ピペットチップおよびその製造方法
【課題】微小な多孔性固体、特に無機系材料の一体型多孔性固体は、わずかな応力で破損するため、ピペットチップを大きく変形させることなくその先端近傍に固定することは容易ではない。
【解決手段】チップ本体１５の長手方向について厚さ３ｍｍ以下の加熱部材２０と、中空部１３内に多孔性固体３０が配置されたチップ本体の側面とを近接または当接させた状態で、加熱部材２０によりチップ本体１５を部分的に加熱することにより、あるいは照射領域を、チップ本体の側面については上記と同様の長さを有するように設定して赤外線を照射してチップ本体を部分的に加熱することにより、多孔性固体３０を中空部１３内に固定する。こうして、中空部１３の少なくとも一部の横断面が、平均径が２ｍｍ以下である無機物を主成分とする単一の多孔性固体３０により占められたピペットチップを得る。
【解決手段】チップ本体１５の長手方向について厚さ３ｍｍ以下の加熱部材２０と、中空部１３内に多孔性固体３０が配置されたチップ本体の側面とを近接または当接させた状態で、加熱部材２０によりチップ本体１５を部分的に加熱することにより、あるいは照射領域を、チップ本体の側面については上記と同様の長さを有するように設定して赤外線を照射してチップ本体を部分的に加熱することにより、多孔性固体３０を中空部１３内に固定する。こうして、中空部１３の少なくとも一部の横断面が、平均径が２ｍｍ以下である無機物を主成分とする単一の多孔性固体３０により占められたピペットチップを得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピペットチップとその製造方法に関し、さらに詳しくは、試料に含まれる分析対象成分の抽出等の処理に適したピペットチップとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液、尿、培養体等の試料に含まれる特定成分の分析に際しては、分析用サンプルの作製のため、所定量の試料を採取する必要がある。このような試料の吸引、保持および吐出には、ピペット装置に装着されたピペットチップが用いられることが多い。ピペットチップは、通常、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂から成形される。
【０００３】
ピペットチップに要求される基本的な特性の一つは、少量の試料を正確に吸引できること、である。試料を吸引する開口（小孔）近傍のチップ外壁および端面への試料の付着を少なくするため、通常、ピペットチップの上記開口側の先端は肉薄となるように成形される。液切れを改良し、所定量の試料を正確に採取するため、特許文献１は、先端の外形を曲面状としたピペットチップを開示している。
【０００４】
ピペットチップ内に配置した固定相を用い、試料に含まれる所定の成分、例えばペプチド、タンパク質、の濃縮、精製、その他の処理を行うことも提案されている。例えば、特許文献２は、ピペットチップの先端近傍に配置したイオン交換樹脂により試料に含まれるアミノ酸を担持し、その後、これを溶離媒体で解放するステップを含む方法、を提案している。イオン交換樹脂は、樹脂スラリとしてピペットチップの開口から吸引され、チップ内に予め配置された多孔性バリアと開口との間の空間に保持される。
【特許文献１】特開平８−１１２５３７号
【特許文献２】特開２０００−３１０６２６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
固定相の種類によっては、試料を吸引するための開口（小孔）からピペットチップ内に導入できない場合がある。例えば固定相が予め成形した一体型の多孔性固体である場合、あるいは固定相が小孔の内径よりも大きい複数の粒子状の多孔性固体からなる場合、多孔性固体は、小孔とは反対側の相対的に大きな開口からチップ（チップ本体）の中空部へと投入し、チップを加熱して軟化させ、必要に応じてチップを周囲から押圧することにより、チップ内に固定しなければならない。
【０００６】
少量の試料についての固定相による処理を迅速に行うためには、固定相とする多孔性固体をピペットチップ先端の狭小な空間に固定すること、が求められる。しかし、チップ先端近傍に収容できるように加工した微小な多孔性固体は、わずかな応力で破損するため、ピペットチップを過度に変形させることなくその先端近傍に固定することは容易ではない。特にシリカ等の無機系材料により形成した一体型の多孔性固体は破損しやすいため、大きな応力を加えずに固定する必要がある。しかし、単にヒータを用いて外部からの応力を制限しながらチップを軟化させて多孔性固体を固定しようとすると、肉薄に加工されているチップ小孔近傍の形状が崩れ、時には開口が閉塞する。このため、無機系材料からなる一体型の多孔性固体についてはチップ先端の肉薄部分に固定すること自体が困難であった。
【０００７】
そこで、本発明は、無機系材料からなる一体型の多孔性固体からなり、チップの小孔側先端近傍に固定するために小径に加工された固定相がチップ本体に固定されたピペットチップを提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、無機系材料からなる一体型の多孔性固体に代表される破損しやすい多孔性固体であっても、チップ本体の小孔側先端近傍に固定できるピペットチップの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、中空部を有するチップ本体と、前記チップ本体に接して前記中空部内に固定された多孔性固体と、を含むピペットチップであって、前記多孔性固体が単一の多孔性固体であり、前記中空部の少なくとも一部の横断面が前記単一の多孔性固体により占められており、当該少なくとも一部の横断面における当該単一の多孔性固体の平均径が２ｍｍ以下であり、当該単一の多孔性固体が無機物を主成分とすることを特徴とするピペットチップ、を提供する。
【０００９】
ここで、中空部の横断面とは、チップ本体の長手方向と直交する面である。チップ本体の長手方向とは、試料を吸引し、吸引した試料を吐出するためのチップ本体の小孔（第１開口）と、試料を吸引するための吸引装置との接続に用いるチップ本体の開口（第２開口）とを結ぶ方向である。主成分とは、慣用のとおり、過半を占める成分、具体的には５０重量％を超える成分をいう。
【００１０】
応力を加えずに、あるいは多孔性固体が破損しない程度の小さい応力を加えながら、ピペットチップを加熱することにより、チップ本体を部分的にかつ適度に軟化させるには、ピペットチップの適所を局部的に加熱する必要がある。
【００１１】
即ち、本発明は、中空部を有するチップ本体と、前記チップ本体に接して前記中空部内に固定された多孔性固体と、を含むピペットチップの製造方法であって、ａ）前記チップ本体の長手方向について３ｍｍ以下の厚さを有する加熱部材と、前記中空部内に多孔性固体が配置された前記チップ本体の側面とを近接または当接させた状態で、前記加熱部材により前記チップ本体を部分的に加熱し軟化させることにより、またはｂ）前記中空部内に多孔性固体が配置された前記チップ本体に赤外線照射装置から赤外線を照射するに際し、前記赤外線を照射する領域を、前記チップ本体の側面については前記チップ本体の長手方向について３ｍｍ以下の長さを有するように設定して、前記チップ本体を部分的に加熱し軟化させることにより、前記多孔性固体を前記中空部内に固定することを特徴とするピペットチップの製造方法、を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明者の検討によると、単にヒータを用いてチップ本体を加熱するような従来の方法では、無機物を主成分とし、平均径が２ｍｍ以下である単一の多孔性固体をチップ本体に固定することはできなかった。本発明のピペットチップは、本発明の方法によって製造が可能になったものであり、微小な多孔性固体をチップ先端近傍に固定できるため、少量の試料の多孔性固体（固定相）による処理を迅速に行うことができる。
【００１３】
本発明の製造方法では、厚さが制限された加熱部材を用いてチップ本体をその側面から局部的に、あるいは広さが制限された領域に赤外線を照射してチップ本体を局部的に、加熱することとしたため、微小な多孔性固体をチップ先端近傍の狭小な空間に容易に固定できる。この製造方法を用いれば、それ自体の特性が優れているにもかかわらず破損しやすいがために従来はピペットチップ内の微小空間に固定できなかった多孔性固体、例えば無機系の材料からなる微小な一体型の（即ち単一の）多孔性固体、であってもチップ先端近傍の中空部に固定できる。ただし、本発明の製造方法は、無機物を主成分とする単一の多孔性固体以外の固定相をチップ本体に固定するために用いてもよい。本発明の製造方法によれば、多孔性固体の種類・形状によらず、破損を防ぎながら多孔性固体をチップ本体に固定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の製造方法において上記ａ）の方法を用いる場合には、前記加熱部材を、前記チップ本体の側面の一部を囲むように配置するとよい。具体的には、前記加熱部材が貫通孔を有する板状部材であり、前記貫通孔に前記チップ本体を挿入した状態で、前記チップ本体を部分的に加熱し軟化させることが好ましい。チップ本体の外周側面を周方向について均一に加熱しやすいからである。
【００１５】
本発明の製造方法において前記ｂ）の方法を用いる場合には、例えば、前記赤外線を光収束手段により集光して前記領域に照射してもよい。また例えば、前記領域が、試料を吸引し、吐出するための前記チップ本体の小孔側における前記チップ本体の端面と、前記チップ本体の側面を周回するように定めた前記側面の一部と、からなることとしてもよい。
【００１６】
また例えば、前記赤外線の一部を部材により遮蔽することにより前記領域を設定して前記赤外線を照射してもよい。また例えば、前記チップ本体の側面の一部を囲み、当該側面の一部に接するように配置した部材と、前記多孔性固体との間に狭持された前記側面の一部の近傍を含むように前記領域を設定してもよい。前記の例において、前記部材は、例えば貫通孔を有する板状部材であってもよい。前記の例に記載した条件の２以上を満たす方法により多孔性固体を固定してもよい。
【００１７】
本発明の製造方法を用いれば、前記チップ本体が、前記多孔性固体と接する部分において、１ｍｍ以下の厚さを有する程度に肉薄であっても、チップ本体を破損することなく多孔性固体をチップ本体に固定できる。
【００１８】
本発明の製造方法は、２以上の多孔性固体、例えば粒子状の多孔性固体群、をピペットチップの中空部に固定する場合にも有用であるが、単一の多孔性固体、換言すれば予め所定形状に成形した一体型の多孔性固体、の固定に適している。
【００１９】
本発明の製造方法の一形態では、前記中空部の少なくとも一部の横断面が前記単一の多孔性固体により占められ、当該少なくとも一部の横断面における当該単一の多孔性固体の平均径が２ｍｍ以下であり、試料を吸引し、吐出するための前記チップ本体の小孔近傍の前記中空部内に前記単一の多孔性固体が位置するように、前記単一の多孔性固体を配置し、前記チップ本体が軟化する部分を前記中空部側から前記単一の多孔性固体により支持しながら、前記チップ本体を加熱し軟化させる。中空部の少なくとも一部の横断面を単一の多孔性固体が占めている状態では、当該横断面においてチップ本体の内周と当該単一の多孔性固体の外周とが密着している。
【００２０】
少量の試料から多くのデータを迅速に得るためには、上記程度に平均径が小さい、さらには平均径が１．５ｍｍ以下である、単一の多孔性固体をチップの小孔近傍に固定することが好ましい。多孔性固体の平均径の好ましい範囲の下限は、特に制限されないが、例えば０．１ｍｍである。チップ本体の長手方向についての多孔性固体の長さについても、特に制限はないが、０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度が好適である。
【００２１】
前記単一の多孔性固体は、イオン交換樹脂等の有機物であってもよいが、無機物を主成分とする脆い材料からなる多孔性固体の固定に本発明の方法は特に適している。有機無機ハイブリッド材料からなる多孔性固体の場合、その材料の過半が無機成分であれば、当該材料は無機物を主成分とするものとする。
【００２２】
上記程度に平均径が小さく、無機物を主成分とする一体型の多孔性固体を、ピペットチップの小孔近傍にチップ本体が多孔性固体を囲むように固定することは、本発明により初めて実現できた。ピペットチップの小孔近傍では、チップ本体が肉薄に成形されているため、この近傍を全体的に加熱するとチップ本体が過度に変形する。チップ本体を軟化させることなく応力に頼って多孔性固体を固定しようとすると、多孔性固体は容易に破損する。
【００２３】
しかし、本発明を用いれば、上記のとおり、前記チップ本体が、前記単一の多孔性固体に接する部分において、１ｍｍ以下である程度に肉薄であっても、上記程度に微小な無機系多孔性固体をチップ内に固定することが可能となる。さらに、このチップでは、試料を吸引し、吐出する小孔側において、前記チップ本体の端部と前記微小な無機系多孔性固体の端部との間の距離、より具体的にはチップ本体の端部からチップ本体の内部側へと多孔性固体の端部が後退している距離、を２ｍｍ以下とすることもできる。チップ本体の端部から多孔性固体の端部が大きく後退して容積の大きな凹部が形成されていると、この凹部に吸引され保持される試料の比率が高くなり、測定の精度を損なうことがある。この観点からは、前記小孔側において、前記チップ本体の端部と前記多孔性固体の端部とが実質的に一致していることが好ましい。本明細書において、端部が実質的に一致しているとは、その距離（間隔）が０．５ｍｍ以下であることをいう。
【００２４】
単一の多孔性固体の形状は、特に制限されず、角柱、円柱、円錐台、角推台状であってよいが、チップ先端近傍に固定することを考慮すると、平均径よりも高さが大きい円柱または円錐台であることが好ましい。多孔性固体が円錐台である場合、円錐台の高さの半分の位置における横断面である円の直径が平均径となる。
【００２５】
本発明を適用して得たピペットチップは、チップ本体が、前記単一の多孔性固体と接する部分において、周方向を周回するように形成された外周側への凸部を有する特徴的な形態を示すことがある。
【００２６】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい形態について説明する。
【００２７】
図１および図２に示した形態では、多孔性固体３０の固定のため、加熱プレート２０の貫通孔２３にピペットチップ１０の小孔（第１開口）１１側の先端が貫挿され、この先端近傍のチップ中空部１３に多孔性固体３０が配置されている。多孔性固体３０は、第１開口１１と反対側の相対的に大きい第２開口１２から投入して配置すればよい。多孔性固体３０の形状および大きさとチップ中空部１３の内径との関係を適切に調整すると、投入するだけで多孔性固体３０を自己整合的にチップ内の所定の位置に配置できる。図示した形態では、先端に向かうにつれて徐々に狭くなる内径を有するピペットチップ１０が、その内径と多孔性固体３０の径とがほぼ一致する部分で多孔性固体３０を支持している。
【００２８】
第１開口１１は、試料を吸引し、吐出するための相対的に小さい内径を有する開口であり、第２開口１２は、試料を吸引するための吸引装置（ピペット装置）との接続に用いられる相対的に大きい内径を有する開口である。
【００２９】
貫通孔２３を形成する加熱プレート２０の側面２２は、ピペットチップ１０の先端近傍において、チップ本体１５の外周側面に近接しており、この外周側面を局部的に加熱する。貫通孔２３のほぼ中央にチップ本体１５を配置すれば、加熱プレート２０による加熱は、チップの周方向についてほぼ均一となる。
【００３０】
チップ本体１５を局部的に加熱するため、加熱プレート２０は、貫通孔２３に接する部分（チップ本体１５に近接する開口端面）２２において、制限された厚さ、具体的には３ｍｍ以下、さらには２ｍｍ以下、特に１．５ｍｍ以下、を有することが好ましい。この厚さの下限は、特に制限されないが、例えば０．１ｍｍである。
【００３１】
加熱プレート２０は、軟化したチップ本体１５が内側へと変形して中空部１３の望ましい形状を損なうことがないように、チップ本体１５の内周と多孔性固体３０とが接している部分において、チップ本体１５の外周を囲むように配置するとよい。多孔性固体３０を、少なくともチップ本体１５が軟化する部分においてその中空部１３に配置しておくと、チップ本体１５の内側への収縮を防止できる。
【００３２】
チップ本体１５と多孔性固体３０とが接するピペットチップ１０の第１開口１１側の先端近傍では、通常、チップ本体１５は肉薄に成形される。肉薄のチップ先端近傍において多孔性固体を固定することは容易ではないが、本発明を用いれば、チップ本体１５の厚さＤが薄くても、具体的にはＤが１ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、さらには０．２ｍｍ以下であっても、多孔性固体３０をチップ先端近傍に固定できる。
【００３３】
チップ先端に近づくにつれてチップ本体１５が薄くなるように成形されている場合、厚さＤは、多孔性固体３０が接しているチップ本体１５のチップ長手方向中央部における厚さとする。
【００３４】
図示した形態では、多孔性固体３０の第１開口１１側の端部３１が、チップ本体１５の端部１１よりもやや後退している。両端部３１，１１のチップの長手方向における距離Ｌは、２ｍｍ以下、特に１ｍｍ以下、が好ましい。距離Ｌが小さいと、チップ先端近傍の窪み１４が解消され、多孔性固体３０を通過しない試料等がチップ内に保持されにくくなる。これを考慮し、両端部３１，１１を同長手方向について実質的に一致させてもよい（Ｌ≦０．５ｍｍ、好ましくはＬ≒０）。
【００３５】
窪み１４近傍で軟化したチップ本体１５が変形すると、チップ１０の開口１１が閉塞するおそれがある。従って、両端部３１，１１が一致しない場合には、加熱プレート２０の第１開口１１側の端部２１は、多孔性固体３０の端部３１よりも第１開口１１から遠くなるように配置することが好ましい。
【００３６】
図３に示すように、加熱プレート２０は、例えば中央部に貫通孔２３を有する円板状であってよい。ただし、加熱プレート２０の形状はこれに限らず、平面視で楕円、多角形等であってもよい。加熱プレート２０は、２以上の部材から構成されていてもよく、例えば平面視半円状の２以上の部材２０ａ，２０ｂにより構成されていてもよい。チップの周方向におけるほぼ均一な加熱が実現できる限り、２以上の部材２０ａ，２０ｂを離して配置しても構わない。当接部２５に加熱に直接関与しない別の部材を介在させてもよい。
【００３７】
加熱プレート２０に対してピペットチップ１０を所定の位置に保持するため、別の部材を用いてもよい。例えば、図４に示すように、加熱プレート２０を下部支持部材４０により支持し、加熱プレート２０上に上部支持部材５０を配置すると、プレート２０とチップ１０との位置関係を制御しやすい。図示した装置では、上部支持部材５０に設けられた貫通孔５３と、加熱プレート２０に設けられた貫通孔２３と、下部支持部材４０に設けられた凹部４３とが、部材５０，２０，４０を一体として保持すると、互いに連通して１つの孔６０を形成する。
【００３８】
図５に示すように、孔６０に、ピペットチップ１０および多孔性固体３０をこの順に投入すると、あるいは予め多孔性固体３０を収容したピペットチップ１０を投入すると、図１に示した配置を容易に実現できる。上部支持部材５０の貫通孔５３と加熱プレート２０の貫通孔２３との中心を一致させ（例えば同心円状とする）、貫通孔５３でチップ１０の側面を支持すれば、投入しただけで貫通孔２３のほぼ中央にチップ１０が配置される。
【００３９】
上部支持部材４０および下部支持部材５０を構成する材料に制限はなく、加熱プレート２０を加熱する方法等に応じ、熱伝導率が低く、加熱プレート２０の加熱温度に耐えうる程度の耐熱性を有する材料から適宜選択するとよい。
【００４０】
加熱プレート２０を加熱する方法にも制限はなく、従来から公知の方法、例えば通電によるプレートの発熱、周囲の部材からの熱伝導、電磁誘導による加熱（誘導加熱）を適用するとよい。誘導加熱は、温度の制御性等に優れ、本発明の実施に適している。加熱プレート（加熱部材）２０の材料は、加熱方法に応じて適宜選択すればよく、例えば誘導加熱による場合には、鉄、アルミニウム、ステンレス等の導電体、あるいは各種の磁性体から形成するとよい。
【００４１】
ピペットチップは、従来と同様、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂から成形したものを用いるとよい。チップ本体１５は、少なくとも多孔性固体３０と接してこれを固定する部分においては、熱可塑性樹脂から形成されていることが好ましい。
【００４２】
多孔性固体３０は、無機材料、有機材料、無機有機複合材料のいずれから形成されていてもよい。相対的に脆い無機系材料からなる微小な多孔性固体を用いても、本発明による方法を用いれば、破損することなくチップ内の所望の位置に固定できる。
【００４３】
加熱プレート２０の加熱温度は、ピペットチップの材料等に応じて適宜定めればよい。この温度は、チップ本体１５を構成する材料が適度に軟化する範囲に設定するとよい。例えばポリプロピレンからなるピペットチップを用いる場合、好ましい加熱温度は、１２０〜２１０℃である。
【００４４】
多孔性固体３０を固定するためのチップ本体１５の軟化はごくわずかでよいため、大きく変形する程度にまでチップを加熱する必要はない。チップ本体１５の過度な変形はチップの機能を損なう場合がある。チップ本体１５は、多孔性固体３０と接する部分が軟化し、その後に再び固まって多孔性固体３０を溶着すれば足りる。一方、温度が低くチップ本体１５の軟化が不足すると、わずかな衝撃で多孔性固体３０がチップ１０から抜け落ちてしまう。
【００４５】
図５に示したように、孔６０に、ポリプロピレンからなるピペットチップ（チップ本体）を投入し、さらに、予めシリカゲルを直径約０．５ｍｍ、高さ約１ｍｍの略円柱状に切り出して得た多孔性固体３０を投入し、多孔性固体３０を加熱プレート２０の近傍に配置した。加熱プレート２０としては厚み１ｍｍの鉄プレートを、下部および上部支持部材４０，５０としてはフッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）を用いた。加熱プレート２０とチップ本体１５との間の距離は０ｍｍとした（即ち、当接した）。多孔性固体３０が接している部分におけるチップ本体１５の厚さＤは約０．２ｍｍであった。多孔性固体３０とチップ本体の端部１１との間の距離Ｌは約０〜０．２ｍｍであった。
【００４６】
次いで、加熱プレート２０の外周に導電線（図示省略）を周回させ、これに高周波電流を流し、誘導加熱により加熱プレート２０を昇温した。加熱プレート２０を１６０℃で４秒間保持したところ、多孔性固体３０はチップ本体１０に固定（固着）された。こうして得たチップ１０の外観は加熱前（図１）とほぼ同様であった。
【００４７】
一方、加熱プレート２０を、２００℃で３秒間保持したところ、図６に示すとおり、多孔性固体３０はチップ本体１５に固定されたものの、チップ本体１５が部分的に外側に盛り上がり、チップの外周を周回するリング状の凸部１７が形成された。
【００４８】
以上では厚さが制限された加熱部材を用いた方法を説明したが、本発明のピペットチップは、赤外線を局部的に照射する方法によっても製造できる。以下、赤外線を照射する方法の一例について説明する。
【００４９】
厚み方向に貫通する穴８２を形成した板状部材８０（図８参照）と、多孔性固体３０をチップ本体の先端に配置したチップ１０とを準備し、図７に示すように、板状部材８０の穴８２にチップ１０の先端を挿入する。図示したように、チップ１０の小孔側先端が上方を向く場合は、多孔性固体３０が落下しないように支持棒９０で多孔性固体３０を支持するとよい。図７に示した配置は、上下を反転させてチップ１０の小孔側先端が下方を向くようにしてもよく、この場合には支持棒９０を用いる必要はない。なお、板状部材８０は、例えば図３に示したような形状であってもよく、図３を参照して上記で説明したように２以上の部材から構成されていてもよい。
【００５０】
チップの小孔側先端１１は、チップ本体の長手方向（図面上下方向）について、板状部材８０の表面８１よりも上方に（上下を反転させた配置とする場合には下方に）突き抜けるように配置してもよく、図７の部分拡大図である図９に示すように、板状部材８０の表面８１と実質的に一致するように（実質的に同じ高さに）配置してもよい。なお、図９に示した例では、チップ先端１１と多孔性固体３０の端部３１とが実質的に一致している。
【００５１】
この状態で、赤外線照射装置７０からチップ本体１５の長手方向（図面上下方向）に沿って図示上方から赤外線７１を照射すると、チップ本体１５の先端１１近傍のみが局所的に加熱され、軟化して多孔性固体３０と溶着する。赤外線７１が照射される領域７２には、チップ本体１５の小孔側の端面１１と、部材の表面８１からごく僅かに突き出たチップ本体１５の側面とが含まれている。この側面は、チップ本体１５を周回するように定められている。
【００５２】
レンズ等の光収束手段を配置すれば、図示したように、赤外線７１を照射部分に向けて収束するように照射できる。赤外線の集光照射は、局部的な強い加熱を可能とするため、多孔性固体３０の固定に好適である。図７に示した例では、赤外線照射装置７０が光収束手段を内蔵するが、光収束手段は装置の外部に配置してもよい。
【００５３】
板状部材８０は、多孔性固体３０を中空部に配置したチップ本体１５を位置決めし、かつ赤外線が照射される部分を定める赤外線遮蔽部材として機能している。このような機能を発揮できるものであれば、板状ではなく他の形状の部材を用いてもよい。
【００５４】
板状部材８０の穴８２の内径は、チップ本体１５の先端１１近傍よりもやや小さく形成されている。このため、チップ本体１５の先端１１を穴８２に挿入すると、チップ本体１５と多孔性固体３０とは密着した状態となり、赤外線７１の照射に伴ってチップ本体１５が軟化するとチップ本体１５と多孔性固体３０とが強く固定される。図９に示したように、チップ本体１５の小孔側端面近傍のみに赤外線７１が照射される形態であっても、実用上十分な強度で、多孔性固体３０を固定することは可能である。このように、チップ本体１５の側面において赤外線が照射される領域は、チップ本体の長さ方向について３ｍｍ以下であればよいが、例えば２ｍｍ以下、１．５ｍｍ以下、さらには０．５ｍｍ以下であってもよい。
【００５５】
図７〜図９に示したような配置により、赤外線照射装置７０としてKubota Research Associates, Inc.製「Ｐ−Ｗａｖｅ３００Ｈ−ＳＴＤ」を用いて、ポリプロピレンからなるピペットチップ（チップ本体）先端へのシリカゲル多孔性固体（直径約０．５ｍｍ、高さ約１ｍｍの略円柱状）の固定を行った。上記と同様、多孔性固体３０が接している部分におけるチップ本体１５の厚さＤは約０．２ｍｍとした。「Ｐ−Ｗａｖｅ３００Ｈ−ＳＴＤ」は、内蔵する赤外線ランプ（最大出力２７０Ｗ）から出射される赤外線を、同じく内蔵する光学系により、スポット径４×７ｍｍの範囲に集光して照射できる装置である。
【００５６】
上記赤外線照射装置７０と板状部材８０の表面８１との間の距離を、赤外線７１の焦点距離として、ピペットチップの先端近傍のみに、上記装置の最大出力により赤外線７１を６秒間照射したところ、多孔性固体３０がチップ本体１５に固定（固着）された。一方、照射時間を３秒間としたところ、ポリプロピレンの軟化が十分ではなく多孔性固体３０がチップ本体１５から脱落した。照射時間を１２秒とすると、ポリプロピレンが大きく変形してチップ先端の形状が損なわれることとなった。
【００５７】
ピペットチップ先端への多孔性固体の固定には、局所的に強く加熱することが望ましく、かつこの加熱は短時間で終了させるべきである。加熱の強さ等にも依存するが、加熱時間は、一般に、１０秒以内に制限することが好ましい。
【００５８】
以上本欄における記述は、本発明の好ましい形態の説明に過ぎず、本発明を限定的に解釈する基礎となるべきものではない。ピペットチップ、加熱部材その他の部材の形状、材料、配置等は、上記例示に限られるわけではない。また、上記で説明した方法は、例えばレーザ光の照射がチップ本体の損傷を伴うおそれがあること等を考慮するとチップ本体の局所的な強い加熱に極めて適してはいるが、本発明によるピペットチップが上記に例示した方法により製造されたものに限られるわけではない。また、本発明により得られるピペットチップ１０の形状が図示した範囲に限られるわけでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上説明したとおり、本発明は、微小な多孔性固体をチップ先端近傍の微小な空間に容易に固定することを可能とし、さらには、従来はチップ先端近傍の微小空間に配置できなかった脆い多孔性固体の固定を可能にするものとして、当該技術分野において多大な利用価値を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の方法を実施するためのピペットチップおよび加熱部材の配置の一例を示す断面図である。
【図２】図１におけるチップ先端近傍を拡大して示す部分拡大図である。
【図３】図１に示した加熱部材の平面図である。
【図４】本発明の方法を実施するための装置の一例を示す断面図である。
【図５】図４に示した装置にピペットチップ（チップ本体）と多孔性固体とを配置した状態を示す断面図である。
【図６】本発明のピペットチップの一例を示す断面図である。
【図７】本発明の方法を実施するための装置の別の一例を示す断面図である。
【図８】図７に示した装置に用いる板状部材の斜視図である。
【図９】図７の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ ピペットチップ
１１ 第１開口
１２ 第２開口
１３ 中空部
１４ 窪み
１５ チップ本体
１７ 凸部
２０ 加熱プレート（加熱部材）
２３ 貫通孔
３０ 多孔性固体
４０ 下部支持部材
５０ 上部支持部材
６０ 孔
７０ 赤外線照射装置
７１ 赤外線
７２ 赤外線照射領域
８０ 板状部材
８１ （板状部材の）表面
８２ （板状部材の）穴
９０ 支持棒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピペットチップとその製造方法に関し、さらに詳しくは、試料に含まれる分析対象成分の抽出等の処理に適したピペットチップとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液、尿、培養体等の試料に含まれる特定成分の分析に際しては、分析用サンプルの作製のため、所定量の試料を採取する必要がある。このような試料の吸引、保持および吐出には、ピペット装置に装着されたピペットチップが用いられることが多い。ピペットチップは、通常、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂から成形される。
【０００３】
ピペットチップに要求される基本的な特性の一つは、少量の試料を正確に吸引できること、である。試料を吸引する開口（小孔）近傍のチップ外壁および端面への試料の付着を少なくするため、通常、ピペットチップの上記開口側の先端は肉薄となるように成形される。液切れを改良し、所定量の試料を正確に採取するため、特許文献１は、先端の外形を曲面状としたピペットチップを開示している。
【０００４】
ピペットチップ内に配置した固定相を用い、試料に含まれる所定の成分、例えばペプチド、タンパク質、の濃縮、精製、その他の処理を行うことも提案されている。例えば、特許文献２は、ピペットチップの先端近傍に配置したイオン交換樹脂により試料に含まれるアミノ酸を担持し、その後、これを溶離媒体で解放するステップを含む方法、を提案している。イオン交換樹脂は、樹脂スラリとしてピペットチップの開口から吸引され、チップ内に予め配置された多孔性バリアと開口との間の空間に保持される。
【特許文献１】特開平８−１１２５３７号
【特許文献２】特開２０００−３１０６２６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
固定相の種類によっては、試料を吸引するための開口（小孔）からピペットチップ内に導入できない場合がある。例えば固定相が予め成形した一体型の多孔性固体である場合、あるいは固定相が小孔の内径よりも大きい複数の粒子状の多孔性固体からなる場合、多孔性固体は、小孔とは反対側の相対的に大きな開口からチップ（チップ本体）の中空部へと投入し、チップを加熱して軟化させ、必要に応じてチップを周囲から押圧することにより、チップ内に固定しなければならない。
【０００６】
少量の試料についての固定相による処理を迅速に行うためには、固定相とする多孔性固体をピペットチップ先端の狭小な空間に固定すること、が求められる。しかし、チップ先端近傍に収容できるように加工した微小な多孔性固体は、わずかな応力で破損するため、ピペットチップを過度に変形させることなくその先端近傍に固定することは容易ではない。特にシリカ等の無機系材料により形成した一体型の多孔性固体は破損しやすいため、大きな応力を加えずに固定する必要がある。しかし、単にヒータを用いて外部からの応力を制限しながらチップを軟化させて多孔性固体を固定しようとすると、肉薄に加工されているチップ小孔近傍の形状が崩れ、時には開口が閉塞する。このため、無機系材料からなる一体型の多孔性固体についてはチップ先端の肉薄部分に固定すること自体が困難であった。
【０００７】
そこで、本発明は、無機系材料からなる一体型の多孔性固体からなり、チップの小孔側先端近傍に固定するために小径に加工された固定相がチップ本体に固定されたピペットチップを提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、無機系材料からなる一体型の多孔性固体に代表される破損しやすい多孔性固体であっても、チップ本体の小孔側先端近傍に固定できるピペットチップの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、中空部を有するチップ本体と、前記チップ本体に接して前記中空部内に固定された多孔性固体と、を含むピペットチップであって、前記多孔性固体が単一の多孔性固体であり、前記中空部の少なくとも一部の横断面が前記単一の多孔性固体により占められており、当該少なくとも一部の横断面における当該単一の多孔性固体の平均径が２ｍｍ以下であり、当該単一の多孔性固体が無機物を主成分とすることを特徴とするピペットチップ、を提供する。
【０００９】
ここで、中空部の横断面とは、チップ本体の長手方向と直交する面である。チップ本体の長手方向とは、試料を吸引し、吸引した試料を吐出するためのチップ本体の小孔（第１開口）と、試料を吸引するための吸引装置との接続に用いるチップ本体の開口（第２開口）とを結ぶ方向である。主成分とは、慣用のとおり、過半を占める成分、具体的には５０重量％を超える成分をいう。
【００１０】
応力を加えずに、あるいは多孔性固体が破損しない程度の小さい応力を加えながら、ピペットチップを加熱することにより、チップ本体を部分的にかつ適度に軟化させるには、ピペットチップの適所を局部的に加熱する必要がある。
【００１１】
即ち、本発明は、中空部を有するチップ本体と、前記チップ本体に接して前記中空部内に固定された多孔性固体と、を含むピペットチップの製造方法であって、ａ）前記チップ本体の長手方向について３ｍｍ以下の厚さを有する加熱部材と、前記中空部内に多孔性固体が配置された前記チップ本体の側面とを近接または当接させた状態で、前記加熱部材により前記チップ本体を部分的に加熱し軟化させることにより、またはｂ）前記中空部内に多孔性固体が配置された前記チップ本体に赤外線照射装置から赤外線を照射するに際し、前記赤外線を照射する領域を、前記チップ本体の側面については前記チップ本体の長手方向について３ｍｍ以下の長さを有するように設定して、前記チップ本体を部分的に加熱し軟化させることにより、前記多孔性固体を前記中空部内に固定することを特徴とするピペットチップの製造方法、を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明者の検討によると、単にヒータを用いてチップ本体を加熱するような従来の方法では、無機物を主成分とし、平均径が２ｍｍ以下である単一の多孔性固体をチップ本体に固定することはできなかった。本発明のピペットチップは、本発明の方法によって製造が可能になったものであり、微小な多孔性固体をチップ先端近傍に固定できるため、少量の試料の多孔性固体（固定相）による処理を迅速に行うことができる。
【００１３】
本発明の製造方法では、厚さが制限された加熱部材を用いてチップ本体をその側面から局部的に、あるいは広さが制限された領域に赤外線を照射してチップ本体を局部的に、加熱することとしたため、微小な多孔性固体をチップ先端近傍の狭小な空間に容易に固定できる。この製造方法を用いれば、それ自体の特性が優れているにもかかわらず破損しやすいがために従来はピペットチップ内の微小空間に固定できなかった多孔性固体、例えば無機系の材料からなる微小な一体型の（即ち単一の）多孔性固体、であってもチップ先端近傍の中空部に固定できる。ただし、本発明の製造方法は、無機物を主成分とする単一の多孔性固体以外の固定相をチップ本体に固定するために用いてもよい。本発明の製造方法によれば、多孔性固体の種類・形状によらず、破損を防ぎながら多孔性固体をチップ本体に固定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の製造方法において上記ａ）の方法を用いる場合には、前記加熱部材を、前記チップ本体の側面の一部を囲むように配置するとよい。具体的には、前記加熱部材が貫通孔を有する板状部材であり、前記貫通孔に前記チップ本体を挿入した状態で、前記チップ本体を部分的に加熱し軟化させることが好ましい。チップ本体の外周側面を周方向について均一に加熱しやすいからである。
【００１５】
本発明の製造方法において前記ｂ）の方法を用いる場合には、例えば、前記赤外線を光収束手段により集光して前記領域に照射してもよい。また例えば、前記領域が、試料を吸引し、吐出するための前記チップ本体の小孔側における前記チップ本体の端面と、前記チップ本体の側面を周回するように定めた前記側面の一部と、からなることとしてもよい。
【００１６】
また例えば、前記赤外線の一部を部材により遮蔽することにより前記領域を設定して前記赤外線を照射してもよい。また例えば、前記チップ本体の側面の一部を囲み、当該側面の一部に接するように配置した部材と、前記多孔性固体との間に狭持された前記側面の一部の近傍を含むように前記領域を設定してもよい。前記の例において、前記部材は、例えば貫通孔を有する板状部材であってもよい。前記の例に記載した条件の２以上を満たす方法により多孔性固体を固定してもよい。
【００１７】
本発明の製造方法を用いれば、前記チップ本体が、前記多孔性固体と接する部分において、１ｍｍ以下の厚さを有する程度に肉薄であっても、チップ本体を破損することなく多孔性固体をチップ本体に固定できる。
【００１８】
本発明の製造方法は、２以上の多孔性固体、例えば粒子状の多孔性固体群、をピペットチップの中空部に固定する場合にも有用であるが、単一の多孔性固体、換言すれば予め所定形状に成形した一体型の多孔性固体、の固定に適している。
【００１９】
本発明の製造方法の一形態では、前記中空部の少なくとも一部の横断面が前記単一の多孔性固体により占められ、当該少なくとも一部の横断面における当該単一の多孔性固体の平均径が２ｍｍ以下であり、試料を吸引し、吐出するための前記チップ本体の小孔近傍の前記中空部内に前記単一の多孔性固体が位置するように、前記単一の多孔性固体を配置し、前記チップ本体が軟化する部分を前記中空部側から前記単一の多孔性固体により支持しながら、前記チップ本体を加熱し軟化させる。中空部の少なくとも一部の横断面を単一の多孔性固体が占めている状態では、当該横断面においてチップ本体の内周と当該単一の多孔性固体の外周とが密着している。
【００２０】
少量の試料から多くのデータを迅速に得るためには、上記程度に平均径が小さい、さらには平均径が１．５ｍｍ以下である、単一の多孔性固体をチップの小孔近傍に固定することが好ましい。多孔性固体の平均径の好ましい範囲の下限は、特に制限されないが、例えば０．１ｍｍである。チップ本体の長手方向についての多孔性固体の長さについても、特に制限はないが、０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度が好適である。
【００２１】
前記単一の多孔性固体は、イオン交換樹脂等の有機物であってもよいが、無機物を主成分とする脆い材料からなる多孔性固体の固定に本発明の方法は特に適している。有機無機ハイブリッド材料からなる多孔性固体の場合、その材料の過半が無機成分であれば、当該材料は無機物を主成分とするものとする。
【００２２】
上記程度に平均径が小さく、無機物を主成分とする一体型の多孔性固体を、ピペットチップの小孔近傍にチップ本体が多孔性固体を囲むように固定することは、本発明により初めて実現できた。ピペットチップの小孔近傍では、チップ本体が肉薄に成形されているため、この近傍を全体的に加熱するとチップ本体が過度に変形する。チップ本体を軟化させることなく応力に頼って多孔性固体を固定しようとすると、多孔性固体は容易に破損する。
【００２３】
しかし、本発明を用いれば、上記のとおり、前記チップ本体が、前記単一の多孔性固体に接する部分において、１ｍｍ以下である程度に肉薄であっても、上記程度に微小な無機系多孔性固体をチップ内に固定することが可能となる。さらに、このチップでは、試料を吸引し、吐出する小孔側において、前記チップ本体の端部と前記微小な無機系多孔性固体の端部との間の距離、より具体的にはチップ本体の端部からチップ本体の内部側へと多孔性固体の端部が後退している距離、を２ｍｍ以下とすることもできる。チップ本体の端部から多孔性固体の端部が大きく後退して容積の大きな凹部が形成されていると、この凹部に吸引され保持される試料の比率が高くなり、測定の精度を損なうことがある。この観点からは、前記小孔側において、前記チップ本体の端部と前記多孔性固体の端部とが実質的に一致していることが好ましい。本明細書において、端部が実質的に一致しているとは、その距離（間隔）が０．５ｍｍ以下であることをいう。
【００２４】
単一の多孔性固体の形状は、特に制限されず、角柱、円柱、円錐台、角推台状であってよいが、チップ先端近傍に固定することを考慮すると、平均径よりも高さが大きい円柱または円錐台であることが好ましい。多孔性固体が円錐台である場合、円錐台の高さの半分の位置における横断面である円の直径が平均径となる。
【００２５】
本発明を適用して得たピペットチップは、チップ本体が、前記単一の多孔性固体と接する部分において、周方向を周回するように形成された外周側への凸部を有する特徴的な形態を示すことがある。
【００２６】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい形態について説明する。
【００２７】
図１および図２に示した形態では、多孔性固体３０の固定のため、加熱プレート２０の貫通孔２３にピペットチップ１０の小孔（第１開口）１１側の先端が貫挿され、この先端近傍のチップ中空部１３に多孔性固体３０が配置されている。多孔性固体３０は、第１開口１１と反対側の相対的に大きい第２開口１２から投入して配置すればよい。多孔性固体３０の形状および大きさとチップ中空部１３の内径との関係を適切に調整すると、投入するだけで多孔性固体３０を自己整合的にチップ内の所定の位置に配置できる。図示した形態では、先端に向かうにつれて徐々に狭くなる内径を有するピペットチップ１０が、その内径と多孔性固体３０の径とがほぼ一致する部分で多孔性固体３０を支持している。
【００２８】
第１開口１１は、試料を吸引し、吐出するための相対的に小さい内径を有する開口であり、第２開口１２は、試料を吸引するための吸引装置（ピペット装置）との接続に用いられる相対的に大きい内径を有する開口である。
【００２９】
貫通孔２３を形成する加熱プレート２０の側面２２は、ピペットチップ１０の先端近傍において、チップ本体１５の外周側面に近接しており、この外周側面を局部的に加熱する。貫通孔２３のほぼ中央にチップ本体１５を配置すれば、加熱プレート２０による加熱は、チップの周方向についてほぼ均一となる。
【００３０】
チップ本体１５を局部的に加熱するため、加熱プレート２０は、貫通孔２３に接する部分（チップ本体１５に近接する開口端面）２２において、制限された厚さ、具体的には３ｍｍ以下、さらには２ｍｍ以下、特に１．５ｍｍ以下、を有することが好ましい。この厚さの下限は、特に制限されないが、例えば０．１ｍｍである。
【００３１】
加熱プレート２０は、軟化したチップ本体１５が内側へと変形して中空部１３の望ましい形状を損なうことがないように、チップ本体１５の内周と多孔性固体３０とが接している部分において、チップ本体１５の外周を囲むように配置するとよい。多孔性固体３０を、少なくともチップ本体１５が軟化する部分においてその中空部１３に配置しておくと、チップ本体１５の内側への収縮を防止できる。
【００３２】
チップ本体１５と多孔性固体３０とが接するピペットチップ１０の第１開口１１側の先端近傍では、通常、チップ本体１５は肉薄に成形される。肉薄のチップ先端近傍において多孔性固体を固定することは容易ではないが、本発明を用いれば、チップ本体１５の厚さＤが薄くても、具体的にはＤが１ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、さらには０．２ｍｍ以下であっても、多孔性固体３０をチップ先端近傍に固定できる。
【００３３】
チップ先端に近づくにつれてチップ本体１５が薄くなるように成形されている場合、厚さＤは、多孔性固体３０が接しているチップ本体１５のチップ長手方向中央部における厚さとする。
【００３４】
図示した形態では、多孔性固体３０の第１開口１１側の端部３１が、チップ本体１５の端部１１よりもやや後退している。両端部３１，１１のチップの長手方向における距離Ｌは、２ｍｍ以下、特に１ｍｍ以下、が好ましい。距離Ｌが小さいと、チップ先端近傍の窪み１４が解消され、多孔性固体３０を通過しない試料等がチップ内に保持されにくくなる。これを考慮し、両端部３１，１１を同長手方向について実質的に一致させてもよい（Ｌ≦０．５ｍｍ、好ましくはＬ≒０）。
【００３５】
窪み１４近傍で軟化したチップ本体１５が変形すると、チップ１０の開口１１が閉塞するおそれがある。従って、両端部３１，１１が一致しない場合には、加熱プレート２０の第１開口１１側の端部２１は、多孔性固体３０の端部３１よりも第１開口１１から遠くなるように配置することが好ましい。
【００３６】
図３に示すように、加熱プレート２０は、例えば中央部に貫通孔２３を有する円板状であってよい。ただし、加熱プレート２０の形状はこれに限らず、平面視で楕円、多角形等であってもよい。加熱プレート２０は、２以上の部材から構成されていてもよく、例えば平面視半円状の２以上の部材２０ａ，２０ｂにより構成されていてもよい。チップの周方向におけるほぼ均一な加熱が実現できる限り、２以上の部材２０ａ，２０ｂを離して配置しても構わない。当接部２５に加熱に直接関与しない別の部材を介在させてもよい。
【００３７】
加熱プレート２０に対してピペットチップ１０を所定の位置に保持するため、別の部材を用いてもよい。例えば、図４に示すように、加熱プレート２０を下部支持部材４０により支持し、加熱プレート２０上に上部支持部材５０を配置すると、プレート２０とチップ１０との位置関係を制御しやすい。図示した装置では、上部支持部材５０に設けられた貫通孔５３と、加熱プレート２０に設けられた貫通孔２３と、下部支持部材４０に設けられた凹部４３とが、部材５０，２０，４０を一体として保持すると、互いに連通して１つの孔６０を形成する。
【００３８】
図５に示すように、孔６０に、ピペットチップ１０および多孔性固体３０をこの順に投入すると、あるいは予め多孔性固体３０を収容したピペットチップ１０を投入すると、図１に示した配置を容易に実現できる。上部支持部材５０の貫通孔５３と加熱プレート２０の貫通孔２３との中心を一致させ（例えば同心円状とする）、貫通孔５３でチップ１０の側面を支持すれば、投入しただけで貫通孔２３のほぼ中央にチップ１０が配置される。
【００３９】
上部支持部材４０および下部支持部材５０を構成する材料に制限はなく、加熱プレート２０を加熱する方法等に応じ、熱伝導率が低く、加熱プレート２０の加熱温度に耐えうる程度の耐熱性を有する材料から適宜選択するとよい。
【００４０】
加熱プレート２０を加熱する方法にも制限はなく、従来から公知の方法、例えば通電によるプレートの発熱、周囲の部材からの熱伝導、電磁誘導による加熱（誘導加熱）を適用するとよい。誘導加熱は、温度の制御性等に優れ、本発明の実施に適している。加熱プレート（加熱部材）２０の材料は、加熱方法に応じて適宜選択すればよく、例えば誘導加熱による場合には、鉄、アルミニウム、ステンレス等の導電体、あるいは各種の磁性体から形成するとよい。
【００４１】
ピペットチップは、従来と同様、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂から成形したものを用いるとよい。チップ本体１５は、少なくとも多孔性固体３０と接してこれを固定する部分においては、熱可塑性樹脂から形成されていることが好ましい。
【００４２】
多孔性固体３０は、無機材料、有機材料、無機有機複合材料のいずれから形成されていてもよい。相対的に脆い無機系材料からなる微小な多孔性固体を用いても、本発明による方法を用いれば、破損することなくチップ内の所望の位置に固定できる。
【００４３】
加熱プレート２０の加熱温度は、ピペットチップの材料等に応じて適宜定めればよい。この温度は、チップ本体１５を構成する材料が適度に軟化する範囲に設定するとよい。例えばポリプロピレンからなるピペットチップを用いる場合、好ましい加熱温度は、１２０〜２１０℃である。
【００４４】
多孔性固体３０を固定するためのチップ本体１５の軟化はごくわずかでよいため、大きく変形する程度にまでチップを加熱する必要はない。チップ本体１５の過度な変形はチップの機能を損なう場合がある。チップ本体１５は、多孔性固体３０と接する部分が軟化し、その後に再び固まって多孔性固体３０を溶着すれば足りる。一方、温度が低くチップ本体１５の軟化が不足すると、わずかな衝撃で多孔性固体３０がチップ１０から抜け落ちてしまう。
【００４５】
図５に示したように、孔６０に、ポリプロピレンからなるピペットチップ（チップ本体）を投入し、さらに、予めシリカゲルを直径約０．５ｍｍ、高さ約１ｍｍの略円柱状に切り出して得た多孔性固体３０を投入し、多孔性固体３０を加熱プレート２０の近傍に配置した。加熱プレート２０としては厚み１ｍｍの鉄プレートを、下部および上部支持部材４０，５０としてはフッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）を用いた。加熱プレート２０とチップ本体１５との間の距離は０ｍｍとした（即ち、当接した）。多孔性固体３０が接している部分におけるチップ本体１５の厚さＤは約０．２ｍｍであった。多孔性固体３０とチップ本体の端部１１との間の距離Ｌは約０〜０．２ｍｍであった。
【００４６】
次いで、加熱プレート２０の外周に導電線（図示省略）を周回させ、これに高周波電流を流し、誘導加熱により加熱プレート２０を昇温した。加熱プレート２０を１６０℃で４秒間保持したところ、多孔性固体３０はチップ本体１０に固定（固着）された。こうして得たチップ１０の外観は加熱前（図１）とほぼ同様であった。
【００４７】
一方、加熱プレート２０を、２００℃で３秒間保持したところ、図６に示すとおり、多孔性固体３０はチップ本体１５に固定されたものの、チップ本体１５が部分的に外側に盛り上がり、チップの外周を周回するリング状の凸部１７が形成された。
【００４８】
以上では厚さが制限された加熱部材を用いた方法を説明したが、本発明のピペットチップは、赤外線を局部的に照射する方法によっても製造できる。以下、赤外線を照射する方法の一例について説明する。
【００４９】
厚み方向に貫通する穴８２を形成した板状部材８０（図８参照）と、多孔性固体３０をチップ本体の先端に配置したチップ１０とを準備し、図７に示すように、板状部材８０の穴８２にチップ１０の先端を挿入する。図示したように、チップ１０の小孔側先端が上方を向く場合は、多孔性固体３０が落下しないように支持棒９０で多孔性固体３０を支持するとよい。図７に示した配置は、上下を反転させてチップ１０の小孔側先端が下方を向くようにしてもよく、この場合には支持棒９０を用いる必要はない。なお、板状部材８０は、例えば図３に示したような形状であってもよく、図３を参照して上記で説明したように２以上の部材から構成されていてもよい。
【００５０】
チップの小孔側先端１１は、チップ本体の長手方向（図面上下方向）について、板状部材８０の表面８１よりも上方に（上下を反転させた配置とする場合には下方に）突き抜けるように配置してもよく、図７の部分拡大図である図９に示すように、板状部材８０の表面８１と実質的に一致するように（実質的に同じ高さに）配置してもよい。なお、図９に示した例では、チップ先端１１と多孔性固体３０の端部３１とが実質的に一致している。
【００５１】
この状態で、赤外線照射装置７０からチップ本体１５の長手方向（図面上下方向）に沿って図示上方から赤外線７１を照射すると、チップ本体１５の先端１１近傍のみが局所的に加熱され、軟化して多孔性固体３０と溶着する。赤外線７１が照射される領域７２には、チップ本体１５の小孔側の端面１１と、部材の表面８１からごく僅かに突き出たチップ本体１５の側面とが含まれている。この側面は、チップ本体１５を周回するように定められている。
【００５２】
レンズ等の光収束手段を配置すれば、図示したように、赤外線７１を照射部分に向けて収束するように照射できる。赤外線の集光照射は、局部的な強い加熱を可能とするため、多孔性固体３０の固定に好適である。図７に示した例では、赤外線照射装置７０が光収束手段を内蔵するが、光収束手段は装置の外部に配置してもよい。
【００５３】
板状部材８０は、多孔性固体３０を中空部に配置したチップ本体１５を位置決めし、かつ赤外線が照射される部分を定める赤外線遮蔽部材として機能している。このような機能を発揮できるものであれば、板状ではなく他の形状の部材を用いてもよい。
【００５４】
板状部材８０の穴８２の内径は、チップ本体１５の先端１１近傍よりもやや小さく形成されている。このため、チップ本体１５の先端１１を穴８２に挿入すると、チップ本体１５と多孔性固体３０とは密着した状態となり、赤外線７１の照射に伴ってチップ本体１５が軟化するとチップ本体１５と多孔性固体３０とが強く固定される。図９に示したように、チップ本体１５の小孔側端面近傍のみに赤外線７１が照射される形態であっても、実用上十分な強度で、多孔性固体３０を固定することは可能である。このように、チップ本体１５の側面において赤外線が照射される領域は、チップ本体の長さ方向について３ｍｍ以下であればよいが、例えば２ｍｍ以下、１．５ｍｍ以下、さらには０．５ｍｍ以下であってもよい。
【００５５】
図７〜図９に示したような配置により、赤外線照射装置７０としてKubota Research Associates, Inc.製「Ｐ−Ｗａｖｅ３００Ｈ−ＳＴＤ」を用いて、ポリプロピレンからなるピペットチップ（チップ本体）先端へのシリカゲル多孔性固体（直径約０．５ｍｍ、高さ約１ｍｍの略円柱状）の固定を行った。上記と同様、多孔性固体３０が接している部分におけるチップ本体１５の厚さＤは約０．２ｍｍとした。「Ｐ−Ｗａｖｅ３００Ｈ−ＳＴＤ」は、内蔵する赤外線ランプ（最大出力２７０Ｗ）から出射される赤外線を、同じく内蔵する光学系により、スポット径４×７ｍｍの範囲に集光して照射できる装置である。
【００５６】
上記赤外線照射装置７０と板状部材８０の表面８１との間の距離を、赤外線７１の焦点距離として、ピペットチップの先端近傍のみに、上記装置の最大出力により赤外線７１を６秒間照射したところ、多孔性固体３０がチップ本体１５に固定（固着）された。一方、照射時間を３秒間としたところ、ポリプロピレンの軟化が十分ではなく多孔性固体３０がチップ本体１５から脱落した。照射時間を１２秒とすると、ポリプロピレンが大きく変形してチップ先端の形状が損なわれることとなった。
【００５７】
ピペットチップ先端への多孔性固体の固定には、局所的に強く加熱することが望ましく、かつこの加熱は短時間で終了させるべきである。加熱の強さ等にも依存するが、加熱時間は、一般に、１０秒以内に制限することが好ましい。
【００５８】
以上本欄における記述は、本発明の好ましい形態の説明に過ぎず、本発明を限定的に解釈する基礎となるべきものではない。ピペットチップ、加熱部材その他の部材の形状、材料、配置等は、上記例示に限られるわけではない。また、上記で説明した方法は、例えばレーザ光の照射がチップ本体の損傷を伴うおそれがあること等を考慮するとチップ本体の局所的な強い加熱に極めて適してはいるが、本発明によるピペットチップが上記に例示した方法により製造されたものに限られるわけではない。また、本発明により得られるピペットチップ１０の形状が図示した範囲に限られるわけでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上説明したとおり、本発明は、微小な多孔性固体をチップ先端近傍の微小な空間に容易に固定することを可能とし、さらには、従来はチップ先端近傍の微小空間に配置できなかった脆い多孔性固体の固定を可能にするものとして、当該技術分野において多大な利用価値を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の方法を実施するためのピペットチップおよび加熱部材の配置の一例を示す断面図である。
【図２】図１におけるチップ先端近傍を拡大して示す部分拡大図である。
【図３】図１に示した加熱部材の平面図である。
【図４】本発明の方法を実施するための装置の一例を示す断面図である。
【図５】図４に示した装置にピペットチップ（チップ本体）と多孔性固体とを配置した状態を示す断面図である。
【図６】本発明のピペットチップの一例を示す断面図である。
【図７】本発明の方法を実施するための装置の別の一例を示す断面図である。
【図８】図７に示した装置に用いる板状部材の斜視図である。
【図９】図７の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ ピペットチップ
１１ 第１開口
１２ 第２開口
１３ 中空部
１４ 窪み
１５ チップ本体
１７ 凸部
２０ 加熱プレート（加熱部材）
２３ 貫通孔
３０ 多孔性固体
４０ 下部支持部材
５０ 上部支持部材
６０ 孔
７０ 赤外線照射装置
７１ 赤外線
７２ 赤外線照射領域
８０ 板状部材
８１ （板状部材の）表面
８２ （板状部材の）穴
９０ 支持棒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部を有するチップ本体と、前記チップ本体に接して前記中空部内に固定された多孔性固体と、を含むピペットチップであって、
前記多孔性固体が単一の多孔性固体であり、前記中空部の少なくとも一部の横断面が前記単一の多孔性固体により占められており、当該少なくとも一部の横断面における当該単一の多孔性固体の平均径が２ｍｍ以下であり、当該単一の多孔性固体が無機物を主成分とすることを特徴とするピペットチップ。
【請求項２】
前記チップ本体が、前記単一の多孔性固体と接する部分において、１ｍｍ以下の厚さを有する請求項１に記載のピペットチップ。
【請求項３】
試料を吸引し、吐出するための小孔を有し、
当該小孔側において、前記チップ本体の端部と前記多孔性固体の端部との間の距離が２ｍｍ以下である請求項１または２に記載のピペットチップ。
【請求項４】
前記小孔側において、前記チップ本体の端部と前記多孔性固体の端部とが実質的に一致している請求項３に記載のピペットチップ。
【請求項５】
前記単一の多孔性固体が、平均径よりも高さが大きい円柱または円錐台である請求項１〜４のいずれか１項に記載のピペットチップ。
【請求項６】
前記無機物がシリカである請求項１〜５のいずれか１項に記載のピペットチップ。
【請求項７】
前記チップ本体が、前記単一の多孔性固体と接する部分において、周方向を周回するように形成された外周側への凸部を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載のピペットチップ。
【請求項８】
中空部を有するチップ本体と、前記チップ本体に接して前記中空部内に固定された多孔性固体と、を含むピペットチップの製造方法であって、
ａ）前記チップ本体の長手方向について３ｍｍ以下の厚さを有する加熱部材と、前記中空部内に多孔性固体が配置された前記チップ本体の側面とを近接または当接させた状態で、前記加熱部材により前記チップ本体を部分的に加熱し軟化させることにより、または
ｂ）前記中空部内に多孔性固体が配置された前記チップ本体に赤外線照射装置から赤外線を照射するに際し、前記赤外線を照射する領域を、前記チップ本体の側面については前記チップ本体の長手方向について３ｍｍ以下の長さを有するように設定して、前記チップ本体を部分的に加熱し軟化させることにより、
前記多孔性固体を前記中空部内に固定することを特徴とするピペットチップの製造方法。
【請求項９】
前記ａ）により前記多孔性固体を前記中空部内に固定し、
前記加熱部材を、前記チップ本体の側面の一部を囲むように配置する請求項８に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１０】
前記ａ）により前記多孔性固体を前記中空部内に固定し、
前記加熱部材が貫通孔を有する板状部材であり、前記貫通孔に前記チップ本体を挿入した状態で、前記チップ本体を部分的に加熱し軟化させる請求項８または９に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１１】
前記ｂ）により前記多孔性固体を前記中空部内に固定し、
前記赤外線を光収束手段により集光して前記領域に照射する請求項８に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１２】
前記ｂ）により前記多孔性固体を前記中空部内に固定し、
前記領域が、試料を吸引し、吐出するための前記チップ本体の小孔側における前記チップ本体の端面と、前記チップ本体の側面を周回するように定めた前記側面の一部と、からなる請求項８に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１３】
前記ｂ）により前記多孔性固体を前記中空部内に固定し、
前記赤外線の一部を部材により遮蔽することにより前記領域を設定して前記赤外線を照射する請求項８に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１４】
前記ｂ）により前記多孔性固体を前記中空部内に固定し、
前記チップ本体の側面の一部を囲み、当該側面の一部に接するように配置した部材と、前記多孔性固体との間に狭持された前記側面の一部の近傍を含むように前記領域を設定する請求項８に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１５】
前記部材が貫通孔を有する板状部材である請求項１３または１４に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１６】
前記チップ本体が、前記多孔性固体と接する部分において、１ｍｍ以下の厚さを有する請求項８〜１５のいずれか１項に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１７】
前記多孔性固体が単一の多孔性固体である請求項８〜１６のいずれか１項に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１８】
前記中空部の少なくとも一部の横断面が前記単一の多孔性固体により占められ、当該少なくとも一部の横断面における前記単一の多孔性固体の平均径が２ｍｍ以下であり、試料を吸引し、吐出するための前記チップ本体の小孔近傍の前記中空部内に前記単一の多孔性固体が位置するように、前記単一の多孔性固体を配置し、
前記チップ本体が軟化する部分を前記中空部側から前記単一の多孔性固体により支持しながら、前記チップ本体を加熱し軟化させる請求項１７に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１９】
前記単一の多孔性固体が無機物を主成分とする請求項１７または１８に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１】
中空部を有するチップ本体と、前記チップ本体に接して前記中空部内に固定された多孔性固体と、を含むピペットチップであって、
前記多孔性固体が単一の多孔性固体であり、前記中空部の少なくとも一部の横断面が前記単一の多孔性固体により占められており、当該少なくとも一部の横断面における当該単一の多孔性固体の平均径が２ｍｍ以下であり、当該単一の多孔性固体が無機物を主成分とすることを特徴とするピペットチップ。
【請求項２】
前記チップ本体が、前記単一の多孔性固体と接する部分において、１ｍｍ以下の厚さを有する請求項１に記載のピペットチップ。
【請求項３】
試料を吸引し、吐出するための小孔を有し、
当該小孔側において、前記チップ本体の端部と前記多孔性固体の端部との間の距離が２ｍｍ以下である請求項１または２に記載のピペットチップ。
【請求項４】
前記小孔側において、前記チップ本体の端部と前記多孔性固体の端部とが実質的に一致している請求項３に記載のピペットチップ。
【請求項５】
前記単一の多孔性固体が、平均径よりも高さが大きい円柱または円錐台である請求項１〜４のいずれか１項に記載のピペットチップ。
【請求項６】
前記無機物がシリカである請求項１〜５のいずれか１項に記載のピペットチップ。
【請求項７】
前記チップ本体が、前記単一の多孔性固体と接する部分において、周方向を周回するように形成された外周側への凸部を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載のピペットチップ。
【請求項８】
中空部を有するチップ本体と、前記チップ本体に接して前記中空部内に固定された多孔性固体と、を含むピペットチップの製造方法であって、
ａ）前記チップ本体の長手方向について３ｍｍ以下の厚さを有する加熱部材と、前記中空部内に多孔性固体が配置された前記チップ本体の側面とを近接または当接させた状態で、前記加熱部材により前記チップ本体を部分的に加熱し軟化させることにより、または
ｂ）前記中空部内に多孔性固体が配置された前記チップ本体に赤外線照射装置から赤外線を照射するに際し、前記赤外線を照射する領域を、前記チップ本体の側面については前記チップ本体の長手方向について３ｍｍ以下の長さを有するように設定して、前記チップ本体を部分的に加熱し軟化させることにより、
前記多孔性固体を前記中空部内に固定することを特徴とするピペットチップの製造方法。
【請求項９】
前記ａ）により前記多孔性固体を前記中空部内に固定し、
前記加熱部材を、前記チップ本体の側面の一部を囲むように配置する請求項８に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１０】
前記ａ）により前記多孔性固体を前記中空部内に固定し、
前記加熱部材が貫通孔を有する板状部材であり、前記貫通孔に前記チップ本体を挿入した状態で、前記チップ本体を部分的に加熱し軟化させる請求項８または９に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１１】
前記ｂ）により前記多孔性固体を前記中空部内に固定し、
前記赤外線を光収束手段により集光して前記領域に照射する請求項８に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１２】
前記ｂ）により前記多孔性固体を前記中空部内に固定し、
前記領域が、試料を吸引し、吐出するための前記チップ本体の小孔側における前記チップ本体の端面と、前記チップ本体の側面を周回するように定めた前記側面の一部と、からなる請求項８に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１３】
前記ｂ）により前記多孔性固体を前記中空部内に固定し、
前記赤外線の一部を部材により遮蔽することにより前記領域を設定して前記赤外線を照射する請求項８に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１４】
前記ｂ）により前記多孔性固体を前記中空部内に固定し、
前記チップ本体の側面の一部を囲み、当該側面の一部に接するように配置した部材と、前記多孔性固体との間に狭持された前記側面の一部の近傍を含むように前記領域を設定する請求項８に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１５】
前記部材が貫通孔を有する板状部材である請求項１３または１４に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１６】
前記チップ本体が、前記多孔性固体と接する部分において、１ｍｍ以下の厚さを有する請求項８〜１５のいずれか１項に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１７】
前記多孔性固体が単一の多孔性固体である請求項８〜１６のいずれか１項に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１８】
前記中空部の少なくとも一部の横断面が前記単一の多孔性固体により占められ、当該少なくとも一部の横断面における前記単一の多孔性固体の平均径が２ｍｍ以下であり、試料を吸引し、吐出するための前記チップ本体の小孔近傍の前記中空部内に前記単一の多孔性固体が位置するように、前記単一の多孔性固体を配置し、
前記チップ本体が軟化する部分を前記中空部側から前記単一の多孔性固体により支持しながら、前記チップ本体を加熱し軟化させる請求項１７に記載のピペットチップの製造方法。
【請求項１９】
前記単一の多孔性固体が無機物を主成分とする請求項１７または１８に記載のピペットチップの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−９８３９６（Ｐ２００６−９８３９６Ａ）
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４０２５５（Ｐ２００５−２４０２５５）
【出願日】平成１７年８月２２日（２００５．８．２２）
【出願人】（０００１０８５２４）タイトン株式会社 (57)
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２２日（２００５．８．２２）
【出願人】（０００１０８５２４）タイトン株式会社 (57)
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