JPH09500593A - 液体移送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ピペット配列用ホルダを含む液体移送装置である。カップ部を有する予備成形たわみメンブレン１７はピペットの基部上側開口部上にあり、ピペット基部上側開口部内に延びていてハウジングとの間でサンドイッチ状に挟まれる。ハウジング内の空気を減圧した真空は、基部上側開口部でメンブレンを外反させ、ピペット内に減圧状態をもたらす。ピペットは、その末端部を液体に浸しておくと実質的に等量の液体をピペット内に吸引する。一実施例において、外反するメンブレンの上向きの移動、ひいてはピペット内に吸引する液量を制御する可動プランジャーが提供される。予備成形メンブレンの製造法も示される。

Description

【発明の詳細な説明】 液体移送装置 技術分野 本発明は検体検査装置などに使用される体液などの液体移送装置からびに前記 液体移送装置のピペットとメンブレンとを接合する方法に関する。 背景技術 多くの医療診断検査においては、しばしば多くの患者から区分された等量の体 液を試験管やキューベットなどの配列に同時に取出す必要がある。あるいは逆に 、等量の試薬を試験管やキューベットなどの配列に添加することも必要であり、 その場合、当該配列には予め患者の体液成分が注入されてある。単一ピペットを 用いる場合、精度は制御可能であるが、効率と迅速性を必要とするほとんどの診 断検査は配列方式によって実施されており、同じ患者の体液に関して一連の異な る検査が行われたり、多くの患者の体液に関して同一検査がなされたりする。 かかる場合には、如何なる種類の液体移送であっても高度な精度と再現性をも って遂行されることが必須の要件となる。 発明の開示 本発明は、それぞれが実質的に延伸する一つまたは複数の垂直配置ピ ペットもしくはピペット状構造を含む装置を提供する。前記装置におけるピペッ トは、チューブが両端で開放され、下側開口部は上側開口部より幾分小さめで、 チューブ下側が先端に向け下向きに先細テーパーになっている、ある量の吸引液 体を移送するためのチューブと定義される。各ピペットは、水平面沿いに実質的 に同一高さにある末端部で終端している。各末端部は、夫々、ピペットの基部上 側開口部の周囲で固定された非弾性の予備成形たわみメンブレンを有し、前記メ ンブレンは、詳述するとピペットの基部上側開口部に延びるカップ状構造へと通 常下向きに延びた複数の丸形部分を有する。ピペットの基部上側開口部は夫々ハ ウジング内で終端する。ハウジングは詳述すると、ピペットを夫々の端部で保持 しなから移動させる。非弾性の予備成形メンブレンが上側開口部とハウジングに 規定される空間との中間に位置決めされる事実により、ピペットの基部上側開口 部からハウジングへ直接アクセスできないことを特に指摘しておく。ピペットは 、ポリウレタンやポリプロピレンなどのポリオレフィンで形成される。 ハウジングは、制御された真空発生源に導管が固定された出口ポートを有する 。ハウジングに規定された空間内に真空状態が形成されるので、非弾性の予備成 形メンブレンのカップ部がハウジング開口部からハウジング内に外反する。 一実施例において、垂直方向に移動可能なプランジャーの丸形制止手段がピペ ット基部上側開口部上に調節可能に位置している。かくしてプランジャー手段の 丸形部分が外反したカップ状メンブレンと接触し、前記プランジャーの存在によ ってさらに上向きに外反させようとする移動を抑制する。前記プランジャーの垂 直方向の位置決めはピペットにより移送し得る液量を制御する。 運転において、複数のピペットを移動するハウジングは適当なキャリッジ手段 により、その一部を除去して移送すべき液体を入れた開放皿または開放タンク上 に移動される。 本発明のピペットを移動するハウジングは、ピペットの末端部が液体の液面下 まで延びた位置まで下向きに垂直に移動される。 ハウジングが前記位置にて負圧または減圧を受けた場合、前記一実施例では、 対応する夫々のプランジャーにハウジングが接する位置までメンブレンのカップ を外反させる結果をもたらす。ピペット基部上側の各開放部分から外反したカッ プ状メンブレン上部の曲率半径と同一である曲率半径を説明するには、特に、下 向きに延びるプランジャーを形成させるのが望ましいことが判明した。このよう にして、メンブレンの外反が各ピペット配列内に減圧を引き起こし、その結果、 所定量の液体が実質的に同一液面まで夫々のピペット内に移動して等量の配分を もたらすことになる。 上記の時点において、ピペットを移動させるハウジングは、ピペットの末端部 、または先端が液体および液体を入れた容器皿の縁よりも上の箇所まで垂直に持 ち上げられる。液体の移送中においては、ハウジング内で空気差圧が保持されて いる。ピペットの上側開口部は十分に小さく、移送すべき液体は、希望する時点 までピペットから降下されないだけの十分な粘性を有している。 液体を充填したピペット配列を移送するハウジングは、ピペット先端が個別に 配置された試験管やキューベット、あるいは適当な容器の上に正しく芯合せされ るまで水平に移動される。前記位置にていったんハウジング内の真空状態が解除 されると、各ピペット内の液体がピペットから、次工程ステップが開始され得る 夫々の容器内へと降下する。 ハウジングとそれに伴うピペット配列は、必要があれば同一の要領で再使用で きるが、ハウジングは、排出の最後にカップ状メンブレンを備えた新しいピペッ ト・セットとの交換をもって処分できる設計とし、かくして汚染を回避できるよ うにさせている。 本発明の重要な特徴は、配列ピペットの基部上側開口部に固着される前に予備 成形される複数のカップ部を有する非弾性メンブレンの製造に関連する製造技術 にも見出し得る。略述すると、ポリエチレンなどのポリオレフィンの熱可塑性メ ンブレンを、隙間を設けた複数のカップ部を有する雄型を用いて熱間真空成形す る。次に、成形された熱可塑性メンブレンを付着させたままの雄型を上向きに向 き合ったピペット配列上に位置させて、これにカップを正確に芯合せさせる。次 に、雄型をピペット上部開口部に合わせると、カップ状のメンブレンが取出され る。ピペットに弱真空状態を生成させて吸引するとメンブレンの取出しがより効 果的となり、反対に雄型の気孔部から空気圧を加えると予備成形メンブレンを適 正な位置まで誘導することを支援しうる。上述したように、予備成形メンブレン のカップ部はピペットの基部上側開口部内に延びている。メンブレンのカップ間 の接続部は、上向きに向き合うピペットのリム部に位置している。この位置決め された予備成形メンブレンとピペットはいずれもポリオレフィンにより形成され ているので、メンブレンは接続部に沿って、上向きに向合ったピペットのリム部 と良好に熱間シールされる。熱間シールは、ピペットのリム部に重なっているメ ンブレン部分に対し、付属した環状部を有する加熱シーラーを瞬間的に接触させ ることで達成される。メンブレンの厚さは非常に薄いが、ここに述べる予備成形 および内側配置の技術は、メンブレンを自立型とする必要性を回避できる。メン ブレンの原価は取るに足らない金額であり、ポリ エチレンなどのポリオレフィンから形成するピペットの原価は、ユーザーがピペ ットおよびそれに付帯する予備成形メンブレンを１回使用しただけで使い捨てに できるほど安価であることを指摘しておく。 図面の簡単な説明 図１は、液体を入れた容器皿を伴う本発明にかかる装置の縦分解組立図である 。 図２は、装置の一実施例の断面分解組立図である。 図３は、液体を充填する前の図２実施例にかかる装置の概略断面図である。 図４は、液体を充填した図２実施例にかかる装置の概略断面図である。 図５は、充填されていない図２実施例にかかる装置の概略断面図である。 図６は、予備成形カップ状メンブレンの成形第１段階における雄型の概略断面 図である。 図７は、成形第２段階を示す同じ概略断面図である。 図８は、成形第３段階を示す同じ概略断面図である。 図９は、ピペットの概略断面位置決めを伴う成形第４段階を示す同じ概略断面 図である。 図10は、次の成形段階を示す図９と同じ概略断面図である。 図11は、その後の成形段階を示す図10と同じ概略断面図である。 図12は、一体に熱間シールされようとしている予備成形カップ状メンブレンお よびピペットの概略断面図である。 図13は図12と同じく、予備成形メンブレンのピペットへの熱間シールを示す説 明図である。 図14は、予備成形カップ状メンブレンと接合されたピペットの概略断面図であ る。 図15は、第２実施例のハウジングによる液体移送第１段階の概略断面図である 。 図16は図15と同じく、移送される液体の吸引状態を示す説明図である。 図17は、液体の分注を示す図15の実施例の概略断面図である。 図18は、気体駆動ベンチュリを介した真空の生成を示す部分断面図である。 図19は図18と類似しており、ピペットから液体を分注するための気体加圧を示 す説明図である。 図20は、予備成形メンブレンの厚さ変動をより明瞭に示す概略断面図である。 図21は、加熱シーラー下側の概略透視図である。 発明を実施するための最良の形態 まず、図１を参照するに、プランジャー13を有するハウジング11の下側を見る ことができる。 ガスケット15は適性な寸法を備え、ハウジング11内に取付けられる。複数のカ ップ部を有する予備成形メンブレン17はガスケット15の内側に挿着され、あるい はその下側に接合し得る。前記メンブレンは、キャリア21に固定された裁頭円錐 形ピペット23の基部上側開口部に重ってその内部に延ぴるよう位置決めされた凹 部またはカップ19部を有する。 上述のように示した配列をユニットとして組立ててから、移送する液体を移送 するための液体を入れた容器皿25内に垂直に供給する。 前記構造の概略図により液体移送ピペット２個だけが示されている。液体移送 ピペット１個だけの方が役に立つかも知れない。その一方で、 ３個以上の液体移送ピペットを使用することも可能である。例えは、通常、一人 の患者からの単一血清サンプルについて複数の診断検査が実施される。このため 、多数の容器に同時に充填する必要がある。各容器がすでに特定試薬液を含んで いたり、あるいは希望により、あるいは必要に応じて後で適切な試薬液を容器に 添加することも可能である。 ここで再び図面を参照し、断面分解組立図である図２を参照する。図２からハ ウジング11を参照するに、ハウジング11は、球頭部27で終端するプランジャー13 を移動させる。プランジャー13はステム29を備え、このステム29は、ハウジング 11の開口部31を貫通して延び、垂直に上下運動するとともに、Ｏリング33を用い て密封されている。前記プランジャーは、上部ハンドル35にて終端している。 ハウジングは、ハウジング11内の空間39につき内部的に必要な真空または加圧 保持のための導管（図示されていない）が取り付けられた管状短片37を有してい る。ハウジング11は、そのハウジング11から間隔を置いており、内向きに延びた 肩部43で終端する環状のたわみ部41を備える。 ハウジング11内の下部には、夫々の末端部に小口径オリフィス45と充分に考慮 された幅広い口47を備えた裁頭円錐状ピペット23が設けられる。予備成形カップ 状メンブレン17は詳述するとガスケット15上で挿着し、ガスケットとピペット23 の水平延長フランジ49の間にサンドイッチ状に挟着される。環状部分41の肩部43 は、フランジと一緒にハウジング、予備成形カップ状メンブレン、ピペットを固 定するためフランジ49の下でぴったり接合するように設計される。 図３は、組立てたのと同一の組立部品を示す。組立装置が容器皿25の中の液体 51に浸漬される点に留意されたい。 前記装置は、垂直方向に、また必要なら水平方向にも、装置を移動さ せる適切な在来のキャリッジ手段（図示されていない）により、例えば、図３に 示した位置に移動される。 図３において、液体の浸入を防ぐ大気がピペット内に存在しているので、液体 はピペット内部に浸入していない。 次に図４において、ハウジング11内の空間39では弱真空状態の生成の影響を見 ることができる。予備成形カップ状メンブレン17のたわみ性、および弱真空状態 の存在により、前記メンブレンが凹部またはカップ部19を有しプランジャー球頭 部27に対峙する形で上向きに引張られたことが判明する。ハウジング内の弱真空 状態に対応してメンブレンが上向きに外反するので、結果として、ある量の液体 51を吸引させる弱真空状態がピペット内部に同様に発生する点にも気付くであろ う。 いったん前記ピペットがハウジングに使用されると、ハウジングおよびハウジ ングが移動させるピペットは容器皿から引上げられて、適切な手段（図示されて いない）により移動され、ピペットはラックに配列された個々の試験管、あるい は多重滴定配列の一部となる容器57上に位置決めされる。 図５において、夫々のピペットがその末端部を個々の試験管などに延びるよう に位置決めされた本発明の装置を見出し得る。液体は、ハウジング11内の空間39 の気体圧力を増加させることにより試験管内に分注される。加圧により、液体を 夫々のオリフィス45から試験管57の中に分注させるようにメンブレン17のカップ 部はプランジャー13から移動して離反され、メンブレンはカップ状の構成を取戻 している。 図６乃至14において、複数のカップ部を有するメンブレンが製造されてから上 向きに向合うピペットのリム部分に固着される独創的な方法について順次、説明 する。図６において、丸形突起61を有する雄型60が用 意される。上記雄型60は、雄型60のハウジング部64内にある空間63と連通してい る一連の穴62を有する丸形突起61が多孔質にて形成されている場合には穴62を必 要としない。ハウジング部64は、必要に応じて交互に真空を生成させたり、圧力 を提供したりする導管コネクタ65を有する。図７に示すごとく、平面状のメンブ レン17は雄型60と接するように位置される。メンブレン17と雄型60との環境は、 熱間真空技術を支援するために加熱されている。図８において、前記空間63に真 空が形成され、これによりカップ部が成形されて、雄型の表面と複雑な接触をす るメンブレン17を示している。図９において、上記ピペット23の配列と成形メン ブレン17とは、芯合せされている。図10において、ピペット23と、成形メンブレ ン17の平坦表面がピペット23基部のリム縁部の間でサンドイッチ状に挟着される 位置まで移動されている。成形メンブレン17は、前記成形メンブレン17を取出す るため雄型に形成した空間63を加圧するように位置されている。図11において、 雄型60を引上げてピペット上に成形メンブレン17を残留させているが接着位置ま でには到達していない状態を示す。図12において、ピペット上に移動された成形 メンブレンを載せたピペットは、付属したリング71を有する加熱シーラーの中心 とが一致される。図13において、加熱シーラー70は、ピペットのリム上で成形メ ンブレンの平坦部とが瞬間的に接触させられ、かくして平坦部はリムに確実に接 着される。このようにして接着剤の使用が必要でないことが判明する。図14にお いて、カップ部を備えた成形メンブレンを有する最終製品がピペット23のリムに 確実に固着されたことが判明できる。 上述した工程において強調されたごとく、メンブレン17は非弾性であるが、そ のカップ部を備えた形状への製造過程において、必要に応じて変形を促進させる ためにメンブレンに熱が供給されている真空成形過程 において一定程度の変形を受けることがある。真空成形メンブレンの拡大図によ り、メンブレン17は変形されており、成形カップ端部とメンブレンの平坦部の間 にある合流部73でメンブレンが幾分薄くなっていることが判明した。このような 薄い合流部73は所望のたわみ性を提供するので、カップ部が外反すると合流部の より薄い部分がヒンジの作用をする。 図21において、熱供給衝突リング71を有する加熱シーラー70の底面をより明瞭 に示している。 図３、４、５の実施例に示すごとく、図15、16、17は、容器皿の内側にある液 体のピペット先端の位置決めを示している。かくして、成形メンブレン上部の真 空はカップ部を外反させ、次に空間内および末端の液体を移送するピペット側の 反対側にある成形メンブレンの加圧によりカップ部が正常な位置に移動されるに つれ、ピペットから液体を供給している。 図18および19において、ベンチュリー装置83と接続された導管82を用いて減圧 された空間81を有するハウジング80内の直線状ピペット配列の概略を示している 。加圧された気体がポート84を通ってベンチュリー装置83に流入されると空間81 には真空状態が生成される。上記空間81の減圧は、すでに述べたように成形メン ブレン17のカップ17Ａ部の外反をもたらすものである。 発生源からの加圧された気体がポート85を通って流入され、空間81を加圧する 場合、上述と反対の事態が発生し、ピペットの基部にカップ17Ａ部が外反してめ り込む形状となる。 上述したように、第１の位置では、もしピペットの先端部が液体中に入ってい たら一部の液体がピペット内に吸引され、第２の位置では、液体はピペットから 吐出されることが判明する。 産業上の利用可能性 非弾性予備成形メンブレンの採用により、ピペット配列の中に液体を分注させ るために一時的に変形するように延伸させなければならないという従来の発明の 弾性メンブレンの使用を回避することもできる。弾性メンブレンの伸縮は均一で なく、ピペットへの不均一な分注をもたらすことが知られている。また、弾性メ ンブレンは幾分多孔性であり、多孔性はメンブレンか延伸されると拡大するとい う事実もピペットへの不均一な分注をもたらすこととなる。 カップ部の凹部は、分注される液体量の1/2の容積を有する半球構造となるよ うに予備成形されている。メンブレンは随伴するカップ部とともにたわみ性があ る弾性を有してないので、圧力または真空の変動に拘わらず常に同一の容量のも とで液体を移送できる。上述したように、メンブレンとピペットは互いに熱間シ ールされ、使い捨てできるほど低価格とすることができる。 本発明は、実施例によって開示された請求項のみに限定されるものではなく、 下記の請求項によって限定される必要がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＮ，ＣＺ，ＦＩ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，Ｌ Ｋ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （1） ハウジングは頂部を有し頂部にはハウジング内の空気圧力を増減させるた めのポートを備え底部は開放されており、少くとも１個の凹部を有する１個の非 弾性予備成形たわみメンブレンは前記ハウジングを閉鎖するために前記底部を横 切って固定され、少くとも１個のピペット手段は前記ハウジングの底部に固定さ れて前記メンブレンの一部がピペット基部上側開口部と接し、前記凹部はピペッ トの基部上側開口部内に延びており、前記ハウジング内の空気圧力が減少するこ とによって前記凹部は外反するようにされて、前記ピペット手段のピペット末端 部の下側開口部は移送すべき液体中に浸漬されて前記ピペット内には液体が吸引 されることを特徴とする液体移送装置。 （2） 前記ハウジングは、前記メンブレンの外反を規定するための調節可能なプ ランジャー手段を備え、前記プランジャーは前記ピペット基部上側開口部と芯合 せされた球頭部を含む、請求の範囲第（1）項に記載の液体移送装置。 （3） 前記プランジャーは前記ピペット基部上側開口部と芯合せされた球頭部を 有する、請求項第（2）項に記載の液体移送装置。 （4） 複数の前記ピペットと複数の前記凹部を併設した１個の前記メンブレンを 含み、前記プランジャーは複数の前記球頭部を併設している、請求項第（3）項 に記載の液体移送装置。 （5） 前記球頭部の曲率半径は前記メンブレンの凹部の曲率半径と実質上同等で ある、請求項第（4）項に記載の液体移送装置。 （6） 前記プランジャー手段は前記ハウジング内に往復動可能に配設さ れ、前記ハウジングの頂部を貫通して延びている操作可能なステム部を有してい る、請求項第（5）項に記載の液体移送装置。 （7） 基部上側開口部と末端部にて下向きに延びる下側開口部と有している少く とも１個の熱可塑性ピペットと前記基部上側開口部にて熱可塑性メンブレンとを 接合する方法であって、少くとも１個の突起を有する雄型を備え、前記雄型に前 記熱可塑性メンブレンを合せて突起の形状に適合するように前記熱可塑性メンブ レンを部分的に変形させ、基部上側開口部を有している少くとも１個の前記熱可 塑性ピペットを備え、前記突起の形状を有する前記熱可塑性メンブレンが前記熱 可塑性ピペットの前記基部上側開口部にあるように前記部分的に変形した熱可塑 性メンブレンを前記ピペットの前記基部上側開口部上に保持させ、前記部分的に 変形した熱可塑性メンブレンは前記ピペットの前記基部上側開口部に加熱接着さ れるピペットとメンブレンとを接合する方法。 （8） 前記熱可塑性メンブレンの下側と上側との間の圧力差によって前記熱可塑 性メンブレンは前記雄型に対向して保持される、請求項第（7）項に記載のピペ ットとメンブレンとを接合する方法。 （9） 前記熱可塑性メンブレンは熱間成形される、請求項第（8）項に記載のピ ペットとメンフルンとを接合する方法。 （10）前記熱可塑性メンブレンは熱間真空成形される、請求項第（8）項に記載 のピペットとメンブレンとを接合する方法。 （11）前記熱間成形されたメンブレンと前記ピペットとを空間部を有するハウジ ングに固定させ、前記空間部が真空状態とされたさいに、前記メンブレンの前記 部分的に変形した部分が前記ピペットから外反するステップをさらに含む、請求 項第（10）項に記載のピペットとメンブレンとを接合する方法。