(57)【要約】      （修正有）【課題】ニードルをポート側へ移動させたときにニードル先端部がポートの中心からずれていても、ニードル及びポートを損傷させることなくニードルをポートに接続できるニードル接続装置を提供する。【解決手段】ニードルホルダ１０は、ニードル１２の基端側のポート１８が設けられている平面に対する方向の自由度をもってニードルを保持する弾性保持部材２８と、ニードルをその先端側へ付勢する弾性部材２６と、ニードルの先端に外力が作用していないときにニードルの係合部と係合し、ニードル先端がニードルホルダから所定長さ突出した状態で停止させるストッパ２０ｃと、を有する。ニードルの先端に外力が作用したときに、弾性保持部材及び弾性部材の変形によって、ニードルがポートが設けられている平面に対して平行な方向若しくは鉛直な方向へ変位し、又は基本的姿勢から傾くことを許容するように構成されている。【選択図】図２
2015175836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニードルと、
前記ニードルをその先端が接続対象のポート側を向くように前記ポートの設けられている平面に対して垂直な状態を基本的姿勢として保持するニードルホルダと、
前記ニードルホルダを少なくとも前記ポートの設けられている平面に対して垂直な方向へ駆動する駆動機構と、を備え、
前記ニードルホルダは、前記ニードルの基端側に設けられた弾性材料からなる部材であって前記ポートが設けられている平面に対して平行な方向並びに鉛直な方向及び前記基本的姿勢から傾斜する方向への自由度をもって前記ニードルを保持する弾性保持部材と、前記ニードルをその先端側へ付勢する弾性部材と、前記ニードルの先端に外力が作用していないときに前記ニードルに設けられた係合部と係合し、前記ニードル先端が該ニードルホルダから所定長さだけ突出した状態で停止させるストッパと、を有し、前記ニードルの先端に外力が作用したときに前記弾性保持部材及び前記弾性部材の弾性変形によって、前記ニードルが、該ニードルホルダとは相対的に前記ポートが設けられている平面に対して平行な方向若しくは鉛直な方向へ変位し、又は前記基本的姿勢から傾くことを許容するように構成されているニードル接続装置。
【請求項２】
前記ポートの縁には奥へいくにしたがって収束する形状のテーパ加工が施されている請求項１に記載のニードル接続装置。
【請求項３】
前記ニードルホルダは、前記ニードルを貫通させる貫通孔を有する保持ブロックを備え、
前記ニードルの前記貫通孔内に収容されている部分に前記貫通孔の内径よりも小さい外径のスリーブが前記係合部として装着され、
前記貫通孔の内面に、前記スリーブと係合するストッパが設けられているとともに、前記ストッパよりも前記ニードルの基端側で前記弾性部材の一端と係合するバネ止めが設けられ、
前記弾性部材は、前記スリーブと前記バネ止めとの間に圧縮された状態で挿入されている請求項１又は２に記載のニードル接続装置。
【請求項４】
前記スリーブの周面のうち前記ニードル先端側の部分は前記ニードルの先端側へいくにしたがってその外径が小さくなる形状を有するテーパ部となっており、前記貫通孔の内面のうち前記ストッパをなす部分にも前記テーパ部に対応するテーパ加工が施されており、
前記弾性部材によって前記ニードルがその先端側へ付勢されることにより、前記ニードルが前記基本的姿勢に保たれるように構成されている請求項３に記載のニードル接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液体クロマトグラフやガスクロマトグラフ用のオートサンプラなどにおいて、流路プレートに設けられた微細流路の入口ポートや出口ポート、又は注入ポートにニードルを接続するニードル接続装置に関するものである。そのようなニードル接続装置は、流路の端部に開口をもつポートに流路につながるニードルを接続するのに利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフ装置やガスクロマトグラフ装置のオートサンプラでは、ニードルを用いて試料容器から試料を採取し、その試料を所定の注入ポートに注入するように構成されているものがある（例えば、特許文献１参照。）。かかる装置では、ニードルが水平方向と鉛直方向へ移動することができるように構成し、ニードルを所望の試料容器の位置へ移動させて試料を吸入させた後、所定の注入ポートの位置にそのニードルを移動させて注入ポートを介して試料を分析流路に導入することで、試料の分析が実行されるようになっている。
【０００３】
かかるオートサンプラにおいて、ニードルにより吸入した試料を分析流路へ導入する際には、注入ポートの上方の位置までニードルを移動させ、そこからニードルを下降させることによってニードル先端を注入ポートに挿入してニードルと注入ポートを液密を保って接続し、ニードル先端から試料を吐出する。
【０００４】
ニードルを注入ポートに挿入する際、ニードルの水平面内における位置が注入ポートの直上の位置に位置決めされていることが好ましいが、ニードルの中心軸と注入ポートの中心軸とを完全に一致させることは困難である。そのため、注入ポートの縁に、下方へいくにしたがって注入ポートの中心軸へ収束するようなテーパ加工が施されていることが一般的である。ポートの縁がテーパ形状になっていると、ニードルの中心軸が注入ポートの中心軸からずれていても、ニードルが下降していったときに、ニードル先端がポートのテーパ状の縁に接してそのテーパ形状に沿って下降し、注入ポートの中心側へ導かれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−８００１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ニードルの基端側は水平方向や鉛直方向へ駆動する駆動機構側に固定されているため、ポートの縁のテーパ部分にニードル先端が接触したまま下降していくと、ニードルの先端やポートの縁に負荷がかかり、ニードル先端やポートの縁に傷をつけてしまう虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、ニードルをポート側へ移動させたときにニードル先端部がポートの中心からずれていても、ニードル及びポートを損傷させることなくニードルをポートに接続することができるニードル接続装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかるニードル接続装置は、ニードルと、ニードルをその先端が接続対象のポート側を向くようにポートの設けられている平面に対して垂直な状態を基本的姿勢として保持するニードルホルダと、ニードルホルダを少なくともポートの設けられている平面に対して垂直な方向へ駆動する駆動機構と、を備えている。ニードルホルダは、ニードルの基端側に設けられた弾性材料からなる部材であってポートが設けられている平面に対して平行な方向並びに鉛直な方向及び基本的姿勢から傾斜する方向への自由度をもってニードルを保持する弾性保持部材と、ニードルをその先端側へ付勢する弾性部材と、ニードルの先端に外力が作用していないときにニードルに設けられた係合部と係合し、ニードル先端が該ニードルホルダから所定長さだけ突出した状態で停止させるストッパと、を有し、ニードルの先端に外力が作用したときに弾性保持部材及び弾性部材の弾性変形によって、ニードルが、該ニードルホルダとは相対的にポートが設けられている平面に対して平行な方向若しくは鉛直な方向へ変位し、又は基本的姿勢から傾くことを許容するように構成されている。
【０００９】
ポートの縁には奥へいくにしたがって収束する形状のテーパ加工が施されていることが好ましい。ポートの縁にテーパ加工が施されていれば、ニードルホルダに対して相対的に移動又は傾斜することができるニードルは、先端がポートの縁に押し付けられることでその縁の傾斜に沿ってポートの中心側へ移動し、ニードルがポートの中心に自動的に導かれる。ニードルには弾性部材による先端側への弾性力が常に作用しているため、先端がポートの中心にある状態でニードルが先端側に押し付けられ、ニードルがポートに対して垂直な状態でポートに接続される。したがって、ニードルをポート側へ移動させたときにニードル先端がポートの中心からずれていても、ニードルをポートの中心に正しい姿勢で配置して接続することができる。
【００１０】
好ましい実施態様は、ニードルホルダは、ニードルを貫通させる貫通孔を有する保持ブロックを備え、ニードルの貫通孔内に収容されている部分に貫通孔の内径よりも小さい外径のスリーブが係合部として装着され、貫通孔の内面に、スリーブと係合するストッパが設けられているとともに、ストッパよりもニードルの基端側で弾性部材の一端と係合するバネ止めが設けられ、弾性部材は、スリーブとバネ止めとの間に圧縮された状態で挿入されているものである。
【００１１】
さらに好ましい実施態様は、スリーブの周面のうちニードル先端側の部分はニードルの先端側へいくにしたがってその外径が小さくなる形状を有するテーパ部となっており、貫通孔の内面のうちストッパをなす部分にもテーパ部に対応するテーパ加工が施されており、弾性部材によってニードルがその先端側へ付勢されることにより、ニードルが基本的姿勢に保たれるように構成されているものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のニードル接続装置は、ニードルの先端に外力が作用したときに、ニードルが、ポートが設けられている平面に対して平行な方向若しくは鉛直な方向へ変位し、又は基本的姿勢から傾くことを許容されるように構成されているので、ニードルをポートに近づけるようにニードルホルダをポートの設けられている平面に対して垂直な方向へ移動させたときに、ニードルの先端がポートの縁に接触しても、ニードルがニードルホルダとは相対的にポートが設けられている平面に対して平行な方向若しくは鉛直な方向へ変位し、又は基本的姿勢から傾き、ニードルとポートが過度に押し付けられることなくニードルをポートに接続することができる防止できる。ニードルとポートが過度に押し付けられることがないので、ニードル及びポートの損傷を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ニードル接続装置の一実施例を概略的に示す部分断面構成図である。
【図２】同実施例のニードルホルダを示す部分断面図である。
【図３】同実施例において、（Ａ）ニードル先端がポートの縁に接したときの、（Ｂ）ニードル先端がポートに接続されたときの、ニードルホルダ内の状態を示す部分断面図である。
【図４】弾性部材の他の例を示す図であり、（Ａ）はコイルバネ、（Ｂ）は板バネ、（Ｃ）は多孔質発砲体である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、ニードル接続装置の一実施例について図１を用いて説明する。
【００１５】
このニードル接続装置は、基台２、基台２によってその下端が鉛直向きに支持された鉛直軸４、鉛直軸４に支持部７によって基端が支持されたアーム６、アーム６に沿って移動する駆動部８、及び駆動軸８に取り付けられたニードルホルダ１０を備えている。
【００１６】
アーム６は鉛直軸４から水平に伸び、支持部７によって鉛直軸４に沿って上下動することができるとともに、鉛直軸４を中心に回転することができる。支持部７は鉛直軸４に沿って上下方向に移動する機構と、鉛直軸４を中心にして回転する機構を備えている。駆動部８はアーム６に沿って水平方向へ移動することができる。ニードルホルダ１０は駆動部８に取り付けられている。ニードルホルダ１０はニードル１２をその先端が鉛直下向きの姿勢（ニードル１２のこの姿勢を「基本的姿勢」とする。）で保持している。ニードルホルダ１０の下端部からニードル１２の先端が鉛直下向きに突出している。ニードル１２の基端には、例えばポンプへと通じるチューブ（配管）１４が接続されている。
【００１７】
鉛直軸４、アーム６、支持部７及び駆動部８は、ニードルホルダ１０を水平面内方向と鉛直方向へ移動させるための駆動機構を実現するものである。なお、アーム６は必ずしも鉛直軸４を中心に回転するようになっている必要はない。例えば、鉛直軸４がアーム６の延びる方向に対して垂直な水平方向へ移動するようになっていてもよく、ニードル１２を水平面内方向の所望の位置に移動させることができる構成であればよい。
【００１８】
かかる構成により、ニードル１２を水平面内方向と鉛直方向へ移動させることができる。基台２上にはニードル１２が接続される対象物の一例として流路プレート１６が設置されており、その表面にニードル１２を接続させるためのポート１８が設けられている。ポート１８にニードル１２を接続する際は、ポート１８の直上の位置にニードル１２を移動させ、そこからニードル１２を下降させてニードル１２先端をポート１８内に挿入する。
【００１９】
なお、この実施例においては、ニードル１２の接続対象となるポートとして流路プレートの表面に設けられているものを示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複数の接続ポートを有する流路切換バルブの一つのポートであってもよい。
【００２０】
また、この実施例では、ニードル１２の接続対象となるポートを水平面内に配置する構成になっているが、本発明はこれに限定されず、ポートを鉛直平面内や傾斜した平面内に配置する構成になっていてもよい。その場合、ニードルホルダ１０は、ニードル１２をポートの設けられている平面に対して垂直な姿勢を基本的姿勢として保持するように構成し、ニードルホルダ１０を駆動する駆動機構は、少なくともニードル１２がポートの設けられている平面に対して垂直な方向へ駆動するように構成する。
【００２１】
ポート１８の位置は予めわかっており、ニードル１２をポート１８の直上の位置に位置決めすることができるが、ニードル１２の先端部の位置とポート１８の中心位置とが完全に一致するようにニードル１２の位置決めを行なうことは困難であり、ニードル１２の先端部の下降位置がポート１８の中心から僅かにずれることが多い。そのため、ニードルホルダ１０はニードル１２の下降位置のずれを吸収する構造となっている。
【００２２】
ニードルホルダ１０の構造について図２を用いて説明する。
【００２３】
ニードル１２は先端側にスリーブ２２が装着され、そのスリーブ２２よりも基端側（図２において上側）の部分に別のスリーブ２４が装着されている。スリーブ２２の先端からニードル１２の先端部が突出している。スリーブ２２は、先端部２２ａは最も外径が小さくなっており、基端部２２ｂが最も外径が大きくなっている。スリーブ２２の先端部２２ａと基端部２２ｂの間に、ニードル１２の先端にいくにしたがって外径が小さくなるように傾斜したテーパ部２２ｃが設けられている。スリーブ２４は、その外径がスリーブ２２の基端部２２ｂの外径よりも小さくなっている。
【００２４】
ニードルホルダ１０は駆動部８（図１参照）に取り付けられた保持ブロック２０を備えている。保持ブロック２０には、内径がスリーブ２２の基端部２２ｂの外径よりも大きい貫通孔２０ａが設けられており、この貫通孔２０ａをスリーブ２２及び２４の装着されたニードル１２が貫通している。保持ブロック２０の下面側の開口部２０ｂの内径は上面側の開口部２０ｄの内径よりも小さく設定されており、保持ブロック２０の下部内面には、下方にいくにしたがって内径が小さくなるように内壁面が傾斜したストッパ２０ｃが設けられている。
【００２５】
保持ブロック２０の下面側開口部２０ｂの内径はニードル１２に装着されたスリーブ２２の先端部２２ａの外径よりも大きく基端部２２ｂの外径よりも小さくなっている。ニードル１２の先端部はスリーブ２２の先端部２２ａの一部とともにニードルホルダ１０の先端側開口部２０ｂから突出している。保持ブロック２０内面のストッパ２０ｃにスリーブ２２のテーパ部２２ｃが当接し、ニードル１２の鉛直下方への移動を係止するようになっている。ストッパ２０ｃはスリーブ２２のテーパ部２２ｃと係合することによってニードル１２の鉛直下方向への移動を制限する。スリーブ２２のテーパ部２２ｃはストッパ２０ｃと係合する係合部をなしている。
【００２６】
保持ブロック２０の貫通孔２０ａ内に、圧縮された状態のコイルバネ（弾性部材）２６がスリーブ２４の周囲を取り囲むようにして収容されている。コイルバネ２６の外径はスリーブ２２の基端部２２ｂの外径よりも小さくなっており、コイルバネ２６の下端がスリーブ２２の上端面と係合している。保持ブロック２０の内面上部に、その周方向に沿って内側へリング状に突起したバネ止め２０ｅが設けられている。バネ止め２０ｅの内径はスリーブ２４の外径よりも大きくコイルバネ２６の外径よりも小さくなっており、コイルバネ２６の上端がこのバネ止め２０ｅと係合している。
【００２７】
圧縮状態のコイルバネ２６により、スリーブ２２は常に下方へ付勢され、スリーブ２２のテーパ部２２ｃがストッパ２０ｃに押し付けられる。スリーブ２２のテーパ部２２ｃがストッパ２０ｃに押し付けられることで、スリーブ２２がストッパ２０ｃの傾斜によって一定の位置に導かれる。一定の位置とは、水平面内におけるニードル１２の先端部の位置と保持ブロック２０の下面側開口部２０ａの中心位置とが一致する位置である。
【００２８】
保持ブロック２０の上面側開口部２０ｄの近傍に、スリーブ２４を貫通させてスリーブ２４の外周面を保持する弾性保持部材２８が設けられている。弾性保持部材２８は、例えばネオプレンゴムやフッ素系ゴム、シリコンゴムなどの弾性材料からなる円板形状の部材であり、その中央にスリーブ２４を貫通させる穴が設けられている。弾性保持部材２８の周縁部は保持ブロック２０に固定されている。
【００２９】
保持ブロック２０内にコイルバネ２６を収容することができるようにするため、保持ブロック２０は本体部２１ａと上端部２１ｂとからなり、それらは例えばネジにより結合されるようになっている。バネ止め２１ｂと弾性保持部材２８は上端部２１ｂに設けられている。
【００３０】
上記の構成により、ニードル１２の先端部に外力が作用していないときは、保持ブロック２０のストッパ２０ｃにスリーブ２２のテーパ部２２ｃが当接することによってニードル１２の先端が鉛直下向きになった基本的姿勢で保たれる。
【００３１】
図３はニードル１２をポート１８に接続する際のニードル１２の動きの一例を示したものである。
【００３２】
ニードル１２の先端をポート１８に接続させるようにニードルホルダ１０を下降させていくと、ニードル１２の先端の位置とポート１８の中心とが一致していない場合には、ニードル１２の先端がポート１８の縁に接触する。ニードル１２の先端がポート１８の縁に接触すると、ニードル１２の先端に外力が作用し、ニードル１２はその外力によってニードルホルダ１０とは相対的に移動し、スリーブ２２が保持ブロック２０のストッパ２０ｃから浮き上がった状態になる（図３（Ａ）参照）。
【００３３】
スリーブ２２とストッパ２０ｃとが非接触の状態となることで、ニードル１２の先端側に自由度が与えられ、弾性保持部材２８の弾性変形によってニードル１２が基本的姿勢から傾斜したり水平方向へ移動したりすることが許容される。ニードル１２に基本的姿勢からの傾斜や水平方向への移動が許容されることで、ニードル１２にコイルバネ２６からの鉛直下向きの弾性力によりニードル１２の先端がポート１８の縁の傾斜に沿ってポート１８の中心位置へ導かれる（図３（Ｂ）参照）。
【００３４】
ニードル１２の先端がポート１８の中心にある状態でさらにコイルバネ２６によってニードル１２が鉛直下方へ押し付けられることで、ニードル１２が鉛直方向に対して平行な姿勢となり（図３（Ｃ）参照）、ニードル１２の先端がポート１８に対して気密又は液密を保って接続される。
【００３５】
弾性保持部材２８はニードル１２に鉛直方向（ポート１８の設けられている平面に対して垂直な方向）、水平方向（ポート１８の設けられている平面に対して平行な方向）及び傾斜方向に対して一定の自由度を与えつつスリーブ２４を保持するものであり、かかる特性を有するものであれば、弾性保持部材２８に代えて用いることができる。
【００３６】
弾性保持部材の他の例を図４（Ａ）〜（Ｃ）に示す。（Ａ）の弾性保持部材２８ａは下方にいくにしたがってその内径が小さくなるように巻かれたコイルバネであり、最も内径の小さい下端部の輪でスリーブ２４を保持するようになっている。（Ｂ）の弾性保持部材２８ｂは中央にスリーブ２４を保持する穴３０ｂを有し、その穴に向かって盛り上がるように湾曲した板バネである。（Ｃ）の弾性保持部材２８ｃは例えば発砲ウレタンなどの多孔質発砲体からなる円筒部材であり、中央の貫通孔３０ｃでスリーブ２４を保持するようになっている。
【符号の説明】
【００３７】
２      基台
４      鉛直軸
６      アーム
８      駆動部
１０      ニードルホルダ
１２      ニードル
１４      チューブ
１６      流路基板
１８      ポート
２０      保持ブロック
２０ａ      貫通孔
２０ｂ      下面側開口部
２０ｃ      ストッパ
２０ｄ      上面側開口部
２０ｅ      バネ止め
２１ａ      保持ブロック本体部
２１ｂ      保持ブロック上端部
２２，２４      スリーブ
２２ａ      先端部
２２ｂ      基端部
２２ｃ      テーパ部
２６      コイルバネ（弾性部材）
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ      弾性保持部材
【図１】
2015175836.tif 000003
【図２】
2015175836.tif 000004
【図３】
2015175836.tif 000005
【図４】
2015175836.tif 000006