分注器および分注方法
【課題】予備分注量に精度を要せず、かつ、予備分注で保持した液体の量が少なくても正確な計量を行う。
【解決手段】導入された液体が上方から圧力を受ける液面を形成するように当該液体を保持する液体保持部2と、液体保持部2に保持された液体を導入してその体積を所定の量に計量する計量部3と、液体保持部2に保持された液体の液面よりも下方に位置して液体保持部2と計量部3とを接続し、液体保持部2に保持された液体を計量部3に導入する流路となる導入部4と、計量部3で計量された液体を計量部3の外部に吐出する吐出部5とを有する。そして、液体保持部2に保持した液体の液面に所定の圧力を加えることによって計量部3で計量された液体を吐出部5から吐出する。
【解決手段】導入された液体が上方から圧力を受ける液面を形成するように当該液体を保持する液体保持部2と、液体保持部2に保持された液体を導入してその体積を所定の量に計量する計量部3と、液体保持部2に保持された液体の液面よりも下方に位置して液体保持部2と計量部3とを接続し、液体保持部2に保持された液体を計量部3に導入する流路となる導入部4と、計量部3で計量された液体を計量部3の外部に吐出する吐出部5とを有する。そして、液体保持部2に保持した液体の液面に所定の圧力を加えることによって計量部3で計量された液体を吐出部5から吐出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、所望の体積の液体を計量して供給する分注器および分注方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、液体を分注するにあたり、当該液体の量を計量する分注器がある。分注器は、リザーバと接続チャンネルとノズルとを備えている。リザーバは、導入された液体を保持する。接続チャンネルは、リザーバとノズルとを接続する流路をなしている。ノズルは、底面に吐出孔が設けてあり導入された液体を計量して保持する。この分注器は、リザーバにある液体を接続チャンネルの毛細管力によってノズルに導入する。これによりノズルによって液体が計量・保持される。そして、ノズルに保持した液体の液面に圧力を付与することによって計量した液体が吐出孔から吐出される(例えば、非特許文献1参照)。
【0003】
【非特許文献1】ディスペンシング ウェル プレート(Dispensing Well Plate (DWP): A highly integrated nanoliter dispensing system),「トランスデューサー‘03:第12回国際会議(Transducers'03: 12th International Conference Solid-State Sensors, Actuators & Microsystems)」,国際電気電子学会(IEEE:Institute of Electrical and Electronic Engineers),2003年,P.16−19
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述した従来の分注器では、リザーバおよびノズルがプレートの上面にそれぞれ設けた窪みとして形成してあり、接続チャンネルがリザーバとノズルとを接続する態様でプレートの上面を伝う溝として形成してある。このため、リザーバに保持した液体の液面が接続チャンネルに接触していなければ、ノズルに対して計量すべき所定量の液体が導入されず正確な計量が行えない。一方、リザーバに保持した液体が溢れ出ると必要以上の量の液体がノズルに導入されてしまう。したがって、リザーバに保持される液体の量は、ある程度の精度をもって制御する必要がある。すなわち、リザーバに導入する液体の予備分注量にある程度の精度が必要である。
【0005】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、予備分注量に精度を要せず、かつ、予備分注で保持した液体の量が少なくても正確な計量を行うことができる分注器および分注方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項1に係る分注器は、導入された液体が上方から圧力を受ける液面を形成するように当該液体を保持する液体保持部と、前記液体保持部に保持された液体を導入してその体積を所定の量に計量する計量部と、前記液体保持部に保持された液体の液面よりも下方に位置して前記液体保持部と前記計量部とを接続し、前記液体保持部に保持された液体を前記計量部に導入する流路となる導入部と、前記計量部で計量された液体を前記計量部の外部に吐出する吐出部と、を有し、前記液体保持部に保持した液体の液面に所定の圧力を加えることによって前記計量部で計量された液体を前記吐出部から吐出することを特徴とする。
【0007】
本発明の請求項2に係る分注器は、上記請求項1において、前記計量部に導入されていない液体を前記圧力によって前記計量部から離反して移動させることで前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離して、前記計量部の外部への液体の吐出が行われることを特徴とする。
【0008】
本発明の請求項3に係る分注器は、上記請求項1において、前記液体保持部の内壁面は、垂直方向下側に行くほど液体を保持する水平方向の断面積が小さくなることを特徴とする。
【0009】
本発明の請求項4に係る分注器は、上記請求項1において、前記液体保持部は、保持した液体の液面よりも上方の位置に当該液体を外部から導入する開口を有し、前記開口の面積は前記液体保持部を上側から見たときに導入された液体の液面の面積を含むことを特徴とする。
【0010】
本発明の請求項5に係る分注器は、上記請求項4において、前記液体保持部は、前記計量部の計量精度よりも低い精度で予備分注された液体が前記開口から導入されることを特徴とする。
【0011】
本発明の請求項6に係る分注器は、上記請求項1において、前記計量部は前記液体保持部に保持された液体の液面よりも垂直方向において下に存在することを特徴とする。
【0012】
本発明の請求項7に係る分注器は、上記請求項1において、前記導入部は、前記液体保持部と前記計量部とを接続する貫通孔であることを特徴とする。
【0013】
本発明の請求項8に係る分注器は、上記請求項1において、前記導入部には前記計量部に導入されていない液体の流れる余剰流路がさらに接続されていることを特徴とする。
【0014】
本発明の請求項9に係る分注器は、上記請求項8において、前記余剰流路において、前記導入部と反対側の端部は開空間に繋がっていることを特徴とする。
【0015】
本発明の請求項10に係る分注器は、上記請求項9において、前記余剰流路の前記導入部から前記開空間に向かう流路抵抗は、前記吐出部の前記計量部から外部に向かう流路抵抗よりも小さいことを特徴とする。
【0016】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項11に係る分注方法は、導入された液体が上方から圧力を受ける液面を形成するように当該液体を保持する過程と、保持された液体をその液面より下方の位置に設けた導入部を介して計量部に導入して所定の体積に計量する過程と、保持された液体の液面の上方から所定の圧力を加えることによって計量された液体を前記計量部の外部に吐出する過程と、を含むことを特徴とする。
【0017】
本発明の請求項12に係る分注方法は、上記請求項11において、保持された液体を計量するとき、当該液体を毛細管力によって前記計量部に導入する過程を含むことを特徴とする。
【0018】
本発明の請求項13に係る分注方法は、上記請求項11において、液面に圧力を加えたとき、前記計量部に導入されていない液体を前記計量部から離反移動させることで前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離する過程を含むことを特徴とする。
【0019】
本発明の請求項14に係る分注方法は、上記請求項11において、液面に圧力を加える過程において、前記計量部に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、かつ、計量された液体が流動を開始する圧力よりも低い圧力を加えて前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離する過程を含むことを特徴とする。
【0020】
本発明の請求項15に係る分注方法は、上記請求項11において、液面に圧力を加える過程において、前記計量部に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、さらに前記計量部に導入された液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力を加えて前記計量部の外部に液体を吐出する過程を含むことを特徴とする。
【0021】
本発明の請求項16に係る分注方法は、上記請求項11において、液面に圧力を加える過程において、前記計量部に導入されていない液体を廃棄する過程を含むことを特徴とする。
【0022】
本発明の請求項17に係る分注方法は、上記請求項11において、計量した液体を前記計量部の外部に吐出した後、前記計量部に導入されていない液体を前記計量部に導入する過程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0023】
本発明に係る分注器は、液体保持部に保持した液体を計量部で計量し、液体保持部に保持した液体の液面の上方から圧力を加えることにより計量部で計量した液体を計量部の外部に吐出する。導入部が液体保持部に保持された液体の液面よりも下方にあるので、液量が少ない場合でも導入部から計量部へと液体を導入することが可能となる。そのため、液体保持部に液体を導入する予備分注量は従来の分注器ほど精度を必要としない。また、汎用的な分注器で予備分注した液体(1マイクロリットルレベル)から、1マイクロリットルを下回り、好ましくは数十ナノリットルから数マイクロリットルレベルの液体を正確かつ容易に計量し、吐出することができる。
【0024】
また、計量部に導入されていない液体を圧力によって計量部から離反して移動させることで、計量部に導入された液体と計量部に導入されていない液体とを分離する。この結果、計量に必要な液体から計量に不要な液体を切り離すので、計量部から吐出部を介して液体を吐出するときに計量した液体以外の液体が吐出される事態を防ぐことができる。
【0025】
また、液体保持部の内壁面は、垂直方向下側に行くほど液体を保持する水平方向の断面積が小さくなっている。この結果、液体保持部に保持した液体を下方の導入部に集約することができる。
【0026】
また、液体保持部は、保持した液体の液面よりも上方の位置に当該液体を外部から導入する開口を有し、開口の面積は液体保持部を上側から見たときに導入された液体の液面の面積を含む。この結果、液体保持部に保持した液体を下方の導入部に集約することができる。
【0027】
また、液体保持部は、計量部の計量精度よりも低い精度で予備分注された液体が開口から導入される。この結果、予備分注量に精度を要せず計量を行うことができる。
【0028】
また、計量部は液体保持部に保持された液体の液面よりも垂直方向において下に存在する。この結果、液体保持部に予備分注した液体の量が少なくても計量する量を満たせば液体を計量部に導入して計量することができる。
【0029】
また、導入部は、液体保持部と計量部とを接続する貫通孔である。この結果、液体保持部に保持した液体を計量部に対して正確に導入することができる。
【0030】
また、導入部には計量部に導入されていない液体の流れる余剰流路がさらに接続されている。この結果、計量部に導入された液体と計量部に導入されていない液体とを分離する場合に、計量部に導入されていない液体を流動させて案内することができる。
【0031】
また、余剰流路において、導入部と反対側の端部は開空間に繋がっている。この結果、計量部に導入された液体と計量部に導入されていない液体とを分離する場合に、計量部に導入されていない液体を比較的低い圧力で余剰流路に流動させることができる。
【0032】
また、余剰流路における導入部側から開空間側に向かう流路抵抗は、吐出部における計量部側から計量部に外部に向かう流路抵抗よりも小さい。この結果、計量部に導入された液体と計量部に導入されていない液体とを分離する場合に、計量部に導入されていない液体を先に余剰流路に流動させて上記分離をより正確に行うことができる。
【0033】
本発明に係る分注方法は、保持した液体の量に関わらず計量部に適宜導入して計量し、この計量した液体を圧力によって計量部の外部に吐出する。このため、予め保持させる液量は大まかでよく、つまり予備分注には従来の分注器ほど精度を必要とせずに、液体の計量、吐出を行うことができる。また、汎用的な分注器で予備分注した液体(1マイクロリットルレベル)から1マイクロリットルを下回り、好ましくは数十ナノリットルから数マイクロリットルレベルの液体を正確かつ容易に計量し、吐出することができる。
【0034】
また、保持された液体を計量するとき、当該液体を毛細管力によって計量部に導入する過程を含む。この結果、1マイクロリットルレベルを下回る液体を容易に計量部に導入することができる。
【0035】
また、液面に圧力を加えたとき、前記計量部に導入されていない液体を前記計量部から離反移動させることで前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離する過程を含む。この結果、計量に必要な液体から計量に不要な液体を切り離すので、計量部の外部に液体を吐出するときに計量した液体以外の液体が吐出される事態を防ぐことができる。
【0036】
また、液面に圧力を加える過程において、計量部に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、かつ、計量された液体が流動を開始する圧力よりも低い圧力を加えて計量部に導入された液体と計量部に導入されていない液体とを分離する過程を含む。この結果、計量部の内部で計量された液体を流動させずに当該液体から計量部に導入されていない液体を切り離すことができる。
【0037】
また、液面に圧力を加える過程において、計量部に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、さらに計量部に導入された液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力を加えて計量部の外部に液体を吐出する過程を含む。このため、計量部に導入されている液体から計量部に導入されていない液体を切り離した状態で、計量部の内部で計量された液体を流動させて当該計量部の外部に吐出することができる。
【0038】
また、液面に圧力を加える過程において、計量部に導入されていない液体を廃棄する過程を含む。この結果、計量した必要な液体を確実に得ることができる。
【0039】
また、計量した液体を計量部の外部に吐出した後、計量部に導入されていない液体を計量部に導入する過程を含む。この結果、計量していなかった液体を再利用して計量することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0040】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る分注器および分注方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0041】
(第1実施の形態)
図1は本発明に係る分注器の第1実施の形態を示す縦断面図である。図1に示すように分注器は、器体1に対して液体保持部2、計量部3、導入部4、吐出部5、反応部6および余剰流路7を設けてなる。
【0042】
液体保持部2は、導入された液体を保持するためのものである。液体保持部2は、器体1に対して上方に開口21を有した有底の凹所として形成してある。開口21は、後述の反応部6の開口と同等もしくはそれ以上の開口面積を有している。液体保持部2の内壁面は、開口21から底に向かって垂直方向下側に行くほど水平方向の断面積が小さくなる態様で形成してあって、本実施の形態では斜面部22として形成してある。なお、図には明示しないが、開口21から底に向かって垂直方向下側に行くほど水平方向の断面積が小さくなれば斜面部22に限らず段部などであってもよい。
【0043】
すなわち、液体保持部2は、開口21から液体が導入されて当該液体を保持する。さらに、斜面部22のため、液体保持部2を上側から見たとき、開口21の面積が液体保持部2で保持している液体の液面の面積を含む。また、保持された液体は、その液面に対して開口21(上方)側から圧力を受ける。
【0044】
なお、本実施の形態において、液体保持部2は、マイクロピペッターやシリンジ分注器などの汎用的な分注器によって分注された液体を導入し得る内容積であり、その開口21は上記汎用的な分注器による分注を容易に受ける面積に形成してある。
【0045】
計量部3は、液体保持部2に保持された液体を導入して自身の内容積によって当該液体の体積を所定の量に計量するためのものである。計量部3は、器体1に対して上記液体保持部2と、後述の反応部6との間を隔てる隔壁8に設けてあり、液体保持部2に保持された液体の液面よりも下方に存在する態様で、液体保持部2の底部の位置に接続して配設してある。そして、計量部3は、液体の体積を所定の量に計量する液溜まりとして所定の内容積の空間を有している。
【0046】
なお、本実施の形態において、計量部3で計量する液体の所定の量は、1マイクロリットルレベルを下回る量であって、好ましくは数十ナノリットルから数マイクロリットルレベルの量である。すなわち、液体保持部2には、開口21からマイクロピペッターやシリンジ分注器などの汎用的な分注器によって低い精度で液体が予備分注されるが、計量部3によって液体は予備分注よりも高い精度で計量される。
【0047】
導入部4は、液体保持部2と計量部3とを接続して液体保持部2に保持された液体を計量部3に導入する流路をなすものである。導入部4は、器体1に対して隔壁8に設けてあり、液体保持部2に保持された液体の液面よりも下方に存在し、液体保持部2の底部の位置において液体保持部2に保持された液体を毛細管力によって計量部3へと導入する態様で、液体保持部2と計量部3とを接続する貫通孔として形成してある。
【0048】
吐出部5は、計量部3と当該計量部3の外部である後述の反応部6とを接続して計量部3により計量された液体を反応部6に吐出する流路をなすものである。吐出部5は、器体1に対して隔壁8に設けてあり、計量部3で計量された液体を反応部6へと吐出する態様で、計量部3と反応部6とを接続する貫通孔として形成してある。また、吐出部5の内壁面は、疎水性樹脂(例えばポリフッ化エチレン、ポリテトラフルオロエチレン)などを塗布することによって疎水性を持たせてもよい。
【0049】
反応部6は、計量部3により計量された液体が吐出部5を介して導入されるものである。反応部6は、器体1に対して設けてあり、液体保持部2と同様に、上方に開口を有した有底の凹所として形成してある。そして、反応部6は、その底部の位置で吐出部5を介して計量部3に接続してある。
【0050】
余剰流路7は、計量部3に導入されていない余剰の液体が流れる流路をなすものである。余剰流路7は、器体1に設けてあり、液体保持部2の底部の位置でその一端部71が液体保持部2および導入部4に接続してある。また、余剰流路7において、導入部4と反対側の他端部72は、液体保持部2の下方を通って器体1の上方に開通することによって大気圧に開放する態様で開空間に繋がって設けてある。
【0051】
図2は図1に示した計量部の周辺を拡大した縦断面図である。図2に示すように液体保持部2の底部で最小径となる口径の寸法をAとし、余剰流路7の一端部71の口径の寸法をBとし、導入部4の内径の寸法をaとし、計量部3の内径の寸法をbとし、吐出部5の内径の寸法をcとしてある。なお、口径A、口径B、内口径a、内径bおよび内口径cは、液体の流れる方向に垂直な方向の寸法を示す。また、余剰流路7において、一端部71から他端部72に至る内径は、一端部71の口径Bよりも小さくならないこととする。そして、上記各寸法の関係を口径A≒口径B>内径b≧内径a>内径cとする。
【0052】
すなわち、吐出部5の断面積は、液体の流れる方向に垂直な面において計量部3の断面積よりも小さく形成してある。また、余剰流路7における一端部71(導入部4)側から他端部72(開空間)側に向かう流路抵抗は、導入部4における液体保持部2側から計量部3側に向かう流路抵抗よりも小さく、吐出部5における計量部3側から反応部6側に向かう流路抵抗よりもさらに小さくなるように形成してある。さらに、上述したように吐出部5に疎水性を持たせる場合には、図2に太線で示すようにその内壁面に加えて一部反応部6の内壁面に掛かるように設けることが好ましい。
【0053】
なお、図2では、内径b>内径aとして示してあるが、内径b=内径aでもよい。この場合、計量部3と導入部4との断面積が同じくなって導入部4から計量部3への液体の導入を円滑に行うことが可能である。
【0054】
図3は図1に示した分注器の組み立て例を示す斜視図、図4は図1に示した分注器の組み立て例を示す縦断面図である。図3および図4に示すように、器体1は、主器体11と副器体12とに分けて構成してある。
【0055】
主器体11は、例えば直方体形状を呈して上述した各構成を切削して形成してある。具体的には、液体保持部2は、主器体11の上側である開口21側から斜面部22を切削しつつ主器体11の下側に貫通して形成される。反応部6は、液体保持部2との間を隔てる隔壁8をおいて主器体11の上下方向に貫通して形成される。計量部3、導入部4および吐出部5は、隔壁8(主器体11)の下側から溝状に切削して形成される。なお、計量部3、導入部4および吐出部5が繋がる断面形状は液体の流れを阻害しないように滑らかに変化する態様で形成することが好ましい。余剰流路7は、一端部71側を主器体11の下側から溝状に切削し、他端部72側を主器体11の上下方向に貫通して形成される。
【0056】
一方、副器体12は、平坦な板体として形成してある。そして、主器体11の下側面に副器体12を液密な状態で一体に接合することで、副器体12が液体保持部2および反応部6の底部となり、計量部3、導入部4、吐出部5および余剰流路7の壁の一部を構成した分注器が得られる。なお、吐出部5に疎水性を持たせる場合には主器体11と副器体12とを接合する以前に、吐出部5の内壁面となる部位に疎水性樹脂などを塗布して吐出部5の内壁面を疎水性にする。主器体11と副器体12との接合に関しては、例えば一方をガラス、他方をプラスチックで形成して熱で固着する手法、または、一方をガラス、他方をシリコンで形成して陽極接合する手法、あるいは、双方をアクリル樹脂で形成して拡散接合する手法などがある。
【0057】
すなわち、計量部3、導入部4および吐出部5の少なくとも一部が、液体保持部2および反応部6の少なくとも一部を形成する同一の部材(主器体11)中に設けてある。このように主器体11に対して各構成を切削し、平坦に形成した副器体12を接合することによって、高い精度で容易に分注器を得ることが可能である。
【0058】
図5〜図9は図1示した分注器による液体の計量過程を示す縦断面図である。
【0059】
まず、マイクロピペッターやシリンジ分注器などの汎用的な分注器を用い、図5に示すように液体保持部2の開口21から液体を導入(予備分注)する。すると、液体保持部2の開口21(上方)から圧力を受ける液面を形成するように当該液体が液体保持部2に保持される。
【0060】
次に、図6に示すように液体保持部2に保持された液体の液面よりも下方の位置に設けた導入部4を介して計量部3に当該液体が導入される。計量部3への液体の導入は、導入部4の毛細管力によって行われる。そして、計量部3に導入された液体は、当該計量部3の内容積によって所定の体積に計量される。この所定の体積は、上述したように1マイクロリットルレベルを下回る量であって、好ましくは数十ナノリットルから数マイクロリットルレベルの量である。
【0061】
一方、計量部3に導入されていない余剰の液体は、余剰流路7に流動する。そして、図7に示すように余剰流路7における液体の液面と、液体保持部2における液体の液面とが同じ高さ(水平)になったときに液体保持部2に保持した液体の液面の位置が安定する。このとき、上述のごとく吐出部5の内径cが他と比較して最も小さいことから分かるように(図2参照)、吐出部5において計量部3側から反応部6側に向かう流路抵抗が最も大きいため、通常気圧では計量部3で計量された液体が吐出部5から反応部6に吐出されずに計量部3の内部に保持される。また、吐出部5の内壁面が疎水性を有していれば、計量部3の内部の液体は、計量部3外部に対して分離される。
【0062】
次に、図8に示すように液体保持部2の開口21(上方)から当該液体保持部2に保持した液体の液面に対して所定の圧力P1を加える。そして、圧力P1を加えることによって計量部3に導入されていない液体が余剰流路7に流動して計量部3から離反して移動する。このため、計量部3の内部に導入されている液体と、計量部3に導入されていない液体とが分離される。このときの所定の圧力P1は、計量部3に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、かつ、計量部3に導入された液体が流動を開始する圧力よりも低い圧力である。すなわち、圧力P1を加えたときには、計量部3の内部で計量された液体は流動しない。
【0063】
次に、計量部3の内部に導入されている液体と、計量部3に導入されていない液体とが分離されているとき、図9に示すように液体保持部2の開口21(上方)から所定の圧力P2を加える。そして、圧力P2を加えることによって計量部3の内部に導入されている計量された液体が吐出部5から計量部3の外部である反応部6に吐出される。このときの所定の圧力P2は、余剰流路7に流動して計量部3に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、さらに計量部3に導入された液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力である。すなわち、圧力P2を加えたときには、計量部3の内部で計量された液体が流動する。
【0064】
最後に、圧力P2を加えて計量した液体を計量部3の外部に吐出した後、圧力P2を止めることによって余剰流路7に流動して計量部3に導入されていない液体が液体保持部2側に戻る。そして、再び図7に示すように導入部4の毛細管力によって液体が計量部3に導入されて、当該計量部3の内容積によって所定の体積に計量される。その後、圧力P1を加えることで計量部3の内部に導入されている液体と、計量部3に導入されていない液体とが分離され(図8参照)、圧力P2を加えることで計量部3の内部に導入されている計量された液体が吐出部5から吐出される(図9参照)。すなわち、計量した液体を計量部3の外部に吐出した後、計量部3に導入されていない液体を計量部3に導入して再利用することが可能である。なお、圧力P2を加えて計量した液体を計量部3の外部に吐出したときに、余剰流路7に流動して計量部3に導入されていない液体を再利用せずに破棄してもよい。
【0065】
ところで、上述した分注器では、反応部6の内部に液体(試薬、検体試料)が導入された形態、もしくは反応部6の内壁面にドライケミストリなどの固体試薬が塗布された形態としておく。そして、これらの形態の分注器を従前からある自動分析装置に設置して、マイクロピペッターやシリンジ分注器などの汎用的な分注器によって液体保持部2の開口21から液体(試薬、検体試料)を導入する。そして、計量部3で計量した液体を反応部6に吐出することによって、反応部6の内部での液体の反応過程を時系列的に測光して試薬と検体試料との反応結果に基づいて検体試料の分析を行うことが可能になる。
【0066】
したがって、上述した実施の形態における分注器では、各構成を一体として液体保持部2に保持した液体を計量部3で計量して反応部6に吐出するので、液体保持部2への液体の導入を汎用的な分注器によって計量部3の計量精度(1マイクロリットルレベルを下回り、好ましくは数十ナノリットルから数マイクロリットルレベル)よりも低い精度(1マイクロリットルレベルを上回る量)で予備分注することが可能である。この結果、従前からある汎用的な分注器を用いても1マイクロリットルレベルを下回る量の液体を正確かつ容易に計量することが可能になる。
【0067】
また、計量部3に導入されていない液体を圧力によって計量部3から離反して移動させることで、計量部3に導入された液体と計量部3に導入されていない液体とを分離する。このため、計量に必要な液体から計量に不要な液体を切り離すので、計量部3から吐出部5を介して液体を吐出するときに計量した液体以外の液体が吐出される事態を防ぐことが可能になる。
【0068】
また、導入部4は、毛細管力によって液体を計量部3へと導入する。このため、1マイクロリットルレベルを下回る液体を容易に計量部3に導入することが可能になる。
【0069】
また、導入部4は、液体保持部2と計量部3とを接続する貫通孔である。このため、液体保持部2に保持した液体を計量部3に対して正確に導入することが可能になる。さらに、導入部4は、液体保持部2に導入された液体の液面よりも下方に位置するので、予備分注の分注量は従来技術ほどの精度は必要としない。
【0070】
また、計量部3、導入部4および吐出部5は、液体保持部2と反応部6との間を隔てる隔壁8に含まれている。さらに、計量部3、導入部4および吐出部5の少なくとも一部が液体保持部2および反応部6を形成する部材と同一の部材中に設けられている。このため、各構成を高い精度で容易に形成することが可能であり、かつ、各構成の繋がりを高い精度で容易に得ることが可能である。
【0071】
また、液体保持部2の開口21の面積は、当該液体保持部2を上側から見たときに導入された液体の液面の面積を含む。具体的には、液体保持部2は、垂直方向下側に行くほど液体を保持する水平方向の断面積が小さくなる斜面部22を持っている。このため、開口21からは液体を導入し易く、かつ、液体保持部2に保持した液体を下方に集約することが可能になる。
【0072】
また、計量部3は、液体保持部2に保持された液体の液面よりも下方に存在する。このため、液体保持部2に予備分注した液体の量が少なくても計量する量を満たせば液体を計量部3に導入して計量することが可能になる。
【0073】
また、吐出部5の断面積は、液体の流れる方向に垂直な面において計量部3の断面積よりも小さくなっている。このため、計量部3よりも吐出部5の流路抵抗が最も大きいので計量部3に液体を充分に満たして計量を正確に行うことが可能になる。さらに、吐出部5の内壁面が疎水性である。このため、液体を計量部3の内部と外部とで分離するので、液体の計量を正確に行うことが可能になる。
【0074】
また、導入部4には、計量部3に導入されていない液体が流れる余剰流路7がさらに接続されている。このため、計量部3に導入された液体と計量部3に導入されていない液体とを分離する際に、計量部3に導入されていない液体を流動させて案内することが可能になる。
【0075】
また、余剰流路7において導入部4と反対側の端部(他端部72)は開空間に繋がっている。このため、計量部3に導入された液体と計量部3に導入されていない液体とを分離する際に、計量部3に導入されていない液体を比較的低い圧力で余剰流路7に流動させることが可能になる。
【0076】
また、余剰流路7における導入部4側から開空間側に向かう流路抵抗は、吐出部5における計量部3側から反応部6側に向かう流路抵抗よりも小さい。このため、計量部3に導入された液体と計量部3に導入されていない液体とを分離する際に、計量部3に導入されていない液体を先に余剰流路7に流動させて上記分離をより正確に行うことが可能になる。
【0077】
そして、上述した分注器による分注方法では、導入された液体が上方から圧力を受ける液面を形成するように液体を保持する過程と、保持された液体をその液面より下方の位置に設けた計量部3に導入して所定の体積に計量する過程と、保持された液体の液面の上方から所定の圧力を加えることによって計量された液体を前記計量部の外部に吐出する過程とを含む。すなわち、保持した液体の量に関わらず計量部3に適宜導入して計量し、この計量した液体を圧力によって計量部3の外部に吐出する。このため、保持する液体の導入を汎用的な分注器によって計量部3の計量精度(1マイクロリットルレベルを下回り、好ましくは数十ナノリットルから数マイクロリットルレベル)よりも低い精度(1マイクロリットルレベルを上回る量)で予備分注することが可能である。この結果、従前からある汎用的な分注器を用いても1マイクロリットルレベルを下回る量の液体を正確かつ容易に計量することが可能になる。
【0078】
また、液面に圧力を加えたとき、計量部3に導入されていない液体を計量部3から離反移動させることで計量部3に導入された液体と計量部3に導入されていない液体とを分離する過程を含む。このため、計量に必要な液体から計量に不要な液体を切り離すので、計量部3の外部に液体を吐出するときに計量した液体以外の液体が吐出される事態を防ぐことが可能になる。
【0079】
また、液面に圧力を加える過程において、計量部3に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、かつ、計量された液体が流動を開始する圧力よりも低い圧力を加えて計量部3に導入された液体と計量部3に導入されていない液体とを分離する過程を含む。このため、計量部3の内部で計量された液体を流動させずに当該液体から計量部3に導入されていない液体を切り離すことが可能になる。
【0080】
また、液面に圧力を加える過程において、計量部3に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、さらに計量部3に導入された液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力を加えて計量部3の外部に液体を吐出する過程を含む。このため、計量部3に導入されている液体から計量部3に導入されていない液体を切り離した状態で、計量部3の内部で計量された液体を流動させて当該計量部3の外部に吐出することが可能になる。
【0081】
また、液面に圧力を加える過程において、計量部に導入されていない液体を廃棄する過程を含む。このため、計量した必要な液体を確実に得ることが可能になる。
【0082】
また、計量した液体を計量部3の外部に吐出した後、計量部3に導入されていない液体を計量部3に導入する過程を含む。このため、計量していなかった液体を再利用して計量することが可能になる。
【0083】
(第2実施の形態)
図10は本発明に係る分注器の第2実施の形態を示す縦断面図である。なお、以下に説明する第2実施の形態において、上述した第1実施の形態と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0084】
図10に示すように第2実施の形態における分注器は、計量部3、導入部4および吐出部5の組み合わせを複数組(本実施の形態では2組)有して、各組み合わせの導入部4を同数の液体保持部2および余剰流路7に接続し、かつ、各組み合わせの吐出部5を唯一の反応部6に対して接続してある。
【0085】
各組み合わせの計量部3は、同じ内容積でもよいが、それぞれ異なる内容積であることが好ましい。本実施の形態では、図10において反応部6の左側の計量部3が反応部6の右側の計量部3よりも大きい体積の液体を計量する態様で形成してある。そして、例えば図10において反応部6の左側の液体保持部2に検体試料を導入することで左側の計量部3によって当該検体試料の体積を計量して反応部6に吐出する。一方、図10において反応部6の右側の液体保持部2に試薬を導入することで右側の計量部3によって当該試薬の体積を計量して反応部6に吐出する。これにより、唯一の反応部6に検体試料および試薬などの異なる液体を吐出して反応させることが可能になる。
【0086】
なお、上述した第2実施の形態では、主器体11に計量部3、導入部4、吐出部5、反応部6および余剰流路7の一部と、液体保持部2とを切削して形成して、当該主器体11の下面を平坦に形成してある。また、副器体12の上面に対して計量部3、導入部4、吐出部5、反応部6および余剰流路7の一部を切削して形成してある。そして、主器体11の下面と副器体12の上面とを接合して器体1をなしている。
【0087】
(第3実施の形態)
図11は本発明に係る分注器の第3実施の形態を示す概略斜視図である。なお、以下に説明する第3実施の形態において、上述した第1実施の形態と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0088】
図11に示すように第3実施の形態における分注器は、計量部3、導入部4および吐出部5の組み合わせを複数組(本実施の形態では3組)有して、各組み合わせの導入部4を同数の液体保持部2および余剰流路7に接続し、かつ、各組み合わせの吐出部5を唯一の反応部6に対して接続してある。
【0089】
各組み合わせの計量部3は、同じ内容積でもよいが、それぞれ異なる内容積であることが好ましい。本実施の形態では、例えば図11において小の計量部3を30ナノリットルの液体を計量する内容積とし、中の計量部3を50ナノリットルの液体を計量する内容積とし、大の計量部3を110ナノリットルの液体を計量する内容積とする。これにより、小の計量部3で計量した回数×30ナノリットルの液体を計量して反応部6に吐出することが可能になる。また、中の計量部3で計量した回数×50ナノリットルの液体を計量して反応部6に吐出することが可能になる。また、大の計量部3で計量した回数×110ナノリットルの液体を計量して反応部6に吐出することが可能になる。さらに、小、中、大の計量部3を選択的に組み合わせた量の液体を計量して反応部6に吐出することが可能になる。
【0090】
なお、第3実施の形態において、上述した第2実施の形態と同様に各液体保持部2に異なる液体をそれぞれ保持すれば、異なる液体を反応部6に吐出することができる。
【0091】
(第4実施の形態)
図12は本発明に係る分注器の第4実施の形態を示す概略斜視図である。なお、以下に説明する第4実施の形態において、上述した第1実施の形態と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0092】
図12に示すように第4実施の形態における分注器は、計量部3、導入部4および吐出部5の組み合わせを複数組(本実施の形態では3組)有して、各組み合わせの吐出部5を同数の反応部6に接続し、かつ、各組み合わせの導入部4を唯一の液体保持部2および余剰流路7に対して接続してある。
【0093】
各組み合わせの計量部3は、同じ内容積であって、それぞれ同じ体積の液体を計量する。例えば、計量部3を30ナノリットルの液体を計量する内容積とする。これにより、唯一の液体保持部2に保持した同一の液体30ナノリットルづつ、一度の操作で計量して各反応部6にそれぞれ分けて吐出することが可能になる。
【0094】
また、各組み合わせの計量部3の内容積をそれぞれ異なる内容積にする。この場合、液体保持部2に保持した液体の液面に加えた圧力によって各計量部3で計量してある液体が反応部6に全て吐出する態様で各吐出部5の流路抵抗(断面積)を調整する。これにより、唯一の液体保持部2に保持した同一の液体を各計量部3で異なる量に計量して各反応部6にそれぞれ分けて吐出することが可能になる。
【0095】
(第5実施の形態)
図13は本発明に係る分注器の第5実施の形態を示す縦断面図である。なお、以下に説明する第5実施の形態において、上述した第1実施の形態と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0096】
図13に示すように第5実施の形態における分注器は、上述した第1実施の形態に対して計量部3、導入部4、吐出部5および反応部6の構成が異なる。具体的には、導入部4が液体保持部2の底部から下方に向けて設けてあり、その下側に計量部3を設け、さらに計量部3の下側に吐出部5を設けて、当該吐出部5を器体1の下側に開口して設けてある。反応部6は、吐出部5に接続する態様で器体1の下側に設けてある。この反応部6は、器体1に対して一体、もしくは着脱可能に設けてあってもよい。この場合には、主器体11に液体保持部2、計量部3、導入部4、吐出部5、余剰流路7を形成し、計量部3を形成した副器体12を、液体保持部2に保持される液体に対して垂直方向に接合して組み立てる。また、副器体12に平坦な板体を用いて接合してもよい。
【0097】
このように第5実施の形態における分注器であっても上述した第1実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。また、第5実施の形態の構成で、上述した第2〜第4の実施の形態の構成とすることも可能である。
【0098】
なお、図には明示しないが、上述した第1〜第5実施の形態において、それぞれ器体1の外部に開口する部位に蓋を設けてもよい。蓋を設けることによって液体を保持したまま液体を外気にさらすことなく器体1を運搬することが可能になる。
【0099】
また、図には明示しないが、上述した第1〜第5実施の形態における構成を複数並列した分注器として構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0100】
【図1】本発明に係る分注器の第1実施の形態を示す縦断面図である。
【図2】図1に示した計量部の周辺を拡大した縦断面図である。
【図3】図1に示した分注器の組み立て例を示す斜視図である。
【図4】図1に示した分注器の組み立て例を示す縦断面図である。
【図5】図1示した分注器による液体の計量過程を示す縦断面図である。
【図6】図1示した分注器による液体の計量過程を示す縦断面図である。
【図7】図1示した分注器による液体の計量過程を示す縦断面図である。
【図8】図1示した分注器による液体の計量過程を示す縦断面図である。
【図9】図1示した分注器による液体の計量過程を示す縦断面図である。
【図10】本発明に係る分注器の第2実施の形態を示す縦断面図である。
【図11】本発明に係る分注器の第3実施の形態を示す概略斜視図である。
【図12】本発明に係る分注器の第4実施の形態を示す概略斜視図である。
【図13】本発明に係る分注器の第5実施の形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【0101】
1 器体
11 主器体
12 副器体
2 液体保持部
21 開口
22 斜面部
3 計量部
4 導入部
5 吐出部
6 反応部
7 余剰流路
71 一端部
72 他端部
8 隔壁
【技術分野】
【0001】
本発明は、所望の体積の液体を計量して供給する分注器および分注方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、液体を分注するにあたり、当該液体の量を計量する分注器がある。分注器は、リザーバと接続チャンネルとノズルとを備えている。リザーバは、導入された液体を保持する。接続チャンネルは、リザーバとノズルとを接続する流路をなしている。ノズルは、底面に吐出孔が設けてあり導入された液体を計量して保持する。この分注器は、リザーバにある液体を接続チャンネルの毛細管力によってノズルに導入する。これによりノズルによって液体が計量・保持される。そして、ノズルに保持した液体の液面に圧力を付与することによって計量した液体が吐出孔から吐出される(例えば、非特許文献1参照)。
【0003】
【非特許文献1】ディスペンシング ウェル プレート(Dispensing Well Plate (DWP): A highly integrated nanoliter dispensing system),「トランスデューサー‘03:第12回国際会議(Transducers'03: 12th International Conference Solid-State Sensors, Actuators & Microsystems)」,国際電気電子学会(IEEE:Institute of Electrical and Electronic Engineers),2003年,P.16−19
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述した従来の分注器では、リザーバおよびノズルがプレートの上面にそれぞれ設けた窪みとして形成してあり、接続チャンネルがリザーバとノズルとを接続する態様でプレートの上面を伝う溝として形成してある。このため、リザーバに保持した液体の液面が接続チャンネルに接触していなければ、ノズルに対して計量すべき所定量の液体が導入されず正確な計量が行えない。一方、リザーバに保持した液体が溢れ出ると必要以上の量の液体がノズルに導入されてしまう。したがって、リザーバに保持される液体の量は、ある程度の精度をもって制御する必要がある。すなわち、リザーバに導入する液体の予備分注量にある程度の精度が必要である。
【0005】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、予備分注量に精度を要せず、かつ、予備分注で保持した液体の量が少なくても正確な計量を行うことができる分注器および分注方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項1に係る分注器は、導入された液体が上方から圧力を受ける液面を形成するように当該液体を保持する液体保持部と、前記液体保持部に保持された液体を導入してその体積を所定の量に計量する計量部と、前記液体保持部に保持された液体の液面よりも下方に位置して前記液体保持部と前記計量部とを接続し、前記液体保持部に保持された液体を前記計量部に導入する流路となる導入部と、前記計量部で計量された液体を前記計量部の外部に吐出する吐出部と、を有し、前記液体保持部に保持した液体の液面に所定の圧力を加えることによって前記計量部で計量された液体を前記吐出部から吐出することを特徴とする。
【0007】
本発明の請求項2に係る分注器は、上記請求項1において、前記計量部に導入されていない液体を前記圧力によって前記計量部から離反して移動させることで前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離して、前記計量部の外部への液体の吐出が行われることを特徴とする。
【0008】
本発明の請求項3に係る分注器は、上記請求項1において、前記液体保持部の内壁面は、垂直方向下側に行くほど液体を保持する水平方向の断面積が小さくなることを特徴とする。
【0009】
本発明の請求項4に係る分注器は、上記請求項1において、前記液体保持部は、保持した液体の液面よりも上方の位置に当該液体を外部から導入する開口を有し、前記開口の面積は前記液体保持部を上側から見たときに導入された液体の液面の面積を含むことを特徴とする。
【0010】
本発明の請求項5に係る分注器は、上記請求項4において、前記液体保持部は、前記計量部の計量精度よりも低い精度で予備分注された液体が前記開口から導入されることを特徴とする。
【0011】
本発明の請求項6に係る分注器は、上記請求項1において、前記計量部は前記液体保持部に保持された液体の液面よりも垂直方向において下に存在することを特徴とする。
【0012】
本発明の請求項7に係る分注器は、上記請求項1において、前記導入部は、前記液体保持部と前記計量部とを接続する貫通孔であることを特徴とする。
【0013】
本発明の請求項8に係る分注器は、上記請求項1において、前記導入部には前記計量部に導入されていない液体の流れる余剰流路がさらに接続されていることを特徴とする。
【0014】
本発明の請求項9に係る分注器は、上記請求項8において、前記余剰流路において、前記導入部と反対側の端部は開空間に繋がっていることを特徴とする。
【0015】
本発明の請求項10に係る分注器は、上記請求項9において、前記余剰流路の前記導入部から前記開空間に向かう流路抵抗は、前記吐出部の前記計量部から外部に向かう流路抵抗よりも小さいことを特徴とする。
【0016】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項11に係る分注方法は、導入された液体が上方から圧力を受ける液面を形成するように当該液体を保持する過程と、保持された液体をその液面より下方の位置に設けた導入部を介して計量部に導入して所定の体積に計量する過程と、保持された液体の液面の上方から所定の圧力を加えることによって計量された液体を前記計量部の外部に吐出する過程と、を含むことを特徴とする。
【0017】
本発明の請求項12に係る分注方法は、上記請求項11において、保持された液体を計量するとき、当該液体を毛細管力によって前記計量部に導入する過程を含むことを特徴とする。
【0018】
本発明の請求項13に係る分注方法は、上記請求項11において、液面に圧力を加えたとき、前記計量部に導入されていない液体を前記計量部から離反移動させることで前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離する過程を含むことを特徴とする。
【0019】
本発明の請求項14に係る分注方法は、上記請求項11において、液面に圧力を加える過程において、前記計量部に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、かつ、計量された液体が流動を開始する圧力よりも低い圧力を加えて前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離する過程を含むことを特徴とする。
【0020】
本発明の請求項15に係る分注方法は、上記請求項11において、液面に圧力を加える過程において、前記計量部に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、さらに前記計量部に導入された液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力を加えて前記計量部の外部に液体を吐出する過程を含むことを特徴とする。
【0021】
本発明の請求項16に係る分注方法は、上記請求項11において、液面に圧力を加える過程において、前記計量部に導入されていない液体を廃棄する過程を含むことを特徴とする。
【0022】
本発明の請求項17に係る分注方法は、上記請求項11において、計量した液体を前記計量部の外部に吐出した後、前記計量部に導入されていない液体を前記計量部に導入する過程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0023】
本発明に係る分注器は、液体保持部に保持した液体を計量部で計量し、液体保持部に保持した液体の液面の上方から圧力を加えることにより計量部で計量した液体を計量部の外部に吐出する。導入部が液体保持部に保持された液体の液面よりも下方にあるので、液量が少ない場合でも導入部から計量部へと液体を導入することが可能となる。そのため、液体保持部に液体を導入する予備分注量は従来の分注器ほど精度を必要としない。また、汎用的な分注器で予備分注した液体(1マイクロリットルレベル)から、1マイクロリットルを下回り、好ましくは数十ナノリットルから数マイクロリットルレベルの液体を正確かつ容易に計量し、吐出することができる。
【0024】
また、計量部に導入されていない液体を圧力によって計量部から離反して移動させることで、計量部に導入された液体と計量部に導入されていない液体とを分離する。この結果、計量に必要な液体から計量に不要な液体を切り離すので、計量部から吐出部を介して液体を吐出するときに計量した液体以外の液体が吐出される事態を防ぐことができる。
【0025】
また、液体保持部の内壁面は、垂直方向下側に行くほど液体を保持する水平方向の断面積が小さくなっている。この結果、液体保持部に保持した液体を下方の導入部に集約することができる。
【0026】
また、液体保持部は、保持した液体の液面よりも上方の位置に当該液体を外部から導入する開口を有し、開口の面積は液体保持部を上側から見たときに導入された液体の液面の面積を含む。この結果、液体保持部に保持した液体を下方の導入部に集約することができる。
【0027】
また、液体保持部は、計量部の計量精度よりも低い精度で予備分注された液体が開口から導入される。この結果、予備分注量に精度を要せず計量を行うことができる。
【0028】
また、計量部は液体保持部に保持された液体の液面よりも垂直方向において下に存在する。この結果、液体保持部に予備分注した液体の量が少なくても計量する量を満たせば液体を計量部に導入して計量することができる。
【0029】
また、導入部は、液体保持部と計量部とを接続する貫通孔である。この結果、液体保持部に保持した液体を計量部に対して正確に導入することができる。
【0030】
また、導入部には計量部に導入されていない液体の流れる余剰流路がさらに接続されている。この結果、計量部に導入された液体と計量部に導入されていない液体とを分離する場合に、計量部に導入されていない液体を流動させて案内することができる。
【0031】
また、余剰流路において、導入部と反対側の端部は開空間に繋がっている。この結果、計量部に導入された液体と計量部に導入されていない液体とを分離する場合に、計量部に導入されていない液体を比較的低い圧力で余剰流路に流動させることができる。
【0032】
また、余剰流路における導入部側から開空間側に向かう流路抵抗は、吐出部における計量部側から計量部に外部に向かう流路抵抗よりも小さい。この結果、計量部に導入された液体と計量部に導入されていない液体とを分離する場合に、計量部に導入されていない液体を先に余剰流路に流動させて上記分離をより正確に行うことができる。
【0033】
本発明に係る分注方法は、保持した液体の量に関わらず計量部に適宜導入して計量し、この計量した液体を圧力によって計量部の外部に吐出する。このため、予め保持させる液量は大まかでよく、つまり予備分注には従来の分注器ほど精度を必要とせずに、液体の計量、吐出を行うことができる。また、汎用的な分注器で予備分注した液体(1マイクロリットルレベル)から1マイクロリットルを下回り、好ましくは数十ナノリットルから数マイクロリットルレベルの液体を正確かつ容易に計量し、吐出することができる。
【0034】
また、保持された液体を計量するとき、当該液体を毛細管力によって計量部に導入する過程を含む。この結果、1マイクロリットルレベルを下回る液体を容易に計量部に導入することができる。
【0035】
また、液面に圧力を加えたとき、前記計量部に導入されていない液体を前記計量部から離反移動させることで前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離する過程を含む。この結果、計量に必要な液体から計量に不要な液体を切り離すので、計量部の外部に液体を吐出するときに計量した液体以外の液体が吐出される事態を防ぐことができる。
【0036】
また、液面に圧力を加える過程において、計量部に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、かつ、計量された液体が流動を開始する圧力よりも低い圧力を加えて計量部に導入された液体と計量部に導入されていない液体とを分離する過程を含む。この結果、計量部の内部で計量された液体を流動させずに当該液体から計量部に導入されていない液体を切り離すことができる。
【0037】
また、液面に圧力を加える過程において、計量部に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、さらに計量部に導入された液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力を加えて計量部の外部に液体を吐出する過程を含む。このため、計量部に導入されている液体から計量部に導入されていない液体を切り離した状態で、計量部の内部で計量された液体を流動させて当該計量部の外部に吐出することができる。
【0038】
また、液面に圧力を加える過程において、計量部に導入されていない液体を廃棄する過程を含む。この結果、計量した必要な液体を確実に得ることができる。
【0039】
また、計量した液体を計量部の外部に吐出した後、計量部に導入されていない液体を計量部に導入する過程を含む。この結果、計量していなかった液体を再利用して計量することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0040】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る分注器および分注方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0041】
(第1実施の形態)
図1は本発明に係る分注器の第1実施の形態を示す縦断面図である。図1に示すように分注器は、器体1に対して液体保持部2、計量部3、導入部4、吐出部5、反応部6および余剰流路7を設けてなる。
【0042】
液体保持部2は、導入された液体を保持するためのものである。液体保持部2は、器体1に対して上方に開口21を有した有底の凹所として形成してある。開口21は、後述の反応部6の開口と同等もしくはそれ以上の開口面積を有している。液体保持部2の内壁面は、開口21から底に向かって垂直方向下側に行くほど水平方向の断面積が小さくなる態様で形成してあって、本実施の形態では斜面部22として形成してある。なお、図には明示しないが、開口21から底に向かって垂直方向下側に行くほど水平方向の断面積が小さくなれば斜面部22に限らず段部などであってもよい。
【0043】
すなわち、液体保持部2は、開口21から液体が導入されて当該液体を保持する。さらに、斜面部22のため、液体保持部2を上側から見たとき、開口21の面積が液体保持部2で保持している液体の液面の面積を含む。また、保持された液体は、その液面に対して開口21(上方)側から圧力を受ける。
【0044】
なお、本実施の形態において、液体保持部2は、マイクロピペッターやシリンジ分注器などの汎用的な分注器によって分注された液体を導入し得る内容積であり、その開口21は上記汎用的な分注器による分注を容易に受ける面積に形成してある。
【0045】
計量部3は、液体保持部2に保持された液体を導入して自身の内容積によって当該液体の体積を所定の量に計量するためのものである。計量部3は、器体1に対して上記液体保持部2と、後述の反応部6との間を隔てる隔壁8に設けてあり、液体保持部2に保持された液体の液面よりも下方に存在する態様で、液体保持部2の底部の位置に接続して配設してある。そして、計量部3は、液体の体積を所定の量に計量する液溜まりとして所定の内容積の空間を有している。
【0046】
なお、本実施の形態において、計量部3で計量する液体の所定の量は、1マイクロリットルレベルを下回る量であって、好ましくは数十ナノリットルから数マイクロリットルレベルの量である。すなわち、液体保持部2には、開口21からマイクロピペッターやシリンジ分注器などの汎用的な分注器によって低い精度で液体が予備分注されるが、計量部3によって液体は予備分注よりも高い精度で計量される。
【0047】
導入部4は、液体保持部2と計量部3とを接続して液体保持部2に保持された液体を計量部3に導入する流路をなすものである。導入部4は、器体1に対して隔壁8に設けてあり、液体保持部2に保持された液体の液面よりも下方に存在し、液体保持部2の底部の位置において液体保持部2に保持された液体を毛細管力によって計量部3へと導入する態様で、液体保持部2と計量部3とを接続する貫通孔として形成してある。
【0048】
吐出部5は、計量部3と当該計量部3の外部である後述の反応部6とを接続して計量部3により計量された液体を反応部6に吐出する流路をなすものである。吐出部5は、器体1に対して隔壁8に設けてあり、計量部3で計量された液体を反応部6へと吐出する態様で、計量部3と反応部6とを接続する貫通孔として形成してある。また、吐出部5の内壁面は、疎水性樹脂(例えばポリフッ化エチレン、ポリテトラフルオロエチレン)などを塗布することによって疎水性を持たせてもよい。
【0049】
反応部6は、計量部3により計量された液体が吐出部5を介して導入されるものである。反応部6は、器体1に対して設けてあり、液体保持部2と同様に、上方に開口を有した有底の凹所として形成してある。そして、反応部6は、その底部の位置で吐出部5を介して計量部3に接続してある。
【0050】
余剰流路7は、計量部3に導入されていない余剰の液体が流れる流路をなすものである。余剰流路7は、器体1に設けてあり、液体保持部2の底部の位置でその一端部71が液体保持部2および導入部4に接続してある。また、余剰流路7において、導入部4と反対側の他端部72は、液体保持部2の下方を通って器体1の上方に開通することによって大気圧に開放する態様で開空間に繋がって設けてある。
【0051】
図2は図1に示した計量部の周辺を拡大した縦断面図である。図2に示すように液体保持部2の底部で最小径となる口径の寸法をAとし、余剰流路7の一端部71の口径の寸法をBとし、導入部4の内径の寸法をaとし、計量部3の内径の寸法をbとし、吐出部5の内径の寸法をcとしてある。なお、口径A、口径B、内口径a、内径bおよび内口径cは、液体の流れる方向に垂直な方向の寸法を示す。また、余剰流路7において、一端部71から他端部72に至る内径は、一端部71の口径Bよりも小さくならないこととする。そして、上記各寸法の関係を口径A≒口径B>内径b≧内径a>内径cとする。
【0052】
すなわち、吐出部5の断面積は、液体の流れる方向に垂直な面において計量部3の断面積よりも小さく形成してある。また、余剰流路7における一端部71(導入部4)側から他端部72(開空間)側に向かう流路抵抗は、導入部4における液体保持部2側から計量部3側に向かう流路抵抗よりも小さく、吐出部5における計量部3側から反応部6側に向かう流路抵抗よりもさらに小さくなるように形成してある。さらに、上述したように吐出部5に疎水性を持たせる場合には、図2に太線で示すようにその内壁面に加えて一部反応部6の内壁面に掛かるように設けることが好ましい。
【0053】
なお、図2では、内径b>内径aとして示してあるが、内径b=内径aでもよい。この場合、計量部3と導入部4との断面積が同じくなって導入部4から計量部3への液体の導入を円滑に行うことが可能である。
【0054】
図3は図1に示した分注器の組み立て例を示す斜視図、図4は図1に示した分注器の組み立て例を示す縦断面図である。図3および図4に示すように、器体1は、主器体11と副器体12とに分けて構成してある。
【0055】
主器体11は、例えば直方体形状を呈して上述した各構成を切削して形成してある。具体的には、液体保持部2は、主器体11の上側である開口21側から斜面部22を切削しつつ主器体11の下側に貫通して形成される。反応部6は、液体保持部2との間を隔てる隔壁8をおいて主器体11の上下方向に貫通して形成される。計量部3、導入部4および吐出部5は、隔壁8(主器体11)の下側から溝状に切削して形成される。なお、計量部3、導入部4および吐出部5が繋がる断面形状は液体の流れを阻害しないように滑らかに変化する態様で形成することが好ましい。余剰流路7は、一端部71側を主器体11の下側から溝状に切削し、他端部72側を主器体11の上下方向に貫通して形成される。
【0056】
一方、副器体12は、平坦な板体として形成してある。そして、主器体11の下側面に副器体12を液密な状態で一体に接合することで、副器体12が液体保持部2および反応部6の底部となり、計量部3、導入部4、吐出部5および余剰流路7の壁の一部を構成した分注器が得られる。なお、吐出部5に疎水性を持たせる場合には主器体11と副器体12とを接合する以前に、吐出部5の内壁面となる部位に疎水性樹脂などを塗布して吐出部5の内壁面を疎水性にする。主器体11と副器体12との接合に関しては、例えば一方をガラス、他方をプラスチックで形成して熱で固着する手法、または、一方をガラス、他方をシリコンで形成して陽極接合する手法、あるいは、双方をアクリル樹脂で形成して拡散接合する手法などがある。
【0057】
すなわち、計量部3、導入部4および吐出部5の少なくとも一部が、液体保持部2および反応部6の少なくとも一部を形成する同一の部材(主器体11)中に設けてある。このように主器体11に対して各構成を切削し、平坦に形成した副器体12を接合することによって、高い精度で容易に分注器を得ることが可能である。
【0058】
図5〜図9は図1示した分注器による液体の計量過程を示す縦断面図である。
【0059】
まず、マイクロピペッターやシリンジ分注器などの汎用的な分注器を用い、図5に示すように液体保持部2の開口21から液体を導入(予備分注)する。すると、液体保持部2の開口21(上方)から圧力を受ける液面を形成するように当該液体が液体保持部2に保持される。
【0060】
次に、図6に示すように液体保持部2に保持された液体の液面よりも下方の位置に設けた導入部4を介して計量部3に当該液体が導入される。計量部3への液体の導入は、導入部4の毛細管力によって行われる。そして、計量部3に導入された液体は、当該計量部3の内容積によって所定の体積に計量される。この所定の体積は、上述したように1マイクロリットルレベルを下回る量であって、好ましくは数十ナノリットルから数マイクロリットルレベルの量である。
【0061】
一方、計量部3に導入されていない余剰の液体は、余剰流路7に流動する。そして、図7に示すように余剰流路7における液体の液面と、液体保持部2における液体の液面とが同じ高さ(水平)になったときに液体保持部2に保持した液体の液面の位置が安定する。このとき、上述のごとく吐出部5の内径cが他と比較して最も小さいことから分かるように(図2参照)、吐出部5において計量部3側から反応部6側に向かう流路抵抗が最も大きいため、通常気圧では計量部3で計量された液体が吐出部5から反応部6に吐出されずに計量部3の内部に保持される。また、吐出部5の内壁面が疎水性を有していれば、計量部3の内部の液体は、計量部3外部に対して分離される。
【0062】
次に、図8に示すように液体保持部2の開口21(上方)から当該液体保持部2に保持した液体の液面に対して所定の圧力P1を加える。そして、圧力P1を加えることによって計量部3に導入されていない液体が余剰流路7に流動して計量部3から離反して移動する。このため、計量部3の内部に導入されている液体と、計量部3に導入されていない液体とが分離される。このときの所定の圧力P1は、計量部3に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、かつ、計量部3に導入された液体が流動を開始する圧力よりも低い圧力である。すなわち、圧力P1を加えたときには、計量部3の内部で計量された液体は流動しない。
【0063】
次に、計量部3の内部に導入されている液体と、計量部3に導入されていない液体とが分離されているとき、図9に示すように液体保持部2の開口21(上方)から所定の圧力P2を加える。そして、圧力P2を加えることによって計量部3の内部に導入されている計量された液体が吐出部5から計量部3の外部である反応部6に吐出される。このときの所定の圧力P2は、余剰流路7に流動して計量部3に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、さらに計量部3に導入された液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力である。すなわち、圧力P2を加えたときには、計量部3の内部で計量された液体が流動する。
【0064】
最後に、圧力P2を加えて計量した液体を計量部3の外部に吐出した後、圧力P2を止めることによって余剰流路7に流動して計量部3に導入されていない液体が液体保持部2側に戻る。そして、再び図7に示すように導入部4の毛細管力によって液体が計量部3に導入されて、当該計量部3の内容積によって所定の体積に計量される。その後、圧力P1を加えることで計量部3の内部に導入されている液体と、計量部3に導入されていない液体とが分離され(図8参照)、圧力P2を加えることで計量部3の内部に導入されている計量された液体が吐出部5から吐出される(図9参照)。すなわち、計量した液体を計量部3の外部に吐出した後、計量部3に導入されていない液体を計量部3に導入して再利用することが可能である。なお、圧力P2を加えて計量した液体を計量部3の外部に吐出したときに、余剰流路7に流動して計量部3に導入されていない液体を再利用せずに破棄してもよい。
【0065】
ところで、上述した分注器では、反応部6の内部に液体(試薬、検体試料)が導入された形態、もしくは反応部6の内壁面にドライケミストリなどの固体試薬が塗布された形態としておく。そして、これらの形態の分注器を従前からある自動分析装置に設置して、マイクロピペッターやシリンジ分注器などの汎用的な分注器によって液体保持部2の開口21から液体(試薬、検体試料)を導入する。そして、計量部3で計量した液体を反応部6に吐出することによって、反応部6の内部での液体の反応過程を時系列的に測光して試薬と検体試料との反応結果に基づいて検体試料の分析を行うことが可能になる。
【0066】
したがって、上述した実施の形態における分注器では、各構成を一体として液体保持部2に保持した液体を計量部3で計量して反応部6に吐出するので、液体保持部2への液体の導入を汎用的な分注器によって計量部3の計量精度(1マイクロリットルレベルを下回り、好ましくは数十ナノリットルから数マイクロリットルレベル)よりも低い精度(1マイクロリットルレベルを上回る量)で予備分注することが可能である。この結果、従前からある汎用的な分注器を用いても1マイクロリットルレベルを下回る量の液体を正確かつ容易に計量することが可能になる。
【0067】
また、計量部3に導入されていない液体を圧力によって計量部3から離反して移動させることで、計量部3に導入された液体と計量部3に導入されていない液体とを分離する。このため、計量に必要な液体から計量に不要な液体を切り離すので、計量部3から吐出部5を介して液体を吐出するときに計量した液体以外の液体が吐出される事態を防ぐことが可能になる。
【0068】
また、導入部4は、毛細管力によって液体を計量部3へと導入する。このため、1マイクロリットルレベルを下回る液体を容易に計量部3に導入することが可能になる。
【0069】
また、導入部4は、液体保持部2と計量部3とを接続する貫通孔である。このため、液体保持部2に保持した液体を計量部3に対して正確に導入することが可能になる。さらに、導入部4は、液体保持部2に導入された液体の液面よりも下方に位置するので、予備分注の分注量は従来技術ほどの精度は必要としない。
【0070】
また、計量部3、導入部4および吐出部5は、液体保持部2と反応部6との間を隔てる隔壁8に含まれている。さらに、計量部3、導入部4および吐出部5の少なくとも一部が液体保持部2および反応部6を形成する部材と同一の部材中に設けられている。このため、各構成を高い精度で容易に形成することが可能であり、かつ、各構成の繋がりを高い精度で容易に得ることが可能である。
【0071】
また、液体保持部2の開口21の面積は、当該液体保持部2を上側から見たときに導入された液体の液面の面積を含む。具体的には、液体保持部2は、垂直方向下側に行くほど液体を保持する水平方向の断面積が小さくなる斜面部22を持っている。このため、開口21からは液体を導入し易く、かつ、液体保持部2に保持した液体を下方に集約することが可能になる。
【0072】
また、計量部3は、液体保持部2に保持された液体の液面よりも下方に存在する。このため、液体保持部2に予備分注した液体の量が少なくても計量する量を満たせば液体を計量部3に導入して計量することが可能になる。
【0073】
また、吐出部5の断面積は、液体の流れる方向に垂直な面において計量部3の断面積よりも小さくなっている。このため、計量部3よりも吐出部5の流路抵抗が最も大きいので計量部3に液体を充分に満たして計量を正確に行うことが可能になる。さらに、吐出部5の内壁面が疎水性である。このため、液体を計量部3の内部と外部とで分離するので、液体の計量を正確に行うことが可能になる。
【0074】
また、導入部4には、計量部3に導入されていない液体が流れる余剰流路7がさらに接続されている。このため、計量部3に導入された液体と計量部3に導入されていない液体とを分離する際に、計量部3に導入されていない液体を流動させて案内することが可能になる。
【0075】
また、余剰流路7において導入部4と反対側の端部(他端部72)は開空間に繋がっている。このため、計量部3に導入された液体と計量部3に導入されていない液体とを分離する際に、計量部3に導入されていない液体を比較的低い圧力で余剰流路7に流動させることが可能になる。
【0076】
また、余剰流路7における導入部4側から開空間側に向かう流路抵抗は、吐出部5における計量部3側から反応部6側に向かう流路抵抗よりも小さい。このため、計量部3に導入された液体と計量部3に導入されていない液体とを分離する際に、計量部3に導入されていない液体を先に余剰流路7に流動させて上記分離をより正確に行うことが可能になる。
【0077】
そして、上述した分注器による分注方法では、導入された液体が上方から圧力を受ける液面を形成するように液体を保持する過程と、保持された液体をその液面より下方の位置に設けた計量部3に導入して所定の体積に計量する過程と、保持された液体の液面の上方から所定の圧力を加えることによって計量された液体を前記計量部の外部に吐出する過程とを含む。すなわち、保持した液体の量に関わらず計量部3に適宜導入して計量し、この計量した液体を圧力によって計量部3の外部に吐出する。このため、保持する液体の導入を汎用的な分注器によって計量部3の計量精度(1マイクロリットルレベルを下回り、好ましくは数十ナノリットルから数マイクロリットルレベル)よりも低い精度(1マイクロリットルレベルを上回る量)で予備分注することが可能である。この結果、従前からある汎用的な分注器を用いても1マイクロリットルレベルを下回る量の液体を正確かつ容易に計量することが可能になる。
【0078】
また、液面に圧力を加えたとき、計量部3に導入されていない液体を計量部3から離反移動させることで計量部3に導入された液体と計量部3に導入されていない液体とを分離する過程を含む。このため、計量に必要な液体から計量に不要な液体を切り離すので、計量部3の外部に液体を吐出するときに計量した液体以外の液体が吐出される事態を防ぐことが可能になる。
【0079】
また、液面に圧力を加える過程において、計量部3に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、かつ、計量された液体が流動を開始する圧力よりも低い圧力を加えて計量部3に導入された液体と計量部3に導入されていない液体とを分離する過程を含む。このため、計量部3の内部で計量された液体を流動させずに当該液体から計量部3に導入されていない液体を切り離すことが可能になる。
【0080】
また、液面に圧力を加える過程において、計量部3に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、さらに計量部3に導入された液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力を加えて計量部3の外部に液体を吐出する過程を含む。このため、計量部3に導入されている液体から計量部3に導入されていない液体を切り離した状態で、計量部3の内部で計量された液体を流動させて当該計量部3の外部に吐出することが可能になる。
【0081】
また、液面に圧力を加える過程において、計量部に導入されていない液体を廃棄する過程を含む。このため、計量した必要な液体を確実に得ることが可能になる。
【0082】
また、計量した液体を計量部3の外部に吐出した後、計量部3に導入されていない液体を計量部3に導入する過程を含む。このため、計量していなかった液体を再利用して計量することが可能になる。
【0083】
(第2実施の形態)
図10は本発明に係る分注器の第2実施の形態を示す縦断面図である。なお、以下に説明する第2実施の形態において、上述した第1実施の形態と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0084】
図10に示すように第2実施の形態における分注器は、計量部3、導入部4および吐出部5の組み合わせを複数組(本実施の形態では2組)有して、各組み合わせの導入部4を同数の液体保持部2および余剰流路7に接続し、かつ、各組み合わせの吐出部5を唯一の反応部6に対して接続してある。
【0085】
各組み合わせの計量部3は、同じ内容積でもよいが、それぞれ異なる内容積であることが好ましい。本実施の形態では、図10において反応部6の左側の計量部3が反応部6の右側の計量部3よりも大きい体積の液体を計量する態様で形成してある。そして、例えば図10において反応部6の左側の液体保持部2に検体試料を導入することで左側の計量部3によって当該検体試料の体積を計量して反応部6に吐出する。一方、図10において反応部6の右側の液体保持部2に試薬を導入することで右側の計量部3によって当該試薬の体積を計量して反応部6に吐出する。これにより、唯一の反応部6に検体試料および試薬などの異なる液体を吐出して反応させることが可能になる。
【0086】
なお、上述した第2実施の形態では、主器体11に計量部3、導入部4、吐出部5、反応部6および余剰流路7の一部と、液体保持部2とを切削して形成して、当該主器体11の下面を平坦に形成してある。また、副器体12の上面に対して計量部3、導入部4、吐出部5、反応部6および余剰流路7の一部を切削して形成してある。そして、主器体11の下面と副器体12の上面とを接合して器体1をなしている。
【0087】
(第3実施の形態)
図11は本発明に係る分注器の第3実施の形態を示す概略斜視図である。なお、以下に説明する第3実施の形態において、上述した第1実施の形態と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0088】
図11に示すように第3実施の形態における分注器は、計量部3、導入部4および吐出部5の組み合わせを複数組(本実施の形態では3組)有して、各組み合わせの導入部4を同数の液体保持部2および余剰流路7に接続し、かつ、各組み合わせの吐出部5を唯一の反応部6に対して接続してある。
【0089】
各組み合わせの計量部3は、同じ内容積でもよいが、それぞれ異なる内容積であることが好ましい。本実施の形態では、例えば図11において小の計量部3を30ナノリットルの液体を計量する内容積とし、中の計量部3を50ナノリットルの液体を計量する内容積とし、大の計量部3を110ナノリットルの液体を計量する内容積とする。これにより、小の計量部3で計量した回数×30ナノリットルの液体を計量して反応部6に吐出することが可能になる。また、中の計量部3で計量した回数×50ナノリットルの液体を計量して反応部6に吐出することが可能になる。また、大の計量部3で計量した回数×110ナノリットルの液体を計量して反応部6に吐出することが可能になる。さらに、小、中、大の計量部3を選択的に組み合わせた量の液体を計量して反応部6に吐出することが可能になる。
【0090】
なお、第3実施の形態において、上述した第2実施の形態と同様に各液体保持部2に異なる液体をそれぞれ保持すれば、異なる液体を反応部6に吐出することができる。
【0091】
(第4実施の形態)
図12は本発明に係る分注器の第4実施の形態を示す概略斜視図である。なお、以下に説明する第4実施の形態において、上述した第1実施の形態と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0092】
図12に示すように第4実施の形態における分注器は、計量部3、導入部4および吐出部5の組み合わせを複数組(本実施の形態では3組)有して、各組み合わせの吐出部5を同数の反応部6に接続し、かつ、各組み合わせの導入部4を唯一の液体保持部2および余剰流路7に対して接続してある。
【0093】
各組み合わせの計量部3は、同じ内容積であって、それぞれ同じ体積の液体を計量する。例えば、計量部3を30ナノリットルの液体を計量する内容積とする。これにより、唯一の液体保持部2に保持した同一の液体30ナノリットルづつ、一度の操作で計量して各反応部6にそれぞれ分けて吐出することが可能になる。
【0094】
また、各組み合わせの計量部3の内容積をそれぞれ異なる内容積にする。この場合、液体保持部2に保持した液体の液面に加えた圧力によって各計量部3で計量してある液体が反応部6に全て吐出する態様で各吐出部5の流路抵抗(断面積)を調整する。これにより、唯一の液体保持部2に保持した同一の液体を各計量部3で異なる量に計量して各反応部6にそれぞれ分けて吐出することが可能になる。
【0095】
(第5実施の形態)
図13は本発明に係る分注器の第5実施の形態を示す縦断面図である。なお、以下に説明する第5実施の形態において、上述した第1実施の形態と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【0096】
図13に示すように第5実施の形態における分注器は、上述した第1実施の形態に対して計量部3、導入部4、吐出部5および反応部6の構成が異なる。具体的には、導入部4が液体保持部2の底部から下方に向けて設けてあり、その下側に計量部3を設け、さらに計量部3の下側に吐出部5を設けて、当該吐出部5を器体1の下側に開口して設けてある。反応部6は、吐出部5に接続する態様で器体1の下側に設けてある。この反応部6は、器体1に対して一体、もしくは着脱可能に設けてあってもよい。この場合には、主器体11に液体保持部2、計量部3、導入部4、吐出部5、余剰流路7を形成し、計量部3を形成した副器体12を、液体保持部2に保持される液体に対して垂直方向に接合して組み立てる。また、副器体12に平坦な板体を用いて接合してもよい。
【0097】
このように第5実施の形態における分注器であっても上述した第1実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。また、第5実施の形態の構成で、上述した第2〜第4の実施の形態の構成とすることも可能である。
【0098】
なお、図には明示しないが、上述した第1〜第5実施の形態において、それぞれ器体1の外部に開口する部位に蓋を設けてもよい。蓋を設けることによって液体を保持したまま液体を外気にさらすことなく器体1を運搬することが可能になる。
【0099】
また、図には明示しないが、上述した第1〜第5実施の形態における構成を複数並列した分注器として構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0100】
【図1】本発明に係る分注器の第1実施の形態を示す縦断面図である。
【図2】図1に示した計量部の周辺を拡大した縦断面図である。
【図3】図1に示した分注器の組み立て例を示す斜視図である。
【図4】図1に示した分注器の組み立て例を示す縦断面図である。
【図5】図1示した分注器による液体の計量過程を示す縦断面図である。
【図6】図1示した分注器による液体の計量過程を示す縦断面図である。
【図7】図1示した分注器による液体の計量過程を示す縦断面図である。
【図8】図1示した分注器による液体の計量過程を示す縦断面図である。
【図9】図1示した分注器による液体の計量過程を示す縦断面図である。
【図10】本発明に係る分注器の第2実施の形態を示す縦断面図である。
【図11】本発明に係る分注器の第3実施の形態を示す概略斜視図である。
【図12】本発明に係る分注器の第4実施の形態を示す概略斜視図である。
【図13】本発明に係る分注器の第5実施の形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【0101】
1 器体
11 主器体
12 副器体
2 液体保持部
21 開口
22 斜面部
3 計量部
4 導入部
5 吐出部
6 反応部
7 余剰流路
71 一端部
72 他端部
8 隔壁
【特許請求の範囲】
【請求項1】
導入された液体が上方から圧力を受ける液面を形成するように当該液体を保持する液体保持部と、
前記液体保持部に保持された液体を導入してその体積を所定の量に計量する計量部と、
前記液体保持部に保持された液体の液面よりも下方に位置して前記液体保持部と前記計量部とを接続し、前記液体保持部に保持された液体を前記計量部に導入する流路となる導入部と、
前記計量部で計量された液体を前記計量部の外部に吐出する吐出部と、
を有し、前記液体保持部に保持した液体の液面に所定の圧力を加えることによって前記計量部で計量された液体を前記吐出部から吐出することを特徴とする分注器。
【請求項2】
前記計量部に導入されていない液体を前記圧力によって前記計量部から離反して移動させることで前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離して、前記計量部の外部への液体の吐出が行われることを特徴とする請求項1に記載の分注器。
【請求項3】
前記液体保持部の内壁面は、垂直方向下側に行くほど液体を保持する水平方向の断面積が小さくなることを特徴とする請求項1に記載の分注器。
【請求項4】
前記液体保持部は、保持した液体の液面よりも上方の位置に当該液体を外部から導入する開口を有し、前記開口の面積は前記液体保持部を上側から見たときに導入された液体の液面の面積を含むことを特徴とする請求項1に記載の分注器。
【請求項5】
前記液体保持部は、前記計量部の計量精度よりも低い精度で予備分注された液体が前記開口から導入されることを特徴とする請求項4に記載の分注器。
【請求項6】
前記計量部は前記液体保持部に保持された液体の液面よりも垂直方向において下に存在することを特徴とする請求項1に記載の分注器。
【請求項7】
前記導入部は、前記液体保持部と前記計量部とを接続する貫通孔であることを特徴とする請求項1に記載の分注器。
【請求項8】
前記導入部には前記計量部に導入されていない液体の流れる余剰流路がさらに接続されていることを特徴とする請求項1に記載の分注器。
【請求項9】
前記余剰流路において、前記導入部と反対側の端部は開空間に繋がっていることを特徴とする請求項8に記載の分注器。
【請求項10】
前記余剰流路の前記導入部から前記開空間に向かう流路抵抗は、前記吐出部の前記計量部から外部に向かう流路抵抗よりも小さいことを特徴とする請求項9に記載の分注器。
【請求項11】
導入された液体が上方から圧力を受ける液面を形成するように当該液体を保持する過程と、
保持された液体をその液面より下方の位置に設けた導入部を介して計量部に導入して所定の体積に計量する過程と、
保持された液体の液面の上方から所定の圧力を加えることによって計量された液体を前記計量部の外部に吐出する過程と、
を含むことを特徴とする分注方法。
【請求項12】
保持された液体を計量するとき、当該液体を毛細管力によって前記計量部に導入する過程を含むことを特徴とする請求項11に記載の分注方法。
【請求項13】
液面に圧力を加えたとき、前記計量部に導入されていない液体を前記計量部から離反移動させることで前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離する過程を含むことを特徴とする請求項11に記載の分注方法。
【請求項14】
液面に圧力を加える過程において、前記計量部に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、かつ、計量された液体が流動を開始する圧力よりも低い圧力を加えて前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離する過程を含むことを特徴とする請求項11に記載の分注方法。
【請求項15】
液面に圧力を加える過程において、前記計量部に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、さらに前記計量部に導入された液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力を加えて前記計量部の外部に液体を吐出する過程を含むことを特徴とする請求項11に記載の分注方法。
【請求項16】
液面に圧力を加える過程において、前記計量部に導入されていない液体を廃棄する過程を含むことを特徴とする請求項11に記載の分注方法。
【請求項17】
計量した液体を前記計量部の外部に吐出した後、前記計量部に導入されていない液体を前記計量部に導入する過程を含むことを特徴とする請求項11に記載の分注方法。
【請求項1】
導入された液体が上方から圧力を受ける液面を形成するように当該液体を保持する液体保持部と、
前記液体保持部に保持された液体を導入してその体積を所定の量に計量する計量部と、
前記液体保持部に保持された液体の液面よりも下方に位置して前記液体保持部と前記計量部とを接続し、前記液体保持部に保持された液体を前記計量部に導入する流路となる導入部と、
前記計量部で計量された液体を前記計量部の外部に吐出する吐出部と、
を有し、前記液体保持部に保持した液体の液面に所定の圧力を加えることによって前記計量部で計量された液体を前記吐出部から吐出することを特徴とする分注器。
【請求項2】
前記計量部に導入されていない液体を前記圧力によって前記計量部から離反して移動させることで前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離して、前記計量部の外部への液体の吐出が行われることを特徴とする請求項1に記載の分注器。
【請求項3】
前記液体保持部の内壁面は、垂直方向下側に行くほど液体を保持する水平方向の断面積が小さくなることを特徴とする請求項1に記載の分注器。
【請求項4】
前記液体保持部は、保持した液体の液面よりも上方の位置に当該液体を外部から導入する開口を有し、前記開口の面積は前記液体保持部を上側から見たときに導入された液体の液面の面積を含むことを特徴とする請求項1に記載の分注器。
【請求項5】
前記液体保持部は、前記計量部の計量精度よりも低い精度で予備分注された液体が前記開口から導入されることを特徴とする請求項4に記載の分注器。
【請求項6】
前記計量部は前記液体保持部に保持された液体の液面よりも垂直方向において下に存在することを特徴とする請求項1に記載の分注器。
【請求項7】
前記導入部は、前記液体保持部と前記計量部とを接続する貫通孔であることを特徴とする請求項1に記載の分注器。
【請求項8】
前記導入部には前記計量部に導入されていない液体の流れる余剰流路がさらに接続されていることを特徴とする請求項1に記載の分注器。
【請求項9】
前記余剰流路において、前記導入部と反対側の端部は開空間に繋がっていることを特徴とする請求項8に記載の分注器。
【請求項10】
前記余剰流路の前記導入部から前記開空間に向かう流路抵抗は、前記吐出部の前記計量部から外部に向かう流路抵抗よりも小さいことを特徴とする請求項9に記載の分注器。
【請求項11】
導入された液体が上方から圧力を受ける液面を形成するように当該液体を保持する過程と、
保持された液体をその液面より下方の位置に設けた導入部を介して計量部に導入して所定の体積に計量する過程と、
保持された液体の液面の上方から所定の圧力を加えることによって計量された液体を前記計量部の外部に吐出する過程と、
を含むことを特徴とする分注方法。
【請求項12】
保持された液体を計量するとき、当該液体を毛細管力によって前記計量部に導入する過程を含むことを特徴とする請求項11に記載の分注方法。
【請求項13】
液面に圧力を加えたとき、前記計量部に導入されていない液体を前記計量部から離反移動させることで前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離する過程を含むことを特徴とする請求項11に記載の分注方法。
【請求項14】
液面に圧力を加える過程において、前記計量部に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、かつ、計量された液体が流動を開始する圧力よりも低い圧力を加えて前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離する過程を含むことを特徴とする請求項11に記載の分注方法。
【請求項15】
液面に圧力を加える過程において、前記計量部に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、さらに前記計量部に導入された液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力を加えて前記計量部の外部に液体を吐出する過程を含むことを特徴とする請求項11に記載の分注方法。
【請求項16】
液面に圧力を加える過程において、前記計量部に導入されていない液体を廃棄する過程を含むことを特徴とする請求項11に記載の分注方法。
【請求項17】
計量した液体を前記計量部の外部に吐出した後、前記計量部に導入されていない液体を前記計量部に導入する過程を含むことを特徴とする請求項11に記載の分注方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2006−132991(P2006−132991A)
【公開日】平成18年5月25日(2006.5.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−319784(P2004−319784)
【出願日】平成16年11月2日(2004.11.2)
【出願人】(000000376)オリンパス株式会社 (11,466)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年5月25日(2006.5.25)
【国際特許分類】
【出願日】平成16年11月2日(2004.11.2)
【出願人】(000000376)オリンパス株式会社 (11,466)
【Fターム(参考)】
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