JP2010216588A - 位相角付与回転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転板上のテーブルに保持されたワークに対して、回転板の高速回転中でも、常に一方向に位相角を次々と制限なく付与することと、微細かつ高精度に位相角を付与することが可能な位相角付与回転装置を提供すること。
【解決手段】複数のテーブル２３を回転可能に支持する回転板２２と、テーブル２３のそれぞれを中心軸回りに自転させる位相歯車３５とを備えた位相角付与回転装置１０であって、回転板２２及び位相歯車３５を同一角速度で同方向に回転させるよう、主回転駆動源２２から回転駆動力を伝達する回転駆動伝達手段と、位相回転源３６から所定の回転角度を回転板２０又は位相歯車３５の一方に回転のみで伝達する回転角度伝達手段とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、位相角付与回転装置に関し、より詳細には、複数のテーブルを自身の軸心回りに回転可能に支持する回転板と、テーブルのそれぞれに連結された歯車と噛合し、テーブルのそれぞれを中心軸回りに自転させる位相歯車とを備え、回転板と位相歯車との間に回転位相差を生じさせることでテーブルのそれぞれを任意な角度に自転させて、テーブルに保持されたワークに位相角を付与する位相角付与回転装置に関するものである。

従来、例えば石英板や高分子樹脂板等の基板に超小型の溝流路が作成されて構成された検査チップがある。採取した血液や、試薬及び洗浄液等が内部に入れられた検査チップに遠心力を与えて血液を血球と血漿成分とに分離させ、その後遠心力が与えられた状態で検査チップを所定角度だけ自転させることにより、血漿成分等を遠心力で溝流路に沿って移送させる位相角付与回転装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この位相角付与回転装置は、回転板と位相歯車とを備えて構成されている。回転板は、自身の回転中心軸上で回転駆動源の回転出力軸とカップリングにより連結されており、また、回転中心軸の回りに複数のテーブルを自転するように回転可能に支持する。これら複数のテーブルは位相歯車と噛合する歯車を有するとともに検査チップを保持する。回転板の回転中心にはスプラインが形成され、これにシャフトの一端が係合しているため、シャフトは軸方向（上下方向）に沿っての移動は自由だが、回転方向に沿っての移動は拘束されている。シャフトの他端には螺子が形成されており、位相歯車にその回転中心と同軸となるように固定されたナットと旋合している。

この構成により、直動アクチュエータで軸方向に沿ってシャフトを直動させると、シャフトの螺子とナットとの直動／回転変換作用により、ナットが固定された位相歯車は回転板の回転中心軸回りに相対的に回転することになり、回転板と位相歯車との間に回転位相差が生じる。

この位相歯車の回転は、噛合する歯車を介してテーブルのそれぞれに伝えられるので、複数のテーブルのそれぞれを中心軸回りに回転板上で自転させることができる。そして、このようにテーブルを所定角度自転させることで、テーブル上に保持された検査チップに位相角を付与することができていた。

特開２００５−２４１６１７公報

ところが、上述したような従来の位相角付与回転装置では、シャフトをその軸方向に沿って直動させ、シャフトの螺子とナットとの直動／回転変換作用で位相歯車を回転板に対して相対的に回転させることによりテーブルを所定角度自転させて、検査チップに位相角を付与していた。そのために、検査チップ内の溝流路の関係で、途中から逆方向には位相角は付与できず、一方向のみに位相角を次々と付与せねばならない時には、シャフトの螺子と位相歯車に固定されたナットとの旋合範囲、すなわち螺子形成部のシャフト軸方向の長さが付与可能な位相角の範囲を定めることとなり、付与できる位相角の範囲に制限があった。

この場合、付与可能な位相角の範囲を大きくするには、シャフトの螺子形成部の長さを大きくする必要があるが、それでは装置の大型化を招来してしまうし、常に一方向のみに位相角を付与する装置は実現できないことになる。

また上述したような位相角付与回転装置を、微細で高精度な位相角が求められる検査チップに適用しようとすると、螺子がシャフト回りに１周するストローク、すなわちリード角を大きくして旋合部での直動／回転変換率を大きくし、大きなシャフトの直動移動量で小さな位相歯車の回転角度がえられるようにする必要がある。

しかしながらリード角を大きくしていくと、必要な位相角を得るためには直動移動量が大きくする必要があり、大きさの限られた装置には限界がある。すなわち、従来の位相角付与回転装置では、直動／回転変換で位相歯車を回転させることで検査チップに位相角を付与しているので、付与する位相角の微細度や高精度化に制限があった。

以上、従来の位相角付与回転装置は、常に一方向にのみ位相角を次々と付与することが求められる検査チップや、微細で高精度な位相角の付与が必須の検査チップには適用できず、ひいては検査チップの最適溝流路設計の障害となって、高性能な検査チップの実現を阻んでいるという欠点があった。

本発明は、上記実情に鑑みて、回転板上のテーブルに保持されたワークに対して、回転板の高速回転中であっても、常に一方向に位相角を次々と制限なく付与することや、微細かつ高精度に位相角を付与することが可能な位相角付与回転装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る位相角付与回転装置は、複数のテーブルを自身の軸心回りに回転可能に支持する回転板と、前記テーブルのそれぞれに連結された歯車と噛合し、前記テーブルのそれぞれを中心軸回りに自転させる位相歯車とを備え、前記回転板と前記位相歯車との間に回転位相差を生じさせることで、前記テーブルのそれぞれを任意な角度に自転させて該テーブルに保持されたワークに位相角を付与する位相角付与回転装置であって、前記回転板及び前記位相歯車を同一の角速度で同方向に回転させるように主回転駆動源からの回転駆動力を伝達する回転駆動伝達手段と、前記回転駆動伝達手段による回転駆動力の伝達経路外に独立して設けられた位相回転源と、前記回転板と前記位相歯車との間に回転位相差を生じるように、前記位相回転源から付与する所定の回転角度を、前記回転板又は前記位相歯車に回転のみで伝達する回転角度伝達手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る発明は、上述した請求項１において、前記回転駆動伝達手段及び前記回転角度伝達手段は、共通の差動歯車ユニットを備え、前記差動歯車ユニットは、複数のかさ歯車の噛み合いにより構成されたものであることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る発明は、上述した請求項２において、前記差動歯車ユニットは、太陽歯車、遊星歯車及び内歯歯車の噛み合いにより構成されたものであることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る発明は、上述した請求項２において、前記差動歯車ユニットは、歯数の異なる内歯歯車と外歯歯車とから成る歯車列の噛み合いにより構成されたものであることを特徴とする。

本発明によれば、回転板及び位相歯車を同一の角速度で同方向に回転させるよう、主回転駆動源から回転駆動力を伝達する回転駆動伝達手段と、位相回転源から付与する所定の回転角度を回転板又は位相歯車に回転のみで伝達して、回転板と位相歯車との間に回転位相差を生じさせる回転角度伝達手段とを設けたので、回転板の高速回転中であっても、回転板上の複数のテーブルに保持されたワークのそれぞれに対して、常に一方向に位相角を次々と制限なく付与することができる。また微細かつ高精度に回転角度を伝達する構成を有しているので、微細かつ高精度な位相角の付与が、回転板の高速回転中であっても可能であるという効果も奏する。

本発明の位相角付与回転装置は上記のような優れた効果を奏するので、いかなる検査チップを用いた検査に適用できるとともに、検査チップの溝流路設計の最適化を可能として、高性能な検査チップの実現化を促進する。

図１は、本発明の実施の形態１である位相角付与回転装置を示す縦断面図であり、上方から見た場合に回転板の中心を通る平面で切断して示す中央縦断面図である。 図２は、図１に示した検査チップを示す説明図である。 図３は、図１に示した位相角付与回転装置において、主回転駆動源から回転駆動力が与えられた場合の動作について説明する説明図である。 図４は、図１に示した回転板及びテーブルの回転の様子を模式的に示す平面図である。 図５は、図１に示した回転板及びテーブルの回転の様子を模式的に示す平面図である。 図６は、図１に示した回転板及びテーブルの回転の様子を模式的に示す平面図である。 図７は、図１に示した回転板の平面図である。 図８は、図１に示した検査チップを示す説明図である。 図９は、図１に示した位相角付与回転装置において、位相回転源から位相回転駆動力が与えられた場合の動作について説明する説明図である。 図１０は、図１に示した回転板の平面図である。 図１１は、図１に示した検査チップを示す説明図である。 図１２は、図１に示した回転板の平面図である。 図１３は、図１に示した検査チップを示す説明図である。 図１４は、本発明の実施の形態２である位相角付与回転装置を示す縦断面図であり、上方から見た場合に回転板の中心を通る平面で切断して示す中央縦断面図である。 図１５は、図１４に示した位相角付与回転装置において、主回転駆動源から回転駆動力が与えられた場合の動作について説明する説明図である。 図１６は、図１４に示した位相角付与回転装置において、位相回転源から位相回転駆動力が与えられた場合の動作について説明する説明図である。 図１７は、本発明の実施の形態３である位相角付与回転装置を示す縦断面図であり、上方から見た場合に回転板の中心を通る平面で切断して示す中央縦断面図である。 図１８は、図１７に示した波動歯車の構成を示す説明図である。 図１９は、図１７に示した位相角付与回転装置において、主回転駆動源から回転駆動力が与えられた場合の動作について説明する説明図である。 図２０は、図１７に示した位相角付与回転装置において、位相回転源から位相回転駆動力が与えられた場合の動作について説明する説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る位相角付与回転装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１である位相角付与回転装置を示す縦断面図であり、上方から見た場合に回転板の中心を通る平面で切断して示す中央縦断面図である。ここで例示する位相角付与回転装置１０は、回転板２０、差動歯車ユニット３０等を備えて構成してある。

回転板２０は、円形の板状体であり、軸部材２１を介して例えばモータ等の主回転駆動源２２に連結してある。ここで軸部材２１は、上下方向に沿って延在する長尺状のものであり、主回転駆動源２２から与えられる回転駆動力を回転板２０の中心部に伝達する。これにより、回転板２０は、自身の中心部、すなわち軸部材２１の中心軸を軸心として、その軸心回りに回転可能となる。

この回転板２０は、複数のテーブル２３を支持する。より詳細に説明すると、回転板２０には、周方向に沿って複数の支持孔２０ａが形成してある。これら支持孔２０ａのそれぞれにはベアリング等の軸受部材２３ｂが固定されている。この軸受部材２３ｂに、上端がテーブル２３と連結されたロッド状の連結部材２３ａが、その軸心回りに回転自在、かつ上下方向に沿っての移動が拘束された態様で支持されている。テーブル２３は、回転板２０よりも遙かに小径な円形の板状体であり、その上面に載置された検査チップ（ワーク）１００を保持するためのものである。上記の軸受部材２３ｂを貫通している連結部材２３ａの下端には、テーブル歯車２４が連結されている。このように回転板２０は、複数のテーブル２３を自身の軸心回りに回転可能に支持している。以上の連結されているテーブル２３、連結部材２３ａ、テーブル歯車２４は、一体となって連結部材２３ａの中心軸回りに、回転板２０上で自在に回転する。

テーブル２３上に保持される検査チップ１００は、図２に示すように、例えば石英板や高分子樹脂板等の基板に超小型の溝流路や検査部１０１が作成されて構成されたものである。この検査チップ１００の内部には、採取した血液１１０、試薬１１１〜１１５及び洗浄液１１６が予め内装されている。このような検査チップ１００は、従来公知なものであり、その詳細な説明は割愛する。

再び図１を見ると、差動歯車ユニット３０は複数の歯車列により構成されており、構成要素として入力側かさ歯車３１、ピニオンギア３４、出力側かさ歯車３２及びリンクギア３３を備えている。

入力側かさ歯車３１はその下部で、挿通している軸部材２１に軸受を介して回転自在、かつ上下方向に沿っての移動が拘束された態様で保持されており、軸部材２１の中心軸を軸心としてその軸心回りに軸部材２１とは独立して回転可能となるものである。この入力側かさ歯車３１の下部には逆転機構４０を構成する中間歯車４３が一体的に設けられており、この中間歯車４３と噛合可能な位置に逆転歯車４１が設けてある。逆転機構４０は、上記した中間歯車４３と、逆転歯車４１と、逆転歯車４１に軸材を介して一体的に連結されている従プーリ４５と、従プーリ４５の外周面に一定ピッチで備えた歯に係合する伝達ベルト４２と、伝達ベルト４２に係合して軸部材２１の回転駆動力を伝達する主プーリ４４とを備えて構成したものである。主プーリ４４は、軸部材２１に挿通する態様で連結固定されており、その外周面に一定ピッチで歯を設けてある。逆転歯車４１は、図示しない保持装置により、各々の中心軸回りに回転自在、かつ上下方向に沿っての移動が拘束された態様で保持されている。以上の構成によって逆転機構４０は、軸部材２１の回転力、すなわち主回転駆動源２２による回転駆動力を、主プーリ４４、伝達ベルト４２、従プーリ４５、逆転歯車４１、中間歯車４３を経て、入力側かさ歯車３１に伝達して、入力かさ歯車３１を軸部材２１の回転方向と逆方向に回転させる。

出力側かさ歯車３２は、入力側かさ歯車３１の上方側であって回転板２０の下方側となる領域に、軸部材２１が挿通された態様で配設してある。出力側かさ歯車３２はその上部で、軸部材２１に軸受を介して回転自在、かつ上下方向に沿っての移動が拘束された態様で保持されているので、軸部材２１の中心軸を軸心としてその軸心回りに軸部材２１とは独立して回転可能となる。

この出力側かさ歯車３２は、軸部材２１に対して対称に配置された一対のピニオンギア３４を介して入力側かさ歯車３１に連係している。より詳細には、出力側かさ歯車３２は、入力側かさ歯車３１と噛合可能に配設された２個のピニオンギア３４のそれぞれと噛合可能に設けてある。

また、出力側かさ歯車３２の上部には、軸部材２１と軸心が一致するように位相歯車３５が一体的に設けてある。位相歯車３５は、テーブル歯車２４のそれぞれと噛合可能な位置に配設してある。このような位相歯車３５は、自身の軸心、すなわち軸部材２１の中心軸回りに一体的に設けられているかさ歯車３２と同時に、軸部材２１とは独立して回転する。

この位相歯車３５の回転により、位相歯車３５と噛合しているテーブル歯車２４のそれぞれが、軸部材２１と連結している回転板２０とは無関係に軸心回りに回転し、テーブル２３のそれぞれが自転する。その一方、位相歯車３５は自身が回転せずに静止固定された状態であっても、回転板２０が軸心回りに回転することにより、テーブル歯車２４のそれぞれを軸心回りに回転させて、テーブル２３のそれぞれを自転させることもできる。つまり、位相歯車３５は、テーブル２３のそれぞれに連結された歯車と噛合し、テーブル２３のそれぞれを中心軸回りに自転させるものである。

リンクギア３３は、出力側かさ歯車３２と位相歯車３５を一体的にした部材に挿通された状態で、軸受を介して回転自在、かつ上下方向に沿っての移動が拘束された態様で配設されており、上記軸部材２１の中心軸を軸心としてその軸心回りに回転可能となるものである。このリンクギア３３は、上述した一対のピニオンギア３４を回転自在に軸支持している。

またリンクギア３３に噛合可能となる位置に、位相回転源３６に位相シャフト３６ａを介して連結された位相かさ歯車３７が設けてある。位相回転源３６は、例えばモータ等の回転軸を有して、それを任意の回転角度だけ随意に回転することができるものであり、制御指令によって任意のタイミングで、連結している位相シャフト３６ａを介して位相かさ歯車３７に、その中心軸回りに任意の回転角度を付与する。更に位相回転源３６はその構成上、一方向に回転角度を次々と制限なく付与することができ、エンコーダ等を具備して、微細かつ高精度に回転角度を付与することもできる。また位相回転源３６は、所定の回転角度を付与する以外の時は、機械的に静止固定しているので、これに連結している位相シャフト３６ａ、位相かさ歯車３７も静止固定している。

図３は、上述した構成を有する位相角付与回転装置１０において、主回転駆動源２２から駆動力が与えられた場合の動作について説明する説明図である。尚、この図３においては、主回転駆動源２２により回転駆動力が与えられて動作する部材にハッチングを施している。この図３を用いて位相角付与回転装置１０の動作について説明する。

まず主回転駆動源２２から与えられた回転駆動力により、軸部材２１が自身の軸心回りに、例えば上方から見て時計回り方向に回転すると、軸部材２１に一体的に連結される回転板２０及び主プーリ４４も時計回り方向に回転する。主プーリ４４の回転は伝達ベルト４２により従プーリ４５に伝達され、従プーリ４５は自身の中心軸回りに時計回り方向に回転する。従プーリ４５の時計回り方向の回転によって、これと連結している逆転歯車４１も自身の軸心回りに時計回り方向に回転する。逆転歯車４１の時計回り方向の回転は、逆転歯車４１と噛合可能な関係にある中間歯車４３に伝達され、中間歯車４３とこれに一体的に設けられている入力側かさ歯車３１を逆方向、すなわち反時計回り方向に回転させる。

入力側かさ歯車３１の自身の軸心回りの反時計回り方向の回転により、入力側かさ歯車３１と噛合可能に配置された一対のピニオンギア３４が回転し、更に一対のピニオンギア３４の回転はこれと噛合可能となっている出力側かさ歯車３２に伝達されて、出力側かさ歯車３２を自身の中心軸、すなわち軸部材２１の中心軸回りに時計回り方向に回転させる。この時、リンクギア３３は、回転せずに静止固定されており、リンクギア３３に軸支持されるピニオンギア３４が、自身の軸心回りに回転するだけである。

出力側かさ歯車３２は自身の軸心回りに時計回り方向に回転するので、出力側かさ歯車３２と一体的に設けられた位相歯車３５も、上方から見て時計回り方向に回転する。位相歯車３５の角速度が回転板２０の各速度と同一になるよう、逆転機構４０及び差動歯車ユニット３０を構成する各歯車とプーリの歯数が予め調整してあり、これにより位相歯車３５は、回転板２０と同方向である時計回り方向に同一の角速度で回転する。この結果、位相歯車３５と、これに噛合するテーブル歯車２４と、これに連結されたテーブル２３は、回転板２０と「一体となって」同一の角速度で軸部材２１の中心軸回りに回転する。

回転板２０の角速度ｗ２０と、位相歯車３５の角速度ｗ３５とを同一とするための、各歯車やプーリの歯数の調整は次のようにして行う。まず主回転駆動源２２から与えられた回転駆動力を回転板２０及び位相歯車３５に伝達するのに関与する主プーリ４４、従プーリ４５、逆転歯車４１、中間歯車４３、入力側かさ歯車３１、ピニオンギア３４、出力側かさ歯車３２の歯数をそれぞれＮ４４、Ｎ４５、Ｎ４１、Ｎ４３、Ｎ３１、Ｎ３４、Ｎ３２とする。主回転駆動源２２に連結している軸部材２１は回転板２０にも連結しているので、軸部材２１は角速度ｗ２０で回転すると、軸部材２１に連結している主プーリ４４も同じ角速度で回転し、位相歯車３５の角速度ｗ３５＝ｗ２０×（Ｎ４４／Ｎ４５）×（Ｎ４１／Ｎ４３）×（Ｎ３１／Ｎ３４）×（Ｎ３４／Ｎ３２）と表される。従って、回転板２０の角速度ｗ２０と、位相歯車３５の角速度ｗ３５とを同一とするには、α１＝（Ｎ４４／Ｎ４５）×（Ｎ４１／Ｎ４３）×（Ｎ３１／Ｎ３４）×（Ｎ３４／Ｎ３２）が１となるように、主プーリ４４、従プーリ４５、逆転歯車４１、中間歯車４３、入力側かさ歯車３１、ピニオンギア３４、出力側かさ歯車３２の歯数を選定して調整する。

ここで複数のテーブル２３が回転板２０と「一体となって」回転することについて説明する。図４〜図６は、それぞれ回転板２０及びテーブル２３の回転の様子を模式的に示す平面図である。これら図４〜図６を適宜用いながら複数のテーブル２３が回転板２０と「一体となって」回転することについて述べる。

図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、回転板２０を停止固定させた状態で、位相歯車３５を例えば時計回り方向に回転させると、位相歯車３５と噛合可能な関係にあるテーブル歯車２４は、それぞれ反時計回り方向に回転し、これによりテーブル歯車２４に連結されて一体的な関係にあるテーブル２３は、反時計回り方向に自転する。

一方、図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、位相歯車３５を停止固定させた状態で、回転板２０を例えば時計回り方向に回転させると、テーブル歯車２４は固定された位相歯車３５と噛合いながら時計回り方向に回転し、これによりテーブル歯車２４と一体的な関係にあるテーブル２３は、時計回り方向に自転する。

従って、回転板２０と位相歯車３５とが同じ角速度で同方向に回転すると、図６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、図４に示したテーブル２３の自転と、図５に示したテーブル２３の自転は、互いに相殺されることになるので、テーブル２３は自転しない。これにより、テーブル２３は回転板２０と「一体となって」回転することになる。以上のことは、テーブル２３、テーブル歯車２４を保持している回転板２０と、位相歯車３５が、軸部材２１の軸心回りに同一の角速度で同方向に回転し、両者間に相対速度差がないということからもいえる。

図７に示すように、テーブル２３が自転せずに回転板２０と一体となって回転すると、テーブル２３に保持された検査チップ１００には遠心力が作用し、検査チップ１００は図２に示す初期状態から図８に示す状態に変わる。すなわち、洗浄液１１６が移動して検査部１０１の洗浄が行われたり、血液１１０が移送されて、血球１１０ａと血漿成分１１０ｂへの分離が行われたり、更に各試薬１１１〜１１５の移送、混合等が行われる。

このように主回転駆動源２２からの回転駆動力によりテーブル２３と回転板２０とが一体となって回転している状態で、位相回転源３６から回転角度が与えられる時の位相角付与回転装置１０の動作について、図９を用いて説明する。

図９は、位相角付与回転装置１０の軸部材２１の中心での概略縦断面図であるが、位相回転源３６により回転角度が与えられた時に相対的に動作する部材にハッチングを施している。尚、この図９において相対的な動作を説明する便宜上、ハッチングが施されていない部材は停止しているものとして説明する。

まず位相回転源３６から、位相シャフト３６ａを介して位相かさ歯車３７に回転角度θ３７だけ、例えば位相かさ歯車３７から位相回転源３６に向かう方向に見て時計回り方向に付与する。位相かさ歯車３７が自身の軸心回りに時計回り方向に回転角度θ３７だけ回転することにより、位相かさ歯車３７と噛合可能な関係にあるリンクギア３３も自身の軸心、すなわち軸部材２１の中心軸回りに、上方からみて時計回り方向に回転角度θ３３＝θ３７×Ｎ３７／Ｎ３３だけ回転する。ここで、Ｎ３７、Ｎ３３はそれぞれ位相かさ歯車３７、リンクギア３３の歯数である。このようにリンクギア３３が回転角度θ３３だけ時計回り方向に回転すると、リンクギア３３に軸支持されたピニオンギア３４は、停止固定された状態にある入力側かさ歯車３１に対しては軸部材２１回りに相対的に回転移動しながら、入力側かさ歯車３１と噛合って自身の軸回りに自転する。このようにピニオンギア３４が軸部材２１の中心軸回りに回転、すなわち公転しながら、自身の軸回りに自転する結果、噛合可能な関係にある出力側かさ歯車３２を軸部材２１の中心軸心回りに上方から見て時計回り方向に回転角度θ３２＝２×θ３３だけ回転させる。すなわち、位相回転源３６から付与された回転角度が出力側かさ歯車３２に伝達されたことになる。

これにより出力側かさ歯車３２と一体的に設けられた位相歯車３５は、回転角度θ３２だけ回転板２０に対して相対的に時計回り方向に回転することになり、両者の間に回転角度θ３２だけの位相差が生じる。このように回転位相差が生じると、位相歯車３５と噛合可能な関係にあるテーブル歯車２４は連結部材２３ａの軸心回りに反時計回り方向に回転角度θ２４＝θ３２×Ｎ３５／Ｎ２４だけ回転、すなわち自転する。ここでＮ３５、Ｎ２４はそれぞれ位相歯車３５、テーブル歯車２４の歯数である。これによりテーブル歯車２４と連結しているテーブル２３も、図１０に示すように、テーブル歯車２４と同方向である反時計回り方向に同じ回転角度θ２４だけ回転すなわち自転し、検査チップ１００に回転角度θ２４の位相角を付与する。ここで、検査チップ１００に付与される位相角である回転角度θ２４は任意に定めることができ、上述したよう位相回転源３６から付与された位相かさ歯車３７の回転角度θ３７に比例して、θ２４＝θ３７×Ｎ３７／Ｎ３３×２×Ｎ３５／Ｎ２４となる。

このようにしてテーブル２３が所定の回転角度だけ自転する結果、テーブル２３に保持された検査チップ１００は反時計回り方向に位相角が付与され、図８に示す状態から例えば図１１に示す状態に変わる。すなわち、検査チップの姿勢が変わることに伴って、遠心力の作用により血液１１０から分離した血漿成分１１０ｂの分取りと試薬１１１との混合や、残りの試薬１１２〜１１５の移送がステップ的に行われる。

その後次の処理のために、所定時間後に例えば位相回転源３６から、位相シャフト３６ａを介して位相かさ歯車３７に、位相かさ歯車３７から位相回転源３６に向かう方向に見て反時計回り方向に回転角度θ３７だけ付与すると、先ほどとは逆方向に回転角度θ３７が、リンクギア３３及びピニオンギア３４を通じて出力側かさ歯車３２に伝達される。その結果、出力側かさ歯車３２と一体的に設けられた位相歯車３５は反時計回り方向に回転角度θ３２だけ回転板２０と相対的に回転する。これによって、位相歯車３５と噛合可能な関係にあるテーブル歯車２４とこれに連結しているテーブル２３は、図１２に示すよう時計回り方向に回転角度θ２４だけ自転し、検査チップ１００に時計回り方向に回転角度θ２４の位相角を付与する。

このようにしてテーブル２３が所定の回転角度だけ自転する結果、テーブル２３に保持された検査チップ１００は図１３に示す姿勢を保持し、混合させた血漿成分１１０ｂと試薬１１１との混合液を、検査部１０１を通過させたり、試薬１１２〜１１５等をステップ移送させたりする等の処理が行われる。

本発明の実施の形態１である位相角付与回転装置１０においては、軸部材２１、逆転機構４０、入力側かさ歯車３１、ピニオンギア３４及び出力側かさ歯車３２が、回転板２０及び位相歯車３５を同一の角速度で同方向に回転させるように主回転駆動源２２から回転駆動力を伝達する回転駆動伝達手段を構成している。また、位相シャフト３６ａ、位相かさ歯車３７、リンクギア３３、ピニオンギア３４及び出力側かさ歯車３２が、回転駆動伝達手段による回転駆動力の伝達経路外に独立して設けられている位相回転源３６から付与された所定の回転角度を、回転のみで位相歯車３５に伝達する回転角度伝達手段を構成している。

以上説明したように本発明の実施の形態１である位相角付与回転装置１０によれば、位相回転源３６から付与された所定の回転角度を、回転角度伝達手段を通じて位相歯車３５に伝達し、回転板２０と位相歯車３５との間に回転位相差を生じさせる結果、位相歯車３５と噛合したテーブル歯車２４が自転し、テーブル歯車２４と連結したテーブル２３に保持された検査チップ１００を任意な位相角だけ回転させることができる。また回転角度伝達手段を構成する位相シャフト３６ａ、入力側かさ歯車３１、ピニオンギア３４、出力側かさ歯車３２、位相かさ歯車３７、リンクギア３３がそれぞれ回転することのみによって、位相回転源３６から所定の回転角度を伝達する。位相回転源３６は、一方向に無制限に次々と回転角度を付与できるのであるから、その回転角度を回転伝達手段で回転により次々伝えることによって、テーブル２３に保持された検査チップ１００に対して、常に一方向に任意な位相角を次々と制限なく付与することが可能となる。また、位相回転源３６から微細かつ高精度に回転角度を付与することができるので、検査チップ１００に対して微細かつ高精度に位相角を付与することができる。更に、回転角度伝達手段を構成する各歯車要素の歯数を調整することによって位相回転源３６から付与される回転角度をより微細にすることもできるので、超微細かつ超高精度に検査チップ１００に位相角を付与することができる。

この検査チップ１００への任意な位相角の付与は、主回転駆動源２２の回転駆動力を回転板２０及び位相歯車３５に伝達する回転駆動伝達手段とは別の回転角度伝達手段を通じて行われるので、回転板２０を回転中に、しかも回転速度や回転方向に関係なく行うことができる。検査チップ１００の方向や姿勢を変えるために回転板２０の回転を停止させる必要がないので、回転によって一方向に移動中の検査チップ１００の内部の液が回転停止時に別方向に拡散してしまう虞れがない。しかも回転板２０の回転の停止や起動がないので、処理時間の短縮化を図ることができるとともに、騒音や振動の軽減化も図ることができる。

また、上記位相角付与回転装置１０によれば、主回転駆動源２２及び位相回転源３６が回転板２０の回転域外に設置でき、駆動電力や信号線等の接続が容易になる。

＜実施の形態２＞
図１４は、本発明の実施の形態２である位相角付与回転装置１１を示す縦断面図であり、上方から見た場合に回転板の中心を通る平面で切断して示す中央縦断面図である。尚、上述した実施の形態１である位相角付与回転装置１０と同一の構成を有するものには、同一の符号を付してその説明を適宜省略する。ここで例示する位相角付与回転装置１１は、回転板２０、位相歯車５０等を備えて構成してある。

回転板２０は、円形の板状体であり、軸部材２１を介して差動歯車ユニット６０に連結してある。この回転板２０は、自身の中心部、すなわち軸部材２１の中心軸を軸心として、その軸心回りに回転可能となる。

また回転板２０には、位相角付与回転装置１０と全く同じ構成で、複数のテーブル２３、テーブル歯車２４、連結部材２３ａ、支持孔２０ａ、軸受部材２３ｂが備えられている。ここで検査チップ１００を保持するテーブル２３には連結部材２３ａを介してテーブル歯車２４が連結されており、自身の軸心回りに回転可能に回転板２０に支持されている。

差動歯車ユニット６０は、太陽歯車６３、遊星歯車６１、内歯歯車６４よりなる複数の歯車列とキャリアプーリ６２とにより構成されたものである。遊星歯車６１は、キャリアプーリ６２に回転自在、かつ上下方向に沿っての移動が拘束された態様で軸支持されており、太陽歯車６３及び内歯歯車６４に噛合可能な位置に配設してある。内歯歯車６４は、軸部材２１の下端に連結して固定されており、該軸部材２１の軸心回りに回転可能に配設してある。この内歯歯車６４は、回転板２０と一体的に回転することになる。

太陽歯車６３は、位相シャフト３６ａを介して位相回転源３６に連結してあり、位相シャフト３６ａの中心軸を軸心としてその軸心回りに回転する。

キャリアプーリ６２は、上記位相シャフト３６ａに挿通された状態で、これに回転自在、かつ上下方向に沿っての移動が拘束された態様で保持されており、位相シャフト３６ａの中心軸を軸心としてその軸心回りに回転可能となっている。このキャリアプーリ６２は外周部に噛合する歯を一定ピッチで有するものであり、同様に外周部に噛合する歯を一定ピッチ有する第１プーリＰ１に歯付きの伝達ベルト６５を介して連結している。従って、第１プーリＰ１の回転駆動力が伝達ベルト６５からキャリアプーリ６２に伝達される。

第１プーリＰ１は、主シャフト２２ａに挿通された態様で該主シャフト２２ａに一体的に配設してある。ここで主シャフト２２ａは、上下方向に沿って延在する長尺状のものであり、連結する主回転駆動源２２から与えられる回転駆動力により、自身の中心軸を軸心としてその軸心回りに回転する。つまり、第１プーリＰ１は、主シャフト２２ａとともに、主シャフト２２ａの軸心回りに回転する。

位相歯車５０は、軸部材２１に挿通された状態で、軸部材２１を上下端に各々ある軸受を介して回転自在、かつ上下方向に沿っての移動を拘束した態様で保持している。位相歯車５０自体はその外形部が、図示されていない保持装置により軸部材２１の軸心回りに回転自在、かつ上下方向に沿っての移動が拘束された態様で保持されているとともに、その上部がテーブル歯車２４のそれぞれと噛合可能な位置に配設されている。また位相歯車５０の下部には、外周部に伝達ベルト２５と係合する歯を一定ピッチで有する第３プーリＰ３が一体的に設けられており、位相歯車５０は第３プーリＰ３と一体となって軸部材２１の軸心回りに回転可能となる。ここで第３プーリＰ３は、主シャフト２２ａと一体的に形成された第２プーリＰ２に歯付きの伝達ベルト２５を介して連結している。尚、第２プーリＰ２は、その外周部に伝達ベルト２５と係合する歯を一定ピッチで備える。第２プーリＰ２が主シャフト２２ａともに回転することにより、その回転駆動力が伝達ベルト２５を介して第３プーリＰ３に伝達されて、第３プーリＰ３と位相歯車５０が軸部材２１の軸心回りに回転することになる。

この位相歯車５０は、自身の軸心、すなわち軸部材２１の中心軸回りに回転することにより、テーブル歯車２４のそれぞれを、回転板２０の回転状態とは無関係に軸心回りに回転させることができる。その結果、テーブル歯車２４と連結部材２３ａを介して連結されているテーブル２３もそれぞれの軸心回りで自転する。その一方、位相歯車５０は自身が静止固定された状態であっても、回転板２０が軸部材２１の軸心回りに回転すると、テーブル歯車２４のそれぞれも軸部材２１の軸心回りに位相歯車５０と噛合した状態で回転するので、テーブル歯車２４とこれに連結しているテーブル２３のそれぞれはその軸心回りに自転する。

図１５は、上述した構成を有する位相角付与回転装置１１において、主回転駆動源２２から回転駆動力が与えられた場合の動作について説明する説明図である。尚、この図１５においては、主回転駆動源２２による回転駆動力が与えられて動作する部材にハッチングを施している。この図１５を用いて位相角付与回転装置１１の動作について説明する。

まず主回転駆動源２２から与えられた回転駆動力により、主シャフト２２ａが自身の軸心回りに、例えば上方から見て時計回り方向に回転すると、主シャフト２２ａに一体的に設けられた第１プーリＰ１及び第２プーリＰ２も時計回り方向に回転する。第１プーリＰ１の回転は伝達ベルト６５を介してキャリアプーリ６２に伝達され、キャリアプーリ６２は自身の軸心、すなわち位相シャフト３６ａの中心軸回りに時計回り方向に回転する。キャリアプーリ６２の回転により、キャリアプーリ６２に回転自在に軸支持されている遊星歯車６１は、静止固定された状態にある太陽歯車６３と内歯歯車６４の両歯車と噛合して自身の軸心回りに時計回り方向に回転、すなわち自転しながら、位相シャフト３６ａの中心軸回りに時計回り方向に回転、すなわち公転する。この遊星歯車６１の自転と公転によって、これと噛合する内歯歯車６４は、自身の軸心、すなわち軸部材２１の中心軸回りに時計回り方向に回転することになる。その結果、内歯歯車６４と軸部材２１を介して一体的に連結された回転板２０も軸部材２１の中心軸回りに時計回り方向に回転する。

一方、主シャフト２２ａに第１プーリＰ１とともに一体的に設けられた第２プーリＰ２の時計回り方向の回転は、伝達ベルト２５を介して第３プーリＰ３に伝達され、第３プーリＰ３と一体的に設けられた位相歯車５０も軸部材２１の軸心回りに時計回り方向に回転する。位相歯車５０と回転板２０とは同方向に回転するが同一の角速度で回転するように、位相歯車５０と回転板２０とのそれぞれに回転駆動力を伝達する各歯車やプーリの歯数が予め調整してある。この結果、位相歯車５０と、これに噛合するテーブル歯車２４と、これに連結されたテーブル２３とは、回転板２０と一体となって同一の角速度で、軸部材２１の中心軸回りに回転する。

回転板２０の角速度ｗ２０と、位相歯車５０の角速度ｗ５０とを同一とするための、各歯車やプーリの歯数の調整は次のようにして行う。まず主回転駆動源２２から与えられた回転駆動力を回転板２０及び位相歯車５０に伝達するのに関与する第２プーリＰ２、第３プーリＰ３、第１プーリＰ１、キャリアプーリ６２、遊星歯車６１、太陽歯車６３、内歯歯車６４の歯数をそれぞれＮＰ２、ＮＰ３、ＮＰ１、Ｎ６２、Ｎ６１、Ｎ６３、Ｎ６４とする。主回転駆動源２２に直結している主シャフト２２ａの角速度をｗ２２ａとすると、回転板２０の角速度ｗ２０＝ｗ２２ａ×（ＮＰ１／Ｎ６２）×（１＋Ｎ６３／Ｎ６４）、位相歯車５０の角速度ｗ５０＝ｗ２２ａ×（ＮＰ２／ＮＰ３）と表されるので、回転板２０の角速度ｗ２０と、位相歯車５０の角速度ｗ５０を同一とするには、（ＮＰ１／Ｎ６２）×（１＋Ｎ６３／Ｎ６４）＝ＮＰ２／ＮＰ３となるように、第２プーリＰ２、第３プーリＰ３、第１プーリＰ１、キャリアプーリ６２、太陽歯車６３、内歯歯車６４の歯数を選定して調整する。

次に図１６は、上述した構成を有する位相角付与回転装置１１において、位相回転源３６から回転角度が与えられた時の動作について説明する説明図である。この図１６においては、位相回転源３６により回転角度が与えられた時に相対的に動作する部材にハッチングを施している。なおこの図１６において相対的な動作を説明する便宜上、ハッチングが施されていない部材は停止しているものとして説明する。

まず位相回転源３６から、位相シャフト３６ａを介して太陽歯車６３に、例えば上方から見て時計回り方向に回転角度θ６３だけ付与する。この太陽歯車６３が自身の軸心回りに時計回り方向に回転角度θ６３だけ回転することによって、太陽歯車６３と噛合可能な関係にある遊星歯車６１が自身の軸心回りに反時計回り方向に回転角度θ６１＝θ６３×Ｎ６３／Ｎ６１だけ回転する。ここでＮ６３、Ｎ６１はそれぞれ太陽歯車６３、遊星歯車６１の歯数である。

この遊星歯車６１の回転により内歯歯車６４が軸部材２１とともにその軸心回りに反時計回り方向に回転角度θ６４＝θ６１×Ｎ６１／Ｎ６４だけ回転するので、軸部材２１に一体的に連結された回転板２０も回転角度θ６４だけ反時計回り方向に回転する。ここでＮ６４は内歯歯車６４の歯数である。

従って、太陽歯車６３の回転角度θ６３に比例して、回転板２０が位相歯車５０に対して反時計回り方向に回転角度θ６４＝θ６３×Ｎ６３／Ｎ６４だけ回転することになり、これにより回転板２０と位相歯車５０との間には、回転角度θ６４だけ回転位相差が生じることになる。

このように回転板２０と位相歯車５０との間に回転位相差が生じると、位相歯車５０と噛合可能な関係にあるテーブル歯車２４が回転板２０とともに軸部材２１の軸心回りに反時計回り方向に回転角度θ６４だけ回転するとともに、連結部材２３ａの軸心回りに反時計回り方向に回転角度θ２４＝θ６４×Ｎ５０／Ｎ２４だけ自転する。ここでＮ５０、Ｎ２４はそれぞれ位相歯車５０、テーブル歯車２４の歯数である。

このテーブル歯車２４の自転により、これと連結しているテーブル２３もテーブル歯車２４と同方向に同じ回転角度θ２４だけ自転し、テーブル２３上に保持している検査チップ１００に回転角度θ２４の位相角を付与したことになる。ここで、検査チップ１００に付与される位相角である回転角度θ２４は任意に定めることができ、具体的には上記したように位相回転源３６から付与された太陽歯車６３の回転角度θ６３に比例して、θ２４＝θ６３×Ｎ６３／Ｎ６４×Ｎ５０／Ｎ２４となる。

本発明の実施の形態２である位相角付与回転装置１１においては、主シャフト２２ａ、第２プーリＰ２、伝達ベルト２５、第３プーリＰ３、並びに第１プーリＰ１、伝達ベルト６５、キャリアプーリ６２、遊星歯車６１、内歯歯車６４、軸部材２１が、回転板２０及び位相歯車５０を同一の角速度で同方向に回転させるよう、主回転駆動源２２から回転駆動力を伝達する回転駆動伝達手段を構成している。また、位相シャフト３６ａ、太陽歯車６３、遊星歯車６１、内歯歯車６４及び軸部材２１が、位相回転源３６から付与された所定の回転角度を回転板２０に回転のみで伝達する回転角度伝達手段を構成している。

以上説明したように本発明の実施の形態２である位相角付与回転装置１１によれば、位相回転源３６から付与される所定の回転角度を、回転角度伝達手段を通じて回転板２０に伝達し、回転板２０と位相歯車５０との間に回転位相差を生じさせる結果、位相歯車５０と噛合したテーブル歯車２４が自転し、テーブル歯車２４と連結したテーブル２３に保持された検査チップ１００を任意な位相角だけ回転させることができる。また回転角度伝達手段を構成する位相シャフト３６ａ、太陽歯車６３、遊星歯車６１、内歯歯車６４及び軸部材２１がそれぞれ自身の軸心回りに回転することのみによって、位相回転源３６から所定の回転角度を伝達する。位相回転源３６は、一方向に無制限に次々と回転角度を付与できるのであるから、その回転角度を回転伝達手段で回転により次々伝えることによって、テーブル２３に保持された検査チップ１００に対して、常に一方向に任意な位相角を次々と制限なく付与することが可能となる。また、位相回転源３６から微細かつ高精度に回転角度を付与することができるので、検査チップ１００に対して微細かつ高精度に位相角を付与することができる。また、回転角度伝達手段を構成する各歯車要素の歯数を調整することによって位相回転源３６から付与される回転角度をより微細にすることもできるので、超微細かつ超高精度に検査チップ１００に位相角を付与することができる。

この検査チップ１００への任意な位相角の付与は、主回転駆動源２２の回転駆動力を回転板２０及び位相歯車５０に伝達する回転駆動伝達手段とは別の回転角度伝達手段を通じて行われるので、回転板２０を回転中に、しかも回転速度や回転方向に関係なく行うことができる。検査チップ１００の方向や姿勢を変えるために、回転板２０の回転を停止させる必要がないので、回転によって一方向に移動中の検査チップ１００の内部の液が回転停止時に別方向に拡散してしまう虞れがない。しかも回転板２０の回転の停止や起動がないので、処理時間の短縮化を図ることができとともに、騒音や振動の軽減化も図ることができる。

また、上記位相角付与回転装置１１によれば、主回転駆動源２２及び位相回転源３６が回転板２０の回転域外に設置でき、駆動電力や信号線等の接続が容易になる。

＜実施の形態３＞
図１７は、本発明の実施の形態３である位相角付与回転装置１２を示す縦断面図であり、上方から見た場合に回転板の中心を通る平面で切断して示す中央縦断面図である。尚、上述した実施の形態１である位相角付与回転装置１０及び実施の形態２である位相角付与回転装置１１と同一の構成を有するものには、同一の符号を付してその説明を適宜省略する。ここで例示する位相角付与回転装置１２は、回転板２０、差動歯車ユニット７０等を備えて構成してある。

回転板２０には、位相角付与回転装置１０と同様に軸部材２１を介して主回転駆動源２２が連結されており、主回転駆動源２２から与えられる回転駆動力によって、回転板２０は、自身の中心部、すなわち軸部材２１の中心軸を軸心として、その軸心回りに回転する。

また回転板２０には、位相角付与回転装置１０，１１と全く同じ構成で、複数のテーブル２３、テーブル歯車２４、連結部材２３ａ、支持孔２０ａ、軸受部材２３ｂが備えられている。ここで検査チップ１００を保持するテーブル２３には連結部材２３ａを介してテーブル歯車が連結されており、自身の軸心回りに回転可能に回転板２０に支持されている。

差動歯車ユニット７０は、主として波動歯車７１、出力側歯車７４、補正歯車７２、入力側歯車７３よりなる複数の歯車列で構成したものである。波動歯車７１は、ハーモニックドライブ（商標登録）と称されて株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズより販売されているもので、図１８に示す構成を有する。すなわち波動歯車７１は、楕円形状のカム７１５の外周に薄肉のボールベアリング７１２をはめこんだウェーブジェネレータ７１１と、薄肉のカップ形状の外周面に外歯が形成された外歯歯車であるフレクスプライン７１３と、内周面に内歯が形成された中空の円筒形状の内歯歯車であるサーキュラスプライン７１４とから構成される。

ウェーブジェネレータ７１１の楕円形状のカム７１５はボールベアリング７１２の図示されていない内輪に固定されており、カム７１５が回転するとボールベアリング７１２のボールを介して、図示されていない外輪が弾性変形する。すなわちウェーブジェネレータ７１１はその最外周面がカム７１５の回転によってラグビーボールのような楕円形状物を回転させるように変形するのであるから、「ウェーブジェネレータ７１１を回転させる」という表現は、楕円形をその中心軸回りに回転させるのと同義とする。ウェーブジェネレータ７１１はまた、その最外周面がボールベアリング７１２の外輪であるので、カム７１５が固定されたボールベアリング７１２の内輪に対して相対的に回転可能であるという特性も有する。フレクスプライン７１３はその外周面が自在に弾性変形可能であり、その外歯はサーキュラスプライン７１４の内周面に形成された内歯と噛合する。標準的にはフレクスプライン７１３の外歯の歯数は、サーキュラスプライン７１４の内歯の歯数よりも２枚少なくしている。ウェーブジェネレータ７１１を回転させると、これに応じてフレクスプライン７１３の外周面も変形し、楕円形の長軸となる付近でフレクスプライン７１３の外歯がサーキュラスプライン７１４の内歯に押し付けられて両者が噛合し、フレクスプライン７１３がウェーブジェネレータ７１１に対して相対的に回転可能となる。

この波動歯車７１では、サーキュラスプライン７１４を固定し、ウェーブジェネレータ７１１を１回転させた場合には、フレクスプライン７１３はウェーブジェネレータ７１１の回転方向と逆方向に２枚の歯数分だけ回転する。これを一般化するために、フレクスプライン７１３の外歯の歯数をＮ７１３、サーキュラスプライン７１４の内歯の歯数をＮ７１４とすると、ウェーブジェネレータ７１１を回転角度θ７１１だけ回転させると、フレクスプライン７１３はそれとは逆方向にθ７１３＝θ７１１×（Ｎ７１４−Ｎ７１３）／Ｎ７１３の回転角度だけ回転する。

一方、ウェーブジェネレータ７１１を固定し、サーキュラスプライン７１４を１回転させた場合には、フレクスプライン７１３はサーキュラスプライン７１４の回転方向と同方向に、１回転にサーキュラスプライン７１４とフレクスプライン７１３の歯数の差、例えば２枚の歯数分を加算した分だけ回転する。この場合のフレクスプライン７１３の回転角度θ７１３は、サーキュラスプライン７１４の回転角度をθ７１４とすると、θ７１３＝θ７１４×（１＋（Ｎ７１４−Ｎ７１３）／Ｎ７１３）で表される。

再び図１７を見ると、波動歯車７１を構成するウェーブジェネレータ７１１のカム７１５には、位相シャフト３６ａが挿通する態様で固定されている。位相シャフト３６ａは位相回転源３６に連結してあるので、ウェーブジェネレータ７１１には、位相回転源３６から所定の回転角度を付与することができる。

サーキュラスプライン７１４は、入力側歯車７３に連結してある。この入力側歯車７３は、上記位相シャフト３６ａに挿通された態様で、軸受を介して回転自在、かつ上下方向に沿っての移動が拘束された態様で保持されているので、位相シャフト３６ａの中心軸回りに回転可能である。従って入力側歯車７３に連結されているサーキュラスプライン７１４も位相シャフト３６ａの中心軸回りに回転可能となる。入力側歯車７３はまた、軸部材２１に一体的に配設された軸歯車２１１に噛合可能な位置に配置されている。

フレクスプライン７１３は、そのカップ形状の底面部分を出力側歯車７４に連結してある。この出力側歯車７４は、上記位相シャフト３６ａに挿通された状態で、軸受を介して回転自在、かつ上下方向に沿っての移動が拘束された態様で保持されているので、位相シャフト３６ａの中心軸回りに回転可能である。従って出力側歯車７４に連結されているフレクスプライン７１３もシャフト３６ａの中心軸回りに回転可能となる。出力側歯車７４は、補正歯車７２に噛合可能な位置に配置されている。

補正歯車７２は、軸部材２１に挿通された態様で位相歯車７５の下部に一体的に配設してあり、軸部材２１の中心軸を軸心としてその軸心回りに回転可能となるものである。この補正歯車７２は、波動歯車７１のフレクスプライン７１３の回転により生じる出力側歯車７４との間の回転比を補正、調製する役目を有する。

補正歯車７２を一体的に配設された位相歯車７５は、軸部材２１に挿通された状態で、軸部材２１に上下端に各々ある軸受を介して回転自在、かつ上下方向に沿っての移動が拘束された態様で保持されている。位相歯車７５はまた、テーブル歯車２４のそれぞれと噛合可能な位置に配設されている。このような位相歯車７５は、自身の軸心、すなわち軸部材２１の中心軸回りに回転することにより、テーブル歯車２４のそれぞれを、回転板２０の回転状態とは無関係に軸心回りに回転させることができる。その結果、テーブル歯車２４と連結部材２３ａを介して連結されているテーブル２３もそれぞれの軸心回りで自転する。その一方、位相歯車７５は自身が静止固定された状態であっても、回転板２０が軸部材２１の軸心回りに回転すると、テーブル歯車２４のそれぞれも軸心回りに位相歯車７５と噛合した状態で回転するので、テーブル２３のそれぞれはその軸心回りに自転する。

図１９は、上述した構成を有する位相角付与回転装置１２において、主回転駆動源２２から回転駆動力が与えられた場合の動作について説明する説明図である。尚、この図１９においては、回転主駆動源２２により回転駆動力が与えられて動作する部材にハッチングを施している。この図１９を用いて位相角付与回転装置１２の動作について説明する。

主回転駆動源２２から与えられた回転駆動力により、軸部材２１が自身の軸心回りに、例えば上方から見て時計回り方向に回転すると、軸部材２１に連結される回転板２０も時計回り方向に回転する。この軸部材２１の時計回り方向の回転力、すなわち主回転駆動源２２の回転駆動力は、軸歯車２１１から入力側歯車７３と波動歯車７１にも伝達され、入力側歯車７３と波動歯車７１のサーキュラスプライン７１４を反時計回り方向に回転させる。

波動歯車７１側では、位相回転源３６が停止固定しているので、これに連結する位相シャフト３６ａは静止固定しており、従って位相シャフト３６ａにカム７１５で連結されているウェーブジェネレータ７１１も静止固定している。静止固定しているウェーブジェネレータ７１１のカム７１５の楕円形の長軸線上付近で、サーキュラスプライン７１４の内歯とフレクスプライン７１３の外歯とが２つの接点で噛み合っており、この状態で入力側歯車７３とともにサーキュラスプライン７１４が反時計回り方向に回転すると、フレクスプライン７１３も位相シャフト３６ａの中心軸心回りに反時計回り方向に回転する。フレクスプライン７１３の回転は、これに連結している出力側歯車７４に伝達され、出力側歯車７４は、自身の軸心、すなわち位相シャフト３６ａの中心軸回りに反時計回り方向に回転する。

出力側歯車７４の回転は、これと噛合可能な位置に配置された補正歯車７２に伝達され、補正歯車７２を軸部材２１の中心軸回りに時計回り方向に回転させる。補正歯車７２の回転は、補正歯車７２と一体的に設けられた位相歯車７５にそのまま伝えられ、位相歯車７５は軸部材２１の中心軸回りに時計回り方向に回転する。すなわち主回転駆動源２２の時計回り方向の回転駆動力は、位相歯車７５に伝達されて、位相歯車７５を時計回り方向に回転させる。ここで軸歯車２１１、入力側歯車７３、サーキュラスプライン７１４、フレクスプライン７１３、出力側歯車７４、補正歯車７２のそれぞれの歯数をＮ２１１、Ｎ７３、Ｎ７１４、Ｎ７１３、Ｎ７４、Ｎ７２とし、回転板２０の角速度をｗ２０、位相歯車７５の角速度をｗ７５とすれば、ｗ７５＝ｗ２０×（Ｎ２１１／Ｎ７３）×（Ｎ７１４／Ｎ７１３）×（Ｎ７４／Ｎ７２）と表される。従って角速度比α２＝（Ｎ２１１／Ｎ７３）×（Ｎ７１４／Ｎ７１３）×（Ｎ７４／Ｎ７２）が１となるように各歯車の歯数を選定して、位相歯車７５と回転板２０とを同方向に同一の角速度で回転するようにする。この結果、位相歯車７５と、これに噛合するテーブル歯車２４と、これに連結されたテーブル２３は、回転板２０と一体となって軸部材２１の中心軸回りに回転する。

このように主回転駆動源２２からの回転駆動力によりテーブル２３が回転板２０と一体となって回転している時に位相回転源３６から回転角度が与えられると、位相角付与回転装置１２は次のように動作する。

図２０は、上述した構成を有する位相角付与回転装置１２において、位相回転源３６から回転角度が与えられた時の動作について説明する説明図である。この図２０においては、位相回転源３６により回転角度が与えられた時に相対的に動作する部材にハッチングを施している。尚、この図２０において相対的な動作を説明する便宜上、ハッチングが施されていない部材は停止しているものとして説明する。

位相回転源３６から位相シャフト３６ａを介して波動歯車７１を構成するウェーブジェネレータ７１１に、例えば上方から見て時計回り方向に回転角度θ７１１だけ付与する。ウェーブジェネレータ７１１が自身の軸心回りに時計回り方向に回転角度θ７１１だけ回転することにより、ウェーブジェネレータ７１１のカム７１５の楕円形が長軸となる軸線上でフレクスプライン７１３の外歯とサーキュラスプライン７１４の内歯とが噛み合って、フレクスプライン７１３はサーキュラスプライン７１４との歯数差（Ｎ７１４−Ｎ７１３）に比例して、θ７１３＝θ７１１×（Ｎ７１４−Ｎ７１３）／Ｎ７１３の回転角度だけ反時計回り方向に回転する。これに伴って、フレクスプライン７１３に連結された出力側歯車７４も、フレクスプライン７１３と同じ回転角度θ７１３だけ反時計回り方向に回転する。

この出力側歯車７４の反時計回り方向の回転によって、補正歯車７２が時計回り方向に回転角度θ７２＝θ７１３×Ｎ７４／Ｎ７２だけ回転する。ここでＮ７４、Ｎ７２はそれぞれ出力側歯車７４、補正歯車７２の歯数である。これにより補正歯車７２と一体的に設けられた位相歯車７５は、回転角度θ７２だけ回転板２０と相対的に時計回り方向に回転することになり、両者の間に回転角度θ７２だけの回転位相差が生じることになる。このように回転位相差が生じると、位相歯車７５と噛合可能な関係にあるテーブル歯車２４は連結部材２３ａの軸心回りに反時計回り方向に回転角度θ２４＝θ７２×Ｎ７５／Ｎ２４だけ回転、すなわち自転する。ここでＮ７５、Ｎ２４はそれぞれ位相歯車７５、テーブル歯車２４の歯数である。これによりテーブル歯車２４と連結しているテーブル２３もテーブル歯車２４と同方向に同じ回転角度θ２４だけ自転し、検査チップ１００に回転角度θ２４の位相角を付与する。ここで、検査チップ１００に付与される位相角である回転角度θ２４は任意に定めることができ、上述したようには位相回転源３６から付与されたウェーブジェネレータ７１１の回転角度θ７１１に比例して、θ２４＝θ７１１×（Ｎ７１４−Ｎ７１３）／Ｎ７１３×Ｎ７４／Ｎ７２×Ｎ７５／Ｎ２４となる。

本発明の実施の形態３である位相角付与回転装置１２においては、軸部材２１、軸歯車２１１、入力側歯車７３、波動歯車７１、出力側歯車７４及び補正歯車７２が、回転板２０及び位相歯車７５を同一の角速度で同方向に回転させるよう、主回転駆動源２２から回転駆動力を伝達する回転駆動伝達手段を構成している。また、位相シャフト３６ａ、波動歯車７１、出力側歯車７４及び補正歯車７２が、位相回転源３６から付与された所定の回転角度を位相歯車７５に回転のみで伝達する回転角度伝達手段を構成している。

以上説明したように本発明の実施の形態３である位相角付与回転装置１２によれば、位相回転源３６から付与される所定の回転角度を、回転角度伝達手段を通じて位相歯車７５に伝達し、回転板２０と位相歯車７５との間に回転位相差を生じさせる結果、位相歯車７５と噛合したテーブル歯車２４が自転し、テーブル歯車２４と連結したテーブル２３に保持された検査チップ１００を任意な位相角だけ回転させることができる。また回転角度伝達手段を構成する波動歯車７１、出力側歯車７４、補正歯車７２、位相シャフト３６ａがそれぞれ自身の軸心回りに回転することのみによって、位相回転源３６から所定の回転角度を伝達する。位相回転源３６は、一方向に無制限に次々と回転角度を付与できるのであるから、その回転角度を回転伝達手段で回転により次々伝えることによって、テーブル２３に保持された検査チップ１００に対して、常に一方向に任意な位相角を次々と制限なく付与することが可能となる。また、位相回転源３６から微細かつ高精度に回転角度を付与することができるので、検査チップ１００に対して微細かつ高精度に位相角を付与することができる。更に、回転角度伝達手段を構成する各歯車要素の歯数を調整することによって位相回転源３６から付与される回転角度をより微細にすることもできるので、超微細かつ超高精度に検査チップ１００に位相角を付与することができる。

この検査チップ１００への任意な位相角の付与は、主回転駆動源２２の回転駆動力を回転板２０及び位相歯車７５に伝達する回転駆動伝達手段とは別の回転角度伝達手段を通じて行われるので、回転板２０を回転中に、しかも回転速度や回転方向に関係なく行うことができる。検査チップ１００の方向や姿勢を変えるために、回転板２０の回転を停止させる必要がないので、回転によって一方向に移動中の検査チップ１００の内部の液が回転停止時に別方向に拡散してしまう虞れがない。しかも回転板２０の回転の停止や起動がないので、処理時間の短縮化を図ることができるとともに、騒音や振動の軽減化も図ることができる。

また、上記位相角付与回転装置１２によれば、回転主駆動源２２及び位相回転源３６が回転板２０の回転域外に設置でき、駆動電力源や信号線等の接続が容易になる。

１０，１１，１２ 位相角付与回転装置
２０ 回転板
２１ 軸部材
２１１ 軸歯車
２２ 主回転駆動源
２２ａ 主シャフト
２３ テーブル
２３ａ 連結部材
２３ｂ 軸受部材
２４ テーブル歯車
２５ 伝達ベルト
３０，６０，７０ 差動歯車ユニット
３１ 入力側かさ歯車
３２ 出力側かさ歯車
３３ リンクギア
３４ ピニオンギア
３５，５０，７５ 位相歯車
３６ 位相回転源
３６ａ 位相シャフト
３７ 位相かさ歯車
４０ 逆転機構
４１ 逆転歯車
４２ 伝達ベルト
４３ 中間歯車
４４ 主プーリ
４５ 従プーリ
６０ 差動歯車ユニット
６１ 遊星歯車
６２ キャリアプーリ
６３ 太陽歯車
６４ 内歯歯車
６５ 伝達ベルト
７０ 差動歯車ユニット
７１ 波動歯車
７１１ ウェーブジェネレータ
７１２ ボールベアリング
７１３ フレクスプライン
７１４ サーキュラスプライン
７１５ カム
７２ 補正歯車
７３ 入力側歯車
７４ 出力側歯車
１００ 検査チップ
１０１ 検査部
１１０ 血液
１１０ａ 血球
１１０ｂ 血漿成分
１１１〜１１５ 試薬
１１６ 洗浄液
Ｐ１ 第１プーリ
Ｐ２ 第２プーリ
Ｐ３ 第３プーリ

Claims (4)

1. 複数のテーブルを自身の軸心回りに回転可能に支持する回転板と、
   前記テーブルのそれぞれに連結された歯車と噛合し、前記テーブルのそれぞれを中心軸回りに自転させる位相歯車と
   を備え、前記回転板と前記位相歯車との間に回転位相差を生じさせることで、前記テーブルのそれぞれを任意な角度に自転させて該テーブルに保持されたワークに位相角を付与する位相角付与回転装置であって、
   前記回転板及び前記位相歯車を同一の角速度で同方向に回転させるように主回転駆動源からの回転駆動力を伝達する回転駆動伝達手段と、
   前記回転駆動伝達手段による回転駆動力の伝達経路外に独立して設けられた位相回転源と、
   前記回転板と前記位相歯車との間に回転位相差を生じるように、前記位相回転源から付与する所定の回転角度を、前記回転板又は前記位相歯車に回転のみで伝達する回転角度伝達手段と
   を備えたことを特徴とする位相角付与回転装置。
2. 前記回転駆動伝達手段及び前記回転角度伝達手段は、共通の差動歯車ユニットを備え、
   前記差動歯車ユニットは、複数のかさ歯車の噛み合いにより構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の位相角付与回転装置。
3. 前記差動歯車ユニットは、太陽歯車、遊星歯車及び内歯歯車の噛み合いにより構成されたものであることを特徴とする請求項２に記載の位相角付与回転装置。
4. 前記差動歯車ユニットは、歯数の異なる内歯歯車と外歯歯車とから成る歯車列の噛み合いにより構成されたものであることを特徴とする請求項２に記載の位相角付与回転装置。

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