JP2007024710A - 分注用ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】 各種分注用装置に用いられる分注用ノズルにおいて、ノズルの構成成分の分注対象溶液への溶出や、ノズルの腐食及び膨潤を低減でき、分注用装置の分注精度及びノズルの耐久性を高め得る分注用ノズルを提供する。
【解決手段】 ノズル１の内周及び外周表面の全域にわたって、ポリシラザンによるガラスコーティングを、０．０２μｍ〜１０μｍの膜厚で施す。ノズル１は、例えば、ピペット装置１０のノズル装着部１３に装着されるノズルとして、又は分注用ロボット装置２０のノズル装着部２６に装着されるノズルとして用いられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各種分注用装置に用いられる分注用ノズルに関する。

生体試料等の分析対象物についての各種の高感度分析（例えば、質量分析やクロマトグラフィー等）や分子合成等に際して、各種溶液を分注する（即ち、各種溶液を計量しながら吸入及び排出する）ための分注用装置として、例えば、使用者が手動により溶液の吸入及び排出作業を行うピペット装置や、機械が自動的に溶液の吸入及び排出作業を行う分注用ロボット装置が知られている。このような分注装置には、分析対象物を含む溶液（分注対象溶液）の吸入及び排出を行うための分注用ノズルが備えられる。

しかしながら、このような分注用ノズルには、以下のような問題点があった。第１に、分注用ノズルが分注対象溶液に接すると、分注用ノズルを構成する成分（例えば樹脂）が分注対象溶液に溶出してしまうことがある。このような構成成分の溶出があると、分注対象溶液に不純物が混入することになり、分析精度が低下してしまう。高感度分析作業は極めて高い精度が要求されるものであるので、このような分析精度の低下は回避する必要がある。第２に、例えば樹脂製の分注用ノズルでは、分注対象溶液中の有機溶媒によって腐食や膨潤を起こしやすい。このような腐食や膨潤があると、ノズルが破損してしまうし、また分注対象溶液の計量における定量性の精度が低下してしまう。第３に、分注用ノズルには、分注対象溶液中の分析対象物（例えば有機溶媒中の生体試料）が付着しやすい。このような付着によっても分注対象溶液の計量における定量性の精度は低下してしまう。

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、各種分注用装置に用いられる分注用ノズルにおいて、ノズルの構成成分の分注対象溶液への溶出や、ノズルの腐食及び膨潤を低減でき、分注用装置の分注精度及びノズルの耐久性を高め得る分注用ノズルを提供することを目的とする。

本発明は、各種分注用装置で用いるための分注用ノズルにおいて、前記分注用ノズルの本体の少なくとも先端部の表面に、ポリシラザンによるコーティングを施した。
前記分注用ノズルの本体の内周面は、略全域にわたって前記コーティングが施されている。

前記分注用ノズルの本体は、樹脂からなっていてもよい。
前記コーティングの膜厚は、０．０２μｍ〜１０μｍの範囲内にあってもよい。
前記分注用装置は、生体分子を含む溶液の分注を行うための装置であってもよい。

前記分注用装置は、ピペット装置であってもよい。
前記分注用装置は、分注用ロボット装置であってもよい。

本発明によれば、分注用ノズル（例えばノズル１）の本体の少なくとも先端部分の表面にポリシラザンによるガラスコーティングを施しているので、分注用ノズルを用いて分注対象溶液の吸入及び排出を行うとき、分注用ノズルの構成成分（本体を構成する物質（例えば樹脂）及びコーティング部分を構成するポリシラザン）が分注対象溶液内に溶出しにくい。したがって、分注対象溶液への不純物混入による分析精度の低下を防止できる。また、ガラスコーティングされた分注用ノズルは、分注対象溶液中の有機溶媒に接触した場合でも、腐食や膨潤を起こしにくいので、分注用ノズルの腐食や膨潤によって分注対象溶液が消費されてしまうことはなく、分注における定量的精度の低下を防止できるとともに、分注対象溶液の無駄な消費を防止できる。さらに、ガラスコーティングされた分注用ノズルには、分注対象溶液中の分析対象物（例えば有機溶媒中の生体試料）が付着しにくいので、分注用ノズルへの分注対象溶液の付着によって、分注の定量的精度が低下してしまうことはない。

前記分注用ノズルの本体の内周面の略全域にわたって前記コーティングが施されているようにすれば、コーティングの効果を、より確実なものとできる。
コーティングの膜厚を０．０２μｍ〜１０μｍとすれば、コーティングによる効果を確実に得ることができる。

分注用ノズルが用いられる分注用装置は、ピペット装置（例えばピペット装置１０）であってもよいし、分注用ロボット装置（例えば分注用ロボット装置２０）であってもよい。

以下、添付図面を参照して本発明の各実施形態を説明する。
図１には、本発明の実施形態におけるノズルを示す。図示されるように、ノズル１は、中空部２を有する筒状の部材であり、基端部３と、テーパ状に先細りした先端部４とを有している。詳しくは後述するように、ノズル１は、基端部３において各種分注用装置（分注対象溶液を計量しながら吸入及び排出する装置）に装着され、先端部４において、分注対象溶液（例えば、血液等の生体分子を含む溶液）を吸入し、吐出するものである。なお、分注用装置は、例えば、各種高感度分析（例えば、質量分析やクロマトグラフィー等）や、分子合成等における分注に用いられる。

ノズル１は、本体が例えば樹脂から構成されるが、その少なくとも先端部分の表面に、ポリシラザンによるガラスコーティングが施されている。なお、コーティングの効果をより確実にするために、ノズル１の内周表面に対しては、略全域にわたってガラスコーティングを施してもよい。このように、本実施形態のノズル１は、表面がガラスコーティングされているので、分注対象溶液に接したときに、ノズル１の構成成分（すなわち、本体を構成する物質（例えば樹脂）及びコーティング層を構成するポリシラザン）が分注対象溶液内に溶出しにくい。したがって、分注対象溶液に不純物が混入することによる分析の定性的精度の低下を防止できる。また、ノズル１は、分注対象溶液中の有機溶媒に接触しても、腐食や膨潤を起こしにくい。したがって、ノズル１の破損を防止でき、ノズルの耐久性が向上する。また、分注対象溶液がノズル１の腐食や膨潤の過程で消費されて減少することがないので、分注における定量性が向上し、また分注対象溶液の無駄に消費を防止できる。さらに、ガラスコーティングに対しては分注対象溶液中の分析対象物（例えば有機溶媒中の生体試料）が付着しにくい。したがって、ノズル１に分析対象物が付着してしまうことによる計量精度の低下も防止できる。

ポリシラザンによるガラスコーティングは、約０．０２μｍ〜１０μｍ程度の厚みでなされるが、約０．０５μｍ〜６μｍ程度の厚みとすることがより望ましい。この程度の厚みを確保することにより、膜厚を厚くしすぎることなく、ガラスコーティングによる上記効果を確実に得ることができる。
ガラスコーティングは、例えば、ノズル１の本体（コーティングされていない状態のノズル）の全体を、ポリシラザン溶液内に浸すことにより行われる。したがって、コーティング作業は容易に行える。

図２、図３には、図１に示したノズル１が装着される分注用装置の一例として、ピペット装置１０を示す。図２には、ピペット装置１０からノズル１を取り除いた状態を、また図３には、装着状態のノズル１を含むピペット装置１０を、それぞれ示している。

図示されるように、ピペット装置１０は、使用者によって把持される把持部１１と、把持部１１から先端側に延び出す延長部１２とを備えている。延長部１２の先端には、ノズル１が取り付けられるノズル装着部１３が設けられる。ノズル１の基端部３の開口をノズル装着部１３に対して嵌合させることにより、ノズル１はノズル装着部１３に装着される。一方、把持部１１の基端側からは、伸縮自在のロッド１４が延び出している。このロッド１４の端部には、握り部１５が固定されている。

図２、図３には図示しないが、ピペット装置１０の内部には、シリンダと、このシリンダ内に摺動可能に配置されたプランジャと、このプランジャを付勢するスプリングが収容されている。プランジャはロッド１４に連結されており、使用者がスプリングに抗してロッド１４を把持部１１側に押し込むと、プランジャがシリンダ内を移動し、シリンダ内に画成される容積が変更される。なお、シリンダ内に画成される容積は、握り部１５を持ってロッド１４を軸回りで回転させることにより調節することができる。

ピペット装置１０を用いた分注作業において、ピペット装置１０内に分注対象溶液を吸入するときには、使用者は、ロッド１４を把持部１１側に限界まで押し込んだ状態で、ノズル１の先端部４を、吸入すべき分注対象溶液内に浸す。この状態から、ロッド１４を押す手を離すと、ロッド１４はスプリング力により押し戻され、シリンダ内に画成される容積が増大する。これにより、所定量の分注対象溶液がピペット装置１０内に取り込まれる。取り込まれた分注対象溶液は、ロッド１４を再び把持部１１側に限界まで押し込むことにより、排出される。この場合、ノズル１にはポリシラザンによるガラスコーティングがなされており、ノズル１に分注対象溶液中の分析対象物が付着してしまうことも、ノズル１が分注対象溶液と反応して腐食又は膨潤してしまうこともないので、ピペット装置１０による計量の精度が低下することはなく、高精度な計量を行うことができる。また、ガラスコーティングされたノズル１は、その構成成分である物質（例えば樹脂）やコーティング剤であるポリシラザンが分注対象溶液内に溶出しにくいので、分注対象溶液に不純物が混入することによる分析精度の低下も有効に防止できる。したがって、ピペット装置１０を用いた高精度な分析作業や分子合成作業等が可能となる。

図４には、図１に示したノズル１が装着される分注用装置の他の例として、分注用ロボット装置２０を示す。図示されるように、分注用ロボット装置２０は、フレーム２１内に、水平方向（Ｘ軸方向）に延びる一対のＸ軸レール２２Ａ、２２Ｂを備えている。これらのＸ軸レール２２Ａ、２２Ｂに対して、Ｘ軸レール２２Ａ、２２Ｂとは垂直な水平方向（Ｙ軸方向）に延びるＹ軸レール２３の両端が、Ｘ軸レール２２Ａ、２２Ｂに沿って移動可能に支持されている。さらに、このＹ軸レール２３に対しては、垂直方向（Ｚ軸方向）に延びるＺ軸レール２４が、Ｙ軸レール２３に沿って移動可能に支持されている。このＺ軸レール２４に対して、ノズル支持部材２５が、Ｚ軸レールに沿って垂直方向に移動可能に支持される。このような構成により、ノズル支持部材２５は、フレーム２１内で３次元方向（ＸＹＺの３軸方向）に移動可能となっている。

ノズル支持部材２５は、複数のノズル装着部２６を備えている。各ノズル装着部２６は、可能に向けて延びる筒状の部材で、それぞれに対して、下方からノズル１の基端部３が装着される。ノズル支持部材２５内には、図示されない吸入吐出機構が備えられ、この吸入吐出機構により、分注対象溶液がノズル１を介してノズル支持部材２５内に吸入され、またノズル支持部材２５から吐出されるようになっている。

分注用ロボット装置２０の下部には、下部プレート２７が備えられる。この下部プレート２７は、分注対象溶液等を配置できるように水平方向に配置された板である。下部プレート２７の表面には、所定の位置に配置された多数の突起部２８が設けられている。これらの突起部２８は、例えば試験管立て３０等の各種装置を、下部プレート２７上の適切な位置に固定するためのものである。ロボット装置２０は、下部プレート２７上に配置された各種容器等の間を行き来することにより、一つの容器内の液体を吸入して、他の容器内に排出する作業を順次実行することにより、各種分析作業（質量分析、クロマトグラフィー等）のための分注作業が行われるようになっている。

下部プレート２７上には、ノズル廃棄箱３１が備えられる。ノズル廃棄箱３１は、投入部３２と、排出部３３とを備えている。ノズル１を廃棄するときには、廃棄すべきノズル１の基端部３の縁部が、投入部３２の縁部下方に配置されるように、ノズル支持部材３２５を移動させる。この状態から、ノズル支持部材３２を上方に移動させると、投入部３２の縁部に当接したノズル１は、ノズル支持部材２５のノズル装着部２６から引き離され、ノズル廃棄箱３１内に投入される。ノズル廃棄箱３１内に投入されたノズル１は、下方に傾斜した排出部３３を滑って、ノズル廃棄箱３１から排出される。

このような分注用ロボット装置２０による分注作業において、分注対象溶液の吸入口及び排出口となるノズル１には、ポリシラザンによるガラスコーティングがなされているので、ノズル１への分注対象溶液中の分析対象物の付着やノズル１の腐食や膨潤による分注及び分析の定量的精度の低下や、ノズル１の構成成分の分注対象溶液への溶出による分注及び分析精度の低下を、有効に防止できる。したがって、分注用ロボット装置２０を用いた高精度な分注及び分析作業が可能となる。

図５から図８には、本発明のポリシラザンコーティングされた分注用ノズルを用いた効果を、従来のポリシラザンコーティングされていない分注用ノズルと比較した実験結果を示す。図５、図６は、ポリシラザンコーティングによる分注用ノズルへの分析対象物の付着防止効果を示す実験結果である。この実験は、成分Ａ、Ｂ、Ｃを各１０ｆｍｏｌずつ含む分注対象溶液を、ポリシラザンコーティング有りの分注用ノズルとポリシラザンコーティング無しの分注用ノズルとで、それぞれ分注し、分注後の分注対象溶液中に含まれる成分Ａ、Ｂ、Ｃを質量分析機により検出したものであり、図５はコーティング有りの場合を、図６はコーティング無しの場合をそれぞれ示している。図６に示されるように、コーティング無しの分注用ノズルで分注作業を行った場合には、成分Ａ、Ｂ、Ｃに相当するピークは現れず、成分Ａ、Ｂ、Ｃはノズルに付着して失われてしまっている。一方、図５に示されるように、本発明のポリシラザンコーティングがなされた分注用ノズルによれば、成分Ａ、Ｂ、Ｃに相当するピークが現れており、これらの成分がノズルに付着することにより失われていないことが分かる。

図７、図８は、ポリシラザンコーティングによる分注用ノズルの構成成分の分注対象溶液への溶出防止効果を示す実験結果である。この実験は、分注対象溶液を分注し、分注後の溶液中に含まれる分注用ノズルの構成成分（樹脂成分）を検出したものであり、図７にはポリシラザンコーティング有りの場合を、図８にはポリシラザンコーティング無しの場合を、それぞれ示す。図７と図８を比較すると明らかなように、図７に示すポリシラザンコーティングがなされた分注用ノズルによる分注では、図８に示すポリシラザンコーティング無しの場合と比較して、全体に樹脂成分の検出量が少なく、分注対象溶液への樹脂成分の溶出が抑制されていることが分かる。

本発明の実施形態のノズルを示す断面図である。 ピペット装置を示す側面図であり、ノズルが装着されていない状態を示す。 ピペット装置を示す断面図であり、ノズルが装着された状態を示す。 分注用ロボット装置を示す斜視図である。 ポリシラザンコーティングによる分注用ノズルへの分析対象物の付着防止効果を示す実験結果のグラフであり、本発明によるポリシラザンコーティングがなされた分注用ノズルの場合を示す。 ポリシラザンコーティングによる分注用ノズルへの分析対象物の付着防止効果を示す実験結果のグラフであり、従来のポリシラザンコーティングのない分注用ノズルの場合を示す。 ポリシラザンコーティングによる分注用ノズルの構成成分の分注対象溶液への溶出防止効果を示す実験結果であり、本発明によるポリシラザンコーティングがなされた分注用ノズルの場合を示す。 ポリシラザンコーティングによる分注用ノズルの構成成分の分注対象溶液への溶出防止効果を示す実験結果であり、従来のポリシラザンコーティングのない分注用ノズルの場合を示す。

符号の説明

１ 分注用ノズル
２ 中空部
３ 基端部
４ 先端部
５ 内周表面
６ 外周表面
１０ ピペット装置
１１ 把持部
１２ 延長部
１３ ノズル装着部
１４ ロッド
１５ 握り部
２０ 分注用ロボット装置
２２ Ｘ軸レール
２３ Ｙ軸レール
２４ Ｚ軸レール
２５ ノズル支持部材
２６ ノズル装着部
２７ 下部プレート

Claims (7)

1. 各種分注用装置で用いるための分注用ノズルにおいて、前記分注用ノズルの本体の少なくとも先端部の表面に、ポリシラザンによるコーティングを施したことを特徴とする分注用ノズル。
2. 前記分注用ノズルの本体の内周面は、略全域にわたって前記コーティングが施されている請求項１に記載の分注用ノズル。
3. 前記分注用ノズルの本体は、樹脂からなる請求項１又は請求項２に記載の分注用ノズル。
4. 前記コーティングの膜厚は、０．０２μｍ〜１０μｍの範囲内にある請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の分注用ノズル。
5. 前記分注用装置は、生体分子を含む溶液の分注を行うための装置である請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の分注用ノズル。
6. 前記分注用装置は、ピペット装置である請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の分注用ノズル。
7. 前記分注用装置は、分注用ロボット装置である請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の分注用ノズル。

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