JP7621043B2 - Connection structure - Google Patents
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Description
本開示は、マイクロデバイスにノズルやピペットなどを接続するための接続構造に関する。 This disclosure relates to a connection structure for connecting nozzles, pipettes, etc. to microdevices.
特許文献１には、金属製の取付部を備えるマイクロデバイスが開示されている。図１６に、同文献のマイクロデバイスの一部の軸方向（上下方向）断面図を示す。図１６に示すように、マイクロデバイス１００の取付部１０１には、供給パイプ１０２が挿入されている。取付部１０１は、金属製であり、弾性変形しにくい。このため、取付部１０１と供給パイプ１０２とは、補助取付具１０３により連結されている。
補助取付具１０３の上端は、供給パイプ１０２の外周面に固定されている。補助取付具１０３の下端には、係合爪１０３ａが配置されている。係合爪１０３ａは、取付部１０１の外周面の係止部１０１ａに、下側（取付部１０１の軸方向）から係合している。マイクロデバイス１００は、当該係合により、取付部１０１から供給パイプ１０２が上側に抜けるのを抑制している。供給パイプ１０２と取付部１０１と補助取付具１０３との隙間には、ゴム製のシール材１０４が配置されている。シール材１０４は、当該隙間を封止している。
The upper end of the
しかしながら、マイクロデバイス１００によると、取付部１０１と供給パイプ１０２とのシール性を確保しにくい。すなわち、係合爪１０３ａと係止部１０１ａとの係合力Ｆ１００は、軸方向に作用する。このため、当該係合力により、取付部１０１内周面を供給パイプ１０２外周面に押し付けることはできない。この点、シール材１０４の弾性力Ｆ１０１は、径方向に作用する。ところが、当該弾性力Ｆ１０１は、供給パイプ１０２外周面を径方向内側に押圧する。つまり、当該弾性力は、取付部１０１内周面と供給パイプ１０２外周面との界面を拡張する方向に作用する。このように、マイクロデバイス１００によると、取付部１０１と供給パイプ１０２とのシール性を確保しにくい。
However, with the
この点、特許文献２には、エラストマー製のポートを備えるマイクロデバイスが開示されている。ポートには中空管が挿入される。中空管の挿入により、ポートの内周面は弾性的に拡径変形する。当該拡径変形により、ポートの内周面は中空管の外周面に弾接する。このように、同文献のマイクロデバイスによると、ポートの拡径変形に伴う弾性復元力により、ポートと中空管との界面を封止している。
In this regard,
しかしながら、特許文献２のマイクロデバイスの場合、中空管挿入時に、ポート自体が自由に拡径変形することができる。このため、ポートから中空管に加わる押圧力（シール力）が小さくなる。すなわち、シール性が低下する。そこで、本開示は、接続部と挿入管とのシール性を確保可能な接続構造を提供することを目的とする。
However, in the case of the microdevice of
上記課題を解決するため、本開示の接続構造は、エラストマー製であって弾性変形可能な筒状の被押圧部と、前記被押圧部の径方向内側に配置されマイクロデバイスの流路に連通するポートと、を有する接続部と、前記ポートに挿入され、前記流路との間で流体試料が流動する挿入管と、前記被押圧部の径方向外側に配置され、径方向外側から前記被押圧部を押圧することにより、前記挿入管に前記被押圧部を押し付ける押圧部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the connection structure disclosed herein is characterized by comprising a connection part having a cylindrical elastically deformable pressed part made of an elastomer, a port arranged radially inside the pressed part and communicating with a flow path of a microdevice, an insertion tube inserted into the port and through which a fluid sample flows between the insertion tube and the flow path, and a pressing part arranged radially outside the pressed part and pressing the pressed part from the radial outside to press the pressed part against the insertion tube.
本開示の接続構造によると、押圧部が被押圧部を押圧することにより、ポートの内周面を挿入管の外周面に押し付けることができる。このため、接続部と挿入管とのシール性を確保することができる。 According to the connection structure disclosed herein, the pressing portion presses the pressed portion, thereby pressing the inner peripheral surface of the port against the outer peripheral surface of the insertion tube. This ensures a seal between the connection portion and the insertion tube.
以下、本開示の接続構造の実施の形態について説明する。 The following describes an embodiment of the connection structure disclosed herein.
＜第一実施形態＞
図１に、本実施形態の接続構造が用いられるマイクロデバイスの斜視図を示す。なお、説明の便宜上、カバープレート８０を透過して、右から二番目の流路８１０、および当該流路８１０の前後両側のポート２１を示す。図２に、図１の枠ＩＩ内の拡大図を示す。図３に、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ方向断面図を示す。図４に、図２のＩＶ－ＩＶ方向断面図を示す。なお、図３においては、ポート２１の中心軸Ａに対して、接続構造１の左半分を外観図で、右半分を断面図で、各々示す。
First Embodiment
FIG 1 shows a perspective view of a microdevice in which the connection structure of this embodiment is used. For ease of explanation, the
［マイクロデバイス８の構成］
まず、本実施形態の接続構造１が用いられるマイクロデバイス８の構成について、簡単に説明する。図１に示すように、マイクロデバイス８は、柔軟なシリコーンゴム製（エラストマー製）であって、カバープレート８０と、デバイス本体８１と、を備えている。デバイス本体８１は、板状を呈している。デバイス本体８１の上面（表面）には、前後方向に延在する複数の流路８１０が凹設されている。カバープレート８０は、板状を呈している。カバープレート８０は、プレート本体８００と、複数の接続部２と、を備えている。プレート本体８００の下面（裏面）は、デバイス本体８１の上面に接着されている。すなわち、プレート本体８００は、複数の流路８１０を上側から封止している。複数の接続部２は、プレート本体８００の上面の前後両縁に沿って、配置されている。複数の接続部２は、プレート本体８００の上面から、上向きに突設されている。
[Configuration of microdevice 8]
First, the configuration of the
［接続構造１の構成］
次に、本実施形態の接続構造１の構成について説明する。本実施形態の接続構造１は、上述の接続部２と、挿入管３と、押圧部４と、を備えている。
[Configuration of connection structure 1]
Next, a configuration of the
（接続部２）
図２～図４に示すように、接続部２は、被押圧部２０と、ポート２１と、を備えている。被押圧部２０は、前述したようにシリコーンゴム製（エラストマー製）であって、弾性変形可能である。被押圧部２０は、上下方向に延在する同径円筒状を呈している。被押圧部２０は、接続部２の外周面と、ポート２１の内周面と、の間の径方向全長に亘って配置されている。被押圧部２０の外周面には、被押圧面２０ａが配置されている。
(Connection part 2)
As shown in Figures 2 to 4, the
図４に示すように、ポート２１は、被押圧部２０の径方向内側に配置されている。ポート２１は、上下方向（中心軸Ａの軸方向）に延在する孔状を呈している。ポート２１の下端は、プレート本体８００の下面に開口している。ポート２１の下端は、デバイス本体８１の流路８１０に連通している。上側から下側（図３に示す挿入管３の挿入方向における後側から前側）に向かって、ポート２１の内周面には、ガイド部２１０と、突起部２１１と、テーパー部２１２と、段差部２１３と、が配置されている。
As shown in FIG. 4, the
ガイド部２１０は、ポート２１の開口縁に配置されている。ガイド部２１０は、面取状を呈している。突起部２１１は、環状を呈している。突起部２１１は、ガイド部２１０の下端から、径方向内側に突出している。テーパー部２１２は、上側から下側に向かって尖る、テーパー状を呈している。段差部２１３は、上側から下側に向かって縮径する段差状を呈している。図３に示すように、段差部２１３には、挿入管３の下端（先端）が当接する。
The
（挿入管３）
図２、図３に示すように、挿入管３は、任意の接続部２のポート２１に対して、挿脱可能である。挿入管３は、金属製であって、上下方向に延在する管状を呈している。挿入管３、ポート２１を介して、流路８１０に流体試料が供給される。あるいは、ポート２１、挿入管３を介して、流路８１０から流体試料が排出される。
(Insertion tube 3)
2 and 3, the
（押圧部４）
図２、図３に示すように、押圧部４は、被押圧部２０の径方向外側に配置されている。押圧部４は、径方向外側から被押圧部２０を押圧する。すなわち、押圧部４は、挿入管３の外周面に、被押圧部２０の内周面（ポート２１の内周面）を押し付ける。押圧部４は、金属製であって、連結部４０と、変形部４１と、拘束部材４２と、を備えている。
(Pressing portion 4)
2 and 3 , the
連結部４０は、フランジ状を呈している。連結部４０の径方向内端は、挿入管３の外周面に取り付けられている。変形部４１は、全体として筒状を呈している。変形部４１は、基部４１０と、テーパー部４１１と、複数のスリット４１２と、を備えている。基部４１０は、上下方向に延在する同径円筒状を呈している。基部４１０は、連結部４０の径方向外端から、下側に延在している。テーパー部４１１は、基部４１０の下側に連なっている。テーパー部４１１の内周面には、押圧面４１１ａが配置されている。無荷重状態（自然状態。荷重が加わっていない状態）において、テーパー部４１１は、上側から下側に向かって尖るテーパー円筒状を呈している。複数のスリット４１２は、周方向に所定間隔ずつ離間して、変形部４１に配置されている。スリット４１２は、下向きに開口している。スリット４１２は、変形部４１のうち、テーパー部４１１の上下方向全長と、基部４１０の下側部分と、に配置されている。
The connecting
拘束部材４２は、環状部４２０と、動力伝達部４２１と、を備えている。環状部４２０は、変形部４１の径方向内側に配置されている。環状部４２０は、変形部４１の内周面に対して、上下方向にスライド可能である。拘束部材４２の位置は、解放位置（上位置）と、拘束位置（下位置）と、に切り換え可能である。解放位置において、環状部４２０は、基部４１０の径方向内側に配置されている。他方、拘束位置において、環状部４２０は、テーパー部４１１の径方向内側に配置されている。すなわち、テーパー部４１１は、環状部４２０により、径方向外側に押し拡げられている。
The restraining
動力伝達部４２１は、環状部４２０から径方向外側に突出している。動力伝達部４２１は、スリット４１２を介して、変形部４１の径方向外側に突出している。図３に示すように、動力伝達部４２１つまり拘束部材４２は、挿入管３移動用のロボット（図略）の把持部９０に把持され、解放位置と拘束位置との間を移動可能である。
The
［接続構造１の動作］
次に、接続部２のポート２１に対して挿入管３を挿脱する際の、本実施形態の接続構造１の動作について説明する。以下、挿入管３がポート２１に挿入される前の状態を挿入前状態と、挿入管３がポート２１に挿入される途中の状態を挿入中状態と、挿入管３がポート２１に挿入された後の状態を挿入後状態と、各々称す。
[Operation of connection structure 1]
Next, a description will be given of the operation of the
図５に、本実施形態の接続構造の挿入前状態における軸方向断面図を示す。図６に、同接続構造の挿入中状態における軸方向断面図を示す。なお、図５、図６においては、ポート２１の中心軸Ａに対して、接続構造１の左半分を外観図で、右半分を断面図で、各々示す。また、図５に点線で示す状態が、同接続構造の無荷重状態である。また、図３に示す状態が、同接続構造の挿入後状態である。
Figure 5 shows an axial cross-sectional view of the connection structure of this embodiment in a pre-insertion state. Figure 6 shows an axial cross-sectional view of the same connection structure in an inserted state. Note that in Figures 5 and 6, the left half of the
（挿入前状態）
図５に示すように、挿入前状態において、挿入管３には押圧部４が取り付けられている。また、拘束部材４２は、図３に示す把持部９０により、拘束位置に切り換えられている。すなわち、環状部４２０は、テーパー部４１１の径方向内側に配置されている。テーパー部４１１は、環状部４２０により、無荷重状態（図５に点線で示す状態）に対して、径方向外側に弾性的に押し拡げられた状態で、拘束されている。このため、テーパー部４１１には、径方向内向きの弾性復元力が蓄積されている。また、テーパー部４１１下端（先端、最小径部）の内径Ｒ２は、被押圧部２０（接続部２）の外径Ｒ１よりも、拡張されている。挿入管３移動用のロボットは、ポート２１の真上に、押圧部４付きの挿入管３を、移動させる。すなわち、ポート２１の中心軸Ａ上に、挿入管３の中心軸を配置する。
(Before insertion)
As shown in FIG. 5, in the pre-insertion state, the
（挿入中状態）
ロボットは、図５に示す状態のまま、矢印Ｙ１で示すように、押圧部４付きの挿入管３を、下降させる。すなわち、ロボットは、押圧部４付きの挿入管３を、ポート２１に対して上側から近づける。
(Inserting state)
5, the robot lowers the
図６に示すように、挿入中状態において、環状部４２０の下面は、接続部２の上端面（ポート２１の開口面）に当接する。このため、環状部４２０つまり拘束部材４２の下降が停止する。他方、テーパー部４１１下端の内径Ｒ２は接続部２の外径Ｒ１よりも大きい。このため、矢印Ｙ２で示すように、押圧部４のうち拘束部材４２以外の部分と、挿入管３と、は下降を継続する。したがって、相対的に、環状部４２０がテーパー部４１１の径方向内側を上昇する。すなわち、拘束部材４２が、拘束位置から解放位置に向かって移動する。
As shown in FIG. 6, in the insertion state, the lower surface of the
ここで、前述したように、テーパー部４１１には、環状部４２０の拘束により、径方向内向きの弾性復元力が蓄積されている。環状部４２０がテーパー部４１１の径方向内側を相対的に上昇すると、テーパー部４１１に対する拘束が解除される。このため、環状部４２０の上昇に伴って、矢印Ｙ３で示すように、テーパー部４１１は、蓄積されている弾性復元力を消費しながら、縮径変形する。
As described above, an elastic restoring force in the radially inward direction is accumulated in the tapered
（挿入後状態）
図３に示すように、挿入後状態において、テーパー部４１１下端の内径Ｒ２は、接続部２の外径Ｒ１よりも、小さくなる。テーパー部４１１の押圧面４１１ａは、径方向外側から、被押圧部２０の被押圧面２０ａに、押圧力Ｆ（図において押圧力Ｆを示す矢印は模式的なものであり、押圧力Ｆの大きさや方向を限定するものではない。以下同様。）を加える。すなわち、テーパー部４１１は、挿入管３の外周面に、被押圧部２０の内周面（ポート２１の内周面）を押し付ける。この際、被押圧部２０は、径方向内側から挿入管３に支持された状態で、径方向外側からテーパー部４１１により押圧されることになる。このため、被押圧部２０は、径方向に圧縮変形する。挿入後状態においては、挿入管３、ポート２１を介して、流路８１０に流体試料が供給される。あるいは、挿入管３、ポート２１を介して、流路８１０から流体試料が排出される。
(After insertion)
As shown in FIG. 3, in the post-insertion state, the inner diameter R2 of the lower end of the tapered
流体試料の流動後は、ロボットを用いて、挿入管３をポート２１から引き抜く。すなわち、上述の一連の動作（図５（挿入前状態）→図６（挿入中状態）→図３（挿入後状態））を、逆向きに実行する。具体的には、図３に示すように、把持部９０により拘束部材４２の上下方向位置を固定したまま、ロボットにより、押圧部４のうち拘束部材４２以外の部分と、挿入管３と、を上昇させる。相対的に、環状部４２０はテーパー部４１１の径方向内側を下降する。この際、テーパー部４１１は、環状部４２０により、径方向外側に押し拡げられる。当該拡径変形により、被押圧部２０に対するテーパー部４１１の押圧力Ｆが解除される。図６に示すように、環状部４２０は、解放位置から拘束位置に切り換えられる。環状部４２０が拘束位置に切り換えられたら、把持部９０は拘束部材４２を解放する。図５に示すように、ロボットは、押圧部４付きの挿入管３を、更に上昇させる。このように、ポート２１に対する挿入管３の挿脱作業（流体試料の給排作業）は、挿入管３移動用のロボットにより、自動的に実行される。
After the fluid sample flows, the
［作用効果］
次に、本実施形態の接続構造１の作用効果について説明する。図３に示すように、押圧部４は、径方向外側から、エラストマー製の被押圧部２０を押圧することにより、ポート２１の内周面を挿入管３の外周面に押し付けることができる。このため、接続部２と挿入管３とのシール性を確保することができる。したがって、ポート２１と挿入管３との界面から流体試料がリークするのを、抑制することができる。
[Action and Effect]
Next, the effect of the
図６に示すように、押圧部４は、テーパー部４１１（変形部４１）を備えている。挿入中状態において、テーパー部４１１下端の内径Ｒ２は、被押圧部２０（接続部２）の外径Ｒ１よりも大きい。このため、テーパー部４１１が被押圧部２０に干渉するのを抑制することができる。他方、図３に示すように、挿入後状態において、テーパー部４１１下端の内径Ｒ２は、被押圧部２０の外径Ｒ１よりも小さい。このため、テーパー部４１１により被押圧部２０を押圧することができる。
As shown in FIG. 6, the
図６に示すように、押圧部４は、挿入中状態におけるテーパー部４１１（変形部４１）の内径を拘束する拘束部材４２を備えている。このため、テーパー部４１１が被押圧部２０に干渉するのを抑制することができる。
As shown in FIG. 6, the
図２に示すように、テーパー部４１１はテーパー円筒状を呈している。すなわち、テーパー部４１１は、被押圧部２０を全周的に包囲している。このため、図３に示す押圧力Ｆの周方向分布がばらつきにくい。
As shown in FIG. 2, the tapered
図１に示すように、マイクロデバイス８は小型である。また、複数の接続部２は密集して配置されている。例えば、左右方向に隣り合う一対の接続部２間の間隔Ｌ１は、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下に設定されている。また、ポート２１に対する押圧部４付きの挿入管３の挿脱作業においては、変形部４１を変形させて、押圧力Ｆの加除を行う必要がある。このような理由から、使用者が、手作業で、ポート２１に対する押圧部４付きの挿入管３の挿脱作業を行うのは、困難である。
As shown in FIG. 1, the
この点、本実施形態の接続構造１によると、図３、図５、図６に示すように、ポート２１に対する押圧部４付きの挿入管３の挿脱作業を、ロボットにより、自動的に実行することができる。このため、上述のような理由があるにもかかわらず、挿脱作業を迅速かつ確実に行うことができる。
In this regard, according to the
ところで、仮に、図４に示すマイクロデバイス８の接続部２のうち、径方向内側の一部だけを図３に示す被押圧部２０として利用する場合を想定する（後述する図１１参照）。この場合、被押圧部２０の径方向外側に、押圧部４を挿入するための被挿入溝を形成する必要がある。しかしながら、図４に示す接続部２の壁厚Ｌ２は非常に小さい。例えば、壁厚Ｌ２（最大値）は、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。このため、被挿入溝を形成するのは困難である。
Now, let us assume that only a radially inner portion of the
この点、本実施形態の接続構造１によると、図３に示すように、被押圧部２０は、接続部２の外周面と、ポート２１の内周面と、の間の径方向全長に亘って配置されている。また、押圧部４は、径方向外側から接続部２の外周面を押圧している。このため、接続部２の径方向全長を、被押圧部２０として利用することができる。したがって、接続部２の一部を被押圧部２０として利用する場合と比較して、被押圧部２０に被挿入溝を形成する必要がない。すなわち、被押圧部２０に精密加工を施す必要がない。よって、被押圧部２０の構造が簡単になる。また、被押圧部２０延いてはマイクロデバイス８の製造コストを削減しながら、接続部２と挿入管３とのシール性を確保することができる。
In this regard, according to the
図３に示す被押圧部２０を形成するエラストマーは、シリコーンゴム（詳しくは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を含むシリコーンゴム）である。押圧部４が、径方向外側から被押圧部２０を押圧する際の押圧力Ｆ（押圧力Ｆは、径方向内向きの成分と、軸方向上向きの成分と、を有する。ここでは、押圧力Ｆのうち径方向内向きの成分）は、２Ｎ以上に設定されている。このため、押圧力Ｆが２Ｎ未満の場合と比較して、ポート２１と挿入管３との界面から流体試料がリークするのを、より確実に抑制することができる。また、上記押圧力Ｆは、１０Ｎ以下に設定されている。このため、押圧力Ｆが１０Ｎ超過の場合と比較して、シリコーンゴム製の被押圧部２０に過度の荷重が加わるのを、抑制することができる。
The elastomer forming the pressed
図３に示す被押圧部２０を形成するシリコーンゴムの硬度は、８０度以下に設定されている。すなわち、被押圧部２０は柔軟である。このため、硬度が８０度超過の場合と比較して、簡単に被押圧部２０を変形させることができる。また、上記硬度は、３０度以上に設定されている。このため、硬度が３０度未満の場合と比較して、挿入管３を挿入する際（図５、図６参照）の被押圧部２０の過度な変形を、抑制することができる。なお、「硬度」とは、デュロメータタイプＡによる硬度をいう。
The hardness of the silicone rubber forming the pressed
被押圧部２０を形成するエラストマー（非圧縮性材料）のポアソン比は、０．５程度である。このため、図３に示す挿入後状態において、被押圧部２０は、径方向に圧縮された分だけ、他の方向（周方向、軸方向など）に伸張してしまう。この点、変形部４１には、複数のスリット４１２が配置されている。被押圧部２０の伸張分のうち少なくとも一部は、スリット４１２に入り込む。このため、被押圧部２０の伸張に伴うシール性の低下を、抑制することができる。なお、被押圧部２０の伸張分のうち少なくとも一部は、被押圧部２０の上側部分や下側部分（被押圧部２０の軸方向外側部分）に逃げることもできる。
The Poisson's ratio of the elastomer (non-compressible material) forming the pressed
図３に示すように、挿入管３から流路８１０に流体試料が供給される際に、挿入管３には、挿入管３がポート２１から脱落する方向（上向き）に、荷重Ｆ１が作用している。また、挿入管３の外周面と、ポート２１の内周面と、の間には、荷重Ｆ１に抗して、摩擦力Ｆ２が作用している。荷重Ｆ１と摩擦力Ｆ２との間には、Ｆ２≧Ｆ１の関係が成立している。このため、挿入管３がポート２１から脱落するのを抑制することができる。なお、流路８１０から挿入管３に流体試料が排出される際も、Ｆ２≧Ｆ１の関係が成立している。
As shown in FIG. 3, when a fluid sample is supplied from the
図３に示すように、押圧部４（テーパー部４１１）の径方向中心、挿入管３の径方向中心は、共にポート２１の中心軸Ａ上に配置されている。すなわち、押圧部４と挿入管３とポート２１とは同軸上に配置されている。また、被押圧部２０の壁厚（詳しくは、所定の軸方向位置における径方向壁厚）は、周方向全長に亘って一定である。このため、ポート２１の周方向全長に亘って、挿入管３に作用する押圧力Ｆのばらつきを抑制することができる。
As shown in FIG. 3, the radial center of the pressing portion 4 (tapered portion 411) and the radial center of the
図５に点線で示すように、無荷重状態において、押圧面４１１ａは、上側から下側に向かって尖るテーパー面状を呈している。他方、図５に示すように、無荷重状態において、被押圧面２０ａは、同軸円筒（直管）の外周面状を呈している。このように、無荷重状態において、押圧面４１１ａの形状と被押圧面２０ａの形状とは相違している。図３に示すように、押圧面４１１ａが被押圧面２０ａを押圧する際、被押圧面２０ａの形状は押圧面４１１ａの形状に倣って縮径変形する。当該変形により、被押圧部２０が押圧され、挿入管３に被押圧部２０が押し付けられる。このように、無荷重状態における押圧面４１１ａと被押圧面２０ａとの形状の相違により、被押圧部２０を押圧することができる。
As shown by the dotted line in FIG. 5, in the unloaded state, the pressing surface 411a has a tapered surface shape that is sharp from the top to the bottom. On the other hand, as shown in FIG. 5, in the unloaded state, the pressed
図３に示すように、突起部２１１は、被押圧部２０の径方向内側に配置されている。図６に示すように、押圧力Ｆが加えられていない状態で、突起部２１１は挿入管３の外周面に弾接している。本実施形態の接続構造１によると、突起部２１１の弾接力を、押圧力Ｆにより、増幅することができる。
As shown in FIG. 3, the
図３に示すように、環状部４２０の外径は、テーパー部４１１上端の内径よりも大きく、基部４１０の内径と等しい。このため、挿入中状態（図６）から挿入後状態（図３）に切り替わる際に、テーパー部４１１の縮径変形により、環状部４２０を図３に示す解放位置まで押し上げることができる。
As shown in FIG. 3, the outer diameter of the
図６に示すように、挿入中状態において、押圧部４のうち拘束部材４２以外の部分は、接続部２つまりマイクロデバイス８に干渉しない。このため、挿入管３の挿入作業時に、柔軟なマイクロデバイス８が変形するのを、抑制することができる。また、被押圧部２０は、エラストマー製である。他方、挿入管３、テーパー部４１１は金属製である。このため、図３に示すように、被押圧部２０を簡単に変形させることができる。
As shown in FIG. 6, in the insertion state, the
図１６に示す従来のマイクロデバイス１００には、上下方向（軸方向）の係合機構（係合爪１０３ａ、係止部１０１ａ）が配置されている。このため、流体試料の流動後に、供給パイプ１０２を取付部１０１から引き抜きにくい。この点、図３に示すように、本実施形態の接続構造１の場合、径方向外側からテーパー部４１１が被押圧部２０を押圧している。接続構造１は、上下方向の係合機構を有していない。このため、流体試料の流動後に、簡単に挿入管３をポート２１から引き抜くことができる。
The
図４に示すように、ポート２１は、面取状のガイド部２１０を備えている。このため、挿入管３をポート２１に案内することができる。また、中心軸Ａに対して挿入管３を調芯することができる。ポート２１は、突起部２１１を備えている。このため、接続部２と挿入管３とのシール性を確保することができる。ポート２１は、テーパー部２１２を備えている。このため、中心軸Ａに対して挿入管３を調芯することができる。ポート２１は、段差部２１３を備えている。このため、図３に示す挿入後状態における挿入管３の挿入深さ（上下方向深さ）を制御することができる。
As shown in FIG. 4, the
＜第二実施形態＞
本実施形態の接続構造と、第一実施形態の接続構造との相違点は、拘束部材が、挿入中状態ではなく、挿入後状態における変形部の内径を拘束している点である。ここでは、主に相違点について説明する。
Second Embodiment
The connection structure of this embodiment differs from the connection structure of the first embodiment in that the restraining member restrains the inner diameter of the deformable portion in a post-insertion state, not in a during-insertion state. Here, the difference will be mainly described.
図７に、本実施形態の接続構造の挿入後状態における軸方向断面図を示す。図８に、本実施形態の接続構造の挿入前状態における軸方向断面図を示す。図９に、同接続構造の挿入中状態（その１）における軸方向断面図を示す。図１０に、同接続構造の挿入中状態（その２）における軸方向断面図を示す。なお、図３、図５、図６と対応する部位については、同じ符号で示す。また、図７～図１０においては、ポート２１の中心軸Ａに対して、接続構造１の左半分を外観図で、右半分を断面図で、各々示す。
Figure 7 shows an axial cross-sectional view of the connection structure of this embodiment in a post-insertion state. Figure 8 shows an axial cross-sectional view of the connection structure of this embodiment in a pre-insertion state. Figure 9 shows an axial cross-sectional view of the connection structure in an insertion state (part 1). Figure 10 shows an axial cross-sectional view of the connection structure in an insertion state (part 2). Note that parts corresponding to those in Figures 3, 5, and 6 are indicated with the same reference numerals. Also, Figures 7 to 10 show the left half of the
［接続構造１の構成］
まず、本実施形態の接続構造１の構成について説明する。図７に示すように、押圧部４は、金属製であって、連結部４０と、変形部４１と、拘束部材４２と、を備えている。変形部４１は、基部４１０と、テーパー部４１１と、複数のスリット４１２と、逆テーパー部４１３と、解放位置規制部４１４と、拘束位置規制部４１５と、を備えている。
[Configuration of connection structure 1]
First, the configuration of the
逆テーパー部４１３は、テーパー部４１１の下側に連なっている。逆テーパー部４１３の内周面には、押圧面４１３ａが配置されている。無荷重状態において、逆テーパー部４１３は、下側から上側に向かって尖るテーパー円筒状を呈している。複数のスリット４１２は、周方向に所定間隔ずつ離間して、変形部４１に配置されている。スリット４１２は、下向きに開口している。スリット４１２は、変形部４１の上下方向全長に亘って配置されている。
The
解放位置規制部４１４は、フランジ状を呈している。解放位置規制部４１４は、基部４１０の上端に配置されている。拘束位置規制部４１５は、フランジ状を呈している。拘束位置規制部４１５は、基部４１０の下端に配置されている。
The release
拘束部材４２は、環状であって、基部４１０に環装されている。拘束部材４２は、解放位置規制部４１４、拘束位置規制部４１５よりも、外径が大きい。このため、図１０に示すように、挿入管３移動用のロボット（図略）の把持部９０は、拘束部材４２を把持可能である。把持部９０により、拘束部材４２は、解放位置規制部４１４と拘束位置規制部４１５との間を、上下方向にスライド可能である。すなわち、拘束部材４２の位置は、解放位置（上位置。解放位置規制部４１４に当接する位置）と、拘束位置（下位置。拘束位置規制部４１５に当接する位置）と、に切り換え可能である。
The restraining
［接続構造１の動作］
次に、接続部２のポート２１に対して挿入管３を挿脱する際の、本実施形態の接続構造１の動作について説明する。
[Operation of connection structure 1]
Next, the operation of the
（挿入前状態）
図８に示すように、挿入前状態（無荷重状態）において、挿入管３には押圧部４が取り付けられている。また、拘束部材４２は、図１０に示す把持部９０により、解放位置に切り換えられている。挿入管３移動用のロボットは、ポート２１の真上に、押圧部４付きの挿入管３を、移動させる。すなわち、ポート２１の中心軸Ａ上に、挿入管３の中心軸を配置する。
(Before insertion)
As shown in Fig. 8, in the pre-insertion state (unloaded state), the
（挿入中状態）
ロボットは、図８に示す状態のまま、矢印Ｙ４で示すように、押圧部４付きの挿入管３を、下降させる。すなわち、ロボットは、押圧部４付きの挿入管３を、ポート２１に対して上側から近づける。
(Inserting state)
The robot lowers the
図８に示す解放位置において、拘束部材４２に対して、テーパー部４１１および逆テーパー部４１３は、離間している。このため、拘束部材４２の拘束力（径方向内側に作用する荷重）は、テーパー部４１１および逆テーパー部４１３に、伝わりにくい。したがって、テーパー部４１１および逆テーパー部４１３は、拘束部材４２を基点に、径方向に変形しやすい。また、逆テーパー部４１３下端（先端）の内径Ｒ２Ａは、被押圧部２０（接続部２）の外径Ｒ１よりも、大きい。並びに、テーパー部４１１下端（最小径部）の内径Ｒ２Ｂは、被押圧部２０（接続部２）の外径Ｒ１よりも、小さい。このため、図９に矢印Ｙ５、Ｙ６で示すように、挿入中状態において、押圧部４付きの挿入管３の下降に伴って、テーパー部４１１および逆テーパー部４１３は、簡単に拡径変形する。図１０に示すように、挿入管３の下端（先端）が段差部２１３に当接したら、ロボットは、押圧部４付きの挿入管３の下降を停止する。図１０に矢印Ｙ７で示すように、ロボットの把持部９０は、拘束部材４２を、解放位置から拘束位置に切り換える。当該切り換えにより、矢印Ｙ８で示すように、テーパー部４１１および逆テーパー部４１３は、縮径変形する。
8, the tapered
（挿入後状態）
図７に示すように、挿入後状態（拘束位置）においては、拘束部材４２に対して、テーパー部４１１および逆テーパー部４１３が、近接している。このため、拘束部材４２の拘束力が、テーパー部４１１および逆テーパー部４１３に、伝わりやすい。したがって、テーパー部４１１下端の内径Ｒ２Ｂは、接続部２の外径Ｒ１よりも、小さくなる。テーパー部４１１の押圧面４１１ａおよび逆テーパー部４１３の押圧面４１３ａは、径方向外側から、被押圧部２０の被押圧面２０ａに、押圧力Ｆを加える。すなわち、テーパー部４１１、逆テーパー部４１３は、挿入管３の外周面に、被押圧部２０の内周面（ポート２１の内周面）を押し付ける。この際、被押圧部２０は、径方向内側から挿入管３に支持された状態で、径方向外側からテーパー部４１１、逆テーパー部４１３により押圧されることになる。このため、被押圧部２０は、径方向に圧縮変形する。挿入後状態においては、挿入管３、ポート２１を介して、流路８１０に流体試料が供給される。あるいは、ポート２１、挿入管３を介して、流路８１０から流体試料が排出される。
(After insertion)
7, in the post-insertion state (restraint position), the tapered
流体試料の流動後は、ロボットを用いて、挿入管３をポート２１から引き抜く。すなわち、上述の一連の動作（図８（挿入前状態）→図９（挿入中状態）→図１０（挿入中状態）→図７（挿入後状態））を、逆向きに実行する。具体的には、図７、図１０に示すように、把持部９０により拘束部材４２を拘束位置から解放位置に切り換える。当該切り換えにより、被押圧部２０に対するテーパー部４１１、逆テーパー部４１３の押圧力Ｆが解除される。把持部９０は、拘束部材４２を解放位置に切り換えたら、拘束部材４２を解放する。図８に示すように、ロボットは、押圧部４付きの挿入管３を上昇させる。このように、ポート２１に対する挿入管３の挿脱作業（流体試料の給排作業）は、挿入管３移動用のロボットにより、自動的に実行される。
After the fluid sample flows, the robot is used to pull out the
［作用効果］
次に、本実施形態の接続構造１の作用効果について説明する。本実施形態の接続構造１と、第一実施形態の接続構造とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。
[Action and Effect]
Next, a description will be given of the effects of the
図８に示すように、解放位置において、拘束部材４２に対して、テーパー部４１１および逆テーパー部４１３は、離間している。このため、テーパー部４１１および逆テーパー部４１３は、径方向に変形しやすい。また、逆テーパー部４１３下端の内径Ｒ２Ａは、接続部２の外径Ｒ１よりも大きい。並びに、テーパー部４１１下端の内径Ｒ２Ｂは、接続部２の外径Ｒ１よりも小さい。このため、図９に示すように、挿入中状態において、押圧部４付きの挿入管３の下降に伴って、テーパー部４１１および逆テーパー部４１３を、簡単に拡径変形させることができる。
As shown in FIG. 8, in the released position, the tapered
図７に示すように、拘束位置において、拘束部材４２に対して、テーパー部４１１および逆テーパー部４１３は、近接している。このため、拘束部材４２の拘束力は、テーパー部４１１および逆テーパー部４１３に、伝わりやすい。したがって、押圧面４１１ａ、押圧面４１３ａにより、径方向外側から、被押圧部２０の被押圧面２０ａに、押圧力Ｆを加えることができる。
As shown in FIG. 7, in the restraining position, the tapered
図７に示すように、拘束部材４２は環状を呈している。このため、拘束部材４２からテーパー部４１１および逆テーパー部４１３に伝わる拘束力の周方向分布がばらつきにくい。したがって、押圧力Ｆの周方向分布がばらつきにくい。
As shown in FIG. 7, the restraining
＜第三実施形態＞
本実施形態の接続構造と、第一実施形態の接続構造との相違点は、被押圧部が、被挿入溝の内側面と、ポートの内周面と、の間に配置されている点である。ここでは、主に相違点について説明する。
Third Embodiment
The connection structure of this embodiment differs from the connection structure of the first embodiment in that the pressed portion is disposed between the inner surface of the insertion groove and the inner circumferential surface of the port. Here, the difference will be mainly described.
図１１に、本実施形態の接続構造の挿入後状態における軸方向断面図を示す。なお、図３と対応する部位については、同じ符号で示す。また、図１１においては、ポート２１の中心軸Ａに対して、接続構造１の左半分を外観図で、右半分を断面図で、各々示す。
Figure 11 shows an axial cross-sectional view of the connection structure of this embodiment in the post-insertion state. Note that parts corresponding to those in Figure 3 are indicated with the same reference numerals. Also, in Figure 11, the left half of the
図１１に示すように、接続部２は、被挿入溝２２を備えている。被挿入溝２２は、中心軸Ａを中心とする円環状を呈している。被挿入溝２２は、接続部２の上端面（ポート２１の開口面）に開口している。被挿入溝２２は、上下方向（軸方向）に延在している。被挿入溝２２は、外側面２２０と、内側面２２１と、を備えている。内側面２２１は、外側面２２０の径方向内側に配置されている。被押圧部２０は、内側面２２１と、ポート２１の内周面と、の間の径方向全長に亘って配置されている。すなわち、内側面２２１は、図３、図５、図６の接続部２の外周面に対応する。内側面２２１には、被押圧面２０ａが配置されている。ポート２１は、ガイド部２１０を備えている。ポート２１は、図４に示す突起部２１１、テーパー部２１２、段差部２１３を備えていない。
11, the
接続部２のポート２１に対して挿入管３を挿脱する際の、本実施形態の接続構造１の動作は、第一実施形態の接続構造と同様である。ただし、図３、図１１に示すように、挿入後状態において、第一実施形態のテーパー部４１１が接続部２の外周面を押圧するのに対して、本実施形態のテーパー部４１１は被挿入溝２２の内側面２２１を押圧する。
When inserting and removing the
本実施形態の接続構造１と、第一実施形態の接続構造とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の接続構造１によると、接続部２のうち、被挿入溝２２よりも径方向内側の部分を被押圧部２０として利用する。このため、接続部２のうち、被挿入溝２２よりも径方向外側の部分については、被押圧部２０を形成する材料と同一の材料、あるいは異なる材料（例えば、エラストマー、樹脂、金属など）を使用することができる。したがって、材料選択の自由度が高くなる。また、内側面２２１の径方向位置を調整することにより、被押圧部２０の圧縮量や押圧力Ｆを調整することができる。また、被挿入溝２２の上下方向深さを調整することにより、被押圧部２０の上下方向長さを調整することができる。
The
また、本実施形態のように、ポート２１が、図４に示す突起部２１１、テーパー部２１２、段差部２１３を備えていなくてもよい。すなわち、ポート２１の内部空間が同径円柱状であってもよい。この場合であっても、テーパー部４１１が被押圧部２０に加える押圧力Ｆにより、ポート２１の内周面を挿入管３の外周面に押し付けることができる。このため、接続部２と挿入管３とのシール性を確保することができる。また、ロボットにより、挿入管３の挿入深さ（上下方向深さ）を制御することができる。
Also, as in this embodiment, the
＜第四実施形態＞
本実施形態の接続構造と、第一実施形態の接続構造との相違点は、被押圧部が、接続部の逆テーパー部に、配置されている点である。ここでは、主に相違点について説明する。
<Fourth embodiment>
The connection structure of this embodiment differs from the connection structure of the first embodiment in that the pressed portion is disposed in the reverse tapered portion of the connection portion. Here, the difference will be mainly described.
図１２に、本実施形態の接続構造の挿入後状態における軸方向断面図を示す。なお、図３と対応する部位については、同じ符号で示す。また、図１２においては、ポート２１の中心軸Ａに対して、接続構造１の左半分を外観図で、右半分を断面図で、各々示す。
Figure 12 shows an axial cross-sectional view of the connection structure of this embodiment in the post-insertion state. Note that parts corresponding to those in Figure 3 are indicated with the same reference numerals. Also, in Figure 12, the left half of the
図１２に示すように、接続部２は、逆テーパー部２３を備えている。逆テーパー部２３は、接続部２の上側部分に配置されている。逆テーパー部２３には、被押圧部２０が配置されている。図１２に点線で示すように、挿入前状態（無荷重状態）において、逆テーパー部２３の外周面には、下側から上側に向かって尖る逆テーパー面２３ａが配置されている。逆テーパー面２３ａには、被押圧面２０ａが配置されている。
As shown in FIG. 12, the
押圧部４は、連結部４０と、非変形部４３と、を備えている。非変形部４３は、上下方向に延在する同径円筒状を呈している。非変形部４３は、連結部４０の径方向外端から、下側に延在している。非変形部４３の内周面には、押圧面４３ａが配置されている。非変形部４３の下端内周縁には、曲面状の面取部４３ｂが配置されている。ポート２１は、ガイド部２１０を備えている。ポート２１は、図４に示す突起部２１１、テーパー部２１２、段差部２１３を備えていない。
The
ロボットがポート２１に挿入管３を挿入する際、非変形部４３は、逆テーパー部２３を径方向内側に押し込みながら、下降する。この際、面取部４３ｂは、逆テーパー面２３ａに圧接しながら摺接する。このように、非変形部４３を下降させることにより、非変形部４３から被押圧部２０に押圧力Ｆが加わる。ロボットがポート２１から挿入管３を引き抜く際、逆テーパー部２３は、自身の弾性復元力により、拡径変形（復動）する。
When the robot inserts the
本実施形態の接続構造１と、第一実施形態の接続構造とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の接続構造１によると、押圧部４の非変形部４３を変形させる必要がない。すなわち、非変形部４３に、スリット４１２（図３参照）などを形成する必要がない。このため、押圧部４の構造が簡単になる。
The
また、本実施形態のように、ポート２１が、図４に示す突起部２１１、テーパー部２１２、段差部２１３を備えていなくてもよい。この場合であっても、図１１に示す第三実施形態と同様に、非変形部４３が被押圧部２０に加える押圧力Ｆにより、接続部２と挿入管３とのシール性を確保することができる。また、挿入管３の挿入深さを制御することができる。
Furthermore, as in this embodiment, the
＜第五実施形態＞
本実施形態の接続構造と、第一実施形態の接続構造との相違点は、ピエゾアクチュエーターの逆圧電効果を利用して、変形部を変形させる点である。ここでは、主に相違点について説明する。
Fifth Embodiment
The connection structure of this embodiment differs from the connection structure of the first embodiment in that the deforming portion is deformed by utilizing the inverse piezoelectric effect of the piezoelectric actuator. Here, the difference will be mainly described.
図１３に、本実施形態の接続構造の挿入後状態における軸方向断面図を示す。なお、図３と対応する部位については、同じ符号で示す。また、図１３においては、ポート２１の中心軸Ａに対して、接続構造１の左半分を外観図で、右半分を断面図で、各々示す。
Figure 13 shows an axial cross-sectional view of the connection structure of this embodiment in the post-insertion state. Note that parts corresponding to those in Figure 3 are indicated with the same reference numerals. Also, in Figure 13, the left half of the
図１３に示すように、押圧部４は、連結部４０と、変形部４１と、を備えている。変形部４１は、基部４１０と、複数のピエゾアクチュエーター４１６と、複数のスリット４１２と、を備えている。複数のピエゾアクチュエーター４１６は、基部４１０の下側に連なっている。複数のピエゾアクチュエーター４１６は、周方向に並んでいる。すなわち、複数のピエゾアクチュエーター４１６は、全体として円筒状を呈している。スリット４１２は、周方向に隣り合う一対のピエゾアクチュエーター４１６の間に配置されている。ピエゾアクチュエーター４１６は、ベンダー型のピエゾアクチュエーターである。ピエゾアクチュエーター４１６は、板状を呈しており、外層４１６ａと、内層４１６ｂと、を備えている。外層４１６ａと内層４１６ｂとは接合されている。
As shown in FIG. 13, the
ロボットがポート２１に挿入管３を挿入する際（挿入前状態、挿入中状態）、図１３に点線で示すように、外層４１６ａ、内層４１６ｂには電圧が印加されていない。このため、複数のピエゾアクチュエーター４１６は、全体として、同径円筒状を呈している。したがって、ピエゾアクチュエーター４１６は、接続部２に干渉しない。
When the robot inserts the
他方、図１３に実線で示すように、挿入後状態において、外層４１６ａ、内層４１６ｂには電圧が印加されている。このため、基部４１０を基点に、外層４１６ａは伸張し、内層４１６ｂは収縮する。したがって、ピエゾアクチュエーター４１６は、径方向内側に湾曲変形する。すなわち、複数のピエゾアクチュエーター４１６は、全体として、上側から下側に向かって尖るテーパー円筒状に縮径変形する。当該縮径変形により、ピエゾアクチュエーター４１６の押圧面４１６ｃは、径方向外側から、被押圧部２０の被押圧面２０ａに、押圧力Ｆを加える。すなわち、ピエゾアクチュエーター４１６は、挿入管３の外周面に、被押圧部２０の内周面（ポート２１の内周面）を押し付ける。この際、被押圧部２０は、径方向内側から挿入管３に支持された状態で、径方向外側からテーパー部４１１により押圧されることになる。このため、被押圧部２０は、径方向に圧縮変形する。ロボットがポート２１から挿入管３を引き抜く際は、外層４１６ａ、内層４１６ｂへの電圧印加を終了する。ピエゾアクチュエーター４１６は、自身の弾性復元力により、拡径変形（復動）する。
On the other hand, as shown by the solid lines in FIG. 13, in the post-insertion state, a voltage is applied to the outer layer 416a and the
本実施形態の接続構造１と、第一実施形態の接続構造とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の接続構造１によると、図３、図７に示す拘束部材４２を配置せずに、変形部４１を変形させることができる。このため、押圧部４の構造が簡単になる。また、電力により変形部４１を駆動することができる。
The
＜第六実施形態＞
本実施形態の接続構造と、第一実施形態の接続構造との相違点は、挿入管から独立して押圧部が配置されている点である。ここでは、主に相違点について説明する。図１４に、本実施形態の接続構造の挿入後状態における上面図を示す。図１５に、本実施形態の接続構造の挿入中状態における上面図を示す。なお、図３、図６と対応する部位については、同じ符号で示す。
Sixth Embodiment
The difference between the connection structure of this embodiment and the connection structure of the first embodiment is that a pressing portion is arranged independent of the insertion tube. Here, the differences will be mainly described. Fig. 14 shows a top view of the connection structure of this embodiment in a state after insertion. Fig. 15 shows a top view of the connection structure of this embodiment in a state during insertion. Note that parts corresponding to Figs. 3 and 6 are indicated by the same reference numerals.
図１４、図１５に示すように、押圧部４は、挿入管３、接続部２とは別部材である。押圧部４は、環状の変形部４１と、コイル（図略）と、電源装置（図略）と、を備えている。変形部４１は、接続部２に環装されている。変形部４１は、複数の分割体４１７と、複数の弾性体４１８と、を備えている。分割体４１７は、電磁石製であって、円弧状を呈している。コイルに電流を流すことにより、分割体４１７には磁力が発生する。弾性体４１８は、エラストマー発泡体製であって、円弧状を呈している。複数の分割体４１７と複数の弾性体４１８とは、周方向に交互に配置されている。
As shown in Figs. 14 and 15, the
変形部４１は、図１に示すプレート本体８００に載置された状態で、予め接続部２に環装されている。図１５に示すように、ロボットがポート２１に挿入管３を挿入する際（挿入前状態、挿入中状態）、電源装置はコイルに電流を流さない。このため、変形部４１は、接続部２に当接していない。この状態で、ロボットは、挿入管３をポート２１に挿入する。
The
図１４に示す挿入後状態において、電源装置はコイルに電流を流す。このため、分割体４１７には磁気吸引力が発生する。したがって、弾性体４１８を圧縮しながら、周方向に隣り合う分割体４１７同士が近接する。よって、矢印Ｙ９で示すように、変形部４１は縮径変形する。当該縮径変形により、変形部４１は、径方向外側から、被押圧部２０に押圧力Ｆを加える。すなわち、変形部４１は、挿入管３の外周面に、被押圧部２０の内周面（ポート２１の内周面）を押し付ける。この際、被押圧部２０は、径方向内側から挿入管３に支持された状態で、径方向外側からテーパー部４１１により押圧されることになる。このため、被押圧部２０は、径方向に圧縮変形する。ロボットがポート２１から挿入管３を引き抜く際は、電源装置がコイルへの通電を遮断する。通電を遮断すると、分割体４１７の磁気吸引力が消去される。このため、弾性体４１８は、自身の弾性復元力により、伸張する。したがって、図１５に示すように、変形部４１は拡径変形（復動）する。当該拡径変形により、被押圧部２０に対する変形部４１の押圧力Ｆが解除される。
In the post-insertion state shown in FIG. 14, the power supply unit passes a current through the coil. Therefore, a magnetic attraction force is generated in the divided
本実施形態の接続構造１と、第一実施形態の接続構造とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の接続構造１によると、押圧部４を、挿入管３、接続部２から、独立して配置することができる。また、本実施形態の接続構造１によると、拘束部材４２を配置せずに、変形部４１を変形させることができる。このため、押圧部４の構造が簡単になる。また、磁力により変形部４１を駆動することができる。
The
＜その他＞
以上、本開示の接続構造の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
＜Other＞
The above describes the embodiment of the connection structure of the present disclosure. However, the embodiment is not particularly limited to the above embodiment. Various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art are also possible.
押圧部４が被押圧部２０に加える押圧力Ｆの方向は、特に限定しない。例えば、押圧力Ｆは、径方向内向きの成分のみを有していてもよい。また、押圧力Ｆは、径方向内向きの成分と、軸方向上向きまたは下向きの成分と、を有していてもよい。すなわち、押圧力Ｆは、少なくとも径方向内向きの成分を有していればよい。
The direction of the pressing force F that the
変形部４１を径方向に変形させる駆動力は特に限定しない。例えば、変形部４１自身の弾性力（図３、図１１）、拘束部材４２からの拘束力（図７）、電力（図１３）、磁力（図１４）などを用いてもよい。流体圧（油圧、空気圧など）を用いてもよい。これらの力のうち、少なくとも二つを組み合わせて用いてもよい。また、変形部４１を駆動する際に、モーター、ソレノイド、シリンダー、ポンプなどのアクチュエーターを用いてもよい。
The driving force that radially deforms the
マイクロデバイス８の接続部２の配置数、位置は特に限定しない。マイクロデバイス８の配置方向は特に限定しない。中心軸Ａの軸方向が、上下方向、水平方向、傾斜方向（上下方向、水平方向以外の方向）であってもよい。マイクロデバイス８（接続部２を含む）の材質は特に限定しない。エラストマー（詳しくは、エラストマーを主成分とする材料）、樹脂などであってもよい。マイクロデバイス８用のエラストマーとしては、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴムなどのゴムや、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、アクリル系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマーが挙げられる。
The number and positions of the
カバープレート８０の接続部２のうち被押圧部２０だけが、エラストマー製であってもよい。また、接続部２の全体が、エラストマー製であってもよい。また、カバープレート８０の全体が、エラストマー製であってもよい。すなわち、カバープレート８０のうち、少なくとも被押圧部２０がエラストマー製であればよい。また、押圧力Ｆにより弾性変形可能であれば、被押圧部２０は、エラストマー以外の材料（例えば樹脂など）や、エラストマーとエラストマー以外の材料との複合材料などで形成されていてもよい。デバイス本体８１の材質は特に限定しない。エラストマー、樹脂、ガラスなどであってもよい。カバープレート８０およびデバイス本体８１がエラストマー製の場合、双方のエラストマーは同一でも異なっていてもよい。
Only the pressed
押圧部４、被押圧部２０の位置、配置数は特に限定しない。押圧部４、被押圧部２０の形状は特に限定しない。各々の径方向（中心軸Ａに対して直交する方向）断面が、無端環状（真円環状、楕円環状、多角形（三角形、四角形など）環状など）、有端環状（Ｃ字状）、円弧状などであってもよい。ポート２１の形状は特に限定しない。径方向断面が、真円状、楕円状、多角形状などであってもよい。被押圧部２０の構造は特に限定しない。単層でも複層でもよい。例えば、被押圧部２０が、硬度の異なる複数の層（中心軸Ａを中心とする筒状の層）から構成されていてもよい。
The positions and number of the
挿入管３の種類は特に限定しない。例えば、パイプ、チューブ、ホース、ノズル、ピペットなどであってもよい。あるいは、これらの部材の先端に取り付けられるジョイントであってもよい。挿入管３の形状は特に限定しない。径方向断面が、真円管状、楕円管状、多角形管状などであってもよい。挿入管３の材質は特に限定しない。金属、樹脂、エラストマーなどであってもよい。
The type of the
流体試料の種類は特に限定しない。例えば、水溶液、血液、タンパク質、核酸溶液などであってもよい。流体試料の用途は特に限定しない。試験用、薬品（試薬、量産薬など）製造用などであってもよい。挿入管３の用途は特に限定しない。流路８１０に流体試料を供給するために、挿入管３を用いてもよい。また、流路８１０から流体試料を排出するために、挿入管３を用いてもよい。勿論、挿入管３をポート２１に差し込んだまま、供給と排出（あるいは排出と供給）を連続して行ってもよい。
The type of fluid sample is not particularly limited. For example, it may be an aqueous solution, blood, protein, or nucleic acid solution. The use of the fluid sample is not particularly limited. It may be for testing or for manufacturing medicines (reagents, mass-produced medicines, etc.). The use of the
スリット４１２の配置数は特に限定しない。スリット４１２の配置数を増やすと、拘束部材４２により、テーパー部４１１を簡単に変形させることができる。テーパー部４１１、逆テーパー部４１３、２３の傾斜角度（中心軸Ａに対する傾斜角度）は特に限定しない。
The number of
ピエゾアクチュエーター４１６の種類は特に限定しない。バイモルフ型でもユニモルフ型でもよい。ピエゾアクチュエーター４１６の層数は特に限定しない。層数を増やすと、変位量が大きくなる。所望の変位量に応じて、適宜、層数を設定すればよい。また、ピエゾアクチュエーター４１６の代わりに、バイメタルを配置してもよい。すなわち、熱により変形部４１を変形させてもよい。また、環状あるいは筒状のピエゾアクチュエーター４１６を、図１４に示す変形部４１のように、接続部２に環装してもよい。この場合、電圧により、ピエゾアクチュエーター４１６を径方向に変形させてもよい。弾性体４１８の種類は特に限定しない。すなわち、弾性体４１８の弾性は、材料に起因するものであってもよい。例えば、弾性体４１８をエラストマー製としてもよい。また、弾性体４１８の弾性は、構造に起因するものであってもよい。例えば、弾性体４１８として、ばねを用いてもよい。
The type of the
上記実施形態においては、ポート２１に対する挿入管３の挿脱作業を、挿入管３移動用のロボットにより、自動的に実行した。しかしながら、例えば拡大鏡などを用いて、挿脱作業を作業者が手作業で行ってもよい。
In the above embodiment, the insertion and removal of the
１：接続構造
２：接続部、２０：被押圧部、２０ａ：被押圧面、２１：ポート、２１０：ガイド部、２１１：突起部、２１２：テーパー部、２１３：段差部、２２：被挿入溝、２２０：外側面、２２１：内側面、２３：逆テーパー部、２３ａ：逆テーパー面
３：挿入管
４：押圧部、４０：連結部、４１：変形部、４１ａ：押圧面、４１０：基部、４１１：テーパー部、４１１ａ：押圧面、４１２：スリット、４１３：逆テーパー部、４１３ａ：押圧面、４１４：解放位置規制部、４１５：拘束位置規制部、４１６：ピエゾアクチュエーター、４１６ａ：外層、４１６ｂ：内層、４１６ｃ：押圧面、４１７：分割体、４１８：弾性体、４２：拘束部材、４２０：環状部、４２１：動力伝達部、４３：非変形部、４３ａ：押圧面、４３ｂ：面取部
８：マイクロデバイス、８０：カバープレート、８００：プレート本体、８１：デバイス本体、８１０：流路
９０：把持部
1: Connection structure 2: Connection portion, 20: Pressed portion, 20a: Pressed surface, 21: Port, 210: Guide portion, 211: Protrusion, 212: Tapered portion, 213: Step portion, 22: Inserted groove, 220: Outer surface, 221: Inner surface, 23: Reverse tapered portion, 23a: Reverse tapered surface 3: Insertion tube 4: pressing portion, 40: connecting portion, 41: deformation portion, 41a: pressing surface, 410: base portion, 411: tapered portion, 411a: pressing surface, 412: slit, 413: inverse tapered portion, 413a: pressing surface, 414: release position regulating portion, 415: restraint position regulating portion, 416: piezo actuator, 416a: outer layer, 416b: inner layer, 416c: pressing surface, 417: divided body, 418: elastic body, 42: restraint member, 420: annular portion, 421: power transmission portion, 43: non-deformation portion, 43a: pressing surface, 43b: chamfered portion 8: microdevice, 80: cover plate, 800: plate body, 81: device body, 810: flow channel 90: gripping portion
Claims (11)
前記ポートに挿入され、前記流路との間で流体試料が流動する挿入管と、
前記被押圧部の径方向外側に配置され、径方向外側から前記被押圧部を押圧することにより、前記挿入管に前記被押圧部を押し付ける押圧部と、
を備える接続構造。 A connection part having a cylindrical pressure-receiving part made of an elastomer and capable of elastic deformation, and a port disposed radially inside the pressure-receiving part and communicating with a flow channel of a microdevice;
an insertion tube that is inserted into the port and through which a fluid sample flows between the insertion tube and the flow channel;
a pressing portion disposed radially outside the pressed portion and pressing the pressed portion against the insertion tube by pressing the pressed portion from the radially outside;
A connection structure comprising:
前記押圧部は、径方向外側から前記接続部の外周面を押圧する請求項１に記載の接続構造。 the pressed portion is disposed between an outer circumferential surface of the connection portion and an inner circumferential surface of the port,
The connection structure according to claim 1 , wherein the pressing portion presses the outer circumferential surface of the connection portion from the radially outer side.
前記被挿入溝は、径方向内向きの外側面と、前記外側面の径方向内側に配置され径方向外向きの内側面と、を有し、
前記被押圧部は、前記内側面と、前記ポートの内周面と、の間に配置され、
前記押圧部は、径方向外側から前記内側面を押圧する請求項１に記載の接続構造。 the connection portion has an insertion groove into which the pressing portion is inserted,
The insertion groove has an outer surface facing inward in the radial direction and an inner surface facing outward in the radial direction, the inner surface being disposed radially inside the outer surface,
the pressed portion is disposed between the inner surface and an inner circumferential surface of the port,
The connection structure according to claim 1 , wherein the pressing portion presses the inner surface from a radially outer side.
前記押圧部が、径方向外側から前記被押圧部を押圧する際の押圧力は、２Ｎ以上１０Ｎ以下である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の接続構造。 the elastomer forming the pressed portion is silicone rubber,
4. The connection structure according to claim 1, wherein the pressing force applied by the pressing portion to the pressed portion from the radially outer side is 2N or more and 10N or less.
前記挿入管の外周面と前記ポートの内周面との間の摩擦力をＦ２、
として、
Ｆ２≧Ｆ１の関係が成立する請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の接続構造。 When the fluid sample flows between the flow channel and the insertion tube, a load acting on the insertion tube in a direction in which the insertion tube falls off the port is defined as F1;
F2 is a friction force between the outer circumferential surface of the insertion tube and the inner circumferential surface of the port;
As,
6. The connection structure according to claim 1, wherein the relationship F2≧F1 holds.
前記被押圧部の外周面は、前記押圧面により押圧される被押圧面を有し、
無荷重状態において、前記押圧面の形状と、前記被押圧面の形状と、は相違しており、
前記押圧面が前記被押圧面を押圧する際、前記被押圧面の形状が前記押圧面の形状に倣うことにより、前記被押圧部が圧縮され、前記挿入管に前記被押圧部が押し付けられる請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の接続構造。 The inner circumferential surface of the pressing portion has a pressing surface,
The outer peripheral surface of the pressed portion has a pressed surface that is pressed by the pressing surface,
In a no-load state, the shape of the pressing surface and the shape of the pressed surface are different,
A connection structure as described in any one of claims 1 to 7, wherein when the pressing surface presses the pressed surface, the shape of the pressed surface imitates the shape of the pressing surface, thereby compressing the pressed portion and pressing the pressed portion against the insertion tube.
前記突起部は、前記被押圧部の径方向内側に配置される請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の接続構造。 The inner circumferential surface of the port has an annular protrusion protruding radially inward,
9. The connection structure according to claim 1, wherein the protrusion is disposed radially inward of the pressed portion.
前記押圧部は、径方向に変形可能な変形部を有し、
前記変形部の内径は、前記挿入中状態よりも前記挿入後状態の方が小さい請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の接続構造。 A state in which the insertion tube is being inserted into the port is defined as an in-insertion state, and a state in which the insertion tube is inserted into the port is defined as a post-insertion state.
The pressing portion has a deformation portion that is deformable in a radial direction,
10. The connection structure according to claim 1, wherein an inner diameter of the deformed portion is smaller in the inserted state than in the during-insertion state.
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