JPH02164457A - ベローズを備えたピペットおよび使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ピペットの如き液体の吸出しおよび配分のた
めの装置に関する。

〔従来の技術および解決しようとする課題〕ピペットお
よびアスピレータは、使い捨てチップあるいは容器、チ
ップまたは容器を支持する手段、およびチップまたは容
器の内容物を加圧あるいは抜気のための手段から構成さ
れるのが望ましい。従フて、加圧手段は、ピストン。

チャンバ、ピストンおよびピストンを往復運動させる手
段とからなっている。最も一般的には、ピストンは、ピ
ストン・チャンバの内壁面あるいはピストンの外壁面を
慴動する封止リングを使用する。

このようなリングは摩耗を免がれないため、代替物とし
てベローズが示唆されるが、これは遥かに長い摩耗期間
を持つためである。このようなベローズは、米国特許第
Ｃ２９Ｂ、０７１号に示されるように予め圧縮応力を与
え、また単に手で圧縮することができ、あるいは米国特
許下４．０４１，９９５号の第６図および第８図に示さ
れるようにモータにより駆動することができる。

いずれの場合も、製造上いくつかの問題がある。

米国特許下４，０４１，９９５号に示される形式の簡単
なベローズの場合は、単に接近しにくいという理由のた
め、ベローズの基部をピストン・チャンバの底部に取付
けることが難しい。１つの解決法は、チャンバ・ハウジ
ングをいくつかの部品で組立てることであるが、例えば
、便宜上このようなハウジングを１つの一体部分とする
ことが望ましい。

この問題に対する１つの試みは、例えば、米国特許下４
，４４４，０６２号に示されるようなベローズの代りに
平坦な弾性に富む隔膜を使用することであったが、これ
はこのような隔膜をピストン・チャンバの頂部に固定す
ることができるためである。前記米国特許下４，４４４
，０６２号の第４図のピストンが前進する時、隔膜６８
は円筒形状に引伸される。しかし、このような構造は下
記の短所を免かれない。即ち、弾性に富む隔１摸は与え
られる高い応力の下で亀裂を生じゃ傾向があり、従フて
寿命が短い。更に、この隔膜は、ピストンが前送される
時断面形状が変化するため、非線形変位を生じる。ベロ
ーズはこのような短所に耐えない。このため、このよう
な平坦な隔膜はベローズに適する代替物ではない。

更に別の問題は、このようなベローズ構造に存する。多
くのピペットは、先端部の支持面から使い捨てチップに
最も近いピストン・チャンバ端部へ戻るように延在する
ロッドを含む使い捨て可能なチップ・エジェクタを有す
る。このようなロッドは、適当な時にピストンがロッド
に接触するまでピストンを伸ばす等により押す必要があ
る。しかし、ベローズがピストンとこのようなロッドが
置かれるチャンバ端部との間に配置される場合、ロッド
を付磐するには大きな力が必要となる。即ち、ピストン
をロッドおよびチップの抵抗に抗して押さねばならない
詐りでなく、ベローズを折畳まねばならない。

上記の理由のため、ベローズは、摩耗における利点にも
拘らず、ピストン・シールの代りとしての用途には制約
がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の目的は、ピストン・リングの置換品として更に
容易に製造可能な、チップ・エジェクタと共に容易に使
用することができるベローズ構造の提供にある。

（発明の構造） 本発明の要諦は、ピペットの加圧のためこむまで使用さ
れたベローズの位置と反対であるベローズの使用にある
。

更に、本発明の一特質によれば、本発明の目的は、流体
の通路と、この流体通路と流通作用的に結合された端部
を有するピストン・チャンバ、ピストンおよび前記チャ
ンバ内で運動するように取付けられたベローズを含む、
大気圧とは異なる作用的な真空あるいは圧力を通路内に
形成するだめの手段と、前記ピストンを前進あるいは後
退させる付勢手段とを含むピペットによフて達成される
が、その特徴とするところは、前記ベローズが開放され
た基部と閉鎖された頂部とからなり、この基部は前記チ
ャンバに対し封止され、頂部は前記ピストンに対し全体
が固定され、予め成形された略々円筒状の側壁が前記基
部と頂部との間に延在し、このベローズの側壁は内面と
外面とを有し、前記基部と頂部はそれぞれ前記チャンバ
およびピストンに結合され、前記側壁の外面と前記ピス
トン・チャンバが流体通路において作用する空間を画成
するようになっていることにある。

本発明の別の特質によれば、上記の問題は、液体を上記
の形式のピペットに関して吸出し供給する方法により処
理される。本方法は下記のステップからなフている。即
ち、 （ａ）液体の供給源にピペットを挿入し、（ｂ）ピスト
ンによりベローズを圧縮することにより流体通路内に部
分真空を形成し、これにより液体がチップへ引出される
ようになし、 （Ｃ）ピペットを液体供給源および液体が供給されるべ
き対象に対して運動させ、 （ｄ）ピストンをベローズがステップ（ｂ）で生じたそ
の畳まれた状態から伸長することを許容する方向に運動
させることにより、液体の少なくとも一部を排出する充
分な部分圧力を流体通路内に形成する。

本発明については、単一サイズの使い捨て可能なチップ
およびモータ作動部と共に使用される望ましい実施態様
に関して以下に述べる。

本発明は、機械で操作されるピペットにおいても有効で
あり、そして（または）例えばＬＪａｋｕｂｏｗｉｃｚ
等の米国特許下４，５９３，８３７号に示される如き１
つ以上のサイズのチップと共用される。更に、本発明は
、ピペットのピストンが本文に示される如きモータによ
って、あるいはまた戻りばねに抗して手で押されるロッ
ドによって付勢されるかの如何に拘らず有効である。

ベローズが、どのように支持されようとも、あるいは本
発明において提供されるものであっても、多くの畳み部
を含む折畳まれる隔膜に過ぎないことが容易に理解され
よう。本文においては、「折畳まれた」とは、ピストン
が運動される時隔膜の変位に抗する大きな抵抗力の故に
有効ではない緊張状態の隔膜と識別するため、隔膜の側
壁に少なくとも１つの畳み部があることを意味する。

〔実施例〕

従来のピペット構造が第１図に示されている。

このピペットＩＯは、一端部にｊ胴部１２とル制御部１
４とをイｒする。図示しないピペットのチップは、端部
１６に、あるいはこれに隣接して取付けられる。

ピストン・チャンバ２０内のピストンは、チップ内の流
体を吸出すか、あるいはこれから噴出させるに必要な部
分真空あるいは部分圧力を生じる。

流体通路１８は、チャンバ２０の端部２１からピペット
端部１６まで延在する。ピストン２３は、モータ２４に
よって駆動される如く運動するように取付けられている
。封止用Ｏリングを交換するため、ベローズ３０は、チ
ャンバ端部２１に対し封止された基部３２が設けられて
いる。ベローズの頂部：！３はピストン２３と結合され
ている。多数の畳み部を持つ略々円筒状の側壁３４は、
基部３２と頂部３３との間に延在する。この側壁は、内
面３５と外面３７とを有する。更に重要なことは、この
構造によフて、通路１８内の空気の流れを生じ、ピペッ
ト・チップ（図示せず）内に流体の流れを生じる作用真
空あるいは圧力を生じるのは側壁３４の内面３５である
ことである。外面３７およびチャンバ２０によフて画成
される空間は、通路１８に影響を及ぼさない。

その代り、この空間は大気に対して通路３９を介して通
気される。

このようなベローズ構造が特徴とするのは、これが位置
Ｘより通か下方で容易に圧縮され得ないことである。そ
の結果、ベローズ内部には高さ「ｈ」を有する不作用空
間を生じる。

このような構造における主な問題は、面２１に対して基
部３２を取付ける際に接近し得るようにすることにある
ことは容易に理解されよう。

即ち、もしこのような部分３２がエポキシ接着剤等によ
り接着される場合に、ベローズの外面３７とチャンバ２
０の壁面との間の空間が狭ければ、このような接着を保
証することは容易にできない。

本発明によれば、第２図のピペットは、ベローズが倒置
されて流体をチップ内に流動させる作用真空あるいは圧
力を生じる空間を画成しているのはベローズの外面であ
るように構成することによフて、改善される。このよう
に構成されるピペット４０は、第１図のものと類似する
特徴、即ち前のように加圧手段および（従来の構造の）
制御スイッチ４４が内蔵される胴部４２を有する。反対
側の端部４６には、円３ｆｔ状の面４７が設けられ、こ
れが仮想線で示される使い捨てピペット・チップを支持
する。流体通路４８は、端部４６の一部をなし、胴部４
２の内部に置かれるピストン・チャンバ５０からこわま
で延在している。チャンバ５０は、略６々対向する端部
５１および５２を有する。ピストン５３は、駆動軸５６
を介して従来の藏〔線作動モータ５４によ）て駆動され
てチャンバ５０内部で往復運動するように取付けられて
いる。モータ５４は、例えば、Ｎｏｒｔｈ　へｍｅｒｉ
ｃａｎＰ＋＋１ｌｌｉｐｓ社から商標ＡＩＲＰ八Ｘの下
に入手されるモータに９２２＋１−１’２　テよい。

使用後に処分可能なチップＴを排出するため、エジェク
ション・ロッド６０が胴部４２内に取付けられている。

このロッドの一端部６２は、使い捨て可能なチップと接
触状態に面４７に隣接して配置されている。。反対側端
部６４は、チャンバ５０の隣接端部５１に配置され、チ
ャンバ５０内に突出している。ロッド６０は、従来のよ
うにピストン５３により付勢される時、通路４８と平行
に往復運動するように摺動自在に支持されている。

明らかなように、ピペットの加圧手段の作動要素は、開
放された基部７２と、伸長自在な略々円筒状の側壁７４
と、閉鎖された頂部７３とからなるベローズ７０である
。軸５６は、このようにベローズ内部で基部７２を通フ
て延在し、ベローズの頂部７３に取付けられたピストン
５３と結合されている。

基部７２は、端部５ｊとは異なるチャンバ端部５２に固
定されている。このように、通路４８の加圧あるいは）
友気のためチャンバ５０と共に作用空間を形成している
のは、内面７５ではなく外面７７である。通路７９は大
気に通気する。

この構造においては、ベローズが完全に伸長される時チ
ャンバ５０の容積のほとんど全てを占有するため、この
不作用空間は最小限度に抑えられる。更に、このような
ベローズを完全に圧縮するため費やされる作用力と比較
して、ピストン５３をこの完全に伸長した位置まで、あ
るいはこれを越えてまで運動させるため、モータ５４に
より必要とされる作用力は非常に小さい。

更に別の利点は、ピストン５３をエジェクション・ロッ
ド６０の端部６４と接触するように伸長させるためにベ
ローズは完全に圧縮される必要がないことである。その
代り、ベローズ７０は、その本来の位置（ホーム・ポジ
ション−第２図に示される）を僅かに越えて伸長させら
れる、即ちモータ５４に対し最小の負荷を生じる仕事で
済み、従フてチップの排出の目的に全モータ・トルクを
生じるのである。

ベローズ７０の有効な材料としては、ニッケル合金、例
えば、１．７５Ｎ　／　ｃｍ　（１１ｂ／インチ）より
小さなばね定数を有するものが含まれる。

ベローズ７０の内部を大気に通気するため、通気孔７９
が設けられている。

あるいはまた、（図示はしないが）ベローズは、例えば
ピペットを２つの異なるサイズのチップを受入れるよう
に構成する際に必要な第２のチャンバ内の加圧手段とし
て使用することができる。このような場合には、軸５６
はこの２つのピストンの各々およびその各々のベローズ
と結合された個々の駆動軸を押しあるいは引張る接手に
対して結合してもよい。

ピペットのモータは、胴部４２内で接続を行なう回路板
（図示せず）を用いて、従来の方法でスイッチ４４によ
り操作される。

第３図に示される如きベローズの基部対モータの正確な
位置は、本発明の改善な特質ではない。

前の実施例に示されるものと類似する部分は、識別のた
めの接尾語「ａＪが付された同じ参照番号を有する。

このように、第２図の実施例におけるように、ピペット
４０ａは、ピストン・チャンバ５０ａ内で運動するピス
トン５３ａが取付けられるＩＦＩｈ５６ａを駆動するモ
ータ５４ａを含む。流体通路４８ａは、チャンバ５０ａ
の端部５１ａを、チップ取付は面４７ａが設けられる端
部４６ａに対して結合する。

ベローズ７０ａは、前のように頂部７３ａにおいてピス
トン５３ａに対して取付けられる。また、チャンバ５０
ａと共に通路を加圧し抜気するための付勢空間を画成す
るのは壁７４ａの外面７７ａである。しかし、この場合
には、ベローズ７０ａの基部７２ａは、チャンバ５０ａ
の端部５１ａに固定され、これから隔てられた場所に固
定されるのではない。更にまた、通路４８ａは、ベロー
ズ７０ａの内側ではなくその外側で空気に接するように
、中心から外れた位置８０において端部５１ａと結合し
ている。通路７９ａが大気に通気する。（木実ｈ’１例
においては、チップの排出は図示しない外部のエジェク
ション装置によって行なわれることが望ましい。） あるいはまた、もし長い使用寿命が主な問題でなければ
、ベローズは、ベローズと似た円筒形状で予め成ｌｆヨ
された弾性に富む隔膜により置換することができる（図
示せず）。このような予め成形された形状は、使用され
る都度変形されねばならない平坦な伸長自在に隔膜を使
用する際に生じる亀裂を回避する。

（効果） 本発明の有利な技術的効果は、これまでベローズにおい
て要求された製造上の諸問題もなく、ピペットにベロー
ズの長い摩耗特性を呈する加圧手段が設けられることで
ある。

本発明の別の有利な技術的効果は、ベローズの抵抗がチ
ップ排出ロッドの付勢と干渉しないようにピペットが加
圧手段におけるベローズが設けられることである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の形態のベローズおよびピストンを用いる
ピペットを示す部分断面立面図、第２図は本発明により
構成されたピペットを示す部分断面立面図、および第３
図は第２図と類似するも本発明の別の実施例を示す部分
断面立面図である。 ４０．４０ａ・・・ピペット、５ｏ、５０ａ・・・ピス
トン・チャンバ、５３．５３ａ・・・ピストン、５４．
５４ａ・・・付勢手段、７０．７０ａ・・・基部、７３
．７３ａ・・・頂部、７４、フイａ・・・ベローズの側
壁、７５．７５ａ・・・側壁の内面、７７．７７ａ−・
・側壁の外面。 （外４名） ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体通路と、該通路内に大気圧とは異なる作用真空
   あるいは圧力を形成するためのものであり前記流体通路
   と流通作用的に結合された端部を有するピストン・チャ
   ンバ、ピストンおよび該チャンバ内で運動するように取
   付けられたベローズを含む手段と、前記ピストンを前進
   あるいは後退させる付勢手段とを有するピペットにおい
   て、 前記ベローズが開放された基部と閉鎖された頂部とを有
   し、該基部は前記チャンバに対し封止され、前記頂部は
   前記ピストンに対し全体的に固定され、更に前記基部と
   前記頂部との間に延在する予め成形された略々円筒状の
   側壁を有し、該ベローズの側壁は内面と外面とを備え、
   前記基部と前記頂部とは前記チャンバおよび前記ピスト
   ンに対しそれぞれ固定され、前記側壁の外面と前記ピス
   トン・チャンバとが前記流体通路に作用する空間を画成
   することを特徴とするピペット。 ２、内部を貫通する流体通路を含み、かつ使い捨て可能
   なチップを取付ける第１の手段と、該通路内に大気圧と
   は異なる作用真空あるいは圧力を形成する第２の手段と
   からなり、該第２の手段は前記流体通路と流通作用的に
   結合された端部を持つピストン・チャンバと、該チャン
   バ内で運動するように取付けられたピストンと、内面と
   外面とを有するベローズと、前記ピストンを前進あるい
   は後退させる付勢手段とを含み、前記ベローズは前記流
   体通路に対し外面を露出した状態で前記ピストンと前記
   ピストン・チャンバとに結合される、ピペットに関して
   液体を吸出しかつ供給する方法において、 （ａ）該ピペットを液体供給源内に挿入し、（ｂ）前記
   ベローズを前記ピストンにより圧縮することにより前記
   流体通路内に部分真空を形成し、これにより液体が前記
   チップ内に取出されるようになし、 （ｃ）前記液体供給源と、前記液体が供給 される対象物とに対して前記ピペットを運動させ、 （ｄ）前記ベローズが前記ステップ（ｂ）において形成
   される圧縮された状態から膨張することを許容する方向
   に前記ピストンを運動させることにより、前記液体の少
   なくとも一部を排出させるに充分なだけ前記流体通路内
   に部分圧力を形成するステップからなることを特徴とす
   る方法。