(57)【要約】【課題】ノズルチップの脱落をより効果的に防止できるノズル装置を提供する。【解決手段】ノズル装置は、退避位置と係合位置との間で移動可能な保持部材２４を備えている。保持部材２４には、切り欠きが形成されている。この切り欠きの幅は、ノズルチップ５０の上端に形成された大径部５０ａの外径より小さく、かつ、大径部５０ａの下側に続く中間部５０ｂの外径より大きい。保持部材２４が係合位置に移動すると、ノズルチップ５０の大径部５０ａが切り欠きの周縁に引っ掛った状態となる。その結果、ノズルチップ５０の離脱方向への移動が阻害され、ノズルチップ５０の脱落が防止される。【選択図】図４
2008046002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルチップが交換可能なノズル装置であって、
ノズルチップが嵌合される筒状のフィッティング部と
フィッティング部に嵌合されたノズルチップの一部と係合することで当該ノズルチップの脱落を防止する係合部材を備えた脱落防止機構と、
を備え、
前記係合部材は、ノズルチップの一部に係合する係合位置と、ノズルチップのフィッティング部への着脱動作を許容する退避位置と、の間で移動可能であることを特徴とするノズル装置。
【請求項２】
請求項１に記載のノズル装置であって、
ノズル基部は、さらに、ノズルチップが嵌合されたフィッティング部を下側に付勢する付勢手段を備え、
係合部材は、フィッティング部を付勢手段に抗して所定距離分だけ上側に押し上げた状態で、ノズルチップの一部に係合することを特徴とするノズル装置。
【請求項３】
請求項２に記載のノズル装置であって、
脱落防止機構は、フィッティング部が付勢手段に抗して前記所定距離以上の距離分だけ上側に移動しているときに、係合部材を退避位置から係合位置に移動させることを特徴とするノズル装置。
【請求項４】
請求項３に記載のノズル装置であって、
脱落防止機構は、フィッティング部に嵌合されたノズルチップの先端が容器に当接した際、または、チップトレイに載置されているノズルチップにフィッティング部を挿入している際に、係合部材を退避位置から係合位置に移動させることを特徴とするノズル装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のノズル装置であって、
係合部材は、ノズルチップの長軸に対して直交する軸を中心として回動自在であることを特徴とするノズル装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のノズル装置であって、
ノズルチップが、その上端に形成された外径の大きい大径部と、その下側に続く中間部と、を有する場合に、
係合部材は、大径部における外径より小さく、中間部における外径より大きい幅の切り欠きがノズルチップに係合する係合部として形成されていることを特徴とするノズル装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のノズル装置であって、
係合部材のうち少なくともノズルチップと接触する部位は、低摩擦材料により覆われていることを特徴とするノズル装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか1項に記載のノズル装置であって、
係合部材のうち、ノズルチップ側の端部には、テーパが形成されていることを特徴とするノズル装置。
【請求項９】
ノズル装置に設けられた略筒状のフィッティング部に着脱自在に装着されるノズルチップであって、
ノズル装置が、フィッティング部に嵌合されたノズルチップの一部と係合することで当該ノズルチップの脱落を防止する係合部材を備える場合に、
前記係合部材と係合する第一被係合部と、
第一被係合部より下側に形成され、当該ノズルチップがチップトレイに形成された保持孔に挿入された際に当該保持孔に係合する第二被係合部と、
を備えることを特徴とするノズルチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル基部に設けられた筒状のフィッティング部にノズルチップが着脱自在に装着されるノズル装置、および、当該ノズル装置に装着されるノズルチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズルチップが交換可能なノズル装置においては、ノズルチップを略筒状のフィッティング部に嵌合させ、その際に生じる両者の摩擦力によりノズルチップを保持する構成のものが多い。かかる摩擦力による保持機構は、フィッティング部へのノズルチップの装着、および、フィッティング部からのノズルチップの離脱動作が簡易であるため、多用されている。
【０００３】
ここで、通常、ノズルチップおよびフィッティング部は、嵌合時に十分な保持力が得られるべく設計されている。しかしながら、ユーザが誤った態様でノズル装置を使用した場合、ノズルチップの脱落が生じることがあった。例えば、ノズル装置を使用する際には、ユーザは、当該ノズル装置の所定位置に、液体を収容する液体容器を設置する。このとき、液体容器の設置位置やサイズを間違えると、分注動作時にノズルチップと液体容器とが衝突し、ノズルチップの脱落が生じる場合がある。また、ノズル装置の近傍に、振動が生じ易い他の装置などが設置されていると、当該他の装置の振動がノズル装置に伝達され、ノズルチップの脱落を誘発する場合があった。
【０００４】
また、一部のノズル装置のなかには、フィッティング部に嵌合されたノズルチップを、液体の吸引または吐出の際に、液体を収容する容器に当接や嵌合させるものもある。かかるノズル装置としては、例えば、反応容器に所定の材料をいれて反応させた後に、反応容器に収容されている物質を固体と液体とに分離して所定の反応生成物を精製する精製装置に用いられるノズル装置が挙げられる。かかる精製装置に用いられるノズル装置では、反応容器に形成された管状空間とノズルチップとが連結された一つの管体として機能するべく、当該管状空間にノズルチップを挿入、嵌合して、液体の吸引または吐出を行う。この場合、ノズルチップと反応容器との間には大きな摩擦力が発生することになる。そして、この状態でフィッティング部を上側に引き上げたとき、ノズルチップと反応容器との摩擦力が、ノズルチップとフィッティング部との摩擦力より大きい場合には、ノズルチップがフィッティング部から脱落することになる。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２４２１２９号公報
【特許文献２】特開２００１−３２４５０９号公報
【特許文献３】特開平１１−３４４４９９号公報
【特許文献４】特開２００１−３３４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１−４には、ノズルチップのフィッティング部への装着に関する各種機能を向上させるための技術が開示されている。特に、特許文献１は、ノズルチップの脱落を防止することを目的としている。しかしながら、この特許文献１は、ノズルチップをフィッティング部との摩擦力を向上させることによりノズルチップ脱落を防止する技術が開示されているに過ぎない。その結果、ノズルチップ脱落を効果的に防止できるとは言い難い。また、その他の特許文献２−３も、基本的に、ノズルチップとフィッティング部との摩擦力によりノズルチップの保持を行うに過ぎず、いずれの技術をもってしても、ノズルチップの脱落を効果的に防止することは困難であった。
【０００７】
そこで、本発明では、より効果的に、ノズルチップの脱落を防止でき得るノズル装置およびノズルチップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のノズル装置は、ノズルチップが交換可能なノズル装置であって、ノズルチップが嵌合される筒状のフィッティング部と、フィッティング部に嵌合されたノズルチップの一部と係合することで当該ノズルチップの脱落を防止する係合部材を備えた脱落防止機構と、を備え、前記係合部材は、ノズルチップの一部に係合する係合位置と、ノズルチップのフィッティング部への着脱動作を許容する退避位置と、の間で移動可能であることを特徴とする。
【０００９】
好適な態様では、ノズル基部は、さらに、フィッティング部を下側に付勢する付勢手段を備え、係合部材は、フィッティング部を付勢手段に抗して所定距離分だけ上側に押し上げた状態で、ノズルチップの一部に係合する。この場合において、脱落防止機構は、フィッティング部が付勢手段に抗して前記所定距離以上の距離分だけ上側に移動しているときに、係合部材を退避位置から係合位置に移動させることが望ましい。また、脱落防止機構は、フィッティング部に嵌合されたノズルチップの先端が容器に当接した際、または、チップトレイに載置されているノズルチップにフィッティング部を挿入している際に、係合部材を退避位置から係合位置に移動させることが望ましい。
【００１０】
他の好適な態様では、係合部材は、ノズルチップの長軸に対して直交する軸を中心として回動自在である。他の好適な態様では、ノズルチップが、その上端に形成された外径の大きい大径部と、その下側に続く中間部と、を有する場合に、係合部材は、大径部における外径より小さく、中間部における外径より大きい幅の切り欠きがノズルチップに係合する係合部として形成されている。
【００１１】
他の好適な態様では、係合部材のうち少なくともノズルチップと接触する部位は、低摩擦材料により覆われている。他の好適な態様では、係合部材のうち、ノズルチップ側の端部には、テーパが形成されている。
【００１２】
他の本発明であるノズルチップは、ノズル装置に設けられた略筒状のフィッティング部に着脱自在に装着されるノズルチップであって、ノズル装置が、フィッティング部に嵌合されたノズルチップの一部と係合することで当該ノズルチップの脱落を防止する係合部材を備える場合に、前記係合部材と係合する第一被係合部と、第一被係合部より下側に形成され、当該ノズルチップがチップトレイに形成された保持孔に挿入された際に当該保持孔に係合する第二被係合部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のノズル装置によれば、ノズルチップの一部と係合する係合部材が設けられているため、より効果的にノズルチップの脱落を防止できる。また、本発明のノズルチップによれば、ノズル装置の係合部材と係合する第一被係合部が形成されているため、その脱落が効果的に防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態であるノズル装置１０の概略構成を示す図である。また、図２は、ノズル装置１０の要部斜視図である。このノズル装置１０は、必要に応じて、ノズルチップ５０の交換が可能なディスポーザブル式のノズル装置１０である。また、本実施形態のノズル装置１０は、反応後の溶液を固体と液体とに分離して所望の物質を得る精製装置に搭載されるノズル装置１０を想定している。
【００１５】
フィッティング軸１６などを有するノズル基部１２は、搬送機構３０により水平方向および垂直方向の移動が可能となっている。搬送機構３０は、モータや、当該モータの出力をノズル基部１２に伝達する伝達機構などから構成されており、制御部３２により制御される。
【００１６】
フィッティング軸１６は、その内部に管状の空間が形成された筒状の軸部材である。内部に形成された管状の空間は、ポンプ２８の配管に接続されており、ポンプ２８からのエア圧力を伝達するポンプ配管として機能する。
【００１７】
フィッティング軸１６の下端は、ノズルチップ５０が装着されるフィッティング部２０として機能する。このフィッティング部２０は、ノズルチップ５０の内部形状に応じた外部形状を備えており、下端に向かって僅かなテーパが形成されている。
【００１８】
図１には、チップトレイ５２に保持されたノズルチップ５０をフィッティング軸１６に装着する際の様子が図示されている。ノズルチップ５０は、樹脂などからなるパイプ部材であり、その内外径は下方に向かって段階的に絞られている。使用前のノズルチップ５０は、その上端に形成された外径の大きい大径部５０ａと、その下側に続く中間部５０ｂと、の間に生じる段差を利用してチップトレイ５２に保持されている。すなわち、チップトレイ５２には、大径部５０ａの外径より小さく、かつ、中間部５０ｂの外径より大きい径の保持孔５２ａが多数形成されており、この保持孔５２ａに挿入されたノズルチップ５０の大径部５０ａがチップトレイ５２の表面に係止することでチップトレイ５０の保持が図られている。
【００１９】
ノズルチップ５０を装着する際には、フィッティング部２０が、未使用のノズルチップ５０の真上となる位置までノズル基部１２を移動させる。そして、その状態で、ノズル基部１２を下降させることでフィッティング部２０をノズルチップ５０に挿入し、フィッティング部２０とノズルチップ５０とを嵌合させる。この嵌合によりノズルチップ５０との間に生じる摩擦力によってフィッティング部２０はノズルチップ５０を保持する。
【００２０】
ノズルチップ５０がフィッティング部２０に装着されると、当該フィッティング部２０の内部に形成された管状の空間を介してノズルチップ５０とポンプ２８が接続されることになる。そして、これによりポンプからのエア圧力がノズルチップ５０に伝達され、ノズルチップ５０の先端からの液体の吐出、または、吸引が可能となる。
【００２１】
フィッティング軸１６は、付勢部材１８により下方向に付勢されており、ノズル基部１２全体を保持する基部フレーム１４に対して相対的に昇降可能となっている。これは、ノズル基部１２を下降動作させた際に、フィッティング軸１６やノズルチップ５０が他部材と接触して受ける負荷を吸収するためである。例えば、新たなノズルチップ５０を装着する際には、ノズル基部１２を下降動作させてフィッティング軸１６とチップトレイ５２に保持されたノズルチップ５０とを接触させる。このとき、フィッティング軸１６は、チップトレイ５２から反力、すなわち、上向きの力を受けることになる。この上向きの力が過大となった場合には、フィッティング軸１６を付勢する付勢部材１８が撓み、フィッティング軸１６の更なる下降が防止されるためフィッティング軸１６への負荷が軽減される。
【００２２】
なお、図１では、付勢部材１８として単一のバネ部材のみを図示しているが、付勢部材１８は複数であってもよい。例えば、比較的、バネ定数の小さいジャミングバネと、比較的バネ定数の大きいフィッティングバネの二つのバネを付勢部材１８として用いてもよい。この場合、比較的小さい負荷はジャミングバネで、ジャミングバネで吸収し切れなかった大きい負荷はフィッティングバネで吸収される。つまり、バネ定数の異なる複数のバネを用いることで、比較的、小さい負荷から大きな負荷まで吸収することができ、フィッティング軸１６等にかかる負荷をより低減できる。
【００２３】
ところで、付勢部材１８により負荷が吸収される場合、換言すれば、付勢部材１８が撓んだ場合、フィッティング軸１６は、フレーム１４に対して相対的に上昇することになる。このフィッティング軸１６のフレーム１４に対する上昇は、ジャミングセンサ２２により検出される。ジャミングセンサ２２は、フィッティング軸１６に固着された検出板２２ａと、対向配置された投光器２２ｂおよび受光器２２ｃと、から構成される。投光器２２ｂおよび受光器２２ｃは、フレーム１４に固着されており、付勢部材１８の撓みに関わらず、その位置は不変である。一方、検出板２２ａは、フィッティング軸１６に固着されており、フィッティング軸１６の昇降（付勢部材１８の撓み）に連動してその位置が可変する。この検出板２２ａは、フィッティング軸１６が負荷を受けていない無負荷状態において、投光器２２ｂと受光器２２ｃとの間、すなわち、投光器２２ｂの受光器２２ｃへの投光を遮るような位置に設けられている。フィッティング軸１６がフレーム１４に対して相対的に上昇すると、検出板２２ａもフレーム１４、ひいては、投光器２２ｂおよび受光器２２ｃに対して上昇し、受光器２２ｃによる受光が可能となる。この受光器２２ｃによる受光状態の変化に基づいてフィッティング軸１６の上昇開始が検出される。このジャミングセンサ２２での検出結果は、制御部３２に送られ、各種制御に利用される。なお、ここで説明したジャミングセンサ２２の構成は一例であり、フィッティング軸１６の相対的上昇（付勢部材１８の撓み）が検出できるセンサであれば、当然、他の構成のセンサを用いてもよい。
【００２４】
本実施形態のノズル装置１０は、さらに、フィッティング部２０に装着されたノズルチップ５０の意図しない脱落を防止する脱落防止機構も備えている。脱落防止機構は、保持部材２４、当該保持部材２４を回動させる回動機構３４、保持部材２４の回動状態を検出する回動状態検出機構３６などを備えている。
【００２５】
保持部材２４は、フィッティング部２０に装着されたノズルチップ５０の一部に係合することで、当該ノズルチップ５０の脱落を防止する部材である。この保持部材２４は、具体的には、図２に図示するとおり、回転軸２６が挿通されたベース部４０と、当該ベース部４０に対して直交する方向に延びる支持部４２と、から構成される略Ｌ字状の部材である。回転軸２６は、フィッティング軸１６に対して直交する方向に延びた軸であり、保持部材２４は、この回転軸２６を中心として垂直面内で回動する。また、回転軸２６は、フレーム１４に固着されており、フィッティング軸１６の相対的昇降に関わらず、その位置は不変となっている。
【００２６】
保持部材２４の支持部４２には、ノズルチップ５０の一部と係合する係合部として機能する切り欠き４４が形成されている。この切り欠き４４の幅は、ノズルチップ５０の上端に設けられた大径部５０ａの外径より小さく、かつ、大径部の下側に続く中間部５０ｂの外径より大きくなっている。後に詳説するが、回動により保持部材２４が係合位置に達した際には、この切り欠き４４の内側にノズルチップ５０の中間部５０ｂが収まるとともに、この切り欠き４４の周縁（支持部４２の表面）によりノズルチップ５０の大径部５０ａの下端面が支持される。これによりノズルチップ５０の意図しない脱落が防止されている。また、支持部４２の先端には、テーパ４２ａが形成されている。このテーパ４２ａは、ノズルチップ５０に対する保持部材２４の滑り性を高めるため、および、ノズルチップ５０にかかる負荷の変動を緩やかにするために設けられているが、その詳細については後に詳説する。また、ノズルチップ５０に対する保持部材２４の滑り性を高めるために、保持部材２４の表面は、摩擦係数の低い材質、例えば、テフロン（登録商標）に代表されるフッ素樹脂で被膜されている。
【００２７】
この保持部材２４は、回動機構３４により退避位置と係合位置との間で往復移動が可能となっている。退避位置とは、保持部材２４がノズルチップ５０のフィッティング部２０への着脱動作を阻害しない位置をさす。より具体的には、保持部材２４の支持部４２が、フィッティング部２０からある程度、離れた位置が退避位置となる。なお、図１，２では、保持部材２４が退避位置にある状態を図示している。一方、係合位置は、保持部材２４がフィッティング部２０に装着されたノズルチップ５０の一部と係合する位置をさす。具外的には、保持部材２４の切り欠き４４の内側にノズルチップ５０の中間部５０ｂが収まるとともに、この切り欠き４４の周縁（支持部４２の表面）によりノズルチップ５０の大径部５０ａの下端面が支持される位置が係合位置である。
【００２８】
回動状態検出機構３６は、保持部材２４の回動状態を検出するセンサであり、その構成はジャミングセンサ２２とほぼ同様である。すなわち、回動状態検出機構３６は、保持部材２４と連動して回動する検出板と、対向配置された投光器および受光器と、から構成される。そして受光器での受光状態に基づいて保持部材２４が後に詳説する退避位置にあるか否かを検出する。保持部材２４を退避位置から後述する係合位置に移動させる場合には、保持部材２４が退避位置にあることを確認した上で、予め規定された制御パルス量をモータに出力し、保持部材２４を係合位置方向に回動させる。逆に、保持部材２４を係合位置から退避位置に移動させる場合は、予め規定された制御パルス量をモータに出力して、保持部材２４を退避位置方向に回動させる。そして、規定のパルス量分だけモータが駆動した時点で、保持部材２４が退避位置に達したことが回動状態検出機構３６で検出できれば回動動作が正常に行われたと判断する。なお、パルス数での位置決めが困難なモータを用いる場合には、回動状態検出機構３６として、回動開始を検出するセンサだけでなく保持部材が回動終了位置に達したことを検出するセンサも設け、これらのセンサの出力に基づいて、保持部材２４の駆動を制御する。
【００２９】
制御部３２は、ユーザからの指示に基づいて、ノズル装置１０全体の駆動を制御する。具体的には、ノズル基部１２の搬送経路や、ポンプ２８および回動機構３４の駆動タイミングなどを適宜、算出し、その算出結果に応じた指示を各部に出力する。
【００３０】
次に、ノズルチップ５０の脱落に関して簡単に説明する。既述したとおりノズルチップ５０は、フィッティング部２０との嵌合で生じる摩擦力により保持される。通常、ノズルチップ５０およびフィッティング部２０は、十分な摩擦力が得られるべく、その形状や材質などが設計されている。しかし、特殊な状況下では、嵌合による摩擦力だけでノズルチップ５０を保持できず、ノズルチップ５０がフィッティング部２０から脱落、または、両者の嵌合が緩む場合があった。
【００３１】
例えば、本実施形態のノズル装置１０は、反応後の物質を液体と固体とに分離して精製された物質を得る精製装置に搭載されることを想定している。この液体と固体との分離のために、液体を吸引する際に、ノズルチップ５０に多大な下向きの力が加わる場合がある。
【００３２】
図３は、物質精製のためにノズル装置１０で液体吸引する際の様子を示す図である。物質精製の際には、特殊な形状を有した反応容器７０が用いられる。この反応容器７０には、反応後の物質である固体と液体との混合液７８が収容される反応槽７２と、当該反応槽７２に連通された管状空間７４と、が形成されている。反応槽７２と管状空間７４との間には、固体の通過を阻害し、液体の通過を許容するフィルタ７６が設けられている。
【００３３】
反応槽７２に収容されている混合液７８を固体と液体とに分離する際には、当該反応槽７２に連通された管状空間７４にノズルチップ５０の先端を挿入する。このとき、ノズルチップ５０と管状空間７４の側面とを互いに密着させることで、両者が連結された一つの吸引配管として機能する。この状態でポンプ２８を駆動すれば、吸引配管として機能する管状空間７４を介して反応槽７２に収容されている液体がノズルチップ５０内に吸引されていく。このとき、７８混合液に含まれている固体は、管状空間７４と反応槽７２との間に設けられたフィルタ７６により、その通過が阻害されるため、ノズルチップ５０には液体のみが吸引される。
【００３４】
所定量の液体が吸引できれば、ノズル基部１２は上昇し、次の目的位置へと移動する。このノズル基部１２の上昇時に、ノズルチップ５０に下向きの力が付加される。すなわち、管状空間７４に挿入され、負圧による液体吸引を図った後のノズルチップ５０には、管状空間の側面との間に大きな摩擦力が発生している。この状態でノズルチップ５０を引き上げると、ノズルチップ５０は、管状空間７４の側面との間に生じた摩擦力により下側に引っ張られる。そして、この引っ張りの力により、ノズルチップ５０がフィッティング部２０から脱落する場合があった。また、脱落しなくても、ノズルチップ５０とフィッティング部２０との嵌合状態が緩む場合もあった。
【００３５】
また、上記したような特殊な状況だけでなく、ユーザミスなどによってもノズルチップ５０が脱落する場合があった。例えば、液体を収容する容器として、ユーザが設定とは異なるサイズの容器をノズル装置１０にセットした場合には、ノズルチップ５０と当該容器との干渉が発生し、ノズルチップ５０の脱落を誘発する場合もあった。また、ノズル装置１０の近傍に、振動の発生しやすい他の装置を設置した場合には、当該他の装置からの振動がノズル装置１０に伝達され、ノズルチップ５０の脱落を誘発する場合もある。
【００３６】
そこで、本実施形態では、既述した脱落防止機構を設け、ノズルチップ５０の脱落を防止している。図４は、この脱落防止機構の基本的な動きを示す図である。
【００３７】
図４（ａ）に図示するように、ノズルチップ５０をフィッティング部２０に装着する際、保持部材２４は、当該装着動作を阻害しない退避位置、具体的には、フィッティング部２０から離れた位置に移動している。一方、ノズルチップ５０が装着された後、当該ノズルチップ５０の脱落を防止する必要が生じれば、回動機構３４は、保持部材２４を回動させ、係合位置、すなわち、切り欠き４４の内側にノズルチップ５０の中間部５０ｂが収まる位置へと移動させる（図４（ｃ）参照）。ここで、既述したとおり、保持部材２４の切り欠き４４は、ノズルチップ５０の大径部５０ａの外径よりも小さい。そのため当該係合位置に保持部材２４が位置すると、ノズルチップ５０が下向きの力を受けて下方向（離脱方向）移動しようとしても、大径部５０ｂが切り欠き４４の周縁に引っ掛かり、当該下方向の移動が阻害されることになる。換言すれば、保持部材２４によりノズルチップ５０のフィッティング部２０からの離脱が効果的に防止される。
【００３８】
ここで、係合位置において、保持部材２４の支持部４２とノズルチップ５０の大径部５０ａの下端面との間には間隙がないことが望ましい。両者の間に間隙が生じていると、その間隙分だけノズルチップ５０の下方への移動が許容され、ノズルチップ５０とフィッティング部２０との嵌合が緩むことになるからである。
【００３９】
そこで、本実施形態では、付勢部材１８の付勢力などを利用して保持部材２４とノズルチップ５０との位置関係の調整を図っている。図５は、この位置関係の調整の様子を示す図である。なお、この図５においては、分かりやすさのために、フィッティング部２０のフレーム１４に対する相対的昇降量を実際より大きめに図示している。また、図５において、一点鎖線は、フィッティング部２０に負荷がかかっていない状態、換言すれば、付勢部材１８が一切撓んでいない無負荷状態におけるノズルチップ５０の大径部５０ａの下端高さＨを示している。さらに、二点点鎖線の円は、保持部材２４の移動軌跡Ｍを示している。
【００４０】
図５（ａ）は、フィッティング部２０に負荷がかかっていない無負荷状態の様子を示している。この図５（ａ）から明らかなとおり、本実施形態では、無負荷状態における大径部５０ａの下端高さＨが、係合位置における保持部材２４の保持部４２の高さＭａより低くなるように、両者の位置関係を設定している。したがって、無負荷状態において、保持部材２４を係合位置に回動させると、保持部材２４とノズルチップ５０の大径部５０ａとが干渉することになる。そのため、この時点では、保持部材２４は退避位置に位置している。
【００４１】
図５（ｂ）は、反応容器７０から液体を吸引するために、ノズルチップ５０を管状空間７４の側面に密着させた場合を示している。この場合、ノズルチップ５０およびフィッティング軸１６は管状空間７４の側面から反力として、上向きの力を受けることになる。そして、この上向きの力を受けて付勢部材１８が撓むため、フィッティング軸１６およびノズルチップ５０は、フレーム１４や保持部材２４に対して相対的に上昇（実際にはフレーム１４や保持部材２４が下降、ノズルチップおよびフィッティング軸は静止）することになる。そして、このフィッティング軸１６の相対的上昇に伴い、保持部材２４と大径部５０ａとの位置関係も変化し、保持部材２４は、大径部５０ａに干渉することなく係合位置に移動することが可能となる。
【００４２】
実際に、保持部材２４が係合位置に回動した際の様子を図５（ｃ）に示す。図５（ｃ）から明らかなように、この時点では、保持部材２４の支持部４２とノズルチップ５０の大径部５０ａの下端との間には間隙が生じている。しかし、この時点では、ノズルチップ５０に離脱方向（下方向）の力は付加されないため、大径部５０ａと支持部４２との間に間隙が生じていても問題はない。
【００４３】
なお、既述したとおり、この図５では、分かりやすさのために、フィッティング部２０のフレーム１４に対する相対的昇降量を実際より大きめに図示している。したがって、ノズルチップ５０を管状空間７４の側面に密着させた場合における保持部材２４の支持部４２と、大径部５０ａとの間隙量は図示例より小さい。そのため、微小な機械的誤差等が原因で、係合位置に移動する保持部材２４と大径部５０ａとが干渉する場合もありうる。かかる微小な誤差等に起因する干渉を防止するために、本実施形態では、保持部材２４の支持部４２の先端にテーパ４２ａを形成している。テーパ４２ａが形成されることにより、図６に図示するように、保持部材２４の支持部４２の上面高さが、大径部５０ａの下端高さより高くても、保持部材２４を係合位置へと移動させることができる。なお、ノズルチップ５０と保持部材２４との位置関係を適切に制御できるのであれば、テーパ４２ａは無くてもよい。
【００４４】
再び、図５に戻り、ノズル装置の動作を説明する。図５（ｃ）の状態で、所定量の液体の吸引が終了すれば、ノズル基部１２は、上昇し、次の目的地へと移動する。この上昇の際、ノズルチップ５０およびフィッティング軸１６は、付勢部材１８の付勢力により、フレーム１４や保持部材２４に対して相対的に下降する。換言すれば、ノズルチップ５０は、大径部５０ａと保持部材２４の支持部４２との間隙を無くす方向に相対移動することになる。そして、最終的には、図５（ｄ）に図示するように、大径部５０ａと支持部４２とは互いに密着した状態で係合することになる。このとき、大径部５０ａは、支持部４２に形成された切り欠きの周縁により係止されるため、ノズルチップ５０がフレームに対して更に相対的に下降することはない。そして、これにより、管状空間７４の側面との間に生じた摩擦力によりノズルチップ５０が下方向に引っ張られても、ノズルチップ５０の離脱や、ノズルチップ５０とフィッティング部２０との嵌合の緩み等が効果的に防止される。
【００４５】
なお、既述したとおり、本実施形態では、無負荷状態における大径部５０ａの下端高さＨが、係合位置における保持部材２４の保持部４２の高さＭａより低くなるように、両者の位置関係を設定している。したがって、大径部５０ａと支持部４２とは互いに密着した状態で係合した場合、付勢部材１８は僅かに撓んだ状態、換言すれば、フィッティング軸１６およびノズルチップ５０がフレーム１４に対して僅かに相対的に上昇した状態となる。
【００４６】
ノズルチップ５０と保持部材２４との係合を解除、すなわち、脱落防止機構を解除する場合には、保持部材２４を退避位置へと回動させればよい。この回動の際、保持部材２４は、付勢部材１８の付勢力に抗して、大径部５０ａを僅かに上側に押し上げながら移動する。そして、保持部材２４が退避位置に移動すれば、ノズルチップ５０およびフィッティング部２０は、付勢手段１８の付勢力により下側に押し下げられ、図５（ａ）に図示した無負荷状態に戻る。
【００４７】
ここで、この脱落防止機構を解除する際に、ノズルチップ５０にかかる負荷が急激に大きく変動すると、ノズルチップ５０で保持していた液体の一部が当該ノズルチップ５０の先端から飛散する場合がある。かかる急激な負荷変動、ひいては、液体の飛散を防止するために、本実施形態では、保持部材２４の支持部４２の先端にテーパ４２ａを形成している。テーパ４２ａが存在することにより、保持部材２４が係合位置から退避位置に移動する際に、当該保持部材２４がノズルチップ５０を押す量が徐々に変化することになる。その結果、ノズルチップが保持部材２４から受ける負荷が徐々に解除され、液体の飛散等が防止される。
【００４８】
なお、上記説明では、ノズルチップ５０がフレーム１４に対して相対的に上昇したときに保持部材２４を係合位置に回動させている。しかし、無負荷状態におけるノズルチップ５０と保持部材２４との位置関係や、保持部材２４の支持部４２の先端に形成されたテーパ４２ａの形状等を調節することにより、無負荷状態のときに保持部材２４を係合位置に回動させることもできる。すなわち、保持部材２４を退避位置から係合位置に回動させた際に、当該保持部材２４のテーパ４２ａが、無負荷状態におけるノズルチップ５０の大径部５０ａの端部に接触するようにしておく。かかる構成とすれば、図６に図示するように、保持部材２４が係合位置へ回動する際に、傾斜面であるテーパ４２ａによりノズルチップ５０が上方向に押され、ノズルチップ５０は、当該保持部材２４の回動を阻害しない位置へと移動することになる。換言すれば、ノズルチップ５０は、テーパ４２ａに接触することにより、自動的に、無負荷状態から、フレームに対して相対的に上昇した状態に変化する。その結果、保持部材２４は、ノズルチップ５０の大径部５０ａによって、その進行が妨げられることなく、係合位置に達することができる。
【００４９】
次に、タンパク質の合成、精製過程、特に、反応後の溶液を固体と液体とに分離する際の工程を例に挙げて、本実施形態のノズル装置１０の動作を説明する。タンパク質の合成、精製を行う場合は、予め、反応容器７０の反応槽７２に、転写反応溶液とタンパク質の材料となる翻訳バッファを注入し、所定の反応を促す。そして、反応後の溶液にレジンと呼ばれる微粒子を投入する。レジン投入後は、所定時間、反応容器７０を揺動し、タンパク質のレジンへの吸着を促進する。レジンにタンパク質が吸着されれば、反応槽７２から溶液を回収し、液体と固体との分離を図る。その後、固体が残留している反応槽７２に洗浄バッファ液を投入して固体と液体との混和を図る。固体と液体が混和されれば、当該洗浄バッファ液を回収する。この洗浄バッファ液の投入と回収は複数回、繰り返される。次に、反応槽７２にレジンに吸着されたタンパク質を溶出させる溶出液を投入する。そして、固体と液体とを混和し、溶出液へのタンパク質の溶出を促す。そして、タンパク質が溶出した溶出液の回収を行う。この溶出液の投入と回収作業を複数回、繰り返せば、処理は終了となる。
【００５０】
この一連のタンパク質の合成、精製過程のうち、レジン投入後の溶液、洗浄バッファ液、溶出液の回収は、ノズルチップ５０の先端を反応容器７０の管状空間７４に挿入して行われる。換言すれば、レジン投入後の溶液、洗浄バッファ、溶出液を回収する際には、ノズルチップ５０の脱落が発生し易いといえる。そこで、本実施形態では、これらの液体回収時には、既述の脱落防止機構を動作させている。以下では、その際のノズル装置１０の動作の詳細を、レジン投入後の溶液の回収工程を例に説明する。
【００５１】
図７は、レジン投入後に、反応槽７２から溶液を回収する際のノズル装置１０の動作の流れを示すフローチャートである。反応槽７２から溶液を回収する場合、ノズル装置１０は、まず、フィッティング部２０に新しいノズルチップ５０を装着させる（Ｓ１０）。すなわち、ノズル基部１２を、チップトレイ５２の方向へと移動させ、フィッティング部２０を当該チップトレイ５２に保持されているノズルチップ５０の真上位置に位置させる。そして、その状態で、ノズル基部１２全体を下降し、フィッティング部２０をノズルチップ５０に挿入させる。この挿入によりフィッティング部２０とノズルチップ５０とが嵌合されれば、その状態で、ノズル基部１２全体を上昇させる。このとき、ノズルチップ５０はフィッティング部２０に保持されているため、ノズル基部１２とともに上昇する。なお、このチップ装着時、保持部材２４は、チップの装着を阻害しないように、退避位置に位置している。
【００５２】
続いて、ノズル基部１２は、反応容器に形成された管状空間の真上位置まで移動する（Ｓ１２）。そして、その状態で下降し、ノズルチップ５０を管状空間７４に挿入する（Ｓ１４）。このとき、ノズルチップ５０は、管状空間７４の側面に当接し、密着する。これにより、ノズルチップ５０と管状空間７４は、連結された一つの吸引配管として機能することになる。また、このとき、ノズルチップ５０および当該ノズルチップ５０が装着されたフィッティング部２０は、反応容器７０から上向きの反力を受けるため、図５（ｂ）に図示するように、フレーム１４に対して相対的に上昇する。
【００５３】
このノズルチップ５０およびフィッティング部２０の上昇がジャミングセンサ２２により検出されれば、回動機構３４は、モータを駆動して保持部材２４を係合位置へと回動させる（Ｓ１６）。すなわち、図５（ｃ）に図示した状態にする。
【００５４】
保持部材２４が係合位置へと移動すれば、制御部３２は、ポンプ２８を駆動して、反応槽７２の溶液の回収動作を実行する。すなわち、ポンプ２８の駆動によりノズルチップ５０に負圧が作用すると、反応後の溶液（液体のみ）が吸引配管を介してノズルチップ５０に吸引される。
【００５５】
ノズルチップ５０で吸引可能な許容量分だけ溶液が吸引できれば、ノズル基部１２を上昇させる（Ｓ２０）。このとき、ノズルチップ５０は、付勢部材の付勢力によりフレーム１４に対して下方に押し戻される。ただし、この時点で、保持部材２４は、係合位置に位置している。そのため、ノズルチップ５０の大径部５０ａの下端高さは、保持部材２４の支持部の上面高さに規制され、更なる下降は阻害される。つまり、図５（ｄ）に図示した状態となる。この状態で、ノズル基部１２を更に、上昇させると、ノズルチップ５０は、管状空間７４との間に生じた摩擦力により下向きに引っ張られる。しかし、既述したように、ノズルチップ５０の位置は、保持部材２４により規制されているため、ノズルチップ５０の脱落や、嵌合の緩みなどは効果的に防止される。
【００５６】
続いて、ノズル基部１２は、回収した溶液を保存する保存容器の真上位置へと移動する（Ｓ２２）。この保存容器の真上位置に到達した時点で、保持部材２４を回避位置へ回動させ、脱落防止機構を解除する（Ｓ２４）。その結果、ノズルチップ５０およびフィッティング軸１６は、付勢部材の付勢力により下方へと移動する（図５（ａ）の状態）。そして、ノズル基部１２を、所定の吐出高さまで下降させ、ノズルチップ５０内に回収した溶液の吐出動作を実行する（Ｓ２６）。
【００５７】
ここで、保存容器の真上位置に到達した時点で脱落防止機構を解除するのはジャミングセンサ２２によってノズルチップ５０の他部材への接触の検出を可能にするためである。すなわち、通常、保存容器は蓋部材が外された状態でセットされるが、ユーザのミスなどにより、場合によっては、蓋部材が装着されたままの場合がある。この蓋部材が装着された状態で、ノズル基部１２を下降させると、ノズルチップ５０やフィッティング部２０に多大な負荷がかかる。そのため、ノズル基部１２を下降させる際には、必ず、ジャミングセンサ２２で蓋部材の有無を検知する必要がある。
【００５８】
すなわち、ノズル基部１２の下降動作中に、ノズルチップ５０が蓋部材に接触し、その更なる下降が阻害されると、ノズルチップ５０およびフィッティング部２０はフレーム１４に対して相対的に上昇状態となる。この上昇の開始、換言すれば、ノズルチップ５０の他部材への接触は、ジャミングセンサ２２における受光器での受光状態の変化として検出される。
【００５９】
しかしながら、既述の説明で明らかなように、脱落防止機構が作用している状態、すなわち、保持部材２４が係合位置に位置している状態（図５（ｄ）の状態）においては、フィッティング軸１６は、既に、付勢部材１８の付勢力に抗してフレーム１４に対して僅かに上昇した状態となっている。そして、ジャミングセンサ２２の検出板も、上昇しており、受光器での受光が可能な状態となっている。したがって、この状態において、ノズルチップ５０の先端が蓋部材に接触し、フィッティング部２０がフレーム１４に対して相対的に上昇したとしても、受光器での受光変化は生じない。つまり、保持部材２４が係合位置に位置する場合には、ノズルチップ５０の蓋部材等への接触は検出できないという問題が生じる。また、保存容器の蓋部材が外された状態であっても、保持部材２４が係合位置に位置する場合には、当該保持部材２４が保存容器等に干渉する恐れもある。そこで、本実施形態では、ノズル基部１２が保存容器の真上位置に到達したとき、換言すれば、ノズル基部１２を下降させる直前に脱落防止機構を解除している。
【００６０】
なお、保持部材２４がノズルチップ５０ａに係合した状態でもノズルチップ５０の他部材への接触を検出できるようにジャミングセンサ２２を構成すれば、ステップＳ２４における脱落防止機構の解除処理は省略してもよい。例えば、ジャミングセンサ２２の検出板２２ａを、保持部材２４がノズルチップ５０ａに係合したときに、投光器２２ｂと受光器２２ｃとの間に位置するように構成すれば、保持部材２４がノズルチップ５０に係合した状態で、ノズルチップ５０の蓋部材への接触が検出できる。また、投光器２２ｂと受光器２２ｃとの組を複数箇所に設けておき、無負荷状態からノズルチップ５０が上昇したとき、保持部材２４が係合した状態から更にノズルチップ５０が上昇したとき、のいずれも検出できるようにしてもよい。なお、ステップＳ２４での脱落防止機構の解除処理を省略した場合には、後述するステップＳ３０におけるノズルチップ５０の廃棄処理の前に、脱落防止機構の解除処理を実行すればよい。
【００６１】
保存容器への溶液の吐出動作が終了すれば、続いて、これまで回収した溶液の量が、所定の設定量に達しているか否かを判断する（Ｓ２８）。設定量に達していない場合には、再び、ステップＳ１２〜ステップＳ２６の処理を繰り返す。設定量に達している場合には、ノズル基部１２を廃棄位置まで移動させ、フィッティング部２０からノズル基部１２を離脱させてノズルチップ５０の廃棄を実行する（Ｓ３０）。このノズルチップ５０を離脱方法としては、種々の態様が考えられるが、例えば、フィッティング部２０に装着されたノズルチップ５０の上端面を、廃棄容器の真上位置に設置された板材に引っ掛けた状態で、ノズル基部１２を上昇させることでノズルチップ５０を離脱させることができる。そして、ノズルチップ５０が廃棄できれば、一連の処理は終了となる。なお、ここでは、レジン投入後の溶液の回収工程の流れを説明したが、そのほかの液体回収工程、例えば、洗浄バッファ液や溶出液の回収工程の流れもほぼ同様である。
【００６２】
以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、回動可能な保持部材２４がノズルチップ５０の一部と機械的に係合するため、意図しないノズルチップ５０の脱落が効果的に防止される。また、付勢部材１８の付勢力等を利用して、保持部材とノズルチップ５０の大径部５０ａとの位置関係が適切な状態に自動的に調整されるため、ノズルチップ５０とフィッティング部２０との嵌合の僅かな緩みも効果的に防止される。その結果、ノズル装置１０の信頼性をより向上できる。
【００６３】
なお、上記説明は一例であり、ノズルチップ５０の一部と保持部材２４との係合関係によりノズルチップ５０の脱落が防止されるのであれば、当然、他の態様であってもよい。
【００６４】
例えば、本実施形態の保持部材２４は、回動により係合位置と退避位置との間を移動している。しかし、保持部材２４の移動態様は、回動に限らず、直線移動であってもよい。すなわち、図８に図示するように、保持部材２４を、無負荷状態におけるノズルチップ５０の大径部５０ａの下端高さＨより僅かに高い水平面内で移動可能に構成してもよい。この場合、保持部材２４をノズルチップ５０の方向に移動させると、保持部材２４の先端に形成されたテーパ４２ａが大径部５０ａの下端に当接する。そして、保持部材２４の直線移動に伴い、ノズルチップ５０およびフィティング部２０は、付勢部材の付勢力に抗して徐々に上昇する。そして、最終的には、保持部材２４の支持部４２に形成された切り欠き２４の周縁に大径部５０ａの下端が係止され、ノズルチップ５０の脱落が防止される。
【００６５】
また、本実施形態では、チップトレイ５２で支持される面と、保持部材２４で支持される面とが同じとなっている。具体的には、チップトレイ５２も保持部材２４も、ノズルチップ５０の大径部５０ａの下端面を支持する構成となっている。しかし、図９に図示するようにチップトレイ５２での支持面と保持部材２４での支持面とを異ならせてもよい。すなわち、ノズルチップ５０の上端から順に、大径の第一大径部５４ａと、第一大径部５４ａより小径の第二大径部５４ｂ、この第二大径５４ｂよりも小径の中間部５４ｃを、形成する。チップトレイ５２には、第二大径部５４ｂの外径より小さく、かつ、中間部５４ｃの外径よりも大きい保持孔５２ａを形成しておく。この保持孔５２ａにノズルチップ５０を挿入すると、ノズルチップ５０の第二大径部５４ｂの下端面がチップトレイ５２により支持されることになる。一方、保持部材２４には、第一大径部５４ａの外径より小さく、かつ、第二大径部５４ｂの外径よりも大きい幅の切り欠き４４を形成しておく。そして、ノズルチップ５０の脱落を防止する際には、この切り欠き４４の内側にノズルチップ５０の第二大径部５４ｂを収めた状態で、第一大径部５４ａと保持部材２４とを係合させることで、ノズルチップ５０の脱落を防止するようにしてもよい。換言すれば、この場合、ノズルチップ５０の第一大径部５４ａはノズル装置の保持部材２４と係合する第一被係合部に、第二大径部はチップトレイ５２に形成された保持孔５２ａに係合する第二被係合部に相当する。
【００６６】
ところで、かかる構成とした場合、フィッティング部２０へのノズルチップ５０の装着動作時に、保持部材２４の係合位置への移動が可能となる。すなわち、ノズルチップ５０の装着動作時に、フィッティング部２０は、チップトレイ５２からの反力を受けて、フレーム１４に対して相対的に上昇した状態となっている。このときに、保持部材２４を係合位置へと回動させれば、保持部材２４は第一大径部５４ａに干渉することなく、係合位置へと至ることができる。そして、ノズルチップ５０が完全に装着された状態で、ノズル基部１２を上昇させれば、付勢部材の付勢力により、ノズルチップ５０は下降し、第一大径部５４ａの下端面と保持部材２４との間隙が解消される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態であるノズル装置の概略構成図である。
【図２】ノズル基部の斜視図である。
【図３】反応容器に収容された液体を吸引する際の様子を示す図である。
【図４】脱落防止機構の基本的動作を示す図である。
【図５】フィッティング軸の昇降動作と、保持部材の回動動作の関係を示す図である。
【図６】保持部材が係合位置に移動する際の大径部周辺の拡大図である。
【図７】反応槽から溶液を回収する際のノズル装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図８】他の例におけるノズル装置の一部拡大図と断面図である。
【図９】他の例におけるノズル装置の一部拡大図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０  ノズル装置、１２  ノズル基部、１４  フレーム、１６  フィッティング軸、１８  付勢部材、２０  フィッティング部、２２  ジャミングセンサ、２４  保持部材、２８  ポンプ、３０  搬送機構、３２  制御部、３４  回動機構、３６  回動状態検出機構、５０  ノズルチップ、５２  チップトレイ、７０  反応容器。
【図１】
2008046002.tif 000003
【図２】
2008046002.tif 000004
【図３】
2008046002.tif 000005
【図４】
2008046002.tif 000006
【図５】
2008046002.tif 000007
【図６】
2008046002.tif 000008
【図７】
2008046002.tif 000009
【図８】
2008046002.tif 000010
【図９】
2008046002.tif 000011