JPH0119057Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は自動生化学分析装置の血清分注器な
どのように数μ〜数十μの少量の液状試料を
一定量計量し、吐出する試料分注用計量バルブの
改良に関するものである。

自動生化学分析装置に限らず一般の分析や薬学
研究などの分野において、試料供給装置のサンプ
ルカツプから一定量たとえば５，10，20，50，
100μなどの液状試料を吸い上げ、これを純水
などで吐出して反応容器などに分注するいわゆる
ピペツテイングは分析操作のなかでも最も重要な
操作であり、その正確さが分析精度を左右する。
このピペツテイングを行う各種の定量採取装置の
うち高い分注精度を有するバルブカツト方式の計
量バルブが比較的小容量たとえば５〜20μ範囲
に多く用いられる。この計量バルブは従来、たと
えば特公昭52−13941号公報等において開示され
ているように、一般に第１〜４図にて示すような
構造を有している。第１図はその上部ステータ５
１で、流路部材、第２図はロータ５２で計量部
材、第３図は下部ステータ５３で上部ステータ５
１と同じく流路部材を形成し、そのそれぞれの図
は平面図、図は図の（Ａ−Ｏ−Ｂ）（A′−
O′−B′）（A″−O″−B″）の断面図である。第４
図はステータ５１，５３およびロータ５２を組
立て、試料液５４を矢印ａ方向から導入充填する
ときの状態を説明する断面図、図はロータ５２
を矢印ｂ方向に30゜変位させ、純水などの吐出液
５５をｃ方向に注入し、試料５４を矢印ｄ方向に
吐出する状態を示す断面図である。各図とも中心
を貫通し、ステータとロータとを圧接しかつ摺動
自在に軸支する軸心部ならびにロータ５２を上記
所定角（30゜）変位させる駆動機構は図示を省略
している。第１図のステータ５１の左側の５
６は試料導入管、これに連通する流路１ｃならび
にこれに対し反時計方向ｅに60゜づつの等角度で
同一円周上の(2)〜(5)の流路は試料導入流路でステ
ータ５１の下面５１Ｄに４−５のように半円形の
流路溝として図に点線で示す弧状流路２−３，
４−５として削設されている。６は１と同じく外
部につながる試料排出管５７と連通して矢印ｆ方
向に試料５４のオーバフロー分を排出するととも
に試料分注後流路の洗浄液排出を兼ねる。これら
導入流路の中間に１ａ〜６ｂの吐出孔が同じく
60゜の等角度で軸心方向に穿設されており、図
に示すように外部吐出管５８がそれぞれ接続され
ている。第２図のロータ５２の60゜等角度の
貫通孔１〜６は計量孔でこの計量バルブの所定の
試料容量たとえば10μを正確に計量する流路で
ある。第３図のステータ５３には、図に示
す上面５３ｕに１で示す半円形の弧状の流路溝が
１−２，３−４，５−６と削設され、かつ上記ス
テータ５１の吐出孔１ａ〜６ａに対応する位置に
１ｂ〜６ｂの同じく吐出孔が穿設され、５９の外
部吐出管にそれぞれ接続されている。第４図は
試料充填計量時の断面図で、第１，２，３図（Ａ
−Ｏ−Ｂ）（A′−O′−B′）（A″−O″−B″）に対応
するものである。すなわち試料５４は導入管５６
から導入され、ステータ５１，５３の各流路を介
してロータ５２の６個の計量孔１〜６を充填し、
５７の排出管に至る。つぎにロータ５２が矢印ｇ
のように前述したように30゜変位され図の関係
となる。この変位によつて上記６個の計量孔１〜
６はステータ５１，５３の吐出孔１ａ〜６ａ，１
ｂ〜６ｂとそれぞれ連通する。図はそのうち計
量孔５の部分の連通状況を示している。このよう
にして吐出液５５によつて６個の計量孔のそれぞ
れ10μの試料５５はｄ方向に吐出されるのであ
る。以上が従来の計量バルブの計量・吐出の作用
であるがステータ５１の流路１ｃ，２−３，４−
５，６に充填された試料５４ならびにステータ５
３の流路１−２，３−４，５−６に充填された試
料５４はいずれもロータ５２の変位に際して流路
をカツトされてそれぞれ残留することとなる。こ
の残留した試料５４はつぎの別の種類の試料を分
注するばあいロータ５２を図の状態にもどして
純水などの洗浄液によつて５７の試料排出管から
外部に排出しなければならない。このためそれだ
け試料の無駄となる欠点がある。またロータ５２
の６個（何個でも同じ）の計量孔はその内径がす
べて同一でなければならず、もし異なる内径の計
量孔を６個中に１個ないし数個設けると、流路中
の段差を生じ、この部分にて試料の相互汚染を起
すこととなる。このため従来の計量バルブは異な
る複数種、たとえば5μと20μとの２種または
それ以上の種類の分注を同時にできないものであ
る。しかしながらたとえば多項目多検体自動分析
装置では検査項目ごとにその試料としての血清要
求量が10，20または50μというように異なるの
が通常であり、このような異種容量の計量が能率
よく行える計量バルブが要望されている。

この考案は以上の現況に鑑みてなされたもの
で、従来のバルブカツト方式の計量バルブの欠点
である試料の無駄を極めて少く抑えるとともに、
複数種の計量分注を可能にした計量バルブの提供
を図るものである。すなわち互いに連通する複数
の流路を有する板状部材のステータならびにロー
タを共通の中心軸を介して摺動自在に形成し、前
記ロータの一定角の変位によつて前記流路内にて
液状試料の計量・吐出を切換え的に行い、一定量
の試料を分注するバルブにおいて、１個のステー
タ２１をはさんで上下にそれぞれロータ２２，２
３を設けてなり、前記ステータ２１の近接した２
つの同心円の中心に対する等角度α゜ごとにその外
円２４周上に偶数（ｎ）個、内円２５周上に（ｎ
−１）個の計量孔２６，２７を軸心方向に穿設
し、この計量孔２６，２７のすべてを直列に連通
し、その試料導入流路を形成し、かつ所定の容量
を充填する（ｎ−１）個の外部計量管２８ならび
に１個の試料排出管２９を前記上部ロータ２２に
設け、前記下部ロータ２３に１個の試料導入管３
０ならびに前記ステータ２１の近接した計量孔２
６，２７相互を連通する流路溝３１を（ｎ−１）
個放射線状に形成するとともに、前記ステータ２
１に対し前記上部ロータ２２および下部ロータ２
３をそれぞれ相対的に回転させた際、ステータ２
１の（2n−１）個の計量孔２６，２７ならびに
上部ロータ２２の（ｎ−１）個の外部計量管２８
にそれぞれ計量充填された試料を吐出させるため
の吐出孔３４および吐出孔３２，３３，３５をス
テータ２１ならびにロータ２２，２３にそれぞれ
その軸心方向に穿設したことを特徴とする試料分
注用計量バルブにかかるものである。

以下図面によつてこの考案の実施例を説明す
る。第５図はその上部ロータ２２、第６図はその
ステータ２１、第７図はその下部ロータ２３でそ
のそれぞれの図は平面図、図はそれぞれの
（Ａ−Ｏ−Ｂ）（A′−O′−B′）（A″−O″−B″）断
面図である。第８図はステータ・ロータを組合わ
せ試料導入計量時の上記断面図、第９図は同じく
組合わせた計量バルブのステータの計量孔２６
（ｎ）個、２７（ｎ−１）個の試料吐出時の断面
図（XOY，A′O′B′，X″O″Y″）、第１０図は同じ
く吐出時上部ロータ２２の外部計量管２８（ｎ−
１）個の試料吐出時の断面図（Ｄ−Ｄ，D′−D′，
D″−D″）、上記各図は原理説明図でありしたがつ
てロータ・ステータを圧接かつ摺動自在に連結す
る中心軸ならびに上下ロータ２２，２３を所定の
角度変位させる駆動機構などは図示を省略してい
る。今第６図のステータから説明する。近接
する２つの同心円２４，２５の円周上にステータ
の中心O′に対する（α゜＝50゜）の等角度ごとにそ
の外円２４上に１〜６の計量孔たとえば5μの
ものを６個（これはα゜＝50゜とした例であり、α゜
を変えれば個数も変わるが、どのばあいも偶数
（ｎ）個とする）、同じく内円２５上に１′〜５′の
ｎ−１＝５個の同容量の計量孔を図に示すよう
に軸心方向に穿孔してある。この計量孔１〜６を
２６とし、１′〜５′を２７とする。これらと同円
周上に反時計方向（矢印ｅ）に（３／5α゜＝30゜）
位相を異にする吐出孔３４を内円２５上に７ａ〜
１５ａの５個、外円２４上に８ａ〜１６ａの５個
それぞれ設けてある。つぎに第５図の上部ロ
ータ２２には上記計量孔１と連通する流路１ｃと
これに接続される試料排出管２９が１個、上記ス
テータの計量孔１′と連通する計量孔７ならびに
これと接続する外部計量管２８が（α゜＝50゜）異
なる位置の計量孔８に連通し、同じく９−１０，
１１−１２，１３−１４，１５−１６とを計５個
（ｎ−１）の計量管２８で連通している。これが
この考案の一つの要部であり、ステータ２１の11
個の計量孔２６，２７をすべて直列に連通するも
のとなる。この外部計量管２８の内径は上記ステ
ータの計量孔２６，２７と同一径であるがその長
さは任意に設定できるもので、これによつてたと
えば20，30，50，100μなどを自在に計量でき
るものとなる。上部ロータ２２には上記２個づつ
の計量孔に対し、反時計方向（矢印ｅ）に（２／
5α゜＝20゜）位相を異にしその外円２４上に１ａ〜
６ａの６個、内円２５上に１a′〜５a′の５個の吐
出液注入孔３２が軸心方向に穿設してある。つぎ
に第７図の下部ロータ２３には上記ステータ
２１の計量孔２６，２７のそれぞれ近接した２個
を連通する半円状の流路溝３１がステータ２１に
接する面２３ｕにそれぞれ（α゜＝50゜）ごとに放
射線状に５個設けられ、それらに対し時計方向
（矢印ｂ）に（１／5α゜＝10゜）位相を異にする吐
出孔３３を外円２４上に１ｂ〜６ｂの６個、内円
２５上に１b′〜５b′の５個それぞれ設け同じく流
路溝３１に対し反時計方向（矢印ｅ）に（２／
5α゜＝20゜）ごとに吐出孔３５を外円２４上に８ｂ
〜１６ｂの５個、内円２５上に７ｂ〜１５ｂの５
個それぞれ設けてある。３０は外部から試料５４
を導入する試料導入管である。以上のステータ・
ロータ２１，２２，２３を組合わしそれぞれ（Ａ
−Ｏ−Ｂ）（A′−O′−B′）（A″−O″−B″）断面を
示したのが第８図で試料５４が３０の導入管から
注入されると、ステータの計量孔６→ロータの計
量孔１６→外部計量管２８の１５−１６というよ
うにステータ２１上部ロータ２２下部ロータ２３
のすべての流路に試料が充填され、最後に上部ロ
ータ２２の排出管２９からオーバフロー分の試料
５４が矢印ｆ方向に溢出する。つぎに図示しない
駆動機構によつて上部ロータ２２をステータ２１
に対し時計方向（矢印ｂ）に（２／5α゜＝20゜）、
下部ロータ２３を反時計方向（矢印ｅ）に（１／
5α゜＝10゜）それぞれ変位させると、第９図のよう
にステータ２１の計量孔１，１′は上部ロータ２
２の吐出孔１ａ，１a′と連通するとともに、下部
ロータ２３の吐出孔１ｂ，１b′とも連通すること
となる。同じようにステータの２，２′，３，
３′，４，４′，５，５′ならびに６がすべて上下
ロータ２２，２３の軸心方向の吐出孔と連通す
る。この状態で第９図の矢印ｃ方向に純水などの
吐出液５５を注入すれば試料５４はそれぞれ5μ
づつ11ケ所から矢印ｄ方向に吐出されるものと
なる。同時に第１０図に示すように下部ロータ２
３の吐出孔１６ｂに矢印ｈ方向に吐出液５５を注
入すればステータの吐出孔１６ａならびに上部ロ
ータの計量孔１６を介して外部計量管２８の１５
−１６中のたとえば30μ（上記計量孔１６，１
５の分も含め）が図のように下部ロータの吐出孔
１５ｂから矢印ｉ方向に吐出される。第１０図は
上部ロータ２２ステータ２１下部ロータのそれぞ
れ（Ｄ−Ｄ）（D′−D′）（D″−D″）断面のみを示
す図であるが、同様に上記外の４個の外部計量管
１３−１４，１１−１２，９−１０，７−８もそ
れぞれ１４ｂ，１２ｂ，１０ｂ，８ｂの下部ロー
タ２３の吐出孔３５からの吐出液注入によつてそ
れぞれ吐出され、30μが５個所に分注できるも
のとなつている。以上がこの考案の実施例計量バ
ルブの5μと30μのそれぞれ11個所、５個所分
注式の構成と作用である。この計量バルブにおい
ては分注後残留する試料５４は、下部ロータ２３
の放射線状の短かい流路溝３１の５個分だけで従
来のものに比し格段に少ない。またこの流路溝３
１の長さは機構上許容される限り、短かく出来る
ものである。つぎに上部ロータ２２の外部計量管
２８は従来のものでは試料導入流路だけのもので
あり、その部分の試料が残留し、無駄となつてい
た。しかるに、この考案でこれを吐出されること
で、所望の容量の計量ができるものであり、ステ
ータの計量孔の比較的小容量の計量に対し、その
数倍の大容量の計量ができるだけで（ｎ−１）個
の計量管をたとえば20、30、50μなどに設定し
ておけば、複数種の計量が同時にできるものとな
る。さらにこの上部ロータ２２の外部計量管２８
を第１１図に示すようにその両端にねじ込み式管
継手６１、ならびにＯリング６２などを介してロ
ータの計量孔（第５図の１ｃ〜１６）に接続す
るように構成すれば、分析目的に対応して自在に
任意の計量管が装着しうるものとなり、分析の分
注作業をより能率化できる。

以上がこの考案の実施例であるが、この考案は
図示や説明に限定されるものではなく、たとえば
どの部材をステータとし、他の部材をそれに対
し、それぞれ変位させても同一効果が得られる
し、またこの考案の変形として、たとえばステー
タの計量孔を減らしたいときはステータ上部で流
路溝を設けて上部ロータの外部計量管に連通させ
ればよい。その他この考案に準じた流路構成はい
ろいろ考えられるが、その効果はあまり変らな
い。

この考案は以上のように構成されているので、
従来のバルブカツト方式の計量バルブの欠点や問
題点を解消したものである。すなわち計量部材の
所定の計量孔に試料を充填するための流路のうち
その容量の大きい部分の試料を別の吐出系によつ
て、100％吐出する工夫によつて残留して、無駄
となる試料をきわめて微量に抑えるとともに異な
る容量の分注を複数種同時に行うことができ、多
項目自動分析装置などのピペツテイングの能率を
向上しうる便宜な計量バルブを提供しえたもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１，２，３図は従来のバルブカツト方式
の計量バルブの原理を説明するための上部ステー
タ、ロータ、下部ステータの平面およびある断面
を示す図、第４図はそれら従来の計量バルブの
試料充填の原理を示すある断面図、図はそのバ
ルブの試料吐出（分注）時の同じくある断面図、
第５，６，７図はこの考案の一実施例として、
ｎ＝６個としα゜＝50とした計量バルブの原理説明
のための上部ロータ、ステータ、下部ロータの平
面図、図は上記それぞれの（Ａ−Ｏ−Ｂ）
（A′−O′−B′）（A″−O″−B″）断面図、第８図は
上記バルブの試料充填計量時の流路を示す断面
図、第９図は上記バルブの計量孔（2n−１）個
の試料吐出時の断面図、第１０図は上記バルブの
外部計量管（ｎ−１）個の試料吐出時の断面図、
第１１図は上記外部計量管を管継手を介して着脱
自在にした部分断面図である。 ２１……ステータ、２２……上部ロータ、２３
……下部ロータ、２４……近接した２つの同心円
のうちの外円、２５……近接した２つの同心円の
うちの内円、α゜……計量孔穿設の等角度（この例
では50゜）、ｎ……偶数個（この例では６個）、２
６……ステータの外円２４周上の計量孔、２７…
…ステータの内円２５周上の計量孔、２８……上
部ロータの外部計量管、２９……試料排出管、３
０……試料導入管、３１……下部ロータの流路
溝、２／5α゜……上部ロータのステータに対する
時計方向の変位角、１／5α゜……下部ロータのス
テータに対する反時計方向の変位角、３２……上
部ロータに設けた計量孔２６，２７に対する吐出
孔、３３……下部ロータに設けた計量孔２６，２
７に対する吐出孔、３４……ステータに設けた計
量管２８に対する吐出孔、３５……下部ロータに
設けた計量管２８に対する吐出孔、６１……外部
計量管の管継手。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 互いに連通する複数の流路を有する板状部材
   のステータならびにロータを共通の中心軸を介
   して摺動自在に形成し、前記ロータの一定角の
   変位によつて前記流路内にて液状試料の計量・
   吐出を切換え的に行い、一定量の試料を分注す
   るバルブにおいて、１個のステータ２１をはさ
   んで、上下にそれぞれロータ２２，２３を設け
   てなり、前記ステータ２１の近接した２つの同
   心円の中心に対する等角度α゜ごとにその外円２
   ４周上に偶数（ｎ）個、内円２５周上に、（ｎ
   −１）個の計量孔２６，２７を軸心方向に穿設
   し、この計量孔２６，２７のすべてを直列に連
   通し、その試料導入流路を形成し、かつ所定の
   容量を充填する（ｎ−１）個の外部計量管２８
   ならびに１個の試料排出管２９を前記上部ロー
   タ２２に設け、前記下部ロータ２３に１個の試
   料導入管３０ならびに前記ステータ２１の近接
   した計量孔２６，２７相互を連通する流路溝３
   １を（ｎ−１）個放射線状に形成するととも
   に、前記ステータ２１に対し前記上部ロータ２
   ２および下部ロータ２３をそれぞれ相対的に回
   転させた際、ステータ２１の（2n−１）個の
   計量孔２６，２７ならびに上部ロータ２２の
   （ｎ−１）個の外部計量管２８にそれぞれ計量
   充填された試料を吐出させるための吐出孔３４
   および吐出孔３２，３３，３５をステータ２１
   ならびにロータ２２，２３にそれぞれその軸心
   方向に穿設したことを特徴とする試料分注用計
   量バルブ。 ２ 上部ロータ２２の（ｎ−１）個の外部計量管
   ２８を管継手６１を介して上部ロータ２２に対
   し着脱自在にしてなる実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の試料分注用計量バルブ。