(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
用量分注装置（１００、３００、４００）であって、
該用量分注装置（１００、３００、４００）は、
ベースフレーム（１０１、４０１）と、
受容装置（１０４）に挿入するのに適した任意の用量分注ユニット（１４０）または機能ユニット（４４０、４４１）を受け入れる少なくとも１つの受容装置（１０４）と、
前記受容装置（１０４）に挿入された用量分注ユニット（１４０）または機能ユニット（４４０、４４１）に結合することができる少なくとも１つの駆動機構（１３０）とを備え、
前記用量分注装置（１００、３００、４００）の動作位置に対して、前記ベースフレーム（１０１、４０１）の上部水平面上に配置されたホルダ（１２０、４２０）であって、用量分注ユニット（１４０）または機能ユニット（４４０、４４１）用の少なくとも１つの保持位置（１２１、３２１）を備えるホルダ（１２０、４２０）をさらに備え、
前記ベースフレーム（１０１）の下部水平面上に配置された計量セル（１３０）であって、対象容器（１３２）を受ける働きをする荷重受け（１３１）を含む計量セル（１３０）をさらに備える用量分注装置（１００、３００、４００）において、
前記用量分注装置（１００、３００、４００）は、前記受容装置（１０４）が前記ベースフレーム（１０１、４０１）に対して水平方向に移動するのを可能にする交換機構（１１０）を備え、
それにより、前記受容装置（１０４）の位置を水平方向に移動させることによって、用量分注ユニット（１４０）または機能ユニット（４４０、４４１）をその保持位置（１２１、３２１）から取り出しかつ前記受容装置（１０４）に受け入れることができ、逆に、前記受容装置（１０４）から取り出しかつ前記保持位置（１２１、３２１）に受け入れることができ、
前記交換機構（１１０）によって、前記受容装置（１０４）を前記駆動機構（１０３）と一緒に前記ベースフレーム（１０１、４０１）に対して垂直方向に、前記荷重受け（１３１）上に配置された対象容器（１３２）の充填開口部に向かう方向、ならびに前記対象容器（１３２）の前記充填開口部から前記保持位置（１２１、３２１）に向かう方向に移動させることができることを特徴とする用量分注装置（１００、３００、４００）。
【請求項２】
前記少なくとも１つの保持位置（１２１、３２１）は少なくとも２つのホルダ溝（１２２）を備え、前記受容装置（１０４）は、少なくとも２つの支持体（１０５）を備え、
前記支持体（１０５）に揃えられる収容位置（１４３）および前記ホルダ溝（１２２）と揃えられる案内トラック（１４２）が、前記用量分注ユニット（１４０）または機能ユニット（４４０、４４１）上に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の用量分注装置（１００、３００、４００）。
【請求項３】
前記用量分注ユニット（１４０）または機能ユニット（４４０、４４１）は、垂直方向を向いた内側及び外側平面対（Ｘ、Ｘ’、Ｙ、Ｙ’）の間に配置され、
前記内側平面対（Ｙ、Ｙ’）の各平面は少なくとも１つの収容位置（１４３）を含み、
前記外側平面対（Ｘ、Ｘ’）の各平面は少なくとも１つの案内トラック（１４２）を含むことを特徴とする、請求項２に記載の用量分注装置（１００、３００、４００）。
【請求項４】
前記用量分注ユニット（１４０）または機能ユニット（４４０、４４１）上に形成されたロボットグリッパ用の少なくとも１つの結合位置（５４２）が設けられ、
前記結合位置（５４２）によって、前記用量分注ユニット（１４０）または機能ユニット（４４０、４４１）を前記用量分注装置（１００、３００、４００）とは独立の装填機構のグリッパ（５５０）に連結することができることを特徴とする、請求項２または３に記載の用量分注装置（１００、３００、４００）。
【請求項５】
機械的力によって取り外し可能なスナップロック要素（５２５）が少なくとも１つのホルダ溝（１２２）と案内トラック（１４２）との間および／または少なくとも１つの支持体（１０５）と収容位置（１４３）との間に配置されることを特徴とする、請求項２から４の一項に記載の用量分注装置（１００、３００、４００）。
【請求項６】
前記少なくとも１つのホルダ溝（１２２）および／または収容位置（１４３）は、本質的に垂直方向に前記ホルダ溝または収容位置の長手方向軸に直交して延びるくぼみ（１４１）を備え、
一方、前記少なくとも１つの案内トラック（１４２）および／または前記支持体（１０５）上には、本質的に垂直方向に前記案内トラックまたは前記支持体の長手方向軸に直交して延びる突起（１０６）が形成され、
前記受容装置（１０４）および／または前記少なくとも１つの保持位置（１２１、３２１）から前記用量分注ユニット（１４０）または機能ユニット（４４０、４４１）を分離するのに垂直ロック解除運動が必要であり、
逆に、前記受容装置（１０４）および／または前記少なくとも保持位置（１２１、３２１）に前記用量分注ユニット（１４０）または機能ユニット（４４０、４４１）を配置するのに垂直配置運動が必要であることを特徴とする、請求項２から５の一項に記載の用量分注装置（１００、３００、４００）。
【請求項７】
前記用量分注装置は、前記荷重受け（１３１）を囲むドラフトシールド（２０３）を備え、
前記ドラフトシールド（２０３）は、前記ベースフレーム（１０１、４０１）の上部水平面に向かう方向、すなわち頂部に向かう方向において少なくとも部分的に開放していることを特徴とする、請求項１から６の一項に記載の用量分注装置（１００、３００、４００）。
【請求項８】
前記受容装置（１０４）上にドラフトシールドカバー（５６０）が配置され、それによって、前記ドラフトシールド（２０３）の前記開放された頂部を閉鎖することができ、前記ドラフトシールドカバー（５６０）は、前記用量分注ユニット（１４０）または機能ユニット（４４０、４４１）上に形成された出口用の切り欠きを備えることを特徴とする、請求項７に記載の用量分注装置（１００、３００、４００）。
【請求項９】
前記ホルダ（４２０）は、水平面内に直線配列として並べて配置された用量分注ユニット（１４０）および／または機能ユニット（４４０、４４１）用の複数の保持位置（１２１）を備え、
あらゆる保持位置（１２１）は、前記ベースフレーム（４０１）に対して水平方向に直線移動し、かつ前記ベースフレーム（４０１）上の一定の個所を占有する定められた移送位置まで水平方向に直線移動することができるように配置されることを特徴とする、請求項１から８の一項に記載の用量分注装置（１００、３００、４００）。
【請求項１０】
前記ホルダ（１２０）は、水平面内に互いに隣接してリング状構成として配置された用量分注ユニット（１４０）および／または機能ユニット（４４０、４４１）用の複数の保持位置（１２１）を有し、
前記ホルダ（１２０）は、前記ベースフレーム（１０１）に対して垂直回転軸の周りを旋回することができ、それによって、あらゆる保持位置（１２１）を前記ベースフレーム（１０１）に対して一定である定められた移送位置に移動させることができることを特徴とする、請求項１から８の一項に記載の用量分注装置（１００、３００、４００）。
【請求項１１】
前記上部水平面と前記下部水平面との間の少なくとも１つの中間水平面に少なくとも１つの中間ホルダ（３２０）が配置され、
前記ホルダ（１２０、４２０）および前記中間ホルダ（３２０）は、前記受容装置（１０４）が前記ベースフレーム（１０１、４０１）の前記下部水平面の領域内に位置するときに自由に横方向に移動するかあるいは旋回することを特徴とする、請求項９または１０に記載の用量分注装置（１００、３００、４００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用量分注ユニットまたは機能ユニット用の交換機構を有する用量分注装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末またはペースト状の用量物質用の用量分注装置は、特に、小さな対象容器に少用量を高精度に分注するのに使用される。このような対象容器をはかりの上に置き、用量分注装置から送られる物質の重量を測定することが多く、それによって、その後与えられた指示に従ってこの物質を処理することができる。用量物質は、たとえば、基本的に供給源容器および分注ヘッドを含む用量分注ユニットに入れられる。分注ヘッドには、流量調整要素、たとえば、作動時に出口オリフィスを開放するスライダゲートが配置される。用量物質は、供給源容器に連結された出口オリフィスを通過し、出口オリフィスの下方に配置された対象容器に流入することができる。スライダゲートは、用量分注ユニットから分離した駆動機構に結合できるように設計することが好ましい。
【０００３】
この種の用量分注装置は、いくつかの個々の物質の混合物を生成するのに使用されることも多い。このために、個々の物質を有する個々の用量分注ユニットを自動的に用量分注装置内に配置しかつ用量分注装置から取り出すのに利用することのできる交換機構を設けることが好ましい。
【０００４】
ある用量分注装置が、いくつかの用量分注ユニットがホルダ内に配置されるヨーロッパ特許出願公開第１９４７４２７号で開示されている。この用量分注ユニットは、装填機構、たとえば産業ロボットによってホルダと用量分注装置の受容位置との間を移送することができる。この解決手段は、個々の別個のモジュールが配置されるシステム全体に大きな表面積を確保する必要があり、すなわちシステム全体が大きなフットプリントを有する、という重大な欠点がある。実験室施設、特に排気システムを有する作業部屋では、作業部屋内部で使用される機器のフットプリントが重要な問題である。というのは、ユーザの設備にはこのような作業部屋が多数設けられており、したがって、空間制限が実際的な問題であるからである。また、このような総合的な設備を設置する際、用量分注装置と装填機構とホルダとの間の調整、ケーブル敷設、およびプログラミングに関する大プロジェクトを予定する必要があるからである。
【０００５】
これらの欠点は、ヨーロッパ特許出願公開第１９５９２４４号で開示された交換機構を有する２種類の用量分注装置によって部分的に解消される。第１の種類では、いくつかの用量分注ユニット用のホルダが直線経路に沿って移動可能である。第２の種類は、用量分注装置を囲み用量分注装置の周りを旋回することができるように配置されたリング状ホルダを有する。たとえば用量分注装置に事前に設定された公式に基づく選択に応じて、個々の用量分注ユニットがその位置番号に応じて次々と所定の位置に移動され、駆動機構に結合され、公式に規定された物質量が対象容器に分注される。しかし、この構成は、交換機構が作業表面よりもわずかに上の高さに配置されるに過ぎず、したがって、交換機構の下方の表面空間を利用できないため、依然として比較的大きな表面積を占有する。
【０００６】
上記の説明による交換機構を有するいくつかの異なる種類の用量分注装置は、製造が容易であり、表面積をほとんど占有せず、かつ交換機構が装置に組み込まれるため、設置上の労力をそれほど必要とせずに動作させることができる。
【０００７】
しかし、追加的な要件として、周囲の空間および物質自体の汚染を避けるために、用量分注ユニットの出口オリフィスから計量セルの計量パン上に配置された対象容器の充填開口部までの距離をできるだけ短くすべきである。このことは、有毒な物質または極めて反応性の高い物質を取り扱ううえで特に重要である。用量分注ユニットの、下端部の所に出口オリフィスを含む部分が、分注プロセス中に実際に充填開口部内部に到達し、それによって、対象容器のリム内部の領域が用量物質で汚染されないようにすることが好ましい。これは、ヨーロッパ特許出願公開第１９５９２４４号で開示された用量分注装置では不可能である。この機能を実現するには、交換機構全体の高さを調整可能にする必要がある。したがって、交換機構内に配置できるすべての用量分注ユニットを組み合わせた重量を鉛直方向上下に移動する必要がある。大きな質量を移動させる必要があると、用量分注ユニットの交換時の個々のステップの速度が影響を受ける恐れがあり、振動が増大する可能性がある。さらに、交換機構が移動することのできる空間全体に他の物体および装置の他の部分が存在しないようにする必要がある。また、分注プロセス中にホルダを移動させることはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、表面積および障害物のない空間に関する要件が低く、かつ用量分注ユニットまたは機能ユニットを迅速に変更し装填するのが可能な用量分注装置を作製することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、交換機構を含み、かつ独立特許請求項に明示された特徴を有する用量分注装置によって実現される。
用量分注装置は、ベースフレームと、受容装置に挿入するのに適した任意の用量分注ユニットまたは機能ユニットを受け入れる少なくとも１つの受容装置と、少なくとも１つの駆動機構とを含む。用量分注ユニットまたは機能ユニットを受容装置に挿入した後、該用量分注ユニットまたは機能ユニットを駆動機構に結合することができる。ホルダが、用量分注装置の動作位置に対して、ベースフレームの上部水平面上に配置され、該水平面に連結される。ホルダは、用量分注ユニットまたは機能ユニット用の少なくとも１つの保持位置を有する。また、ベースフレームの下部水平面上に、対象容器を受ける荷重受けを含む計量セルが配置される。
【００１０】
本発明によれば、用量分注装置は、受容装置がベースフレームに対して水平方向に移動するのを可能にする交換機構を含む。受容装置の位置を水平方向に移動させることによって、受容装置は、用量分注ユニットまたは機能ユニットをその保持位置から取り出しかつ受容装置に受け入れるのを可能にし、逆に、受容装置から取り出しかつ保持位置に受け入れるのを可能にする。また、交換機構によって、受容装置を駆動機構と一緒にベースフレームに対して垂直方向に、荷重受け上に配置された対象容器の充填開口部に向かう方向、ならびに対象容器の充填開口部から離れる方向、すなわち保持位置に向かう方向に移動させることができる。
【００１１】
用量分注ユニットの構造および機能については、上記の従来技術の説明ですでに説明した。１つまたは複数の用量分注ユニットの代わりに、様々な機能を実現する機能ユニットを使用することも可能であることは自明である。用量分注装置に取り付けることのできるこのような機能ユニットの概念は、全体的な概念が引用によって本特許出願に組み込まれるヨーロッパ特許出願公開第１９５９２４３号に詳しく記載されている。特に、外部から供給を受ける機能ユニット、たとえば供給導管によって、液体または気体を含む外部槽に連結されたポンプユニットまたは弁ユニットが重要である。これによって、自由に流動する媒体を連続的に機能ユニットに供給することができる。
【００１２】
したがって、交換機構は、受容装置と駆動機構との間の連結要素としての少なくとも１つの水平線形ガイドと、駆動機構および受容装置からなるユニットをベースフレームと連結する垂直線形ガイドとを有する。また、駆動ユニットを指示するコントローラを含む駆動ユニットが各線形ガイドごとに設けられる。上述のように、水平移動は主として、用量分注ユニットまたは機能ユニットを受容装置と保持位置との間で移送する働きをする。しかし、この場合、たとえば用量分注ユニットまたは機能ユニットを対象容器に揃えることのような、二次的な性質を有する必要な機能に水平移動を使用する可能性もある。垂直移動は主として、用量分注ユニットまたは機能ユニットを保持位置から対象容器まで移送し、逆に対象容器から保持位置まで移送する働きをする。この場合、水平移動と同様に、ロック装置を固定し解放する短い上下移動のような他の必要な機能に垂直移動を使用する可能性もある。
【００１３】
ホルダは、少なくとも２つの保持位置を有し、ベースフレームに対して直線移動または回転移動するように設計されることが好ましい。理想的には、用量分注装置のプロセッサモジュールで実行できる動作プログラムが所望の保持位置を見つけて該保持位置を後述の移送位置に変えることができるように、各保持位置の配置を用量分注装置の電子メモリユニットに記憶する。もちろん、電子メモリユニットを使用して保持位置に収容された用量分注ユニットのデータを記憶することもできる。電子読み取り装置、たとえばＲＦＩＤリーダがホルダの領域内に配置され、かつ用量分注ユニットが識別子要素、たとえばＲＦＩＤタグを有する場合、ホルダに各用量分注ユニットが存在しているときに該用量分注ユニットまたは機能ユニットのデータを自動的に記録することもできる。このようなデータは、たとえば用量分注ユニットが使用された日付、分注サイクルの数、直前の分注動作の日付、同様の情報のような用量分注ユニットの技術的データを含んでよい。他のデータは、用量分注ユニットに入っている物質に関するデータであってよく、たとえば物質の種類および組成、物質の使用期限、物質の流動特性などに関する測定パラメータなどであってよい。
【００１４】
機能ユニットは同様に、その機能に関する技術的データが記憶されたＲＦＩＤメモリチップを有してよい。場合によっては、このメモリチップは、動作情報、あるいは場合によっては、取り出すことができ、用量分注装置の個々の処理ステップに影響を与えかつ／または該処理ステップを制御する働きをするプログラムモジュールを内蔵してもよい。ホルダの独立に移動する能力は、データを取得する場合と、装置に用量分注ユニットまたは機能ユニットを装填する場合に特に有利である。したがって、分注プロセス中でもホルダを一方向から装填することができ、すべてのＲＦＩＤ格納チップのデータを記録するのに必要な読み取り／書き込み装置は１つだけである。また、受容装置が上面から離れた直後に、ホルダ内に存在する各用量分注ユニットまたは機能ユニットを任意のときに読み取り／書き込み装置を通過させてそのデータを走査または変更させることができる。
【００１５】
少なくとも１つの保持位置は少なくとも２つのホルダ溝を有することが好ましく、受容装置は、少なくとも２つの支持体を備える。また、支持体に揃えられる収容位置およびホルダ溝と揃えられる案内トラックが、用量分注ユニットまたは機能ユニット上に形成される。ホルダ溝、収容位置、支持体、および案内トラックは、その長手方向において互いに平行に向けられるとともに交換機構の水平移動に対して平行に向けられることが好ましい。
【００１６】
用量分注ユニット、機能ユニット、保持位置、および受容装置を極めて小形の構成にするために、受容装置の支持体が保持位置内に入ることが好ましい。このことは、用量分注ユニットまたは機能ユニットが、垂直方向を向いた内側平面対と外側平面対との間に配置される場合に可能になり、この場合、内側平面対の各平面は少なくとも１つの収容位置を含み、外側平面対の各平面は少なくとも１つの案内トラックを含む。
【００１７】
少なくとも保持位置への用量分注ユニットの装填は手動で行うことができる。しかし、本発明による用量分注装置をたとえばより大きなシステムに組み込む場合、装填機構によって保持位置またはホルダの装填を実施することも考えられる。この目的を実現するために、用量分注ユニットまたは機能ユニット上に形成されたグリッパ用の少なくとも１つの結合位置が設けられる。装填機構、たとえば産業ロボットは、結合位置に係合することのできるグリッパを有し、それにより、接触力係合または嵌合によって用量分注ユニットまたは機能ユニットを装填機構に連結することができる。衝撃および振動が伝搬するのを避けるために、装填機構を用量分注装置とは独立に配置することが好ましい。用量分注ユニットまたは機能ユニットの保持位置への装填を、ベースフレームの方へ向かう水平移動によって行えば、実用的である。これは、用量分注装置には、この方向への移動を妨害する構成要素がないからである。もちろん、保持位置、特にホルダ溝を、この方向からの装填、いわゆる「前方」からの装填が可能になるように構成する必要がある。理想的には、交換機構は同様に、用量分注ユニットまたは機能ユニットをこの方向から該少なくとも１つの保持位置に移動させて用量分注ユニットまたは機能ユニットを受容装置から取り外す。したがって、受容装置への用量分注装置の移送は、ベースフレームから離れる方向へ向かう水平移動で行われる。
【００１８】
特に装填プロセスでは、ホルダを受容装置とは独立に自由に移動させることができると非常に有利である。この場合、分注動作中でもホルダを一方向から装填することが可能である。
【００１９】
用量分注ユニットまたは機能ユニットを移送運動中に受容装置から落下するのを防止するかあるいは機械的衝撃または乱気流の結果として保持位置から落下するのを防止するために、機械的力によって取り外し可能なスナップロック要素を少なくとも１つのホルダ溝と案内トラックとの間および／または少なくとも１つの支持体と収容位置との間に配置することができる。このようなスナップロック要素は、ばね付勢式ボールキャッチ要素、ばね付勢式舌部などであってよく、場合によっては磁石対であってよい。
【００２０】
該少なくとも１つのホルダ溝および／または収容位置は、スナップロック要素の代わりに、ほぼ垂直方向にホルダ溝または収容位置の長手方向軸に直交して延びるくぼみを有してよく、一方、該少なくとも１つの案内トラックおよび／または支持体上には、ほぼ垂直方向に案内トラックまたは支持体の長手方向軸に直交して延びる突起が形成される。この場合、受容装置および／または該少なくとも１つの保持位置から用量分注装置を分離するのに垂直ロック解除移動が必要である。逆に、受容装置および／または該少なくとも保持位置に用量分注ユニットまたは機能ユニットを取り付けるのに垂直取り付け移動が必要である。
【００２１】
使用分野に応じて、たとえば医薬物質の開発研究所では、わずかな量のこれらの物質を高精度に分注できる能力が必要である。これらの要件を満たす用量分注装置は、高精度計量セルを有し、該高精度計量セルの信号が分注プロセスを監視し制御するのに使用される。したがって、この分注測定プロセスは、ドラフトシールド内部で行われ、そのため、周囲環境の乱気流が計量結果に影響を与えることはない。機械的に困難なエアロックを有するドラフトシールドの設計を複雑にするのを避けるために、ヨーロッパ特許出願公開第１９５９２４４号で開示された交換機構は、ドラフトシールド内部に配置する必要がある。しかし、ドラフトシールドのサイズが大きくなればなるほど、たとえばドラフトシールド内部の用量分注ユニットを交換することによって生じる可能性のある乱気流を鎮静化するのにかかる時間が長くなる。また、ドラフトシールドの内部容積が大きくなると、計量区画内部の温度差によって空気の移動が生じる可能性が高くなる。この結果、ドラフトシールドの内部容積によっても、所与の質量目標に対して公差をどのくらい狭く設定できるかが大いに決定されることになる。
【００２２】
本発明による交換機構を有する用量分注装置では、荷重受けを囲みかつベースフレームに連結されたドラフトシールドを使用するのが可能である。このドラフトシールドを使用中の対象容器に揃えることができる。したがって、ドラフトシールドの内部容積を非常に小さな容積に維持することができる。ホルダから対象容器への用量分注ユニットまたは機能ユニットの移送は基本的に垂直移動であるので、ドラフトシールドは上部水平面の方向において、すなわち頂部に向かって少なくとも部分的に開放していることが好ましい。
【００２３】
分注プロセス中にドラフトシールドをやはり上方から閉鎖するために、第１の実施形態による適切なドラフトシールドカバーを受容装置上に配置することができる。このドラフトシールドカバーは、用量分注ユニットまたは機能ユニット上に形成された出口オリフィス用の少なくとも１つの切り欠きを有する。機能ユニットの場合、本明細書で前述のように、出口オリフィスではなく切り欠きを通過して到達する機能ユニットの作動要素、たとえば温度センサや撹拌器であってよい。
【００２４】
第２の実施形態によれば、ドラフトシールドカバーを用量分注ユニットまたは機能ユニット上に配置することもできる。この種類のドラフトシールドカバーも、上方からドラフトシールド区画内への開口部を閉鎖するのを可能にする。もちろん、ドラフトシールド全体を分注ヘッドの一部として形成することもでき、分注プロセスの間ドラフトシールド全体で対象容器および荷重受けを完全に囲むことができる。
【００２５】
用量分注ユニットの、出口オリフィスを含む部分を、対象容器内に部分的に入るように構成する場合、ドラフトシールドカバーに十分大きな開口部が必要である。上方から部分的に開放されたドラフトシールドの開口部の輪郭を、用量分注ユニットの、分注プロセス時にこの開口部内に配置される部分の形状と一致させることが好ましい。
【００２６】
上述の措置の結果として、ドラフトシールドの内部空間と周囲環境との空気の交換がかなり防止される。
分注中の物質が粘着性である場合、個々の粒子が、出口オリフィスの周りの領域で用量分注ユニットのハウジングの外側に付着したままになる可能性がある。また、機能ユニットは特に、使用後に汚染される。したがって、用量分注ユニットおよび機能ユニットを洗浄する洗浄装置をベースフレーム上に配置することが好ましい。用量分注装置の構成に応じて、洗浄装置をホルダの近くに配置するかあるいは中間位置にも配置することができる。このようにホルダの領域内に配置すると、ホルダがベースフレームに対して滑り移動または回転することによって保持位置を洗浄装置の作用範囲内に位置させることができるため有利である。洗浄装置を中間位置に配置した場合、受容装置を洗浄装置まで移動させるとき、前述のように、水平方向および垂直方向への追加的な二次移動が必要になることがある。洗浄装置はワイパー装置および／または真空吸引装置および／または洗浄ステーションであってよい。
【００２７】
ホルダが、１つの保持位置のみを有するホルダに限定されず、水平面内に直線配列として並べて配置された用量分注ユニットおよび機能ユニット用の複数の保持位置を有してよいことは自明である。あらゆる保持位置は、ベースフレームに対して直線移動し、かつベースフレームに対する一定の個所を占有する定められた移送位置まで直線移動することができる能力を備える。交換機構は、この移送位置で、受容装置が現在必要とされている用量分注ユニットまたは機能ユニットをその保持位置から受け取り、また該保持位置に戻すように構成される。
【００２８】
ホルダが多数の用量分注ユニットおよび機能ユニットを収容する必要がある場合、ホルダが、水平面内に互いに隣接してリング状構成として配置された用量分注ユニット用の複数の保持位置を有するのが実用的である場合がある。このホルダは、ベースフレームに対して垂直回転軸の周りを旋回することができる。したがって、あらゆる保持位置をベースフレームに対して一定の個所にある定められた移送位置に移動させることができる。
【００２９】
少なくとも１つの中間水平面内の少なくとも１つの中間ホルダを、該ホルダが配置されるベースフレームの上面と荷重受けを含む計量セルが配置されるベースフレームの下面との間に配置できることは自明であると考えられる。用量分注ユニットおよび機能ユニットを上面から下面に移送するのを可能にするために、中間ホルダは受容装置用の少なくとも１つの遷移位置を有するべきである。したがって、この遷移位置を保持位置によって占有することはできない。
【００３０】
少なくとも１つの用量分注ユニットに粉末、ペースト、または液体状の物質を充填することができる。しかし、用量分注ユニットは、槽容器および場合によってはポンプに連結された供給導管を有してもよい。
【００３１】
また、多数の異なる機能ユニットを使用することができる。たとえば、機能ユニットは、滴定ユニット、ポンプユニット、ピペットユニット、管路および電機子を有するユニット、容器ユニット、センサユニット、あるいは上記のユニットまたはその他のユニットのいずれかを受けるアダプタであってよい。使用できるこのような他のユニットは、たとえば撹拌器、グラインダ、ならびに加熱および／または冷却ユニットを含む。ユーザが様々な適切な機能ユニットから選択できるため、用量分注装置は、粉状またはペースト状の用量物質ならびに液体の分注に限定されず、ある種のミニ研究室に転換して用量物質をさらに処理することができ、力測定装置を介して重量値を連続的に記録することができる。
【００３２】
本発明による用量分注装置の詳細は、図面に例示された実施形態の例についての以下の説明に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】交換機構と、ベースフレームと、ベースフレーム上に回転可能に支持されたリング状ホルダと、交換機構を介してベースフレームに連結された駆動機構および受容装置と、さらにベースフレーム上に配置され荷重受けを備えた計量セルと、ホルダ内に収容された１２個の用量分注ユニットとを有する用量分注装置の概略三次元図である。
【図２】荷重受けと荷重受け上に取り付けられた対象容器とがドラフトシールドによって囲まれ、受容装置と受容装置内に収容された用量分注ユニットとがホルダと計量セルとの間の中間位置に配置された、やはり図１の用量分注装置の概略三次元図である。
【図３】ベースフレーム上の、ホルダと対象容器との間に配置された中間ホルダが付加され、受容装置と受容装置内に収容された用量分注ユニットとが対象容器のすぐ上に位置する、基本的に、図１および２の用量分注装置の概略三次元図である。
【図４】交換機構と、ベースフレームと、ベースフレーム上に支持され直線状に滑り移動可能なホルダと、交換機構を介してベースフレームに連結された駆動機構および受容装置と、さらにベースフレーム上に配置され荷重受けを備えた計量セルと、ホルダ内に収容された３つの用量分注ユニットおよび２つの機能ユニットとを有する用量分注装置の概略三次元図である。
【図５】図５Ａは、図１〜３のホルダに属する保持位置の三次元詳細図である。図５Ｂは、受容装置上に配置されたドラフトシールドカバーが付加され、さらに装填機構のグリッパの一部が図示されている、対象容器の上方に位置する図３および４の分注ヘッドの三次元詳細図である。
【図６】図１で定められた平面Ａ−Ａ内の立面図としての、ホルダの保持位置に収容された用量分注ユニットの図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、概略三次元図として、交換機構１１０を有する用量分注装置１００を示している。用量分注装置１００はベースフレーム１０１を有する。垂直回転軸の周りを旋回できるようにベースフレーム１０１上に支持されたリング状ホルダ１２０が、ベースフレーム１０１の上面上に配置され、かつ該上面に連結されている。ホルダ１２０は、各々が用量分注ユニット１４０によって占有される合計で１２個の保持位置１２１を有する。もちろん、用量分注装置１００においてすべての保持位置１２１が占有されなくても正しく機能する。好ましい特徴として、各保持位置１２１の配置は電子メモリユニットに記憶され、それによって、用量分注装置１００のプロセッサモジュールで実行できる動作プログラムは、所望の保持位置１２１を見つけて移送位置１２３に旋回させることができる。このメモリユニットを使用して保持位置１２１に取り付けられた用量分注ユニット１４０のデータを記憶することもできることは自明である。電子読み取り装置、たとえばＲＦＩＤリーダがホルダ１２０の領域内に配置され、かつ用量分注ユニット１４０が識別マーク、たとえばＲＦＩＤタグを保持する場合、ホルダ１２０に各用量分注ユニット１４０が装填されたときに該用量分注ユニット１４０のデータを自動的に記録することもできる。このようなデータは、たとえば用量分注ユニットが最初に使用された日付や、実施された分注サイクルの数や、直前の分注サイクルの日付や、同様の情報といった用量分注ユニット１４０の動作履歴を表すことができる。他のデータは、用量分注ユニット１４０に入っている物質に関するデータであり、たとえば該物質の識別および組成、該物質の使用期限、該物質の流動特性に関する測定パラメータなどである。保持位置１２１を用量分注ユニット１４０ではなく、ヨーロッパ特許公開出願第１９５９２４３号で開示された機能ユニットのいずれかで占有できることも自明である。これらの機能ユニットは同様に、それぞれの機能ユニットの機能に関する技術的データが記憶されるＲＦＩＤメモリチップを保持することができる。場合によっては、このメモリチップは、ユーザに関する情報、あるいは場合によっては、取り出すことができ、用量分注装置１００の個々の処理ステップに影響を与えかつ／または制御する働きをするプログラムモジュールを内蔵してもよい。特にデータを取得する場合、ホルダ１２０の独立に移動できる能力は非常に有利であることが分かっている。したがって、分注プロセス中でもホルダ１２０を一方向から装填することができ、すべてのＲＦＩＤ格納チップのデータを記録するのに必要な読み取り／書き込み装置は１つだけである。
【００３５】
ハウジング１０２内部に配置された計量セル１３０を露出させるために図面では部分的に切り取られて示されたハウジング１０２が、ベースフレーム１０１の下方に構成されている。用量分注装置１００の動作位置において、ハウジング１０２の上方に配置される荷重受け１３１が、ハウジング１０２の通過開口部を通って上方に延びる力伝達部材１３３によって計量セル１３０に連結されている。荷重受け１３１上に対象容器１３２が位置している。
【００３６】
交換機構１１０の垂直線形ガイド１１１が、管状のベースフレーム１０１の内部に部分的に見えている。この垂直線形ガイド１１１によって、駆動機構１０３およびわずかに見える受容装置１０４が、垂直方向に滑り移動するように案内される。駆動機構１０３は、用量分注ユニット１４０内に配置されているが図１には示されていない排出速度制御要素に結合されるように設計されている。排出速度制御要素は、駆動機構１０３に結合され駆動機構１０３によって作動された直後に用量分注ユニット１４０の出口オリフィスを開放する。出口オリフィスの通過が自由になると、用量分注ユニット１４０内に格納されている用量物質は、出口オリフィスの下方に配置された対象容器１３２に流入することができる。
【００３７】
現在は移送位置１２３の所にある保持位置１２１は用量分注ユニット１４０によって占有される。図１は、受容装置１０４の支持体１０５が用量分注ユニットに係合しているため、交換機構１１０が用量分注ユニット１４０を受容装置１０４に移送する準備が整った時点を示している。受容装置１０４および交換機構１１０の詳細な設計については、図２についての以下の説明でより詳しく説明する。移送を円滑に行ううえで協働する案内トラック、収容位置、支持体、およびホルダ溝の配置については、本明細書中で、図１において概略的に示され識別された平面Ａ−Ａにおける図を表す図６に関連して以下に説明する。
【００３８】
図２は、やはり図１の用量分注装置１００を示している。図１ですでに説明したすべての要素が同じ参照符号を有する。図２は、２つの線形ガイド１１１、１１２を有する交換機構１１０をより明確に示している。交換機構１１２の水平線形ガイド１１２は、駆動機構１０３と受容装置１０４との間に配置されている。したがって、受容装置１０４は、駆動機構１０３およびベースフレーム１０１に対して水平方向に滑ることができる。駆動機構１０３、水平線形ガイド１１２、および受容装置１０４は、垂直線形ガイド１１１によってベースフレーム１０１に対する垂直関節移動に制限される。また、線形ガイド１１１、１１２の各々は、コントローラ（不図示）の指示下で動作することのできる線形ガイド自体の駆動機構（同様に不図示）を有する。コントローラは、交換装置１１０の一部であってよい。しかし、駆動機構を用量分注装置１００のコントローラによって直接制御するかあるいは用量分注装置１００から独立したコントローラシステムによって制御するとより有利である。
【００３９】
受容装置１０４は、フォークの形に構成され、水平方向に延び、各支持体が垂直方向を向いた突起１０６を有する４つの支持体１０５を有する。用量分注ユニット１４０を受容装置１０４に収容すると、支持体１０５は、用量分注ユニット１４０上に形成された収容位置１４３に係合される。２つの支持体１０５が、設置された用量分注ユニット１４０によって遮られているため、他の２つの支持体１０５しか見えていない。突起１０６は、用量分注ユニット１４０上に形成されたくぼみ１４１に係合しており、それによって、用量分注ユニット１４０が交換機構１１０による移送時に受容装置１０４から落下するのを防止する。したがって、受容装置１０４内に用量分注ユニット１４０を収容するとともに受容装置１０４から用量分注ユニット１４０を取り出すには、受容装置１０４を用量分注ユニット１４０に対して短い距離だけ垂直移動させる必要がある。
【００４０】
図２に示されている時相では、図１で説明した用量分注ユニットの移送がすでに完了しており、ここでは、対象容器１３２に至る途中の用量分注ユニット１４０が示されており、第１の矢印２０１が、すでに走行した経路を示し、第２の矢印２０２が、まだ完全に走行していない走行経路を示している。第１の矢印２０１は、水平区間および垂直区間を有する。水平区間は、用量分注ユニット１４０が、ベースフレーム１０１から離れる水平移動において保持位置１２１から移動していることを示している。このことが可能になるのは、用量分注ユニット１４０上に形成された案内トラック１４２および保持位置１２１の対応するホルダ溝１２２が第１の矢印２０１の水平区間に平行に延びている場合だけである。用量分注ユニットが保持位置から完全に解放された直後に、垂直移動を開始することができる。第２の矢印２０２は同様に、水平区間を有し、用量分注装置１４０が、駆動機構１０３に向かって、用量分注ユニット１４０、より具体的にはその排出速度制御要素を駆動機構１０３に結合できる点まで水平方向に移動することを示している。この移動でも、用量分注ユニット１４０、特にその出口オリフィスが、対象容器１３２の充填開口部に整合する。計量信号に影響を与える恐れのある乱気流移動から対象容器１３２および荷重受け１３１を保護するために、頂部が開放されているドラフトシールド２０３をハウジング１０２上に設置する。
【００４１】
図３に概略的に示されている用量分注装置３００は、図１および２に示されている用量分注装置とほとんど同じである。図１および２ですでに説明した同一の要素は、やはり同じ参照符号で識別されている。基本的に、用量分注装置３００は、ホルダ１２０とハウジング１０２との間の中間水平面に配置された中間ホルダ３２０によって、すでに説明した図１および２と区別される。ホルダ１２０と同様に、中間ホルダ３２０は、ベースフレーム１０１に回動可能に連結され、垂直回転軸の周りを旋回することができる。各保持位置３２１を有する中間ホルダ３２０は、ホルダ１２０とほぼ同一に構成され、ホルダ１２０との違いは基本的に、遷移位置３２２が保持位置３２１の１つをとることである。このことは、用量分注ユニット１４０をホルダ１２０から対象容器１３２に移動させるのに必要である。
【００４２】
図３は、分注プロセス中の用量分注装置３００を示している。駆動機構１０３、受容装置１０４、および受容装置１０４に収容された用量分注ユニット１４０は、ベースフレーム１０１の下面上の、対象容器１３２の充填開口部のすぐ上に配置されている。用量分注ユニット１４０の排出速度制御要素は、駆動機構１０３の駆動軸１０７に結合されている。駆動軸１０７が排出速度制御要素を作動させた直後に、用量分注ユニット１４０の出口オリフィスが解放され、用量物質が用量分注ユニット１４０から対象容器１３２内に排出される。分注プロセスが完了した後、用量分注ユニット１４０は、図２に矢印２０１、２０２によって示されているのと同じ経路に沿って、ただし明らかに逆方向に、該用量分注ユニット１４０に割り当てられた保持位置１２１、３２１に戻される。
【００４３】
図３には、ベースフレーム１０１上で中間ホルダ３２０の下方に配置された収集トレイ３９０も概略的に示されている。収集トレイ３９０は、リング状であり、用量分注ユニット１４０の出口オリフィスの近くに存在する可能性のあるごみ、たとえば物質の粒子を収集する働きをする。たとえば滑り可能なセグメントを付加して遷移位置３２２も覆うことによって、収集トレイ３９０の設計をさらに改良できることは自明である。また、収集トレイ３９０に密閉ハウジングを付加することができ、それによって、保持位置１２１、３２１に収容された用量分注ユニット１４０はこのハウジング内部に完全に密閉される。当然のことながら、用量分注ユニット１４０内の物質が周囲雰囲気の影響を受けないよう保護するためにこのようなハウジングの内部空間に保護ガスを連続的に送り込むことができる。
【００４４】
図４は、用量分注装置４００の概略三次元図を示している。すでに図１〜３で説明したすべての要素が同じ参照符号を有している。ベースフレーム４０１は、前述の例のベースフレームとはわずかに異なる。これは、用量分注装置４００が長手方向の案内トラック４２４によって水平方向に直線的に移動するように制限されるホルダ４２０を有することによる。ホルダ４２０上に形成された保持位置１２１は、前述の保持位置に構成が類似している。用量分注装置４００は、３つの用量分注ユニット１４０および２つの機能ユニット４４０、４４１によって占有される。第１の機能ユニット４４０は、液体を別個の槽容器４４２から供給導管を通して対象容器１３２に送る働きをするポンプユニットである。槽容器４４２の内部をガスで加圧する場合、機能ユニット４４０にマイクロバルブのみを備えることもできる。これは、液体がガス圧力によって槽容器からマイクロバルブの方へ移動されるからである。第２の機能ユニットは、たとえば用量分注ユニット１４０からポンプユニットを通して添加される液体に分注された粉末を撹拌するのに使用できる撹拌器である。
【００４５】
撹拌作用の後、撹拌器は、対象容器１３２内に存在する溶液によって濡れ、したがって汚染される。用量分注装置４００は、機能ユニット４４０、４４１および用量分注ユニット１４０を洗浄する手段として、ここでは概略的にのみ示されており、ベースフレーム４０１上に配置することができる洗浄装置４５０を備えることができる。洗浄は、たとえば、機能ユニット４４０、４４１を使用後、まずその保持位置１２１に移送し、次いで洗浄装置４５０に移動させるような方法で行うことができる。しかし、用量分注ユニット１４０または機能ユニット４４０、４４１が、保持位置１２１に戻る際に洗浄装置４５０を通過する構成も可能である。洗浄装置４５０はもちろん、様々な付属モジュール、たとえば、粉末によって汚染された用量分注ユニット１４０用の真空吸引装置、および／または汚染された機能ユニット４４０、４４１用の洗浄ステーションを含んでよい。また、ブラシ、温風乾燥器のような他の要素を使用してもよい。
【００４６】
ある細部をよりうまく示し説明するために、図５Ａは、前述の図１〜４のホルダに存在し、好ましくは複数配置される保持位置１２１の１つの三次元詳細図を示している。各保持位置１２１は基本的に、Ｕの開放部分が下向きである、ホルダのＵ字形切り欠きによって形成される。この切り欠きは、各々がホルダ溝１２２を有する２枚の側壁５２３、５２４を有する。少なくとも１つのホルダ溝はスナップロック要素５２５を有する。図５Ａのスナップロック要素は、一部しか見えないが、基本的に、止まり穴内に配置されたボールおよび圧縮ばねからなる従来の設計のばね付勢式ボールキャッチである（ばねはボールの後方に位置しており、したがって見えない）。
【００４７】
図５ｂは、図３および４の細部の三次元図を示しており、用量分注ユニット１４０が受容装置１０４内に収容されている。用量分注ユニット１４０は、対象容器１３２の上方、すなわち分注サイクルの動作位置に位置している。さらに図を見ると分かるように、駆動機構１０３は、駆動軸１０７を通して用量分注ユニット１４０に結合されている。したがって、駆動機構１０３は、用量分注ユニット１４０の排出弁を作動させるように動作可能である。
【００４８】
すでに図２の説明で述べたように、用量分注ユニット１４０上に形成された案内トラック１４２がある。案内トラック１４２は、用量分注ユニット１４０が保持位置１２１に収容されたときに、図５Ａで説明するスナップロック要素５２５によって係合されるくぼみ５４１をさらに有する。これが必要であるのは、用量分注ユニット１４０または機能ユニット４４０、４４１を保持位置１２１に挿入するときに、同時に受容装置１０４から取り出す必要があり、かつ摩擦に打ち勝つにはある量の力が必要であるからである。また、スナップロック要素５２５は、用量分注ユニット１４０が誤って保持位置１２１から落下することがないようにする。
【００４９】
図５Ｂはさらに、受容装置１０４に取り付けられたドラフトシールドカバー５６０を示している。用量分注装置１４０の一部がドラフトシールドカバー５６０の開口部を通過し、ドラフトシールドカバーの開口部の輪郭は、用量分注ユニット１４０が受容装置１０４内に収容されるときに開口部がほぼ完全に閉鎖されるように用量分注装置１４０の上記の部分の形状と一致する。用量分注ユニットが分注サイクルを実施するための所定の位置に配置されると、ドラフトシールドカバー５６０はドラフトシールド２０３にぴったりと接触する。ドラフトシールドカバー５６０および／またはドラフトシールド２０３が交換装置の垂直移動の結果として損傷するのを防止するために、ドラフトシールド２０３およびドラフトシールドカバー５６０が互いに接触した直後に交換装置のコントローラに信号を送信する適切なセンサを用量分注装置に備えることができる。
【００５０】
本発明による用量分注装置をより大きなシステムに組み込む場合、装填機構（一部が図５Ｂに示されている）を使用して保持位置１２１およびホルダ全体を充填するのが実用的であることがある。この目的は、ロボットグリッパに係合させるように用量分注ユニット１４０または機能ユニット４４０、４４１上に形成された少なくとも１つの結合領域５４２によって実現される。装填機構、たとえば産業ロボットは、結合領域５４２に連結することができるグリッパ５５０を有し、それによって用量分注ユニット１４０または機能ユニット４４０、４４１を接触力係合および／または嵌合によって装填機構に連結することができる。装填機構が用量分注装置から独立する構成が好ましい。用量分注ユニット１４０または機能ユニット４４０、４４１の保持位置１２１への装填を、ベースフレームの方へ向かう水平移動によって行うと実用的である。これは、用量分注装置には、この方向への移動を妨害する構成要素がないからである。もちろん、この方向から、いわゆる「前方」からの装填が可能であるように保持位置１２１および特にホルダ溝１２２を構成する必要がある。
【００５１】
図６は、ホルダの保持位置１２１に収容された用量分注ユニット１４０を示す、図１で定められた平面Ａ−Ａにおける立面図を示している。用量分注ユニット１４０または機能ユニット、保持位置１２１、および受容装置の特に小形の構成のために、受容装置の支持体１０５が保持位置１２１内に入れる設計が考えられる。これは、垂直方向を向いた内側平面対Ｙ、Ｙ’と外側平面対Ｘ、Ｘ’との間に用量分注ユニット１４０または機能ユニットを配置した場合に可能になる。内側平面対Ｙ、Ｙ’の各平面はたとえば、上下に配置された２つの収容位置１４３、ならびにグリッパ用の結合領域５４２を含む。外側平面対Ｘ、Ｘ’の各平面は案内トラックを含む。受容装置および保持位置１２１は上記に応じて設計され、各ホルダ溝１２２は外側平面対Ｘ、Ｘ’の平面に配置される。受容装置の２つの支持体１０５は、内側平面対Ｙ、Ｙ’の各平面内に上下に配置される。また、グリッパ５５０は、内側平面に配置された結合領域５４２に揃えられる。
【００５２】
図５Ｂの一変形形態として、図６のドラフトシールドカバー６６０は受容装置ではなく用量分注ユニット１４０に結合される。ハウジング１０２ではなく、受容装置１０４のドラフトシールドカバー５６０または用量分注ユニット１４０のドラフトシールドカバー６６０にドラフトシールド２０３を取り付けることもできることは自明である。
【００５３】
実施形態の特定の例を提示することによって本発明を説明したが、本発明が公知になった後に、たとえば、個々の実施形態のドラフトシールドカバーなどの特徴を他の実施形態と組み合わせること、および／またはそれぞれの異なる実施形態間で個々の機能ユニットを交換することによって、実施形態の他の多数の変形例を構成できることは明らかである。特に、支持体、収容位置、内側平面対および外側平面対の案内溝および案内トラックの配置は、当業者の好みによって異なる。この概念を識別コードに発展させることが可能であり、それによって、機能ユニットおよび用量分注ユニットを、排他的に確保されたそれぞれの異なる保持位置に挿入することができる。さらに、複数の受容装置および複数の駆動機構を１つの交換装置上に配置することも考えられる。用量分注装置は、互いに独立に動作可能であり、各々が受容装置および駆動機構を有するいくつかの交換装置を有してもよい。したがって、このような組み合わせおよび代替構成は本発明に含まれるとみなされる。
【符号の説明】
【００５４】
４００、３００、１００  用量分注装置
４０１、１０１  ベースフレーム
１０２  ハウジング
１０３  駆動機構
１０４  受容装置
１０５  支持体
１０６  突起
１０７  駆動軸
１１０  交換装置
１１１  垂直線形ガイド
１１２  水平線形ガイド
４２０、１２０  ホルダ
３２１、１２１  保持位置
１２２  ホルダ溝
１２３  移送位置
１３０  計量セル
１３１  荷重受け
１３２  対象容器
１３３  力伝達部材
１４０  用量分注ユニット
１４１  切り欠き、開口部
１４２  案内トラック
１４３  収容位置
２０１  第１の矢印
２０２  第２の矢印
２０３  ドラフトシールド
３２０  中間ホルダ
３２２  遷移位置
３９０  収集トレイ
４２４  長手方向ガイド
４４１、４４０  機能ユニット
４４２  槽容器
４４３  供給導管
４５０  洗浄装置
５２４、５２３  側壁
５２５  スナップロック要素
５４１  くぼみ
５４２  グリッパ用の結合領域
５５０  グリッパ
６６０、５６０  ドラフトシールドカバー
【図１】
0005529880.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
0005529880.tif 000006
【図５Ｂ】
0005529880.tif 000007
【図６】
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