JP4973834B2 - ピペット装置 - Google Patents

Description

本発明は、ピペット装置に関する。

ピペット装置またはピペットは、それぞれ液体を取り分けるためにピペット先端部と同時に使用される。ピペット先端部は、ピペットへの接続のための上部開口と、液体を通過させるための下部開口と、上部開口と下部開口との間の通路導管とを備える小さな筒である。大抵、ピペットは、上部開口を被せるためのネック部、またはピペット先端部の上部開口を有する方の端部を挿入するための収容部を有している。さらに、ピペットは、気体変位装置を有しており、気体変位装置は、ピストン・ピペットにおいては、内部にピストンを可動に備える円筒形の変位チャンバとして実現されている。手動式のピペットにおいては、ピストンが、操作ボタンによって伸縮するバネの作用に逆らって動かされる。電動ピペットにおいては、ピストンをシリンダ内で往復運動させるため、電動モータが歯車を介してピストンに接続されている。気体変位装置は、ピペットに着脱可能に保持されるピペット先端部の上部開口へと、ネック部を通過して延び、あるいは収容部から延びる接続導管を介して接続されている（例えば特許文献１参照）。

液体をピペット先端部へと吸い込み、ピペット先端部から吐き出すため、気体変位装置によって空気部分または他の気体部分が移動する。ピペット先端部が液体中に浸漬されているときに、気体部分がピペット先端部から押し出された場合、或る量の液体が、下部開口を通ってピペット先端部の通路導管へと吸い込まれる。気体部分をピペット先端部に向かって動かすことによって、或る量の液体が、通路導管から下部開口を通って投与される。投与量は、気体部分の移動の程度によって決定される。後者は、ピストン・ピペット内のピストンのストロークによって設定される。

ピペット先端部は、その後、ピペットで採取される液体が残余の液体によって汚染されることがないようにするため、大抵は、投与が行われた後に新しいピペット先端部に交換される。１回限り使用のピペット先端部は、多くの場合、プラスチック材料によって実現されている。

投与量が調節可能な手動式ピペットにおいては、ピストンのストロークの範囲を定めるため、移動可能なリミット・ストッパを利用することができる。移動は、歯車を介してリミット・ストッパへと作用する小さな回転輪によって行われ、設定された投与量を、メーターによって読み取ることができる。

電動式のピペットにおいては、例えばステップ・モータを使用し、対応する回数の制御パルスを印加することによって設定された投与量への到達を確実にすることが知られている。さらに、駆動モータの回転をカウントし、回転の回数が投与量に相当する回数に達したときに駆動モータを停止させることが知られている。

公知の手動式ピペットは、投与量が少ないときに操作ボタンのストロークがごくわずかであるため、結果として液体の投与において正確さに欠け、あるいは制御性に乏しい、という欠点を抱えている。手動および電動のピペットは、ピストンとシリンダとの間の密閉部の摩擦に対する労力を、余分に浪費する必要がある、という欠点を抱えている。さらに、ピストン、シリンダ、および両者の間に配置される密閉部は、それぞれ整備をしたりまたはグリースを塗らなければならない。一般に、ピストン・ピペットの設定範囲は狭い。より広い範囲をカバーするためには、ピストンの断面の異なる複数のピストン・ピペットを用意しなければならない。

特開２００１−２７２２６３号公報

これに鑑み、本発明は、設定されるあらゆる投与量について同じ動作ストロークで動作することを可能にするピペット装置を提供することを目的とする。さらに、ピペット装置が、より広い投与量の設定範囲を有していなければならない。また、気体変位装置について、メンテナンスのための労力をより少なくすべきである。

前記目的を、請求項１の特徴を備えるピペット装置によって解決する。ピペット装置の効果的な実現法を、従属請求項に示す。

本発明によるピペット装置は、変位チャンバ、前記変位チャンバを区切っている可撓膜、前記可撓膜の変形可能な中央領域が真っ直ぐに通過する少なくとも１つの調節可能な絞り開口を備え、前記可撓膜の縁領域を覆っている絞り装置、前記可撓膜を変形させるための駆動装置、前記駆動装置を前記膜に接続するため、前記駆動装置と前記可撓膜との間に位置する接続装置、ピペット先端部を着脱可能に保持するためのネック、および前記変位チャンバと前記ピペット先端部を着脱可能に保持するためのネックとの間の接続導管を備えている。

このピペット装置においては、気体の変位が、可撓膜の変形によって変位チャンバの体積を変化させることで達成される。投与量は、可撓膜の変形の程度によって決定される。可撓膜の変形は、絞り装置によって、絞り開口を越えて位置する可撓膜の中央領域で区切られている。これにより、可撓膜の変形性および投与量が、絞り開口の設定によって規定される。絞り開口が小さく設定された場合には、可撓膜の変形可能な中央領域が小さく、したがってほんの少量の液体を投与することができる。絞り開口が大きい場合には、可撓膜の変形可能な中央領域が大きく、したがって大量の液体を投与することができる。可撓膜の可動域を一定に、すなわち設定された絞り開口と無関係に保つことができる。したがって、操作ストロークが一定である調節可能な手動式ピペット装置を提供することができる。ピストンまたはシリンダのそれぞれと密閉部との間の摩擦に該当するものがなくなるため、操作のための労力が少なくなる。少数の型式で、幅広い範囲の投与量を調節可能にカバーすることができる。設定範囲が、従来のピストン・ピペットに比べて大きくなる。さらに、ピストンとシリンダとの間の密閉部の潤滑も不要にできる。

可撓膜は、さまざまな方法で実現できる。例えば、可撓膜が多角形の表面積を有してもよい。一実施の形態によれば、可撓膜が円形の表面積を有している。円形の表面積は、絞り装置の構成および可撓膜の中央領域の均一な変形という点で好ましい。

変位チャンバは、上記の理由により円形表面形状の開口を有しており、これが可撓膜によって閉じられている。さらなる実施の形態によれば、円形表面形状の開口が、完全にまたは部分的に円筒形および／または円錐形である変位チャンバ上に位置している。

可撓膜は、例えば平坦な形状の膜である。好ましくは、可撓膜が、きわめて大きな変形性を有するよう完全にまたは部分的にドーム状であり、その結果、ピペット装置の投与量の設定範囲が大きくなる。

可撓膜の縁領域の片面のみを覆う絞り装置が、本発明に包含される。例えば、変位チャンバに面していない方の面において可撓膜の縁領域を覆う絞り装置が、正確に定められた量の液体をピペット先端部へと確実に吸い込むために適している。この量の液体の排出を、余分なストロークによって行なうことができ、したがって可撓膜の変位チャンバ内部への変形の範囲を定める絞り装置は、必須ではない。好ましい実施の形態によれば、吸い込みおよび排出について可撓膜の変形を規定するため、絞り装置が、可撓膜の縁領域を両面において覆っている。採取した量の液体を可能な限り完全に吐き出すことを確実にするため、絞り装置は、変位チャンバに面する面において、変位チャンバの反対側の面よりも大きい絞り開口を有することができる。

一実施の形態によれば、絞り装置が、少なくとも１つの絞りダイアフラムを有している。絞りダイアフラムは、写真用レンズの絞りダイアフラムとして知られている。絞りダイアフラムは、絞り開口を確定する独立した複数枚の羽根で構成され、羽根のそれぞれは、１つの旋回口および１つの案内口を備えている。旋回口が、円環板状の支持座に固定配置されたベアリングに位置する一方で、案内口は、回転可能な円環板状の制御部材の案内スリットによって案内されている。円環板状の制御部材を、外側に向かって突き出したカム状の設定装具によって調節することができ、これにより案内口が、羽根の開放または閉鎖運動をそれぞれ生じさせる。案内スリットおよび羽根の形状によって、絞りダイアフラムに線形または非線形の設定特性を持たせることが、実現可能になる。一実施の形態によれば、絞り装置が、可撓膜の縁領域の両側のそれぞれに１つの絞りダイアフラムを有している。

一実施の形態によれば、絞り装置が、設定装具に接続されている。設定装具は、例えば、絞りダイアフラムのカム状の設定装具であり、あるいは小さな回転輪である。とくに電動式のピペットにおいては、電気‐機械式の設定装具も可能である。

接続装置は、例えば、駆動装置により動かすことができるピストンによって、可動であって、可撓膜の変位チャンバとは反対側の面に作用する可変性の高いものである。一実施の形態によれば、接続装置が、駆動装置と可撓膜とに接続された連結棒である。この連結棒を、駆動装置によって動かすことができる。その結果、可撓膜が変形させられる。一実施の形態によれば、連結棒が可撓膜の中央に接続されている。これにより、可撓膜の均一な変形が促進される。

原理的に、絞り装置と可撓膜の可動域とを設定することによって、投与量を設定することが可能である。すなわち、例えば可撓膜の可動域を設定することによって、さまざまな投与範囲を選択することができる。一実施の形態によれば、可撓膜が、駆動装置によって、絞り装置のあらゆる設定についてほぼ一定の可動域で移動可能である。これにより、手動ピペット装置の操作が容易になる。

さらなる実施の形態によれば、駆動装置が、手動で動かすことができる機械式の駆動装置である。他の実施の形態によれば、駆動装置が、接続装置を駆動するための電動モータを有している。これにより、電動ピペットが取り扱われる。

一実施の形態によれば、絞り装置および／または駆動装置が、投与量の表示装置に接続されている。

投与量の設定が、絞り装置を設定することのみによって行なわれる場合、表示装置は、絞り装置にのみ接続される。この接続は、機械的な性質のものであってよい。また、絞り装置の各設定が、例えば電子的に読み取られ、あるいは電気機械式の設定装具のスイッチング・パルスにより決定され、表示装置の制御に使用される場合には、電子的な性質のものであってもよい。

一実施の形態によれば、電気制御装置が、駆動装置および／または表示装置に接続されて設けられる。この電気制御装置が、可撓膜がおよそ所望の量だけ変形させられるよう、駆動装置の動きを制御する。加えて、あるいは代案として、電気制御装置が、表示装置によってそれぞれ表示される投与量の表示を制御する。

変位チャンバの体積の変化が、絞り装置の設定および／または可撓膜の可動域に線形に依存しない場合、これを表示装置の非線形のスケールによって補償でき、さらに／あるいは絞り装置および／または駆動装置と表示装置との間の適切な歯車によって補償できる。さらに、絞り装置は、案内スリットが一体化されており、それら案内スリットによって絞り装置の設定と変位チャンバの体積変化との間に線形な相関が生み出されるような少なくとも１つの絞りダイアフラムを備えて、構成することも可能である。さらには、表示装置が電気制御装置に接続されている場合には、この非線形性を電子的な方法で補償することも可能である。

一実施の形態によれば、ピペット装置が、グリップ状の握持可能な外被を有している。

一実施の形態によれば、ピペット先端部を着脱可能に保持するための装置が、ピペット先端部の取り付け開口を被せるためのネックを有している、ネックは、好ましくは端部に向かって円錐状に先細りであり、そこにピペット先端部を、締付けるように取り付けることができる。

以下で、本発明を、一実現例についての添付の図面によって、さらに詳細に説明する。

以下の説明において、「頂部」および「下端部」あるいは「上」および「下」といった表記は、ピペットを使用するときのピペット装置の通常の向きを基準としており、そのような向きにおいては、ピペット先端部が下部開口にて液体の採取および投与を行うために下端部側に向けて保持されている。

ピペット装置１は、グリップ状の外被２を有している。外被２は、上端にカバー４を有するおよそ円筒である中空円筒形部位３を有している。下側に向かって先細りである中空円錐部位５が、中空円筒形部位３に隣接している。中空円錐部位５の下端には、中空円錐のネック６が続いているが、円錐状であるネック６の円錐の程度はわずかである。ネック６は、中空円錐部位５の空洞をネック６の下端の開口８に接続する接続導管７を有している。

プラスチック材料で作られたピペット先端部９を、上部開口１０においてネック６に被せることができる。ピペット先端部９は、自身の下端部に、液体を通過させるための開口１１を有している。開口１０、１１は、液体を採取すべく機能する接続導管１２によって、互いに接続されている。

機械式の駆動装置１３が、中空円筒形部位３の上部領域に配置されている。駆動装置１３は、カバー４から上側へと突き出す操作ボタン１４を有している。操作ボタン１４は、下端部側において、接続装置１５に接続されている。さらに、操作ボタン１４は、リミット・ストッパ１６を有しており、このリミット・ストッパ１６にばね１７が支持され、ばね１７の他端は、外被２内の橋台１８によって支持されている。橋台１８は、リミット・ストッパ１６が協働し、相対するリミット・ストッパ１９を有している。

ばね１７が、リミット・ストッパ１６をカバー４の底面に向かって押しており、すなわちカバー４の底面が、さらなる相対するリミット・ストッパを構成している。

駆動装置１３の下方では、円形の表面積を有するドーム状の可撓膜２０が、外被２の中空円筒形部位３内に配置されている。可撓膜２０は、その周囲が外被２の内壁に密閉された状態で固定されている。

可撓膜２０は、柔軟なプラスチック材料（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、など）、シリコーン、ゴム、ポリテトラフルオロエチレン樹脂または他のフッ化炭素で製作されている。

可撓膜２０の縁部は、両面とも絞り装置２１によって覆われている。絞り装置２１は、２つの絞りダイアフラム２２、２３を有しており、その支持部は、外被２の周囲に固定されている。２つのカム状の設定装具２４、２５が、絞りダイアフラム２２、２３の調節可能な設定装具へと接続されるとともに、周囲の案内スリット２６を通過して外被の外へと案内されている。カム状の設定装具２４、２５は、互いに接続されている。外被２の周囲において、目盛式の表示装置２７が、設定装具２４、２５に取付けられている。

２つの絞りダイアフラム２２、２３の絞り開口２８、２９の度合いは、設定装具２４、２５を回転させることによって調節可能である。

変位チャンバ３０が、可撓膜２０の下方において、中空円筒形部位３内、中空円錐部位５内、およびネック６内に形成されている。

このピペット装置は、以下のように操作される。

まず、ピペット先端部９が、ネック６へと被せられる。さらに、所望の投与量が、設定装具２４、２５を、設定装具２４、２５を表示装置２７上の所望の投与量を指すまで回転させることによって、設定される。図１には、大量投与の設定に関するこの状態が示されている。

その後、操作ボタン１４が、リミット・ストッパ１６が相対するリミット・ストッパ１９に密接するまで押し込まれる。そのようにすることで、ドーム状の可撓膜２０が、絞り開口２８、２９を真っ直ぐに通過して下側へと変形させられる。これにより、変位チャンバ３０の体積が小さくなる。

その後、ユーザが操作ボタン１４を解放すると、ばね１７の作用によって操作ボタン１４が、リミット・ストッパ１６がカバー４の下面に密接するまで出発位置へと押し戻される。

これにより、変位チャンバ３０の体積が、絞り装置２１の設定によって規定された量だけ増加する。したがって、所望の量の液体が、容器３１からピペット先端部９へと吸い込まれる。

この吸い込んだ量の液体を投与するため、ピペット装置１の付属のピペット先端部９が、新たな容器へと向けられ、操作ボタン１４が再び押し込まれる。このようにすることで、変位チャンバ３０の体積が、ほぼ前記所定の量だけ再び小さくなり、変位チャンバ３０内の気体部分が、液体をピペット先端部９から容器へと押し出す。

操作ボタン１４を解放した後、図１の出発状態になる。場合によっては、ピペット先端部９が新しいピペット先端部９に交換され、ピペット装置の次の投与動作の準備が完了する。

図３および４は、同じピペット装置１を、異なる投与量の設定で示している。この設定においては、絞り開口２８、２９がきわめて小さくされており、したがって可撓膜２０の変形によってもたらされる変位チャンバ３０の体積の変化が、比較的わずかである。体積変化に相当する投与量は、表示装置２７にて読み取ることが可能である。

少量の残余液体を排出するための余分なストロークを実現するため、絞りダイアフラム２２、２３を、各設定において絞り開口２９の大きさが絞り開口２８の大きさを幾らか超えるように、調節することができる。

可撓膜の可動域すなわちストロークは、投与量のあらゆる設定において同じである。操作に必要とされる労力も、すべての体積設定について一定である。これは、操作を容易にするとともに、投与の誤差を防止するように機能する。

大きな絞り開口を有するピペット装置の液体排出前の大まかな概略の縦断面である。 大きな絞り開口を有する同じピペット装置の液体排出後の大まかな概略の縦断面である。 小さな絞り開口を有する同じピペット装置の液体排出前の大まかな概略の縦断面である。 小さな絞り開口を有する同じピペット装置の液体排出後の大まかな概略の縦断面である。

符号の説明

１ ピペット装置
３ 中空円筒形部位
７ 接続導管
９ ピペット先端部
１４ 操作ボタン
１７ ばね
２０ 可撓膜
２１ 絞り装置
２４ 設定装具
２７ 表示装置
３０ 変位チャンバ

Claims (18)

1. 変位チャンバ（３０）、
   前記変位チャンバ（３０）を区切っている可撓膜（２０）、
   前記可撓膜（２０）の変形可能な中央領域が真っ直ぐに通過する少なくとも１つの調節可能な絞り開口（２８、２９）を備え、前記可撓膜（２０）の縁領域を覆っている絞り装置（２１）、
   前記可撓膜（２０）を変形させるための駆動装置（１３）、
   前記駆動装置（１３）を前記可撓膜（２０）に接続するための、前記駆動装置（１３）と前記可撓膜との間の接続装置（１５）、
   ピペット先端部を着脱可能に保持するためのネック（６）、および
   前記変位チャンバ（３０）と、前記ピペット先端部を着脱可能に保持するためのネック（６）との間の接続導管（７）
   を備えるピペット装置。
2. 前記可撓膜（２０）が、円形の表面積を有している請求項１に記載のピペット装置。
3. 前記可撓膜（２０）が、完全にまたは部分的にドーム状である請求項１または２に記載のピペット装置。
4. 前記可撓膜（２０）が、変位チャンバ（３０）の円形表面形状の開口を閉じている請求項１〜３のいずれか一項に記載のピペット装置。
5. 前記可撓膜（２０）が、完全にまたは部分的に円筒形および／または円錐形である変位チャンバ（３０）の開口を閉じている請求項４に記載のピペット装置。
6. 前記絞り装置（２１）が、前記可撓膜（２０）の縁領域を両面において覆っている請求項１〜５のいずれか一項に記載のピペット装置。
7. 前記絞り装置（２１）が、少なくとも１つの絞りダイアフラム（２２、２３）を有している請求項１〜６のいずれか一項に記載のピペット装置。
8. 前記絞り装置（２１）が、前記可撓膜（２０）の縁領域の両面にそれぞれ１つずつ絞りダイアフラム（２２、２３）を有している請求項７に記載のピペット装置。
9. 前記絞り装置（２１）が、設定装具（２４、２５）に接続されている請求項１〜８のいずれか一項に記載のピペット装置。
10. 前記接続装置（１５）が、前記駆動装置（１３）および前記可撓膜（２０）に接続された連結棒である請求項１〜９のいずれか一項に記載のピペット装置。
11. 前記連結棒が、前記可撓膜（２０）の中央に接続されている請求項１０に記載のピペット装置。
12. 前記可撓膜（２０）が、前記絞り装置（２１）のあらゆる設定においてほぼ一定の経路で、前記駆動装置（１３）によって可動である請求項１〜１１のいずれか一項に記載のピペット装置。
13. 前記駆動装置（１３）が、手動で動かすことができる機械式の駆動装置である請求項１〜１２のいずれか一項に記載のピペット装置。
14. 前記駆動装置（１３）が、前記接続装置を駆動するための電動モータを有している請求項１〜１３のいずれか一項に記載のピペット装置。
15. 前記絞り装置（２１）および／または前記駆動装置（１３）が、投与量の表示装置（２７）に接続されている請求項１〜１４のいずれか一項に記載のピペット装置。
16. 前記駆動装置（１３）および／または前記表示装置（２７）に接続された電気制御装置を有している請求項１〜１５のいずれか一項に記載のピペット装置。
17. グリップ状の握持可能な外被（２）を有している請求項１〜１６のいずれか一項に記載のピペット装置。
18. 前記ピペット先端部（９）を着脱可能に保持するためのネック（６）が、前記ピペット先端部（９）の取り付けの開口（１０）を被せるためのネックを有している請求項１〜１７のいずれか一項に記載のピペット装置。

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