(57)【要約】プローブなどを超音波洗浄する装置および対応する方法が開示される。該装置は、超音波発生器（１５）および超音波集中器（２０）を備える。該超音波集中器（２０）は、洗浄空洞（２５）を有する本体部分を含む。該洗浄空洞（２５）は、該プローブ（３０）の外側部分に概ね整合するように成形される。該超音波集中器の第一の端は、該超音波発生器によって生成される超音波エネルギを受けるように適合される。該集中器の第一の端で受けられた該超音波エネルギは、該洗浄空洞の中に集中され、そこで、該超音波エネルギは、該プローブ（または他の対象物）を洗浄するために使用される。該超音波集中器の第二の端は、該洗浄空洞に開かれたアパーチャ（３５）を含み、該プローブを受けるように適合され、該プローブが該洗浄空洞（２５）に入ることを可能にする。
2008528277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブなどを超音波洗浄する装置であって、該装置は、
第一のエネルギ密度レベルで、超音波エネルギを生成するように適合された超音波発生器と、
該プローブの外側部分に整合するように寸法取りされた洗浄空洞を有する超音波集中器であって、該超音波集中器は、該超音波発生器から受けた該超音波エネルギを該洗浄空洞に提供するために、第二のエネルギ密度レベルに集中するのに適合する、超音波集中器と
を備え、
該第二のエネルギ密度レベルは、該第一のエネルギ密度レベルより大きなマグニチュードを有する、装置。
【請求項２】
前記超音波発生器は、
ヘッドマスと、
第一および第二の対向する表面を有する第一の圧電結晶と、
第一および第二の対向する表面を有する第二の圧電結晶と、
該ヘッドマスの近くに第一の表面と、該第一の圧電結晶の該第一の表面と電気接触している第二の表面とを有する第一の電気接触と、
該第一の圧電結晶の該第二の表面と電気接触している第一の表面と、該第二の圧電結晶の該第一の表面と電気接触している第二の表面とを有する第二の電気接触と
を備え、
該第二の圧電結晶の該第二の表面は、前記超音波集中器の第一の端の近くに配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記超音波集中器は、
該超音波集中器の第一の端の近くに主本体マスと、
前記洗浄空洞を実質的に取り囲むネック部分であって、該ネック部分は、該主本体マスから延び、該主本体マスに比べて小さな断面を有する、ネック部分と
を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記超音波集中器は、前記洗浄空洞と流体連絡を提供するポートを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記洗浄空洞は、異なる断面積を有する少なくとも２つのチャンバを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記洗浄空洞は、該洗浄空洞の中にキャビテーションを生成するように、前記プローブの前記外側部分に緊密に整合する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記超音波発生器および前記超音波集中器を実質的に取り囲む筺体をさらに備え、
該超音波発生器および該超音波集中器は、振動ノードで、該筺体内で弾力的に装着される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記筺体は、前記超音波発生器から遠くの前記洗浄空洞の領域と流体連絡する１つ以上のフローチャネルを備える、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
プローブなどを超音波洗浄する装置であって、該装置は、
超音波発生器と、
該プローブの外側部分に概ね整合するように成形された洗浄空洞を有する本体部分と、該超音波発生器によって生成された超音波エネルギを受けるように適合された第一の端と、該洗浄空洞に開放されたアパーチャを有する第二の端とを備える超音波集中器であって、該プローブを受けるように適合される、超音波集中器と
を備える、装置。
【請求項１０】
前記超音波発生器は、
ヘッドマスと、
第一および第二の対向する表面を有する第一の圧電結晶と、
第一および第二の対向する表面を有する第二の圧電結晶と、
該ヘッドマスの近くに第一の表面と、該第一の圧電結晶の該第一の表面と電気接触している第二の表面とを有する第一の電気接触と、
該第一の圧電結晶の該第二の表面と電気接触している第一の表面と、該第二の圧電結晶の該第一の表面と電気接触している第二の表面とを有する第二の電気接触と
を備え、
該第二の圧電結晶の該第二の表面は、前記超音波集中器の第一の端の近くに配置される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記超音波集中器の前記本体部分は、
該超音波集中器の前記第一の端の近くに主本体マスと、
前記洗浄空洞を実質的に取り囲むネック部分であって、該ネック部分は、該主本体マスから延び、該主本体マスに比べて小さな断面を有する、ネック部分と
を備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記洗浄空洞は、異なる断面積を有する少なくとも２つのチャンバを備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
前記洗浄空洞は、該洗浄空洞内の洗浄流体のキャビテーションを生成するように、前記プローブの前記外側部分に緊密に整合する、請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
前記超音波発生器および前記超音波集中器を実質的に取り囲む筺体をさらに備え、
該超音波発生器および該超音波集中器は、振動ノードで、該筺体内で弾力的に装着される、請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
前記筺体は、前記超音波集中器の前記第二の端で前記アパーチャの近くの前記洗浄空洞の領域と流体連絡する１つ以上のフローチャネルを備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
プローブなどを超音波洗浄する装置であって、該装置は、
超音波発生器と、
該プローブの外側部分に緊密に整合するように成形された洗浄空洞を有する超音波集中器であって、該超音波集中器は、該超音波発生器によって生成された広いビームの超音波エネルギを、該洗浄空洞内の流体に向けて、より狭いビームの超音波エネルギにフォーカスするように適合された、超音波集中器と
を備える、装置。
【請求項１７】
前記超音波発生器は、
ヘッドマスと、
第一および第二の対向する表面を有する第一の圧電結晶と、
第一および第二の対向する表面を有する第二の圧電結晶と、
該ヘッドマスの近くに第一の表面と、該第一の圧電結晶の該第一の表面と電気接触している第二の表面とを有する第一の電気接触と、
該第一の圧電結晶の該第二の表面と電気接触している第一の表面と、該第二の圧電結晶の該第一の表面と電気接触している第二の表面とを有する第二の電気接触と
を備え、
該第二の圧電結晶の該第二の表面は、前記超音波集中器の第一の端の近くに配置される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記超音波集中器は、
該超音波発生器の近くに配置された主本体マスと、
前記洗浄空洞を実質的に取り囲むネック部分であって、該ネック部分は、該主本体マスから延び、該主本体マスに比べて小さな断面を有する、ネック部分と
を備える、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記洗浄空洞は、異なる断面積を有する少なくとも２つのチャンバを備える、請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記洗浄空洞は、該洗浄空洞内の洗浄溶液のキャビテーションを生成するように、前記プローブの前記外側部分に整合する、請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
前記超音波発生器および前記超音波集中器を実質的に取り囲む筺体をさらに備え、
該超音波発生器および該超音波集中器は、振動ノードで、該筺体内で弾力的に装着される、請求項１６に記載の装置。
【請求項２２】
前記筺体は、前記超音波発生器の遠くにある前記洗浄空洞の領域と流体連絡する１つ以上のフローチャネルを備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
プローブなどを超音波洗浄する装置であって、該装置は、
超音波発生器と、
該超音波発生器の近くに主本体マスと、該主本体マスから延びるネック部分とを有する概ねホルン型の超音波集中器であって、該主本体マスは、該超音波発生器からの超音波エネルギを受け、該超音波エネルギを該ネック部分に導くように適合され、該ネック部分は、該主本体マスに比べて小さな断面を有し、該ネック部分は、該プローブの外側部分に整合するように寸法取りされて、中心に配置された洗浄空洞と、該プローブが該洗浄空洞にアクセスし得る際に介するアパーチャとを有する、超音波集中器と
を備える、装置。
【請求項２４】
前記超音波発生器は、
ヘッドマスと、
第一および第二の対向する表面を有する第一の圧電結晶と、
第一および第二の対向する表面を有する第二の圧電結晶と、
該ヘッドマスの近くに第一の表面と、該第一の圧電結晶の該第一の表面と電気接触している第二の表面とを有する第一の電気接触と、
該第一の圧電結晶の該第二の表面と電気接触している第一の表面と、該第二の圧電結晶の該第一の表面と電気接触している第二の表面とを有する第二の電気接触と
を備え、
該第二の圧電結晶の該第二の表面は、前記超音波集中器の第一の端の近くに配置される、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記洗浄空洞は、異なる断面積を有する少なくとも２つのチャンバを備える、請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記洗浄空洞は、該洗浄空洞内の洗浄流体のキャビテーションを生成するように、前記プローブの前記外側部分に緊密に整合する、請求項２３に記載の装置。
【請求項２７】
前記超音波発生器および前記超音波集中器を実質的に取り囲む筺体をさらに備え、
該超音波発生器および該超音波集中器は、振動ノードで、該筺体内で弾力的に装着される、請求項２３に記載の装置。
【請求項２８】
前記筺体は、前記超音波集中器の前記第二の端で前記アパーチャの近くにある前記洗浄空洞の領域と流体連絡する１つ以上のフローチャネルを備える、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
プローブなどを超音波洗浄する方法であって、該方法は、
第一のエネルギ密度レベルで、超音波エネルギを生成するステップと、
該超音波エネルギを洗浄空洞に提供するために第二のエネルギ密度レベルに集中するステップであって、該洗浄空洞は、該プローブの外側部分に緊密に整合するように適合され、該第二のエネルギ密度レベルは、該第一のエネルギ密度レベルより大きなマグニチュードを有する、ステップと、
ある量の流体を該洗浄空洞の中に導くステップと、
該洗浄空洞の中に該プローブを導くステップと
を包含する、方法。
【請求項３０】
前記ある量の流体は、前記プローブを介して前記洗浄空洞の中に導かれる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記ある量の流体は、前記洗浄空洞の第一の端の近くにある少なくとも１つのアパーチャを介して前記洗浄空洞の中に導かれる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記ある量の流体は、前記洗浄空洞の一端の周辺に配置された複数のアパーチャを介して前記洗浄空洞の中に導かれる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
さらなるある量の流体を、前記洗浄空洞の第二の端の周辺に配置された複数のアパーチャを介して前記洗浄空洞の中に導くステップをさらに包含する、請求項３１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、一般的に、実験器具におけるプローブなどを洗浄するために使用される方法および装置に向けられる。より具体的には、本発明は、そのようなプローブなどを洗浄するために、超音波エネルギを用いる方法および装置を含む。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
所望の調合および／または分析作業を実行するためには、実験器具は、しばしば、物質をある場所から他の場所へと移動しなくてはならない。このような移動は、しばしば、サンプルコンテナ、試薬コンテナ、反応キュベット、または他の容器の間で、所定量の液体サンプルまたは試薬を運搬することを含む。これらの移動に使用される特定のツールは、ピペッタ、サンプリングプローブなどを含む。しばしば、これらのツールは、小さな断面を有する細長い本体を有する。ツールの機能に応じて、細長い本体は、中空（ｈｏｌｌｏｗ）であり得る。
【０００３】
この種のツールと関連する問題の一つは、サンプルまたは試薬を有するコンテナに、以前に調合された別のサンプルまたは試薬の残渣がキャリーオーバーされていることである。キャリーオーバーがあると、特に流体試薬およびサンプルにおいて、調合および／または分析作業の品質および再現性が劣る結果となる。このため、移動ツールは、移動ステップの間に、徹底的に洗浄されねばならない。
【０００４】
様々な方法および装置が、このようなツールを洗浄し、これによってキャリーオーバーを防止するように設計されてきた。このような装置の一つが、特許文献１（Ｐｅｄｒｏｓｏらに１９９５年５月１４日に付与された米国特許、発明の名称「Ｍｉｃｒｏｓａｍｐｌｅ  Ｈａｎｄｌｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」）に図示され、記載されている。特許文献１に開示される装置は、サンプルを吸引するプローブと、通路を有する洗浄メカニズムとを含み、そのプローブは、その通路内を移動可能である。この通路は、両端を有する洗浄チャンバを有する。一端は、雰囲気に開放され、サンプルの近くである。洗浄メカニズムは、１つの流体ディレクタと、２つの真空アプリケータとをさらに含む。真空アプリケータは、チャンバの両端に配置される一方、流体ディレクタは、これらの真空アプリケータの間に配置される。洗浄モードの間、流体ディレクタは、プローブに対して洗浄流体を注入し、真空アプリケータは、洗浄流体を除去し、洗浄流体が外に出るのを防ぎ、プローブを乾燥させる。洗浄流体が外部に出るのを防ぎ、プローブを乾燥させることは、洗浄チャンバの中に、雰囲気からのガスが流入可能とすることによって達成される。
【０００５】
キャリーオーバーを防止するために設計されたさらなる装置は、特許文献２（Ｒｏｄｏｍｉｓｔａらに１９９１年２月１２日に付与された米国特許、発明の名称「Ｐｒｏｂｅ  Ｗｉｐｉｎｇ」）に開示されている。特許文献２は、プローブが流体サンプルに暴露された後に、流体残渣をそのプローブ外部表面から除去する装置に意図して向けられている。この装置は、プローブの外部表面から残渣をふき取る接触表面を有するワイパーを含む。また、この装置は、プローブ内の接触表面からふき取った残渣を回収する（ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ）ために、接触表面と協働する流体流れ経路も含む。さらなるメカニズムは、接触表面が両者間で相対的な運動を引き起こし、プローブの外部表面に沿って一掃されるように提供される。
【０００６】
さらなるプローブ洗浄装置は、同様に当分野で公知である。そのような装置には、特許文献３〜７に開示された装置を含む。
【０００７】
超音波エネルギは、プローブ尖端の洗浄プロセスを補助するために使用され得る。この方法で超音波エネルギを用いるこのような装置の一つが、特許文献８（Ｃｈｏｐｅｒｅｎａらに１９９８年１２月８日に付与された米国特許、発明の名称「Ｄｅｖｉｃｅ  ｆｏｒ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ」）に開示されている。特許文献８は、概して、サンプリングプローブの尖端に超音波発生器を取り付けることについて、言及している。超音波エネルギは、流体を混合し、レベルを感知し、プローブ洗浄を補助するために使用される。しかしながら、特許文献８は、この所望の目的を単に述べるだけで、組み合わされたプローブ尖端／超音波発生器に対する構造について、何ら開示していない。同様の示唆は、特許文献９（Ｗａｎｇらに１９９２年７月７日に付与された米国特許、発明の名称「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｏｌｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｒｅａｇｅｎｔｓ」）に含まれる。
【０００８】
この技術は、プローブ尖端を超音波発生器と一般的な方法で組み合わせることを、とりわけ、洗浄目的で示唆している。しかしながら、プローブなどを洗浄する超音波エネルギの実用的な使用については、まだ見出されていない。
【特許文献１】米国特許第４，５１６，４３７号明細書
【特許文献２】米国特許第４，９９１，４５１号明細書
【特許文献３】米国特許第４，７３０，６３１号明細書
【特許文献４】米国特許第４，８１７，４４３号明細書
【特許文献５】米国特許第５，１８６，１９４号明細書
【特許文献６】米国特許第５，６０３，３４２号明細書
【特許文献７】米国特許第５，８２７，７４４号明細書
【特許文献８】米国特許第５，８４６，４９１号明細書
【特許文献９】米国特許第５，１２８，１０３号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（発明の概要）
プローブなどを超音波洗浄する装置および対応する方法が開示される。該装置は、超音波発生器および超音波集中器を備える。該超音波集中器は、洗浄空洞を有する本体部分を含む。該洗浄空洞は、該プローブの外側部分に概ね整合するように成形される。該超音波集中器の第一の端は、該超音波発生器によって生成される超音波エネルギを受けるように適合される。該集中器の第一の端で受けられた該超音波エネルギは、該洗浄空洞の中に集中され、そこで、該超音波エネルギは、該プローブ（または他の対象物）を洗浄するために使用される。該超音波集中器の第二の端は、該洗浄空洞に開かれたアパーチャを含み、該プローブを受けるように寸法取りされ、該プローブが該洗浄空洞に入ることを可能にする。
【００１０】
プローブなどを超音波洗浄する方法も、また開示される。該方法に従うと、超音波エネルギは、第一のエネルギ密度レベルで生成される。この超音波エネルギは、次いで、洗浄空洞の中にフォーカスする第二のエネルギ密度レベルに集中される。該洗浄空洞は、該プローブ（など）の外側部分に緊密に整合するように適合される。該第二のエネルギ密度レベルは、該第一のエネルギ密度レベルよりも大きなマグニチュードを有する。ある量の洗浄流体が、該洗浄空洞の中に導かれ、該プローブは、超音波洗浄のために該洗浄空洞の中に挿入される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（発明の好ましい実施形態の説明）
超音波エネルギを用いて、プローブなどを洗浄するのに適した装置の一実施形態は、図１の１０で示される。一般的に述べると、装置１０は、超音波発生器１５および超音波集中器２０を含み、超音波集中器２０は、自身の中に形成された洗浄空洞２５を有する。好ましくは、超音波発生器１５および超音波集中器２０は、所望の超音波動作周波数で、共鳴半波構造を形成する。洗浄空洞２５は、プローブ３０の外側部分に緊密に整合する（ｃｏｎｆｏｒｍ）ように寸法取りされる。例えば、洗浄空洞２５は、１．６ミリメートルと１．９ミリメートルとの間の外径を有するプローブ３０に適合するように、３．１ミリメートルと３．８ミリメートルとの間の内径を有し得る。洗浄空洞２５の内壁と典型的なプローブ３０の外側との間のクリアランスは、好ましくは、基本的な実施形態で、０．６ミリメートルと１．１ミリメートルとの間の範囲であるが、他のクリアランスも、同様に使用され得る。図示された実施形態のプローブ３０および洗浄空洞は、形状において円筒状であるが、他の形状も設計要求に応じて、同様に使用され得る。
【００１２】
超音波発生器１５は、プローブ３０を洗浄するために利用される超音波エネルギを生成するように適合される。図示される実施形態において、発生器１５は、中央アパーチャ３５を有する円筒状構造として形成される。発生器１５の構造は、複数の個々のコンポーネントからなる。図示された実施形態の個々のコンポーネントは、ヘッドマス（ｈｅａｄ  ｍａｓｓ）４０、第一および第二の圧電結晶４５および５０、ならびに一対のディスク状の電極５５および６０を含む。圧電結晶４５および５０は、同様にディスク状であり、それぞれの圧電結晶は、対応する対向する平面表面を含む。電極６０は、超音波集中器２０の第一の端の近くに第一の表面と、圧電結晶５０と電気的に接触している第二の表面とを含む。電極５５は、圧電結晶４５と電気的に接触している第一の表面と、圧電結晶５０と電気的に接触している第二の表面とを含む。圧電結晶４５は、ヘッドマス４０と接触している。
【００１３】
圧電結晶４５および５０は、好ましくは、ジルコン酸チタン酸鉛から形成され、また、これらの圧電結晶は、電力のソース６５から電極５５および６０を介して受信される電気信号シミュレーションに応答して、必要な超音波振動を生成するために使用される。電極５５および６０は、好ましくは、ベリリウム銅から形成される。ヘッドマス４０は、圧電結晶４５および５０によって生成された超音波エネルギを反射して、超音波集中器２０に向ける。ヘッドマス４０および超音波集中器２０は、好ましくは、ステンレス鋼またはチタンから形成される。
【００１４】
超音波集中器２０は、発生器１５によって提供された超音波エネルギを洗浄空洞２５およびその中身にフォーカスするように動作する。これは、超音波集中器２０が、発生器１５から第一のエネルギ密度レベルで超音波エネルギを受け、この超音波エネルギを洗浄空洞２５内で、より高い第二のエネルギ密度レベルに集中するように、超音波集中器２０を構成することにより達成され得る。超音波集中器２０は、アンテナ理論の観点からも、また構成され得る。このアンテナ理論において、集中器２０は、超音波発生器１５から受信した広いビーム超音波信号から、洗浄空洞２５内の流体に超音波エネルギの狭いビームを向ける超音波アンテナとして構成される。
【００１５】
図示される実施形態において、超音波集中器２０は、一般にホルン型（ｈｏｒｎ−ｓｈａｐｅｄ）であり、円筒状本体部分７０およびネック部分７５を含む。本体部分７０は、超音波集中器２０の主たるマスを構成し、超音波発生器１５によって提供される超音波エネルギを受ける。ネジボルト（ｔｈｒｅａｄｅｄ  ｆａｓｔｅｎｅｒ）８０は、発生器１５のアパーチャ３５を通して伸び、発生器１５と集中器２０とを互い固定するように、本体部分７０のさらなるアパーチャ８５を係合する。
【００１６】
ネック部分７５は、超音波発生器１５と反対側の本体部分７０の一端から延びる。図示された実施形態において、ネック部分７５は長細い管の形状で、このネック部分７５の中に、洗浄空洞２５が中心に配置される。開口部９０は、超音波発生器１５から遠くにあるネック部分７５の一端に位置し、この開口部９０によって、洗浄空洞２５へのプローブ３０の出し入れが可能になる。
【００１７】
ネック部分７５の断面積は、本体部分７０の断面積よりも実質的に小さい。断面積にこの差があることにより、ネック部分７５の中で体験される超音波エネルギ密度レベルは、本体部分７０の中で体験される超音波エネルギ密度レベルよりも大きい。このように、超音波発生器１５から受ける超音波エネルギは、洗浄空洞２５とその中身とを含むネック部分７５の中にフォーカスされる。一実施形態において、本体部分７０の断面積は、３８７ミリメートルと３９４ミリメートルとの間である一方、ネック部分７５の断面積は、２５ミリメートルと２７．５ミリメートルとの間である。本体部分７０の断面積とネック部分７５の断面積との間の比は、好ましくは約１５対１であるが、様々な設計のコンテキストにおいて、他の比も適切であり得る。
【００１８】
超音波集中器２０の幾つかの異なる実施形態が、図２Ａ〜図２Ｃに示される。図２Ａに示される実施形態において、洗浄空洞２５は、その全長にわたり一定の内径を有する実質的に円筒形状を有する。このため、洗浄空洞２５内の洗浄液は、剪断作用を用いて、洗浄空洞２５の中にプローブ３０に逆らうように主として移動される。図１、図２Ｂ、および図２Ｃに示される実施形態において、洗浄空洞２５は、異なる直径を有する２つ以上のチャンバに分割される。ここでは、２つのチャンバ９５および１００は、チャンバ９５の直径がチャンバ１００の直径より大きいものが用いられている。洗浄空洞２５を異なる直径を有する２つのチャンバに分割することによって、洗浄空洞２５内の洗浄液は、剪断作用と垂直作用との双方を用いて、プローブ３０に逆らって移動する。チャンバ９５の直径とチャンバ１００の直径との間の差は、好ましくは、０．６ミリメートルであるが、様々な設計のコンテキストにおいて、他の直径差も適切であり得る。
【００１９】
超音波発生器１５および超音波集中器２０は、構造を実質的に取り囲む筐体１０５の中に弾力的に支持される。好ましくは、筐体１０５のコンポーネントは、アクリル系材料または他の丈夫なプラスチック、あるいは非導電性材料から形成される。図示された特定の実施形態において、筐体１０５は、主筐体部材１１０およびエンドキャップ１１５を含む。主筐体部材１１０およびエンドキャップ１１５は、一緒に結合されたとき、環状溝１２１を形成する。フランジ１２２は、本体部分７０の外側の辺りに伸び、環状溝１２１を係合する。Ｏリング１２３が、筐体１０５内で発生器１５および集中器２０を弾力的に支持するために、フランジ１２２の各側に配置される。好ましくは、フランジ１２２は、筐体１０５内で超音波発生器１５および超音波集中器２０を支持するために、ネック部分７５の下の軸方向運動の節点に、あるいはその節点の近くに配置される。このようにして、装着位置において、筐体１０５と発生器／集中器の組み合わせ構造との間の動きが最小化される。
【００２０】
装置１０は、流体ポート１２５を含み得、この流体ポート１２５は、筐体１０５および本体部分７０の側壁を介して伸びる。流体ポート１２５は、洗浄空洞２５の底部分で終了し、洗浄空洞２５に洗浄液を提供するために、および／または洗浄プロセスの様々な部分の間に、洗浄空洞２５から洗浄液を抽出するために使用され得る。洗浄空洞２５に洗浄液を提供し、および／または洗浄空洞２５から洗浄液を除去する他の方法も、また使用され得る。例えば、プローブ３０が中空であるとき、洗浄液は、プローブ３０の中空を介して、洗浄空洞２５の中に注ぎこまれ得る。
【００２１】
任意の洗浄液が、この開示された装置において使用され得る。典型的には、脱イオン水、または超音波エネルギを用いて洗浄を促進することで知られる物質の他の水溶液が、使用され得る。非水溶液も、また利用され得る。洗浄溶液の特定の温度、ｐＨ、および他の特性は、その洗浄溶液から洗浄されるプローブの特定の性質および物質に依存する。
【００２２】
図３は、プローブ洗浄装置１０の実施形態を示す。この装置は、全体の洗浄プロセスを促進するために提供される流体流れ経路をさらに含む。本実施形態の様々な構造は、破線で輪郭を示され、この実施形態の一般的な特徴のみが、簡略化のために、数字でラベル付けされている。この実施形態において、装置１０は、１３０で概略的に示される第一の流体流れ経路が提供される。この第一の流体流れ経路１３０は、プローブ３０の周囲および／または洗浄空洞２５の中に洗浄流体のシャワーを提供するように適合する。第二の流体流れ経路は、１３５で概略的に示され、プローブ３０および／または洗浄空洞２５から洗浄溶液を除去するために提供される。各流体流れ経路１３０および１３５は、洗浄空洞２５の開口部９０の近くに配置される。トップキャップ１２０も、また本実施形態で使用され、ネジ部品１３１で主筐体１１０に固定される。
【００２３】
第一の流体流れ経路１３０の詳細な実施形態は、図４Ａおよび図４Ｂに示される。第一の流体流れ経路１３０は、カップリング部分１４５を有する入口１４０と、水平部分１５０と、垂直部分１５５とを有する。このカップリング部分１４５は、流れ経路１３０を外部洗浄流体供給ライン（図示せず）に接続するように適合する。入口１４０は、洗浄流体の外部ソースと洗浄流体マニホールド１６０との間の流体連絡を提供する。マニホールド１６０は、補助チャンバ（ａｕｘｉｌｉａｒｙ  ｃｈａｍｂｅｒ）１６５の周囲に続く環帯（ａｎｎｕｌｕｓ）の形状で構成される。補助チャンバ１６５は、洗浄空洞２５の開口部９０の上に配置され、チャンバ１６５内の全ての流体を洗浄空洞２５の中に下向きに導くように勾配が付けられた側壁を含む。洗浄溶液は、マニホールド１６０から複数の洗浄ノズル１７０を介して補助チャンバ１６５の中に導かれる。ノズル１７０は、プローブ３０の外側を完全に覆うことを確保するために、チャンバ１６５の外周全体の周囲に洗浄流体を吹き付ける（ｓｐｒａｙ）ようにアレンジされる。
【００２４】
第二の流体流れ経路１３５の特定の実施形態は、図５に示される。第二の流体流れ経路１３５は、カップリング部分１８０を有する入口１７５と、水平部分１８５と、垂直部分１９０と、上向き角度付き部分１９２と、下向き角度付き部分１９３とを有する。このカップリング部分１８０は、流れ流路１３５を外部空気配管（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  ｌｉｎｅ）（図示せず）に接続するように適合する。入口１７５は、外部ポンプと真空マニホールド１９５との間の流体連絡を提供する。真空ポート２００は、真空マニホールド１９５と補助チャンバ１６５の上部外周との間に延びる。ポート２００は、プローブ３０の外周から流体を真空引きしやすくするようにアレンジされる。Ｏリング２０５および２１０は、第一と第二の流体流れ経路１３０および１３５の周囲に配置されるが、これは、装置１０の他の部分から経路を選択的に密封するためである。
【００２５】
多数の異なる洗浄プロセスが、装置１０で実現され得る。例示的なプロセスシーケンスに従うと、洗浄空洞２５は、まず、流体ポート１２５を介して洗浄溶液で満たされる。電源６５によって、交流電圧が電極５５および６０を介して圧電結晶４５および５０に提供される。電源６５によって提供される電圧の典型的な周波数は、２０ｋＨｚと６０ｋＨｚとの間の範囲である。電圧が印加された結果、図１の矢印２２０の方向に、圧電結晶４５および５０の振動伸縮が生じ、これによって、所望のエネルギ密度レベルで超音波エネルギを生成する。
【００２６】
発生器１５の結晶４５および５０によって生成された超音波エネルギは、超音波集中器２０の第一の端で最終的に受けられる。超音波集中器２０は、超音波集中器２０が受ける超音波エネルギを洗浄空洞２５の中に含まれる洗浄流体の中にフォーカスする。次いで、プローブ３０は、洗浄空洞２５の中で下に降ろされ得、随意で、さらなる量の洗浄流体が、プローブを介して分配され（ｄｉｓｐｅｎｓｅｄ）得る。追い出された流体は、洗浄空洞２５の中に含まれ得るか、あるいは、第二の流体流れ経路１３５と関連した真空引き作用による除去のために、補助チャンバ１６５の中に溢れ出ることが可能となり得る。洗浄空洞２５の中への流体の流れは、洗浄プロセスの間中、連続的であり得るか、あるいは、プロセスの選択された部分の間、断続的に付与され得る。
【００２７】
プローブ３０は、その外部での洗浄流体の高速移動によって洗浄される。プローブ３０の中に配置された（ｄｉｓｐｏｓｅｄ）任意の洗浄流体がある場合、ある量の超音波エネルギは、流体の外部を介して、プローブ３０に与えられ、ある程度の内側スクラビング（ｓｃｒｕｂｂｉｎｇ）を提供する。随意で、プローブ３０の内部は、いくらかましになった汚れを除去するために、洗浄流体でフラッシュされ（ｆｌｕｓｈｅｄ）得る。
【００２８】
超音波洗浄の期間が経過すると、洗浄流体は、洗浄空洞２５から、例えば、流体ポート１２５を介して排出される。プローブ３０の外部は、第一の流体経路１３０を介して提供される洗浄流体のシャワー吹き付けでフラッシュされ得る。このフラッシング工程は、プローブ３０が洗浄空洞２５から抽出される際に、実行され得る。さらに、洗浄流体は、第二の流体流れ経路１３５によって提供される真空を介して、プローブ３０の外部から除去され得る。随意に、フラッシングおよび真空引きの工程は、プローブが空洞２５から抽出される際に、同時に起こり得る。
【００２９】
装置１０は、任意の小さな直径／断面の部材を洗浄するのに、特に適している。このようなアイテムは、サンプルプローブ、針、ワイヤ、ペン先などを含むが、これらに限定されない。
【００３０】
上述のシステムの基本的な教示から逸脱することなく、数多くの改変がこのシステムになされ得る。本発明は、１つ以上の特定の実施形態を参照して、十分に詳細に記載されてきたが、当業者は、添付の請求項に述べられる本発明の範囲および精神から逸脱することなく、これらの実施形態に変更がなされ得ることを認識する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に従って構成されたプローブ洗浄装置の断面図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｃは、図１に示される装置を使用するのに適した超音波エネルギ集中器の様々な実施形態の断面図である。
【図３】図３は、プローブ洗浄装置の第二の実施形態の側面図である。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、図３に示される実施形態で用いられる流体シャワー吹き付け経路の一実施形態の断面図である。
【図５】図５は、図３に示される実施形態で用いられる真空経路の一実施形態の断面図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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