(57)【要約】【課題】簡易な構成で、複数のポンプを駆動させる。【解決手段】モータ８２が駆動されると、偏心カム８４が回転し、偏心カム８４に接している揺動軸８６が回動軸８８に固定された部分を中心として上下方向に揺動する。この揺動により回動軸８８も同方向に揺動され、回動軸８８に固定された３本の振動軸９１も同方向に揺動する。振動軸９１が上下に揺動すると、６個のポンプ９０のダイヤフラム９４が上下に振動されて送液が行われる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が出入りする液体室の一部がダイヤフラムで構成された液室本体、及び、長尺とされ一端部に前記ダイヤフラムが連結され前記ダイヤフラムを振動させる振動軸、を有する複数のポンプと、
前記振動軸と交差される方向に配置され、前記振動軸が固定され、軸を中心として回動して前記振動軸を揺動させる回動軸と、
前記回動軸と連結され、前記回動軸を回動させる駆動部と、
を備えたポンプユニット。
【請求項２】
複数の前記ポンプが前記回動軸を挟んだ両側に配置されていること、を特徴とする請求項１に記載のポンプユニット。
【請求項３】
前記回動軸を挟んで対称位置に配置された一対の前記ポンプの前記振動軸は、共通とされていること、を特徴とする請求項２に記載のポンプユニット。
【請求項４】
前記駆動部は、前記回動軸と交差する方向に配置され前記回動軸に固定された揺動軸、及び、前記揺動軸と接して前記揺動軸を揺動させる偏心カムを含んで構成されていること、を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のポンプユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を送液するためのポンプを複数備えたポンプユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体室の一部がダイヤフラムで構成され、ダイヤフラムの振動動作により液体室の容積を変化させて液体を送液するダイヤフラムポンプが提案されている。このダイヤフラムポンプでは、ダイヤフラムを振動させることが必要となるが、従来は、個々の圧電素子を用いたり（特許文献１参照）、ボイスコイルモータを用いたり（特許文献２参照）してダイヤフラムを振動させていた。
【０００３】
しかしながら、特許文献１のように圧電素子を用いるとコスト高になってしまう。また、特許文献２では、ダイヤフラムに直接ボイスコイルモータを接触させて振動させているため、複数のポンプを動作させるためには、ポンプ毎にボイスコイルモータが必要になり、構成が複雑になってしまう。
【特許文献１】特開２００４−２３０４６９号
【特許文献２】特開２００６−２３３９２５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、簡易な構成で複数のポンプを駆動することの可能なポンプユニット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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１のポンプユニットは、液体が出入りする液体室の一部がダイヤフラムで構成された液室本体、及び、長尺とされ一端部に前記ダイヤフラムが連結され前記ダイヤフラムを振動させる振動軸、を有する複数のポンプと、前記振動軸と交差される方向に配置され、前記振動軸が固定され、軸を中心として回動して前記振動軸を揺動させる回動軸と、前記回動軸と連結され、前記回動軸を回動させる駆動部と、を備えている。
【０００６】
本発明のポンプユニットでは、液体の貯留される液体室の一部がダイヤフラムで構成されたポンプが駆動される。このポンプではダイヤフラムに振動軸が連結されており、振動軸の振動によりダイヤフラムが振動して送液が行われる。振動軸は回動軸に固定され、回動軸の回動によって揺動される。この揺動によりダイヤフラムが振動して、液体の送液が行われる。
【０００７】
上記構成によれば、１本の回動軸に複数のポンプの振動軸を取り付けることができるので、回動軸を揺動させる１個の駆動部により複数のポンプを駆動させることができ、駆動機構を簡易なものにすることができる。
【０００８】
また、ダイヤフラムの連結位置と回動軸との距離を変えることにより、振動軸の揺動振幅を変えてポンプでの送液量を容易に調整することができる。
【０００９】
本発明の請求項２のポンプユニットは、複数の前記ポンプが前記回動軸を挟んだ両側に配置されていること、を特徴とする。
【００１０】
このように回動軸の両側にポンプを配置することにより、回動軸をバランスよく駆動させることができる。
【００１１】
本発明の請求項３のポンプユニットは、前記回動軸を挟んで対称位置に配置された一対の前記ポンプの前記振動軸が、共通とされていること、を特徴とする。
【００１２】
このように、一対のポンプの振動軸を共通にして１本の振動軸とすることにより、さらに簡易な構成とすることができる。
【００１３】
本発明の請求項４のポンプユニットは、前記駆動部が、前記回動軸と交差する方向に配置され前記回動軸に固定された揺動軸、及び、前記揺動軸と接して前記揺動軸を揺動させる偏心カムを含んで構成されていること、を特徴とする。
【００１４】
上記構成のように、揺動軸及び偏心カムを用いることにより、簡易な構成の駆動部を構成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上記構成としたので、簡易な構成で複数のポンプを駆動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
本実施形態でのポンプユニットは、バイオセンサー１０内において、バッファー液を送液するために用いられる。バイオセンサー１０は、金属膜の表面に発生する表面プラズモン共鳴を利用して、タンパクＴａと試料Ａとの相互作用を測定する、いわゆる表面プラズモンセンサーである。
【００１８】
図１及び図２に示すように、バイオセンサー１０は、分注ヘッド２０、測定部３０、試料ストック部４０、ピペットチップストック部４２、バッファストック部７０、冷蔵部４６、及び、測定スティックストック部４８を備えている。
【００１９】
測定部３０には測定スティック５０がセットされる。測定スティック５０上に固定されたタンパクＴａへ試料を供給して信号変化を検出することにより、バイオセンサー１０での測定が行われる。
【００２０】
測定スティック５０は、図３及び図４に示すように、誘電体ブロック５２、流路部材５４、及び、保持部材５６、で構成されている。
【００２１】
誘電体ブロック５２は、長尺とされ、上面に平坦な測定面が形成されている。測定面には、金属膜５７が形成され、金属膜５７上にリンカー層５７Ａが形成されている。このリンカー層５７Ａ上にタンパクＴａが固定される。
【００２２】
流路部材５４は、６個のベース部材５４Ａを備えている。ベース部材５４Ａには、底面側に略Ｓ字状の２本の流路溝が形成されている。流路溝の端部の各々は１の円筒部材５４Ｂの中空部と連通されている。ベース部材５４Ａの底面が誘電体ブロック５２の測定面と密着されて、流路溝と測定面との間に液体流路５５が構成される。各々の液体流路５５において、円筒部材５４Ｂの上端面に液体流路５５の出入口５３が構成される。
【００２３】
保持部材５６は、断面コ字状の長尺とされ、流路部材５４をコ字の間に挟んで一体成形されている。保持部材５６には、流路部材５４の円筒部材５４Ｂに対応する位置に、受部５９が形成されている。保持部材５６により流路部材５４が誘電体ブロック５２上に密着されて取り付けられる。
【００２４】
図１に示すように、分注ヘッド２０は、水平駆動機構２２により矢印Ｘ方向に移動可能とされている。水平駆動機構２２は、ボールねじ２２Ａ、モータ２２Ｂ、ガイドレール２２Ｃにより構成されている。ボールねじ２２Ａ及びガイドレール２２Ｃは、Ｘ方向に配置されている。ガイドレール２２Ｃは平行に２本配置され、そのうちの１本はボールねじ２２Ａの下側に所定間隔離れて配置されている。分注ヘッド２０は、ボールねじ２２Ａの回転により、ガイドレール２２Ｃに沿ってＸ方向に移動される。
【００２５】
分注ヘッド２０には、分注ヘッド２０を矢印Ｚ方向に移動させる鉛直駆動機構２４が設けられている。鉛直駆動機構２４は、図５に示すように、モータ２４Ａ及びＺ方向に配置された駆動軸２４Ｂを含んで構成され、分注ヘッド２０をＺ方向に移動させる。
【００２６】
分注ヘッド２０は、１２本の分注管２０Ａを備えている。分注管２０Ａは、Ｘ方向と直交する矢印Ｙ方向に沿って１列に配置されている。測定時には、分注管２０Ａにより、測定スティック５０へ試料やバッファー液が供給される。分注管２０Ａは、隣り合う２本で一対とされ、１の液体流路５５の出入り口に１本ずつ対応させて使用される。分注管２０Ａの先端には、ピペットチップＣＰが取り付けられている。
【００２７】
分注管２０Ａに取り付けられたピペットチップＣＰは、後述するピペットチップストッカー４２Ｐにストックされており、必要に応じて交換可能とされている。
【００２８】
図６に示すように、測定部３０は、光学定盤３２、光出射部３４、受光部３６を含んで構成されている。図６では、測定スティック５０の誘電体ブロック５２と流路部材５４以外の部材は省略されている。光学定盤３２には、側方向から見て、上部中央の水平平面で構成される定盤レール部３２Ｌ、定盤レール部３２Ｌから離れる方向に向かって低くなる出射傾斜部３２Ｂ、定盤レール部３２Ｌを挟んで出射傾斜部３２Ｂと逆側に配置される受光傾斜部３２Ｃが形成されている。定盤レール部３２Ｌには、Ｙ方向沿って測定スティック５０がセットされる。光学定盤３２の出射傾斜部３２Ｂには、測定スティック５０へ向かって光ビームを出射する光出射部３４が設置されている。また、受光傾斜部３２Ｃには、受光部３６が設置されている。
【００２９】
光出射部３４には、光源３４Ａ、レンズユニット３４Ｂが備えられている。また、受光部３６には、レンズユニット３６Ａ、ＣＣＤ３６Ｂが備えられている。光源３４Ａは制御部６０と接続され、ＣＣＤ３６Ｂは信号処理部３８及び制御部６０と接続されている。
【００３０】
光源３４Ａから測定スティック５０へ向かって光ビームが出射され、金属膜５７と誘電体ブロック５２との界面で反射された反射光をＣＣＤ３６Ｂで受光し、光電変換された光検出信号が信号処理部３８へ出力される。信号処理部３８では、入力された光検出信号に基づいて所定の処理が行なわれ、測定データが求められる。
【００３１】
図２に示すように、試料ストック部４０は、試料積層部４０Ａ及び試料セット部４０Ｂで構成されている。試料積層部４０Ａには、個々のセルに各々異なるアナライト溶液をストックする試料プレート４０Ｐが、Ｚ方向に積層されて収容されている。試料セット部４０Ｂには、１枚の試料プレート４０Ｐが、図示しない搬送機構により試料積層部４０Ａから搬送されてセットされる。
【００３２】
ピペットチップストック部４２は、ピペットチップ積層部４２Ａ及びピペットチップセット部４２Ｂで構成されている。ピペットチップ積層部４２Ａには、複数のピペットチップを保持するピペットチップストッカー４２Ｐが、Ｚ方向（鉛直方向）に積層されて収容されている。ピペットチップセット部４２Ｂには、１枚のピペットチップストッカー４２Ｐが、図示しない搬送機構によりピペットチップ積層部４２Ａから搬送されてセットされる。
【００３３】
バッファストック部７０は、ボトル収容部７０Ａ及びバッファ供給部７０Ｂで構成されている。ボトル収容部７０Ａには、バッファー液が貯留された複数本のボトル７２が収容されている。バッファ供給部７０Ｂには、バッファタンク７４がセットされている。バッファタンク７４は、複数区画（本実施形態では６区画）に区画されて構成されており、各々の区画に異なる濃度のバッファー液を貯留する。バッファタンク７４には、送液チューブ７７が連結されており、バッファー液はボトル７２とバッファタンク７４との間で循環されている。バッファストック部７０には、ボトル７２に貯留されたバッファー液をバッファタンク７４との間で循環させるポンプユニット８０が設けられている。ポンプユニット８０の詳細については後述する。
【００３４】
バッファ供給部７０Ｂの隣には、補正用プレート４５が配置され、その隣に冷蔵部４６が配置されている。補正用プレート４５は、バッファー液の濃度調整を行うためのプレートであり、マトリクス状に複数セルが構成されている。冷蔵部４６には、冷蔵の必要な試料が配置される。冷蔵部は低温とされており、この上で試料は低温状態に保たれる。
【００３５】
測定スティックストック部４８には、測定スティック収容プレート４８Ｐがセットされている。測定スティック収容プレート４８Ｐには、測定チップとしての測定スティック５０が複数本収納されている。測定スティック５０は、測定スティック搬送機構４９により測定部３０に搬送されセットされる。
【００３６】
次に、ポンプユニット８０の詳細について説明する。
【００３７】
図７に示すように、ポンプユニット８０は、モータ８２、偏心カム８４、揺動軸８６、回動軸８８、及び複数のポンプ９０（本実施形態では６個）を含んで構成されている。
【００３８】
偏心カム８４は、モータ８２の回転軸８２Ａに対して偏心されている。揺動軸８６は、一端側が偏心カム８４の下側に接するように配置され、他端側が回動軸８８に挿通された状態で固定されている。揺動軸８６の他端側先端部は、付勢バネ８６Ａにより引っ張られており、一端側が常に偏心カム８４へ向かって付勢されている。
【００３９】
回動軸８８は、揺動軸８６に対して略直交する方向に配置されており、両端部が軸受８８Ａにより回動可能に軸支持されている。回動軸８８には、ポンプ９０の後述する振動軸９１が略直交方向に挿通されて固定されている。
【００４０】
ポンプ９０は、図８〜図１０に示すように、振動軸９１、振動軸受９２、液室本体９３、ダイヤフラム９４、ダイヤフラム取付部材９５、逆止弁９６Ａ、９６Ｂ、流路板９７Ａ、押さえ板９７Ｂ、入口部材９８Ａ、出口部材９８Ｂ、を含んで構成されている。
【００４１】
液室本体９３は、長方形板状とされ、回動軸８８側に振動軸受９２が立設されている。振動軸受９２には、振動軸９１を挿通可能で上下方向に遊びをもった軸受穴９２Ａが構成されている。液室本体９３の振動軸受９２よりも回動軸８８から遠い側には、凹部９３Ａが構成されている。凹部９３Ａの上部がダイヤフラム９４で覆われて液体室９９が構成されている。ダイヤフラム９４の上側には、ダイヤフラム取付部材９５が固定されている。ダイヤフラム取付部材９５には、軸受穴９２Ａの延長上に固定穴９５Ａが構成されている。振動軸９１は、軸受穴９２Ａに挿通されて一端側が固定穴９５Ａで固定されている。ダイヤフラム９４は、振動軸９１の上下動作により、液体室９９の容積を縮小する縮小位置Ｐ１と液体室９９の容積を拡張する拡張位置Ｐ２との間で上下に振動される。
【００４２】
液体室９９の回動軸８８から遠い側には、液室本体９３及び流路板９７Ａにより入口流路９９Ａ及び出口流路９９Ｂが構成されている。入口流路９９Ａ及び出口流路９９Ｂの液室本体９３と流路板９７Ａとの間には、逆止弁９６Ａ、９６Ｂが各々設けられている。逆止弁９６Ａは、液体室９９へ液体が流入する方向にのみ開き、逆止弁９６Ｂは液体室９９から液体が流出する方向にのみ開く構成とされている。逆止弁９６Ａ、９６Ｂは、通常時には、不図示の付勢手段によって閉鎖される方向へ付勢されている。
【００４３】
流路板９７Ａには、入口流路９９Ａ及び出口流路９９Ｂと各々連通された流路を構成する入口部材９８Ａ、出口部材９８Ｂが立設されている。入口部材９８Ａには、バッファタンク７４と連結された送液チューブ７７が、出口部材９８Ｂには、ボトル７２と連結された送液チューブ７７が各々接続される。
【００４４】
流路板９７Ａの上には、押さえ板９７Ｂが積層されている。また、ダイヤフラム９４及びダイヤフラム取付部材９５はカバーＦにより覆われている。
【００４５】
ポンプ９０は、回動軸８８を挟んで対称の位置に３個ずつ設けられている。両側の２個のポンプ９０は、１本の振動軸９１を共有している。すなわち、回動軸８８に挿通された振動軸９１の一端と他端に１個ずつポンプ９０が取り付けられている。本実施形態では、回動軸８８に３本の振動軸９１が挿通され、合計６個のポンプ９０が取り付けられている。
【００４６】
次に、本実施形態のポンプユニット８０でのポンプ９０の駆動について説明する。
【００４７】
モータ８２が駆動されると、偏心カム８４が回転し、偏心カム８４に接している揺動軸８６が回動軸８８に固定された部分を中心として上下方向に揺動する。この揺動により回動軸８８も同方向に揺動され、回動軸８８に固定された３本の振動軸９１も同方向に揺動する。
【００４８】
振動軸９１が上下に揺動すると、６個のポンプ９０のダイヤフラム９４が縮小位置Ｐ１と拡張位置Ｐ２との間で上下に振動される。このとき、同一の振動軸９１の一端に取り付けられたダイヤフラム９４と他端に取り付けられたダイヤフラム９４とは、一方が縮小位置Ｐ１に配置されると他方は拡張位置Ｐ２に配置されるという上下逆の配置となる。
【００４９】
ダイヤフラム９４が拡張位置Ｐ２から縮小位置Ｐ１へ移動すると、液体室９９の容積が縮小されて液体室９９内の液圧が高くなり、逆止弁９６Ｂが開いて液体室９９から出口流路９９Ｂ、出口部材９８Ｂを経て液体が流出する。また、ダイヤフラム９４が縮小位置Ｐ１から拡張位置Ｐ２へ移動すると、液体室９９の容積が拡張されて液体室９９内の液圧が低くなり、逆止弁９６Ａが開いて出口部材９８Ｂ、出口流路９９Ｂ側から液体室９９へ液体が流入する。
【００５０】
ダイヤフラム９４の上下振動が繰り返されることにより、前述のように液体が流動し、バッファタンク７４側からボトル７２側へバッファー液が送液される。ボトル７２とバッファタンク７４との間でバッファー液を循環させる循環路は、ある程度密閉されて構成されているので、ポンプ９０による送液により循環路内でバッファー液が循環される。
【００５１】
本実施形態によれば、複数のポンプ９０毎にモータを必要とせず、１個のモータ８２を用いた簡易な構成で複数のポンプ９０を同時に駆動させることができる。
【００５２】
また、回動軸８８を長くして取付位置を確保すれば、容易に取り付けるポンプの数を増やすことができる。
【００５３】
また、本実施形態によれば、偏心カム８４と回動軸８８との距離を変えることにより、揺動軸８６の回転角度を変えることができ、３本の振動軸９１の振幅を容易に変更することができる。これにより、６個のポンプ９０での送液量を容易に調整することができる。また、個々のポンプ９０については、回動軸８８からポンプ９０までの距離を変更することにより、個別に送液量を調整することができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、１本の振動軸９１の両端にポンプ９０を１個ずつ取り付け、２個のポンプ９０で１本の振動軸９１を共有する構成としたが、振動軸９１は必ずしも共有される必要はない。回動軸８８に個々のポンプ９０毎の振動軸９１を別々に固定してもよい。
【００５５】
なお、本実施形態では、本発明のポンプユニットをバイオセンサーに用いる構成を一例として説明したが、本発明のポンプユニットは、複数のポンプを同時に駆動させる他のあらゆる送液装置に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施形態のバイオセンサーの内部の斜視図である。
【図２】本実施形態のバイオセンサーの内部の上面図である。
【図３】本実施形態の測定スティックの斜視図である。
【図４】本実施形態の測定スティックの分解斜視図である。
【図５】本実施形態のバイオセンサーの分注ヘッドの鉛直駆動機構を示す斜視図である。
【図６】本実施形態のバイオセンサーの測定部付近の概略図である。
【図７】本実施形態のポンプユニットの構成を示す斜視図である。
【図８】本実施形態のポンプのカバーを外した状態の斜視図である。
【図９】本実施形態のポンプを回動軸の軸方向からみた側断面図である。
【図１０】本実施形態のポンプを振動軸の軸方向からみた、（Ａ）はダイヤフラムが縮小位置に配置され、（Ｂ）はダイヤフラムが拡張位置に配置された状態を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
７２   ボトル
７４   バッファタンク
７７   送液チューブ
８０   ポンプユニット
８２   モータ
８４   偏心カム
８６Ａ 付勢バネ
８６   揺動軸
８８   回動軸
８８Ａ 軸受
９０   ポンプ
９１   振動軸
９２Ａ 軸受穴
９２   振動軸受
９３   液室本体
９３Ａ 凹部
９４   ダイヤフラム
９５   ダイヤフラム取付部材
９５Ａ 固定穴
９６Ａ 逆止弁
９６Ｂ 逆止弁
Ｐ１   縮小位置
Ｐ２   拡張位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2008075636.tif 000011
【図１０】
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