(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の吐出及び／又は吸入を行う分注機等における液体供給装置において、液体供給路をモータの駆動で直線動作させるにあたり、
前記モータを、外パイプ内に中心に丸孔が形成されたマグネットを直列状に配設せしめたモータ軸と、コイル部材を内装したモータ本体とを備え、前記コイル部材の励磁によりモータ本体に対してモータ軸を相対的に直線動作させるリニアシャフトモータで構成すると共に、
前記マグネットの丸孔を、モータ軸の軸心に沿って形成される軸孔として利用し、
該マグネットの軸孔に、下端部に液体の吐出口及び／又は吸入口となるニードル部が形成されたパイプ材を、前記外パイプの下端からニードル部を突出させて挿通固定し、該挿通固定したパイプ材を液体供給路に構成せしめ、
該パイプ材を、前記リニアシャフトモータの駆動にもとづいて、前記外パイプと共に上下方向に直線動作させることで、前記パイプ材内の液体を前記ニードル部から容器に吐出すべく構成したことを特徴とする分注機等における液体供給装置。
【請求項２】
前記パイプ材を前記モータ軸に対して着脱自在としたことを特徴とする請求項１に記載の分注機等における液体供給装置。
【請求項３】
前記パイプ材の上端部には、可撓性のチューブを介して、ポンプ及び／又はシリンダユニットが接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の分注機等における液体供給装置。
【請求項４】
前記パイプ材は、パイプ材の上端部に固設される上部止め板と、下端部に着脱自在に装着される下部止め板を介して前記外パイプに取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の分注機等における液流体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の吐出及び／又は吸入を行う分注機などの液体供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、検体の分析プロセス等においては、試薬の分注、容器の移動、容器内検体の反応、撹拌等に際し、精度の高い位置決めを行う必要があり、例えば、試薬等の液体を複数の容器に分配状に注入する分注機、試験管内の検体を撹拌棒の挿入により撹拌する攪拌機、各種センサーを近接停止して容器内検体の分析や、反応促進する分析機などが知られている。これらの多くの装置は、作動体を直線動作させるリニア位置決め駆動機構を備えており、例えば、分注機では、試液の吐出口や吸入口となるニードルを直線動作させるリニア位置決め駆動機構が設けられる。
【０００３】
しかしながら、従来のリニア位置決め駆動機構は、モータ軸が回転する回転型モータを動力源とし、送りネジの一端をカップリングを介してモータ軸と連結し、中間を連結ナット部材を介して作動体に螺合させ、他端を基体に回転可能に軸支した構造のものであるため、駆動機構の部品点数や構造が複雑になり、コスト高の要因となる不都合がある。
【０００４】
そこで、この様な複雑な機構を不要とし、安価なものとするために、直動モータを動力源としたリニア位置決め機構が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された直動モータは、ネジ軸からなるモータ軸と、該モータ軸に螺合する回転ナットが内装されたモータ本体とを備え、回転ナットの回転駆動によりモータ軸を相対的に直線動作させるリニアステッピングモータであるが、リニア位置決め機構では、いわゆるリニアシャフトモータの適用も可能である。このリニアシャフトモータは、Ｎ極とＳ極が交互に配列された棒状磁石からなるモータ軸と、コイル部材を内装したモータ本体とを備えており、コイル部材の励磁によりモータ軸を相対的に直線動作させるものである（例えば、特許文献２〜５参照）。
【０００５】
特許文献１に記載されるリニア位置決め機構は、試薬の分注を行うシリンダユニットに適用され、直動モータの駆動力でピストンを直線動作させているが、このようなリニア位置決め機構をニードルなどのパイプ材の直線動作に適用することも提案される。例えば、特許文献６に示される分注装置（２）に直動モータを連結すれば、直動モータによるニードル（１１）の直線動作が可能である。
【０００６】
しかしながら、この様なリニア位置決め機構では、直動モータとニードル（１１）の間に分注装置（２）が介在するので、装置のコンパクト化が難しい。特に、複数のニードル（１１）を連設したり、これらのニードル（１１）をそれぞれ独立的に直線動作させるリニア位置決め機構にあっては、装置の大型化や構造の複雑化が著しいだけでなく、大幅なコスト高になるという問題がある。また、この場合、直動モータ自体が持つ螺合公差などの誤差に加え、直動モータと分注装置（２）の連結誤差や、分注装置（２）に対するニードル（１１）の取付誤差が影響するので、必要な位置決め精度を確保できない可能性もある。
【特許文献１】特開２００４−３０８６９０号公報
【特許文献２】特開２００４−１２５６９９号公報
【特許文献３】特開２００４−１２９４４０号公報
【特許文献４】特開２００４−１２９４４１号公報
【特許文献５】特開２００４−２９７８８４号公報
【特許文献６】特開２００５−２４４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、リニアシャフトモータを用いて液体供給路を直線動作させるものでありながら、円盤状のマグネットの中心に形成された丸孔をパイプ材を挿通固定するための軸孔として利用しているので、リニアシャフトモータとパイプ材の間に中間部材を介することなく、液体供給路となるパイプ材を、外パイプと共に直接的に直線動作させるだけで、パイプ材の下端部に形成されたニードル部から、容器に対する液体の吐出・吸入による定量分与や分注を行うことができ、しかも、液体供給路を直線動作させるリニア位置決め機構のコンパクト化が可能になり、特に、複数の液体供給路を連設したり、これらの液体供給路をそれぞれ独立的に直線動作させるリニア位置決め機構にあっては、装置の小型化や構造の簡略化が顕著になるだけでなく、大幅なコストダウンが図れ、さらには、中間部材による誤差の増加を排除し、位置決め精度の向上も図れる分注機等における液体供給装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の分注機等における液体供給装置は、液体の吐出及び／又は吸入を行う液体供給装置において、液体供給路をモータの駆動で直線動作させるにあたり、前記モータを、外パイプ内に中心に丸孔が形成されたマグネットを直列状に配設せしめたモータ軸と、コイル部材を内装したモータ本体とを備え、前記コイル部材の励磁によりモータ本体に対してモータ軸を相対的に直線動作させるリニアシャフトモータで構成すると共に、前記マグネットの丸孔を、モータ軸の軸心に沿って形成される軸孔として利用し、該マグネットの軸孔に、下端部に液体の吐出口及び／又は吸入口となるニードル部が形成されたパイプ材を、前記外パイプの下端からニードル部を突出させて挿通固定し、該挿通固定したパイプ材を液体供給路に構成せしめ、該パイプ材を、前記リニアシャフトモータの駆動にもとづいて、前記外パイプと共に上下方向に直線動作させることで、前記パイプ材内の液体を前記ニードル部から容器に吐出すべく構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、上記のように構成したことにより、リニアシャフトモータを用いて液体供給路を直線動作させるものでありながら、円盤状のマグネットの中心に形成された丸孔をパイプ材を挿通固定するための軸孔として利用しているので、リニアシャフトモータとパイプ材の間に中間部材を介することなく、液体供給路となるパイプ材を、外パイプと共に直接的に直線動作させるだけで、パイプ材の下端部に形成されたニードル部から、容器に対する液体の吐出・吸入による定量分与や分注を行うことができ、しかも、液体供給路を直線動作させるリニア位置決め機構のコンパクト化が可能になり、特に、複数の液体供給路を連設したり、これらの液体供給路をそれぞれ独立的に直線動作させるリニア位置決め機構にあっては、装置の小型化や構造の簡略化が顕著になるだけでなく、大幅なコストダウンが図れ、さらには、中間部材による誤差の増加を排除し、位置決め精度の向上も図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を好適な実施の形態として例示する流体供給装置を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
［第一実施形態］
図１は、本発明の第一実施形態に係る流体供給装置を示す断面図である。この図に示すように、本発明の第一実施形態に係る流体供給装置１Ａは、試液（流体）を検体容器２に分注（吐出）する分注機（定量分与器）に応用したものであって、試液を貯溜する試液容器３と、チューブ４を介して試液容器３から試液を吸入するポンプ５と、可撓性のチューブ６を介してポンプ５から送られる試液を検体容器２内に吐出するパイプ材（流体供給経路の一部）７と、該パイプ材７を上下方向に直線動作させる直動モータ８と、直動モータ８やパイプ材７を支持するブラケット９とを備えて構成される。
【００１２】
第一実施形態の直動モータ８は、Ｎ極とＳ極が交互に配列された棒状磁石からなるモータ軸１０と、コイル部材を内装したモータ本体１１とを備え、コイル部材の励磁によりモータ軸１０を相対的に直線動作させるリニアシャフトモータである。通常、リニアシャフトモータのモータ軸１０は、Ｎ極及びＳ極を構成する円盤状のマグネット（永久磁石）１２を外パイプ１３内に直列状に配列して構成されるが、本実施形態のモータ軸１０には、中心に丸孔が形成されたドーナッツ状のマグネット１２を適用することにより、軸心部を貫通する軸孔１０ａが形成される。なお、ブラケット９は、正面視コ字形の固定部材であって、直動モータ８のモータ本体１１を固定支持すると共に、上下一対のガイド１４を介してモータ軸１０を上下スライド自在に支持している。
【００１３】
パイプ材７は、例えば、ステンレス管であって、その下端部には、試液の吐出口となるニードル部７ａが形成され、上端部は、チューブ６を介してポンプ５に接続される。直動モータ８によるパイプ材７の直線動作は、中間部材を介することなく直接的に行われる。具体的には、モータ軸１０の軸心に沿って形成される軸孔１０ａにパイプ材７を挿通固定し、該挿通固定したパイプ材７を直動モータ８の駆動にもとづいて上下方向に直線動作させる。なお、この場合、軸孔１０ａは供給路として利用され、流路としての供給路はパイプ材７として構成されている。
【００１４】
パイプ材７は、洗浄や交換を可能とするために、モータ軸１０に対して着脱自在であることが好ましい。例えば、パイプ材７の上端部に上部止め板１５を固設し、下端部に着脱自在な下部止め板１６を装着する。このようにすると、パイプ材７をモータ軸１０の軸孔１０ａに上方から挿通した後、パイプ材７の下端部に下部止め板１６を装着することにより、パイプ材７をモータ軸１０に取り付け固定でき、また、逆の手順により、パイプ材７をモータ軸１０から取り外すことが可能になる。なお、本実施形態では、ブラケット９に設けたフォトセンサ１７で下部止め板１６を検出することにより、モータ軸１０の上昇リミット検出を行っている。また、ブラケット９には、ブレーキ用ソレノイド１８が設けれられており、ブレーキ用ソレノイド１８でモータ軸１０の外周を制動することにより、モータ軸１０の停止位置が保持される。
【００１５】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る流体供給装置１Ｂを図２に沿って説明する。ただし、前記実施形態と共通の構成については、前記実施形態と同じ符号を付け、前記実施形態の説明を援用する。
【００１６】
図２は本発明の第二実施形態に係る流体供給装置を示す要部断面図である。この図に示すように、本発明の第二実施形態に係る流体供給装置１Ｂは、モータ軸１０をリニアガイド機構１９でリニアガイドする点が前記実施形態と相違している。リニアガイド機構１９は、例えば、モータ軸１０の上下両端部を一体的に支持する正面視コ字状の可動部２０と、該可動部２０を固定部２１に対して上下方向移動自在にガイドするガイド部２２とを備えて構成されている。このようなリニアガイド機構１９を用いてモータ軸１０をリニアガイドすると、モータ軸１０の支持強度が高められるだけでなく、モータ本体１１に優る精度でモータ軸１０をリニアガイドし、位置決め精度の向上が図れる。
【００１７】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態に係る流体供給装置１Ｃを図３に沿って説明する。ただし、前記実施形態と共通の構成については、前記実施形態と同じ符号を付け、前記実施形態の説明を援用する。
【００１８】
図３は本発明の第三実施形態に係る流体供給装置を示す断面図である。この図に示すように、本発明の第三実施形態に係る流体供給装置１Ｃは、試液の吸入・貯溜・吐出する分注工程を行う分注装置への応用例を示したものであり、直動モータ２３としてリニアステッピングモータを用いる点や、ポンプに代えてシリンダユニット２４を備える点が前記実施形態と相違している。直動モータ２３として用いるリニアステッピングモータは、ネジ軸からなるモータ軸２５と、該モータ軸２５に螺合する回転ナットが内装されたモータ本体２６とを備え、回転ナットの回転駆動によりモータ軸２５を相対的に直線動作させるように構成されており、その使用に際しては、モータ軸２５を回り止めする必要があるものの、リニアシャフトモータに比して安価であるだけでなく、ブレーキを掛けなくてもモータ軸２５の停止位置を保持できるという利点がある。また、モータ軸２５の軸孔２５ａにパイプ材７を挿通固定して試液（通常は低温に維持）を流すと、モータ軸２５の温度上昇が抑えられるので、モータ軸２５の熱膨張による螺入公差の変動を抑止し、位置決め精度を向上させることが可能になる。
【００１９】
第三実施形態のモータ軸２５は、第二実施形態と同様に、リニアガイド機構２７でリニアガイドされる。リニアガイド機構２７は、例えば、モータ軸２５の上下両端部を一体的に支持する正面視コ字状の可動部２８と、該可動部２８を固定部２９に対して上下方向移動自在にガイドするガイド部３０とを備えて構成されている。このようなリニアガイド機構２７を用いてモータ軸２５をリニアガイドすると、モータ軸２５の支持強度が高められるだけでなく、モータ本体２６に優る精度でモータ軸２５をリニアガイドし、位置決め精度の向上が図れる。なお、シリンダユニット２４は、例えば、試液を貯溜するシリンジ３１と、シリンジ３１内をスライドするピストン３２と、ピストン３２を直線動作させるモータ（リニアステッピングモータ）３３とを備えて構成されるものである。
【００２０】
叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、流体の吐出及び／又は吸入を行う流体供給装置１における流体（試液）供給路を、直動モータ８の駆動で直線動作させるのであるが、リニアシャフトモータ８のモータ軸１０は、外パイプ１３内にドーナッツ状のマグネット１２が直列状に配設されており、その軸心に沿って形成されるマグネット１２の丸孔をパイプ材７を挿通する軸孔１０ａとして利用し、該マグネット１２の軸孔１０ａに、下端部にニードル部７ａが形成されたパイプ材７を、外パイプ１３の下端からニードル部７ａを突出させて挿通固定し、該挿通固定したパイプ材７を液体供給路に構成せしめ、該パイプ材７は、前記直動モータ８の駆動にもとづいて、外パイプ１３と共に上下方向に直線動作させることで、パイプ材７内の液体を、ニードル部７ａから容器２に吐出させる構成となっているので、当該中心に丸孔が形成されたマグネット１２の軸孔１０ａを、試液の吐出・吸入を行う定量分与器や分注装置等に対し、ポンプ５やシリンダユニット２４に連通する液体供給路の一部となるパイプ材７を挿通固定するための挿通孔として利用でき、また、特許文献１の如きのシリンダユニット機構により、シリンダ自体が試液の吸入・貯溜・吐出する機能を有する分注装置や、シリンダユニット２４のシリンダ部３１に対しても、貯溜機能を備えた液体供給路として利用することができる。その結果、リニアシャフトモータ８を用いて液体供給路を直線動作させるものでありながら、中間部材を介することなく、液体供給路となるパイプ材７を、外パイプ１３と共に直接的に直線動作させるだけで、パイプ材７の下端部に形成されたニードル部７ａから、容器２に対する液体の吐出及・吸入による定量分与や分注作業を行うことができ、しかも、液体供給路を直線動作させるリニア位置決め機構のコンパクト化が可能になり、特に、複数の流体供給路を連設したり、これらの液体供給路をそれぞれ独立的に直線動作させるリニア位置決め機構にあっては、装置の小型化や構造の簡略化が顕著になるだけでなく、大幅なコストダウンが図れ、さらには、中間部材による誤差の増加を排除し、位置決め精度の向上も図ることができる利点がある。
【００２１】
また、流体供給路をパイプ材７で構成すると共に、前記モータ軸１０の軸孔１０ａにパイプ材を挿通固定し、該挿通固定したパイプ材７を流体供給路に構成せしめて、前記リニアシャフトモータ８の駆動にもとづいて直線動作させるようにしたので、リニアシャフトモータ８とパイプ材７の間に中間部材を介在させることなく、パイプ材７を直接的に動作させることができ、その結果、パイプ材７を直線動作させるリニア位置決め機構のコンパクト化が可能になる。特に、複数のパイプ材７を連設したり、これらのパイプ材７をそれぞれ独立的に直線動作させるリニア位置決め機構にあっては、装置の小型化や構造の簡略化が顕著になるだけでなく、大幅なコストダウンが図れる。しかも、中間部材による誤差の増加が排除されるので、位置決め精度の向上も図ることができる。
【００２２】
しかも、パイプ材７は、モータ軸１０に対して着脱自在であるため、洗浄や交換を任意に行うことができる。例えば、一定の使用期間毎に新規なパイプ材７に交換したり、試液の種類を変更する毎にパイプ材７を外して洗浄する等の使用態様に対応できる。また、パイプ材７の径寸法は、軸孔１０ａの径寸法の範囲内で任意に選択できるので、分注機（流体供給装置）の汎用性が高められるという利点がある。また、本実施形態のパイプ材７は、一端部にニードル部７ａを有するので、ニードルを別部材で構成する場合に比べ、部品点数の削減やコストダウンが図れる。
【００２３】
また、本実施形態の直動モータ８は、Ｎ極とＳ極が交互に配列された棒状磁石からなるモータ軸１０と、コイル部材を内装したモータ本体１１とを備え、コイル部材の励磁によりモータ軸１０を相対的に直線動作させるリニアシャフトモータであるため、可及的に長い直線動作ストロークを確保できるだけでなく、モータ軸１０の回り止めが不要である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一実施形態に係る流体供給装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る流体供給装置を示す要部断面図である。
【図３】本発明の第三実施形態に係る流体供給装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１Ａ    流体供給装置
１Ｂ    流体供給装置
１Ｃ    流体供給装置
２      検体容器
３      試液容器
４      チューブ
５      ポンプ
６      チューブ
７      パイプ材
７ａ    ニードル部
８      直動モータ
９      ブラケット
１０    モータ軸
１０ａ  軸孔
１１    モータ本体
１２    マグネット
１３    外パイプ
１４    ガイド
１５    上部止め板
１６    下部止め板
１７    フォトセンサ
１８    ブレーキ用ソレノイド
１９    リニアガイド機構
２０    可動部
２１    固定部
２２    ガイド部
２３    直動モータ
２４    シリンダユニット
２５    モータ軸
２５ａ  軸孔
２６    モータ本体
２７    リニアガイド機構
２８    可動部
２９    固定部
３０    ガイド部
３１    シリンジ
３２    ピストン
【図１】
0004715487.tif 000002
【図２】
0004715487.tif 000003
【図３】
0004715487.tif 000004