JP3407068B2 - Chemical analyzer - Google Patents

Chemical analyzer

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JP3407068B2
JP3407068B2 JP34239197A JP34239197A JP3407068B2 JP 3407068 B2 JP3407068 B2 JP 3407068B2 JP 34239197 A JP34239197 A JP 34239197A JP 34239197 A JP34239197 A JP 34239197A JP 3407068 B2 JP3407068 B2 JP 3407068B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液体中に溶存する
物質の濃度を定量する化学分析装置に係り、特に生体液
や水などの成分分析を行う化学分析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical analyzer for quantifying the concentration of a substance dissolved in a liquid, and more particularly to a chemical analyzer for analyzing components such as biological fluid and water.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の化学分析装置として一般的な形態
をとるものは、米国特許第4、451、433号明細書
に記載の化学分析装置がある。この装置は、血液中の蛋
白質、酵素、尿中の成分などを分析・定量するための比
色測定部と、血液中のイオンを分析するイオン分析部か
ら成る装置で、一時間に数百テストから、大形の装置に
なると9000テスト以上の処理速度を持つ。
2. Description of the Related Art As a conventional chemical analyzer, there is a chemical analyzer described in U.S. Pat. No. 4,451,433. This device consists of a colorimetric measurement unit for analyzing and quantifying proteins, enzymes, and urine components in blood, and an ion analysis unit for analyzing ions in blood. Therefore, a large-scale device has a processing speed of 9000 tests or more.

【0003】上記従来技術に代表される化学分析装置の
比色測定項目としては数十種類あり、通常の検査項目で
もひとつの検体に対し、最低でも十種類程度の項目につ
いて分析を行っている。これらの項目をひとつの装置で
こなすために、複数の試薬容器から試薬を選択し、所定
の試薬量で順次反応容器に供給する機構が設けられてい
る。上記従来技術の場合、その供給機構として試薬ピペ
ッティング機構と呼ばれる方式を採用している。試薬ピ
ペッティング機構は主に内部に試薬を吸引して保持する
ノズルと、そのノズルを3次元的に移動させる機構、試
料をノズル内に吸引吐出させるための吸引吐出制御ポン
プから成る。ポンプの吸引吐出動作を応答性良くノズル
に伝達するために、ポンプからノズルの間の管路には純
水が満たされている。ただし前記純水と試薬の混合を避
けるために両者の間は空気で仕切られている。この空気
層は試薬を吸引する前に空気をノズル内に吸引させるこ
とで形成させる。試薬の供給は以下の要領で行われる。
まず3次元移動機構によりノズルが試薬容器内に浸さ
れ、内部に所定量の試薬を吸引する。その後試薬容器を
離れて反応容器上部に移動し、ノズル内部の試薬を吐出
する。試薬を吐出した後は、次の試薬への汚染を避ける
ためにノズル洗浄槽でノズル内部と外部を洗浄液で流
す。試薬ピペッティング機構のノズルが移動する軌跡は
決まっているため、その移動下部に試薬容器を位置させ
るための試薬容器の移動機構が設けられている。この試
薬供給機構は、ノズルの3次元移動や、洗浄に比較的時
間が掛かるため、単位時間当たりのテスト数には限界が
あるが、比較的多種類の項目について分析する場合には
適したシステムである。
There are dozens of colorimetric measurement items of the chemical analyzer represented by the above-mentioned prior art, and at least about 10 items are analyzed for one sample even in the usual inspection items. In order to perform these items with one device, a mechanism is provided in which a reagent is selected from a plurality of reagent containers and sequentially supplied to the reaction container in a predetermined reagent amount. In the case of the above conventional technique, a system called a reagent pipetting mechanism is adopted as the supply mechanism. The reagent pipetting mechanism mainly includes a nozzle that sucks and holds the reagent inside, a mechanism that moves the nozzle three-dimensionally, and a suction-discharge control pump that sucks and discharges the sample into the nozzle. In order to transmit the suction / discharge operation of the pump to the nozzle with good response, the pipe line between the pump and the nozzle is filled with pure water. However, in order to avoid mixing of the pure water and the reagent, the space between them is separated by air. This air layer is formed by sucking air into the nozzle before sucking the reagent. Reagent supply is performed as follows.
First, the nozzle is immersed in the reagent container by the three-dimensional moving mechanism, and a predetermined amount of reagent is sucked inside. After that, the reagent container is separated and moved to the upper part of the reaction container, and the reagent inside the nozzle is discharged. After the reagent is discharged, the inside and outside of the nozzle is flushed with the cleaning liquid in the nozzle cleaning tank in order to avoid contamination of the next reagent. Since the trajectory of the nozzle of the reagent pipetting mechanism moves is fixed, a reagent container moving mechanism for positioning the reagent container is provided below the moving path. This reagent supply mechanism has a limit in the number of tests per unit time because it takes a relatively long time to move the nozzle three-dimensionally and to wash it, but it is a system suitable for analyzing a relatively large number of items. Is.

【0004】また別の試薬供給機構として、シリンジポ
ンプと流路切替バルブと試薬吐出ノズルから成るディス
ペンサ機構がある。流路切替バルブには、各試薬容器か
らチューブが集まっている。また同バルブから同じ数の
チューブが各試薬吐出ノズルに延びている。さらに流路
切替バルブからは、試薬の流れを制御するためのシリン
ジポンプまで一本のチューブが繋がれている。まず初期
状態として、試薬容器から切替バルブ、切替バルブから
試薬吐出ノズルまでのチューブが各試薬が満たされる。
この状態で、所望の試薬を吐出したい場合、切替バルブ
が動作して対応する試薬容器から伸びるチューブとシリ
ンジポンプが接続される。シリンジポンプは吸引動作を
行い、所定量の試薬を切替バルブを経てシリンジポンプ
側のチューブへ引き込む。次に切替バルブが動作して、
シリンジポンプから切替バルブまでのチューブと、切替
バルブから試薬吐出ノズルに繋がるチューブと接続す
る。この状態でシリンジポンプが吐出動作を行いチュー
ブ中の試薬を所定量反応容器中に吐出する。本方式では
試薬の切替・供給が高速で出来る。また試薬吐出ノズル
は試薬の種類だけあり、ノズルに続くチューブ内を洗浄
する必要がない。ただし試薬吐出ノズルを試薬の種類毎
に設ける必要があるため、使う試薬の種類が多い場合に
は適合しない。むしろ種類は少ないがテスト数の多い項
目を分析する場合に適している。
Another reagent supply mechanism is a dispenser mechanism including a syringe pump, a flow path switching valve and a reagent discharge nozzle. Tubes are collected from each reagent container in the flow path switching valve. Also, the same number of tubes extend from the same valve to each reagent discharge nozzle. Further, a single tube is connected from the flow path switching valve to a syringe pump for controlling the flow of the reagent. First, as an initial state, the tubes from the reagent container to the switching valve and from the switching valve to the reagent discharge nozzle are filled with each reagent.
In this state, when it is desired to discharge a desired reagent, the switching valve operates and the tube extending from the corresponding reagent container and the syringe pump are connected. The syringe pump performs a suction operation and draws a predetermined amount of reagent into the tube on the syringe pump side through the switching valve. Next, the switching valve operates,
Connect the tube from the syringe pump to the switching valve and the tube connecting the switching valve to the reagent discharge nozzle. In this state, the syringe pump discharges to discharge a predetermined amount of the reagent in the tube into the reaction container. With this method, switching and supply of reagents can be performed at high speed. In addition, there are only reagent types for reagent ejection nozzles, and there is no need to clean the inside of the tube following the nozzle. However, since it is necessary to provide a reagent discharge nozzle for each type of reagent, this is not suitable when there are many types of reagents to be used. Rather, it is suitable when analyzing items with few types but many tests.

【0005】さらに別の従来技術として、特開昭63-131
066の自動分析装置がある。これは反応容器を保持した
反応容器フォルダの移動軌跡に対して、試薬容器を保持
した試薬容器フォルダの移動軌跡をオーバーラップさせ
ることで、装置の小形化を図ることを第1の目的として
いる。試薬の吐出は各試薬容器の側面に一体形成された
ピストンによって行われる。ピストンの駆動は、試薬の
吐出位置に設けられたピストンロッド駆動装置によって
行われる。吐出位置では、試薬容器のピストンロッド駆
動装置が一時的に接続する。次にピストンロッドは上方
へ引き上げられ、試薬容器中の試薬をピストン内に吸引
する。最上部に至った段階で、ピストンを回転させる歯
車と噛合い、その歯車によりピストンを180度回転さ
せる。その際、ピストンの回転により吸引のために開い
ていた孔が閉じられ、反対に吐出口に繋がる孔が開く。
ピストンロッドが下方へ動作すると、ピストン内の試薬
は、前記孔を経て反応容器中に放出される。
As another conventional technique, Japanese Patent Laid-Open No. 63-131
There are 066 automatic analyzers. The first purpose of this is to miniaturize the apparatus by overlapping the movement locus of the reaction container folder holding the reaction container with the movement locus of the reagent container folder holding the reagent container. The reagent is discharged by a piston integrally formed on the side surface of each reagent container. The piston is driven by a piston rod driving device provided at the reagent discharge position. At the dispensing position, the piston rod drive of the reagent container is temporarily connected. Next, the piston rod is pulled upward, and the reagent in the reagent container is sucked into the piston. At the stage of reaching the uppermost part, it meshes with the gear that rotates the piston, and the gear rotates the piston 180 degrees. At that time, the hole that was opened for suction is closed by the rotation of the piston, and the hole that is connected to the discharge port is opened on the contrary.
When the piston rod moves downward, the reagent in the piston is discharged into the reaction container through the hole.

【0006】一方、特開平7−60972公報にはイン
クジェットヘッドのノズルをABS樹脂製の流路基板と一
帯に形成し、ノズル面を高撥水性とし、ノズル内部の流
路を親水性として、インク吐出の勢いをよくし、部品点
数を減らした安価なインクジェットヘッドの製造方法に
ついて記載されている。
On the other hand, in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 7-60972, the nozzle of an ink jet head is formed integrally with a flow path substrate made of ABS resin, the nozzle surface is made highly water repellent, and the flow path inside the nozzle is made hydrophilic to make ink It describes a method of manufacturing an inexpensive ink jet head that improves ejection force and reduces the number of parts.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の試薬供
給機構には以下に示す問題点がある。
The above-mentioned conventional reagent supply mechanism has the following problems.

【0008】試薬ピペッティング機構の場合、次に上げ
る3つの問題点がある。まず第1は無駄な試薬量が発生
するという点である。すなわちノズル内に吸引された試
薬は純水と混ざり合わないように、その間に空気層が設
けられているが、それでもノズル内壁を伝って純水は試
薬の上部に混ざり合う。そこで混ざり合った試薬を分析
に供しないようにするために、実際に分析に必要な試薬
量より3割程度多めにノズル内に吸引する。本分析に供
される試薬は非常に高価であり、したがって、この余分
な試薬量は検査コストの無駄に繋がる。第2は洗浄に時
間・液量が多く必要という点である。すなわちノズルを
介して試薬相互が混合することを避けるために、毎回ノ
ズルの内外を洗浄液で洗浄するが、そのための洗浄液量
や洗浄時間が余分に必要という問題である。さらに第3
の問題点はノズル内外を洗浄液で洗っても多少は残留が
生じるため、測定値に誤差を発生させるという点であ
る。
The reagent pipetting mechanism has the following three problems. First of all, there is a waste of reagent amount. That is, an air layer is provided between the reagent sucked into the nozzle so as not to mix with the pure water, but the pure water still mixes with the upper portion of the reagent along the inner wall of the nozzle. Therefore, in order to prevent the mixed reagents from being used in the analysis, the reagent is sucked into the nozzle about 30% more than the actual amount of the reagent required for the analysis. The reagents used for this analysis are very expensive, and therefore, this excess amount of reagents leads to a waste of inspection costs. The second is that cleaning requires a large amount of time and a large amount of liquid. That is, in order to avoid mixing of the reagents with each other through the nozzle, the inside and outside of the nozzle are washed with the washing liquid every time, but the amount of the washing liquid and the washing time for that are required. Furthermore the third
The problem is that even if the inside and outside of the nozzle are washed with the washing liquid, some residue remains, which causes an error in the measured value.

【0009】試薬ディスペンサ機構の場合、以下に述べ
る2つの問題点がある。まず第1は上記と同じく無駄な
試薬量が発生するという点である。どの試薬に対しても
迅速に試薬を吐出するためには、予め分析を開始する前
に、全ての試薬を試薬容器から切替バルブまでのチュー
ブ、切替バルブから吐出ノズルまでのチューブに満たし
ておく必要がある。この部分に満たされた試薬は、装置
の停止時には無駄に捨てられることになる。試薬の種
類、チューブの全長にもよるが、百人分以上に相当する
試薬を無駄に捨てる場合もある。また第2の問題点は、
切替バルブのメンテナンスが面倒な点である。すなわち
切替バルブは次々と異なる試薬が通過するため、次第に
汚れてくる。異なる試薬同志が触れることでバルブシー
トが固着する場合が出る。そのため定期的に切替バルブ
を分解洗浄する必要がある。
The reagent dispenser mechanism has the following two problems. First of all, similarly to the above, a wasteful amount of reagent is generated. In order to expel the reagent quickly to any reagent, it is necessary to fill all the reagents in the tube from the reagent container to the switching valve and the tube from the switching valve to the ejection nozzle before starting the analysis in advance. There is. The reagent filled in this portion is wastefully discarded when the apparatus is stopped. Depending on the type of reagent and the total length of the tube, reagents equivalent to 100 or more may be wastefully discarded. The second problem is
The maintenance of the switching valve is a troublesome point. That is, different reagents pass through the switching valve one after another, and become gradually dirty. If different reagents touch each other, the valve seat may stick. Therefore, it is necessary to disassemble and clean the switching valve regularly.

【0010】さらに第3の例であるピストン方式では、
上記いずれの例と比較しても無駄な試薬量は少ないが、
それでも装置のシャットダウン時に試薬容器からピペッ
タ先端まで流路があるため、試薬が残り、この部分が無
駄に捨てられることとなる。また試料の濃度に応じて供
給する試薬量は変更する必要があるが、ピストンの往復
動作量は、ピストンの上部に設けられた回転させるため
の歯車の位置が固定されているため、予め決められた試
薬量しか吐出することができない。さらにピストンは側
面に設けられているため、試薬容器の位置より高い位置
に試薬を一時汲み上げる必要がある。また試薬容器から
ピペッタ先端までの流路による圧力損失も無視できな
い。これらのためにある程度の圧力を与える必要があ
り、ピストンの駆動機構が複雑化・大形化する。すなわ
ち簡素で小形なポンプの利用を阻害している。
Further, in the piston system which is the third example,
The amount of wasteful reagent is small compared to any of the above examples,
However, since there is a flow path from the reagent container to the tip of the pipettor when the apparatus is shut down, the reagent remains and this portion is wastefully discarded. The amount of reagent supplied must be changed according to the concentration of the sample, but the amount of reciprocating motion of the piston is predetermined because the position of the gear on the top of the piston for rotating is fixed. It is possible to discharge only the reagent amount. Further, since the piston is provided on the side surface, it is necessary to temporarily pump up the reagent to a position higher than the position of the reagent container. Also, the pressure loss due to the flow path from the reagent container to the tip of the pipettor cannot be ignored. For these reasons, it is necessary to apply a certain amount of pressure, which complicates and enlarges the piston drive mechanism. That is, it hinders the use of a simple and small pump.

【0011】以上、従来の試薬供給方式では、いずれの
方式においても無駄な試薬量が存在するという点が問題
である。また試薬ピペッティング機構では試薬間の相互
汚染を防止するために多くの洗浄液が必要である。試薬
ディスペンサ機構では定期的に面倒な分解洗浄が必要で
ある。またピストン方式では予め決められた容量の試薬
しか供給することができない。あるいは構造が複雑であ
る。
As described above, the conventional reagent supply method has a problem in that there is a waste of reagent amount in any method. Further, the reagent pipetting mechanism requires a large amount of washing liquid to prevent mutual contamination between reagents. The reagent dispenser mechanism requires regular troublesome disassembly and cleaning. Further, the piston method can supply only a predetermined volume of reagent. Or the structure is complicated.

【0012】上記の問題点を解決するためには、試薬の
滴下方式、ポンプ構造および分析装置の構造等を改良す
る必要があると同時に、試薬滴下時の液切れ性を良好に
し、滴下量の制御性を向上させる必要がある。そのため
には、ノズルの構造や液切れ機能を改良することが重要
となる。ノズルの機能改良に関する特開平7−6097
2公報に記載のアクリロニトリルブタジエンスチレン(A
BS)基板や撥水処理被膜は、耐薬品性が低く、流体とし
てインク用にはよいが、酸性や塩基性試薬を吐出するよ
うな化学分析に使用するには問題がある。
In order to solve the above problems, it is necessary to improve the dropping method of the reagent, the structure of the pump, the structure of the analyzer and the like, and at the same time improve the liquid drainage property at the time of dropping the reagent, and It is necessary to improve controllability. For that purpose, it is important to improve the structure of the nozzle and the liquid drainage function. Japanese Patent Laid-Open No. 7-6097 relating to improvement of nozzle function
2 acrylonitrile butadiene styrene (A
BS) substrates and water-repellent coatings have low chemical resistance and are good for inks as fluids, but have problems when used for chemical analysis such as ejection of acidic or basic reagents.

【0013】そこで本発明の目的は、試薬を無駄にせ
ず、洗浄液をほとんど必要とせず、また定期的な分解洗
浄も必要とせず、供給試薬量の微量制御が容易となり、
簡素なノズルを備え、なおかつ高い吐出分解能と吐出安
定性を有し、耐薬品性のノズルを備えた化学分析装置を
提供することである。
Therefore, an object of the present invention is that the reagents are not wasted, the cleaning liquid is hardly required, and the periodical disintegration cleaning is not required, so that the trace amount of the supplied reagent can be easily controlled.
It is an object of the present invention to provide a chemical analysis device having a simple nozzle, a high ejection resolution and ejection stability, and a chemical resistant nozzle.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の化学分析装置は、サンプルを入れる複数の
反応容器を保持する反応容器ホルダーと、反応容器中の
サンプルに添加するべき各種試薬を一つ一つ入れる複数
試薬容器と、該試薬容器の下部に取り付けられ、所定量
の試薬を吸入し反応容器に滴下注入するポンプと、試薬
が添加された後にサンプルの物性を計測する計測装置を
備えた装置において、ポンプは、シリコン製のポンプ本
体と、ポンプ本体の前面に接合され、板状で該板中心部
にポンプ本体の流出口に接続する吐出孔を有するシリコ
ン製のノズルとから構成され、このノズルの基板の表裏
面及び吐出孔の内表面に、試薬に対して耐食性のある耐
薬品層が形成され、さらに該基板の前面、または板の前
面及び吐出孔の内面に、耐薬品層上にフッ素樹脂層、ま
たはフッ素を含む化合物(例:フルオロカーボン化合物
CF3(CF2)m(CH2)nSi(OCH3)3)が形成された
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the chemical analyzer of the present invention comprises a reaction container holder for holding a plurality of reaction containers for containing samples, and various kinds of samples to be added to the samples in the reaction containers. A plurality of reagent containers that contain reagents one by one, a pump that is attached to the bottom of the reagent container and that inhales a prescribed amount of reagent and injects it dropwise into the reaction container, and a measurement that measures the physical properties of the sample after the reagents are added. In the device provided with the device, the pump includes a silicon pump body, a silicon nozzle joined to the front surface of the pump body, and having a plate-like shape and a discharge hole that is connected to the outlet of the pump body at the center of the plate. And a chemical resistant layer having corrosion resistance to a reagent is formed on the front and back surfaces of the substrate of the nozzle and the inner surface of the ejection hole, and further, the front surface of the substrate, or the front surface of the plate and the inner portion of the ejection hole. A fluororesin layer on the chemical layer, or a compound containing fluorine (e.g. fluorocarbon compounds CF 3 (CF 2) m ( CH 2) nSi (OCH 3) 3) , characterized in that has been formed.

【0015】そして、耐薬品層は、二酸化シリコン、A
u、Ag、Ptまたは耐食性合金からなるものがよい。
またフッ素樹脂層表面を凹凸にしたものが好ましい。さ
らにノズルの基板にある吐出孔の先端エッジを丸く面取
りしたものが好ましい。
The chemical resistant layer is made of silicon dioxide, A
It is preferably made of u, Ag, Pt or a corrosion resistant alloy.
Further, it is preferable that the surface of the fluororesin layer is uneven. Further, it is preferable that the tip of the discharge hole on the substrate of the nozzle be chamfered round.

【0016】吐出ポンプとノズルの材質をシリコンにす
ると、半導体製造プロセスを使用することにより微細な
加工が可能となり、試薬容器への実装ができる。さら
に、シリコンの表面に二酸化シリコン、Au、Ag、P
tまたは合金の層を形成すれば、耐薬品性はいっそう向
上する。また、ノズル表面に微細な凹凸を形成すれば、
表面の形状効果により試薬をさらにはじき易くなる。な
お吐出ポンプの表面にも二酸化シリコン層を形成する。
When the material of the discharge pump and the nozzle is silicon, fine processing becomes possible by using a semiconductor manufacturing process, and mounting on a reagent container is possible. In addition, silicon dioxide, Au, Ag, P on the surface of silicon
By forming a t or alloy layer, the chemical resistance is further improved. Also, if fine irregularities are formed on the nozzle surface,
The surface shape effect makes it easier to repel the reagent. A silicon dioxide layer is also formed on the surface of the discharge pump.

【0017】また、ノズルの吐出孔の先端エッジ部を、
その断面が円弧となる構造にすることにより、フッ素樹
脂層の厚さが均一化され、したがってエッジ部のフッ素
樹脂層が薄い場合に生じる層の剥離を防止できる。
Further, the tip edge portion of the discharge hole of the nozzle is
By making the structure such that the cross section has an arc shape, the thickness of the fluororesin layer is made uniform, and therefore, peeling of the layer that occurs when the fluororesin layer at the edge portion is thin can be prevented.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明の化学分析装置の実施の形
態について図1〜図13を用いて説明する。図1は本発
明の試薬供給機構を備えた化学分析装置の全体構成図、
図2はその試薬供給機構の詳細説明図、図3は図2の平
面図、図4は本発明にかかる試薬供給機構に備えられた
ポンプノズルの分解斜視図、図5〜8はそれぞれ表面部
の構成を異にする各種ノズルの断面図である。図9は本
発明のノズルと比較例のノズルの液切れ性、耐久性を試
験した結果である。図10は、実施形態であるノズルの
試薬吐出孔から試薬が吐出された後の試薬の状態を示す
ノズルの断面図、図11は、本発明による実施の形態を
呈していない場合のノズルの断面図である。図12は、
本発明によるノズルの表面の一部を拡大した斜視図で、
図13は、本発明による他のノズルの表面の一部を拡大
した斜視図で、図14は、本発明による他のノズルの表
面の一部を拡大した側面図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a chemical analyzer of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a chemical analyzer equipped with the reagent supply mechanism of the present invention,
2 is a detailed explanatory view of the reagent supply mechanism, FIG. 3 is a plan view of FIG. 2, FIG. 4 is an exploded perspective view of a pump nozzle provided in the reagent supply mechanism according to the present invention, and FIGS. 3 is a cross-sectional view of various nozzles having different configurations. FIG. 9 shows the results of testing the liquid cut-off property and the durability of the nozzle of the present invention and the nozzle of the comparative example. FIG. 10 is a cross-sectional view of the nozzle showing a state of the reagent after the reagent is discharged from the reagent discharge hole of the embodiment, and FIG. 11 is a cross-section of the nozzle when the embodiment of the present invention is not shown. It is a figure. Figure 12
In an enlarged perspective view of a part of the surface of the nozzle according to the present invention,
FIG. 13 is an enlarged perspective view of a part of the surface of another nozzle according to the present invention, and FIG. 14 is an enlarged side view of a part of the surface of another nozzle according to the present invention.

【0019】まず図1、図2、図3を用いて本発明の化
学分析装置の構成について説明する。図1(a)は化学分
析装置11の平面図、図1(b)はその正面図である。化
学分析装置11上部には試料20の入った複数の試験管
21を平面的に円状に並べて保持するサンプルホルダー
22が設けられている。またサンプルホルダー22が並
ぶ円の脇には試験管21内の試料22を吸引するための
サンプルピペッタ31が設けられている。サンプルピペ
ッタ31は、試験管21から試料を吸引し内部に保持す
るノズル32、そのノズル32を昇降させ、旋回移動さ
せる3次元駆動機構33、およびノズル32内に試料を
吸引したり、吐出するポンプ(図示なし)が設けられて
いる。サンプルホルダー22は、複数の試験管21を逐
一サンプルピペッタ31のノズル32の直下に位置せし
めるために、回転駆動機構23にて回転駆動するように
なっている。サンプルホルダー22の隣りには、サンプ
ルピペッタ31をはさむかのように、反応ディスク42
が設置されている。反応ディスク42は、複数の反応容
器41を平面的に円状に並べて保持し、順次回転してサ
ンプルピペッタ31のノズル32のもう一方の降下位置
に、反応容器41を移動させるようになっている。また
各反応容器41の下半分は恒温水が流れる恒温槽43に
浸っている。サンプルピペッタ31のノズル32の降下
位置に順次反応容器を移動させるために、反応ディスク
42は反応ディスク回転駆動機構44で支持されてい
る。反応ディスク42の外周縁の上方には、上記サンプ
ルピペッタ31の他、第1の試薬供給部51、第2の試
薬供給部61、反応容器洗浄機構71、分光計測部81
が順に設けられている。
First, the structure of the chemical analyzer of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 3. FIG. 1 (a) is a plan view of the chemical analyzer 11, and FIG. 1 (b) is a front view thereof. A sample holder 22 for holding a plurality of test tubes 21 containing a sample 20 arranged in a circular shape on a plane is provided on the upper portion of the chemical analyzer 11. A sample pipetter 31 for sucking the sample 22 in the test tube 21 is provided beside the circle where the sample holders 22 are lined up. The sample pipetter 31 sucks a sample from the test tube 21 and holds it inside, a nozzle 32, a three-dimensional drive mechanism 33 that raises and lowers the nozzle 32, and swivels, and sucks or discharges the sample into the nozzle 32. A pump (not shown) is provided. The sample holder 22 is rotationally driven by a rotational drive mechanism 23 in order to position the plurality of test tubes 21 directly below the nozzle 32 of the sample pipetter 31 one by one. Next to the sample holder 22, a reaction disc 42 is placed as if a sample pipetter 31 is sandwiched.
Is installed. The reaction disk 42 holds a plurality of reaction vessels 41 arranged in a circular shape in a plane and sequentially rotates to move the reaction vessels 41 to the other lower position of the nozzle 32 of the sample pipetter 31. There is. The lower half of each reaction container 41 is immersed in a constant temperature bath 43 in which constant temperature water flows. The reaction disk 42 is supported by a reaction disk rotation drive mechanism 44 in order to sequentially move the reaction container to the lowered position of the nozzle 32 of the sample pipetter 31. Above the outer peripheral edge of the reaction disk 42, in addition to the sample pipetter 31, a first reagent supply section 51, a second reagent supply section 61, a reaction container cleaning mechanism 71, and a spectroscopic measurement section 81.
Are provided in order.

【0020】その内、試薬供給部51の構成について図
2、図3を用いて詳しく説明する。試薬供給部51は、
大別して、複数の試薬容器52、該試薬容器52を保持
する試薬ホルダー53、マイクロポンプ54、試薬ホル
ダー回転駆動機構55の4つの部分から構成されてい
る。試薬ホルダー53は中心軸56の周りに試薬容器5
2を円周上に保持させる構造になっている。保持される
試薬容器52の数と同数の膜形ポンプ54が試薬ホルダ
ー53の底部に設けられている。試薬容器52の底面に
は接続孔521があり、試薬ホルダー53の底部に向か
って強く押しつけることで、マイクロポンプ54の吸入
孔541と接続するようになっている。またマイクロポ
ンプ54の先端には、ノズル100が接合されており、
ノズル100に形成された吐出孔542が鉛直下方に向
かって設けられている。なお、ここでノズル100は、
後述するいくつかのノズルを総称したものである。試薬
容器52の側面には試薬の種類を記載したデータが書き
込まれた磁気部522が設けられている。また試薬ホル
ダー53の対応する円周位置には磁気部522のデータ
を読み込むための磁気リーダ531が設けられている。
磁気リーダからの信号線は、判断部57に接続されてい
る。さらに判断部57はマイクロポンプ制御部58と接
続されている。マイクロポンプ54はマイクロポンプ制
御部58にて駆動される。試薬ホルダー53は、試薬ホ
ルダー回転駆動機構55にて回転移動される構成となっ
ている。なお、第2の試薬供給部61は第1の試薬供給
部51と同様に構成されている。
Among them, the structure of the reagent supply section 51 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. The reagent supply unit 51 is
It is roughly divided into four parts, that is, a plurality of reagent containers 52, a reagent holder 53 holding the reagent containers 52, a micropump 54, and a reagent holder rotation drive mechanism 55. The reagent holder 53 has the reagent container 5 around the central axis 56.
It is structured to hold 2 on the circumference. The same number of membrane pumps 54 as the number of reagent containers 52 held are provided at the bottom of the reagent holder 53. There is a connection hole 521 on the bottom surface of the reagent container 52, and by strongly pressing it toward the bottom of the reagent holder 53, it is connected to the suction hole 541 of the micropump 54. The nozzle 100 is joined to the tip of the micropump 54,
A discharge hole 542 formed in the nozzle 100 is provided vertically downward. Here, the nozzle 100 is
It is a general term for some nozzles described later. On the side surface of the reagent container 52, a magnetic unit 522 in which data describing the type of reagent is written is provided. A magnetic reader 531 for reading the data of the magnetic unit 522 is provided at the corresponding circumferential position of the reagent holder 53.
The signal line from the magnetic reader is connected to the determination unit 57. Further, the determination unit 57 is connected to the micro pump control unit 58. The micro pump 54 is driven by the micro pump controller 58. The reagent holder 53 is configured to be rotationally moved by a reagent holder rotation drive mechanism 55. The second reagent supply unit 61 has the same configuration as the first reagent supply unit 51.

【0021】図4は、第1、第2の試薬供給部51、6
1のマイクロポンプ54と吐出孔542とに取り付ける
ノズル100の外形図である。なお、マイクロポンプの
内部構造は図示しない。ノズル100には、吐出孔10
1(上記吐出孔542に同じ)が設けら、そしてマイク
ロポンプ54本体の出口と接続する吐出孔101の上部
は皿穴加工されている。ここで示すノズル100は矩形
の板状であるが、円板状、楕円板状およびその他の形状
でもよい。
FIG. 4 shows the first and second reagent supply sections 51 and 6
2 is an outline view of a nozzle 100 attached to the first micro pump 54 and the discharge hole 542. FIG. The internal structure of the micropump is not shown. The nozzle 100 has a discharge hole 10
1 (the same as the discharge hole 542) is provided, and the upper portion of the discharge hole 101 connected to the outlet of the main body of the micropump 54 is countersunk. The nozzle 100 shown here has a rectangular plate shape, but may have a disk shape, an elliptical plate shape, or any other shape.

【0022】以下にマイクロポンプの先端に取り付ける
ノズルの実施例を説明する。 (実施例1)図5は、実施例1のノズル100Aの構成
を示す断面図(図4のAA断面)である。ノズル100
Aは、シリコンからなる板状で該板中心に吐出孔が形成
されたノズル基板102と、ノズル基板102の表面を
形成する二酸化シリコン層103と、ノズル基板102
の下面及び吐出孔101内面において二酸化シリコン層
103上に形成されたフッ素樹脂層104と、から構成
されている。ノズル基板102の材質すなわちシリコン
は、半導体プロセスで代表されるマイクロマシニング加
工により、微小かつ複雑な形状の加工が可能である。二
酸化シリコン103層は熱酸化により形成して、ノズル
基板102の耐薬品性を向上させる。またフッ素樹脂層
104はノズル基板102の下面及び吐出孔101内面
に撥水性を与える。
An embodiment of the nozzle attached to the tip of the micropump will be described below. (Embodiment 1) FIG. 5 is a sectional view (section AA in FIG. 4) showing the structure of a nozzle 100A of Embodiment 1. Nozzle 100
A is a nozzle plate 102 made of silicon and having a discharge hole formed in the center of the plate, a silicon dioxide layer 103 forming the surface of the nozzle substrate 102, and the nozzle substrate 102.
And a fluororesin layer 104 formed on the silicon dioxide layer 103 on the lower surface and the inner surface of the discharge hole 101. The material of the nozzle substrate 102, that is, silicon can be processed into a minute and complicated shape by micromachining processing represented by a semiconductor process. The silicon dioxide 103 layer is formed by thermal oxidation to improve the chemical resistance of the nozzle substrate 102. The fluororesin layer 104 imparts water repellency to the lower surface of the nozzle substrate 102 and the inner surface of the ejection hole 101.

【0023】(実施例2)実施例1と同様にシリコンの
ノズル基板に熱酸化シリコン層を形成した後、フッ素を
含む化合物層を形成した。フッ素を含む化合物はフルオ
ロアルキルシランである。
Example 2 As in Example 1, a thermally oxidized silicon layer was formed on a silicon nozzle substrate, and then a compound layer containing fluorine was formed. The compound containing fluorine is a fluoroalkylsilane.

【0024】(実施例3)シリコンのノズル基板の吐出
孔先端のエッジ部を、断面が円弧となるように加工し
た。その後、実施例1と同様にノズル基板に熱酸化シリ
コン層を形成し、次いでフッ素樹脂層104を形成し
た。
(Embodiment 3) The edge portion of the tip of the discharge hole of the silicon nozzle substrate was processed so that the cross section became an arc. Then, as in Example 1, a thermally oxidized silicon layer was formed on the nozzle substrate, and then a fluororesin layer 104 was formed.

【0025】(実施例4)図6は、実施例4のノズル1
00Bの構成を示す断面図である。ノズル基板102
は、図5と同様シリコンであり、その表面には熱酸化シ
リコン103を形成した。熱酸化シリコン103の上
に、Au層107を形成した。さらに、ノズルの試薬吐出
側に、Au層107の上にフッ素樹脂層104を形成し
た。Au層107を設けることにより、フッ素樹脂層10
4にピンホールが存在し、試薬が浸透した場合でも、Au
は耐アルカリ性、耐酸性が高く溶出しないため、フッ素
樹脂層104は剥離することがない。さらに、Auが試薬
吐出側と反対側の面に形成されていると、この面は、マ
イクロマイクロポンプ54本体と接合する面でありAuが
存在することにより接合性を向上させる。このAu層10
7は、Auに限定するものではなく、耐薬品性が高いもの
であればいずれでもよく、たとえばハステロイ等の超合
金、ポリプロピレン等の樹脂やSi3N4等のセラミック
ス、AgやPt等でもよい。また、マイクロポンプ54本体
との接合性(低温接合または拡散接合における接合性)
を向上させるためには金属を使用することが望ましい。
(Embodiment 4) FIG. 6 shows a nozzle 1 of Embodiment 4.
It is sectional drawing which shows the structure of 00B. Nozzle substrate 102
Is silicon as in FIG. 5, and thermal oxide silicon 103 was formed on the surface thereof. An Au layer 107 was formed on the thermally oxidized silicon 103. Further, the fluororesin layer 104 was formed on the Au layer 107 on the reagent discharge side of the nozzle. By providing the Au layer 107, the fluororesin layer 10
Even if there is a pinhole in 4 and the reagent penetrates, Au
Has high alkali resistance and acid resistance and does not elute, so that the fluororesin layer 104 is not peeled off. Further, when Au is formed on the surface opposite to the reagent ejection side, this surface is a surface to be bonded to the main body of the micro-micro pump 54, and the presence of Au improves the bonding property. This Au layer 10
7 is not limited to Au and may be any as long as it has high chemical resistance, for example, a superalloy such as Hastelloy, a resin such as polypropylene or a ceramic such as Si 3 N 4, or Ag or Pt. . Also, the bondability with the main body of the micropump 54 (the bondability in low temperature bonding or diffusion bonding)
It is desirable to use a metal in order to improve.

【0026】(実施例5)図7に示す実施例5のノズル
100Cは、図6に示すノズルで熱酸化シリコン層がな
い場合であり、シリコン基板102の上にAu層107を
形成し、その上にフッ素樹脂層104を形成した。これ
により、Auが耐薬品性であるために熱酸化シリコン層を
無くし、加工工程を簡略することができる。
(Embodiment 5) A nozzle 100C of Embodiment 5 shown in FIG. 7 is the nozzle shown in FIG. 6 in the case where there is no thermally oxidized silicon layer, and an Au layer 107 is formed on a silicon substrate 102, A fluororesin layer 104 was formed on top. As a result, since Au is chemically resistant, the thermally oxidized silicon layer can be eliminated, and the processing steps can be simplified.

【0027】(実施例6)図8は実施例6のノズル10
0Dの構成を示す断面図である。ノズル100Dは、シ
リコン基板102にAu層107を形成し、ノズルの全面
にフッ素を含む化合物114を形成した場合である。こ
の場合、マイクロポンプ54本体との接合性を向上させ
るために、接合面のフッ素樹脂層114の上にさらにAu
層115を形成した。
(Sixth Embodiment) FIG. 8 shows the nozzle 10 of the sixth embodiment.
It is sectional drawing which shows the structure of 0D. The nozzle 100D is a case where the Au layer 107 is formed on the silicon substrate 102 and the compound 114 containing fluorine is formed on the entire surface of the nozzle. In this case, in order to improve the bondability with the main body of the micropump 54, Au is further formed on the fluororesin layer 114 on the bonding surface.
The layer 115 was formed.

【0028】(実施例7)シリコンのノズル基板102
の表面に、マイクロマシンプロセスにより図12に示し
たな格子状の凹凸を形成した。その後、実施例1と同様
の熱酸化シリコン層103、フッ素樹脂層104を形成
した。
(Embodiment 7) Silicon nozzle substrate 102
On the surface of, the unevenness in the form of a grid shown in FIG. 12 was formed by a micromachine process. Then, the same thermally oxidized silicon layer 103 and fluororesin layer 104 as in Example 1 were formed.

【0029】(実施例8)シリコンのノズル基板102
の表面に、粒径120nmの二酸化シリコンの微粒子を
コーティングした。その後、実施例1と同様のフッ素樹
脂層104を形成した。
(Embodiment 8) Silicon nozzle substrate 102
The surface of was coated with particles of silicon dioxide having a particle diameter of 120 nm. Then, the same fluororesin layer 104 as in Example 1 was formed.

【0030】(比較例)シリコンのノズル基板102の
表面に、熱酸化により二酸化シリコン層を形成した。
Comparative Example A silicon dioxide layer was formed on the surface of a silicon nozzle substrate 102 by thermal oxidation.

【0031】上記の実施例で形成した熱酸化による二酸
化シリコン層は、特に二酸化シリコンに限ることはな
く、基板素材であるシリコンの化合物であれば良い。た
とえば窒化シリコンSi3N4などである。
The silicon dioxide layer formed by thermal oxidation in the above embodiment is not particularly limited to silicon dioxide and may be any compound of silicon which is a substrate material. For example, silicon nitride Si 3 N 4 or the like.

【0032】Au層の形成はスパッタを用い、ノズル基
板の試薬吐出側面とその反対面を順次コーティングした
が、2面同時にスパッタ可能な装置があれば、スパッタ
時間を短縮することが可能である。
The Au layer was formed by sputtering, and the reagent ejection side surface of the nozzle substrate and the opposite surface were sequentially coated. However, if there is an apparatus capable of simultaneously sputtering the two surfaces, the sputtering time can be shortened.

【0033】なお、ノズル素材はマイクロマシンプロセ
スの行い易さからシリコンを使用したが、特にシリコン
に限定することはなく、耐アルカリ性のステンレス鋼(S
US)等の金属材料、あるいは耐酸性のポリテトラフルオ
ロエチレン(PTFE)などの樹脂でもよい。
Although silicon was used as the nozzle material because it is easy to carry out a micromachine process, the nozzle material is not limited to silicon and may be alkali-resistant stainless steel (S
It may be a metal material such as US) or a resin such as acid-resistant polytetrafluoroethylene (PTFE).

【0034】また、図5〜図8で示したフッ素樹脂層
は、ノズルの吐出孔の内壁面にも形成されているが、ノ
ズル基板102の下面において必須であり、吐出孔の内
壁面には、形成しなくてもよい。これは、フッ素樹脂層
の撥水性の点から、液切れ時の液と空気との界面の位置
が、ノズル先端面となるか吐出孔内部になるかの違いで
ある。
The fluororesin layer shown in FIGS. 5 to 8 is also formed on the inner wall surface of the discharge hole of the nozzle, but it is essential on the lower surface of the nozzle substrate 102 and is not formed on the inner wall surface of the discharge hole. , Need not be formed. This is a difference in terms of the water repellency of the fluororesin layer, whether the position of the interface between the liquid and air when the liquid runs out is the nozzle tip surface or the inside of the discharge hole.

【0035】以上の実施例1〜8と比較例の各ノズルに
ついて試薬の吐出試験を実施し、試薬切れ性とフッ素樹
脂層またはフッ素を含む化合物層の耐久性を検討した。
吐出試験方法は、試薬を繰り返し吐出したときの、吐出
された試薬量を測定し、その変動量で評価した。評価結
果は、試薬の変動量が、吐出量の10%以内の場合を良
好とした。試薬の変動量が10%以上となった場合、検
体の分析結果に影響を及ぼすことは、本発明の分析装置
が光学的測定を利用していることからの制約条件であ
る。耐久性は、吐出試験後のノズルの濡れ性とフッ素樹
脂層またはフッ素を含む化合物層の剥離の有無を目視に
より判定した。
A reagent discharge test was carried out for each of the nozzles of Examples 1 to 8 and Comparative Example described above, and the reagent cut-off property and the durability of the fluororesin layer or the compound layer containing fluorine were examined.
The ejection test method was performed by measuring the amount of the ejected reagent when the reagent was repeatedly ejected and evaluating the variation. The evaluation result was good when the variation amount of the reagent was within 10% of the ejection amount. When the variation amount of the reagent is 10% or more, the fact that the analysis result of the sample is affected is a constraint condition because the analyzer of the present invention uses the optical measurement. The durability was evaluated by visually observing the wettability of the nozzle after the discharge test and the presence or absence of peeling of the fluororesin layer or the compound layer containing fluorine.

【0036】吐出試験結果を図9に示す。吐出性能は実
施例1〜8のノズルは、いずれも良好である。比較例の
ノズルは、不良であった。耐久性は、実施例3〜8は良
好であった。実施例1、2と比較例は不良であった。
The results of the discharge test are shown in FIG. The ejection performance of each of the nozzles of Examples 1 to 8 is good. The nozzle of the comparative example was defective. The durability of Examples 3 to 8 was good. Examples 1 and 2 and the comparative example were defective.

【0037】図10は、ノズルから試薬を吐出し、試薬
が途切れる寸前の様子を示す図である。フッ素樹脂層ま
たはフッ素を含む化合物層104の表面張力が低いた
め、試薬は液玉116となり、この液玉116の大きさ
がある一定の大きさになるとフッ素樹脂層またはフッ素
を含む化合物層104の表面張力の影響を受け、ノズル
孔に充満している試薬から離脱する。このため試薬が途
切れ易くなり、吐出する試薬の量の安定性も向上する。
FIG. 10 is a diagram showing a state where the reagent is discharged from the nozzle and the reagent is about to be interrupted. Since the surface tension of the fluororesin layer or the compound layer 104 containing fluorine is low, the reagent becomes a liquid ball 116. When the size of the liquid ball 116 becomes a certain size, the reagent of the fluororesin layer or the compound layer 104 containing fluorine is Due to the influence of surface tension, it separates from the reagent filling the nozzle holes. For this reason, the reagent is likely to be interrupted, and the stability of the amount of the discharged reagent is improved.

【0038】一方、図11は、フッ素樹脂層またはフッ
素を含む化合物層を形成していないノズルで、試薬を吐
出した後の試薬の状態を示す図である。試薬117は、
ノズルの試薬吐出側に濡れ広がり、次に試薬を吐出する
ときには、この濡れ広がった試薬分も吐出することにな
り、試薬の量の安定性がよくない。また、試薬の切れ性
も低い。
On the other hand, FIG. 11 is a view showing a state of the reagent after the reagent is discharged by the nozzle in which the fluororesin layer or the compound layer containing fluorine is not formed. The reagent 117 is
When the reagent is discharged to the reagent discharge side of the nozzle and then discharged, the wet amount of the reagent is also discharged, and the stability of the amount of the reagent is not good. Moreover, the cutting ability of the reagent is low.

【0039】上記で説明した各実施例のノズルを使用す
ると、試薬の吐出量の変動が10%以内になり、高性能
な化学分析装置となる。
When the nozzle of each of the embodiments described above is used, the variation in the discharge amount of the reagent is within 10%, and the chemical analysis device has a high performance.

【0040】フッ素樹脂層またはフッ素を含む化合物層
は試薬に濡れにくいことが必要である。アルコール系試
薬は、水系試薬より表面張力が小さいため、接触角は低
くなるが、65度以上であれば液切れ性は良好であっ
た。
It is necessary that the fluororesin layer or the fluorine-containing compound layer is hard to be wet with the reagent. Since the alcohol-based reagent has a lower surface tension than the water-based reagent, the contact angle is low, but when the contact angle is 65 degrees or more, the liquid cut-off property was good.

【0041】フッ素樹脂層またはフッ素を含む化合物層
の表面が平滑であれば、水に対する接触角は、100度
〜110度程度である。この接触角をさらに、向上させ
るためには、フッ素を含む化合物層の表面に微細な凹凸
を形成することが好ましい。具体的には、ノズル基板が
シリコンの場合は、マイクロマシニングを用いて、シリ
コンの表面に図12に示す格子状の突出部118と窪み
部119または図13に示す突出部120と窪み部12
1を形成し、その上にフッ素樹脂層またはフッ素を含む
化合物層をコーティングした。突出部118、120と
窪み部119、121の構造は、円筒状、円錐状、角錐
状、角柱状、樹枝状、花弁状等およびこれらの複合に形
成されていればよい。
If the surface of the fluororesin layer or the compound layer containing fluorine is smooth, the contact angle with respect to water is about 100 to 110 degrees. In order to further improve the contact angle, it is preferable to form fine irregularities on the surface of the compound layer containing fluorine. Specifically, when the nozzle substrate is silicon, micromachining is used to form the lattice-shaped protrusions 118 and depressions 119 shown in FIG. 12 or the protrusions 120 and depressions 12 shown in FIG. 13 on the surface of the silicon.
1 was formed, and a fluororesin layer or a fluorine-containing compound layer was coated thereon. The protrusions 118 and 120 and the depressions 119 and 121 may be formed in a cylindrical shape, a conical shape, a pyramidal shape, a prismatic shape, a dendritic shape, a petal shape, or a combination thereof.

【0042】また、ノズル基板がシリコン以外の場合
は、ノズル基板の上にシリコンをコーティングすればマ
イクロマシニングを使用できる。また、樹脂の場合は、
イオン注入やプラズマ照射等のドライプロセスにより表
面に凹凸を形成させることが可能となる。また、金属の
場合は、上記ドライプロセスに加え、化合物析出やエッ
チング等のウェットプロセスも有効である。
If the nozzle substrate is other than silicon, micromachining can be used by coating the nozzle substrate with silicon. In the case of resin,
It is possible to form irregularities on the surface by a dry process such as ion implantation or plasma irradiation. Further, in the case of metal, in addition to the above dry process, a wet process such as compound precipitation or etching is also effective.

【0043】図14は、表面に凹凸を形成させる他の方
法を示した図である。基板120の上に微粒子121を
単層または多層に配列して、凹凸を形成する。このと
き、粒子121の粒径が小さすぎると、液滴の大きさに
対する凹凸の効果がなくなり、大きすぎると凹部に試薬
が浸入し濡れてしまうため、理論的には粒子121は直
径5nm〜100μmでよいが、実用上、低コストで入
手容易な粒子は10〜500nmである。粒子の配列
は、粒子をアルコールに分散した液にノズルをディップ
して配列させたが、単一粒径のみでも混合粒径でも良
く、また、配列方法としては、一回で配列、数回で配列
する場合のいずれでもよく、スプレー法等で粒子を配列
させてもよい。
FIG. 14 is a diagram showing another method for forming irregularities on the surface. Fine particles 121 are arranged in a single layer or multiple layers on the substrate 120 to form irregularities. At this time, if the particle size of the particles 121 is too small, the effect of the unevenness on the size of the droplet is lost, and if it is too large, the reagent penetrates into the recesses and becomes wet. Therefore, theoretically, the particles 121 have a diameter of 5 nm to 100 μm. However, practically low-cost and easily available particles have a size of 10 to 500 nm. The particles were arranged by dipping the nozzle in a liquid in which the particles were dispersed in alcohol, but the particles may have a single particle size or a mixed particle size, and the arraying method may be one time or several times. Any of the arrangement may be used, and the particles may be arranged by a spray method or the like.

【0044】図12、図13、図14で説明した表面の
凹凸は、少なくとも統計的に自己相似性を有しフラクタ
ル次元が定義できる状態であり、そのフラクタル次元が
略2.2以上であれば液切れ性の向上に効果がある。し
かし、フラクタル次元が略2.8以上の場合は複雑性が
増し、乱雑過ぎて強度的に凸部が壊れ易くなったりし
て、凹凸の効果が得られなくなる。
The surface irregularities described with reference to FIGS. 12, 13 and 14 are at least statistically self-similar and have a fractal dimension that can be defined. If the fractal dimension is approximately 2.2 or more. Effective in improving liquid drainage. However, when the fractal dimension is about 2.8 or more, the complexity increases, and the projections are easily disordered due to excessive clutter, so that the effect of unevenness cannot be obtained.

【0045】フッ素樹脂層またはフッ素を含む化合物層
の表面張力は、水系試薬の場合、その接触角を65度以
上にするため、30mN/m以下であることが望まし
い。表面張力は、ヤングの固気液界面の釣り合いの式を
用い、固液の界面張力が固体の表面張力よりも十分小さ
いと仮定し、水の表面張力を72mN/mとして算出し
た。また、接触角65度以上で、吐出試薬の変動量が1
0%以内となり、液切れ性が良好であることは確認済み
である。
The surface tension of the fluororesin layer or the compound layer containing fluorine is preferably 30 mN / m or less in order to make the contact angle of the aqueous reagent 65 degrees or more. The surface tension was calculated by using Young's equation of solid-liquid interface balance, assuming that the interfacial tension of the solid-liquid is sufficiently smaller than the surface tension of the solid, and setting the surface tension of water to 72 mN / m. Further, when the contact angle is 65 degrees or more, the variation amount of the discharged reagent is 1
It has been confirmed that the content is within 0% and the liquid drainage property is good.

【0046】なお、フッ素樹脂層の膜厚は、ディップ条
件に依存するが今回は1〜20μmの範囲であった。フ
ッ素を含む化合物層の膜厚は、5〜100nmであっ
た。フッ素樹脂またはフッ素を含む化合物をコーティン
グする場合、その膜厚はノズルのエッジ部分において薄
くなり、熱酸化シリコンまで貫通する孔が発生し易くな
る。この場合、アルカリ性の試薬は熱酸化シリコンを溶
解し、フッ素を含む化合物層は剥離する。エッジ部分
を、図10で示すように、断面形状が円弧111、11
2となるようにSR加工すれば、フッ素樹脂層またはフ
ッ素を含む化合物層の膜厚が均一となり、貫通孔が発生
せず、アルカリ性試薬に対してもフッ素を含む化合物層
が剥離しないことは図9で示した試薬吐出試験の結果の
実施例3の結果から明らかである。
The film thickness of the fluororesin layer was in the range of 1 to 20 μm this time, although it depends on the dipping conditions. The film thickness of the compound layer containing fluorine was 5 to 100 nm. When a fluororesin or a compound containing fluorine is coated, the film thickness becomes thin at the edge portion of the nozzle, and holes penetrating to the thermally oxidized silicon are easily generated. In this case, the alkaline reagent dissolves the thermal silicon oxide, and the compound layer containing fluorine peels off. As shown in FIG. 10, the edge portion has a cross-sectional shape of arcs 111, 11
When SR processing is performed so as to be 2, the film thickness of the fluororesin layer or the compound layer containing fluorine becomes uniform, no through holes are generated, and the compound layer containing fluorine does not peel off even with an alkaline reagent. It is clear from the result of Example 3 of the result of the reagent discharge test shown in FIG.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明によれば、試薬を無駄にせず、洗
浄液をほとんど必要とせず、また定期的な分解洗浄も必
要とせず、試薬供給量の微量制御が容易となり簡素なノ
ズルを備え、なおかつ、試薬の液切れ性がよく、吐出精
度が高く、耐薬品性の高いノズルを備えた化学分析装置
を提供することができる。
According to the present invention, a reagent is not wasted, a cleaning liquid is hardly required, and periodic disassembly and cleaning are not required, and it is easy to control a small amount of a reagent supply and a simple nozzle is provided. In addition, it is possible to provide a chemical analysis device having a nozzle that has a good liquid draining property of a reagent, a high ejection accuracy, and a high chemical resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の化学分析装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a chemical analyzer according to the present invention.

【図2】本発明の化学分析装置の要素である試薬供給部
の構成を示す縦断面図である。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a reagent supply unit that is an element of the chemical analysis device of the present invention.

【図3】図2の平面図である。FIG. 3 is a plan view of FIG.

【図4】本発明にかかる試薬供給機構に備わるマイクロ
ポンプのノズル単体の斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of a single nozzle of a micropump provided in the reagent supply mechanism according to the present invention.

【図5】本発明にかかる試薬供給機構に備わるノズルの
断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a nozzle included in the reagent supply mechanism according to the present invention.

【図6】本発明にかかる他のノズルの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of another nozzle according to the present invention.

【図7】本発明にかかるさらに他のノズルの断面図であ
る。
FIG. 7 is a sectional view of still another nozzle according to the present invention.

【図8】本発明にかかるさらに他のノズルの断面図であ
る。
FIG. 8 is a sectional view of still another nozzle according to the present invention.

【図9】本発明の各実施例のノズルおよび比較例のノズ
ルの試薬吐出試験結果を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the results of a reagent discharge test of the nozzles of the examples of the present invention and the nozzle of the comparative example.

【図10】本発明にかかるフッ素樹脂層を表面に有する
ノズルの吐出孔から試薬が吐出された状態を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a state in which a reagent is discharged from a discharge hole of a nozzle having a fluororesin layer on the surface according to the present invention.

【図11】二酸化シリコン層を表面に有するノズルの吐
出孔から試薬が吐出された状態を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a state in which a reagent is discharged from a discharge hole of a nozzle having a silicon dioxide layer on its surface.

【図12】本発明にかかるノズル基板表面に形成した凹
凸形状を説明する図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an uneven shape formed on the surface of a nozzle substrate according to the present invention.

【図13】本発明かかるノズル基板表面に形成した別の
凹凸形状を説明する図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating another uneven shape formed on the surface of the nozzle substrate according to the present invention.

【図14】本発明にかかるノズル基板表面に形成した二
酸化シリコン微粒子のコーティング層を説明する図であ
る。
FIG. 14 is a diagram illustrating a coating layer of silicon dioxide fine particles formed on the surface of a nozzle substrate according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 装置本体上面部 12 装置本体正面部 21 試験管 22 サンプルホルダー 31 サンプルピペッタ 32 ノズル 41 反応容器 43 恒温槽 52 試薬容器 53 試薬ホルダー 54 マイクロポンプ 542 吐出孔 100、100A、100B、100C、100D ノ
ズル 101 吐出孔 102 ノズル基板 103 二酸化シリコン層 104 フッ素樹脂層 107 Au層
11 Device Main Body Upper Part 12 Device Main Body Front Part 21 Test Tube 22 Sample Holder 31 Sample Pipette 32 Nozzle 41 Reaction Container 43 Constant Temperature Bath 52 Reagent Container 53 Reagent Holder 54 Micro Pump 542 Discharge Hole 100, 100A, 100B, 100C, 100D Nozzle 101 ejection hole 102 nozzle substrate 103 silicon dioxide layer 104 fluororesin layer 107 Au layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺山 孝男 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株式会社 日立製作所 計測器事業部内 (72)発明者 渋谷 武志 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株式会社 日立製作所 計測器事業部内 (56)参考文献 特開 平8−114601(JP,A) 特開 平7−83935(JP,A) 特開 平7−60972(JP,A) 特開 昭62−106371(JP,A) 特表2000−500567(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 35/10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takao Terayama 882 Ichige, Itamachi, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Hitachi Ltd., Measuring Instruments Division (72) Inventor Takeshi Shibuya 882, Igemo, Hitachinaka City, Ibaraki Hitachi, Ltd. Mfg. Co., Ltd. (56) References JP-A-8-114601 (JP, A) JP-A-7-83935 (JP, A) JP-A-7-60972 (JP, A) JP-A-62-106371 ( JP, A) Special table 2000-500567 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 35/10

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 サンプルを入れる複数の反応容器を保持
する反応容器ホルダーと、前記反応容器中のサンプルに
添加するべき各種試薬をそれぞれ入れる複数試薬容器
と、該試薬容器の下部に取り付けられ、所定量の試薬を
吸入し前記反応容器に滴下注入するポンプと、前記試薬
が添加された後に前記サンプルの物性を計測する計測装
置を備えた化学分析装置において、前記ポンプは、シリ
コン製のポンプ本体と、該ポンプ本体の前面に接合さ
れ、板状で該板中心部にポンプ本体の流出口に接続する
吐出孔を有するシリコン製のノズルとから構成され、該
ノズルの基板の表裏面及び吐出孔の内表面に、前記試薬
に対して耐食性のある耐薬品層が形成され、さらに該基
板の前面、または板の前面及び吐出孔の内面に、前記耐
薬品層上にフッ素樹脂層またはフッ素を含む化合物が形
成されたことを特徴とする化学分析装置。
1. A reaction container holder for holding a plurality of reaction containers for containing a sample, a plurality of reagent containers for respectively containing various reagents to be added to a sample in the reaction container, and a plurality of reagent containers attached to the lower part of the reagent container. In a chemical analyzer equipped with a pump for inhaling a fixed amount of reagent and instilling it into the reaction container, and a measuring device for measuring the physical properties of the sample after the reagent is added, the pump is a silicon pump body. A nozzle made of silicon, which is joined to the front surface of the pump body and has a discharge hole at the center of the plate that is connected to the outlet of the pump body. A chemical resistant layer having corrosion resistance to the reagent is formed on the inner surface, and a fluororesin layer is further formed on the chemical resistant layer on the front surface of the substrate or on the front surface of the plate and the inner surface of the discharge hole. Alternatively, a chemical analyzer characterized in that a compound containing fluorine is formed.
【請求項2】 前記耐薬品層は、二酸化シリコン、A
u、Ag、Ptまたは耐食性合金からなる請求項1記載
の化学分析装置。
2. The chemical resistant layer comprises silicon dioxide, A
The chemical analyzer according to claim 1, which is made of u, Ag, Pt or a corrosion resistant alloy.
【請求項3】 フッ素樹脂層表面を凹凸にした請求項1
または2に記載の化学分析装置。
3. The surface of the fluororesin layer is made uneven.
Alternatively, the chemical analyzer according to item 2.
【請求項4】 前記基板にある吐出孔の先端エッジを丸
く面取りした請求項2または3の記載の化学分析装置。
4. The chemical analysis device according to claim 2, wherein the discharge hole in the substrate has a rounded chamfered edge.
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