JP4559003B2 - 混合・注入装置及びその容器 - Google Patents

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、保持・混合・注入容器に関するものであって、より詳しくは取りはずし可能なねじ付きキャップと、容器とを有している容器を構成する混合・注入装置である。
【０００２】
背景
現在、溶液の化学反応、溶液からの成分の分離等における作業の手動プロセスは、夜通しの潜伏期を含んでいる１〜２４時間の時間集約的運転を包含している。さらに試料は所定時間又は所定繰回数だけ混合、揺動、撹拌等する必要がある。
【０００３】
多くの実験プロセスにおいて、分離、混合等される成分を含んだ物質の試料は通常試料容器に入れられ、試料に対して行なわれるプロセスは容器及びその中味に対して実行される。物質は容器から取り出され、容器へ追加され、他の容器へ移される等である。
【０００４】
試料に対して実行される一般的な実験手順は、試料の混合及び撹拌と、試料への物質の追加と、試料からの排出による物質の除去等を含んでいる。これらのプロセスは、伝統的に手動で行なわれてきた。そのような手動の仕事は、労働集約的で時間を要するもので反復性の仕事であって、技術者を占有し、時に他の仕事につくことを阻止している。前述したような、化学反応、溶解、懸濁等の実行プロセスにおける反復プロセスステップは、正確さと緻密な注意力を必要とし、時には分離に責任のある技術者の技術を必要とするかも知れない。精密なプロセスステップを繰返し適用することは、実行するプロセスの品質に悪い影響するかも知れないエラーを与える。ユニークで限られた試料の場合、複製することの出来ない、又は取りかえることのできない試料を取り扱う際に、そのようなエラーが生ずるかも知れない。
【０００５】
さらに、ＤＮＡの分離のような多くのタイプの実験手順の間、試料及び薬品を加え、中味を揺動し移動する等できるように、容器はキャップを取りつけ取りはずしされる。包装した、食品、薬品、薬剤等の製造プロセスを含めて、多くの製造プロセスも、容器へのキャップの取りつけあるいは取りはずしと、中味の追加及び取り出しとを含んでいる。
【０００６】
一般に、ねじ山付き容器・キャップが使用されている。しかしながら、容器におけるねじ山に対しキャップのねじ山を正方形とすることは困難であって、キャップはきっちりと取りつけることができず、容器中味のリークを招く。ある場合には、飛散物を洗浄するために全運転を停止する必要があるかも知れなくて、生産性の低下をもたらす。ＤＮＡ又はＲＮＡのような精密な実験手順の際における、そのような中味の流出は、試料と実験室との汚染及び相互汚染を招き、全プロセスを再スタートする必要がある。さらに、キャップを螺合する際に容器が回転すると、容器はキャップが締めつけられないままであり、あるいはキャップが正しい状態にないかも知れなくて、容器中味の流出の問題を招く。容器の移動は、液体に懸濁された凝固したＤＮＡストランドのような、液体における粘性作用により引き裂かれるぜい弱な中味に対し、悪影響を与える。
【０００７】
概要
本発明は、ユーザの作業の必要性なしに、混合・注入作業を実行するための混合・注入装置と、そのような装置に使用するための容器とを提供することにより、従来技術における問題を克服しようとするものである。さらに本発明は、キャップと容器との位置決め装置を提供することにより、従来技術における問題を克服しようとするものであって、その位置決め装置は、容器を所定位置にしっかりとロックし、かつ容器にキャップを取りつける際はいつでも、キャップを容器に対して同一位置に再整列する。一つの実施の形態において、キャップと容器との両方がフランジを有していて、キャップが容器に正しく取りつけられるとそのフランジは整列する。
【０００８】
一つの実施の形態において、混合・注入装置はベースとベース上に担持されたロッキングアームサポートとを含んでいる。ロッキングアームはロッキングアームサポート内に回転可能に取りつけられていて、さらに駆動機構が、ロッキングアームへ操作可能に連結され、ロッキングアームを回転することができる。
【０００９】
もう一つの実施の形態において、一連の外面ねじ山に基づいた、実質的に正方形のフランジを有している容器を開示している。実質的に同一のフランジと内面ねじ山を有しているキャップが、容器に螺合されている。一つの実施の形態において、容器は多条の分離したねじ山を有していて、ねじ山起点用の改善された表面を提供している。一つの実施の形態において、四起点のねじ山が使用されている。本実施の形態において、キャップは最小回転で正しく螺合される。
【００１０】
もう一つの実施の形態において、キャップと位置決め装置とが、さらに容器を固定位置に取りつけるためのロッキング装置を備えている。ロッキングアームは実験用ラックにおける一対のパーティション，又は収納用ラックのロッキングポケット若しくは前述した揺動・注入装置であってもよい。
【００１１】
もう一つの実施の形態において、容器とキャップとを実質的に同一位置に位置決め及び再位置決めするための方法が開示されている。その方法は、容器又は容器・キャップアセンブリを保管、輸送等のために適切なロッキングアームに取りつける段階を含んでいる。
他の実施の形態は説明され特許請求されている。
【００１２】
実施の形態の説明
実施の形態における以下の詳細な説明において、添付図面が参照されていて、その添付図面には本発明を実施するにあたっての特定的な実施の形態が例示されている。図面を通して同一符号は実質的に同一部品を表わしている。これらの実施の形態は当業者が本発明を実行出来るように十分に詳述されていて、本発明の範囲を逸脱することなく、他の実施の形態が利用され、さらに論理的、構造的、電気的及び他の変更が行なわれてもよいことは、理解されるべきである。
【００１３】
図１は混合・注入装置１００の一つの実施の形態を示す。混合・注入装置が、ベース１０２、ロッキングアームサポート１０４、回転可能なロッキングアーム１０６、駆動機構１０８及びモータ１３０（図２に最もよく示す）を備えている。混合・注入装置１００は、図１１，１１Ａ，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１３Ａ及び１３Ｂに詳細が示されさらに後述する、容器１１２及びキャップ１１４のような容器・キャップ構造体１１０に使用するのに適切なものである。
【００１４】
ベース１０２は混合・注入装置１００の他の構成要素用サポートとしての役割を果している。ベース１０２は、一つの実施の形態において、注入操作に使用する補助の容器・キャップ用受け台を受容することのできるガイドピン用開口部１３２を含んでいる。ロッキングアームサポート１０４は、その両端１４４及び１４６においてサポートあるいはロッキングアーム１０６用サポートを受容するための開口部を含んでいる。ロッキングアームサポート１０４のシャフト１３４が駆動機構１０８へ連結されていて、ロッキングアーム１０６の運動に作用するロッキングアーム１０６は駆動機構１０８の作動に応答している。
【００１５】
ロッキングアーム１０６は、シャフト１３４の長手軸周囲を回転可能で、駆動機構１０８の駆動により回転され、駆動機構１０８により引き起こされるロッキングアーム１０６の回転あるいは他の運動を作用している。以下に詳述するように、ロッキングアーム１０６は、ロッキングアーム１０６の頂部にある複数の容器用開口部１４０の一つの中にある容器１１２のような容器を把持及び保持することができる。後述するように、ロッキングアーム１０６における容器用開口部１４０各々がロッキングポケット１４２により囲まれていて、そのロッキングポケット１４２は、一つの実施の形態において、容器１１２のような容器のフランジ１１８のようなフランジに合うように形状化及び寸法化されていて、ロッキングポケット１４２及び開口部１４０内における回転に対して容器をしっかり留めている。
【００１６】
ロッキングアーム１０６は、一つの実施の形態において、容器１１２のような容器をロッキングアーム１０６の中へしっかり留めるようになっている真空ロッキングポート１４４を備えていて、容器を取りつけたロッキングアームは回転され、傾斜され、反転等されてもよくて、容器がロッキングアームからはずれることはない。本実施の形態において、ロッキングポート１４４各々が、ロッキング開口部１４６（図１６にも示す）を備えていて、そのロッキング開口部１４６は、容器１１２のような容器が開口部１４６に置かれ、かつポート１４４の下方で真空引きあるいは部分的な真空引きが行なわれる場合、開口１４６をシールするために、端部にＯリング１４８を有している。
【００１７】
真空引きあるいは部分的な真空引きはポート１４４の下方で行なわれ、そのポート１４４が容器１１４をＯリング１４８に対してポート開口部１４６の中に把持し、そのことにより容器１１２をポート１４４の中へ、かつロッキングアーム１０６の中へ保持している。容器１１２がポート１４４の中へしっかり留められると、ロッキングアームは回転、傾斜等されてもよくて、容器１１２はロッキングアームからはずれることはない。もしキャップ１１４のようなキャップが容器１１２に取りつけてあると、ロッキングアーム１０６のどのような運動でも、容器１１２の中味の撹拌、混合又は揺動をもたらす。もしキャップ１１４が容器１１２からはずれると、ロッキングアーム１０６の回転は容器１１２からの中味の流出をもたらす。
【００１８】
一つの実施の形態において、真空ライン１５０は、一つの実施の形態における外置真空ポンプに接続している。内臓式真空ポンプも使用出来ることは理解されるべきである。容器先端１１７の下方で部分的な真空引きを行なうために、多少の真空ポンプをポート１４４に接続することで十分である。一つの実施の形態における、数個のポート１４４への真空ライン１５０の接続が図１に示されている。本実施の形態において、真空ライン１５０は外置き真空ポンプからロッキングアーム１０６へ接続されている。ロッキングアーム内部において、真空ライン１５０は各々のポート１４４へ接続されていて、真空ポンプが起動されると、各々のポートにおいて部分的な真空引きが行なわれる。
【００１９】
容器１１２の中味を流出させる場合でも部分的な真空引きが適用され、容器１１２は先端が切り取られているので、混合・注入ステーション１００から取り出さない。このような方法で、容器１１６は滑り出すことなく水平位置を越えて回転させることが出来、所望する物質を容器１１２の中に残して余分な物質を取りのぞくために、その中味を完全あるいは十分に空にすることができる。
【００２０】
他の実施の形態において、容器１１２のような容器をロッキングアーム１０６の中に把持するための装置が、限定するものではないが例えばクランプ、ねじ、クリップ、ピン等を含んでいる。容器は、反転されてもロッキングアーム１１２からはずれないように、ロッキングアーム１１２の中へ把持されていれば十分である。
【００２１】
図１及び２に最もよく示すように、駆動機構１１８は、一つの実施の形態において、一対の歯車、駆動歯車１５２及び自由歯車１５４を備えている。駆動歯車１５２は、モータ機構１３０のシャフト１５６へ作動可能に連結していて、従ってシャフト５６が回転すると回転する。自由歯車１５４はシャフト１３４へ固定的に連結されていて、そこで回転する。前述したように、シャフト１３４はロッキングアーム１０６へ固定的に連結している。従って、自由歯車１５４が回転すると、シャフト１３４及びロッキングアーム１０６も回転する。ベルト１５８が歯車１５２及び１５４に係合している。一つの実施の形態において、歯車１５２及び１５４はノッチが作られ、かつベルト１５８もノッチが作られていて、ベルト１５８のノッチは歯車１５２及び１５４のノッチに合っている。本実施の形態において、駆動歯車１５２の回転は既知の比率で自由歯車１５４の回転と一致している。歯車１５２，１５４とベルト１５８とのノッチは、歯車でのベルト１５８の滑りのどのような可能性をも十分に回避している。モータ１３０が作動すると、シャフト１５６が回転し、駆動歯車１５２を駆動し、ベルト１５８が作動し、自由歯車１５４とその結果としてのシャフト１３４及びロッキングアーム１０６とが回転する。
【００２２】
モータ１３０は、一つの実施の形態において、コンピュータ制御により外部で制御する。コンピュータ制御信号は、ライン１２９にそってモータへ送信される。そのようなコンピュータ制御は、モータの操作に従って駆動機構１０８の操作を介してのロッキングアームの運動における、ユーザの選択を可能にしている。本実施の形態において、ユーザはロッキングアームの単独操作、又はロッキングアームの多重操作をプログラム化することができる。例えば、もしロッキングアーム内に保持されている容器の中味を混合する場合、ユーザは、シャフトの長手軸周囲における、ロッキングアームの完全な３６０度の回転を選択してもよい。回転速度がユーザにより調節あるいは設定され、自由歯車に対する駆動歯車の既知の比率は、コンピュータが、ロッキングアーム１０６の所望される回転速度とするために、シャフト１５６を適切な回転速度に駆動するべくモータをプログラム化することを可能にしている。
【００２３】
モータ１３０は、一つの実施の形態において、いわゆる賢いモータである。本実施の形態におけるモータ１３０は、さらなる外部制御装置からの入力なしに、装置１００の操作用指令の実行と保存とが出来る、プロセッサとメモリ（図９）とを含んでいる。指令は、一つの実施の形態において、コンピュータ制御ライン１２９を介してメモリへダウンロードされ、さらなる外部制御装置からの入力なしにプロセスにおいて実行される。本実施の形態において、全体のシーケンスステップは、後刻において実行するためにモータ１３０にプログラム化されていてもよい。後刻とは、装置１００が取りつけられていない場合とか、プロセスのステップが長く、かつ科学者あるいは技術者のようなユーザにとって各ステップあるいは全プロセスを示す必要がない場合とかである。
【００２４】
装置１００で操作可能なコンピュータ制御システムは、共同出願中の、１９９９年２月２２日出願の米国特許出願第０９／２５５１４６号“コンピュータによるＤＮＡ分離方法”、及び１９９９年７月２７日出願の米国特許出願第０９／３６１８２９号“コンピュータによる核酸分離の方法と装置”に開示されていて、ここに参考として包含するとともに提示するものです。
【００２５】
一つの実施の形態におけるモータ１３０及び駆動機構１０８が、位置決め機構を有していて、ロッキングアームは、装置１００が運転を開始するその都度、操作プロセスを同一位置から始めることを保証している。そのような位置決め機構は、図２，６及び７に詳細に示されている。位置決めディスク１３７がシャフト１３４に固定的に取りつけられていて、シャフト１３４が前述のように回転する場合、位置決めディスク１３７は回転する。位置決めディスク１３７が自身の円周に沿って位置決めスロット１３９を有していて、その位置決めスロット１３９はシャフト１３４へ向かって、外周端部から中心へ向かって延在している。図６に示す位置において、ロッキングアーム１０６が装置１００のベース１０２における平面１３１に対し実質的に垂直となる場合、位置決めスロットはオプトカプラ１３８へ整列する。
【００２６】
オプトカプラ１３８は、モータ１３０へ接続している光学的トランスミッタ１３３を有している。トランスミッタ１３３は光信号を発する。スロット１３９がトランスミッタ１３３と受光器１３５との間にある場合、受光器１３５はトランスミッタ１３３からの光信号を受光し、位置決めディスク１３７が自身のホームポジションにあること、すなわちロッキングアーム１０６が平面１３１に対して実質的に垂直であることを示している。受光器１３５で何の信号も受光されない場合、位置決めディスク１３７と、ロッキングアーム１０６及びそこに保持されているどのような容器１１２もとが実質的に垂直ではない。運転開始時、モータ１３０がシャフト１５６を回転し、従って駆動機構１０８が作動され、位置決めディスク１３７は、どのような混合あるいは注入操作を実施する以前に、自身のホームポジションへ持ってこられる。
【００２７】
図７に示す位置において、位置決めディスク１３７が、ロッキングアーム１０６が回転した角度だけ回転したものである。図６に示すように、もしロッキングアームがプロセスの起動前にホームポジションからはずれて回転すると、オプトカプラはトランスミッタ１３３と受光器１３５との間で通信しないで、モータがシャフト１５６を、オプトカプラがトランスミッタ１３３と受光器１３５との間で通信するまで回転する。
【００２８】
本発明の範囲を逸脱することなく、他の位置決め機構が使用されてもよいことは理解されるべきである。限定するものではないが、例えば既知の駆動歯車１５２に対する自由歯車１５４の歯車比を介して、手動での回転及び心合わせ等により、位置決めを行ってもよい。
【００２９】
代りにユーザは、ロッキングアーム１０６内に保持された容器を逆転することを選択してもよい。この操作を何回も繰返してもよい。回転運動のどのような数のシーケンスが前述したようなコンピュータ制御にプログラム化されていてもよくて、あるいはユーザによりコンピュータ制御を用いて作動されてもよい。
【００３０】
ユーザから所望される他の操作は注入操作かも知れない。多くの実験プロセスにおいて、物質は容器から注入されるにちがいない。容器から取り出される物質は、廃棄物かも知れないし保存する物質かも知れない。そのような注入操作は、ここではそれぞれ“廃棄用排出”と“保存用注入”と呼ぶ。
【００３１】
一つの実施の形態における装置１００のロッキングアームサポート１０４は、ドレンホース１６４へ接続する中央ドレン管１６２を有している排水槽１６０（図１，３及び５）を含んでいる。容器１１２がキャップ１１４をはずされ、かつロッキングアーム１０６が装置１００の背後１６８へ向かって回転する場合、排水槽１６０は、ロッキングアーム１０６内に保持された容器１１２から排出される“廃棄用排出”物質を受け入れる。図３に最も良く示すように、キャップをはずした容器１１２がロッキングアーム１０６内に保持されていて、ロッキングアーム１０６が装置１００の背後１６８へ向かって回転する場合、容器１１２からのどのような廃棄流体もが槽１６０へ排出され、ドレン管１６２及びドレンホース１６４へドレンされる。
【００３２】
一つの実施の形態において、槽１６０が槽１６０の端面１７０及び１７２から内に向かって下向きに傾斜した底面６６を有していて、槽１６０が実質的に垂直な場合ドレン管１６２は、槽１６０の物理的な最下点に配置されており、槽１６０からの廃棄物の適切なドレンを容易にしている。槽１６０がドレンすることを可能にするどのようなドレン構造体でも十分であることは理解されるべきであって、本発明は中央ドレンに限定されるものではない。
【００３３】
図４において、保存用注入の実施の一つの形態における構造が詳細に示されている。保存用注入操作において、ロッキングアーム１０６内に保持されたキャップをはずした容器１１２が、装置１００の前方１７４へ向かって回転される場合、容器１１２からのどのような流体もが容器１１２から補助容器受け台１０７に把持された他の容器１１３へ注入されていて、その補助容器受け台１０７はロッキングアーム１０６の形状及び寸法と同一であるけれど、ロッキングアーム１０６における真空ポートあるいは真空継手を含んでいない。受け台１０７は、複数のガイドピン１７６を有していて、そのガイドピン１７６は、装置１００のベース１０２におけるガイドピン開口部１３２へ係合し、ロッキングアーム１０６内に保持された容器１１２から注入された流体を保持可能な容器１１３のような容器を受容するべく、補助受け台１０７を位置決めする。
【００３４】
ここで使われている、上部、底部、側部という用語は図示されるものにもとづいて引用されている。しかしながら、用語は単に説明用に使用しているものであって、限定するために使用することを意図しているものではない。方位は本発明の範囲を逸脱することなく変更してもよい。
【００３５】
図９は、装置１００のような装置と、外置き真空ポンプ９０２及びコンピュータ制御装置９０４への装置の接続とにおける、実施の形態９００のブロック図を示している。一つの実施の形態において、モータ１３０は、機能については前述した、プロセッサ９０６とメモリ９０８とを含んでいる。
【００３６】
キャップ・容器アセンブリ１１０の一つの実施の形態を図１１に示す。本実施の形態において、キャップ・容器アセンブリ１１０が容器１１２とキャップ１１４とを備えている。容器１１２は容器フランジ１１８へ隣接する容器胴（あるいはスカート）１１６を備えている。容器胴１１６は、容器フランジ１１８上方の容器胴１１６の上部分における一方の側面に見られる、個別あるいは“分離した”外面ねじ山１１２０ａ，１１２０ｂ，１１２０ｃ及び１１２０ｄ（以下“１１２０ａ〜１１２０ｄ”と呼ぶ）を有している。外面ねじ山１１２０ａ〜１１２０ｄの間にどのような適切な距離あるいは“溝”があってもよい。一つの実施の形態において、ねじ山間の距離は各々のねじ山の約２〜３倍である。
【００３７】
容器胴１１６は、用途にもとづいてどのようなサイズ及び形状であってもよい。種々のサイズ及び形状の容器、種々のロッキング開口部及びポートが、予想されかつ本発明の範囲であることは理解されるべきである。本実施の形態において、図１１に示すように容器胴１１６は円筒形状チューブである。そのようなチューブは図１１に示すようにテーパ付き底面を有していてもよくて、又は所望に応じて平ら若しくは丸味のある底面を有していてもよい。このタイプのチューブは、一般に、少量の試料及び試薬の入った試験管として実験室で使用されている。
【００３８】
一つの実施の形態において、容器１１２は、約５０mlの流体物質を入れることができ、長さが約１１．４cm（約４．５in）で、内径が約２．８〜３cm（約１．１〜１．２in）で、壁面厚さが約０．１cm（約０．４in）のチューブである。テーパ付き底面はどのように構成されてもよい。一つの実施の形態において、テーパ部分は、約１１．４cmの全体長さである容器１１２における底部から約１．５cm（約０．６in）のところを起点として約５４°の角度１１２２を有している。
【００３９】
分離した外面ねじ山１１２０ａ〜１１２０ｄは、アメリカ規格、角ねじ、アクメねじ等のような、どのような公知のタイプのプロフィルあるいは形状であってもよい。他の実施の形態において、従来の連続する一条ねじあるいは多条ねじが使用されている。図１１に示す実施の形態において、四重あるいは“四起点（four-start）”の分離した外面ねじ山が使用されている。このような方法で、キャップ１１４は最小の回転で容器１１２へしっかりと螺合される。ねじ山は容器１１２適切な長さにわたって備えられてもよくて、一つの実施の形態において、容器フランジ１１８の真上に延伸している。一つの実施の形態において、外面ねじ山１１２０ａ〜１１２０ｄは、約１１．４cmの全体長さを有する容器における上部の約１．２cm（約０．４８in）をカバーしている。
【００４０】
分離したねじ山を構造において、各々個別のねじ山は通常容器胴の円周周囲に、構造における分離したねじ山の数に釣合いをとって延在している。三重あるいは“三起点”構造において、三本の分離したねじ山があって、各々のねじ山は約１２０°間隔で始まり終了している。“四起点”ねじ山において、図１１に示すように四本の分離した外面ねじ山１１２０ａ〜１１２０ｄがある。各々の外面ねじ山１１２０ａ〜１１４０ｄが、隣接するねじ山に対して約９０°間隔で始まり終了していて、各々のねじ山は容器胴１１６の上部周囲で約１８０°にわたり延在している。
【００４１】
図１１Ａに示す外部ねじ山１１２０ａ〜１１２０ｄの展開図において、各々のねじ山は容器胴１１６の上部から同一距離だけ下った周囲において始まっている。同様に、四条の形状の合っている分離したねじ山（図１１Ａに示すものと同一の構造である）を有している、対応するキャップは、容器１１２のどこに位置決めしても、当初容器胴１１６における四条の外面ねじ山１１２０ａ〜１１２０ｄすべてに係合する。
【００４２】
図１１及び１１Ａに示す実施の形態において、ねじ山は、限定されるものではないけれど、すべてが水平に対してわずかに角度のある雄ねじ山である。しかしながら、このようにねじ山に角度をつけることは、容易に成形することを可能にしている。さらに従来技術で公知なように、わずかな角度は、外面ねじ山１１２０ａ〜１１２０ｄの下側部に、上向きに向いた逃げ面を提供している。一つの実施の形態において、その角度は約１０〜２５°である。他の実施の形態において、その角度は約２０〜２２°である。
【００４３】
図１１において、容器フランジ１１８は、どのような適切なサイズ及び形状を備えていてもよくて、容器１１２を前述した混合・注入装置１００のロッキングアーム１０６のようなロッキングアーム、又は補助受け台１０７における、適切な固定位置に把持するようになっている。一つの実施の形態において、容器フランジ１１８は対応するキャップフランジ１２８と共存性があり以下に詳述する。一つの実施の形態において、容器フランジ１１８は実質的に正方形、三角形、円又は長方形形状である。図１１に示す実施の形態において、容器フランジ１１８は、限定されるものではないけれど、実質的に正方形形状であって、各々の隅に角度がついている。しかしながら、各隅のシャープエッジを取りのぞくことにより容器１１２及びキャップ１１４の操作員に安心感を与える。
【００４４】
一つの実施の形態において、容器フランジ１１８は容器胴１１６の全周囲を囲んでいる。容器フランジ１１８は容器胴１１６に対してどのような適切なサイズであってもよい。一つの実施の形態において、容器胴１１６と容器フランジ１１８との組合せた直径は、すべての側面にわたって、容器胴１１６の外径よりも約１〜１５％大きい。他の実施の形態において、容器フランジ１１８は容器フランジ１１８の隅領域だけにおいて容器胴１１６を越えて延在している。他の実施の形態において、容器フランジ１１８は、容器胴１１６の全周囲を囲んでいなくて、二つの対向側面、又はスポーク状配置のような三ヶ所若しくはそれ以上のヶ所である、容器胴１１６における所定の部分にだけある。一つの実施の形態において、容器フランジは約０．０２〜０．６cm（約０．００８〜０．２４in）の厚さである。
【００４５】
キャップ１１４は、キャップ胴（あるいはスカート）１２６と、キャップ胴１２６に一体であるキャップフランジ１２８とを備えている。図１１に示すキャップ胴１２６は、実質的に円形形状であって、周囲に容器胴体１１６の頂部が係合する円形内部リッジ（図１２Ｂに示す）を有している。キャップ胴１２６は図示するように、内面ねじ山１１３０ａ，１１３０ｂ，１１３０ｃ及び１１３０ｄ（以下“１１３０ａ〜１１３０ｄ”と呼ぶ）有している。内面ねじ山１１３０ａ〜１１３０ｄは、どのような従来のタイプのねじ山であってもよいけれど、一つの実施の形態において、容器胴１１６における外面ねじ山１１２０ａ〜１１２０ｄと実質的に同一な個別のあるいは分離したねじ山である。一つの実施の形態において、内面ねじ山１１３０ａ〜１１３０ｄも雄ねじである。他の実施の形態において、内面ねじ山１１３０ａ〜１１３０ｄは雌ねじである。このように雌ねじを成形することはより困難である。というのはキャップ胴１２６は厚くしてねじ部分の壁面厚さの減少を補償する必要があるからである。その結果より大きくてより厚いキャップ１１４となる。
【００４６】
内面ねじ山１１３０ａ〜１１３０ｄは実質的に水平あるいはどのような適切な逃げ角でもよくて、その逃げ角は図１１に示すように最小逃げ角度でよい。前述したように、このように内面ねじ山１１３０ａ〜１１３０ｄに角度をつけることは、その角度が、螺合する際内面ねじ山１１３０ａ〜１１３０ｄが容器胴１１６における外面ねじ山１１２０ａ〜１１３０ａを“飛びこえる”程急なものではないけれども、前述したように容易に成形することを可能にしている。さらにこのようにねじ山に角度をつけることは、従来技術において公知なように、内面ねじ山１１３０ａ〜１１３０ｄの上部側面に作用する下向きの面圧を提供する。一つの実施の形態において、その角度は約１０〜２５°である。他の実施の形態において、その角度は約２０〜２２°である。
【００４７】
キャップフランジ１２８の寸法と形状とは対応する容器フランジと実質的に同一である。一つの実施の形態において図１１に示すように、キャップフランジ１２０は、実質的に正方形であって、かつ四つの側面においてキャップ胴１２６の外径と同一高さになっていて、四隅だけにおいてキャップ胴１２６から外向きに延伸している。
【００４８】
容器１１２及びキャップ１１４はどのような適切な材料から作られてもよい。一つの実施の形態において、容器１１２及びキャップ１１４は容器の中味と反応しない不活性材料から作られている。特別な実施の形態において、容器１１２及びキャップ１１４はポリプロピレンの射出成形品である。各構成要素は、従来技術において公知であるように、さらに金型を取りはずすためにわずかな抜けこう配を有している。さらに従来技術において公知であるように、各構成要素の鋳ばり型割線は、約０．０７６mm（約０．００３in）未満を確証するような、どのような適切な値に保持されていてもよい。
【００４９】
一つの実施の形態において、キャップ及び容器両方の雄ねじはねじれないコアあるいは金型を用いて作られていて、そのコアあるいは金型は、強固でしっかりしたねじ山を作り、係合するねじ山にきちっとした螺合を提供している。このことは対照をなしていて、鋼製コアピンを用いて作られたキャップ内面ねじ山は、通常非常に丸味を帯びていて、成形用コアピンから容易に取りはずすことができる。一つの実施の形態において、キャップ及び容器用の金型におけるねじ切り用コアはほぼ同一の位相関係があって、金型で製造された（キャップ）内面ねじ山１１３０ａ〜１１３０ｄが、（容器）外面ねじ山１１２０ａ〜１１２０ｄとほぼ同一で位相があっていて、すべてがほぼ一致していることになる。さらに、ねじ山に対して同一点における容器１１２とキャップ１１４の両方において、非回転装置、即ち容器フランジ１１８とキャップフランジ１２８とをほぼ同一に成形することにより、どのキャップ１１４の内面ねじ山１１３０ａ〜１１３０ｄのすべては他のどのキャップ１１４と同様にほぼ同一深さになっている。
【００５０】
キャップ胴１２６及び容器胴１１６はどのような適切な構造であってもよい。一つの実施の形態において、多少の若しくはすべてのキャップ胴及び／又は容器胴１１６は一連の垂直線を構成するきざみ付き若しくはリッジ付き構造である。通常そのようなきざみ付き表面は把持する助けとなっていて、一種の“回転防止”装置となっている。このタイプの表面は、回転防止装置即ちキャップフランジ１２８及び／又は容器フランジ１１８のない実施の形態において使用されてもよい。
【００５１】
操作にあたり、キャップ胴１２６は容器胴１１６の上に置かれ、キャップ１１４は容器１１２内部の中味のシーリングに備えて十分に回転される。前述したように容器１１２の外面ねじ山における四起点式ねじ山構造を用いて、容器胴体１１６に対するキャップ胴１２６の１／４回転若しくは９０°未満の回転で、適切なシールを得ることが可能である。他の実施の形態において、キャップ胴１２６は３６０°迄のいずれかの回転量で回転される。キャップ１１４を螺合するために必要とする回転量は、キャップ１１４が当初置かれた場所に依存する。これらのどのような実施の形態においても、フランジ（１１８及び１２８）の端面が整列すると、容器１１２はシールされる。とくに一つの実施の形態において、キャップ１１４はこの点において急に停止し、さらなる回転はキャップ１１４と容器１１２との間における何等の関係の変化ももたらさない。これは、内面ねじ山１１３０ａ〜１１３０ｄと外面ねじ山１１２０ａ〜１１２０ｄそれぞれの、プロフィール形状、角度等を含む特別な構造によるものである。容器１１２からキャップ１１４を取りはずすために要する回転量は、どのような適切な回転量であってもよい。
【００５２】
一つの実施の形態において、アセンブリ１１０は１８０°の取りはずし回転量を必要としている。そのような回転量はねじ山の傾斜角、とキャップ頂部１１４とねじ山起点との間のスペース等に依存している。このような方法で、後述する、キャップロータのような適切に構成された自動化装置は、どちらかに１８０°キャップ（１１４）を回転することにより、キャップ１１４の螺合及び取りはずしのために使用してもよい。本実施の形態において、アセンブリ１１０は、たとえキャップ１１４を容器１１２へ螺合するために１８０°未満の回転であるとしても、取りはずすためには１８０°を上廻る回転が必要とされるようになっている。一つの例示の実施の形態において、内面ねじ山１１３０ａ〜１１３０ｄの傾斜角が約２１°であって、ねじ山は、内径約２．７cm（１．０５in）と外径約２．８cm（１．１２in）外径とであるキャップ１１４頂部から約０．４４cm（０．１７５in）下方へ離間している。
【００５３】
多条の個別のねじ山を用いることにより、キャップ１１４のねじ山１１３０ａ〜１１３０ｄは、容器胴１１６における一本だけというよりはむしろ多条の分離したねじ山面（１１２０ａ〜１１２０ｄ）にねじ込まれていて、より安定した位置決め装置を提供している。多条ねじ山が一条ねじ山を上廻る安定性を提供しているけれど、二条及び三条ねじ構造において多少のチッピングが発生する。容器胴１１６の外面ねじ山に四起点式ねじ山を用いることにより、図１１Ａにおいて上述したように当初キャップ１１４の四条の内面ねじ山１１３０ａ〜１１３０ｄが協働する四条の個別のねじ山１１２０ａ〜１１２０ｄがあり、チッピングを防止する平面を提供している。このような方法で、キャップ１１４は迅速に取りつけかつ取りはずすことができる。
【００５４】
さらにキャップフランジ１２８の使用は、容器胴１１６におけるキャップ胴１２６の位置決め及び再位置決めを正しく行なうことに役立つばかりでなく、強化装置としても役立っている。とくに、キャップフランジ１２８を備えることにより、たとえ過剰トルクが作用しても、キャップ胴１２６は延び切ったり曲がったりしない。同様に、もしキャップ胴１２６が過剰トルクで外面ねじ山１１２０ａ〜１１２０ｄへ螺合されても、容器フランジ１１８は胴容器１１６がへこむことを防止している。一般にこのタイプのねじ配置に対してトルクの使用は必要なくて、前述したように最小の回転で完全なシールを得ることができる。
【００５５】
図１２Ａはキャップ１１４の平面図であって、前述したキャップフランジ１２８及びキャップ胴１２６を示している。図１２Ｂはキャップ１１４の断面図であって、キャップ胴１２６及び内面ねじ山１３０を示している。前述したように周囲に容器胴頂部が係合する内部リッジ１２１０も示されている。図１２Ｃはキャップ１１４の下面図であって、キャップフランジ１２８、及び、キャップ胴１２６と内部リッジ１２１０との内径、外径を示している。
【００５６】
図１３Ａは容器１１２の平面図であって、容器フランジ１１８及び容器胴１１６を示している。容器胴１１６の壁面１３１０も本図に示されている。図１３Ｂは容器１１２の断面図であって、前述したような壁面１３１０、容器フランジ１１８及び外面ねじ山１１２０ａ〜１１２０ｄを示している。
【００５７】
アセンブリ１１０は、アセンブリ１１０を所定位置に把持し、さらにキャップ１１４を容器胴１１２へ位置決めするようになっている装置のいくつにでも配置されてもよい。図１４は、穴１４１４列の間にパーティション１４１２を有するように修正した実験用ラック１４１０の一つの実施の形態を示す。どのようなサイズの実験用ラック１４１０が使用されてもよい。一つの実施の形態において、四列の穴１４１４があって、各列は八つの穴１４１４を有していて、その三十二の穴を介して容器１１２が置かれている。本実施の形態において、パーティション１４１２が実験用ラック１４１０の長手方向全体にわたって通っている。パーティション１４１２は、ラック１４１０に置かれ正しく位置決めされると、各容器フランジ１１８の対向している二つの側面が隣接するパーティション１４１２へ接触するように離間されている。このような方法で、容器１１２は所定位置にしっかりと把持され、試料及び試薬が追加でき容器１１２はキャップすることができる。
【００５８】
一つの実施の形態において、実験員はラック１４１０の一部約半分に試料を入れる。もし容器１１２にバーコードが備えてある場合、この時点で適切なスキャン装置でスキャンされる。実験員は、容器１１２の中味をシールする準備を整える場合、キャップ１１４（バーコードを有していてもよい）を容器１１２の上へ手動で置き、キャップフランジ１２６が容器胴１１８へ整列するまでキャップ１１４を回転する。容器１１２の位置決めと同様に、各列の両側にパーティション１４１２を備えていることは、キャップ１１４が正確な位置へ位置決めされることを保証している。とくに容器フランジ１１８及びキャップフランジ１２８が整列していない場合、容器１１２及びキャップ１１４はパーティション１４１２の間に取りつけられない。さらに前述したように、ねじ山構造とかみ合わせ公差（seating tolerance）とは、キャップ１１４が正確に整列すると急停止するようになっていて、この正確な整列は容易に達成される。従って、実質的に正方形のキャップ１２８と容器１１８とを用いることにより、キャップ１１４及び容器１１２それぞれが、四つの異なる方法即ちフランジ１１８及び１２８における四つの端面のどれかに沿った位置へおろされる。
【００５９】
図１５はキャップ１１４と容器１１６とを収納するために使用するシャトル装置１５１０を示す。キャップ１１４及び容器１１２は使用しない場合あるいはどのような種類の処理の間の輸送の場合においても、シャトル装置１５１０に収納することができる。図１５に示すようにシャトル装置１５１０は、容器１１２とそれに対応するキャップ１１４とを収納するための、一対の同一の穴を含んでいる。シャトル装置１５１０が同一のタイプの穴１４０を備えていて、各々の穴は図１において説明した混合・注入装置１００としてのステップあるいはロッキングポケット１４２を有している。ロッキングポケット１４２は、フランジすなわちキャップフランジ１２８と容器フランジ１１８と同一のサイズ及び深さとなっている。シャトル装置１５１０は特定の用途に所望されるようにいくつかの穴１４０を含んでいてもよい。一つの実施の形態において、四対の容器とキャップとのための四対の穴１４０がある。
【００６０】
容器１１２をキャップする場合、キャップ１１４を取り上げ、容器１１２上に置き、９０°，１８０°，２７０°あるいは３６０°のような所定量だけ回転する。一つの実施の形態において、キャップ１１４を容器１１２に対し時計方向へ約１８０°回転する。キャップ１１４を、容器１１２から取りはずす場合、反対方向へ同一量だけ回転し、当初の穴にもどされる。一つの実施の形態において、キャップ１１４は、容器１１２において所定方向へ１／２回転あるいは１８０°ねじ込まれ、反対方向へ１／２回転あるいは１８０°ねじもどされる。
【００６１】
一つの実施の形態において、キャップ１１４は、一連のキャップロテータ１５１６により同時かつ自動的に取り上げられ、容器１１６の上に置かれ、さらに１８０°回転される。各キャップロテータ１５１６は、キャップロテータ本体１５１８と二枚のブレードあるいはフィンガ１５２０を備えている。ブレード１５２０は、代りのある工具鋼のようなどのような適切な材料から作られていてもよい。一つの実施の形態において、ブレード１５２０は適切な継手１５２２によりロテータキャップ本体１５１８へ取りつけられている。各キャップロテータ１５１６は、さらに内部吸引カップ（図示されていない）を有していて、キャップ１１４を輸送し回転する場合しっかりと把持する。どのような数のロテータ１５１６が使用されていてもよくて、多数のキャップ１１４が同時に取り上げられ移動されてもよい。
【００６２】
ここに説明した容器のシール方法１０００の実施の形態を図１０を示す。シール方法１０００は、キャップフランジを有しているねじ付きキャップを、容器フランジを有しているねじ付き容器へ置く段階１００２と、ねじ付きキャップを最初所定方向に回転することによりねじ付き容器へ螺合する段階であって、キャップフランジと容器フランジとが整列すると、ねじ付きキャップがねじ付き容器へ螺合される段階１００４とを含んでいる。
【００６３】
図１５に示す実施の形態において、各穴１４０が、さらに対向側面に凹部１５２４を有していて、その中へキャップロテータ５１６の対向しているブレード１５２０が摺動し、キャップ１１４を取り上げ、キャップをロッキングポケット１４２の外部へ移動する。キャップ１１４を取りはずす場合、本プロセスが逆に行なわれる。すなわちキャップ１１４は、反対方向へ１８０°回転され、ロッキングポケット１４２へ当初と同一の位置にもどされる。キャップ１１４のねじ込み及びねじもどしと、ロッキングポケット１４２内へ置くことは手動で行なわれる。一つの実施の形態において、バーコードは容器１１２とキャップ１１４とを特定するために使用されていて、同一のキャップ１１４が常に同一の容器１１２へ使用されている。ほとんどの実施の形態の場合において、容器１１２とキャップ１１４とのすべては互換性があるように同一の金型かで作られているけれど、前述したことは汚染あるいは相互汚染がないことを保証するのに役立っている。
【００６４】
シャトル装置１５１０又はキャップロテータ１５２０が容器１１２とキャップ１１４とを、試薬分散装置の下方へ、あるいは遠心分離装置へ、あるいは連続する実験用ラック１４１０（図１４参照）への整列のような、プロセスにおいて所望されるどのような場所へ移動するために使用されてもよい。
【００６５】
図１６に示すようにシャトル装置１５１０も容器・キャップアセンブリ１１０を前述した混合・注入装置１００へ移動することができる。ロッキングポート１４２と同じく対向凹部１５２４を有する穴１４０は、前の図に示すように同一のものである。このような方法で所定位置へフランジ１２８及び１１８をロックすることにより、アセンブリ１１０はルーズにならないで揺動及び注入ステップ時の再位置決めを開始できる。どのような適切な数のアセンブリ１１０が、混合・注入ステーション１００に置かれてもよい。一つの実施の形態において、八つのアセンブリ１１０がこの装置に置かれている。アセンブリ１１０は、図示するようにキャップロテータ１５１６を用いて、手動あるいは自動でこの位置に移動されてもよい。図１６に示す実施の形態において、真空ポート１４４は、とくにキャップ１１４を回転あるいは停止する場合、容器１１６を所定位置へ留めるようになっている。
【００６６】
図１，１４，１５及び１６に示す種々の把持用装置が、前述したように実験あるいは製造プロセスにおいて、どのような種類の自動あるいは手動、単独あるいは組合せで使用されてもよい。
【００６７】
混合・注入装置１００は、ユーザが混合、撹拌及び注入の操作をより線密に制御することを可能にしている。装置１００はモータ１３０及び外部制御装置により正確に制御されていて、どのような数のプログラム化した操作を実行することも可能である。
【００６８】
さらに、本発明におけるキャップ及び容器は、ねじ山が容器に配置されているトラックを見失うことなく容器へのキャップ及びキャップの取りはずし手段を提供していて、キャップを容器へ、いつでも実質的に同一の場所へ、同一の方法で再螺合している。キャップの回転はさらに二式のねじ山へ同時に同様に係合する。フランジが同一方向へ方位されると、容器は緊密にシールされる。正しい整列も容器が、移動、揺動等のための位置へロックされることを保証している。容器における多条の分離したねじ山を使用しているけれど、本発明におけるキャップ及び容器の位置決め装置は最小の回転で緊密なシールを提供するとのさらなる利点を有している。
【００６９】
特定した実施の形態を説明してきたけれど、提示された特定の実施の形態のかわりに同一の目的を実行するべく計画されたどのような装置で置きかえてもよいことが、当業者において理解されるであろう。本出願は本発明におけるどのような応用又は変更をも保護することを意図しているものである。本発明は、前述の特許請求の範囲により限定されているけれど、同等な全範囲を含むことを意図しているものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、混合・注入装置における一つの実施の形態の斜視図である。
【図２】 図２は、図１における実施の形態の背面図である。
【図３】 図３は、本発明の実施の形態における槽の部分側面図であり、廃棄するために排出しているものである。
【図４】 図４は図３の実施の形態における槽の部分側面図であり、保存するために注入しているものである。
【図５】 図５は、本発明の実施の形態における槽の正面図である。
【図６】 図６は、本発明におけるホームポジションにおいての位置決め機構の実施の形態の正面図である。
【図７】 図７は、図６における実施の形態における正面図であって、位置決め機構がホームポジションから移動されたものである。
【図８】 図８は、図６の実施の形態における側面図である。
【図９】 図９は、本発明における制御装置の実施の形態のブロック図である。
【図１０】 図１０は、本発明における方法の実施の形態のフローチャートである。
【図１１】 図１１は、本発明による一つの実施の形態におけるキャップ及び容器の拡大斜視図である。
【図１１Ａ】 図１１Ａは、本発明による一つの実施の形態における多条の分離したねじ山の展開図である。
【図１２Ａ】 図１２Ａは、本発明による一つの実施の形態におけるキャップの平面図である。
【図１２Ｂ】 図１２Ｂは、本発明による一つの実施の形態におけるキャップの断面図である。
【図１２Ｃ】 図１２Ｃは、本発明による一つの実施の形態におけるキャップの下面図である。
【図１３Ａ】 図１３Ａは、本発明による一つの実施の形態における容器の平面図である。
【図１３Ｂ】 図１３Ｂは、本発明による一つの実施の形態における容器の断面図である。
【図１４】 図１４は、本発明による一つの実施の形態における、実験用ラックに位置決めされた容器の部分斜視図である。
【図１５】 図１５は、本発明による一つの実施の形態における、収納ラック内の容器とキャップとの部分斜視図である。
【図１６】 図１６は、本発明による一つの実施の形態における、揺動・注入装置でのキャップを取りつけた容器の部分斜視図である。

Claims (12)

1. キャップ及び容器の位置決めをする装置が：
   キャップフランジを有しているねじ付きキャップと；
   容器フランジを有しているねじ付き容器であって、該キャップフランジと該容器フランジとが整列する場合、該ねじ付きキャップが該ねじ付き容器に螺合されているねじ付き容器と；
   複数の開口部を有しているロッキングアームであって、該開口部各々はキャップ及び容器を受容しかつ保持しているロッキングアームと；
   吸引カップを備えているキャップロテータであって、該キャップロテータの対向している両側面にブレードを有しており、該ブレードの間に該キャップが保持されるキャップロテータと；
   を具備しているキャップ及び容器の位置決めをする装置。
2. 該ねじ付き容器及び該ねじ付きキャップが、多条の分離したねじ山を有しているところの、請求項１に記載のキャップ及び容器の位置決めをする装置。
3. 該ねじ付き容器及び該ねじ付きキャップ各々が、該ねじ付き容器の周囲を約１８０°で囲んで延在している四条の分離したねじ山を有しているところの、さらに各ねじ山が隣接するねじ山から約９０°離間した位置で起点となっているところの、請求項２に記載のキャップ及び容器の位置決めをする装置。
4. 該キャップフランジ及び該容器フランジ各々が、ほぼ同一長さの四つの側面を有しているところの、請求項１に記載のキャップ及び容器の位置決めをする装置。
5. 該キャップフランジ及び該容器フランジが、実質的に正方形であるところの、請求項４に記載のキャップ及び容器の位置決めをする装置。
6. 該ねじ付き容器及び該ねじ付きキャップ各々が、該ねじ付き容器の周囲を約１８０°で囲んで延在している四条の分離したねじ山を有しているところの、さらに各ねじ山が、該容器フランジにおける一つの側面の中央点で、かつ隣接するねじ山から約９０°離間した位置で起点となっているところの、請求項４に記載のキャップ及び容器の位置決めをする装置。
7. 該ねじ付きキャップは、初回の所定方向へ約１８０°回転されると、該ねじ付き容器へ螺合されるところの、請求項４に記載のキャップ及び容器の位置決めをする装置。
8. 該ねじ付きキャップは、所定方向へ約３６０°以下で回転されると、該ねじ付き容器へ螺合されるところの、請求項４に記載のキャップ及び容器の位置決めをする装置。
9. 該ねじ付きキャップは、反対方向へ約１８０°回転されると該ねじ付き容器から取りはずされているところの、さらに該ねじ付きキャップは、実質的に該初回と同一位置において、該ねじ付き容器へ再螺合されるところの、請求項７に記載のキャップ及び容器の位置決めをする装置。
10. 該ねじ付きキャップは、該容器において使用されている場合、ロッキングポケットから持ち上げられ、かつロッキングポケットへもどされるところの、請求項９に記載のキャップ及び容器の位置決めをする装置。
11. 該ねじ付きキャップは、キャップロテータを用いて該ロッキングポケットから持ち上げられ該ロッキングポケットへもどされるところの、請求項１０に記載のキャップ及び容器の位置決めをする装置。
12. 該ねじ付きキャップ及び該ねじ付き容器がポリプロピレンを使用する射出成形品であるところの、請求項１に記載のキャップ及び容器の位置決めをする装置。

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