JP3599726B2

JP3599726B2 - 微量液体吸入吐出装置

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Publication number: JP3599726B2
Application number: JP2002254377A
Authority: JP
Inventors: 康克井野内
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Current assignee: Individual
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2004089849A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微量液体吸入吐出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、理科学において、（例えば、バイオ薬品に用いられる水溶液や溶媒などの）液体を微量取り扱うのにマイクロシリンジが用いられていた。具体的には、手動でマイクロシリンジを操作して、微量の液体を吸入し、吐出していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のようにマイクロシリンジを用いると、手動で操作するため、所望の量を正確に取り扱うことが難しく、さらに、吐出の際に、吸入した液体を勢いよく飛ばすことができなかった。
【０００４】
そこで、本発明は、微量の液体の吸入吐出を自動で行うことができ、かつ、所望の量を正確に取り扱うことができ、さらに、吸入した液体を確実に飛ばすことができる微量液体吸入吐出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る微量液体吸入吐出装置は、共用流路と、該共用流路の先端に供給ポートにて接続された電磁弁と、該電磁弁の開閉を時間にて制御する電気的制御部と、上記共用流路の基端に配設された正圧発生手段及び負圧発生手段と、上記正圧発生手段と上記負圧発生手段のいずれかに切り換える切換手段と、を備え、上記電磁弁は、連通孔を有する細長ブロック状の本体部と、該本体部の先端側で突出し該連通孔の先端側の先端側空間に開口する基端開口を有し吸入した液体を保留する極細管と、上記連通孔内に摺動自在に配設され先端側空間内の上記基端開口を施蓋・開蓋する弁部と、上記本体部に巻設され通電されると上記弁部が上記極細管の基端開口を開蓋するように上記弁部を移動させるコイルと、を備え、上記共用流路と上記先端側空間は、上記連通孔を介して、常時連通し、上記極細管は、上記弁部が往復動する軸心方向に、配設され、上記電磁弁の負圧開状態で、上記極細管から液体を吸入し、上記電磁弁の正圧開状態で、吸入した液体を上記極細管から吐出するように構成したものである。
【０００６】
また、共用流路と、該共用流路の先端に供給ポートにて接続された電磁弁と、該電磁弁の開閉を時間にて制御する電気的制御部と、上記共用流路の基端で分岐される第１流路及び第２流路と、該第１流路及び第２流路の基端に配設されてエアを供給するコンプレッサと、該コンプレッサからのエアを第１流路と第２流路のいずれかに切り換える切換弁と、上記第１流路に介在されて上記コンプレッサからのエアにて上記共用流路を真空引きするエジェクタと、を備え、上記コンプレッサからのエアを上記第１流路に切り換えて上記電磁弁の供給ポートを負圧にすると共に上記コンプレッサからのエアを上記第２流路に切り換えて上記電磁弁の供給ポートを正圧にするように構成し、さらに、上記電磁弁の負圧開状態で、上記電磁弁の先端側から液体を吸入し、上記電磁弁の正圧開状態で、上記電磁弁の先端側から吸入した液体を吐出するように構成したものである。
【０００７】
また、共用流路と、該共用流路の先端に供給ポートにて接続された電磁弁と、該電磁弁の開閉を時間にて制御する電気的制御部と、上記共用流路の基端に配設されたコンプレッサ及び真空ポンプと、上記コンプレッサと上記真空ポンプのいずれかに切り換える切換弁と、を備え、上記真空ポンプに切り換えて上記電磁弁の供給ポートを負圧にすると共に上記コンプレッサに切り換えて上記電磁弁の供給ポートを正圧にするように構成し、さらに、上記電磁弁の負圧開状態で、上記電磁弁の先端側から液体を吸入し、上記電磁弁の正圧開状態で、上記電磁弁の先端側から吸入した液体を吐出するように構成したものである。
【０００８】
また、電気的制御部が、電磁弁の負圧開状態の時間と電磁弁の正圧開状態の時間とを独立して制御するように構成されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を示す図面に基づき、本発明を詳説する。
【００１０】
図１と図２の全体簡略構成説明図に示すように、本発明の微量液体吸入吐出装置は、共用流路10と、共用流路10の先端に供給ポート20にて接続された電磁弁１と、電磁弁１の開閉を時間にて制御する電気的制御部２と、共用流路10の基端に配設された正圧発生手段３及び負圧発生手段４と、電磁弁１の供給ポート20を正圧・負圧に切り換える切換手段５と、を備えている。
【００１１】
そして、（図１に示す）電磁弁１の負圧開状態で、電磁弁１の先端側から液体を吸入し、（図２に示す）電磁弁１の正圧開状態で、電磁弁１の先端側から液体を吐出するように構成している。ここで、電磁弁１の負圧開状態とは、供給ポート20が負圧状態にある電磁弁１を開状態にしていることをいい、電磁弁１の正圧開状態とは、供給ポート20が正圧状態にある電磁弁１を開状態にしていることをいう。
【００１２】
本装置は、理科学において、（例えば、バイオ薬品に用いられる水溶液や溶媒などの）液体を微量取り扱うのに用いられ、例えば、図９に示すように、一の容器13から液体を所望量ずつ取り出して、他の容器14の複数の窪部14ａの夫々に注入していく。また、本装置は、液晶の注入や、試薬品の分注や、（水溶液・溶媒・アルコール溶液・溶剤（有機溶剤）・インク・オイル等の）微量液体を飛ばすことに用いられる。
【００１３】
具体的に述べると、本装置は、共用流路10の基端側で分岐される第１流路11及び第２流路12と、第１流路11及び第２流路12の基端に配設されてエアを供給するコンプレッサ６と、コンプレッサ６からのエアを第１流路11・第２流路12に切り換える切換弁７と、第１流路11に介在されてコンプレッサ６からのエアにて共用流路10を真空引きするエジェクタ８と、を備えている。要するに、第１流路11及び第２流路12の基端と切換弁７とが連結され、第１流路11及び第２流路12の先端と共用流路10の基端とが連結されている。
【００１４】
即ち、正圧発生手段３は、コンプレッサ６、第２流路12等からなり、負圧発生手段４は、コンプレッサ６、第１流路11、エジェクタ８等からなり、切換手段５は、切換弁７等からなる。
【００１５】
共用流路10、第１流路11、及び、第２流路12は、例えば、可撓性を有する細径のホースからなる。
【００１６】
切換弁７は、（図１に示す）非通電状態で、コンプレッサ６からのエアを第１流路11に供給するように構成され、（図２に示す）通電状態で、コンプレッサ６からのエアを第２流路12に供給するように構成されている。
【００１７】
エジェクタ８は、第１流路11の途中に配設され、図１に示すように、エジェクタ８内部のノズルで、コンプレッサ６からのエアを高速で噴出して、エジェクタ８よりも先端側の第１流路11及び共用流路10からエアを負圧吸引するように構成されている。
【００１８】
このように、本装置は、コンプレッサ６からのエアを第１流路11に切り換えて電磁弁１の供給ポート20を負圧にし（図１参照）、他方、コンプレッサ６からのエアを第２流路12に切り換えて電磁弁１の供給ポート20を正圧にする（図２参照）ように構成されている。なお、正圧のゲージ圧力は、 0.001〜 0.1ＭＰａに設定される。
【００１９】
電磁弁１は、図３に示すように、ブロック状の本体部22と、本体部22の内部空間に配設される弁部（プランジャ）23と、弁部23の周囲に配設されるように本体部22に巻設されるコイル24と、本体部22の先端に突出状に内部空間に連結される極細管21と、を備えている。
【００２０】
具体的に述べると、本体部22の内部空間は、（ホースなどの）共用流路10が連結される基端側空間25と、極細管21が連結される先端側空間26と、基端側空間25と先端側空間26とを連結する円筒状の連通孔27と、からなる。ここで、共用流路10が差し込まれる本体部22の開口部を、供給ポート20といい、極細管21が差し込まれる本体部22の開口部を、排気ポート19という。
【００２１】
弁部23は、連通孔27に摺動自在に密嵌されつつ、極細管21の基端開口21 ａを施蓋・開蓋するように構成されている。具体的には、弁部23は、極細管21の基端開口21 ａを施蓋するように圧縮スプリング29にて常時弾発付勢されており、コイル24に通電することで、図４に示すように、圧縮スプリング29に抗して引き上げられて、極細管21の基端開口21 ａを開蓋するように構成されている。即ち、電磁弁１への通電のＯＮ−ＯＦＦ切換えにより、弁部23の開閉切換えとなる。
【００２２】
このとき、弁部23が必要以上に引き上がらないように（電磁弁１の開閉のタイムロスを防ぐために）、弁部23の基端面に当接する当り棒28を、連通孔27に固定状に密嵌している。
【００２３】
ここで、図３、図４、図５に示すように、弁部23は、連通孔27に密嵌されている部位の外周面に、軸心方向に沿って複数の溝部23ａを有し、溝部23ａと先端側空間26とが常時連通した状態にある。
【００２４】
また、図３、図４、図６に示すように、当り棒28は、連通孔27に密嵌されている部位の外周面に、軸心方向に沿って複数の溝部28ａを有し、溝部28ａと基端側空間25とが常時連通した状態にある。
【００２５】
即ち、基端側空間25と先端側空間26とが、当り棒28の溝部28ａと弁部23の溝部23ａとを介して、常時連通した状態にあり、供給ポート20を負圧にすると、先端側空間26も負圧となり、供給ポート20を正圧にすると、先端側空間26も正圧となる。
【００２６】
電気的制御部２は、図３と図４に示すように、コイル24に電気的に接続され、一定時間の間、コイル24に通電して電磁弁１を開状態とするように構成されている。即ち、負圧状態の電磁弁１を開状態に保持する時間の長さにより、極細管21から液体を吸入する量が決定され、他方、正圧状態の電磁弁１を開状態に保持する時間の長さにより、極細管21から液体を吐出する量が決定される。
なお、一定時間としては、 0.1msec〜 9.9msecに設定される。
【００２７】
このとき、電気的制御部２を、電磁弁１の負圧開状態の時間と電磁弁１の正圧開状態の時間とを独立して制御するように構成してもよい。例えば、粘性を有する（一定量の）液体を取り扱う場合、極細管21にて液体を吸入する時間は、極細管21から液体を吐出する時間よりも短くなるため、電磁弁１の負圧開状態の時間を、電磁弁１の正圧開状態の時間よりも短くすることで、同量の液体の吸入・吐出を行うことができる。
【００２８】
なお、電気的制御部２は、（図１の）切換弁７と共に、図示省略の（タイマーなどの）中央制御部に電気的に接続されており、この中央制御部は、電気的制御部２と切換弁７とを独立してＯＮ−ＯＦＦ状態に切り換えるように構成されている。即ち、切換弁７を所定時間ＯＦＦとした（図１参照）後で、電気的制御部２（電磁弁１）をＯＮとし（図４参照）、切換弁７を所定時間ＯＮとした（図２参照）後で、電気的制御部２（電磁弁１）をＯＮとする（図４参照）。
【００２９】
ここで、電磁弁１の負圧開状態で吸入された液体は、極細管21にのみ（一時的に）保留され、このときの液量は、10ｎｌ（1/10⁵ｃｃ）〜1000ｎｌ（1/10³ｃｃ）に設定される。
【００３０】
次に、本装置の作用（機能）及び使用方法を説明すると、図７（イ）に示すように、電磁弁１の閉状態にて、電磁弁１の内部空間のエアを吸引して負圧状態にし、図７（ロ）に示すように、一の容器13の液体に極細管21の先端を漬けてから、電磁弁１を開けて、極細管21から液体を吸引する。このとき、電気的制御部２にて、一定時間の間、電磁弁１を開状態とすることで、図７（ハ）に示すように、所望の量の液体を吸入することができる。
【００３１】
その後、図８（イ）に示すように、電磁弁１の閉状態にて、電磁弁１の内部空間にエアを送り込んで正圧状態にし、予圧を付与しておく。そして、図８（ロ）に示すように、他の容器14の内部に極細管21の先端を向けてから、電磁弁１を開けて、極細管21から液体を勢いよく飛ばしながら吐出する。このとき、電気的制御部２にて、一定時間の間、電磁弁１を開状態とすることで、所望の量の液体を吐出することができる。
なお、本発明では、一回で吸入した液体の全量を吐出するようにしている。
【００３２】
次に、図９に、本装置の使用状態の一例を示し、一の容器13と他の容器14とが離間して配設されており、電磁弁１にて一の容器13から液体を所望量（一回分）だけ取り出して、電磁弁１を一の容器13から他の容器14側（矢印Ａ方向）に移動させて、他の容器14の複数の窪部14ａの内の一つの窪部14ａに一回分の全量を注入する。そして、電磁弁１を他の容器14から一の容器13側（矢印Ｂ方向）に戻して、再度、電磁弁１にて一の容器13から液体を所望量（一回分）だけ取り出して、注入を繰り返す。
【００３３】
このとき、電磁弁１の矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向への移動速度を制御する（図示省略の）インターバルタイマーを設け、電磁弁１の矢印Ａ方向への移動速度を、電磁弁１を矢印Ａ方向に移動させている間に正圧状態とできる速度とし、かつ、電磁弁１の矢印Ｂ方向への移動速度を、電磁弁１を矢印Ｂ方向に移動させている間に負圧状態とできる速度としている。
【００３４】
次に、図10に、本発明の他の実施の形態を示し、共用流路10の基端にコンプレッサ６及び真空ポンプ９を配設し、切換弁７にて、共用流路10を、コンプレッサ６の流路又は真空ポンプ９の流路に連結切り換えるように構成している。即ち、図10に示すように、切換弁７のＯＦＦ状態で、共用流路10を真空ポンプ９の流路に連結し、電磁弁１の供給ポート20を負圧にして、極細管21から液体を吸入する。他方、図11に示すように、切換弁７のＯＮ状態で、共用流路10をコンプレッサ６の流路に連結し、電磁弁１の供給ポート20を正圧にして、極細管21から液体を吐出する。
【００３５】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。例えば、電磁弁１の負圧開状態の時間と電磁弁１の正圧開状態の時間とを共通に制御するようにしてもよく、また、（一回で）吸入した液体を、複数回に分けて吐出するようにしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は上述の如く構成されるので、次に記載する効果を奏する。
【００３７】
（請求項１によれば、）微量の液体の吸入・吐出を自動で行うことができるため、正確な量の液体を吸入・吐出することができて、精度の優れたものとなる。
また、吸入した液体を勢いよく飛ばしながら吐出することができ、用途のひろいものとなる。
また、極細管 21 内で液体を保留しているため、吐出量を高精度なものとでき、かつ、液体の吐出の反応性に優れたものとなる。
【００３８】
（請求項２，３によれば、）微量の液体の吸入・吐出を自動で行うことができるため、正確な量の液体を吸入・吐出することができて、精度の優れたものとなる。また、吸入した液体を勢いよく飛ばしながら吐出することができ、用途のひろいものとなる。
（請求項２によれば、）一台のコンプレッサ６で電磁弁１を負圧・正圧とできるため、装置の小型化を図ることができる。
【００３９】
（請求項４によれば、）液体の性質（例えば、粘度の大小）に応じて、電磁弁１の負圧開状態の時間と電磁弁１の正圧開状態の時間とを調節して、正確に所望の量の液体の吸入・吐出を行うことができる。例えば、吸入量と吐出量とを同一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す負圧状態の全体簡略構成説明図である。
【図２】正圧状態を示す全体簡略構成説明図である。
【図３】電磁弁の閉状態を示す縦断面図である。
【図４】電磁弁の開状態を示す縦断面図である。
【図５】電磁弁の要部横断面図である。
【図６】電磁弁の要部横断面図である。
【図７】要部作用説明図である。
【図８】要部作用説明図である。
【図９】使用状態を示す斜視図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態を示す負圧状態の全体簡略構成説明図である。
【図１１】正圧状態の全体簡略構成説明図である。
【符号の説明】
１電磁弁
２電気的制御部
３正圧発生手段
４負圧発生手段
５切換手段
６コンプレッサ
７切換弁
８エジェクタ
９真空ポンプ
10 共用流路
11 第１流路
12 第２流路
20 供給ポート
21 極細管
21 ａ基端開口
22 本体部
23 弁部
24 コイル
26 先端側空間
27 連通孔

Claims

共用流路（10）と、該共用流路（10）の先端に供給ポート（20）にて接続された電磁弁（１）と、該電磁弁（１）の開閉を時間にて制御する電気的制御部（２）と、上記共用流路（10）の基端に配設された正圧発生手段（３）及び負圧発生手段（４）と、上記正圧発生手段（３）と上記負圧発生手段（４）のいずれかに切り換える切換手段（５）と、を備え、
上記電磁弁（１）は、連通孔（27）を有する細長ブロック状の本体部（22）と、該本体部（22）の先端側で突出し該連通孔（27）の先端側の先端側空間（26）に開口する基端開口（ 21 ａ）を有し吸入した液体を保留する極細管（21）と、上記連通孔（27）内に摺動自在に配設され先端側空間（26）内の上記基端開口（ 21 ａ）を施蓋・開蓋する弁部（23）と、上記本体部（22）に巻設され通電されると上記弁部（23）が上記極細管（21）の基端開口を開蓋するように上記弁部（23）を移動させるコイル（24）と、を備え、
上記共用流路（10）と上記先端側空間（26）は、上記連通孔（27）を介して、常時連通し、
上記極細管（21）は、上記弁部（23）が往復動する軸心方向に、配設され、
上記電磁弁（１）の負圧開状態で、上記極細管（21）から液体を吸入し、上記電磁弁（１）の正圧開状態で、吸入した液体を上記極細管（21）から吐出するように構成したことを特徴とする微量液体吸入吐出装置。
共用流路（10）と、該共用流路（10）の先端に供給ポート（20）にて接続された電磁弁（１）と、該電磁弁（１）の開閉を時間にて制御する電気的制御部（２）と、上記共用流路（10）の基端で分岐される第１流路（11）及び第２流路（12）と、該第１流路（11）及び第２流路（12）の基端に配設されてエアを供給するコンプレッサ（６）と、該コンプレッサ（６）からのエアを第１流路（11）と第２流路（12）のいずれかに切り換える切換弁（７）と、上記第１流路（11）に介在されて上記コンプレッサ（６）からのエアにて上記共用流路（10）を真空引きするエジェクタ（８）と、を備え、上記コンプレッサ（６）からのエアを上記第１流路（11）に切り換えて上記電磁弁（１）の供給ポート（20）を負圧にすると共に上記コンプレッサ（６）からのエアを上記第２流路（12）に切り換えて上記電磁弁（１）の供給ポート（20）を正圧にするように構成し、さらに、上記電磁弁（１）の負圧開状態で、上記電磁弁（１）の先端側から液体を吸入し、上記電磁弁（１）の正圧開状態で、上記電磁弁（１）の先端側から吸入した液体を吐出するように構成したことを特徴とする微量液体吸入吐出装置。
共用流路（10）と、該共用流路（10）の先端に供給ポート（20）にて接続された電磁弁（１）と、該電磁弁（１）の開閉を時間にて制御する電気的制御部（２）と、上記共用流路（10）の基端に配設されたコンプレッサ（６）及び真空ポンプ（９）と、上記コンプレッサ（６）と上記真空ポンプ（９）のいずれかに切り換える切換弁（７）と、を備え、
上記真空ポンプ（９）に切り換えて上記電磁弁（１）の供給ポート（20）を負圧にすると共に上記コンプレッサ（６）に切り換えて上記電磁弁（１）の供給ポート（20）を正圧にするように構成し、
さらに、上記電磁弁（１）の負圧開状態で、上記電磁弁（１）の先端側から液体を吸入し、上記電磁弁（１）の正圧開状態で、上記電磁弁（１）の先端側から吸入した液体を吐出するように構成したことを特徴とする微量液体吸入吐出装置。
電気的制御部（２）が、電磁弁（１）の負圧開状態の時間と電磁弁（１）の正圧開状態の時間とを独立して制御するように構成されている請求項１，２又は３記載の微量液体吸入吐出装置。