JPH05168954A - 自己清掃ピペットチップ - Google Patents
自己清掃ピペットチップInfo
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- JPH05168954A JPH05168954A JP4159364A JP15936492A JPH05168954A JP H05168954 A JPH05168954 A JP H05168954A JP 4159364 A JP4159364 A JP 4159364A JP 15936492 A JP15936492 A JP 15936492A JP H05168954 A JPH05168954 A JP H05168954A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/02—Burettes; Pipettes
- B01L3/0241—Drop counters; Drop formers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/02—Burettes; Pipettes
-
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- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/02—Burettes; Pipettes
- B01L3/0275—Interchangeable or disposable dispensing tips
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- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Devices For Use In Laboratory Experiments (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は自己清掃ピペットチップに関し、そ
の曲面形状を一般化することにより、表面張力による表
面付着が分配量に及ぼす悪影響を確実に排除することが
できるようにすることを目的とする。 【構成】 ピペットチップ(10,10A,10B)は湿潤可能表面
(20,20A,20B)を有し、この湿潤可能表面(20,20A,20B)は
分配開口(18)が位置する端面(16,16A,16B)に対して重力
の影響下で落下しないように湿潤液体を付勢する形状を
有するようにする。このために、端面での湿潤可能表面
の半径R0 は式(I) R0 <(σ/ρg)1/2を満たし、湿潤
可能面の傾斜は式 (II)dz/dr <(σ2/(ρgr2)2 −1)
1/2 を満たし、ここにdz/dr はチップの対称中心からの
の距離の変化の割合当たりの高さの変化割合である。
の曲面形状を一般化することにより、表面張力による表
面付着が分配量に及ぼす悪影響を確実に排除することが
できるようにすることを目的とする。 【構成】 ピペットチップ(10,10A,10B)は湿潤可能表面
(20,20A,20B)を有し、この湿潤可能表面(20,20A,20B)は
分配開口(18)が位置する端面(16,16A,16B)に対して重力
の影響下で落下しないように湿潤液体を付勢する形状を
有するようにする。このために、端面での湿潤可能表面
の半径R0 は式(I) R0 <(σ/ρg)1/2を満たし、湿潤
可能面の傾斜は式 (II)dz/dr <(σ2/(ρgr2)2 −1)
1/2 を満たし、ここにdz/dr はチップの対称中心からの
の距離の変化の割合当たりの高さの変化割合である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はピペットチップ、特
に、自己清掃型のピペットチップに関するものである。
に、自己清掃型のピペットチップに関するものである。
【0002】
【従来の技術】吸引及び分配において使用されるピペッ
トチップはそこに吸引される液体を受け取りかつ収容す
るという二つの機能を達成し、それから分配量を悪影響
を及ぼすように変化することなく分配を行なうものであ
る。分配量の変化という最後のファクターに影響する主
な因子は吸引の後のチップの外部上に残留する膜状をな
す液体である。この膜状液体は大抵のチップの場合重力
の影響によってピペット開口に落下し、ここで液滴の形
に凝集し、分配される所定量の液体に合体する。この合
体量がどうなるかは予測性が全くないため、分配の正確
性を悪化せしめることになる。
トチップはそこに吸引される液体を受け取りかつ収容す
るという二つの機能を達成し、それから分配量を悪影響
を及ぼすように変化することなく分配を行なうものであ
る。分配量の変化という最後のファクターに影響する主
な因子は吸引の後のチップの外部上に残留する膜状をな
す液体である。この膜状液体は大抵のチップの場合重力
の影響によってピペット開口に落下し、ここで液滴の形
に凝集し、分配される所定量の液体に合体する。この合
体量がどうなるかは予測性が全くないため、分配の正確
性を悪化せしめることになる。
【0003】この問題の解決手段として米国特許第4,34
7,875 号が提案するピペットでは、チップ外面を急角度
で増大させ、その増大部の下側の液体を分配開口から引
っ張り上げるようにしている
7,875 号が提案するピペットでは、チップ外面を急角度
で増大させ、その増大部の下側の液体を分配開口から引
っ張り上げるようにしている
【0004】
【発明が解決しようとする課題】米国特許第4,347,875
号の形態は非常に効果的ではあるが、その制限として、
(1) チップ開口から或る距離位置しているときのみに働
く、(2) どのような表面形状、特に、曲率の変化が急峻
な変化ではなく徐々に変化する表面形状、をも対処でき
るようには一般化されていないという問題点がある。
号の形態は非常に効果的ではあるが、その制限として、
(1) チップ開口から或る距離位置しているときのみに働
く、(2) どのような表面形状、特に、曲率の変化が急峻
な変化ではなく徐々に変化する表面形状、をも対処でき
るようには一般化されていないという問題点がある。
【0005】この発明の目的は徐々に変化する局面形状
をも許容するように減少の一般化を図ることを目的とす
る。尚、東ドイツ国公開第207154号はその意図はなかっ
たものであるが、前記目的を達成することができるもの
と思われるピペットチップを開示している。しかしなが
ら、この技術は後から明かになると思われるが不十分に
しか機能しないものである。
をも許容するように減少の一般化を図ることを目的とす
る。尚、東ドイツ国公開第207154号はその意図はなかっ
たものであるが、前記目的を達成することができるもの
と思われるピペットチップを開示している。しかしなが
ら、この技術は後から明かになると思われるが不十分に
しか機能しないものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の目的を達成す
るチップの外面に残留する液体部分に基づく悪影響なし
に吸引及び分配するための自己清掃ピペットチップは、
対称の軸線の回りにチャンバを区画するように形成され
た壁体と、該チャンバに流体連結された開口を形成する
ための、前記壁体内の手段とを具備し、該開口形成手段
は前記軸線と芯合した半径R0 の全体として円形をなす
前記壁体の端面を具備し、ここにR0 は次の式、 (I) R0 <(σ/ρg)1/2 を満たし、σ=液体の表面張力、ρ=液体の質量密度及
びg=重力の加速度である980 cm/sec2 であり、前記壁
体が前記端面から少なくともR0 を超える距離延出した
ときの前記壁体の形状は連続的に変化していて、前記端
面から曲線の距離zの変化の割合は前記軸線からの曲線
の距離rの変化の割合に対して次の式、 (II) dz/dr<(σ2/(ρgr2)2 −1)1/2 によって表され、ここにdz/dr は前記の局部的傾斜であ
る、外面のrに対するzの変化率であることを特徴とし
ている。
るチップの外面に残留する液体部分に基づく悪影響なし
に吸引及び分配するための自己清掃ピペットチップは、
対称の軸線の回りにチャンバを区画するように形成され
た壁体と、該チャンバに流体連結された開口を形成する
ための、前記壁体内の手段とを具備し、該開口形成手段
は前記軸線と芯合した半径R0 の全体として円形をなす
前記壁体の端面を具備し、ここにR0 は次の式、 (I) R0 <(σ/ρg)1/2 を満たし、σ=液体の表面張力、ρ=液体の質量密度及
びg=重力の加速度である980 cm/sec2 であり、前記壁
体が前記端面から少なくともR0 を超える距離延出した
ときの前記壁体の形状は連続的に変化していて、前記端
面から曲線の距離zの変化の割合は前記軸線からの曲線
の距離rの変化の割合に対して次の式、 (II) dz/dr<(σ2/(ρgr2)2 −1)1/2 によって表され、ここにdz/dr は前記の局部的傾斜であ
る、外面のrに対するzの変化率であることを特徴とし
ている。
【0007】
【実施例】以下この発明を実施例について説明する。こ
の実施例では使い捨て型のピペットチップは生体液体を
チップの対称軸線に芯合したオリフィスに吸引し、オリ
フィスから分配するのに使用するためのものである。加
えて、この発明のピペットチップは取り扱いするべき液
体に関わらずまた軸線に対する開口の位置に関わらず、
例えば、開口が芯から外れていても、使用可能である。
加えて、この発明はチップが使い捨て型のものであろう
と、繰り返し使用型のものであろうと応用することが可
能である。
の実施例では使い捨て型のピペットチップは生体液体を
チップの対称軸線に芯合したオリフィスに吸引し、オリ
フィスから分配するのに使用するためのものである。加
えて、この発明のピペットチップは取り扱いするべき液
体に関わらずまた軸線に対する開口の位置に関わらず、
例えば、開口が芯から外れていても、使用可能である。
加えて、この発明はチップが使い捨て型のものであろう
と、繰り返し使用型のものであろうと応用することが可
能である。
【0008】第1図を参照すると、ピペットチップはこ
の発明のチップ10も含めてその壁体12は封入もしくは収
納チャンバ14を提供する形状をなし、このチャンバ14
は、同チャンバへのアクセスを可能とする開口18を提供
するように構成された、壁体12から延設される終端面15
に流体連結される。チップが吸引のため液体の塊の中に
挿入されたとき意図に反して湿潤されるのは壁体12の外
面20である。壁体12は対称軸線22の回りを包囲する形状
となっており、かつ図示のように開口18の中心はこの軸
線22上にある。
の発明のチップ10も含めてその壁体12は封入もしくは収
納チャンバ14を提供する形状をなし、このチャンバ14
は、同チャンバへのアクセスを可能とする開口18を提供
するように構成された、壁体12から延設される終端面15
に流体連結される。チップが吸引のため液体の塊の中に
挿入されたとき意図に反して湿潤されるのは壁体12の外
面20である。壁体12は対称軸線22の回りを包囲する形状
となっており、かつ図示のように開口18の中心はこの軸
線22上にある。
【0009】表面16のエッジ24が円形(通常の形状であ
る)であるとき表面16の外径をR0 とする。第1図に示
すように半径は1.5 ミリメートルである。流体力学の原
理によれば表面張力と重力との間において、重力に関わ
らず表面20上の液体がそこに留まり落下しないためには
R0 の値及び壁面40における傾斜の変化がクリティカル
である。この発明ではこれらのクリティカルな値をピペ
ットチップの外側表面の形状に対して始めて適用し、液
体が重力に打ち勝つことを確保するようにしている。
る)であるとき表面16の外径をR0 とする。第1図に示
すように半径は1.5 ミリメートルである。流体力学の原
理によれば表面張力と重力との間において、重力に関わ
らず表面20上の液体がそこに留まり落下しないためには
R0 の値及び壁面40における傾斜の変化がクリティカル
である。この発明ではこれらのクリティカルな値をピペ
ットチップの外側表面の形状に対して始めて適用し、液
体が重力に打ち勝つことを確保するようにしている。
【0010】まず、R0 に関して、必要条件は満たすが
充分条件は満たさない次の式(0) 、 (0) NB =ρgR0 2/σ<1.0 が成立し、ここにNB はボンド(Bond)数、ρは液体の質
量密度、gは重力の加速度、ρは外面20上での液体の表
面張力である。換言すれば以下の式、 (1) R0 <(σ/ρg)1/2 が成立し、この式は作業を行ういろいろの傾斜に対して
成立する。
充分条件は満たさない次の式(0) 、 (0) NB =ρgR0 2/σ<1.0 が成立し、ここにNB はボンド(Bond)数、ρは液体の質
量密度、gは重力の加速度、ρは外面20上での液体の表
面張力である。換言すれば以下の式、 (1) R0 <(σ/ρg)1/2 が成立し、この式は作業を行ういろいろの傾斜に対して
成立する。
【0011】更に、R0 が(1) の式を満たすとして、軸
線22に垂直に沿った表面20の距離zの変化割合が、軸線
22からのr軸線方向における表面20の距離rの変化の割
合に対して、次の式、 (2) dz/dr <(σ2/(ρgr2)2 −1)1/2 がR0 の値に少くとも等しい、表面16からの距離z′ま
で表面20にそったどの点においても成り立ち、そのとき
表面20は表面16から液体を吸引することができる。
線22に垂直に沿った表面20の距離zの変化割合が、軸線
22からのr軸線方向における表面20の距離rの変化の割
合に対して、次の式、 (2) dz/dr <(σ2/(ρgr2)2 −1)1/2 がR0 の値に少くとも等しい、表面16からの距離z′ま
で表面20にそったどの点においても成り立ち、そのとき
表面20は表面16から液体を吸引することができる。
【0012】図1の表面20は、表面16からエッジ30ま
で、1.5 ミリメートルの距離R0 を超過するz′の距離
(2ミリメートル)延びる、絶えず変化する局面をなし
ている。実際問題、この形状は液体が丁度表面に着座
し、その表面上を這行することとも表面16まで落下する
こともない形状であり、例えばσ=70ダイン(dyne)/セ
ンチメートル、もっと一般化するとNB (以前定義済)
=0.3 である。
で、1.5 ミリメートルの距離R0 を超過するz′の距離
(2ミリメートル)延びる、絶えず変化する局面をなし
ている。実際問題、この形状は液体が丁度表面に着座
し、その表面上を這行することとも表面16まで落下する
こともない形状であり、例えばσ=70ダイン(dyne)/セ
ンチメートル、もっと一般化するとNB (以前定義済)
=0.3 である。
【0013】加えて、表面20の形状が想像線で示したご
ときものである場合は、表面40上の液体が端面16から離
間するように昇るべく、表面40はその表面張力を大きい
ものとする必要がある。これに対して、想像線140(100
の番号は比較例であることを表すため使用したものであ
る) はこの発明のようには機能しない形状であり、それ
は、同一の半径R0 に対して表面140 は表面20の包絡線
の内側に来るからである。このような表面が不良である
理由はこの表面では殆ど傾斜が垂直となり、dz/dr の値
が(σ2/(ρgr2)2 −1)1/2 の値を超過するほど重力
の影響が大きくなるからである。この表面上のどの液体
も表面16に落下することは避けることができず、分配作
動と干渉する結果となる。偶然の一致ではあるが、曲線
140 は薬局等で市販されている通常型の点眼器(eye dro
pper) の形状に相当する。点眼器の丸みを帯びたエッジ
142 は無視するとして、エッジに落下するどの外部液体
も分配作動と必ず干渉することになる。
ときものである場合は、表面40上の液体が端面16から離
間するように昇るべく、表面40はその表面張力を大きい
ものとする必要がある。これに対して、想像線140(100
の番号は比較例であることを表すため使用したものであ
る) はこの発明のようには機能しない形状であり、それ
は、同一の半径R0 に対して表面140 は表面20の包絡線
の内側に来るからである。このような表面が不良である
理由はこの表面では殆ど傾斜が垂直となり、dz/dr の値
が(σ2/(ρgr2)2 −1)1/2 の値を超過するほど重力
の影響が大きくなるからである。この表面上のどの液体
も表面16に落下することは避けることができず、分配作
動と干渉する結果となる。偶然の一致ではあるが、曲線
140 は薬局等で市販されている通常型の点眼器(eye dro
pper) の形状に相当する。点眼器の丸みを帯びたエッジ
142 は無視するとして、エッジに落下するどの外部液体
も分配作動と必ず干渉することになる。
【0014】表面20の形状はこの発明の目的を達成する
ように作動するが、この形状は、僅か2mmの長さした曲
面がなく、この2mmという長さは液体へのチップの挿入
に誤差を全然許容しない距離である。加えて、好ましい
液体、即ち生態流体、のためには、σは35〜70ダイン/
cm、ρは1.0 g/cc、R0 は0.3 mm〜2.5 mmの間で変化す
る。従って、形状40はごく限定された流体、即ち、その
表面張力がσ>≒55ダイン/cmの一群の液体のみに機能
するものである。R0 =1.5 mmの場合にはy軸に沿った
表面のためのより好ましい高さは少くともR0 の値×4
であり、この場合距離は6ミリメートルとなる。かかる
高さを得るために、実際上は、R0 の値を減少すること
が必要である。
ように作動するが、この形状は、僅か2mmの長さした曲
面がなく、この2mmという長さは液体へのチップの挿入
に誤差を全然許容しない距離である。加えて、好ましい
液体、即ち生態流体、のためには、σは35〜70ダイン/
cm、ρは1.0 g/cc、R0 は0.3 mm〜2.5 mmの間で変化す
る。従って、形状40はごく限定された流体、即ち、その
表面張力がσ>≒55ダイン/cmの一群の液体のみに機能
するものである。R0 =1.5 mmの場合にはy軸に沿った
表面のためのより好ましい高さは少くともR0 の値×4
であり、この場合距離は6ミリメートルとなる。かかる
高さを得るために、実際上は、R0 の値を減少すること
が必要である。
【0015】図2はチップ10のためのかかる構造を説明
するものである。前に説明したものと同一の機能を達成
する部品は同一の符号を使用するものとし、区別するた
めサフィックスAを付加するものとする。チップ10A の
表面16A は半径R0 =0.38 mm 、σ≧35 dyne/cm、NB
≦0.04である。外部表面20A の高さは7mmを越えてお
り、dz/dr は、σ=35 dyne/cmとして(2) 式の値の平方
根に性格に等しい。従って、この表面張力値の表面20A
上のどのような液体も落ち着いた状態に留まり、上昇す
ることも表面16A に落下することもない。加えて、35 d
yne/cmより大きい表面張力値の表面上の液体は表面16A
から持ち上がることになる。チップが破線の40A で示す
ようによりなまった形状になると、表面張力が35 dyne/
cmに等しい表面張力であっても、表面16A から液体が持
ち上がる。即ち、この場合表面は同一のR0 の値に対し
て表面20A の“外側”にくるからである。
するものである。前に説明したものと同一の機能を達成
する部品は同一の符号を使用するものとし、区別するた
めサフィックスAを付加するものとする。チップ10A の
表面16A は半径R0 =0.38 mm 、σ≧35 dyne/cm、NB
≦0.04である。外部表面20A の高さは7mmを越えてお
り、dz/dr は、σ=35 dyne/cmとして(2) 式の値の平方
根に性格に等しい。従って、この表面張力値の表面20A
上のどのような液体も落ち着いた状態に留まり、上昇す
ることも表面16A に落下することもない。加えて、35 d
yne/cmより大きい表面張力値の表面上の液体は表面16A
から持ち上がることになる。チップが破線の40A で示す
ようによりなまった形状になると、表面張力が35 dyne/
cmに等しい表面張力であっても、表面16A から液体が持
ち上がる。即ち、この場合表面は同一のR0 の値に対し
て表面20A の“外側”にくるからである。
【0016】図3はR0 =0.3 mmについて更に他の実施
例及び比較実施例を示す。以前に説明したものと同様な
部品には同一の番号を使用し、区別するためにサフィッ
クス"B" を付加する。チップ10B の端面16B の半径R0
は0.3 mmである。この表面20B は7mmを越える高さz′
だけ延設され、同様に、σ=35 dyne/cmのため式(2)の
平方根の値に正確に等しい形状となっている。この値は
一般的には血清等の流体や液体の場合には最小値であ
る。従って、この形状は液体が表面20B 上のある位置に
留まり、上昇も落下もしないことを保証するものであ
る。σ>35dyne/cmのありそうな場合は、図3の形状で
は液体は表面16B から上昇することになる。これに対
し、σ=35 dyne/cmであるが、形状が40B の場合も液体
は表面16B から上昇する。
例及び比較実施例を示す。以前に説明したものと同様な
部品には同一の番号を使用し、区別するためにサフィッ
クス"B" を付加する。チップ10B の端面16B の半径R0
は0.3 mmである。この表面20B は7mmを越える高さz′
だけ延設され、同様に、σ=35 dyne/cmのため式(2)の
平方根の値に正確に等しい形状となっている。この値は
一般的には血清等の流体や液体の場合には最小値であ
る。従って、この形状は液体が表面20B 上のある位置に
留まり、上昇も落下もしないことを保証するものであ
る。σ>35dyne/cmのありそうな場合は、図3の形状で
は液体は表面16B から上昇することになる。これに対
し、σ=35 dyne/cmであるが、形状が40B の場合も液体
は表面16B から上昇する。
【0017】比較例として、表面140Bは前記した東ドイ
ツ公開における好適実施例(例1)の形状であり、ここ
でR0 =0.25 mm ("I.D. =0.3 mm" は内半径=0.15 m
m で、0.1 mmの壁厚がR0 =0.25 mm を与えることを意
味する) 。おもしろいことには表面140Bは点Aより上の
みでみるとこの発明を構成する。表面140Bの底から3.5
mmの範囲の部分に付着した液体は表面16B に落下する。
吸引の際に通常湿潤されるのは底から4mmの範囲である
から、この形状では機能しない。
ツ公開における好適実施例(例1)の形状であり、ここ
でR0 =0.25 mm ("I.D. =0.3 mm" は内半径=0.15 m
m で、0.1 mmの壁厚がR0 =0.25 mm を与えることを意
味する) 。おもしろいことには表面140Bは点Aより上の
みでみるとこの発明を構成する。表面140Bの底から3.5
mmの範囲の部分に付着した液体は表面16B に落下する。
吸引の際に通常湿潤されるのは底から4mmの範囲である
から、この形状では機能しない。
【0018】
【発明の効果】この発明の技術的効果は、ピペットが吸
引の後に該側面上に残留する液体がオリフィスのところ
に落下して分配される液体と干渉することを防止する一
群の形状を有していることにある。この発明の関連する
特徴はこのような形状が曲線が急激に途切れることなく
湾曲していることにである。
引の後に該側面上に残留する液体がオリフィスのところ
に落下して分配される液体と干渉することを防止する一
群の形状を有していることにある。この発明の関連する
特徴はこのような形状が曲線が急激に途切れることなく
湾曲していることにである。
【図1】図1はこの発明のチップと従来のチップとの双
方の外部壁の形状の輪郭を示す図である。
方の外部壁の形状の輪郭を示す図である。
【図2】図2は図1と類似するが、この発明のより実用
的なチップ形状の実施例を示す図である。
的なチップ形状の実施例を示す図である。
【図3】図3は図1と類似するが、この発明の別形状の
チップと従来技術の東独特許に開示されたチップとを示
す図である。
チップと従来技術の東独特許に開示されたチップとを示
す図である。
10…チップ 12…側壁 14…チャンバ 24…エッジ 40…壁面
Claims (1)
- 【請求項1】 表面張力が35から70 dine/cmの表面張力
の液体をチップの外面に残留する液体部分に基づく悪影
響なしに吸引及び分配するための自己清掃ピペットチッ
プであって、 対称の軸線の回りにチャンバを区画するように形成され
た壁体と、 該チャンバに流体連結された開口を形成するための、前
記壁体内の手段とを具備し、該開口形成手段は前記軸線
と芯合した半径R0 の全体として円形をなす前記壁体の
端面を具備し、ここにR0 は次の式、 (I) R0 <(σ/ρg)1/2 を満たし、σ=液体の表面張力、ρ=液体の質量密度及
びg=重力の加速度である980 cm/sec2 であり、 前記壁体が前記端面から少なくともR0 を超える距離延
出したときの前記壁体の形状は連続的に変化していて、
前記端面から曲線 の距離zの変化の割合は前記軸線か
らの曲線の距離rの変化の割合に対して次の式、 (II)dz/dr < (σ2/(ρgr2)2 −1)1/2 によって表され、ここにdz/dr は前記の局部的傾斜を表
す、外面のrに対するzの変化率であることを特徴とす
る自己清掃ピペットチップ。
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