JP6857671B2 - 計量ヘッド、計量ヘッドを備えた計量装置、および計量ヘッドを用いた計量方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のピペット・チップを同時に採取する計量ヘッド、複数のピペット・チップを同時に採取するための計量ヘッドを備えた計量装置、および、複数のピペット・チップを同時に採取するための計量ヘッドを用いて液体を計量する方法に関する。

複数のピペット・チップを同時に採取するための計量ヘッド（「ピペット・ヘッド」）を備えた計量装置（「ピペット装置」）は、特に、液体を計量する臨床検査室、生物検査室、生化学検査室で使用される。

複数のピペット・チップを採取するための計量ヘッドは、隣接して配置されている複数の平行のアタッチメントを有する。このアタッチメントは、ピペット・チップの上端部にある装着用開口部に挿入される。液体が、ピペット・チップに吸引され、そこからピペット・チップの下端部にある先端開口部を通って排出される。

使用後、ピペット・チップはアタッチメントから取り外し可能であり、新しいピペット・チップと交換可能である。このようにして、後続の計量の汚染を防ぐことができる。プラスチックからなるピペット・チップは、単体での使用に経済的に利用可能である。

エア・クッション式ピペット装置として設計される場合、少なくとも１つの変位装置がピペット装置に一体化され、アタッチメントの接続孔を介して接続されて、ピペット・チップと連通する。変位装置を用いることによって、エア・クッションが変位装置によって移動可能となるので、液体がピペット・チップに吸引されピペット・チップから排出される。変位装置は、概して、その中で移動可能なピストンを備えたシリンダである。しかし、１つの変位チャンバおよび少なくとも１つの可変壁を備えている変位装置もまた知られており、この壁の変形によってエア・クッションが変位する。

直接変位式ピペット装置としての本実施形態では、小型のピストンがピペット・チップに配置されており、ピペット・チップがアタッチメントに装着される場合、ピペット・チップがピペット装置のピストン駆動装置に連結される。

好ましくは、液体が単一ステップまたは数回の小さなステップで吸入される。ピペット操作時に液体が単一ステップで分注され、分注時には数回の小さなステップで排出される。

計量装置は、手動または電動モータで駆動し、計量時にユーザの手で把持する実際のマルチチャネル・ピペットとして設計可能である。

計量ステーション（「ピペット・ステーション」）または計量機械（「ピペット機械」）では、計量ヘッドがロボットアームまたは別の移送システムで移動可能であり、計量ヘッドを作業面の上に移動させる。計量ステーションまたは計量機械は、計量ヘッドによって新しいピペット・チップをホルダから採取し、容器から液体を吸引し、液体をピペット・チップによって容器内に排出し、使用済みのピペット・チップをゴミ用容器に破棄することができる。計量ステーションまたは計量機械は、液体の計量以外に別の処理をすることのできる実験用機械（ワークステーション）の構成要素であってもよい。これは、特に、混合、温度制御、および他の物理的処理、化学転化、または生化学転化、および試料分析を含む。

ピペット・チップを保持するためのアタッチメントは、しばしば、ハウジングまたは別の計量装置の保持具に対して、円錐形、円筒形、または部分的に円錐形、または部分的に円筒形の円筒凸部として設計されている。ピペット・チップは、概して、シール・シートによってアタッチメントに装着用開口部に近い上端部で締着可能である。このために、アタッチメントをホルダで利用可能なピペット・チップの装着用開口部に押入するので、ピペット・チップは幾分か拡張し、張力がかかった状態でアタッチメントに堅固に載置する。締着するために加わる力は、ピペット・チップの数で増大する。

締着したピペット・チップをアタッチメントから取り外すために、ピペット装置は駆動装置およびエジェクタを備えた排出装置を有する。駆動装置を作動することによって、エジェクタが移動するので、エジェクタがピペット・チップをアタッチメントから取り外す。駆動装置は、手動で駆動するか、あるいは電動モータで駆動するかのどちらかである。締着したピペット・チップをアタッチメントから取り外す排出力は、ピペット・チップの数で増大する。

強い力を加えて、ピペット・チップを９６アタッチメント、または３８４アタッチメントに締着し、ピペット・チップをアタッチメントから排出しなければならない。

独国特許第１０ ２００４ ００３ ４３３Ｂ４号はマルチチャネル・ピペットを記載しており、ピペット・チップをアタッチメントに締着し、ピペット・チップをアタッチメントから取り外すのに加える力は、アタッチメントがばね懸架式であり、かつエジェクタにより形成される停止部を超えて軸方向に突出することで減少する。ピペット・チップに締着するときにその締着力が特定値を超えると、ピペット・チップがエジェクタに載置されるまでアタッチメントは曲がる。このことによって、締着力は、ピペット・チップがアタッチメントに密封式に保持される値に制限される。排出力もまた、これに応じて制限される。

欧州特許公開第２ ７３５ ３６９Ａ１号は、マルチチャネル・ピペットを記載しており、ここでは、ピペット・チップを押圧してアタッチメントから外すために順次接触する複数の接触要素をエジェクタが有する場合に、排出力がさらに減少する。

国際特許公開第ＷＯ０１／５６６９５Ａ１号は、９６チャネル付きのピペット・ヘッドを記載しており、ここでは、カラーを備えたピペット・チップを装着するための力を減少させるために、アタッチメントがより大きな円錐角を上部より下端部に有しており、ピペット・チップ上端部でより壁厚が大きく、カラーより下では壁厚が小さい。ピペット・ヘッドは、ピペット・チップをアタッチメントから排出するための停止プレートを備える。停止プレートはピペット・チップをアタッチメントから順次押出し、排出力を低減させるために、段が付けられている。プレテンショニング式装置を備えた支柱が停止プレートから突出している。停止プレートによるピペット・チップのアタッチメントからの排出を開始させるために、アタッチメントに接続されているシリンダ内でピストンを移動させるピストン・プレートが、プレテンショニング式装置と接触する。ピペット・チップを排出するためのプレテンショニング式装置を備えた設計は、複雑である。

国際特許公報第ＷＯ２００５／１１３１４９Ａ１号は、ピペット・チップ用の９６アタッチメントを有するピペット・ヘッドを備えた、液体を吸引および分注する装置を記載する。９６ピストン／シリンダユニットは、アタッチメントに接続され、駆動機構を手動で作動可能である。ピペット・チップをピペット・チップ保持具から採取し、液体を吸引し分注するために、ピペット・ヘッドは縦案内部に沿って移動可能である。９６ピペット・チップを採取するのに必要な力を加えるために、トランスミッションレバーを用いてより大きな力で下方に押圧可能である。ピペット・チップをアタッチメントからすり落とすために、アタッチメントは垂直に移動可能な穿孔プレートにある貫通孔に案内される。

独国特許第２０ ２００８ ０１３ ５３３Ｕ１号は、ベースプレート、およびベースプレートを外側で横方向に覆う弾性シールプレートを備えたピペット装置を記載しており、所定のパターンで配置されている複数のピペット・チャネルが、このベースプレートおよびシールプレートを通って延びている。同じパターンのそれぞれカラーを有するピペット・チップを備えたマガジンが、マガジン・ホルダにあり、ベースプレートをカラーおよびシールプレートを介して嵌合する力でベースプレートに直接接続する。ピペット・チップをシールプレートと密封式に接触させるために、あるいはピペット・チップをシールプレートから外すために、マガジン・ホルダは、偏心ギヤを介して駆動モータによって上下するマガジンフレームによって形成される。

ピペット・チップをマガジン・ホルダのマガジンに受け、ピペット・チップをシールプレートに押圧するピペット機械は、「ｉ−Ｐｉｐｅｔｔｅ」および「ｉ−Ｐｉｐｅｔｔｅ Ｐｒｏ」という商品名の、Ａｐｒｉｃｏｔ Ｄｅｓｉｇｎｓ， Ｉｎｃ， Ｃｏｖｉｎａ， ＣＡ， ＵＳＡによって販売されている。

不利な点は、このようなピペット機械が特定のマガジンで特定のピペット・チップでしか作動しないことである。さらに不利な点は、マガジン・ホルダが手動で充填されることである。

欧州特許公開第０ ７３７ ７２６Ａ２号は、複数のピペット・チップを直列の平行なアタッチメントを用いて同時に採取する装置を記載しており、アタッチメントは調節可能な溝幅の環状溝にエラストマのＯリングを有する。ピペット・チップをアタッチメントに密封式にしっかりと締着し、ピペット・チップをアタッチメントから取り外すために、Ｏリングの周縁方向の伸張は、溝幅を調節することによって変更可能である。溝幅を調節するために、溝部はそれぞれ、アタッチメントにねじ留めされるねじ付きスリーブによって縁取られ、結合した駆動機構を用いてアタッチメントを作動させることができる。各ねじ付きスリーブは、歯付きホイールに堅固に接続される。歯付ホイールは回転可能な取手によって駆動するシングルラックと噛合う。代替の実施形態では、各個別のねじ付きスリーブが電動モータによって個々に駆動し、電動モータは同期的に操作するために共通の電源に接続される。アタッチメントの下には、装置を下降させる場合にピペット・チップをアタッチメントに位置合わせするための一列の切欠きを備えた案内プレートがある。ピペット・チップをアタッチメントに堅固に締着する駆動部のデザインは複雑である。切欠きによって、ピペット・チップがアタッチメントで傾斜するのを防ぐことはできない。したがって、この装置は、互いにあまり近接して配置されていない少数のピペット・チップを同時に採取することにのみ適している。この例示的実施形態には、４つのピペット・チップを同時に採取する４つのアタッチメントを有する。

独国特許第１９９ １７ ３７５Ｃ２号は、ピペット・チップと、アタッチメントとを備えるピペットユニットを記載する。アタッチメントは、下端部に結合スリーブを備えたピペットチューブ、ピペットチューブに押込まれ弾性可変材料からなるＯリング、およびピペットチューブに押込まれるスリーブを有する。スリーブはＯリングを軸方向に圧縮する役目をするので、Ｏリングは径方向に変形し、ピペット・チップの内周縁にある環状溝に密封式に係合する。Ｏリングを解放してピペット・チップを取り外すことが可能である。ピペット・チップをアタッチメントの所定の位置に保持するために、アタッチメントおよびピペット・チップは相互作用する軸方向位置合わせ手段を有する。Ｏリングがピペット・チップの環状溝で係合するので、互いに接合する軸方向位置合わせ手段には予め張力がかかる。ピペット・チップを排出するために、スリーブを取り囲むエジェクタチューブとして形成される移動可能なエジェクタが設けられている。エジェクタは、油圧式または電動モータによって作動し、あるいは、ピペット・チップをピペットユニットに装着する間に張力がかかる予め荷重が加えられたばねによって作動する。ピペット・チップをアタッチメントに堅固に締着し、取り外す作動手段は複雑であり、大きな空間を必要とする。製造許容差またはピペット・チップをアタッチメントに不正確に位置合わせすることによって、ピペット・チップを特定の結合位置に容易く固定できなくなる。環状溝および軸方向位置合わせ手段は、様々なピペット・チップの使用を限定してしまう。

このような背景に対して、本発明の目的は、多数のピペット・チップを同時に採取するために、多数のアタッチメント、特に９６アタッチメント、または３８４アタッチメントを備えた計量ヘッドを提供することであり、設計上の複雑さを減らして、種々の設計のピペット・チップを自動的に高信頼性で採取し取り外すことができる。

本目的は、請求項１の特徴を有する計量ヘッドにより達成される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に明記されている。

本発明による計量装置のための計量ヘッドは、
・ピペット・チップ（４３）を採取するための複数の平行なアタッチメント（４２）が互いに隣接して配置されている保持具（２）を備え、
・複数の第１の孔（７６）を有する停止プレート（７５）を備え、孔（７６）を通ってアタッチメント（４２）が延びており、各アタッチメント（４２）は以下の特徴を有し：
・外側に突出し少なくとも部分的に周縁に延びる支持用突部（３０）を下端部に有するチューブ（１８）と、
・下端部に周縁テーパ部（３３、３９）を備え、上記チューブ（１８）を包囲し、上記チューブ（１８）上を軸方向に移動可能な少なくとも１つのスリーブ（３２、３８）と、
・チューブ（１８）を包囲し、テーパ部（３３、３９）付近に配置されている、少なくとも１つのエラストマのＯリング（３１、３７）と、
・すべてのアタッチメント（４２）のスリーブ（３２、３８）に結合され、スリーブ（３２、３８）を解除位置と締着位置との間で変位させるように設計されている、第１の変位装置（７４）と、
・停止プレート（７５）に接続されている第２の変位装置（７７）であって、ピペット・チップ（４３）を停止位置にある停止プレート（７５）に当接するまでアタッチメント（４２）に押し付け、停止プレート（７５）を停止位置から排出位置に移動させることによってピペット・チップをアタッチメント（４２）から排出するために、支持用凸部（３０）から第１の距離にある停止位置と、第１の距離より短い支持用凸部（３０）から第２の距離にある排出位置との間で停止プレート（７５）を移動させるように設計されている、第２の変位装置（７７）と、を備え、
・前記スリーブ（３２、３８）が、支持用突部（３０）から第１の距離にある解除位置と、支持用突部（３０）から第１の距離よりも短い第２の距離にある締着位置との間でチューブに沿って移動可能であり、締着位置では、テーパ部（３９）を備えたスリーブ（３８）が隣接するＯリング（３７）に圧入され、アタッチメント（４２）に押込まれたピペット・チップ（４３）を堅固に締着するために、Ｏリング（３１、３７）が拡張し、
・第２の変位装置は、保持具（２）に枢動可能に装着される揺れ腕（８０）と、スリーブ（３２、２８）に連結され、互いに１つの揺れ腕（８０）の一端に接触する伝動軸（７８）と、停止プレート（７５）に堅固に接続され、揺れ腕（８０）の別の端部にそれぞれ対接している排出軸（８１）とを有し、そのため、スリーブ（３２、２８）が解除位置まで移動すると、伝動軸（７８）が揺れ腕（８０）を枢動し、伝動軸が排出軸（８１）を介して停止プレート（７５）を停止位置から排出位置まで押圧する。

本発明による計量ヘッドでは、第１の変位装置によって、すべてのスリーブが同時に移動する。したがって、解除位置から締着位置までスリーブが移動すると、すべてのＯリングを拡張することができ、したがってアタッチメントに押込まれたピペット・チップを固定する。逆に、締着位置から解除位置までスリーブが移動すると、すべてのＯリングが弛み、したがってピペット・チップの締着をそれによって外すことができる。すべてのスリーブを締着位置まで同時に移動させることによって、多数のピペット・チップを同時に締着可能であり、すべてのスリーブを解除位置まで同時に移動させることによって、ピペット・チップを同時に取り外すことが可能である。本発明は特に、９６アタッチメント、または３８４アタッチメントを備えた計量ヘッドに適している。第１の調節装置からスリーブへ力を伝達することによって、比較的簡単でコンパクトで軽量の構成が促進される。したがって、計量ヘッドを備えた計量装置の設計上の複雑さもまた、軽減可能である。Ｏリングを拡張することによって堅固に締着することは、異なる形状や寸法のピペット・チップの使用を促進する。本発明は、各アタッチメントが１つのＯリングのみと１つの単一スリーブのみとを有する実施形態を含む。さらに、本発明は、各アタッチメントが複数のＯリングと複数のスリーブとを有する実施形態を含む。

停止プレートを用いて、ピペット・チップすべてがある所定の位置でアタッチメントに同時に押込められる。このことを達成するために、停止プレートがピペット・チップの上縁部に載置されるまで、アタッチメントを備えた計量ヘッドが設けられているピペット・チップ群に挿入可能である。

第２の変位装置が、停止プレートに接続される。第２の変位装置は、ピペット・チップを停止プレートに当接するまで停止位置にあるアタッチメントに押し付け、停止プレートを停止位置から排出位置に移動させることによってピペット・チップをアタッチメントから排出するために、支持用凸部から第１の距離にある停止位置と、第１の距離より短い支持用凸部から第２の距離にある排出位置との間で停止プレートを移動させるように設計されている。このことによって、Ｏリングがまだピペット・チップ内にあり、スリーブによって解除された後にピペット・チップを堅固に保持している場合でも、ピペット・チップをアタッチメントから排出することが確実となる。停止プレートは排出プレートとなる。特に、ピペット・チップがスリーブを解放した後にリングに付着可能であるので（「密着」）、ピペット・チップはすぐには落下しない。

第２の変位装置が、保持具に枢動可能に装着される揺れ腕と、スリーブに連結され、互いに１つの揺れ腕の一端にある伝動軸と、停止プレートに堅固に接続され、揺れ腕の別の端部にそれぞれ対接している排出軸とを有し、そのため、スリーブが解除位置まで移動すると、伝動軸が揺れ腕を枢動し、伝動軸が排出軸を介して停止プレートを停止位置から排出位置まで押圧する。本実施形態では、停止プレートを排出位置に移動させるために、Ｏリングを解放するのにスリーブの移動が有利に使用される。このことによって、第２の変位装置の複雑さが低減する。さらに、ピペット・チップを排出する間に生じる力が、計量ヘッドによって取り込まれる。

好ましい実施形態によると、本発明の範囲内のアタッチメントは、ハウジングまたは別の保持具に関して、円錐形、円筒形、または部分的に円錐形、または部分的に円筒形の円筒凸部として設計されている。好ましくは、アタッチメントが計量ヘッドの保持具に堅固に接続されている。

Ｏリングは、好ましい実施形態による縦断面が円形状であるので、Ｏリングは全体がトーラスの幾何学的形状をしている。しかし、本発明はまた、Ｏリングの縦断面が多角形、楕円形、または別の形状である実施形態を含む。

好ましい実施形態によると、エラストマのＯリングがゴム、シリコーン、または熱可塑性エラストマからなる。

本発明の範囲内のスリーブは、長く中空円筒の本体であり、その長さは内径を超え、同様に短く中空円筒の本体でもあり、その長さは内径よりも小さい。特に、リング状の本体は、請求項１および２の範囲内のスリーブである。リング状の本体は、異なる断面形状を有していてもよい。特に、リング状の本体は、縦断面が多角形、楕円形、または円形であってもよい。リング状の本体の縦断面が円形である場合、リング状の本体は全体がトーラスの幾何学的形状をしている。

本発明の範囲内のテーパ部は、概して、スリーブの下端部に向けてテーパ付けされている回転面である。別の実施形態によると、テーパ部は好ましくは以下の幾何学図形の少なくとも１つを有する：切頭円錐形の表面（「面取り部」）または円錐形領域。上述の幾何学形状の組み合わせはまた、本発明の範囲内のテーパ部である。

第１の変位装置は、解除位置から締着位置までスリーブを移動させ、かつ締着位置から解除位置までスリーブを移動させるように設計されている。請求項３による計量ヘッドでは、スリーブが解除位置に配置されている場合、圧力プレートもまた解除位置に配置され、スリーブが締着位置にある場合には、圧力プレートもまた締着位置に配置される。

本発明は以下の実施形態を含む：スリーブが締着位置から第１の変位装置がスリーブを解除する解除位置に変位するので、Ｏリングをリセットする力によってスリーブは締着位置から解除位置に移動する。この場合、第１の変位装置は、たとえば、請求項３による圧力プレートおよび第３の変位装置によって形成される。さらに、本発明は以下の実施形態を含む：第１の変位装置が、締着位置から解除位置までスリーブを能動的に移動させる。

計量ヘッドの好ましい実施形態によると、各アタッチメントは以下の特徴を有し：
・下端部に第１の周縁テーパ部を備え、上記チューブを包囲し、上記チューブを軸方向に移動可能な第１のスリーブと、
・上記チューブを包囲し、第１のテーパ部付近に配置されているエラストマの第１のＯリングと、
・下端部に第２の周縁テーパ部を備え、第１のスリーブの上の上記チューブを包囲し、上記チューブを軸方向に移動可能な第２のスリーブと、
・上記チューブを包囲し、第２のテーパ部付近に配置され、下端部で第１のスリーブと接合しているエラストマの第２のＯリングと、
・締着位置では、第２のテーパ部を有する第２のスリーブが隣接する第２のＯリングに圧入され、第１のテーパ部を有する第１のスリーブが隣接する第１のＯリングに圧入され、押されたピペット・チップをアタッチメントに堅固に締着させるために、第１および第２のＯリングが拡張し、
・すべてのアタッチメントの第１および第２のスリーブに結合され、第１および第２のスリーブを解除位置と締着位置との間で変位させるように設計されている、第２の変位装置と、を備える。

この計量ヘッドでは、各アタッチメントが第１のＯリングと第２のＯリングとを有し、第１のスリーブおよび第２のスリーブに圧入されることによって拡張可能であり、それによってピペット・チップに堅固に締着可能である。反対に、ピペット・チップ内の第１のＯリングおよび第２のＯリングを取り外すことができる。各ピペット・チップが２つにリングを用いてアタッチメントに堅固に締着されるので、多数のピペット・チップを正確に位置合わせすることが可能である。本実施形態は特に、９６アタッチメント、または３８４アタッチメントを備えた計量ヘッドに適しており、ここでは、ピペット・チップが対応する数の異なるシートに同時に導入することができるように、ピペット・チップはできるだけ平行に位置合わせする必要がある。さらに、正確に締着するのに求められる力が、２つのＯリングを使用することによって低減される。このことによって、かなり簡潔で、コンパクトで軽量の設計が促進される。したがって、計量ヘッドを備えた計量装置の設計上の複雑さもまた、軽減可能である。さらに、２つのＯリングを用いて固定することによって堅固に締着することは、異なる形状や寸法のピペット・チップの使用を促進する。

好ましい実施形態によると、計量ヘッドが、
・スリーブ（３２、３８）の上に配置され、チューブ（１８）が延びる複数の第２の孔（４５）を有する圧力プレート（４４）であって、圧力プレート（４４）は、支持用突部（３０）から第１の距離にある解除位置と、支持用突部（３０）から第１の距離よりも短い第２の距離にある締着位置との間でチューブ（１８）に沿って移動可能であり、圧力プレート（４４）は、スリーブ（３２、３８）が隣接するＯリング（３１、３７）に圧入されるように、締着位置にあるすべてのアタッチメント（４２）の隣接するスリーブ（３８）の上縁部を押圧し、アタッチメント（４２）に押込まれたピペット・チップ（４３）を堅固に締着するために、Ｏリング（３１、３７）が拡張する、圧力プレート（４４）と、
・第３の変位装置（５１）であって、圧力プレート（４４）に接続され、圧力プレート（４４）を解除位置と締着位置との間で移動させるように設計されている、第３の変位装置（５１）と、を備える。

本実施形態では、圧力プレートおよび第３の変位装置が第１の変位装置を接合して形成する。この圧力プレートによって、スリーブを締着位置まで同時に移動させてピペット・チップを同時に締着可能であり、かつスリーブを解除位置まで同時に移動させてピペット・チップを同時に取り外すことが可能である。このことによって、極めて簡潔で、コンパクトで軽量の設計が促進される。このことは、スリーブを１つのみ有するアタッチメントならびにスリーブを複数有するアタッチメントの両方で使用可能である。停止プレートが圧力プレートの下に配置されている。

本発明は、スリーブが解除位置と締着位置との間で別の変位装置を用いて調節可能である実施形態を含む。特に、本発明は以下のような実施形態を含む：アタッチメントの上に配置されている各スリーブが、アタッチメントの調節ねじにねじ留めされ、たとえば欧州特許公開第０ ７３７ ７２６ Ａ２号に記載されているような結合歯車機構を用いて回転可能である。好ましくは、各スリーブが共に回転可能なように上部で歯付きホイールに接続され、ラックが一列に配置されている複数のスリーブの歯付きホイールに係合するように、変位装置が設計される。このラックは順次、歯付きホイールによって駆動する。歯付きホイールは、電動モータのモータ軸に堅固に配置可能である。スリーブが数列で配置されると、各列のスリーブがラックおよびそれ自体の電動モータによって駆動可能である。代替として、複数のラックまたは複数列のスリーブが、単一の電動モータによって歯車を介して駆動する。伝動軸がスリーブの上縁部に直接載置可能である。伝動軸が孔付きのストリップ状または板状の伝達要素を介して複数のスリーブの上縁部に当接可能であり、この孔を通ってアタッチメントが案内される。

別の実施形態によると、スリーブが解除位置から締着位置に移動する場合、ばね装置が、停止プレートと、停止プレートを停止位置に戻す保持具との間にある。このことは有利である、というのは、圧力プレートが下降しても揺れ腕が伝動軸によって揺れ戻らないからである。好ましい実施形態によると、保持具が、少なくとも１つの停止装置を備え、それに停止位置にある停止プレートが対接しているので、停止プレートが保持具に向かってさらに移動することは不可能である。簡単な実施形態では、停止装置が少なくとも３つの停止要素から形成され、この停止要素は保持具の底面から下方に突出するので、停止プレートの上面が停止位置で停止要素と接触するようになる。

計量ヘッドは、好ましくは、Ｏリングを拡張するのに発生する力が計量ヘッド内に残り、計量ヘッドに接続されることになる計量装置に応力を加えないように設計される。このことを達成するために、第１の変位装置、および／または第２の変位装置は、好ましい実施形態による保持具を接合する。このことを達成するために、たとえば第１または第２の変位装置が保持具に保持されるか固定される。第１および／または第２の変位装置が保持具と接合するので、スリーブを保持具で移動させると、変位装置に作用する反力が偏向する。スリーブを圧入するときにＯリングに作用する反力は、支持用凸部によって偏向し、アタッチメントもまた偏向して保持具に入る。したがって、Ｏリングが拡張する間に生じる力が、計量ヘッド内に残る。

好ましい実施形態によると、第１のＯリングの内径は第２のＯリングの内径よりも小さく、第１のＯリングの外径は第２のＯリングの外径よりも小さい。この記載は、第１のＯリングおよび第２のＯリングが変形していない状態を示す。本実施形態によって、上端部に拡張部を備えるピペット・チップがアタッチメントに堅固に締着されることが向上する。この拡張部によって、アタッチメントをピペット・チップに導入しやすくなる。

別の実施形態によると、第１のＯリングがチューブの内周縁に案内され、第２のＯリングがそこに係合される第２のスリーブの端部の内周縁に案内される。このことによって、第１のＯリングおよび第２のＯリングをアタッチメントに有利に心出しする。

好ましい実施形態によると、支持用凸部がチューブの下端部を包囲する支持リングである。支持リングは、製造中にチューブと有利にも組合せ可能である。別の実施形態によると、支持リングがその下端部に向かってテーパが付けられている。このことによって、アタッチメントをピペット・チップの装着用開口部に導入しやすくなる。

好ましい実施形態によると、圧力プレートが保持具の下に配置されている。圧力プレートはスリーブの周縁上端部に直接載置することができる。しかしながら、圧力プレートはまた、保持具の上に配置することも可能であり、保持具内の通路を貫通するスリーブの延長部に載置することが可能である。

好ましい実施形態によると、第３の変位装置が少なくとも１つの案内軸を有し、この案内軸は下部が圧力プレートに接続され、上部が偏心ギヤによって電動モータに連結されている。このことによって、構造的に極めて簡潔で精密な第３の変位装置が可能となる。

別の実施形態によると、４つの案内軸が下端部で圧力プレートに堅固に接続され、上端部で少なくとも１つの偏心ギヤによって電動モータに連結されている。このことによって、設計の複雑さが最小限となる圧力プレートを正確に平行に案内することができる。

別の実施形態によると、各案内軸が保持具内に保持されているボール循環式軸受に装着される。このことによって、特に低摩擦で精密な第１変位装置が可能となる。

別の実施形態によると、各案内軸が、上端部で案内軸に対して垂直に延びるゲートと、第１の軸で案内軸およびゲートに対して垂直に偏向し、ゲートに係合する偏心部とを有し、第１の軸が電動モータに連結されている。このことによって、特に簡潔で低摩擦の方法で、電動モータの回転運動を少なくとも１つの案内軸の軸運動に変換する。

好ましい実施形態によると、各偏心部にはゲートに案内される玉軸受がある。このことによって、偏心部から案内軸に特に低摩擦で力を伝達することができる。

好ましい実施形態によると、単一の電動モータが歯車によって第１の軸すべてに連結されている。このことによって、特に簡潔で、省スペースで、軽量化された設計が可能となる。案内軸を平行に走らすために複数の電動モータを同期化することが不要となる。好ましい一実施形態によると、伝動装置がウォームギアである。

好ましい一実施形態によると、複数の第１の軸が、共同して回転するように、互いに平行に配置され、第１のウォームホイールに接続され、第１のウォームホイールは互いに面一であり、第２の軸が第１のウォームホイールと同一面に配置され、第２の軸は共同して回転するように第１のねじに接続されている。第１のねじは第１のウォームホイールと噛合し、第２の軸は電動モータに連結している。このことによって、省スペースで軽量化された構造が可能となる。別の実施形態によると、第２の軸が共同して回転するように第２のウォームホイールに接続されており、電動モータのモータ軸が共同して回転するように第２のねじに接続されており、第２のウォームホイールに噛合する。このことによって、省スペースで軽量化された構造が促進される。

別の実施形態によると、少なくとも１つの電動モータが電気制御装置に連結されている。電気制御装置は、圧力プレートが解除位置と締着位置との間を移動可動になるように電動モータを制御する。

別の実施形態によると、少なくとも１つの電動モータがロータリエンコーダに連結されている。ロータリエンコーダは電気制御装置に接続されており、電気制御装置は、ロータリエンコーダを用いて検出された電動モータのモータ軸の回転位置に応じて、圧力プレートの位置を決定するように設計されている。本実施形態によって、圧力プレートが解除位置と締着位置との間を特に正確に移動することが保証される。

別の実施形態によると、スペーシング・リングが圧力プレートの横の各チューブに載置されており、スペーシング・リングを介して圧力プレートがスリーブに隣接する上端部に押圧される。このことによって、簡潔な設計が促進される、というのは、圧力プレートがストップ・ライトの近くまで移動可能なためである。

別の実施形態によると、スリーブが平坦面を上部に有し、圧力プレート、または第２のＯリング、またはスペーシング・リングがこれに対接している。このことによって、スリーブとＯリング間に力を有利に伝達することができる。

別の実施形態によると、ピペット・チップが計量ヘッドのアタッチメントに配置され、Ｏリングが拡張することによって堅固に締着される。ピペット・チップはそれぞれ、下端部に先端開口部と、上端部に装着用開口部とを備えたチューブである。ピペット・チップの内径および外径は、概して、先端開口部から装着用開口部まで広がっている。好ましい実施形態によると、ピペット・チップの上縁部は、停止プレートの底面に対接している。

好ましい実施形態によると、計量ヘッドが、アタッチメントの接続孔に連通して接続されている少なくとも１つの変位装置を有する。このために、チャネルが、シリンダから、または変位装置の別の変位チャンバから、アタッチメントを通ってアタッチメント内の接続孔まで延びる。好ましい実施形態によると、計量ヘッドが、複数の変位装置を有し、各変位装置の変位チャンバが単一のアタッチメントの接続孔に連通して接続されている。好ましい実施形態によると、各変位装置が、その中で移動可能なピストンを備えたシリンダである。代替として、各変位装置が少なくとも１つの可変壁の変位チャンバである。

さらに、本発明の目的は、多数のピペット・チップを同時に採取するために、多数のアタッチメント、特に９６アタッチメント、または３８４アタッチメントを備えた計量装置を提供することであり、計量装置は種々の設計のピペット・チップを設計上の複雑さを減らして、自動的に高信頼性で採取し取り外すことができる。

本目的は、請求項１１の特徴を有する計量装置により達成される。計量装置の有利な実施形態は、従属請求項において特定されている。

請求項１１によると、計量装置が上述のタイプの、液体を計量する計量ヘッド、特に請求項１から１０のうちの一項に記載の計量ヘッドを備える。

比較的小型で軽量の本発明による計量ヘッドと、ピペット・チップを堅固に締着し計量ヘッドから取り外すのに加えられる力の低減とによって、計量装置の設計をあまり複雑にしなくてもよくなる。Ｏリングを拡張するときに生じた力が計量ヘッド内に残るように計量ヘッドを設計すると、計量装置をきわめて低荷重で設計することが可能である。

好ましい一実施形態によると、計量装置が、計量ステーション、計量機械、または実験機械である。好ましい実施形態によると、計量ステーション、計量機械、または実験機械が、９６ピペット・チップ用の９６アタッチメントを備えた計量ヘッド、または３８４ピペット・チップ用の３８４アタッチメントを備えた計量ヘッドを備える。

別の実施形態によると、計量装置は、手動または電動モータで駆動し、計量時にユーザの手で把持可能な、扱いやすいマルチチャネル・ピペットである。マルチチャネル・ピペットは、好ましくは８ピペット・チップ用の８アタッチメントを有し、あるいはピペット・チップの数に対応する、８アタッチメントの整数倍の数を有する。

好ましい実施形態によると、計量ステーション、計量機械、または実験機械が、以下の装置のうち少なくとも１つを備える：
・その中に複数のピペット・チップが保持されている少なくとも１つのホルダ、
・液体試料を供給するための少なくとも１つの試料容器、
・試薬を供給するための少なくとも１つの試薬容器、
・使用済みのピペット・チップを採取するための少なくとも１つのゴミ用容器。

好ましい実施形態によると、計量ステーション、計量機械、または実験機械が、計量ヘッドを空間内で三軸に沿って移動させるように設計されている三軸移送ユニットに保持される。

さらに、本発明の目的は、計量ヘッドを用いて液体を計量する方法を作成することであり、多数のピペット・チップ、特に、９６ピペット・チップ、または３８４ピペット・チップ、特に異なる設計のピペット・チップを、設計上の複雑さを減らして、同時に、高信頼性で自動的に採取し、取り外す。

本目的は、請求項１５の特徴を有する液体を計量する方法により達成される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に明記されている。

液体を計量する本発明による方法では、上述のタイプの計量ヘッドを用いて、特に請求項１から１８のうちの一項に記載の計量ヘッドを用いて、液体が計量される。本発明による方法は、本発明による計量ヘッドを使用する。本方法は、上述の記載による計量ヘッドに基づく利点を利用する。

本方法の好ましい実施形態によると、
・ピペット・チップ群が、ピペット・チップ用のホルダに設けられており、
・スリーブが解除位置まで移動し、
・アタッチメントを備えた計量ヘッドが、用意されたピペット・チップの装着用開口部に導入されるので、Ｏリングが用意されたピペット・チップに入り込み、
・スリーブが締着位置に入り、それによってピペット・チップがアタッチメントに堅固に締着され、
・計量ヘッドが上昇し、それに堅固に締着されているピペット・チップがホルダから除去され、
・計量ヘッドのアタッチメントに堅固に締着されているピペット・チップを用いて、計量が実施され、
・締着位置から解除位置までスリーブを移動させることによって、ピペット・チップがアタッチメントから解除される。

好ましい実施形態によると、計量ステーション、計量機械、または実験機械が、計量ヘッドを備え、計量機械または実験機械の三軸移送ユニットによって、計量ヘッドが移動する。

別の実施形態によると、計量ヘッドが計量機械または実験機械の電気制御装置に連結されており、計量ヘッドの第１または第２の変位装置が電子制御装置によって制御される。

別の実施形態によると、アタッチメントをピペット・チップに入れ込む前に停止プレートが停止位置に入り、ピペット・チップの上端部が停止プレートに対接するまでアタッチメントがピペット・チップに入り込み、ついで、スリーブを解除位置から締着位置に移動させることによって、ピペット・チップがアタッチメントに堅固に締着され、計量が行われたあと、締着位置から解除位置までスリーブを移動させ、停止プレートを停止位置から排出位置まで移動させることによって、ピペット・チップがアタッチメントから取り外される。

別の実施形態によると、計量ヘッドのピペット・チップを使用して、液体が容器から吸引され、容器に分注される。

別の実施形態によると、ピペット・チップをアタッチメントから排出する前に、計量ヘッドがゴミ用容器の上まで移動し、ピペット・チップがゴミ用容器に排出される。

本発明を、例示的実施形態の添付図面に基づいて、以下に説明する。
計量ヘッドの、正面および側面から斜めにみた斜視図である。 ピペット・チップを備えた計量ヘッドの、正面および別の側面から斜めにみた斜視図である。 ピペット・チップを備えた計量ヘッドの、背面および側面から斜めにみた斜視図である。 ピペット・チップを堅固に締着する前の、ピペット・チップに導入された計量ヘッドのアタッチメントの縦断面図である。 ピペット・チップに堅固に締着されているアタッチメントの縦断面図である。 堅固に取付けられているピペット・チップを備えた計量ヘッドの部分破断正面図である。 ピペット・チップを排出中の計量ヘッドの部分破断正面図である。 固締ピンおよびピストン・プレートを備えた計量ツールの上部の垂直断面図である。 計量機械にある計量ヘッドの、上面および側面から斜めにみた斜視図である。

本願では、用語「上部」および「下部」は、垂直方向にあるアタッチメントを備えた計量ヘッドの向きを示し、アタッチメントは下部に配置され、計量ヘッドの他の部品は上に配置されている。

図１から図３によると、計量ヘッド１が複部構成の保持具２を有する。この保持具２は、矩形の保持プレート３と、その下に、上部が開口している箱型の保持ハウジング４を有する。保持ハウジング４は、底壁５と、底壁５の縁部から上方に突出する側壁６、７、８、９とを有する。保持プレート３は、底壁５に対して平行に向いている。保持プレート３は、保持ハウジング４の上縁部からある距離でスタッド１０によって固定されている。スタッド１０の端部は、保持プレート３の四隅と保持ハウジング４の上縁部で、第１および第２のねじ孔１１、１２にねじ留めされる。簡潔にするために、１つのスタッド１０のみを示している。

合計で９６個の第３のねじ孔１３が、８行１２列の配列パターンで底壁５に形成されている。計量ヘッドは、９６個の平行なピストン／シリンダユニット１４を備える。このパターンは、生体分子スクリーニング協会（Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ：ＳＢＳ）基準による、マイクロタイタープレートの凹部のパターンに相当する。各ピストン／シリンダユニット１４は、１つのシリンダ１５と１つのピストン１６とを有する。各シリンダ１５は、第３のねじ孔１３のうちの１つにねじ留めされている雄ねじ１７を有する。各シリンダ１５は、下部にチューブ１８を有し、このチューブは底壁５から下方に突出している。

周縁を密封し軸方向に可動なピストン１６が、各シリンダ１５に挿入される。各ピストン１６は、上部でシリンダ１５から突出する複数のピストン・ロッド１９に接続されている。各ピストン・ロッド１９は、ピストン・ヘッド２０を上端部に、その下に、周縁環状溝２１を有する。

保持プレート３に平行な矩形のピストン・プレート２２が保持プレート３の下に配置されている。底面では、ピストン・プレート２２は８つのチャネル２３を有し、このチャネル２３は下部で開口し、底壁５の第３のねじ孔１３からなる行に平行に走る。

各チャネル２３は、２つのストリップ状のチャネル壁２４と、チャネル壁２４の下端部から内側に突出する２つのチャネル・ショルダ２５によって縁取られている。ピストン・プレート２２の２つの縦縁部にあるチャネル壁２４はそれぞれ、隣接するチャネル２３を片側のみで縁取る。他のチャネル壁２４はそれぞれ、隣接するチャネル２２を片側で縁取る。チャネル・ショルダ２５の間に、各チャネルは溝付き開口部２６を有する。

ピストン・プレート２２の短縁部に、チャネル２３が正面開口部２７を備える。ピストン・ロッド１９のピストン・ヘッド２０が正面開口部２７を通ってチャネル２３に挿入されるので、チャネル・ショルダ２５が環状溝２１をぴったりと係合する。したがって、ピストン・プレート２２をシリンダ１５内で垂直方向に移動させることによって、ピストン１６が移動可能である。

保持プレート３の上面から、差し込みロックの固締ピン２８が上方に突出している。固締ピン２８の中央に、軸方向移動が可能なねじナット２９が配置され、その下端部は、ピストン・プレート２２をシリンダ１５の軸方向に移動させるために、ピストン・プレート２２に堅固に接続されている。固締ピン２８の詳細を以下に記す。

下端部では、各チューブ１８が径方向に突出する周縁支持用凸部３０を有する。これは、チューブに固定されている支持リングとして設計されている。

図４によると、エラストマ材料からなる第１のＯリング３１が、支持用凸部３０の隣にあるチューブ１８に案内される。周縁面取り部の形をした第１のテーパ部３３と下端部に備えた第１スリーブ３２が、チューブ１８で第１のＯリング３１の上に案内される。第１のスリーブ３２は、第１のテーパ部３３によって、第１のＯリング３１により深く挿入可能である。上部の第１の端部３４では、第１のスリーブ３２が周縁カラー３５を有し、周縁カラー３５は上面で平坦な第１の面３６をさらに有する。エラストマ材料からなり、チューブ１８に案内される第２のＯリング３７が、第１のスリーブの上面と接合する。

この上で、第２のスリーブ３８がチューブ１８に案内される。第２のスリーブ３８は、面取り部の形をした第２のテーパ部３９を下部に有する。第２のスリーブ３８は、第２のテーパ部３９と共に第２のＯリング３７により深く挿入可能である。

第２のスリーブ３８は、平坦な第２の面４０を上部に有する。チューブ１８に案内されるスペーシング・リング４１が、第２の面４０と接合する。

第１および第２のスリーブ３２、３８は、金属またはプラスチックなどの剛性材料からなる。第１および第２のＯリング３１、３７は、ゴム、シリコーン、または熱可塑性エラストマなどのエラストマ材料からなる。スペーシング・リング４１は、エラストマまたはほぼ剛性の材料からなる。

チューブ１８は、支持用凸部３０と、第１および第２のＯリング３１、３７と、第１および第２のスリーブ３２、３８とともに、ピペット・チップ４３を堅固に締着するためのアタッチメント４２を形成する。

圧力プレート４４が、底壁５の下および第２のスリーブ３８の上に配置されている。圧力プレート４４は、アタッチメント４２のチューブ１８が案内される第２の孔４５を有する。第２の孔４５は、圧力プレート４４がスペーシング・リング４１の上面にある第２の孔４５の縁部と対接するように寸法決めされている。

図３および図４によると、ピペット・チップ４３は、下端部に先端開口部４７を有し、上端部に装着用開口部４８を有するチューブ４６である。ピペット・チップ４３は、装着用開口部４８に隣接する内部にシール・シート４９を有する。ピペット・チップ４３の内径および外径は、概して、先端開口部４７から装着用開口部４８まで広がっている。本実施例では、ピペット・チップ４３が、複数の円錐円筒領域、ならびに、上端部の近傍に円筒形拡張部５０を有する。

図４によると、計量ヘッド１のアタッチメント４２が、装着用開口部４８を通ってピペット・チップ４３に導入される。Ｏリング３１、３７が、シール・シート４９の高さに配置されている。図５によると、圧力プレート４４を下方に移動させることによって第１および第２のスリーブ３２、３８が押込まれるので、第１および第２のＯリング３１、３７が共に軸方向に押圧され、周縁方向に拡張する。このことによって、装着済みのピペット・チップ４３をアタッチメントに堅固に密封式に締着する。圧力プレート４４を上昇させることによって、ピペット・チップ４３のアタッチメント４２への締着を解除することができる。

図１から図３によると、圧力プレート４４を垂直方向に移動させる第３の変位装置５１がある。この変位装置５１は、４つの案内軸５２を有し、圧力プレート４４に堅固に接続されている。各案内軸５２は、圧力プレート４４の下部にねじ留めされる。各案内軸５２が、保持ハウジング４内に保持されている循環ボール式歯車５３に低摩擦で案内される。

４つの案内軸５２が、底壁５の第１の貫通孔５４および保持プレート３の第２の貫通孔５５を通って案内され、保持プレート３の上に上方に突出する。そこに、各案内軸５２がゲート要素５６に接続され、ゲート要素５６は下部にゲートベース部５７を有し、その中に案内軸５２がねじ留めされる。ゲートベース部５７の上面に、各ゲート要素５６がスロットの形をしたゲート５８を有する。

４つのゲート５８が、保持プレート３の縦縁部で固締ピン２８に対して左右対称に配置されている。

保持プレート３の上面には、第１のシャフト６１が、それぞれ第１の玉軸受６０が中に保持されている２つの第１のベアリング・ブロック５９に装着されている。第１のシャフト６１はそれぞれ、端部に、偏心部６３が配置されている偏心円板６２を有する。第２の玉軸受６４が、各偏心部６３に装着され、ゲート５８内で係合する。

各偏心円板６２が、第１のウォームホイール６５を周縁に有する。２つの第１のウォームホイール６５が平面に配置されている。

２つのウォームホイール６５の上にあるこの平面にあるのは、第２のシャフト６６であり、これにウォームホイール６５と噛合する２つの第１のねじ６７が形成されている。第２のシャフト６６が第２の軸受ブロック６８に装着される。第２の軸受ブロック６８は、ウォームホイール６５に加えて第１のシャフト６１を支持する第１の軸受ブロック５９の上縁部に固定されている。

第２のウォームホイール６９が第２のシャフト６６の端部に載置されている。第２のウォームホイール６９が第２のねじ７０と噛合する。第２のねじ７０は、第１のシャフト６１と平行に位置合わせされている電動モータ７２のモータ軸７１に固定されている。

電動モータ７２のモータ軸７１の回転運動は、第２のシャフト６６によって、第１のシャフト６１に伝達される。これによって、偏心ギヤ７３を介して偏心部６３とゲート５８と案内軸５２とともに、圧力プレート４４が移動する。電動モータ７２を様々な方向に駆動させることによって、圧力プレート４４がそれに応じて上昇または下降することが可能となる。このことによって、アタッチメント４２のピペット・チップ４３を固定したり解除したりできる。

したがって、第３の変位装置５１が、案内軸５２から電動モータ７２までのすべての構成部品を有し、圧力プレート４４を移動させる。第３の変位装置５１および圧力プレート４４がともに、スリーブ３２、３８を移動させるための第１の変位装置７４を形成する。

矩形の停止プレート７５が圧力プレート４４の下に配置されている。この停止プレート７５は、アタッチメント４２が係合する第１の孔７６を有する。第１の孔７６は、支持用凸部３０と、第１および第１のＯリング３１、３７と、第１および第２のスリーブ３２、３８とを含むアタッチメント４２が第１の孔７６を通って挿入可能なように寸法決めされている。

停止プレート７５は、垂直方向に移動可能である。さらに上方に位置する停止位置では、停止プレート７５がピペット・チップ４３を装着する停止部としての役目をする。さらに下方に位置する排出位置では、停止プレート７５がピペット・チップ４３すべてを押してアタッチメント４２から離す。

図６および図７によると、停止プレート７５を垂直方向に移動させる第２の変位装置７７がある。第２の変位装置７７は、伝動軸７８を備え、２つの伝動軸７８が圧力プレート４４の各縦面から上方に突出している。伝動軸７８はその下端部によって、圧力プレート４４のねじ孔７９にねじ留めされる。

伝動軸７８の上端部は揺れ腕８０の端部に緩く対接しており、この揺れ腕８０は保持ハウジング４の内側に枢動可能に装着されている。揺れ腕８０の他端は、排出軸８１の上端部に緩く対接しており、この排出軸８１は第３の貫通孔８２を通って圧力プレート４４に案内され、その下端部は停止プレート７５の第４のねじ孔８３にねじ留めされる。

図３によると、停止プレート７５は、４つのばね要素８４を介して、保持ハウジング４の底壁５を接合する。ばね要素８４は、その下端部で停止プレート７５の第５のねじ孔８６にねじ留めされる案内ロッド８５を有する。プレート８７が案内ロッド８５の上端部に固定されている。予め張力を加えられた、停止プレート７５を押し上げるコイルばね８８が、プレート８７と底壁５の上面との間の案内ロッド８５に案内される。停止プレート７５の上方移動は、圧力プレート４４を接合する停止プレート７５によって、圧力プレート４４の貫通孔８２を通って案内される排出軸８１、揺れ腕８０、および圧力プレート４４から上方に突出する伝動軸７８を用いて制限される。

ピペット・チップ４３が装着しようとする場合には、圧力プレート４４は解除位置にあり、停止プレート７５は図４から図６による停止位置にある。ピペット・チップ４３は、停止プレート７５に対接するまで、アタッチメント４２で押込まれてもよい。

偏心ギヤ７３および案内軸５２を用いて、圧力プレート４４が締着位置まで下方に移動し、それによって、ピペット・チップ４３をアタッチメント４２に堅固に締着する。そうすることで、好ましくは、停止プレート７５が、底壁５から下方に突出する停止要素を備えた停止装置によって、停止位置から上方に逃げることがなくなる。この状況を図２、図３、図５、および図６に示す。

ピペット・チップを排出するために、圧力プレート４４がその解除位置まで上方に移動する。そうすることで、アタッチメント４２のピペット・チップ４３の締着が解除される。同時に、伝動軸７８が揺れ腕８０の先を付き、揺れ腕８０が排出軸８１を移動させ、従って、停止プレート７５を排出位置まで下方に移動させる。このことで、アタッチメント４２のピペット・チップ４３が擦り落ちる。この状況を図７に示す。

再びピペット・チップ４３を採取するために、圧力プレート４４が解除位置に到達するまで案内軸５２が上昇し、停止プレート７５は図１による停止位置に到着する。

図１から図３および図８によると、固締ピン２８が上部に円筒形の上部ピン部９１を有する。外周縁に、上部ピン部９１が２つの部分的に周縁の接続要素９２を支持する。この接続要素９２は互いに１８０度偏位しており、バイオネット接続９３を形成するために外側に径方向に突出する。接続要素９２は、底面にわずかなねじピッチを有し、バイオネット接続部のピン・ホルダに嵌合接続要素で締め付けられる。

上部ピン部９１の近傍に、固締ピン２８が円筒形の中央ピン部９４を備え、上部ピン部９１よりも外径が大きい。

その下に、固締ピン２８が、円錐状に下方に拡張する下部ピン部９５を有する。下部ピン部９５はその底部で保持プレート３の上面に固定される。

中央孔９６が固締ピン２８の長手方向に延びる。中央孔９６は、２つの直径方向に対向する縦溝９７を有する。

スリーブ状のねじナット２９が中央孔９６に挿入され、上端部で２つの径方向に突出する羽根９８によって縦溝９７に案内される。

さらに、スピンドル９９がねじナット２９にねじ留めされる。このねじの上に、スピンドル９９は突出する軸受ピン１００を有し、この軸受ピン１００によって、第３の玉軸受１０１に装着される。第３の玉軸受１０１が軸受保持具１０３の軸受ブシュ１０２に保持される。軸受保持具１０３は、２つのタブ１０４有し、このタブ１０４は両面から直径方向に突出し、上部ピン部９１の上縁部にあり、そこにねじを用いて固定されている。

第３の玉軸受１０１を超えて突出する軸受ピン１００の一部に、ドライバ１０６が、径方向のねじピン１０５を用いて非回転式に固定され、ドライバ１０６は、その上面で径方向および軸方向に延びる、爪状の駆動部を導入するためのスロット１０７を有する。

スピンドル９９は第３の玉軸受１０１の面を接合する。ドライバ１０６は軸受キャリア１０３の上面と接合する。これによって、スピンドル９９は軸方向に移動不可能なように固締ピン２８に保持される。

ねじナット２９の１つの羽根では、溝１０９によって軸受保持具１０３に案内されるシリンダピン１０８が固定されている。軸受保持具１０３はねじナット２９の中軸に対して平行に向いており固締ピン２８から上方に突出する。

ドライバ１０６を回転させることによって、固締ピン２８に軸方向に固定されているスピンドル９９が、固締ピン２８に軸方向に非回転式に案内されているねじナット２９を移動させる。このことで、ピストン・プレート２２およびピストン１６がシリンダ１５内で移動する。ドライバ１０６を様々な方向に回転させることによって、ピストン１６をシリンダ１５内で様々な方向に移動可能である。シリンダピン１０８の位置を走査することによって、ピストン１６のシリンダ１５におけるそれぞれの位置を測定することができる。

固締ピン２８と、ねじナット２９および内蔵されているスピンドル９９を備えた駆動装置は、欧州特許第１ ４０７ ８６１Ｂ１号による図１から図４ならびに図６の例示的実施形態に相当する。関連する記載は、参照によって本願に含まれる。

計量機械または実験機械は、固締ピンに連結されている、差し込みロックの相補型ピン・ホルダを備える。好ましくは、相補型接続部が、上述の特許の図７から図１０によるツールホルダに相当する。関連する記載は、参照によって本願に含まれる。

図９によると、計量ヘッド１が計量機械１１１の三軸移送ユニット１１０に連結されている。このために、固締ピン２８が、三軸移送ユニット１１０の対応するピン・ホルダ１１２に保持される。計量機械１１１の電動モータ７２および電子制御装置１１６用の計量機械の電源１１５の第１のプラグイン接続部１１３と第２のプラグイン接続部１１４を計量ヘッド１と結合するさらなる装置もまた、三軸移送ユニット１１０内にある。第２のプラグイン接続部１１４を用いて、たとえばモータ軸７１の回転位置を検出するロータリエンコーダからの信号が、制御装置１１０に伝達され、モータ制御信号が制御装置１１６から計量ヘッド１のモータ制御部に伝達される。

計量機械１１１の力を借りて、ピペット・チップ４３を自動的に採取し、排出することができ、液体を計量することができる。図９では、ピペット・チップ４３を採取した後、計量ヘッド１が締着されたピペット・チップ４３を備えたホルダ１１７から上昇している。先端開口部が貯蔵容器１１８に浸潤するように、計量ヘッド１が移動してリザーバ１１８から液体を吸引することができる。液体を吸引したあと、ピペット・チップ４３を備えた計量ヘッド１は、液体をウェルに分注するために、マイクロタイタープレート１２０のウェル１１９まで移動可能である。液体はさらにマイクロタイタープレート１２０で処理されてもよく、たとえば、別の液体と混合され、または、物理的、化学的、生化学的に処理されたり分析されたりしてもよい。最後に、計量ヘッド１をゴミ用容器１２１の上まで移動可能であり、ピペット・チップ４３をゴミ用容器１２１に排出可能である。

１ 計量ヘッド
２ 保持具
３ 保持プレート
４ 保持ハウジング
５ 床壁
６ 側壁
７ 側壁
８ 側壁
９ 側壁
１０ スタッド
１１ （第１の）ねじ孔
１２ （第２の）ねじ孔
１３ （第３の）ねじ孔
１４ ピストン／シリンダユニット
１５ シリンダ
１６ ピストン
１７ 雄ねじ
１８ チューブ
１９ ピストン・ロッド
２０ ピストン・ヘッド
２１ 環状溝
２２ ピストン・プレート
２３ チャネル
２４ チャネル壁
２５ チャネル・ショルダ
２６ 溝付き開口部
２７ 正面開口部
２８ 固締ピン
２９ ねじナット
３０ 支持用凸部
３１ （第１の）Ｏリング
３２ （第１の）スリーブ
３３ （第１の）テーパ部
３４ （第１の）端部
３５ カラー
３６ （第１の）面
３７ （第２の）Ｏリング
３８ （第２の）スリーブ
３９ （第２の）テーパ部
４０ （第２の）面
４１ スペーシング・リング
４２ アタッチメント
４３ ピペット・チップ
４４ 圧力プレート
４５ （第２の）孔
４６ チューブ
４７ 上部シリンジ開口部
４８ 装着用開口部
４９ シール・シート
５０ 拡張部
５１ （第３の）変位装置
５２ 案内シャフト
５３ 循環ボール式歯車
５４ （第１の）貫通孔
５５ （第２の）貫通孔
５６ ゲート要素
５７ ゲートベース部
５８ ゲート
５９ （第１の）軸受ブロック
６０ （第１の）玉軸受
６１ （第１の）軸
６２ 偏心円板
６３ 偏心部
６４ （第２の玉軸受）
６５ （第１の）ウォームホイール
６６ （第２の）軸
６７ （第１の）ねじ
６８ （第２の）軸受ブロック
６９ （第２の）ウォームホイール
７０ （第２の）ねじ
７１ モータ軸
７２ 電動モータ
７３ 偏心ギヤ
７４ （第１の）変位装置
７５ 停止プレート
７６ （第１の）孔
７７ （第２の）変位装置
７８ 伝動軸
７９ ねじ孔
８０ 揺れ腕
８１ 排出軸
８２ （第３の）貫通孔
８３ （第４の）ねじ孔
８４ ばね要素
８５ 案内ロッド
８６ （第５の）ねじ孔
８７ プレート
８８ コイルばね
９１ （上部）ピン部
９２ 接続要素
９３ バイオネット接続
９４ （中央）ピン部
９５ （下部）ピン部
９６ （中央）孔
９７ 縦溝
９８ 羽根
９９ スピンドル
１００ 軸受ピン
１０１ （第３の）玉軸受
１０２ 軸受ブシュ
１０３ 軸受保持具
１０４ タブ
１０５ ねじピン
１０６ 駆動装置
１０７ スロット
１０８ 円柱ピン部材
１０９ 溝
１１０ 三軸移送ユニット
１１１ 計量機械
１１２ ピン・ホルダ
１１３ （第１の）プラグイン接続部
１１４ （第２の）プラグイン接続部
１１５ 電源
１１６ 制御装置
１１７ ホルダ
１１８ 貯蔵容器
１１９ ウェル
１２０ マイクロタイタープレート
１２１ ゴミ用容器

Claims (18)

1. 計量機械または別の計量装置用の計量ヘッドであって、
   ・ピペット・チップ（４３）を採取するための複数の平行なアタッチメント（４２）が互いに隣接して配置されている保持具（２）を備え、
   ・複数の第１の孔（７６）を有する停止プレートを備え、孔（７６）を通ってアタッチメント（４２）が延びており、
   各アタッチメント（４２）は以下の特徴を有し：
   ・外側に突出し少なくとも部分的に周縁に延びる支持用突部（３０）を下端部に有するチューブ（１８）と、
   ・下端部に周縁テーパ部（３３、３９）を備え、上記チューブ（１８）を包囲し、上記チューブ（１８）上を軸方向に移動可能な少なくとも１つのスリーブ（３２、３８）と、
   ・チューブ（１８）を包囲し、テーパ部（３３、３９）付近に配置されている、少なくとも１つのエラストマのＯリング（３１、３７）と、
   ・すべてのアタッチメント（４２）のスリーブ（３２、３８）に結合され、スリーブ（３２、３８）を解除位置と締着位置との間で変位させるように設計されている、第１の変位装置（７４）と、
   ・停止プレート（７５）に接続されている第２の変位装置（７７）であって、ピペット・チップ（４３）を停止位置にある停止プレート（７５）に当接するまでアタッチメント（４２）に押し付け、停止プレート（７５）を停止位置から排出位置に移動させることによってピペット・チップをアタッチメント（４２）から排出するために、支持用凸部（３０）から第１の距離にある停止位置と、第１の距離より短い支持用凸部（３０）から第２の距離にある排出位置との間で停止プレート（７５）を移動させるように設計されている、第２の変位装置（７７）と、を備え、
   ・前記スリーブ（３２、３８）が、支持用突部（３０）から第１の距離にある解除位置と、支持用突部（３０）から第１の距離よりも短い第２の距離にある締着位置との間でチューブに沿って移動可能であり、締着位置では、テーパ部（３９）を備えたスリーブ（３８）が隣接するＯリング（３７）に圧入され、アタッチメント（４２）に押込まれたピペット・チップ（４３）を堅固に締着するために、Ｏリング（３１、３７）が拡張し、
   ・第２の変位装置（７７）は、保持具（２）に枢動可能に装着される揺れ腕（８０）と、スリーブ（３２、２８）に連結され、互いに１つの揺れ腕（８０）の一端に接触する伝動軸（７８）と、停止プレート（７５）に堅固に接続され、揺れ腕（８０）の別の端部にそれぞれ対接している排出軸（８１）とを有し、そのため、スリーブ（３２、２８）が解除位置まで移動すると、伝動軸（７８）が揺れ腕（８０）を枢動し、伝動軸が排出軸（８１）を介して停止プレート（７５）を停止位置から排出位置まで押圧する、計量ヘッド。
2. ・各アタッチメント（４２）は以下の特徴を有し：
   ・下端部に第１の周縁テーパ部（３３）を備え、チューブ（１８）を包囲し、チューブ（１８）上を軸方向に移動可能な、第１のスリーブ（３２）と、
   ・チューブ（１８）を包囲し、第１のテーパ部（３３）付近に配置されているエラストマの第１のＯリング（３１）と、
   ・下端部に第２の周縁テーパ部（３９）を備え、第１のスリーブ（３２）の上においてチューブ（１８）を包囲し、チューブ（１８）上を軸方向に移動可能な第２のスリーブ（３８）と、
   ・チューブ（１８）を包囲し、第２のテーパ部（３９）付近に配置され、下端部で第１のスリーブ（３２）と接合しているエラストマの第２のＯリング（３７）、
   ・締着位置では、第２のテーパ部（３９）を有する第２のスリーブ（３８）が隣接する第２のＯリング（３７）に圧入され、第１のテーパ部（３３）を有する第１のスリーブ（３２）が隣接する第１のＯリング（３１）に圧入され、アタッチメント（４２）に押込まれたピペット・チップ（４３）を堅固に締着させるために、第１および第２のＯリング（３１、３７）が拡張し、
   ・すべてのアタッチメント（４２）の第１および第２のスリーブ（３２、３８）に結合され、第１および第２のスリーブ（３２、３８）を解除位置と締着位置との間で変位させるように設計されている、第１の変位装置（７４）と、
   を備える、請求項１に記載の計量ヘッド。
3. ・複数のスリーブ（３２、３８）の上に配置され、チューブ（１８）が貫通して延在する複数の第２の孔（４５）を有する圧力プレート（４４）であって、圧力プレート（４４）は、支持用突部（３０）から第１の距離にある解除位置と、支持用突部（３０）から第１の距離よりも短い第２の距離にある締着位置との間でチューブ（１８）に沿って移動可能であり、圧力プレート（４４）は、スリーブ（３２、３８）が隣接するＯリング（３１、３７）に圧入されるように、締着位置において、すべてのアタッチメント（４２）の隣接するスリーブ（３８）の上縁部を押圧し、アタッチメント（４２）に押込まれたピペット・チップ（４３）を堅固に締着するために、Ｏリング（３１、３７）が拡張する、圧力プレート（４４）と、
   ・第３の変位装置（５１）であって、圧力プレート（４４）に接続され、圧力プレート（４４）を解除位置と締着位置との間で移動させるように設計されている、第３の変位装置（５１）と、
   を備える、請求項１または２に記載の計量ヘッド。
4. 伝動軸（７８）が圧力プレート（４４）に堅固に接続されそこから上方に突出している、請求項３に記載の計量ヘッド。
5. 第１の変位装置（７４）、および／または第２の変位装置（７７）が、保持具（２）を接合する、請求項１から４のうちの一項に記載の計量ヘッド。
6. 第３の変位装置（５１）が少なくとも１つの案内軸（５２）を有し、この案内軸（５２）は下部が圧力プレート（４４）に接続され、上部が偏心ギヤ（７３）によって電動モータ（７２）に連結されている、請求項３から５のうちの一項に記載の計量ヘッド。
7. 各案内軸（５２）が保持具（２）内に保持されているボール循環式軸受（５３）に装着される、請求項６に記載の計量ヘッド。
8. 各案内軸（５２）が、上端部で案内軸に対して垂直に延びるゲート（５８）と、第１の軸（６１）で案内軸（５２）およびゲート（５８）に対して垂直に偏向し、ゲート（５８）に係合する偏心部（６３）とを有し、第１の軸（６１）が電動モータ（７２）に連結されている、請求項５から７のうちの一項に記載の計量ヘッド。
9. 各偏心部（６３）がゲート（５８）に案内される玉軸受（６４）を支持する、請求項８に記載の計量ヘッド。
10. 単一の電動モータ（７２）が伝動装置によって第１の軸（６１）すべてに連結されている、請求項５から９のうちの一項に記載の計量ヘッド。
11. 停止プレート（７５）が圧力プレート（４４）の下に配置されている、請求項３から１０のうちの一項に記載の計量ヘッド。
12. 請求項１から１１の一項による計量ヘッド（１）を備える計量装置。
13. 計量ステーション、計量機械（１１１）、実験機械、またはマルチチャネル・ピペットである、請求項１２に記載の計量装置。
14. 以下の特徴のうちの少なくとも１つの備える、請求項１３に記載の計量装置：
    ・その中に複数のピペット・チップ（４３）が保持されている少なくとも１つのホルダ（１１７）、
    ・液体試料を供給するための少なくとも１つの試料容器（１２０）、
    ・試薬を供給するための少なくとも１つの試薬容器（１１８）、
    ・使用済みのピペット・チップ（４３）を採取するための少なくとも１つのゴミ用容器（１２１）。
15. 計量ヘッド（１）を三軸に沿って移動させるように設計されている三軸移送ユニット（１１０）に、計量ヘッド（１）が保持される、請求項１３または１４に記載の計量装置。
16. 請求項１から１０のうちの一項に記載の計量ヘッドを用いて液体が計量される、液体を計量する方法。
17. 請求項１６に記載の方法であって、以下を含む、方法：
    ・ピペット・チップ群が、ピペット・チップ用のホルダに設けられており、
    ・計量ヘッドのスリーブが解除位置まで移動し、
    ・Ｏリングが用意されたピペット・チップに入り込むまで、アタッチメントを備えた計量ヘッドが、用意されたピペット・チップの上端部に導入され、
    ・スリーブが締着位置に入り、それによってピペット・チップがアタッチメントに堅固に締着され、
    ・計量ヘッドが上昇し、それに堅固に締着されているピペット・チップがホルダから除去され、
    ・計量ヘッドのアタッチメントに堅固に締着されているピペット・チップを用いて、計量が実施され、
    ・締着位置から解除位置までスリーブを移動させることによって、ピペット・チップがアタッチメントから解除される。
18. アタッチメントをピペット・チップに入れ込む前に停止プレートが停止位置に入り、ピペット・チップの上端部が停止プレートに対接するまでアタッチメントがピペット・チップに入り込み、ついで、スリーブを解除位置から締着位置に移動させることによって、ピペット・チップがアタッチメントに堅固に締着され、計量が行われたあと、締着位置から解除位置までスリーブを移動させ、停止プレートを停止位置から排出位置まで移動させることによって、ピペット・チップがアタッチメントから取り外される、請求項１６または１７に記載の方法。

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