では、取出し機構アセンブリは、代替的に、キャリッジアセンブリの直線運動を異なるベクトルの運動に変換してウェハを装填するためのカムおよびガイド機構を備えてもよい。アルミニウム、鋼、銅、Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）、およびジルコニアを、装置の構成要素の多くに使用され得る材料として上述したが、他の適切な材料を使用して構成要素を形成してもよい。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１のチューブを第２のチューブと接合するための滅菌チューブ連結装置であって、前記装置が、前方および後方に、長手方向に移動可能な第１のチューブクランプと、
前記第１のチューブクランプから離間しており、かつ前記第１のチューブクランプの前方および後方への移動に垂直である左方および右方に、短手方向に移動可能な、第２のチューブクランプであって、前記第１のチューブクランプおよび前記第２のチューブクランプが、前記第１のチューブの中心長手方向軸線が前記第２のチューブの中心長手方向軸線と平行になるように、前記第１のチューブおよび前記第２のチューブを同時にクランプするように設けられている、第２のチューブクランプと、
加熱要素と、
キャリッジであって、前記キャリッジが、切断ウェハを前記キャリッジ上に支持して移動させるためのものであり、前記キャリッジが、前方および後方に、長手方向に移動可能であり、かつ上方および下方に、垂直方向に移動可能である、キャリッジと、
モータによって回転されるリードスクリューであって、前記リードスクリューが、前記キャリッジに固定的に連結されたリードスクリューナットを有し、前記リードスクリューの回転によって前記キャリッジの移動が促される、リードスクリューと、
を備え、
前記キャリッジが、前記ウェハを前記キャリッジ上に支持しているときに前記ウェハを前記加熱要素と接触させて、前記ウェハを所定の温度まで加熱するために移動可能であり、
前記ウェハの加熱後の前記キャリッジの前方および上方への移動により、前記ウェハを前記加熱要素から遠ざけ、前記第１のチューブクランプと前記第２のチューブクランプとの間で前記ウェハを前記第１のチューブおよび前記第２のチューブに通過させ、それによって前記第１のチューブおよび前記第２のチューブを切断し、
前記第１のチューブおよび前記第２のチューブが切断された後に前記キャリッジが前方に移動するときに、前記第１のチューブクランプが前記キャリッジとともに前方に移動するように、前記キャリッジが、前記第１のチューブおよび前記第２のチューブが切断された後に、前記第１のチューブクランプに自動的かつ機械的に連結され、前記第１のチューブクランプが前方に移動したとき、前記第１のチューブクランプによってクランプされた前記第１のチューブの保持された部分が、前記第２のチューブクランプによってクランプされた前記第２のチューブの保持された部分と軸線方向において位置合わせされ、
前記第１のチューブの前記保持された部分が前記第２のチューブの前記保持された部分と軸線方向において位置合わせされ、かつ前記ウェハが前記第１のチューブおよび前記第２のチューブとの接触から離された後に、前記キャリッジが前方に移動するときに、前記装置が、前記第２のチューブクランプを前記第１のチューブクランプに向かって短手方向に自動的かつ機械的に変位させ、それにより、前記第１のチューブの前記保持された部分および前記第２のチューブの前記保持された部分の溶融された切断端部を一緒にして、前記溶融された切断端部間に溶接部を形成し、前記第１のチューブの前記保持された部分および前記第２のチューブの前記保持された部分から単一の長さのチューブを形成するようにさらに構成されており、
前記装置が、
前記モータの回転を制御して前記キャリッジの移動を促すようにプログラムされた電気制御回路基板を備える、
滅菌チューブ連結装置。
【請求項2】
前記キャリッジが、上部キャリッジアセンブリおよび下部キャリッジアセンブリを備え、前記上部キャリッジアセンブリが、前記下部キャリッジアセンブリと垂直方向に向けて摺動係合しており、前記上部および下部キャリッジアセンブリの両方が、前方および後方に一緒に移動可能であり、前記上部キャリッジアセンブリのみが、上方および下方に移動可能である、請求項１に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項3】
前記装置が、前記キャリッジの走行経路の両側に１つずつ設けられた、直立した第１および第２のカムプレートをさらに備え、前記第１および第２のカムプレートが各々、前記走行経路に面するカムトラックを有し、前記上部キャリッジアセンブリが、前記第１および第２のカムプレートの前記カムトラックにそれぞれ回転可能に係合するように構成された第１および第２の上部キャリッジカムフォロワを有し、前記上部キャリッジアセンブリの長手方向および垂直方向の移動が、前記カムトラックの輪郭によってガイドされる、請求項２に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項4】
前記上部キャリッジアセンブリが、上部キャリッジブロックと、長手方向に方向付けされたウェハ支持スロットであって、前記上部キャリッジブロック上に設けられており、かつ前記ウェハを前記ウェハ支持スロット内に支持するための、ウェハ支持スロットと、前記ウェハ支持スロットの横に設けられており、前記ウェハ支持スロット内の前記ウェハの移動および位置決めをガイドする、ウェハガイドピンと、前記ウェハを前記ウェハ支持スロット内に固定し、かつ前記ウェハの後方への移動を防止するために設けられた、ウェハラッチと、を備える、請求項２または３に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項5】
前記第１のチューブクランプが、前方および後方に、長手方向に移動可能な変位機構アセンブリの上部に固定的に設けられており、前記装置が、前記第１のチューブクランプの長手方向の変位を、前記変位機構アセンブリをロックして防止し、ロック解除して可能にする、変位ロック機構をさらに備える、請求項２～４のいずれか一項に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項6】
前記変位ロック機構が、垂直方向に移動可能かつ長手方向に移動不可能な変位ロックカムガイドと、自由上端および前記変位ロックカムガイドに固定的に取り付けられた下端を有する変位ロックピンと、前記変位ロックカムガイドおよび前記変位ロックピンを上方に付勢する変位ロックばねと、前方ピンスロットおよび後方ピンスロットであって、両方とも前記変位機構アセンブリ上に設けられており、異なる時間に前記変位ロックピンの前記自由上端に別々に係合して前記第１のチューブクランプの長手方向の変位を防止する、前方ピンスロットおよび後方ピンスロットと、を備え、前記装置が、前記下部キャリッジアセンブリ上に設けられており、かつ前記変位機構アセンブリをロックするために前記ロックカムガイドと係合する、ピンをさらに備える、請求項５に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項7】
前記カムトラックが各々、前記キャリッジを前記加熱要素へ移動させるための前記上部キャリッジアセンブリの水平移動のための第１の水平ベクトルを含む、請求項６に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項8】
前記カムトラックが各々、前記前方の方向に上方に傾斜した第１の傾斜ランプを備え、前記上部キャリッジカムフォロワが前記第１の傾斜ランプと係合し、かつ前記キャリッジが前方に移動されるとき、前記上部キャリッジアセンブリが、前記上部キャリッジアセンブリ上に支持された前記ウェハが前記第１のチューブおよび前記第２のチューブを通って切断するために前記第１の傾斜ランプに沿って前方かつ上方に移動し、一方、前記変位機構アセンブリが、前記変位ロック機構によってロックされて、前記ウェハが前記第１のチューブおよび前記第２のチューブを切断する間における前記第１のチューブクランプの長手方向の変位を防止する、請求項５～７のいずれか一項に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項9】
変位キャッチおよび変位ノッチをさらに備え、前記変位キャッチが、前記上部キャリッジアセンブリおよび前記変位機構アセンブリのうちの一方の上に設けられており、前記変位ノッチが、前記上部キャリッジアセンブリおよび前記変位機構のうちの他方の上に設けられており、前記第１および第２のチューブが切断され、かつ前記変位ロック機構が前記変位機構アセンブリをロック解除して前記第１のチューブクランプの長手方向の移動を可能にした後に、前記変位キャッチが、前記変位ノッチと自動的に係合し、前記変位キャッチと前記変位ノッチとの係合により、前記上部キャリッジアセンブリが前記第１のチューブクランプに機械的に連結されて、前記第１のチューブおよび前記第２のチューブが切断された後に前記第１のチューブの前記保持された部分を前記第２のチューブの前記保持された部分と軸線方向において位置合わせするように前記キャリッジが前方に移動するときに、前記第１のチューブクランプが前方に移動される、請求項５～８のいずれか一項に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項10】
前記カムトラックが各々、前記第１のチューブおよび前記第２のチューブが切断された後の前記キャリッジアセンブリの前方への移動のための第２の水平ベクトルを含む、請求項９に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項11】
前記カムトラックが各々、前記前方の方向に下方に傾斜した第２の傾斜ランプを備え、前記上部キャリッジカムフォロワが前記第２の傾斜ランプと係合し、かつ前記キャリッジが前方に移動されるときに、前記上部キャリッジアセンブリが前方および下方に移動して、前記上部キャリッジアセンブリ上に支持された前記ウェハを前記切断された第１のチューブおよび前記切断された第２のチューブから離す、請求項３～１０のいずれか一項に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項12】
前記第２のチューブクランプが、前記第２のカムプレート上に固定的に設けられており、前記第２のカムプレートが、左方および右方に、短手方向に変位可能であり、かつ前記第２のカムプレートと移動不可能な溶接機構後方プレートとの間に設けられた溶接機構ばねによって前記第１のカムプレートに向かって付勢されており、前記第２のカムプレートが、前記キャリッジの前記走行経路に面する溶接カムガイドを備え、前記下部キャリッジアセンブリが、前記溶接カムガイドに回転可能に係合する下部キャリッジカムフォロワを備え、前記溶接カムガイドが、段部を有し、前記下部キャリッジカムフォロワが前記段部を越えて走行するときに、前記溶接機構ばねが前記第２のカムプレートを前記第１のカムプレートに向けて変位させ、それによって前記第２のチューブクランプを前記第１のチューブクランプに向けて変位させて、前記第１のチューブの前記保持された部分および前記第２のチューブの前記保持された部分の前記溶融された切断端部を結びつけるように、前記段部が、短手方向外側に延在する、請求項３～１１のいずれか一項に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項13】
前記キャリッジが前記加熱エリアから装填エリアに後方に移動するときに前記ウェハを前記キャリッジ上に装填するように構成された装填機構をさらに備え、前記装填機構が、装填下部ラックであって、前記キャリッジが前記装填下部ラックの前方端部に接触しているときに前記キャリッジの後方への移動によって前方位置から後方位置に後方に移動可能な装填下部ラックと、前記装填下部ラックと係合している装填ピニオンギヤと、装填上部ラックであって、前記装填上部ラックが前記装填下部ラックの移動とは反対方向に移動するように前記ピニオンギヤと係合している、装填上部ラックと、前記装填上部ラックに固定的に取り付けられており、前記キャリッジが装填位置まで後方に移動するときに、前記装填下部ラックが後方に移動する結果として、前記装填上部ラックが前方に移動するときに、ウェハカートリッジから前記キャリッジ上にウェハを前方に押し出す、装填ブロックと、を備える、請求項１～１２のいずれか一項に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項14】
前記装填機構が、前記装填下部ラックの前記前方端部に設けられた装填下部ラックプランジャヘッドと前記装填下部ラックを支持する装填機構ハウジングとの間で前記装填下部ラックの周囲に設けられた装填下部ラックばねをさらに備え、前記装填下部ラックばねが、前記キャリッジが前記装填位置から離れるように前方に移動するときに前記装填下部ラックを前記後方位置から前記前方位置に戻す、請求項１３に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項15】
前記キャリッジから前記ウェハを外すように構成された取出し機構をさらに備え、前記取出し機構が、取出し下部ラックであって、前記キャリッジが前記取出し下部ラックの後方端部に接触しているときに、前記キャリッジの前方への移動によって後方位置から前方位置に前方に移動可能な取出し下部ラックと、前記取出し下部ラックと係合している取出しピニオンギヤと、取出し上部ラックであって、前記取出し上部ラックが前記取出し下部ラックの移動とは反対方向に移動するように、前記ピニオンギヤと係合している取出し上部ラックと、前記取出し上部ラックに固定的に取り付けられた取出しリンク機構と、前記取出しリンク機構に移動可能に連結されており、かつ前記取出しリンク機構に対して左方および右方に、短手方向に変位可能な取出しキャッチと、を備え、前記取出しキャッチが、前記第１のチューブおよび前記第２のチューブが切断された後に前記キャリッジが取出し位置まで前方に移動するときに前記取出し下部ラックが前方に移動する結果として、前記取出し上部ラックが後方に移動するときに、前記キャリッジ上に支持された使用済みウェハの後縁と係合し、前記キャリッジが前記取出し位置から離れるように後方に移動し、かつ前記取出し下部ラックの前記後方端部に設けられた取出し下部ラックプランジャヘッドと前記装置の直立前方プレートとの間に設けられた取出しばねによって前記取出し下部ラックが前記後方位置に戻されるときに、前記取出しキャッチによって前記ウェハが前記キャリッジから前方に引き出される、請求項１～１４のいずれか一項に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項16】
前記装置が、前記加熱エリア、前記装填エリア、および取出しエリアへの前記キャリッジの到着をそれぞれ自動的に検出するために、前記加熱エリアに設けられた加熱位置センサ、前記装填エリアに設けられた装填位置センサ、および前記取出しエリアに設けられた取出し位置センサとインターフェースするために前記キャリッジ上に設けられた位置決めピンをさらに備える、請求項１３または１４に従属する場合の請求項１５に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項17】
前記装置の使用の１つのサイクルにおいて、前記電気制御回路基板が、前記モータの回転を制御して、前記キャリッジを、加熱位置から前記装填位置に後方に移動させて前記ウェハを前記キャリッジ上に装填し、前記装填位置から前記加熱位置に前方に移動させて前記ウェハを加熱し、前記加熱位置から前記取出し位置に前方に移動させて前記第１のチューブおよび前記第２のチューブを切断して接合し、前記取出し位置から前記加熱位置に後方に移動させて前記ウェハを前記キャリッジから離すようにプログラムされている、請求項１６に記載の滅菌チューブ連結装置。
【請求項18】
請求項１～１７のいずれか一項に記載の前記滅菌チューブ連結装置とともに使用するための切断ウェハであって、前記切断ウェハが、前記第１のチューブおよび前記第２のチューブを通って切断するために前記所定の温度に加熱されるように設けられた金属材料の単一層のウェハ作用エリアと、前記加熱要素から熱を受け取って、前記ウェハ作用エリアに熱を供給するために設けられた金属材料の複数層を備えるウェハ加熱エリアと、を備える、切断ウェハ。
【請求項19】
前記ウェハ加熱エリアが、前記ウェハ作用エリアの前記金属材料の２つの層を備え、前記金属材料の前記２つの層が、折り目によって連結されている、請求項１８に記載の切断ウェハ。
【請求項20】
前記ウェハを前記ウェハ支持スロット内に固定し、かつ前記ウェハの後方への移動を防止するための、前記ウェハラッチによる係合のためのウェハラッチスロットをさらに備える、請求項４に従属する場合の請求項１８または１９に記載の切断ウェハ。
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図2A】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図2B】
【手続補正5】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図3A】
【手続補正6】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図3B】
【国際調査報告】