JP2021139710A - 試料固定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】容易に試料を試料ホルダーに固定することが可能な試料固定装置を提供する。【解決手段】試料固定装置100は、試料ホルダーが配置される作業台10と、止め輪が挿入される突起部材と、止め輪が装填される装填穴を有する装填部材40と、装填部材40を移動可能に支持するレバー50と、を含み、レバー50で装填部材40を移動させることによって、装填穴に突起部材が挿入される第1状態と、装填穴が試料取付部と重なる第2状態と、を切り替え可能であり、装填穴は、第1部分と、第1部分よりも径が小さい第2部分と、を有し、装填部材を第1状態とすることによって、突起部材に挿入された止め輪は、第1部分から第2部分に導かれて、径が縮まった状態で第2部分に嵌まり、装填部材40を第2状態とすることによって、第2部分に嵌まった止め輪は、試料取付部と重なる。【選択図】図1
Description
本発明は、試料固定装置に関する。
透過電子顕微鏡などの分析装置や、集束イオンビーム装置などの加工装置等の微細な試料を扱う装置では、対象となる試料は、試料ホルダーに固定される。
例えば、特許文献1では、カートリッジ式の試料ホルダーにおいて、Cリングを用いてカートリッジに試料を固定している。特許文献1では、Cリングをガイド筒部の通孔に挿入し、挿入されたCリングを押出治具を用いて試料カートリッジの試料取付部に向けて押し込むことで、Cリングを試料取付部の嵌合部に移動させて、試料をCリングで固定している。
例えば、放射化試料を試料ホルダーに固定する場合、人体の安全を確保するために、グローブボックス内で試料を試料ホルダーに固定しなければならない。グローブボックス内では、人の動作が制限され、細かい作業ができない。そのため、容易に、試料を試料ホルダーに固定することが可能な装置が求められている。
本発明に係る試料固定装置の一態様は、
試料ホルダーの試料取付部に止め輪を用いて試料を固定するための試料固定装置であって、
前記試料ホルダーが配置される作業台と、
前記止め輪が挿入される突起部材と、
前記止め輪が装填される装填穴を有する装填部材と、
前記装填部材を移動可能に支持するレバーと、
を含み、
前記レバーで前記装填部材を移動させることによって、前記装填穴に前記突起部材が挿入される第1状態と、前記装填穴が前記試料取付部と重なる第2状態と、を切り替え可能であり、
前記装填穴は、第1部分と、前記第1部分よりも径が小さい第2部分と、を有し、
前記装填部材を前記第1状態とすることによって、前記突起部材に挿入された前記止め輪は前記第1部分から前記第2部分に導かれて、径が縮まった状態で前記第2部分に嵌まり、
前記装填部材を前記第2状態とすることによって、前記第2部分に嵌まった前記止め輪は、前記試料取付部と重なる。
試料ホルダーの試料取付部に止め輪を用いて試料を固定するための試料固定装置であって、
前記試料ホルダーが配置される作業台と、
前記止め輪が挿入される突起部材と、
前記止め輪が装填される装填穴を有する装填部材と、
前記装填部材を移動可能に支持するレバーと、
を含み、
前記レバーで前記装填部材を移動させることによって、前記装填穴に前記突起部材が挿入される第1状態と、前記装填穴が前記試料取付部と重なる第2状態と、を切り替え可能であり、
前記装填穴は、第1部分と、前記第1部分よりも径が小さい第2部分と、を有し、
前記装填部材を前記第1状態とすることによって、前記突起部材に挿入された前記止め輪は前記第1部分から前記第2部分に導かれて、径が縮まった状態で前記第2部分に嵌まり、
前記装填部材を前記第2状態とすることによって、前記第2部分に嵌まった前記止め輪は、前記試料取付部と重なる。
このような試料固定装置では、レバーで装填部材を移動させることによって、止め輪を装填部材に装填し、止め輪の径が縮まった状態で止め輪を試料取付部と重なる位置に配置できる。したがって、このような試料固定装置では、容易に、試料を試料ホルダーに固定できる。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1. 試料固定装置
まず、本発明の一実施形態に係る試料固定装置について図面を参照しながら説明する。図1および図2は、本実施形態に係る試料固定装置100を模式的に示す斜視図である。なお、図1は、レバー50がCリングセット台30側に倒れた第1状態を図示しており、図2は、レバー50がカートリッジ2側に倒れた第2状態を図示している。
まず、本発明の一実施形態に係る試料固定装置について図面を参照しながら説明する。図1および図2は、本実施形態に係る試料固定装置100を模式的に示す斜視図である。なお、図1は、レバー50がCリングセット台30側に倒れた第1状態を図示しており、図2は、レバー50がカートリッジ2側に倒れた第2状態を図示している。
図3〜図5は、第1状態を模式的に示す図であり、図6〜図8は、第2状態を模式的に示す図である。
なお、図3および図6は、試料固定装置100を模式的に示す平面図である。図4および図7は、試料固定装置100を模式的に示す断面図である。図4は、図3のIV−IV線断面図であり、図7は、図6のVII−VII線断面図である。図5および図8は、試料固定装置100を模式的に示す断面図である。図5は図4の一部拡大図であり、図8は図7の一部拡大図である。
試料固定装置100は、カートリッジ式の試料ホルダーのカートリッジ2に試料SをCリング4を用いて固定するための装置である。後述する図9〜図11に示すように、カートリッジ式の試料ホルダー1は、試料Sが固定されるカートリッジ2と、カートリッジ2が着脱可能なシャフト部3と、を有する試料ホルダーである。
試料固定装置100は、図1〜図8に示すように、作業台10と、支持機構20と、Cリングセット台30と、装填部材40と、レバー50と、固定具60と、を含む。
作業台10には、カートリッジ2が配置される。作業台10は、試料Sをカートリッジ2に固定する作業を行うための台である。作業台10の作業面12には、Cリングセット台30、レバー50、固定具60が配置されている。
作業台10には、溝14が形成されている。溝14には、カートリッジ2が摺動可能に
配置される。溝14は、カートリッジ2を作業位置まで案内する。図1〜図8は、カートリッジ2が作業位置に配置されている状態を図示している。
配置される。溝14は、カートリッジ2を作業位置まで案内する。図1〜図8は、カートリッジ2が作業位置に配置されている状態を図示している。
作業台10には、溝14に接続された空間16が設けられている。空間16は、溝14の下に位置している。作業台10に溝14と空間16が形成されることによって、作業台10には、カートリッジ2の両端を支持する支持面15が形成されている。試料台202は、支持面15に接していない。支持面15は、溝14の底を規定する作業台10の面である。
空間16は、支持面15で支持されたカートリッジ2の下に拡がっている。図4および図7に示すように、空間16には、カートリッジ2の試料台202を支持するための支持機構20が設けられている。
支持機構20は、図4および図7に示すように、支持台22と、接触部材24と、レバー26と、弾性部材28と、を有している。支持台22は、試料台202を支持する。支持台22は、レバー26の一端に接続されている。
接触部材24は、レバー26の他端に接続されている。接触部材24は、レバー50がカートリッジ2側に倒れたときに、レバー50に接触する。
レバー26は、軸27を回転軸として回転する。接触部材24がレバー50に接触していない状態では、図4に示すように、レバー26が、接触部材24側が上、かつ、支持台22側が下になるように傾き、支持台22が試料台202から離間した状態となる。接触部材24がレバー50に接触して押し下げられると、レバー26が回転し、接触部材24が下に移動し、支持台22が上に移動する。これにより、図7に示すように、支持台22が試料台202に接触し、試料台202が支持台22で支持される。
弾性部材28は、空間16の底を規定する作業台10の面に固定されている。弾性部材28は、レバー26の接触部材24側の下に接している。弾性部材28は、レバー50の接触部材24側を上方向に付勢する。そのため、接触部材24がレバー50に接触していない状態では、図4に示すように、レバー26が、接触部材24側が上、かつ、支持台22側が下になるように傾き、支持台22が試料台202から離間した状態となる。弾性部材28は、例えば、板バネである。
Cリングセット台30は、Cリング4をセットするための台である。Cリングセット台30は、Cリング4が載置される載置台32と、載置台32に設けられた突起部材34と、を有している。載置台32は、例えば円柱状であり、載置台32の径は、Cリング4の内径よりも大きい。また、突起部材34は、例えば円柱状であり、突起部材34の径は、Cリング4の内径よりも小さい。そのため、Cリング4は、突起部材34に挿入された状態で載置台32に載置される。なお、突起部材34は、先端の径が根元の径よりも小さいテーパー形状であってもよい。
Cリングセット台30は、作業台10の作業面12上であって、レバー50をCリングセット台30側に倒したときに、装填部材40の装填穴42に、突起部材34が挿入される位置に配置されている。
装填部材40は、レバー50に固定されている。装填部材40は、Cリング4が装填される装填穴42を有している。装填穴42は、図5および図8に示す第1部分42aと、第1部分42aよりも径が小さい第2部分42bと、を有している。第1部分42aと第2部分42bは、接続されて1つの装填穴42を構成している。
装填穴42は、第1部分42a側の第1開口44aと、第2部分42b側の第2開口44bと、を有している。第1開口44aの径は、第2開口44bの径よりも大きい。第1部分42aは、第2部分42b側の径が第1開口44a側の径よりも小さいテーパー形状を有している。第2部分42bは、例えば、円柱状である。第2部分42bの径は、例えば、一定である。
レバー50は、装填部材40を移動可能に支持している。レバー50は、軸52まわりに回転可能である。レバー50を軸52まわりに回転させることによって、装填部材40を移動させることができる。軸52は、作業台10の作業面12に平行な軸である。レバー50には、装填部材40が固定されている。レバー50が軸52まわりに回転することによって、装填部材40が移動する。レバー50は、図示の例では、180°回転する。
軸52は、平面視において(作業面12に垂直な方向から見て)、Cリングセット台30の突起部材34とカートリッジ2の試料取付穴201との中間に位置している。すなわち、平面視において、軸52と突起部材34との間の距離と、軸52と試料取付穴201との間の距離とは等しい。そのため、レバー50を回転させることで、装填穴42に突起部材34が挿入される第1状態と、装填穴42が試料取付穴201と重なる第2状態を切り替えることができる。すなわち、レバー50をCリングセット台30側に倒すことによって第1状態となり、レバー50をカートリッジ2側に倒すことによって第2状態となる。
レバー50は180°回転するため、第1状態と第2状態では、装填部材40の上下が入れ替わる。第1状態では、図5に示すように、第1部分42aは、第2部分42bよりも下に位置する。第2状態では、図8に示すように、第2部分42bは、第1部分42aよりも下に位置する。
固定具60は、装填穴42が試料取付穴201と重なった位置からずれないように、レバー50を固定する。固定具60は、レバー50を固定することによって、装填部材40を固定する。固定具60は、軸62を回転軸として回転可能である。軸62は、作業台10の作業面12に垂直な軸である。固定具60を軸62まわりに回転させることで、固定具60でレバー50が固定されている状態と、固定具60でレバー50が固定されていない状態と、を切り替えることができる。
2. 試料ホルダー
図9は、試料ホルダー1を模式的に示す図である。図10は、試料ホルダー1のカートリッジ2を模式的に示す斜視図である。図11は、カートリッジ2を模式的に示す断面図である。なお、図11は、カートリッジ2を、試料台202の傾斜軸に沿って切断した断面図である。また、図9では、便宜上、カートリッジ2を簡略化して図示している。
図9は、試料ホルダー1を模式的に示す図である。図10は、試料ホルダー1のカートリッジ2を模式的に示す斜視図である。図11は、カートリッジ2を模式的に示す断面図である。なお、図11は、カートリッジ2を、試料台202の傾斜軸に沿って切断した断面図である。また、図9では、便宜上、カートリッジ2を簡略化して図示している。
試料ホルダー1は、透過電子顕微鏡用の試料ホルダーである。試料ホルダー1は、図9に示すように、カートリッジ2と、シャフト部3と、を有している。カートリッジ2は、シャフト部3に着脱可能である。カートリッジ2にシャフト部3を取り付けることで、カートリッジ2に固定された試料Sを透過電子顕微鏡に導入できる。
カートリッジ2は、図10および図11に示すように、試料台202と、傾斜軸部材204と、傾斜レバー206と、フレーム208と、ヒーター210と、取付け部材212と、を有している。
試料台202は、フレーム208に囲まれている。試料台202には、試料Sが固定さ
れる。試料台202は、試料取付穴201を有する。
れる。試料台202は、試料取付穴201を有する。
試料取付穴201を規定する試料台202の内壁には段差が形成されており、当該段差によって、試料Sが載置される試料載置面203が設けられている。試料Sは、試料載置面203とCリング4とに挟まれることによって、試料台202に固定される。カートリッジ2では、試料取付穴201および試料載置面203が試料Sを取り付けるための試料取付部として機能する。
試料取付穴201は、Cリング4および試料Sが挿入される開口201aの径D2が、試料載置面203上の径D4よりも小さいテーパー形状である。そのため、試料取付穴201に、Cリング4が嵌合されると、Cリング4と試料載置面203との間に試料Sが挟まれて、試料Sが固定される。
試料台202は、傾斜軸部材204によって、フレーム208に回転可能に接続されている。試料台202には、傾斜レバー206が接続されており、傾斜レバー206が回転(傾斜)することによって、試料台202は、傾斜軸部材204を回転軸として回転する。これにより、試料台202が傾斜し、試料Sを傾斜させることができる。このように、試料ホルダー1は、試料Sを傾斜させる傾斜機構を備えた試料ホルダーである。
傾斜レバー206は、シャフト部3に設けられた不図示のアームに接続される。このアームを用いて、傾斜レバー206を回転させることができる。
ヒーター210は、試料台202の内部に設けられている。ヒーター210によって、試料Sを加熱することができる。
取付け部材212は、フレーム208に設けられている。取付け部材212によって、カートリッジ2をシャフト部3に取り付けることができる。
3. 試料固定装置の動作
図12〜図14は、試料固定装置100の動作を説明するための図である。以下、図1〜図14を用いて、試料固定装置100の動作を説明する。
図12〜図14は、試料固定装置100の動作を説明するための図である。以下、図1〜図14を用いて、試料固定装置100の動作を説明する。
図12に示すように、カートリッジ2を溝14に沿って移動させることで、カートリッジ2を作業台10の作業位置に配置する。
次に、Cリング4を、Cリングセット台30にセットする。例えば、まず、レバー50をカートリッジ2側に倒す。次に、ピンセットなどを用いて、Cリング4を突起部材34に挿入して載置台32に載置する。これにより、Cリング4をCリングセット台30にセットできる。
次に、図1、図3〜図5に示すように、レバー50をCリングセット台30側に倒す。これにより、Cリング4は、装填部材40に装填される。
具体的には、図5に示すように、レバー50をCリングセット台30側に倒すことで、Cリング4は、第1開口44aを通って第1部分42aに入る。ここで、第1部分42aは、第2部分42b側の径が第1開口44a側の径よりも小さいテーパー形状を有している。そのため、Cリング4は、第1部分42aを装填部材40の内壁に沿って移動する間に弾性変形し、径が縮まる。そして、Cリング4は第2部分42bに移動する。このとき、Cリング4には径を拡げる方向の力が生じるため、Cリング4は第2部分42bに嵌まる。これにより、Cリング4を装填部材40に装填できる。
次に、ピンセットなどを用いて、カートリッジ2の試料取付穴201内の試料載置面203に試料Sを配置する。
次に、図2、図6〜図8に示すように、レバー50をカートリッジ2側に倒す。これにより、平面視において、装填穴42が試料取付穴201と重なる。この結果、第2部分42bに嵌まったCリング4が、試料取付穴201と重なる。
次に、固定具60を回転させて、レバー50上に固定具60を配置する。これにより、レバー50が固定され、装填部材40が固定される。
レバー50をカートリッジ2側に倒して、固定具60でレバー50を固定すると、図7に示すように、レバー50が接触部材24にあたり、接触部材24が押し下げられる。これにより、レバー26が回転し、図8に示すように、支持台22が上がって、試料台202が支持台22で支持される。
図13および図14に示すように、Cリング押出治具6を、装填部材40の装填穴42に挿入し、第2部分42bに嵌まったCリング4を押し出す。これにより、Cリング4は、径が縮まった状態で、試料台202の試料取付穴201に移動する。Cリング4には、径を拡げる方向の力が生じているため、試料取付穴201を規定する試料台202の内壁に沿ってCリング4の径が拡がり、Cリング4が試料取付穴201に嵌まる。この結果、図11に示すように、試料Sは、Cリング4と試料台202の試料載置面203とに挟まれて固定される。
以上の工程により、カートリッジ2に試料Sを固定することができる。
4. 作用効果
試料固定装置100では、レバー50で装填部材40を移動させることによって、装填穴42に突起部材34が挿入される第1状態と、装填穴42が試料取付穴201と重なる第2状態と、を切り替え可能である。また、装填穴42は、第1部分42aと、第1部分42aよりも径が小さい第2部分42bと、を有し、装填部材40を第1状態とすることによって、突起部材34に挿入されたCリング4は、第1部分42aから第2部分42bに移動して、径が縮まった状態で第2部分42bに嵌まり、装填部材40を第2状態とすることによって、第2部分42bに嵌まったCリング4は、試料取付穴201と重なる。
試料固定装置100では、レバー50で装填部材40を移動させることによって、装填穴42に突起部材34が挿入される第1状態と、装填穴42が試料取付穴201と重なる第2状態と、を切り替え可能である。また、装填穴42は、第1部分42aと、第1部分42aよりも径が小さい第2部分42bと、を有し、装填部材40を第1状態とすることによって、突起部材34に挿入されたCリング4は、第1部分42aから第2部分42bに移動して、径が縮まった状態で第2部分42bに嵌まり、装填部材40を第2状態とすることによって、第2部分42bに嵌まったCリング4は、試料取付穴201と重なる。
そのため、試料固定装置100では、レバー50で装填部材40を移動させることによって、Cリング4を装填部材40に装填し、Cリング4の径が縮まった状態でCリング4を試料取付穴201と重なる位置に配置できる。したがって、試料固定装置100では、容易に、試料Sをカートリッジ2に固定できる。試料固定装置100を用いることで、グローブボックス内でも、容易に、試料Sをカートリッジ2に固定できる。
試料固定装置100では、第1状態において、第1部分42aは第2部分42bよりも下に位置し、第2状態において、第2部分42bは第1部分42aよりも下に位置する。そのため、容易に、装填部材40の第2部分42bにCリング4を嵌めることができ、かつ、容易に、第2部分42bに嵌まったCリング4を試料取付穴201に移動させることができる。
試料固定装置100では、装填穴42は、第1部分42aに接続された第1開口44aと、第2部分42bに接続された第2開口44bと、を有し、第1開口44aの径は、第2開口44bの径よりも大きく、第1部分42aは、テーパー形状である。そのため、第
1部分42aの内壁に沿ってCリング4を移動させることによって、Cリング4は弾性変形し径が縮まる。そして、Cリング4は、径を拡げる方向の力が生じた状態で第2部分42bに嵌まる。したがって、試料固定装置100では、Cリング4の径が縮まった状態で、Cリング4を試料取付穴201に重なるように配置できる。
1部分42aの内壁に沿ってCリング4を移動させることによって、Cリング4は弾性変形し径が縮まる。そして、Cリング4は、径を拡げる方向の力が生じた状態で第2部分42bに嵌まる。したがって、試料固定装置100では、Cリング4の径が縮まった状態で、Cリング4を試料取付穴201に重なるように配置できる。
試料固定装置100では、作業台10には、カートリッジ2の試料台202を支持する支持台22を有する支持機構20が設けられ、支持台22は、第1状態において試料台202から離間し、第2状態において試料台202を支持する。試料台202は、傾斜軸部材204のみで支持されているため、試料台202に大きな力が加わると、カートリッジ2が破損するおそれがある。試料固定装置100では、支持台22が試料台202を支持するため、Cリング押出治具6でCリング4を押し出す際に、カートリッジ2の破損を防ぐことができる。
また、支持機構20では、第2状態において試料台202を支持台22で支持するため、例えば、カートリッジ2を作業位置に配置する際に、試料台202が支持台22にあたって、カートリッジ2が破損することを防ぐことができる。
5. 変形例
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、上述した実施形態では、試料Sを、Cリング4を用いて固定する場合について説明したが、試料Sを固定する止め輪はこれに限定されない。
また、上述した実施形態では、試料ホルダー1が、カートリッジ2と、シャフト部3に分離可能なカートリッジ式の試料ホルダーである場合について説明したが、試料ホルダーの構成は、止め輪を用いて試料を固定する試料ホルダーであれば、特に限定されない。また、上述した実施形態では、試料ホルダー1が透過電子顕微鏡用の試料ホルダーである場合について説明したが、止め輪を用いて試料を固定する試料ホルダーであれば、透過電子顕微鏡以外の分析装置用の試料ホルダーや、集束イオンビーム装置などの試料加工装置用の試料ホルダーであってもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
1…試料ホルダー、2…カートリッジ、3…シャフト部、4…Cリング、6…Cリング押出治具、10…作業台、12…作業面、14…溝、15…支持面、16…空間、20…支持機構、22…支持台、24…接触部材、26…レバー、27…軸、28…弾性部材、30…Cリングセット台、32…載置台、34…突起部材、40…装填部材、42…装填穴、42a…第1部分、42b…第2部分、44a…第1開口、44b…第2開口、50…レバー、52…軸、60…固定具、62…軸、100…試料固定装置、201…試料取付穴、201a…開口、202…試料台、203…試料載置面、204…傾斜軸部材、206…傾斜レバー、208…フレーム、210…ヒーター、212…取付け部材
Claims (4)
- 試料ホルダーの試料取付部に止め輪を用いて試料を固定するための試料固定装置であって、
前記試料ホルダーが配置される作業台と、
前記止め輪が挿入される突起部材と、
前記止め輪が装填される装填穴を有する装填部材と、
前記装填部材を移動可能に支持するレバーと、
を含み、
前記レバーで前記装填部材を移動させることによって、前記装填穴に前記突起部材が挿入される第1状態と、前記装填穴が前記試料取付部と重なる第2状態と、を切り替え可能であり、
前記装填穴は、第1部分と、前記第1部分よりも径が小さい第2部分と、を有し、
前記装填部材を前記第1状態とすることによって、前記突起部材に挿入された前記止め輪は前記第1部分から前記第2部分に導かれて、径が縮まった状態で前記第2部分に嵌まり、
前記装填部材を前記第2状態とすることによって、前記第2部分に嵌まった前記止め輪は、前記試料取付部と重なる、試料固定装置。 - 請求項1において、
前記第1状態において、前記第1部分は前記第2部分よりも下に位置し、
前記第2状態において、前記第2部分は前記第1部分よりも下に位置する、試料固定装置。 - 請求項2において、
前記装填穴は、前記第1部分に接続された第1開口と、前記第2部分に接続された第2開口と、を有し、
前記第1開口の径は、前記第2開口の径よりも大きく、
前記第1部分は、テーパー形状である、試料固定装置。 - 請求項1ないし3のいずれか1項において、
前記試料ホルダーは、前記試料取付部を有する試料台を有し、
前記作業台には、前記試料台を支持する支持台を有する支持機構が設けられ、
前記支持台は、
前記第1状態において前記試料台から離間し、
前記第2状態において前記試料台を支持する、試料固定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020036741A JP2021139710A (ja) | 2020-03-04 | 2020-03-04 | 試料固定装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7440484B2 (ja) | 2021-12-23 | 2024-02-28 | 日本電子株式会社 | 試料カートリッジ搬送システム |
-
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