JPH07213926A - ピペット - Google Patents
ピペットInfo
- Publication number
- JPH07213926A JPH07213926A JP6011691A JP1169194A JPH07213926A JP H07213926 A JPH07213926 A JP H07213926A JP 6011691 A JP6011691 A JP 6011691A JP 1169194 A JP1169194 A JP 1169194A JP H07213926 A JPH07213926 A JP H07213926A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pipette
- thin plate
- conductive thin
- electrostatic actuator
- electrostatic
- Prior art date
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- Withdrawn
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- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Devices For Use In Laboratory Experiments (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】微少量の液体を高精度に扱うことができ、しか
も、小型にしてコスト増にはつながらないピペットを提
供する。 【構成】ピペット１に設ける静電アクチュエータ３は、
そのガラス基板３ａに固着した電極３ｂと導電性薄板３
ｃ間に電圧を印加すると、導電性薄板３ｃに静電気力に
よるたわみが生じる。静電気力を生じさせる印加電圧を
可変にして、導電性薄板３ｃに生じるたわみ量を可変に
設定してあり、このたわみ量の変化により極微少量の液
体吸入、吐出量を制御する。
も、小型にしてコスト増にはつながらないピペットを提
供する。 【構成】ピペット１に設ける静電アクチュエータ３は、
そのガラス基板３ａに固着した電極３ｂと導電性薄板３
ｃ間に電圧を印加すると、導電性薄板３ｃに静電気力に
よるたわみが生じる。静電気力を生じさせる印加電圧を
可変にして、導電性薄板３ｃに生じるたわみ量を可変に
設定してあり、このたわみ量の変化により極微少量の液
体吸入、吐出量を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、極微少量の液体を正確
に量り取り且つ正確に吐出するピペットに関する。
に量り取り且つ正確に吐出するピペットに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種ピペットは、微少量の液体
を扱う場合には、例えば圧電振動子を用いた超音波モー
タを利用している。
を扱う場合には、例えば圧電振動子を用いた超音波モー
タを利用している。
【０００３】図４では、特開平５−８００６１号公報に
開示されるような圧電振動子４と回転体５とを摩擦材６
を介して結合することで超音波モータを構成し、圧電振
動子４により回転体５が回転すると、ベアリング７が回
転し、これに追従して押圧ロッド７Ａが回転方向に応じ
て進退移動し、この移動により一端が金属パイプ９に接
続された弾性チューブ８を押圧したり押圧解除するよう
にしてある。
開示されるような圧電振動子４と回転体５とを摩擦材６
を介して結合することで超音波モータを構成し、圧電振
動子４により回転体５が回転すると、ベアリング７が回
転し、これに追従して押圧ロッド７Ａが回転方向に応じ
て進退移動し、この移動により一端が金属パイプ９に接
続された弾性チューブ８を押圧したり押圧解除するよう
にしてある。
【０００４】弾性チューブ８の一方の開口は、制御室１
０を介してノズルチップ２と連結した構造となってい
た。１１は副管、１２はジョイントである。
０を介してノズルチップ２と連結した構造となってい
た。１１は副管、１２はジョイントである。
【０００５】そして、このようなピペットは、ベアリン
グ７を所定方向に回転させることにより、弾性チューブ
８の復元力（押圧解除）を利用してノズルチップ２の下
部開口から液体を吸引し、また、ベアリング７を逆回転
させることにより弾性チューブ８を押圧することにより
液体を吐出させていた。
グ７を所定方向に回転させることにより、弾性チューブ
８の復元力（押圧解除）を利用してノズルチップ２の下
部開口から液体を吸引し、また、ベアリング７を逆回転
させることにより弾性チューブ８を押圧することにより
液体を吐出させていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】より微少量の液体を扱
う場合には、装置全体を小型化する必要があるが、前記
ピペットは圧電振動子を用いた超音波モータを利用して
いるので、小型化に限度があった。
う場合には、装置全体を小型化する必要があるが、前記
ピペットは圧電振動子を用いた超音波モータを利用して
いるので、小型化に限度があった。
【０００７】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的は、より微少量の液体を高精度に扱うことができ、し
かも、小型にしてコスト増にはつながらないピペットを
提供することにある。
的は、より微少量の液体を高精度に扱うことができ、し
かも、小型にしてコスト増にはつながらないピペットを
提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、ピペット容器に、静電気力により導電性
薄板にたわみを生じさせてピペット容器体積を可変にす
る静電アクチュエータを設けた。
成するために、ピペット容器に、静電気力により導電性
薄板にたわみを生じさせてピペット容器体積を可変にす
る静電アクチュエータを設けた。
【０００９】
【作用】上記のように構成されたピペットは、静電アク
チュエータに電圧を印加することにより静電気力により
導電性薄板にたわみを生じさせ、このたわみによりピペ
ット容器体積が変化する。そして、この容器体積の変化
により容器内が膨らんで吸引力が生じピペットが液体を
吸入する。
チュエータに電圧を印加することにより静電気力により
導電性薄板にたわみを生じさせ、このたわみによりピペ
ット容器体積が変化する。そして、この容器体積の変化
により容器内が膨らんで吸引力が生じピペットが液体を
吸入する。
【００１０】このような静電アクチュエータを用いたピ
ペットは、静電アクチュエータに印加する電圧のほゞ２
乗に比例した容量の液体を吸入することができ、その吸
入量は印加電圧を変えることで、ナノリットル以下の単
位で制御することができる。
ペットは、静電アクチュエータに印加する電圧のほゞ２
乗に比例した容量の液体を吸入することができ、その吸
入量は印加電圧を変えることで、ナノリットル以下の単
位で制御することができる。
【００１１】また、液体吸入後に、静電アクチュエータ
に印加する電圧を前記吸入時の印加電圧より小さく（０
Ｖを含む）なるよう変化させれば、容器内体積が元の状
態に復帰する方向に変化するので、液体が吐出される。
この吐出時の印加電圧も可変制御すれば、容器体積の復
帰度合いが変えられ、吐出量を可変制御できる。即ち、
吐出量は、電圧変化前の印加電圧による吸入量と電圧変
化後の電圧における吸入量の差として得られる。例え
ば、吐出時の印加電圧を０Ｖに落とせば吸入した量を全
て吐出することができ、また、吐出時の印加電圧の落と
す程度を可変にすれば、吐出量を可変に設定することが
できる。
に印加する電圧を前記吸入時の印加電圧より小さく（０
Ｖを含む）なるよう変化させれば、容器内体積が元の状
態に復帰する方向に変化するので、液体が吐出される。
この吐出時の印加電圧も可変制御すれば、容器体積の復
帰度合いが変えられ、吐出量を可変制御できる。即ち、
吐出量は、電圧変化前の印加電圧による吸入量と電圧変
化後の電圧における吸入量の差として得られる。例え
ば、吐出時の印加電圧を０Ｖに落とせば吸入した量を全
て吐出することができ、また、吐出時の印加電圧の落と
す程度を可変にすれば、吐出量を可変に設定することが
できる。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例を図１〜図３により説明す
る。
る。
【００１３】図１は本発明の一実施例に係るピペットの
構成図、図２はその動作状態を示す説明図である。
構成図、図２はその動作状態を示す説明図である。
【００１４】図１において、ピペット容器１はノズルチ
ップ２を着脱可能に取付けてある。ノズルチップ２は、
容器１と一体型でも構わないが、異なる成分のサンプル
を扱う場合、前のサンプルの残渣の影響を及ぼさないよ
うにするためには、ノズルチップ２は着脱、交換可能に
することが望ましい。また、ノズルチップ２内の体積
は、ピペットの最大吸入量より大きい方が、容器１にサ
ンプルの残渣がつくことがなく、洗浄の手間の面で有利
である。
ップ２を着脱可能に取付けてある。ノズルチップ２は、
容器１と一体型でも構わないが、異なる成分のサンプル
を扱う場合、前のサンプルの残渣の影響を及ぼさないよ
うにするためには、ノズルチップ２は着脱、交換可能に
することが望ましい。また、ノズルチップ２内の体積
は、ピペットの最大吸入量より大きい方が、容器１にサ
ンプルの残渣がつくことがなく、洗浄の手間の面で有利
である。
【００１５】ピペット容器１に、静電気力により導電性
薄板（ここではシリコン薄板）３ｃにたわみを生じさせ
てピペット容器体積を可変にする静電アクチュエータ３
が設けてある。
薄板（ここではシリコン薄板）３ｃにたわみを生じさせ
てピペット容器体積を可変にする静電アクチュエータ３
が設けてある。
【００１６】静電アクチュエータ３は、有底のキャップ
型を呈したガラス基板３ａと、このガラス基板３ａの内
底に固着した電極３ｂと、キャップ型ガラス基板３ａの
開口を閉じるように被着されて電極３ｂと対向配置され
たシリコン薄板３ｃよりなり、前記電極３ｂ・シリコン
薄板３ｃ間に電圧を印加してシリコン薄板３ｃに静電気
力によるたわみが生じるようにしてある。そのため、電
極３ｂ−シリコン薄板３ｃ間に可変電源１５を接続して
ある。シリコン薄板３ｃがピペット容器１の頂壁を構成
するようにして、静電アクチュエータ３をピペット容器
１に密着状態で取付けてある。
型を呈したガラス基板３ａと、このガラス基板３ａの内
底に固着した電極３ｂと、キャップ型ガラス基板３ａの
開口を閉じるように被着されて電極３ｂと対向配置され
たシリコン薄板３ｃよりなり、前記電極３ｂ・シリコン
薄板３ｃ間に電圧を印加してシリコン薄板３ｃに静電気
力によるたわみが生じるようにしてある。そのため、電
極３ｂ−シリコン薄板３ｃ間に可変電源１５を接続して
ある。シリコン薄板３ｃがピペット容器１の頂壁を構成
するようにして、静電アクチュエータ３をピペット容器
１に密着状態で取付けてある。
【００１７】ここで、図２により、本実施例のピペット
による液体の吸入、吐出動作を説明する。
による液体の吸入、吐出動作を説明する。
【００１８】まず、図２（ａ）に示すようにノズルチッ
プ２の先端を、吸入しようとする液体中に入れる。ここ
で、静電アクチュエータ３の電極３ｂ−シリコン薄板３
ｃ間の距離をｔとし、電極３ｂの面形状は一辺の長さが
ｕの正方形とする。
プ２の先端を、吸入しようとする液体中に入れる。ここ
で、静電アクチュエータ３の電極３ｂ−シリコン薄板３
ｃ間の距離をｔとし、電極３ｂの面形状は一辺の長さが
ｕの正方形とする。
【００１９】次に（ｂ）に示すように電極３ｂ−シリコ
ン薄板３ｃ間に電圧Ｖを印加すると、電極３ｂ−シリコ
ン薄板３ｃ間に静電気力が発生し互いに引き合い、シリ
コン薄板３ｃがｋだけたわむ。これにより、シリコン薄
板３ｃと密着している容器１の内部容積が膨らみ（容器
内体積の変化）、膨らんだ分だけノズルチップ２より液
体が吸入される。
ン薄板３ｃ間に電圧Ｖを印加すると、電極３ｂ−シリコ
ン薄板３ｃ間に静電気力が発生し互いに引き合い、シリ
コン薄板３ｃがｋだけたわむ。これにより、シリコン薄
板３ｃと密着している容器１の内部容積が膨らみ（容器
内体積の変化）、膨らんだ分だけノズルチップ２より液
体が吸入される。
【００２０】印加電圧Ｖとたわみ量ｋの関係を求める
と、静電気力Ｆは数１式のように表される。
と、静電気力Ｆは数１式のように表される。
【００２１】
【数１】
【００２２】ここで、εは誘電率である。また、たわみ
量ｋは、比例係数をαとして、次のように表される。
量ｋは、比例係数をαとして、次のように表される。
【００２３】
【数２】ｋ＝αＦ よって、数１、数２式より、たわみ量ｋは、
【００２４】
【数３】ｋ＝βＶ2 となる。ここでβは比例係数である。
【００２５】また、電極３ｂの一辺の長さｕとたわみ量
ｋの関係を求めると、以下のようになる。まず、シリコ
ン薄板３ｃの各位置での変位量Ｚ（ｘ）は、支持はりで
等分布荷重におけるたわみの式（数４式）で近似でき
る。
ｋの関係を求めると、以下のようになる。まず、シリコ
ン薄板３ｃの各位置での変位量Ｚ（ｘ）は、支持はりで
等分布荷重におけるたわみの式（数４式）で近似でき
る。
【００２６】
【数４】
【００２７】ここで、Ｅは縦弾性係数、Ｉは断面２次モ
ーメント、ｗは単位長さ当りの荷重、ｘは支点即ちガラ
ス基板３ａとシリコン薄板３ｃとの接触点からの距離で
ある。たわみ量ｋは、ｘがｕ／２のときであるから、こ
れを代入すると、数５式となる。
ーメント、ｗは単位長さ当りの荷重、ｘは支点即ちガラ
ス基板３ａとシリコン薄板３ｃとの接触点からの距離で
ある。たわみ量ｋは、ｘがｕ／２のときであるから、こ
れを代入すると、数５式となる。
【００２８】
【数５】
【００２９】よって、数３、数５式から、比例係数をγ
としてたわみ量ｋは、数６式となる。
としてたわみ量ｋは、数６式となる。
【００３０】
【数６】 ｋ＝γｕ4Ｖ2 通常、シリコン薄板３ｃの厚さを１１μｍ、電極３ｂの
一辺の長さｕを１５ｍｍ、電極３ｂ−シリコン薄板３ｃ
間の距離ｔを３０μｍとすると、４０Ｖの電圧を印加し
た場合、約１５μｍのたわみ量が得られる。寸法単位を
ｍｍでそろえて数６式に代入すると、γ＝１．８５×１
０~10となる。また、数５、数６式より数７式となるか
ら、
一辺の長さｕを１５ｍｍ、電極３ｂ−シリコン薄板３ｃ
間の距離ｔを３０μｍとすると、４０Ｖの電圧を印加し
た場合、約１５μｍのたわみ量が得られる。寸法単位を
ｍｍでそろえて数６式に代入すると、γ＝１．８５×１
０~10となる。また、数５、数６式より数７式となるか
ら、
【００３１】
【数７】
【００３２】数７式にγ＝１．８５×１０~10を代入す
ると、数４式は、数８式となる。
ると、数４式は、数８式となる。
【００３３】
【数８】 Ｚ（ｘ）＝5.92×10~10Ｖ2(ｕ3ｘ−２ｕｘ3＋ｘ4） 吸込量（吸入量）ｐは、たわんだ部分の体積として求め
られる。即ち、近似式として、数９式で求めることがで
きる。
られる。即ち、近似式として、数９式で求めることがで
きる。
【００３４】
【数９】
【００３５】数９式を計算すると、数１０式となる。
【００３６】
【数１０】
【００３７】例えば、５Ｖ印加したときに、１ナノリッ
トルの吸込量を得たい場合には、数１０式よりｕ＝８．
８（ｍｍ）とすれば良いことがわかる。
トルの吸込量を得たい場合には、数１０式よりｕ＝８．
８（ｍｍ）とすれば良いことがわかる。
【００３８】吸い込んだ液体は、図２の（ｃ）に示すよ
うに、電極３ｂ−シリコン薄板３ｃ間の電圧を０Ｖにし
てやれば吐出される。また、０Ｖではなく、電圧Ｖから
電圧Ｖより低い電圧Ｖ1に変化させれば、それぞれの電
圧における吸込量の差だけが吐出されることになる。
うに、電極３ｂ−シリコン薄板３ｃ間の電圧を０Ｖにし
てやれば吐出される。また、０Ｖではなく、電圧Ｖから
電圧Ｖより低い電圧Ｖ1に変化させれば、それぞれの電
圧における吸込量の差だけが吐出されることになる。
【００３９】図３は、本発明の他の実施例をしめすピペ
ットの静電アクチュエータの部分を示す図である。
ットの静電アクチュエータの部分を示す図である。
【００４０】図３では、静電アクチュエータ３を複数個
に分けて構成し、分けられた各静電アクチュエータが選
択的に動作可能にしてあることを特徴とする。
に分けて構成し、分けられた各静電アクチュエータが選
択的に動作可能にしてあることを特徴とする。
【００４１】具体的には、キャップ型のガラス基板３ａ
は、複数個（図では３個）の穴部１３−１、１３−２、
１３−３を並設してあり、各穴部１３−１〜１３−３の
内底にそれぞれ電極３ｂが設けてあり、各穴部１３−１
〜１３−３の開口を閉じるように一枚のシリコン薄板３
ｃが密着状態で被着されて、シリコン薄板３ｃが電極３
ｂと対向配置される。
は、複数個（図では３個）の穴部１３−１、１３−２、
１３−３を並設してあり、各穴部１３−１〜１３−３の
内底にそれぞれ電極３ｂが設けてあり、各穴部１３−１
〜１３−３の開口を閉じるように一枚のシリコン薄板３
ｃが密着状態で被着されて、シリコン薄板３ｃが電極３
ｂと対向配置される。
【００４２】それぞれの電極３ｂを各スイッチ１４−１
〜１４−３或いはリレーを介して固定電源１５′に接続
したものを静電アクチュエータ３としている。
〜１４−３或いはリレーを介して固定電源１５′に接続
したものを静電アクチュエータ３としている。
【００４３】吸込量の最小単位が、穴部１３−１〜１３
−３の１個分を最小単位として導通させたスイッチの数
だけが吸込量となるので、吸込、吐出量の変化をデジタ
ル的に扱うことができる。また、同一電圧における各穴
部１３−１〜１３−３の吸込量の比が１、２、４…とい
うように２の倍数になるように形状を選べば、穴部の個
数を減らして上記と同様の効果を奏することができる。
−３の１個分を最小単位として導通させたスイッチの数
だけが吸込量となるので、吸込、吐出量の変化をデジタ
ル的に扱うことができる。また、同一電圧における各穴
部１３−１〜１３−３の吸込量の比が１、２、４…とい
うように２の倍数になるように形状を選べば、穴部の個
数を減らして上記と同様の効果を奏することができる。
【００４４】なお、上記各実施例では、電極３ｂの面形
状は正方形としたが、シリコン薄板がたわむことがで
き、たわんだときに電極とシリコン薄板が接触しない程
度の間隙であれば良いので、電極の面形状も円、長方形
など種々可能であり、その他の寸法形状の仕様にあわせ
て自由に変えることができる。
状は正方形としたが、シリコン薄板がたわむことがで
き、たわんだときに電極とシリコン薄板が接触しない程
度の間隙であれば良いので、電極の面形状も円、長方形
など種々可能であり、その他の寸法形状の仕様にあわせ
て自由に変えることができる。
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば、ピペット本体に簡単な
構造の静電アクチュエータを取付けただけなので、ピペ
ットの小型化が可能であり、また、静電アクチュエータ
の印加電圧を制御することにより極微少量の液体を高精
度に吸入、吐出することができる。
構造の静電アクチュエータを取付けただけなので、ピペ
ットの小型化が可能であり、また、静電アクチュエータ
の印加電圧を制御することにより極微少量の液体を高精
度に吸入、吐出することができる。
【図１】 本発明の一実施例に係るピペットの縦断面
図。
図。
【図２】 上記実施例の動作状態を示す説明図。
【図３】 本発明の他の実施例を示す静電アクチュエー
タ部の縦断面図。
タ部の縦断面図。
【図４】 従来のピペットの一例を示す説明図。
１はピペット容器（ピペット本体）、２はノズルチッ
プ、３は静電アクチュエータ、３ａはガラス基板、３ｂ
は電極、３ｃは導電性薄板（シリコン薄板）、１５は可
変電源である。
プ、３は静電アクチュエータ、３ａはガラス基板、３ｂ
は電極、３ｃは導電性薄板（シリコン薄板）、１５は可
変電源である。
Claims (5)
- 【請求項１】 ピペット容器に、静電気力により導電性
薄板にたわみを生じさせてピペット容器体積を可変にす
る静電アクチュエータを設けてなることを特徴とするピ
ペット。 - 【請求項２】 前記静電アクチュエータは、有底のキャ
ップ型を呈したガラス基板と、このガラス基板の内底に
固着した電極と、前記キャップ型ガラス基板の開口を閉
じるように被着されて前記電極と対向配置された導電性
薄板よりなり、前記電極・導電性薄板間に電圧を印加し
て前記導電性薄板に静電気力によるたわみが生じ、この
導電性薄板が前記ピペット容器の頂壁を構成するように
して前記静電アクチュエータを前記ピペット容器に取付
けたことを特徴とする請求項１記載のピペット。 - 【請求項３】 前記導電性薄板がシリコン薄板であるこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２記載のピペット。 - 【請求項４】 前記静電アクチュエータは、静電気力を
生じさせる印加電圧を可変にして、前記導電性薄板に生
じるたわみ量を可変に設定してあり、このたわみ量の変
化により極微少量の液体吸入、吐出量を制御する構成と
したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれ
か１項記載のピペット。 - 【請求項５】 前記静電アクチュエータを複数個に分け
て構成し、分けられた各静電アクチュエータが選択的に
動作可能にしてあることを特徴とする請求項１ないし請
求項３のいずれか１項記載のピペット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6011691A JPH07213926A (ja) | 1994-02-03 | 1994-02-03 | ピペット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6011691A JPH07213926A (ja) | 1994-02-03 | 1994-02-03 | ピペット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07213926A true JPH07213926A (ja) | 1995-08-15 |
Family
ID=11785061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6011691A Withdrawn JPH07213926A (ja) | 1994-02-03 | 1994-02-03 | ピペット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07213926A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2789401A1 (fr) * | 1999-02-08 | 2000-08-11 | Cis Bio Int | Procede de fabrication de matrices de ligands adresses sur un support |
| WO2007091633A1 (ja) * | 2006-02-09 | 2007-08-16 | The University Of Tokushima | 生体用デバイス、生体用デバイスの接触部構造および生体センサ |
| WO2007119579A1 (ja) * | 2006-04-10 | 2007-10-25 | Olympus Corporation | 液体分取具および液体分取装置 |
| JP2008145434A (ja) * | 1996-05-31 | 2008-06-26 | Packard Instr Co Inc | 微量流体処理装置 |
| JP2009507216A (ja) * | 2005-09-05 | 2009-02-19 | エニグマ ディアグノスティックス リミテッド | キャップ及びダイアフラムを有する液体分配デバイス |
| KR20160148201A (ko) * | 2015-06-16 | 2016-12-26 | 휴스텝스 주식회사 | 자동 정량 분주기 및 상기 분주기를 포함하는 연속식 유전자 추출-증폭 장비와 연속식 유전자 추출-증폭 방법 |
| WO2020050235A1 (ja) | 2018-09-03 | 2020-03-12 | 京セラ株式会社 | ピペット及び液体採取方法 |
-
1994
- 1994-02-03 JP JP6011691A patent/JPH07213926A/ja not_active Withdrawn
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