JP2003507163A - プランジャおよびプランジャ上で硬化されたハウジングを備えたサンプリング/ディスペンシング器具 - Google Patents
プランジャおよびプランジャ上で硬化されたハウジングを備えたサンプリング/ディスペンシング器具Info
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Abstract
Description
ペンサに関する。
ランジャ形ピペットがある。ピペットは、一般に、プランジャが配置される中央
ボアを備えた円筒状の外側ハウジングを有している。プランジャは、ボア内で摺
動して、流体または粒状物質等の物質をハウジングの一端のオリフィスから分配
でき、或いは、反対方向に摺動する場合には、流体または粒状物質をハウジング
内に吸引する。このようなディスペンサは、高精度で物質を吸引しかつ分配でき
る特別な長所を有している。しかしながら、現在使用されている器具は、それぞ
れに付随する問題を有している。
このことは、吸引されまたは分配される物質の体積間の関係がプランジャの変位
量に対して線形関係にないことを意味する。このことは、小体積器具について特
に云えることである。また、プランジャとボア壁との間に締り嵌めが確保される
精度レベルにボアを作ることは極めて困難であり、このことは、流体がプランジ
ャの縁部の周囲を通ることができ、従ってサンプリング(試料採取)/ディスペ
ンシング(分配)精度の低下および漏洩の危険をもたらすことを意味する。
して僅かに過大の寸法を有している。これに適応しかつボアに抜け勾配を付すこ
とができるようにするため、ピストンまたはボアのいずれかが柔軟材料で作られ
る。このような例として、剛性ポリスチレンボアとゴムピストンエンドとを備え
た医療用注射器、または剛性ポリプロピレンピストンと柔軟薄壁ボアとを備えた
医療用注射器がある。他のシーリング構造として、ピストンの端部にリップシー
ルを設けたものがある。これらの構造は多くの欠点、すなわち、耐薬品性が要求
される場合には一般に柔軟材料を使用できないこと、直径の小さいボア射出成形
は困難性が高いため、ナノリットル(nl)範囲の正確な分配が可能な器具は不
可能であること、抜け勾配および慣用成形技術を必要とすることがピペットの実
用長さ、従って動的範囲を制限すること、およびリップシールを備えたピストン
の製造は、直径が1mm以下の場合には困難性が高いこと等の欠点を有している
。
ットル器具には適していない。
であること、製造コストが嵩むこと、プランジャおよびハウジングを作る材料を
、これらの両部品用の成形工具を変更することなく変えることがしばしば困難な
ことである。
グは、プランジャがハウジング内で摺動して物質をハウジング内に吸引できるよ
うに、プランジャの表面上で第2材料を成形しかつ硬化することにより形成され
ていることを特徴とする確実送出形物質サンプリング/ディスペンシング器具が
提供される。
きる。プランジャは、均一な直径を確保できるように、引抜きワイヤまたは押出
し金属で形成される。ハウジングは、射出成形、融着、同時押出し、鋳造および
ディップコーティング等によりプランジャ上に成形される。
熱膨張係数が小さいものを選択するのが好ましい。溶融プラスチックを使用して
金属ワイヤの周囲にボアを形成する場合のように、製造中に熱が加えられる場合
には、ボアは、器具が冷却されるにつれて、ピストンの周囲を徐々に締め付け、
良好なシールを形成する。成形中に、ピストンがボアの材料の温度よりも低温に
維持されるならば、ピストンの膨張量をボアに比べてかなり小さく維持できるた
め、シーリングが一層改善される。ピストンは能動的に冷却するか、ボアの材料
よりも高い熱伝導率または比熱を有する材料を使用することができる。
り付けられる可撓性ストリップ装置の他の裏当て材料に取り付けられるか、組み
付けられる。
孔を設けることができる。
トは、慣用の確実送出形ピペットと同様に、ピペットのプランジャハウジングお
よびプランジャの両方をグリップしかつボア内でプランジャを移動させることに
より操作される。この操作は、手動によるか、自動装置を用いて行なうこともで
きる。器具は単一で使用するか、裏当てストリップの使用の如何を問わず多数で
使用することができる。
きる。
できる脆弱先端部が器具の一端に設けられるように成形できる。
器具に物質を充填し、器具の先端部をシーリングすることにより物質を所定箇所
に密封することができる。
ンサ等の流体器具内に組み込んで、例えば毛管、弁およびポンプを構成すること
ができる。
ハウジングの異なる領域内で摺動し、ハウジングの異なる領域が1つの孔に隣接
する中央の共通コアで結合されるように構成できる。
なり低減できる。また、このような器具は、プランジャとハウジングとの間に高
度の有効シールが形成され、非常に少量のサンプルのディスペンシングおよびサ
ンプリングを行なうように構成されている場合でも均一な円筒壁を確保できる。
、全長に亘って完全に円筒状のボアを備えたピペットが製造される。使用時に、
吸引ワイヤが器具の先端部から突出して、貯蔵容器のシールを穿刺するか、自動
レベル検出用の超音波プローブまたは電極として機能する。相手電極として機能
する第2導体をピストンと並列に配置することができる。
る。これにより、器具の先端部のボアより小径の孔を形成でき、これは、より大
きいボアの器具内に液体を保持するときに重要である。
、該ハウジング1内にはプランジャ2が摺動可能に保持されている。プランジャ
2は、孔3を介してハウジング1内にサンプル(試料)を吸引するか、ハウジン
グ1から試料を排出すべく移動される。プランジャ2はヘッド4を有し、該ヘッ
ド4は、比較的硬くて、かつハウジング1内でのプランジャ2の位置に対してハ
ウジング直径の変化を充分に補償できる弾性を有する材料で形成されている。製
造の困難性、不正確さおよび漏洩に関するこの器具の欠点は、前述の通りである
。
中央プランジャ12(この例では、引抜き金属で形成されている)と、外側ハウ
ジング11とを有している。外側ハウジング11は、プランジャ12上に成形さ
れる。外側ハウジング11の形成に熱可塑性プラスチック(例えば、ポリエチレ
ンまたはポリプロピレン)が使用される場合には、プランジャ12は、ハウジン
グ11より高い融点と、好ましくは小さい熱膨張係数をもつ材料で形成すべきで
ある。プランジャは、例えば、金属、ガラス、プラスチックまたはセラミックで
作ることができる。ハウジングは、熱硬化性材料(例えば、シリコーンゴムまた
はポリウレタン樹脂)、または溶媒中に溶解された熱可塑性プラスチック(例え
ば、溶媒中のポリカーボネートまたはポリ塩化ビニル)で形成することもでき、
この場合には、プランジャ材料は、ハウジング材料よりも高い融点をもつ必要は
ない。硬化時に収縮する熱硬化性材料を使用するのが好ましい。
造技術、超音波技術、融着技術、ディップコーティング技術、同時押出し技術、
粉末コーティング技術、熱成形技術、スプレー成形技術により成形できる。ハウ
ジング11が冷却されかつ硬化されたならば、器具は所定長さに切断される。使
用に際し、プランジャ12がハウジング11内に引っ込められると、孔13と、
内部コア14(使用時に、このコア14内にサンプルが吸引される)とが残され
る。内部コア14は、プランジャ12の外表面に一致する均一円筒である。また
、内部コア14は、使用される成形技術のため、プランジャ12と極めて緊密に
係合する。
プ15に取り付ける方法を示す。より詳しくは、このような構造は自動機械によ
り非常に容易に取り扱われる。実際に、器具10は極めて低コストで製造できる
ため、使い捨て物品として取り扱うことができる。
部上に形成し、かつプランジャ端部の汚染を防止するため、器具使用の直前にパ
チンと切断できる脆弱領域を備えた構造に構成できる。また、孔13に隣接して
、器具10に熱シール可能領域を設け、物質が器具10のコア14内に配置され
かつコア14内にシールされるように構成できる。これにより、ひとたび端部を
切除すると、内容物を損失することなく内容物を定量しかつ供給できる密封器具
が提供される。
ャ12が、これらの上に形成された外側ハウジング11を有している。全てのプ
ランジャ12は、共通のコア14および先端部13にアクセスできる。ピストン
を引き出すことにより、器具内に毛管経路が形成される。液体は、ピストンを移
動させることにより、システムを通って非常に正確に吸引されかつ移動される。
毛管が交差する箇所で、ピストンは、流れを停止させまたは調整する能動弁とし
て操作される。器具には、内容物を検出器により分析できるようにする覗き窓(
図示せず)を組み込むことができる。このような構造により、サンプリング/デ
ィスペンシング精度が高くかつ漏洩が極めて少ない、極めてコスト有効性に優れ
た多サンプル吸引および分配構造が提供される。
使用して、「チップベース形」分析器具、化学的合成器およびセンサ等の3次元
流体器具に多数のポンプ、毛管および弁を組み込むことができる。
および外径0.66mmの高密度ポリエチレン(HDPE)チューブ内に、直径
0.40mmの硬質引抜き/磨きステンレス鋼ワイヤ(英国標準規格2056
302S26)が挿入される。このチューブは、厚さ0.175mmのポリプロ
ピレンフィルムで作られた幅30mmのテープを横切って置かれる。次に、ワイ
ヤインサートを備えたチューブが、プラスチックチューブの長さに沿って半円筒
状超音波融着ホーンを用いて、裏当てテープ上に融着される。これにより、チュ
ーブ材料がワイヤの周囲に流れるように、プラスチックチューブが加圧されかつ
溶融される。これにより、ワイヤとチューブ素材との間の0.03mmの間隙が
なくなる。かくしてピペットが形成され、かつ同時に1作業で裏当てフィルムに
融着される。連続ステップアンドリピート法により多数のピペットを形成できる
。
ペット形状およびスプロケット孔16を形成する。 裏当てテープが切断され、細いピペットが形成される。
当てテープ上に保持して、多数の形態で使用できる。裏当てテープのピッチは、
標準規格96、384、1536−凹状微滴定プレート(well microtitre plat
es)のピッチに一致するように、2.25mmの倍数(この場合には、4.5m
m)となるように選択された。
リップし、使用者が手動でまたは自動制御によりピストンを上下させて、定量を
行なうように構成できる(図示せず)。筆記用インキの100、200、300
、400および500nlサンプルを吸引しかつ該サンプルを滴下により受容器
内に分配することにより、プロトタイプ器具を用いて体積精度試験を行なった。
結果は重力滴定により測定され、図7に示されている。図7は、本発明に従って
最適化されていない器具でも、100nlほど小さいサンプルの正確な吸引およ
び分配が可能であることを示している。
なった。各器具内に100nlの空気を吸引し、その後に100nlの水および
を吸引し、最後に100nlの空気を吸引した。開端部をもつ器具およびシール
端部をもつ器具が試験された。端部は、ホットワックスまたはホット溶融接着剤
中に浸漬するか、端部を熱融着することによりシールされた。サンプルは、室温
、−20℃および−74℃の温度で30日間貯蔵された。開端形ピペットは、室
温で急速に重量が低下し、6時間で全てのサンプルが喪失された。他の全てのサ
ンプルは、試験中にいかなる重量の損失も検出されなかった。
こと、および貯蔵されたサンプルの定量および分配にもこの貯蔵器具を使用でき
ることである。
円形から外れた歪みは、切断に使用した切刃により生じたものである。ワイヤプ
ランジャの再挿入時に、器具は円形断面を呈する。
の器具を製造した。PET層は、機械的供給に適した剛性の高い裏当てテープを
形成する。
サート成形することにより、本発明による器具を製造した。長さ100mm、高
さ20mmおよび厚さ3mmの空隙が形成されるように、厚さ1mmの2枚のガ
ラスシートの間にサンドイッチされた厚さ3mmの3枚のアルミニウムシートか
ら金型を製造した。この組立体をばねクリップを用いて一体に保持し、空隙の頂
部を開いて樹脂を充填できるようにした。この金型の上方からステンレス鋼ワイ
ヤの一配列を吊り下げ、ワイヤの端部を金型の底部から突出させた。シリコーン
樹脂を金型内に注入して硬化させた。硬化後に、クリップを解放しかつガラス面
を金型から引き離して、器具を取り出すことができるようにした。ピペットの成
形後にナイフを用いてワイヤを所定長さに切断し、ピストンを形成した。得られ
たプロトタイプは、ピペットとして適した機能を有することが実証された。
ステンレス鋼の昆虫ピン(直径0.38mm、長さ38mm、サイズ00)をサ
ンドイッチすることにより、本発明による器具を製造した。ピンは一方のプラス
チック材料を横切って置かれ、第2プラスチックテープをその上に置いてサンド
イッチを形成した。プラスチックシートが一体に結合され、かつ加熱された2つ
の半円筒状フォーマの間で個々のピンに沿ってこれらのピンの回りに熱融着され
る。これにより、ピンの回りにポリプロピレンが流動され、かつ各ピストンの回
りにバレルが形成される。次に、テープが切断され、例1の方法に従ってピペッ
トの配列が形成される。
これらの均等物)を押出し成形されたポリエチレン(PE)シースで被覆し、0
.80mmの全直径を得た。
セッティングは、ワイヤ硬度およびポリエチレン被覆材料に適合するように修正
した。この被覆ワイヤは、真直にされかつ長さ20mmのピペットに切断された
。各ピペットの一端から被覆を剥ぎ取り、長さ4mmのシャンクを得た。このシ
ャンクをグリップして、ピペットのバレル内でプランジャを移動させた。本発明
の器具は慣用の電線を使用して製造できるが、性能は劣ったものとなる。なぜな
らば、ワイヤの剛性は強固なシールに抗して作業できるためには不充分であり、
かつ化学的サンプルおよび生物学的サンプルと接触する材料として銅は好ましく
なく、かつPVC被覆が好ましい特性を有していないからである。このようにし
て形成されるピペットは、単一で使用でき、好ましくは裏当てストリップに対し
て横方向に接合される。
125μm)を切断して、一縁部に沿うタブおよび搬送用スプロケット孔(図4
)を備えたキャリヤテープを形成することにより製造した。ピペットは、4.5
mm間隔でこのキャリヤテープに超音波融着された。ピペットのストリップまた
は個々のピペットは、その後の使用のためにこのキャリヤテープから切断できる
。
の器具を示す側面図である。
る。
Claims (8)
- 【請求項1】 第1材料で形成された中央プランジャと、 第2材料で形成されたプランジャハウジングとを有し、該プランジャハウジン
グは、プランジャがハウジング内で摺動して物質をハウジング内に吸引できるよ
うに、プランジャの表面上で第2材料を成形しかつ硬化することにより形成され
ていることを特徴とする確実送出形物質サンプリングおよびディスペンシング器
具。 - 【請求項2】 前記プランジャは引抜きワイヤまたは押出し金属で形成され
ていることを特徴とする請求項1記載のサンプリングおよびディスペンシング器
具。 - 【請求項3】 前記第1材料は、金属、プラスチックまたはセラミックのい
ずれかであることを特徴とする請求項1記載のサンプリングおよびディスペンシ
ング器具。 - 【請求項4】 前記第2材料はプラスチック材料であることを特徴とする請
求項1〜3のいずれか1項記載のサンプリングおよびディスペンシング器具。 - 【請求項5】 前記プランジャは、成形中に能動的に冷却されることを特徴
とする請求項1〜4のいずれか1項記載のサンプリングおよびディスペンシング
器具。 - 【請求項6】 前記第1材料は、第2材料よりも高い熱伝導率および/また
は比熱を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載のサンプリン
グおよびディスペンシング器具。 - 【請求項7】 前記ハウジングは、射出成形、融着、同時押出し、鋳造およ
びディップコーティングのいずれかによりプランジャ上に成形されていることを
特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載のサンプリングおよびディスペンシ
ング器具。 - 【請求項8】 使用時に他のサンプリングおよびディスペンシング器具が取
り付けられている可撓性ストリップに取り付けられていることを特徴とする請求
項1〜7のいずれか1項記載のサンプリングおよびディスペンシング器具。
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