JP4332575B2 - ピペット芯材、ピペット、ピペット装置 - Google Patents

Description

本発明は、１個の細胞や、１匹のバクテリア、微粒子その他の試料を採取するピペットのピペット芯材、このピペット芯材を備えたピペット、および、このピペットを備えるピペット装置に関する。

卵細胞や、卵細胞に含まれる核などを採取するピペットがある。このピペット１００は、一般に、図１０に示すような、マニピュレータ１３０を用いて操作される。
このピペット１００は、マニピュレータ１３０の微動部１３１（電磁方式によりピペットを取り付ける取付部を水平垂直に１μｍ単位の動きを行いえる装置）から延設された取付部１３２に固定されている。このピペット１００は、マニピュレータ１３０からの指示により、微動部１３１が移動して、ＸＹＺのいずれの方向にも移動する。

また、ピペット１００には、ポンプ１２０が備えられ、このポンプ１２０及びピペット１００がチューブ１０１で接続されている。
このうちポンプ１２０は、図１１に示すように、シリンダ１２１とピストン１２２を備えるポンプ１２０と、ポンプ１２０のピストン１２２を移動させるステッピングモータ１２３とを備えている。そしてこのポンプ１２０のシリンダ１２１からは、駆動液を送るチューブ１０１が延設され、このチューブ１０１の先端はピペット１００の長手方向の後端に接続されている。

マニピュレータ１３０からの指示によりステッピングモータ１２３が回転すると、ステッピングモータ１２３の駆動軸１２４に接続された移動部１２５が移動し、この移動によってピストン１２２がシリンダ１２１内を移動する。そして、このピストン１２２の移動によってシリンダ１２１内の駆動液は、シリンダ１２１からチューブ１０１を介してピペット１００に排出され、あるいはピペット１００からチューブ１０１を介してシリンダ１２１内に吸い込まれる。

上述したピペット１００を用い、マニピュレータ１３０からの指示によりポンプ１２０を駆動して、駆動液を吸い込むと、ピペット１００の先端に細胞を吸引したり、ピペット１００内に試薬を吸入することができる。また逆に、駆動液を排出すると、ピペット１００内の試料を排出したり、ピペット１００の先端に吸引した細胞を、ピペット１００先端から排出することができる。

しかし、マニピュレータ１３０で行う作業の一部に不便なものがある。
その作業の一つに、あるシャーレの複数の細胞を他のシャーレに移し変える作業がある。

この作業を上述したマニピュレータ１３０で行う場合、まず、移し変える細胞が入ったシャーレ１４０をテーブル１３３に載せて、ピペット１００で細胞を扱うことができる位置までテーブル１３３を上方向に動かす必要があった。そして、そのシャーレ１４０からピペット１００の先端に細胞を吸引させ、テーブル１３３を下ろす。その後、新しいシャーレ１４０をテーブル１３３に載せて、ピペット１００で細胞を扱うことができる位置まで再びテーブル１３３を上方向に動かし、そして、そのシャーレ１４０内でピペット１００の先端から細胞を排出する必要があった。

そのため、研究者等からは、マニピュレータ１３０から取り外したピペット１００を手で操作することができれば、顕微鏡を併用することで、試料を採取する作業を手作業で行うことができるので、そのような作業ができないかと、要望されていた。

しかし、上述したピペット１００の場合、ピペット１００を動かすたびにチューブ１０１が大きく曲げられ、チューブ１０１内の空間の容積が変化してしまうので、ピペット１００の吸引力が変化してしまう。このように吸引力が変化すると、ピペット１００の先端から細胞を排出してしまったり、吸い込みすぎて細胞を傷つけてしまうので、実質的にシャーレ間で細胞を移し変える作業を手作業で行うことができなかった。

また、上述したピペットを用いて、手作業で細胞等試料を採取する場合、微妙な操作と流速が求められる。しかし、上述したピペット１００では、ポンプ１２０としてステッピングモータ１２３を用いているため、試料の吸引が一定量ずつ段階的に行われ、いわゆる脈流が生じてしまうという問題と流速が速いという問題があった。このうち脈流が発生すると、試料の吸引の際に、試料の吸い込みすぎや吸い込み不足が発生したり、逆に試料の吐き出しすぎや試料の吐き出し不足が発生する。また、流速が速いと、目的の細胞が小さい場合（１０μｍ）先端部に保持するのは不可能であった。そのため、このピペット１００を用いた手作業での細胞等の試料の採取は不可能であった。

そこで本発明では、シャーレ間で細胞を移し変えるなど、試料を採取する作業を手作業で行うことができるピペットに用いられるピペット芯材と、このピペット芯材を用いたピペット、そして、このピペットを備えたピペット装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本願の第１局面の発明は、試料を採取するピペットで用いられるピペット芯材であって、駆動液を貯留するリザーバが電気浸透流ポンプの一方の吸排口と連通し、前記電気浸透流ポンプ及び前記リザーバが一体に形成されたポンプ体と、前記電気浸透流ポンプに連結されるとともに、前記電気浸透流ポンプの他方の吸排口と連通するキャピラリーとを備え、前記キャピラリーが前記ポンプ体に対し固定されていることを特徴とする。

本発明のピペット芯材は、キャピラリーが電気浸透流ポンプに対して固定されているため、電気浸透流ポンプのキャピラリー側の流路の容積が変化しない。そのため、吸引力が変化しないので、このピペット芯材を備えたピペットは、芯材の先端に細胞を吸引させて移動しても、細胞が排出されたり、吸い込みすぎによって細胞を傷つけたりすることがない。

また、このピペット芯材は、電気浸透流ポンプを用いている。この電気浸透流ポンプは、電圧が印加された時間に比例した量の駆動液をキャピラリー方向にあるいは逆方向に送ることができる。すなわち、ステッピングモータとポンプを用いたピペットのように、脈流が発生しない。また、微量な流速（１μｌ／ｍｉｎ以下）でコントロールできる。そのため、このピペット芯材を備えるピペットを用いると、試料の吸引の際に、試料の吸い込みすぎや、吸い込み不足が発生したり、逆に試料の吐き出しすぎや、試料の吐き出し不足が発生することがない。

従って、本発明のピペット芯材を組み込んだピペットを用いると、シャーレ間で細胞を移し変えるなどの試料を採取する作業を手作業で行うことができる。
また、このピペット芯材を用いると、従来の技術の欄で説明したマニピュレータが不要なので、試料を採取する作業を、安価な設備で行うことができる（コスト的には１／５〜１／１０）。

尚、キャピラリーの電気浸透流ポンプへの固定は、電気浸透流ポンプのキャピラリー側の流路の容積が変化しないように構成する限り、どのような方法で行ってもよい。例えば、第２局面の発明のように、キャピラリーは、電気浸透流ポンプとキャピラリーとを連結するチューブを介して電気浸透流ポンプに対し固定されていてもよいし、キャピラリーを電気浸透流ポンプに直付したり、一体に形成してもよい。

ところで、電気浸透流ポンプの他方の吸排口からキャピラリーの先端までの流路の容積や長さが大きすぎたり長すぎたりすると、電気浸透流ポンプの吸引力が、駆動液等を介してキャピラリーの先端まで十分に伝わらなくなる恐れがある。

そこで、第３局面の発明のように、電気浸透流ポンプの他方の吸排口から、キャピラリーの長手方向の端部のうち電気浸透流ポンプと連結する後端とは反対側のキャピラリーの先端までの流路の容積が、５０マイクロリットル以下となるように形成されていることが好ましい。

また、第４局面の発明のように、電気浸透流ポンプの他方の吸排口から、キャピラリーの長手方向の端部のうち電気浸透流ポンプと連結する後端とは反対側のキャピラリーの先端までの長さが、１８ｃｍ以下となるように形成されていることが好ましい。

このように形成すると、電気浸透流ポンプの吸引力を、キャピラリーの先端まで十分に伝えることができる。
ところで、本発明のピペット芯材は手で持って操作するピペットに用いられるものであるので、ポンプ体は小型軽量であることが好ましい。

そこで、第５局面の発明のように、ポンプ体は、電気浸透流ポンプ及びリザーバの並び方向の大きさが２０ｍｍ以下、この並び方向に沿った中心軸を中心とする径が８ｍｍ以下の大きさに形成されていることが好ましい。

また、第６局面の発明のように、ポンプ体は、重量が１ｇ以下に形成されていることが好ましい。
次に、上述したピペット芯材を用いたピペットとしては、第７局面の発明のように、上述のピペット芯材と、ピペット芯材を内部に収納するピペット本体とを備え、ピペット本体は、キャピラリーの先端を外部に突出させた状態でピペット芯材を内部で保持するものであることが好ましい。

このように構成されたピペットを用いれば、細胞を移し変えるなどの試料を採取する作業を手作業で行うことができる。
また、このピペットは、第８局面の発明のように、ピペット本体が、ペンの筐体形状に形成され、キャピラリーの先端をピペット本体の軸方向の一端側から外部に突出させた状態で、ピペット芯材を内部で保持していることが好ましい。

これによれば、ペンを扱う感覚でピペットを操作することができる。
次に、第９局面の発明のように、上述のピペットを備えるピペット装置は、電気浸透流ポンプを制御するコントローラと、電気浸透流ポンプとコントローラとを電気的に接続し、コントローラから出力された制御信号を電気浸透流ポンプに送信する制御信号線とを備えることが好ましい。

次に、本発明が適用された実施形態であるピペット装置について説明する。
１．ピペット装置の全体説明
ここで、図１は、本実施形態のピペット装置１の全体構成を示す模式図である。

本実施形態のピペット装置１は、図１に示すように、ピペット２とコントローラ９とを備えている。
ピペット２は、ペンの筐体のように略円筒形状に形成されたピペット本体３と、ピペット芯材７とを備えている。このうちピペット芯材７は、その先端が、ピペット本体３の軸方向の一端の軸中心からピペット本体３の軸に沿ってピペット芯材の外側に向かって突設されるように、ピペット本体３内に収納されている。また、ピペット本体３の軸方向の他端側の外周面上には、軸方向に垂直に立設されたコネクタホルダ３４が備えられている。

コントローラ９は、コントローラ本体９０と、ピペット２に対し試料の吸引・排出を切り替えて指示するための切替スイッチ９１と、ピペット２に対し試料の吸引流量、排出流量を指示する流量の調整ダイヤル９２とを備えている。そして、このコントローラ本体９０の周囲側面には、コネクタホルダ９３が設けられている。このコントローラ９は、切替スイッチ９１を切り替え、調整ダイヤル９２を回転操作すると、電源供給部９８から供給された電力によって、切替スイッチ９１及び調整ダイヤル９２に応じた指示を示す制御信号がコネクタホルダ９３を介して外部に出力されるよう構成されている。

このように構成されたピペット２とコントローラ９とは、それぞれのコネクタホルダ３４，９３に制御信号線９９の各端部に設けられた図示しないコネクタを挿入することで、通信可能に接続される。

このように接続したピペット装置１のコントローラ９の各ボタン９１，９２を操作すると、各ボタン９１，９２に割り当てられた指示に応じた操作をピペット２に対して行うことができる。

尚、以下の説明で、ピペット２の形状を定める基準となる軸を、基準軸αと呼ぶ。上述したピペット本体３も、この基準軸αを軸として略円筒形状に形成されている。
２．ピペット芯材７
次に、ピペット芯材７について説明する。

ここで、図２（ａ）（ｂ）は、ピペット芯材の説明図で、図２（ａ）はピペット芯材の平面図、図２（ｂ）はピペット芯材のキャピラリー部分について図２（ａ）の基準軸αを通る２Ｂ−２Ｂ断面で示した一部断面平面図である。

ピペット芯材７は、図２（ａ）に示すように、ポンプ体７０と、キャピラリー８０とを備えている。
ポンプ体７０は、電気浸透流ポンプを備えるものであり、キャピラリー８０は、細胞を扱うことができる細さの細管である。

以下、ポンプ体７０及びキャピラリー８０について、それぞれ詳細に説明する。
２．１．ポンプ体７０
まず、ポンプ体７０について説明する。

ここで、図３（ａ）（ｂ）は、ポンプ体の説明図で、図３（ａ）はポンプ体の平面図で、図３（ｂ）は図３（ａ）の基準軸αを通る３Ｂ−３Ｂ断面で示したポンプ体の拡大断面図である。

このポンプ体７０は、図３（ａ）に示すように、略円筒状に形成されている。
またこのポンプ体７０は、後述する電気浸透流ポンプ７３を内部に備えるポンプ本体７００と、このポンプ本体７００から突設された管部７０１とを備えている。これらポンプ本体７００、及び、管部７０１は、基準軸αを軸として、それぞれ略円筒状に形成されている。

ポンプ本体７００の内部には、管部７０１が備えられた側に、ポンプ収納空間７１１が形成され、管部７０１が備えられた側とは反対側に、ポンプ収納空間７１１に比べ大きな径のリザーバ空間７２１が形成されている。以下、このポンプ収納空間７１１が設けられた部分のポンプ本体７００をポンプ部７１０と呼び、リザーバ空間７２１が形成された部分をリザーバ部７２０と呼ぶ。

管部７０１は、ポンプ本体７００よりも小径状に形成され、ポンプ収納空間７１１と連通している。この管部７０１の内径は、キャピラリー８０の後述する大径細管８１の外径と略同じ径で形成されている。

リザーバ部７２０のポンプ部７１０とは反対側部分は開口７２２しており、この開口７２２を介してリザーバ空間７２１内に、駆動液である純水が注入される。
以上のように構成されたポンプ体７０は、ポンプ収納空間７１１及びリザーバ空間７２１の並び方向の大きさが１８ｍｍ、この並び方向に沿った中心軸を中心とする径が８ｍｍの大きさに形成されている。また、ポンプ体７０は、重量が０．３４ｇで形成されている。
２．１．１．電気浸透流ポンプ７３
電気浸透流ポンプ７３は、図３（ｂ）に示すように、電気浸透材７３０と、一対の電極７３２、７３４とからなる。

電気浸透材７３０は、シリカを材料として形成されたセラミック焼結体からなる多孔質形状に形成されており、その孔径は、数十（ｎｍ）〜数（μｍ）である。またこの電気浸透材７３０は、ポンプ収納空間７１１に嵌合可能な大きさに形成されている。

第１電極７３２は、電気浸透材７３０のリザーバ空間７２１側に配置され、第２電極７３４は、管部７０１側に配置されている。
各第１電極７３２及び第２電極７３４は、メッシュ電極部７３２ａ，７３４ａと、各メッシュ部７３２ａ，７３４ａから延設された端子棒電極部７３２ｂ，７３４ｂとからなる。

メッシュ電極部７３２ａ，７３４ａは、電気浸透材７３０のリザーバ空間７２１側及び管部７０１側の側面全体を覆っている。
また、端子棒電極部７３２ｂ，７３４ｂは、メッシュ電極部７３２ａ，７３４ａからポンプ本体７００を貫通して、ポンプ本体７００の外周側面から基準軸αに対して略垂直に並行に突設されている。

このように形成された電気浸透流ポンプ７３では、リザーバ部７２０に貯留された駆動液が電気浸透材７３０に対し毛細管現象により供給される。
そして、この電気浸透流ポンプ７３では、コントローラ９の切替ボタン９１を排出側に倒し、調整ダイヤル９２を回すと、第１電極７３２がプラス、第２電極７３４がマイナスに帯電され、その供給された駆動液が管部７０１側に排出される。

一方、この電気浸透流ポンプ７３では、コントローラ９の切替ボタン９１を供給側に倒し、調整ダイヤル９２を回すと、第１電極７３２がマイナス、第２電極７３４がプラスに帯電され、管部７０１側から駆動液を電気浸透材７３０に吸い込む。

このように電気浸透流ポンプ７３で駆動液を給排することで、キャピラリー８０の先端から液体の試料を給排したり、キャピラリー８０の先端に細胞等の試料を内部に吸引し、あるいはその吸着した試料をキャピラリー８０の内部から外部に排出することができる。

尚、以下の説明では、必要に応じ、電気浸透流ポンプ７３のメッシュ電極部７３２ａ側を一方の吸排口、管部７０１の突端の開口７０１ａを他方の吸排口７０１ａとよぶ。
また、電気浸透流ポンプ７３としては、３Ｖ以下の電圧を各第１電極７３２及び第２電極７３４に印加することで、駆動液の吸排を行うことができる使用のものが用いられ、その能力は数十ｐｌ／ｍｉｎ〜数百ｍｌ／ｍｉｎである。
２．２．キャピラリー８０
次にキャピラリー８０について説明する。

キャピラリー８０は、図２（ａ）に示すように、大径細管８１と、小径細管８２と、第１チューブ８３と、接続チューブ８４とを備えている。
大径細管８１は、直径１１００μｍのガラス製の細管で、図２（ｂ）に示すように、ポンプ体７０の管部７０１と同じ径で構成されている。

第１チューブ８３は、シリコンチューブで形成され、大径細管８１及び管部７０１を差し込み可能な径で内部空間が形成されている。
この第１チューブ８３の両側からポンプ体７０の管部７０１及び大径細管８１を差し込むと、キャピラリー８０がポンプ体７０に固定されるとともに、管部７０１がキャピラリー８０と連通する。

小径細管８２は、直径３６０μｍのポリイミドコーティングのガラス製の細管である。この小径細管８２は、図２（ｂ）に示すように、大径細管８１に取り付けられる側の端部に、外周面までの径を大径細管８１の径と等しくなるように補正するスリーブ８２０が取り付けられている。

接続チューブ８４は、シリコンチューブで形成され、大径細管８１及びスリーブ８２０が設けられた側の小径細管８２を差し込み可能な径で内部空間が形成されている。
この接続チューブ８４の両側から大径細管８１及び小径細管８２を差し込むと、小径細管８２が大径細管８１に固定されるとともに、大径細管８１及び小径細管８２と連通する。

このキャピラリー８０は、大径細管８１及び小径細管８２を第２チューブ８４で接続し、第１チューブ８３で大径細管８１と管部７０１とを接続することにより、メッシュ電極部７３４ａから、小径細管８２の先端（スリーブ８２０が付けられていない側の端部）まで流路が形成される。

本実施形態のキャピラリー８０としては、他方の吸排口７０１ａから小径細管８２の先端までの流路の容積が７μｌとなるものが用いられている。
また、このキャピラリー８０としては、電気浸透流ポンプ７３の他方の吸排口７０１ａから、小径細管８２の先端（スリーブ８２０が付けられていない側の端部）までの長さが、１８ｃｍとなるものが用いられている。
３．ピペット本体３
次に、ピペット本体３について説明する。

ここで、図４（ａ）（ｂ）は本実施形態のピペットの説明図であり、図４（ａ）はピペットの平面図、図４（ｂ）はピペットの第２本体部について断面で示したもので、図４（ａ）の４Ｂ−４Ｂ断面の断面図である。図５（ａ）（ｂ）は、ピペットの第１本体部の説明図であり、図５（ａ）は第１本体部の平面図、図５（ｂ）は第１本体部について断面で示したもので、図５（ａ）の５Ｂ−５Ｂ断面の断面図である。図６（ａ）（ｂ）は、本実施形態のピペットの説明図であり、図６（ａ）はピペットの平面図、図６（ｂ）はピペットの第２本体部について断面で示したもので、図６（ａ）の６Ｂ−６Ｂ断面の断面図である。

ピペット本体３は、図４（ａ）に示すように、ペンの筐体のように略円筒形状に形成されている。
このピペット本体３は、図４（ｂ）に示すように、基準軸αに対し同軸状に形成された第１本体部３０と第２本体部４０とを備えている。そして、このうち第２本体部４０は、その内部を第１本体部３０が移動可能な大きさに形成されている。
３．１．第１本体部３０
第１本体部３０は、図５（ａ）に示すように、基準軸αを軸として略円筒状に形成されている。具体的には、この第１本体部３０は、円筒形状に形成された軸方向に長尺な胴体部３１と、この胴体部３１の軸方向の一端側に形成された略円錐形状の固定部３２と、胴体部３１の軸方向の他端側に形成された、胴体部３１より径の大きいポンプ収納部３３を有する。

このうち第１本体部３０のうち胴体部３１の内部空間は、図５（ｂ）に示すように、キャピラリー８０の第１チューブ８３及び第２チューブ８４が嵌挿されるように、その外径と略同じ内径で形成されている。そのためこの第１本体部３０にキャピラリー８０を挿入すると、キャピラリー８０の第１チューブ８３及び第２チューブ８４が第１本体部３０に嵌挿されるので、キャピラリー８０は、第１本体部３０の内部で安定的に保持される。

また固定部３２は、胴体部３１側を底部とする円錐形状に形成されており、その内部には、底部側から先端側に向かって細くなる、胴体部３１の内部空間と連通する内部空間が形成されている。そして固定部３２の先端には、キャピラリー８０の小径細管８２を嵌挿可能な嵌挿孔を有する嵌挿部３２０が設けられている。キャピラリー８０の小径細管８２を嵌挿部３２０に通すと、小径細管８２が第１本体部３０に対して安定的に保持される。

また胴体部３１は、軸周りの外周面上に、螺旋状のネジ山３１０が形成されている。
ポンプ収納部３３は、その内部空間がポンプ体７０を収納するべくその外径と略同じ内径で形成され、胴体部３１の内部空間と連通している。またこのポンプ収納部３３の軸周りの周囲側面３３ａには、このポンプ収納部３３の内部空間と連通する差込孔３２ｂが形成されている。この差込孔３２ｂには、コネクタホルダ３４が差し込まれる。このコネクタホルダ３４は、この差込孔３２ｂに差し込まれると、ポンプ収納部３３に対して固定される。そして、このコネクタホルダ３４が差込孔３２ｂに挿入されると、ポンプ収納部３３に収納されたポンプ体７０の端子棒電極部７３２ｂ、７３４ｂに、コネクタホルダ３４の端子が接続される。そのためこのコネクタホルダ３４に、コントローラ９から延設された制御信号線９９の端部に取り付けられた図示しないホルダを差し込むと、コントローラ９でポンプ体７０を制御可能となる。

また、ポンプ収納部３３は、ポンプ体７０を収納可能な大きさに形成されている。そしてこのポンプ収納部３３は、第１本体部３０の軸方向の他端側の端面のうち、ポンプ体７０を収納したとき、ポンプ体７０の開口と対向する部分に、開口３３ｂが設けられている。ポンプ体７０への駆動液の注入は、この開口３３ｂを介して行う。

以上説明したように第１本体部３０内にピペット芯材７を収納すると、ピペット芯材７は、キャピラリー８０の先端（小径細管８２のスリーブ８２０が設けられていない側）を外部に突出させた状態で、第１本体部３０の内部で保持される。
３．２．第２本体部４０
次に、第２本体部４０について説明する。

この第２本体部４０は、図４（ｂ）に示すように、基準軸αを軸として略円筒状に形成されている。具体的には、この第２本体部４０は、円筒形状に形成された軸方向に長尺な胴体部４１と、この胴体部４１の軸方向の一端に形成された略円錐形状の固定部４２とを有する。

この第２本体部４０のうち胴体部４１の内部空間は、図４（ｂ）に示すように、第１本体部３０の胴体部３１が嵌挿されるように、その外径と略同じ内径で形成されている。そのためこの第２本体部４０に第１本体部３０を挿入すると、第１本体部３０の胴体部３１が第２本体部４０の内部に嵌挿されるので、第１本体部３０は、第２本体部４０の内部で安定的に保持される。

また固定部４２は、胴体部４１側を底部とする円錐形状に形成されており、その内部には、底部側から先端側に向かって細くなる、胴体部４１の内部空間と連通する内部空間が形成されている。そして固定部４２の先端には、第１本体部３０の円錐状に形成された固定部３２の先端を嵌挿可能な嵌挿孔４２ａが設けられている。第１本体部３０の固定部３２を、この嵌挿孔４２ａに通すと、第１本体部３０の固定部３２は固定され、胴体部４１と連携して、第２本体部４０に対し第１本体部３０を安定的に保持する。

また胴体部４１は、内周面上に、ネジ山３１０と螺合する螺旋状のネジ溝４１０が形成されている。このネジ山３１０の高さとネジ溝４１０の深さは、略同じに形成されている。

このネジ溝４１０は、図６に示すように、ネジ山３１０をかみ合わせながら、第１本体部３０を第２本体部４０に挿入したとき、第１本体部３０から突出しているキャピラリー８０の先端が第２本体部４０内に収納される位置から、第１本体部３０の固定部３２が第２本体部４０の固定部４２に固定されてキャピラリー８０の先端が外部に出る位置まで、第１本体部３０を移動可能な長さ分だけ形成されている。

このように構成された第２本体部４０に対し、ネジ溝４１０にネジ山３１０を螺合させて第１本体部３０を挿入し、第１本体部３０の固定部３２を、第２本体部４０の嵌挿孔４２ａに通して固定すると、第１本体部３０が第２本体部４０に対し確実に固定される。

また、第１本体部３０を一方方向の軸周りに回すと、第２本体部４０内を第１本体部３０が回転しながら移動して、キャピラリー８０が第２本体部４０内に収納され、他方方向に回すと、キャピラリー８０が第２本体部４０の外部に出される。

さらに、ネジ山３１０の高さとネジ溝４１０の深さは、略同じに形成されているので、ネジ山３１０をネジ溝４１０に合わせて第１本体部３０を第２本体部４０に挿入すると、外力を加えない限り、第１本体部３０を挿入した位置で第２本体部４０に保持される。
４．本実施形態のピペット装置の特徴的な効果
本実施形態のピペット装置１のピペット２で用いられているピペット芯材７は、キャピラリー８０が電気浸透流ポンプ７３に対して固定されているため、電気浸透流ポンプ７３のキャピラリー８０側の流路の容積が変化しない。そのため、吸引力が変化しないので、このピペット芯材７を備えたピペット２は、ピペット芯材７の先端に細胞を吸引させて移動しても、細胞が排出されたり、吸い込みすぎによって細胞を傷つけたりすることがない。

また、このピペット芯材７は、電気浸透流ポンプ７３を用いている。この電気浸透流ポンプ７３は、電圧が印加された時間に比例した量の駆動液をキャピラリー８０方向にあるいは逆方向に送ることができる。すなわち、ステッピングモータとポンプを用いたピペットのように、手作業にとって支障となる脈流が発生しない。また、微量な流速（１ｍｌ／ｍｉｎ以下）でコントロールできる。そのため、このピペット芯材７を備えるピペット２を用いると、試料の吸引の際に、試料の吸い込みすぎや、吸い込み不足が発生したり、逆に試料の吐き出しすぎや、試料の吐き出し不足が発生することがない。

従って、本実施形態のピペット芯材７を組み込んだピペット２を用いると、シャーレ間で細胞を移し変えるなどの試料を採取する作業を手作業で行うことができる。
また、このピペット芯材７を用いると、従来の技術の欄で説明したマニピュレータが不要なので、試料を採取する作業を、安価な設備で行うことができる。

次に、本実施形態のピペット２で用いられるキャピラリー８０は、他方の吸排口７０１ａから小径細管８２の先端（スリーブ８２０が付けられていない側の端部）までの流路の容積が、７μｌとなるように形成されている。また、管部７０１の開口７０１ａ部分から、小径細管８２の先端（スリーブ８２０が付けられていない側の端部）までの長さが、１８ｃｍとなるように形成されている。そのため、電気浸透流ポンプ７３の吸引力を、駆動液等を介してキャピラリー８０の先端まで十分に伝えることができるので、本実施形態のピペット２を用いれば、１個の細胞や、１匹のバクテリア、微粒子その他の試料の採取を確実に行うことができる。

次に、本実施形態のポンプ体７０は、ポンプ収納空間７１１及びリザーバ空間７２１の並び方向の大きさが１８ｍｍ、この並び方向に沿った中心軸を中心とする径が７ｍｍの大きさに形成されている。また、ポンプ体７０は、重量が０．３４ｇで形成されている。また、本実施形態のピペット２は、ピペット本体３がペン形状に形成されている。そのため、このピペット２は、ポンプ体７０が小型軽量でありかつ、ピペット本体３がペン形状に形成されているので、細胞等の試料の採取する操作を行う場合でも、ピペット２を手で持ってペンを扱う間隔でスムーズに操作できる。

また、本実施形態のピペット２は、キャピラリー８０の先端が第２本体部４０の外部に突出する位置から第２本体部４０の内部に収納される位置まで移動するよう第１本体部３０が構成されている。そのため、このピペット２を使用しないときは、キャピラリー８０の先端を第２本体部４０内に収納しておけるので、未使用時のキャピラリー８０の破損を防止することができる。

また、本実施形態のピペット装置１は、ピペット２とコントローラ９とが制御信号線９９で結ばれている。そのため、例えばピペット２を移動する操作を右手で行い、左手でコントローラ９を操作してピペット２の吸引・排出を操作することができる。
５．その他の変形例
上記実施形態では、電気浸透材７３０としてシリカを用いたが、他に、アルミナ、ジルコニア、ＴｉＯ２等の酸化物や、高分子材料を用いてもよい。また、上記実施形態では、電気浸透材７３０の形状としては、セラミック焼結体からなる多孔質形状としたが、高分子材料からなる多孔質形状や、ファイバー又は上記材料（シリカ、アルミナ、ジルコニア、ＴｉＯ２等の酸化物や、高分子材料）の粉末を充填して固めた形状としてもよい。

上記実施形態では、キャピラリー８０として、ガラスで形成されたものを用いたが、重力に対し表面張力が支配的な内径で形成された細管を形成可能なものであれば、プラスチック、木材、金属類などを用いてもよい。

上記実施形態では、他方の吸排口７０１ａから、キャピラリー８０の長手方向の端部のうち電気浸透流ポンプ７３と連結する後端とは反対側のキャピラリー８０の先端までの流路の容積が、７μｌであったが、これに限られるものではなく、５０μｌ以下であればよい。

上記実施形態では、他方の吸排口７０１ａから、キャピラリー８０の長手方向の端部のうち電気浸透流ポンプ７３と連結する後端とは反対側のキャピラリー８０の先端までの長さが、１５．５ｃｍであったが、これに限られるものではなく、１８ｃｍ以下であればよい。

上記実施形態では、ポンプ収納空間７１１及びリザーバ空間７２１の並び方向の大きさが１８ｍｍ、この並び方向に沿った中心軸を中心とする径が７ｍｍの大きさに形成されている。また、ポンプ体７０は、重量が０．３４ｇで形成されている。しかし、これに限られるものではなく、例えば、ポンプ体は、ポンプ収納空間７１１及びリザーバ空間７２１の並び方向の大きさが２０ｍｍ以下、この並び方向に沿った中心軸を中心とする径が１０ｍｍ以下の大きさに形成されていればよい。また、ポンプ体は、重量が１ｇ以下（好ましくは０．２〜０．７ｇ）に形成されていればよい。

上記実施形態では、コントローラ９とピペット２とを制御信号線で結び、有線で通信できるよう構成したが、コントローラ９とピペット２とを、無線で通信できるように構成してもよい。

また、駆動液としては、純水のほかに、水道水や、用途に応じてその他液体を用いることができる。
次に、本発明の別の実施形態のピペット装置について説明する。

図７に示すように、別の実施例のピペット装置のコントローラ２００には、操作部２１０と液晶表示部２３０とが設けられる。操作部２１０には、セットアップボタン２１２と、電圧設定切換ボタン２１４と、マックスボタン２１６と、電圧粗調整ダイヤル２１８と、電圧微調整ダイヤル２２０とが設けられる。

セットアップボタン２１２は、各種設定を行うためのものである。電圧設定切換ボタン２１４は、電圧微調整ダイヤル２２０で設定する１単位の電圧値を０．１Ｖ単位にするのか、０．０１Ｖ単位にするのかを設定するためのものである。マックスボタン２１６は、ポンプ７３の電極７３２，７３４に瞬時に最大電圧を供給するためのものである。電圧粗調整ダイヤル２１８は、電圧を０．５Ｖ単位で変更するためのものであるが、ダイヤルを押すたびに、アウトプットモードとストップモードとを切り換えるための切換ボタンとしても機能する。アウトプットモードは、試料を吸引あるいは吐き出しのための電圧値を出力するモードである。ストップモードは、試料をピペット中、特にピペット先端部に留置するための電圧値を出力するモードである。

ここで、試料をピペット先端部に留置するために所定の電圧値を供給する理由を簡単に説明する。ピペットの先端部では毛細管現象により常に吸引力が作用する。従って、ピペット先端部に試料を留置しておくためには、その吸引力と同等の力で吐き出しを行う必要があり、この吐き出し力を得るための電圧を電極に供給するのである。

電圧微調整ダイヤル２２０は、電圧設定切換ボタン２１４で設定された０．１Ｖ単位あるいは０．０１Ｖ単位で電圧を調整するためのものであるが、ダイヤルを押すたびに、出力の＋−を切り換えるための切換ボタンとしても機能する。出力の＋−を切り換えることにより、試料の吸引と吐き出しの切換を行うのである。

但し、上述したように、ピペットの先端部では毛細管現象により常に吸引力が働いているので、同じ電圧のまま＋−を切り換えて吐出側から吸引側に切り換えると、吸引速度の絶対値が吐出速度の絶対値よりも大きくなる。これを是正するためと、出力反転時に所望の吸引速度あるいは吐出速度を得るために、本実施形態では、予め定める倍率が掛け合わされた値の電圧が出力されるように、その倍率を設定する（以下、倍率設定という）ことができるようになっている。この設定は、電圧粗調整ダイヤル２１８を押しながらセットアップボタン２１２を押すことにより可能となる。倍率の変更は、上記ダイヤル２１８とダイヤル２２０とを回すことにより行うことができる。その後、セットアップボタン２１２を押すと設定された倍率が記憶されるようになっている。

また、上述したように、試料をピペット先端部に留置するための電圧値を設定する（以下、留置電圧設定という）ことは、電圧粗調整ダイヤル２１８を押しながらセットアップボタン２１２を押し、更に電圧設定切換ボタン２１４あるいはマックスボタン２１６を押すことにより可能となる。試料をピペットの先端部に留置するための電圧の変更は上記ダイヤル２１８とダイヤル２２０とを回すことにより行うことができる。その後、セットアップボタン２１２を押すと設定された電圧が記憶されるようになっている。

液晶表示部２３０は、設定される電圧値や、動作状態などを表示するためのものである。
図８に示すように、ピペット装置は、ＣＰＵ２５２、ＲＯＭ２５４、ＲＡＭ２５６、バス２６０及び入出力回路２７０からなる制御部２５０を備える。ＣＰＵ２５２は、ピペット装置全体の動作を制御するためのものである。ＲＯＭ２５４は、ＣＰＵ２５２の動作プログラムを記憶するためのものである。ＲＡＭ２５６は、各種データを記憶するためのものである。ＣＰＵ２５２、ＲＯＭ２５４及びＲＡＭ２５６はバス２６０を介して入出力回路２７０に接続されている。入出力回路２７０には、上記操作部２１０と、液晶表示部２３０と、ポンプ制御回路２４０とが接続される。ポンプ制御回路２４０は、ＣＰＵ２５２の指令に基づき、ポンプ７３の電極７３２、７３４に必要な電圧を供給するための回路である。その他の構成は図１ないし図６に示すのと同様であるので、説明を省略する。

図９は、コントローラ２００において行われる倍率設定動作及び留置電圧設定動作を説明するためのフロー図である。次に、この実施形態のピペット装置における倍率設定動作及び留置電圧設定動作について説明する。

電源が投入されると、制御部２５０は、操作部２１０が操作されたか否かをチェックする（ステップＳ１）。操作部２１０が操作されなければ（ステップＳ１：ＮＯ）、制御部２５０は、ステップ１の動作を繰り返す。操作部２１０が操作されたことを制御部２５０が判別した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、次に、制御部２５０は、倍率設定モードが選択されたか否かを判別する（ステップＳ２）。上述したように、電圧粗調整ダイヤル２１８が押されながらセットアップボタン２１２が押された場合は、制御部２５０は倍率設定モードが選択されたものと判別する。

倍率設定モードが選択されたことが判別された場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）には、倍率の変更が可能となる。ピペット装置の操作者は、ダイヤル２１８とダイヤル２２０とを回すことにより倍率の変更を行うことができる。ダイヤル２１８，２２０により倍率の変更がされた場合は、その値を液晶表示部２３０に表示する（ステップＳ３）。次に、制御部２５０は、セットアップボタン２１２が押されたか否かを判別する（ステップＳ４）。セットアップボタン２１２が押されなければ（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ３に戻り、倍率変更を可能にするが、セットアップボタン２１２が押された場合は（ステップＳ４：ＹＥＳ）、次に、ＲＡＭ２５６の所定のエリアに設定された倍率を記憶する（ステップＳ５）。

一方、ステップＳ２において、倍率設定モードが選択されたことが判別されなかった場合（ステップＳ２：ＮＯ）には、ステップＳ６に進み、留置電圧の設定が選択されたか否かが判別される。留置電圧の設定が選択されたことが判別された場合には（ステップＳ６：ＹＥＳ）、留置電圧の変更が可能となる。ピペット装置の操作者は、ダイヤル２１８とダイヤル２２０とを回すことにより留置電圧の変更を行うことができる。ダイヤル２１８，２２０により電圧の変更がされた場合は、その値を液晶表示部２３０に表示する（ステップＳ７）。次に、制御部２５０は、セットアップボタン２１２が押されたか否かを判別する（ステップＳ８）。セットアップボタン２１２が押されなければ（ステップＳ８：ＮＯ）、ステップＳ７に戻り、留置電圧の変更を可能にするが、セットアップボタン２１２が押された場合は（ステップＳ８：ＹＥＳ）、次に、ＲＡＭ２５６の所定のエリアに設定された電圧値を記憶する（ステップＳ９）。なお、ステップＳ６において、否定判定された場合は、ステップＳ１に戻る。

なお、倍率設定モード又は留置電圧設定モードが一旦選択された場合、選択されたモードの情報はＲＡＭ２５６の所定のエリアに記憶されていて、再度ステップＳ１でセットアップボタン２１２が押されたことが判別された場合には、ステップＳ２又はＳ６で倍率設定モード又は留置電圧設定モードであることが判別され、ステップＳ３又はＳ７で倍率又は電圧が変更され、ステップＳ９で変更後の倍率又は電圧が記憶されるようになっている。

従って、ピペット装置を用いて顕微鏡観察下で微小物を操作しながら、瞬時に微小物を所望の位置に留めるための電圧設定を行うために、セットアップボタン２１２を押すと、その電圧が記憶され、また、セットアップボタン２１２を押すごとに記憶内容が更新される。

以上のようにして、本実施形態によれば、ピペットにより試料を所望の吸引速度あるいは吐出速度で吸引あるいは吐出すること及びピペットの先端部に試料を留置することが容易に行うことができる。

ピペットの先端部は消耗品であるので頻繁に交換する場合もあり、その内径や長さにより吸引力が変化するため、変化に応じて留置電圧を設定する必要がある。また、この実施形態のピペット装置では、留置電圧の設定が容易に行えるので、極めて操作性に富んでいる。

本実施形態のピペット装置１の全体構成を示す模式図である。 ピペット芯材の説明図で、図２（ａ）はピペット芯材の平面図、図２（ｂ）はピペット芯材のキャピラリー部分について図２（ａ）の基準軸αを通る２Ｂ−２Ｂ断面で示した一部断面平面図である。 ポンプ体の説明図で、図３（ａ）はポンプ体の平面図で、図３（ｂ）は図３（ａ）の基準軸αを通る３Ｂ−３Ｂ断面で示したポンプ体の拡大断面図である。 ピペットの説明図であり、図４（ａ）はピペットの平面図、図４（ｂ）はピペットの第２本体部について断面で示したもので、図４（ａ）の４Ｂ−４Ｂ断面の断面図である。 ピペットの第１本体部の説明図であり、図５（ａ）は第１本体部の平面図、図５（ｂ）は第１本体部について断面で示したもので、図５（ａ）の５Ｂ−５Ｂ断面の断面図である。 ピペットの説明図であり、図６（ａ）はピペットの平面図、図６（ｂ）はピペットの第２本体部について断面で示したもので、図６（ａ）の６Ｂ−６Ｂ断面の断面図である。 本発明の別の実施例のピペット装置のコンソールの外観を示す斜視図である。 図７に示すピペット装置の電気的構成を示すブロック図である。 図８に示すコントローラにおいて行われる倍率設定動作及び留置電圧設定動作を説明するためのフロー図である。 従来のピペットの説明図で、マニピュレータとピペットの模式図である。 従来のピペットの説明図で、ピペットとポンプの模式図である。

符号の説明

１…ピペット装置、２…ピペット、３…ピペット本体、７…ピペット芯材、９…コントローラ、３０…第１本体部、３１…胴体部、３２…固定部、３３…ポンプ収納部、３３ａ…周囲側面、３４…コネクタホルダ、４０…第２本体部、４１…胴体部、４２…固定部、７０…ポンプ体、７３…電気浸透流ポンプ、８０…キャピラリー、８１…大径細管、８２…小径細管、８３…第１チューブ、８４…接続チューブ、９０…コントローラ本体、９１…切替スイッチ、９２…調整ダイヤル、９３…コネクタホルダ、９８…電源供給部、９９…制御信号線、２００…コントローラ、２１０…操作部、２１２…セットアップボタン、２１４…電圧設定切換ボタン、２１６…マックスボタン、２１８…電圧粗調整ダイヤル、２２０…電圧微調整ダイヤル、２３０…液晶表示部、２４０…ポンプ制御回路、２５２…ＣＰＵ、２５４…ＲＯＭ、２５６…ＲＡＭ、２６０…バス、２７０…入出力回路、３１０…ネジ山、４１０…ネジ溝、７００…ポンプ本体部、７０１…管部、７０１ａ…他方の吸排口、７１０…ポンプ部、７１１…ポンプ収納空間、７２０…リザーバ部、７２１…リザーバ空間、７３０…電気浸透材、７３２…第１電極、７３２ａ…メッシュ電極部、７３２ｂ…端子棒電極部、７３４…第２電極、７３４ａ…メッシュ部、７３４ｂ…電極端子棒、８２０…スリーブ

Claims (9)

1. 試料を採取するピペットで用いられるピペット芯材であって、
   駆動液を貯留するリザーバが電気浸透流ポンプの一方の吸排口と連通し、前記電気浸透流ポンプ及び前記リザーバが一体に形成されたポンプ体と、
   前記電気浸透流ポンプに連結されるとともに、前記電気浸透流ポンプの他方の吸排口と連通するキャピラリーと
   を備え、
   前記キャピラリーが前記ポンプ体に対し固定されていることを特徴とするピペット芯材。
2. 請求項１に記載のピペット芯材において、
   前記キャピラリーは、前記電気浸透流ポンプと前記キャピラリーとを連結するチューブを介して前記電気浸透流ポンプに対し固定されていることを特徴とするピペット芯材。
3. 請求項１，２のいずれかに記載のピペット芯材において、
   前記電気浸透流ポンプの他方の吸排口から、前記キャピラリーの長手方向の端部のうち前記電気浸透流ポンプと連結する後端とは反対側の前記キャピラリーの先端までの流路の容積が、５０マイクロリットル以下となるように形成されていることを特徴とするピペット芯材。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のピペット芯材において、
   前記電気浸透流ポンプの他方の吸排口から、前記キャピラリーの長手方向の端部のうち前記電気浸透流ポンプと連結する後端とは反対側の前記キャピラリーの先端までの長さが、１８ｃｍ以下となるように形成されていることを特徴とするピペット芯材。
5. 請求項１〜４の何れかに記載のピペット芯材において、
   前記ポンプ体は、
   前記電気浸透流ポンプ及び前記リザーバの並び方向の大きさが２０ｍｍ以下、この並び方向に沿った中心軸を中心とする径が８ｍｍ以下の大きさに形成されていることを特徴とするピペット芯材。
6. 請求項１〜５の何れかに記載のピペット芯材において、
   前記ポンプ体は、
   重量が１ｇ以下に形成されていることを特徴とするピペット芯材。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載されたピペット芯材と、
   前記ピペット芯材を内部に収納するピペット本体と
   を備え、
   前記ピペット本体は、前記キャピラリーの先端を外部に突出させた状態で前記ピペット芯材を内部で保持することを特徴とするピペット。
8. 請求項７に記載されたピペットにおいて、
   前記ピペット本体は、
   ペンの筐体形状に形成され、
   前記キャピラリーの先端を前記ペンの軸方向の一端側から外部に突出させた状態で、前記ピペット芯材を内部で保持することを特徴とするピペット。
9. 請求項７又は８に記載されたピペットと、
   前記電気浸透流ポンプを制御するコントローラと
   前記電気浸透流ポンプと前記コントローラとを電気的に接続し、前記コントローラから出力された制御信号を前記電気浸透流ポンプに送信する制御信号線と
   を備えることを特徴とするピペット装置。