JP2011214842A - ディスペンサーノズル - Google Patents

Abstract

【課題】 ノズル吐出部から液体試薬が飛散しても、分注対象の測定容器以外の容器には混入することがなく、かつ測定者の接触によるコンタミネーションの防止が可能なディスペンサーノズルを提供すること。
【解決手段】 液体を試料容器へ吐出するノズルと、前記試料容器に面する側に開口部を設けた前記ノズルの吐出部周辺を覆うカバーとを備え、かつ、前記カバーの開口部下端は前記ノズルの吐出部より下方にあり、前記ノズルの吐出部を前記カバーの開口部内側下端に対して透視投影したときの前記試料容器開口部面における投影領域が前記試料容器開口部に含まれるディスペンサーノズルにより前記課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、たとえば自動分注装置に設ける、液体を測定容器へ分注するためのディスペンサーノズルに関する。

今日の臨床検査、特に免疫化学検査は、血液中微量成分の迅速、高感度かつ特異的な測定により疾病の早期診断や治療に貢献している。しかし、これらの検査に用いられる高感度測定用試薬は、コンタミネーション（汚染）物質に対して非常に敏感なものが多く、例えば、配管などの汚れ、空気中の雑菌、水や接液部に含まれる微量金属などにより試薬が分解し、その結果、正確な測定値が得られなくなることがよくある。自動分析装置において前記高感度測定用試薬を自動分注装置を用いて分注する場合、通常の試薬を分注する場合と同様、ピペッティング方式またはディスペンシング方式で分注するのが一般的である。ピペッティング方式の分注では、例えば、試薬テーブルに載置した複数の試薬容器から、共通ノズルにより所定量の試薬を吸引後、所定の場所に載置した反応容器に吐出して分注する。一方、ディスペンシング方式により分注する場合、大きく２通りの方法がある。一つは、複数の測定容器をターンテーブルやラックなどの容器載置手段に一定間隔で載置した後、前記容器載置手段を移動させながら、前記容器載置手段の上方に固定して備えたノズルより前記容器載置手段に載置した測定容器へ順次液体試薬を分注する方法である。もう一つは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に測定容器を載置可能な容器載置手段に複数の測定容器を載置後、前記容器載置手段の上方に備えたノズルをＸ−Ｙ制御により走査し、前記容器載置手段に載置した測定容器へ、その開口部上方から液体試薬を分注する方法である。ディスペンシング方式で分注する自動分注装置は通常、
液体試薬を収容した試薬容器と、
測定容器へ液体試薬を吐出するためのノズルと、
シリンジポンプやダイヤフラムポンプといった、前記試薬容器に収容した液体試薬を吸引し、前記ノズルから前記液体試薬を吐出させる手段と、
前記吸引／吐出手段と前記試薬容器への流路または前記ノズルへの流路とを切り替える手段と、
を備えている。

近年は測定の高感度化に伴い微量検体や微量試薬を用いた測定が可能となっている。前記測定を行なう場合、測定容器は少ない液量に対応した小型の容器を使用し、開口部の径も従来より小さい容器を使用する。また、前記測定を行なう自動分析装置を小型化する場合、前記自動分析装置に備える容器載置手段のスペースも小さくする必要があるため、前記容器載置手段への測定容器の載置間隔が狭くなる。ディスペンシング方式で分注する自動分注装置は前記測定に対応した高い分注精度をもつ装置が市販されているが、前記載置間隔の狭い容器載置手段に載置された試薬容器へ分注するには、液体試薬吐出時におけるノズルと前記試薬容器の開口部との位置決めを精度よく行なう必要がある。また前記分注を行なう際、前記ノズル吐出部から液体試薬が飛散することで、分注対象の測定容器以外の容器（例えば、分注対象の測定容器に隣接した容器）に前記液体試薬が混入する問題もある。

ディスペンシング方式で分注するためのディスペンサーノズルに関しては、特許文献１において外形がテーパ状で吐出部が曲面加工されたシール材塗布用ディスペンサーノズルを開示している。前記ノズルは液体試薬の分注に対しても有用であるものの、主目的はノズル吐出部におけるシール材の溜りを抑制することでシール材の高速塗布または少量塗布に対応することであり、前記吐出部からの突発的な液体試薬の飛散や外部からのコンタミネーションを回避することを目的としたものではない。

ノズル吐出部からのコンタミネーションを回避する技術として、フィルターの出口導管（ノズル）吐出部周辺を覆うベル状ガードを備えた蛇口直結型のメンブレンフィルターユニットを特許文献２で開示しており、前記ユニットは前記ガードによりろ過水への落下ゴミや落下細菌などの混入を防止することができる。しかしながら、前記技術はあくまでも外気中のコンタミネーション成分を遮断するための技術であり、外部へのろ過水の飛散を最小範囲に食い止める技術ではない。さらに前記ガードは下面開口部が大きく、前記ノズル吐出部は人が手などで容易に接触可能な構造であるため、コンタミネーションを回避する点において不十分である。

特開２００１−３１４７９３号公報 特許第３１２８９０３号公報

容器載置手段に狭い間隔で載置された、開口部の径が小さい測定容器へ、液体試薬を分注する場合、特に分注対象の測定容器以外の容器へ前記液体試薬が混入するとその後の自動分析装置による分析結果に影響を及ぼす場合は、自動分注装置を構成するノズルの吐出部から前記測定容器以外の容器への前記液体試薬の飛散を防止する必要がある。前記ノズルは、前記液体試薬を前記ノズルの下方に配置された測定容器に、他の容器への飛散なく、吐出する必要があるが、前記液体試薬の塩濃度が高かったり、前記液体試薬が界面活性剤を含む場合は、前記ノズル吐出部に前記塩が析出したり、前記界面活性剤に由来する気泡がはじけることで、極微量の液体試薬が前記測定容器以外の容器へ飛散する可能性がある。さらに、前記ノズルから前記測定容器への液体試薬の吐出速度は、液切れの向上および分析精度の確保のため、ある程度速くする必要があるが、前記吐出速度に比例して前記液体試薬の飛散量も増大するため、より広範囲に前記液体試薬が飛散する恐れがある。また、前記液体試薬が外部のコンタミネーション成分により劣化しやすい高感度測定用試薬の場合は、前記ノズル吐出部は測定者が手で簡単に触れられない構造とする必要がある、
しかしながら、前述したように従来技術には、ノズル吐出部の外形やその先端部の形状を工夫することで分注精度を改善した技術は見られるものの、液体試薬が飛散した場合の回避策を施した技術や、測定者の接触によるノズル吐出部のコンタミネーションを回避する技術はない。

そこで本発明の目的は、ノズル吐出部から液体試薬が飛散しても、分注対象の測定容器以外の容器には混入することがなく、かつ測定者の接触によるコンタミネーションの防止が可能なディスペンサーノズルを提供することにある。

前記目的を達成するためになされた本発明は、以下の発明を包含する：
第一の発明は、
液体を試料容器へ吐出するノズルと、前記試料容器に面する側に開口部を設けた前記ノズルの吐出部周辺を覆うカバーと、を備えたディスペンサーノズルであって、
前記カバーの開口部下端は前記ノズルの吐出部より下方にあり、
前記ノズルの吐出部を前記カバーの開口部内側下端に対して透視投影したときの前記試料容器開口部面における投影領域が前記試料容器開口部に含まれる、
前記ディスペンサーノズルである。

第二の発明は、ディスペンサーノズルに備えたカバーの開口部下端内側の半径ｒ１［ｍｍ］とディスペンサーノズルに備えたノズルで吐出された液体を受ける試料容器開口部内側の半径ｒ２［ｍｍ］とが、下記式（１）で示される関係である、第一の発明に記載のディスペンサーノズルである。

ｒ２＞ｒ１×（ｄ＋ｈ）÷ｄ 式（１）
ｄ：前記ノズルの吐出部から前記カバーの開口部下端までの高さ［ｍｍ］
ｈ：前記カバーの開口部下端から前記試料容器開口部までの高さ［ｍｍ］
第三の発明は、
液体を収容した容器と、
第一または第二の発明に記載のディスペンサーノズルと、
前記容器に収容した液体を吸引し、前記ノズルから前記液体を吐出させる手段と、
前記吸引／吐出手段と前記容器への流路または前記ディスペンサーノズルへの流路とを切り替える手段と、
を備えた液体分注装置である。

第四の発明は、
１つ以上の開口部を設けた、液密性および気密性を有する可撓性容器と、
前記開口部の１つと液密に接続可能で、可撓性容器に収容された液体を取り出し可能なポートと、
ポートから取り出された液体の吸引／吐出を行なうポンプと、
第一または第二の発明に記載のディスペンサーノズルと、
を備えた液体容器である。

第五の発明は、所定量の液体の温調が可能な液体貯留部をさらに備えた、第四の発明に記載の液体容器である。

以下本発明を詳細に説明する。

本発明のディスペンサーノズルの構成要素であるノズルの形状は、ストレート状またはテーパ状が例示でき、材質はステンレス、チタンなどの金属製、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネートなどの樹脂製またはガラス製が例示できる。さらに市販のディスポーザブルチップを前記ノズルとして使用してもよい。なお、本発明においてノズルの吐出部とは、ノズル先端の液体が吐出される場所をいう。

本発明のディスペンサーノズルを製造する場合、ノズルと前記ノズルの吐出部周辺を覆うカバーとを一体成形して製造してもよいし、ノズルと前記カバーとを別個に成形し、その後前記カバーを前記ノズルに嵌合して製造してもよい。前記カバーの材質に特に制限はないが、ノズルと一体成形する場合は前記ノズルと同じ樹脂製となり、前記カバーを別個に成形する場合も密着性の確保の点から樹脂製が好ましい。前記カバーの形状には特に限定はなく、円筒状、角筒状およびそれらのテーパ状が例示できる。なお、前記カバーの試料容器に面する側の反対側は開口していてもよいし閉塞していてもよいが、閉塞していると、万が一、前記ノズル吐出部より上方向に液体が飛散した場合も前記液体を遮断できるため好ましい。

本発明のディスペンサーノズルは、ノズルの吐出部周辺を覆うカバー開口部の下端が前記ノズルの吐出部より下方にあり、かつ前記ノズルの吐出部を前記カバー開口部内側下端に対して透視投影したときの吐出先の試料容器開口部面における投影領域が吐出先の試料容器開口部に含まれることを特徴としており、前記ノズルから液体を吐出する際、前記ノズルから液体が飛散しても、吐出先の測定容器以外の容器に液体が混入したり、吐出先の測定容器外に液体が付着するリスクを防止することができる。

一例として、ノズルの吐出部周辺を覆うカバーが円筒形であり、ノズルで吐出された液体を受ける試料容器も円筒形である場合（図１）は、ノズルの吐出部１２とカバー開口部１４の内側下端とを結ぶことで形成される円錐を下方に（すなわち測定容器２０ａ側に）延長し、測定容器開口部２１まで延長したときの前記円錐の底面（投影領域）が、測定容器開口部２１に含まれるように位置すれば、ノズルの吐出部１２から液体が飛散しても吐出対象の測定容器２０ａ以外の容器（図１の場合測定容器２０ｂ・２０ｃ）に液体が混入せず、吐出対象の測定容器２０ａ外に液体が付着することもない。すなわち、下記式（１）
ｒ２＞ｒ１×（ｄ＋ｈ）／ｄ 式（１）
ｒ１：カバーの開口部１４下端内側の半径［ｍｍ］
ｒ２：測定容器の開口部２１内側の半径［ｍｍ］
ｄ：ノズルの吐出部１２からカバーの開口部下端１４までの高さ［ｍｍ］
ｈ：カバーの開口部下端１４から試料容器開口部２１までの高さ［ｍｍ］
を満たせば本発明のディスペンサーノズルとなる。

前記式（１）からも分かるように、本発明のディスペンサーノズル１０ａにおけるカバーの開口部下端１４内側の半径は少なくとも測定容器開口部２１の半径より小さくする必要がある。なお、カバーの開口部下端１４内側の半径（式（１）のｒ１）を１．５から４ｍｍ程度とし、ノズルの吐出部１２からカバーの開口部下端１４までの高さ（式（１）のｄ）を３から５ｍｍ程度とすると、ノズルの吐出部１２が手などで容易に接触してしまうリスクを低減させることができるため、コンタミネーション防止の点で好ましい。さらに、カバーの開口部下端１４から試料容器開口部２１までの高さ（式（１）のｈ）は、吐出した液体の飛散の影響や吐出した液体を受ける測定容器２０ａの底面における跳ね返りを小さくするためにできる限り低いほうがよいが、液体を吐出した液体を受ける測定容器２０ａとカバー１３ａとの干渉を回避することを考慮すると、２から５ｍｍ程度とするのが好ましい。

本発明のディスペンサーノズルは、
液体を収容した容器と、
測定容器へ液体を吐出するためのノズルと、
前記容器に収容した液体を吸引し、前記ノズルから前記液体を吐出させる手段と、
前記吸引／吐出手段と前記容器への流路または前記ノズルへの流路とを切り替える手段と、
を備えたディスペンシング方式の分注装置におけるノズルとして用いることができる。
また、特願２００９−２９７１９９号に開示の、
１つ以上の開口部を設けた、液密性および気密性を有する可撓性容器と、
前記開口部の１つと液密に接続可能で、可撓性容器に収容された液体を取り出し可能なポートと、
ポートから取り出された液体の吸引／吐出を行なうポンプと、
液体を吐出するノズルと、
を備えた液体容器におけるノズルとして用いることもできる。

本発明のディスペンサーノズルを備えた液体容器（以降、単に本発明の液体容器とする）における可撓性容器は、１以上の開口部を設け、液密性および気密性を有し、吐出内圧に応じて収縮可能な容器であればよい。なお、前記開口部のうちの１つは後述するポートを接続するための開口部である。可撓性容器に液体を収容する場合、前記ポートを接続するための開口部から収容してもよいが、収容するための開口部を別途設け、そこから液体を収容後密栓してもよい。また、液体収容後に液体の脱気を必要とする場合は、窒素やヘリウムなどをバブリングするための、さらに別の開口部を設けてもよい。また、ここでいう液密性とは、液体透過性が全くない、またはほとんどないという意味であり、気密性とは、気体透過性が全くない、またはほとんどないという意味である。前記可撓性容器の材料としては、一般に用いられる液体透過性および気体透過性がない材料の中から適宜選択すればよく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂や、これらの異なる樹脂層を積層したシートを例示することができる。前記可撓性容器の容量は、一回の分注量や必要な分注数、または設置する装置のスペースなどを考慮の上、適宜選択すればよいが、通常は１０から１０００ｍＬ程度の範囲から選択する。なお、前記可撓性容器に収容する液体が遮光性を要する液体である場合、前述した液体透過性および気体透過性がない材料の中から選ばれる１以上の層からなるシートに、さらにアルミニウム層を含むシートを設けたシートからなる可撓性容器とすると、より好ましい。前記シートの一態様として、可撓性容器の外側から、ＰＥＴ、アルミニウム、ポリエチレンの順に各材料の薄層を積層したシートがあげられる。前記一態様からなる可撓性容器は、液密性および気密性を有するのはもちろん、遮光性、強靭性、耐熱性、耐ピンホール性、シール性なども、通常の樹脂製容器と比較して向上している。

本発明の液体容器におけるポートは、可撓性容器の開口部の１つと液密に接続可能で、可撓性容器に収容された液体を後述する液体貯留部または本発明のポンプに導入するための流路を設けていればよく、例えば、可撓性容器の開口部の１つと液密に接続できるようにポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂を用いて中空円筒状に成形して製造することができる。可撓性容器の開口部とポートとを液密に接続する際は、ポートを可撓性容器の開口部にそのまま嵌合することで接続してもよいが、可撓性容器を構成する樹脂とポートを構成する樹脂との熱融着により接続すると高い液密性が得られるため好ましい。熱融着により可撓性容器の開口部とポートとを接続する場合は、ポートを構成する樹脂を可撓性容器を構成する樹脂（可撓性容器が多層シート状の場合は最も内側の樹脂）と同じ樹脂とすると、より好ましい。

本発明の液体容器における可撓性容器へのポートの取り付け部位は、容器本体の底面の他、容器本体の底部側面などが例示できる。ポートを容器本体の底部側面に取り付ける場合は、例えば、鉤状に成形したポートの容器本体への取り付け後の開口部が下方に向くようにすればよい。ポンプ、本発明のディスペンサーノズルの各部品の接続は、円筒形ポートを容器本体の底面に取り付ける場合の接続と同様に、ポートの下方に各部品を接続する方法、またはポートの下方に各部品が一体成形されたものを直列に接続する方法などがあげられる。

なお、本発明の液体容器には、ポートまたはポンプより導入された液体を温調することを目的に所定量の液体を一時貯留させる液体貯留部を設けると好ましく、前記液体貯留部は、ポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂で成形することにより製造することができる。なお、前記液体貯留部の容量は分注量の一倍から数十倍の容量であればよい。また、前記液体貯留部は、液体貯留部中の液体を温度制御する手段により、液体貯留部中の液体の温度調節が容易に行なえる構造であると、より好ましい。本発明の液体容器における液体貯留部は、ポートとポンプの吸引部との間に備えてもよいし、ポンプの吐出部と本発明のディスペンサーノズルとの間に備えてもよい。また液体貯留部は、ポートまたはポンプとの一体成形物としてもよいし、独立に成形後ポートまたはポンプと着脱可能に接続してもよい。

本発明の液体容器を用いた場合における、可撓性容器に収容された液体の吐出量は、通常１０から１０００μＬ程度の範囲での容量固定分注となる。なお、吐出量を変えて分注したい場合は、ポンプを吐出量の異なるポンプに交換するなどすればよい。

本発明の液体容器に収容する液体が遮光性を要する液体である場合は、ポンプ、ポート、液体貯留部および本発明のディスペンサーノズルの樹脂成形部に用いる樹脂（ポリエチレンやポリプロピレンなど）を、例えばカーボンブラックやチタンブラックといった光吸収性の高い顔料などを含有した樹脂とすると好ましい。

本発明の液体容器は、ディスポーザブルにしても、再使用してもよいが、可撓性容器に収容する液体が再使用により接液部に蓄積された汚れや前記液体中の成分の分解物によりその後の分析に影響を与える場合は、ディスポーザブルにした方が好ましい。

本発明の液体容器は、自動分注装置の構成要素の一つとして用いても、また液体容器単独で用いてもよい。本発明の液体容器を単独で用いる場合は、手動による吐出動作を容易に行なえるように、可撓性容器本体を硬質材で形成された容器カバーで覆い、さらにピストンエンドを指先に密着する形状にするなどの工夫をすると好ましい。

本発明のディスペンサーノズルは、
液体を試料容器へ吐出するノズルと、
前記試料容器に面する側に開口部を設け、かつその下端が前記ノズルの吐出部より下方にある、前記ノズルの吐出部周辺を覆うカバーとを備え、
前記ノズルの吐出部を前記カバーの開口部内側下端に対して透視投影したときの前記試料容器開口部面における投影領域が前記試料容器開口部に含まれる、
ことを特徴としている。したがって、本発明のディスペンサーノズルを、ディスペンシング方式の分注装置におけるノズルや、可撓性容器とポートとポンプとを備えた液体容器における液体吐出用ノズルとして使用することで、
（１）狭い間隔で容器載置手段に載置された測定容器に液体を吐出する際に、ノズルの吐出部から吐出した液体が飛散しても、前記液体はカバーで遮断されるため、吐出先の測定容器以外の測定容器に前記液体が混入することや、容器載置手段における吐出先の測定容器以外の場所に前記液体が飛散する可能性が低減し、
（２）ノズルの吐出部がカバーに収納された構造となっているため、測定者が誤ってノズルの吐出部に接触する恐れがなくなるため、ノズルの吐出部のコンタミネーションによる、吐出する液体の成分劣化の影響が低減する、
といった効果が得られる。

本発明のディスペンサーノズルと測定容器との位置関係を示した図。 本発明のディスペンサーノズルの一態様を示した図（中心断面図）。 本発明のディスペンサーノズルの別の態様を示した図（中心断面図）。

以下、図面を用いて本発明をさらに詳細に説明する。

本発明のディスペンサーノズルの一態様１０ａ（中心断面図）を図２に示す。図２のディスペンサーノズル１０ａは、ノズル１１ａと、テーパ状となっているノズル吐出部１２付近を覆うように設けたカバー１３ａとが一体となるように金型を作製し、ポリプロピレン樹脂で射出成形することで製造することができる。

本発明のディスペンサーノズルの別の態様１０ｂ（中心断面図）を図３に示す。図３のディスペンサーノズル１０ｂは、市販のポリプロピレン製ディスポーザブルチップをノズル１１ｂとして用い、ポリプロピレン樹脂にて射出成形した、テーパ状となっているノズル吐出部１２付近を覆うカバー１３ｂを、ノズル１１ｂに嵌合することで製造することができる。

１０：ディスペンサーノズル
１１：ノズル
１２：ノズル吐出部
１３：カバー
１４：カバー開口部下端
２０：測定容器
２１：測定容器開口部

Claims (5)

1. 液体を試料容器へ吐出するノズルと、前記試料容器に面する側に開口部を設けた前記ノズルの吐出部周辺を覆うカバーと、を備えたディスペンサーノズルであって、
   前記カバーの開口部下端は前記ノズルの吐出部より下方にあり、
   前記ノズルの吐出部を前記カバーの開口部内側下端に対して透視投影したときの前記試料容器開口部面における投影領域が前記試料容器開口部に含まれる、
   前記ディスペンサーノズルである。
2. ディスペンサーノズルに備えたカバーの開口部下端内側の半径ｒ１［ｍｍ］とディスペンサーノズルに備えたノズルで吐出された液体を受ける試料容器開口部内側の半径ｒ２［ｍｍ］とが、下記式（１）で示される関係である、請求項１に記載のディスペンサーノズル。
   ｒ２＞ｒ１×（ｄ＋ｈ）÷ｄ 式（１）
   ｄ：前記ノズルの吐出部から前記カバーの開口部下端までの高さ［ｍｍ］
   ｈ：前記カバーの開口部下端から前記試料容器開口部までの高さ［ｍｍ］
3. 液体を収容した容器と、
   請求項１または２に記載のディスペンサーノズルと、
   前記容器に収容した液体を吸引し、前記ノズルから前記液体を吐出させる手段と、
   前記吸引／吐出手段と前記容器への流路または前記ディスペンサーノズルへの流路とを切り替える手段と、
   を備えた液体分注装置。
4. １つ以上の開口部を設けた、液密性および気密性を有する可撓性容器と、
   前記開口部の１つと液密に接続可能で、可撓性容器に収容された液体を取り出し可能なポートと、
   ポートから取り出された液体の吸引／吐出を行なうポンプと、
   請求項１または２に記載のディスペンサーノズルと、
   を備えた液体容器。
5. 所定量の液体の温調が可能な液体貯留部をさらに備えた、請求項４に記載の液体容器。

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