JPS59188539A - 微小液滴分与機、その使い捨てポンプ要素及び既定微小液滴量を与える方法 - 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】 本発明は、一般的には生化学の分野に関し、より詳しく
は、それぞれ液体である試薬、試料、接種物その他を微
小液滴に細分して分与するための、生化学用途に有用な
装置及び方法に関する。

インクジェット印刷の技術分野では、オリフィスから微
量の液体を噴射して、オリフィスから数センチメートル
離れた標的部材の上の印刷位置のみに正確に命中させる
ことができる装置が開発されている。

例えば、１９７８年９月発行の「ディジタル設計（Ｄｉ
ｇｉｔａｌ　Ｄｅｓｉｇｎ　）　Ｊ第２２頁以下には、
Ｅ、ｖ、ｗ。

ｚｓｈａｕ博士の著による「インクジェット印刷におけ
る静かな革命」と題したインクジェット印刷の開発に関
する論説がみられる。また、１９８０年８月５日発行の
Ｋｙ　ｓ　ｅ　ｒらの米国特許第４，２１６，４８３号
及び１９７８年１２月２６日発行のＣｈｒｉｇｔｏｎ　
の米国特許第４，１３１，８９９号には９、ドロップ・
オン拳すマンド（ｄｒｏｐ　−６ｎ　−ｒｏｍａｎｄ　
）型のインクジェット印刷装置の幾多の例が開示されて
いる。

インクジェット印刷の分野で開発された装置によって、
インクの微小液滴を噴射することができる。しかしなが
ら、かかる装置は高価であり、しかも微小量の液体試薬
、液体接種物もしくは液体試料を分与しかければならな
い生化学的用途に適さない。すなわち、従来のインクジ
ェット印刷装置は単一の液体（すなわち、インク）を用
いるべく設計されているが、生化学的用途では、多種多
様の液体を順次分与しなければならないことがある。例
えば、分与すべき液体が無菌性、病原性又はその他の、
従来のインクジェット印刷装置を用いて微小液滴量を分
与するのが実際的でないような特性を有していることが
ある。

本発明の装置は、分与されるべき液体の容器を有し、か
つ、脱離可能な、使い捨てポンプ要素を、装置内に組込
むことによって、生化学的用途への使用に特に適するよ
うに工夫されている。

このポンプ要素は、分与されるべき、尿、血清もしくは
血液サンプル等の液体試料の恰好なサンプル取扱い用容
器として機能することができる。

また、ポンプ要素を、液体試薬又は液体接種物等の、分
与するべく選ばれた液体が内蔵された形で、即座に使用
できるようにして販売することができる。

本発明のポンプ要素は、使用後捨てられる安物である。

寸だ、本発明の装置は、ポンプ要素が運転位置に取付け
られた時に、該ポンプ要素と協働し得る駆動手段を有す
るが、該駆動手段は分与用液体と接触しガい。

本発明の装置は、（例えば、ベトリ皿その他の標的部材
である）容器もしくは標的部材を載せ、これを同一平面
内で互に直交する案内路に沿って移動せしめる手段を有
する。そのため、本発明の装置は、例えばペトリ皿中の
寒天媒体の別々の表面部分を、既定微小量の液体試薬、
液体接種物又は液体試料で接種することができる。接種
は、各表面部分に、既定液量となるまで、必要数の微小
液滴を分与することによって行われる。

本発明の装置は実施方法に応じて、多種多様の液体を、
それぞれ、個々別々な微小量にして分与し得る等、色々
な生化学的方法が用いられるように工夫されている。

以下、本発明を図面を参照しながら詳、説する。

第１図は本発明に従って組立てられた微小液滴分与機の
一好適態様を示す等角透視図である。第２図は一部を断
面で示した第１図のポンプ要素とその周辺の一部拡大図
である。第４図は、第１図及び第２図のポンプ要素の一
部を拡大した縦断面図であり、ポンプ駆動手段のポンプ
係金子がポンプ要素の変形性壁部に衝突して生ずる凹変
形を示す。

第１図を参照するならば、微小液滴分与機は、脱離可能
に装着されたポンプ要素１０、ポンプ駆動手段１１及び
ぺ）　ＩＪ皿その他の標的部材１３の運搬台手段１２の
主要要素から成る。更に、第１図の装置は、上面が実質
的に平らな、基礎部材１４を有す。この基礎部材１４の
上には、垂直に支持部材１５が立設されている。支持部
材１５の上端には、長さ方向に延びる溝穴１７付きの片
持梁状水平支持棒１６が、その一端で、ぴったりと固定
されている。一方、支持棒１６の他端には例えばネジ１
８によって、クランプ台部材１９が固定されている。こ
のクランプ台部材１９の外側垂直面には、第４図に最も
はっきり示されているように、半円筒状溝２０がある。

また、クランプ台部材１９には、第２図及び第４図に示
すような、半円筒状溝２０と直交する孔２１が水平方向
に穿設されている。更に、クランプ台部材１９には、例
えばネジ２３によ如、クランプ部材２２が脱離可能に固
定されている。このクランプ部材２２はクランプ台部材
１９と協働する。クランプ部材２２の内側垂直面には、
クランプ台部材１９の半円筒状溝２０と一緒に々って一
つの円筒を形成する半円筒状溝２４が垂直に設けられて
いる。

第１図及び第２図に示すポンプ要素１０は、実質的にＵ
字形をした本体部材２５から成り、この本体部材２５は
垂直に延びる脚部２６及び２７を有す。

ポンプ要素１０を図示される運転位置に固定するには、
クランプ台部材１９０半円筒状溝２０とクランプ部材２
２の半円筒状溝２４とが合わさって形成される円筒状孔
内に、脚部２６を挿着すればよい。その際、脚部２６の
末端近傍を把持し、図示されているように、クランプ台
部材１９及びクランプ部材２２の下側に突出る部分が短
くなるようにする。この脚部２６の下端内部には、狭隘
な同軸孔すなわち出口オリフィスを有する円筒状出口オ
リフィス部材２８が挿着されている。

ポンプ要素１０は弾力性の変形性壁を有する。

第１図及び第２図に示す本発明の態様では、この変形性
壁はクランプ台部材１９とクランプ部材２２の間に把持
される脚部２６の部分に設けられる。第１図及び第２図
に示す本体部材２５は−続きの弾力性の変形性管材、例
えば軟質ポリ塩化ビニル管材等の有機プラスチック材料
製管材から成る。しかしながら、クランプ台部材１９と
クランプ部材２２の間で把持されていない本体部材２５
の部分は、硬質材料、例えば硬質有機プラスチック、ガ
ラスその他の適当な材料によって形成し得ることが理解
されるであろう。

第１図及び第２図に示すＵ字形配置の−続きの軟質ポリ
塩化ビニル管材から成る本体部材２５を有する態様のポ
ンプ要素１０は満足な働きをなすことが判っている。本
体部材２５に用いられた管材はアメリカ合衆国、マサチ
ューセッツ州１０６０６、ウスター市のツートン・カン
パニー（ＮｏｒｔｏｎＣｏｍｐａｎｙ　）社から得たタ
イプ、＠　（Ｔｙｇｏｎ■）組成物Ｒ−３６０３であっ
た。この管材は公称の内径が０．０６２５１ｎｏｈ　（
１，５９ｍφ）であり、公称の外径が０．１２５１ｎａ
ｈ　（３，１８ｍφ）である。出口オリフィス部材２８
は、ツートン・カンパニー社がアメリカ合衆国、ニュー
ヨーク州、タリイタウン市のテクニコン・コーボレーシ
ＥＦ　：／　（Ｔｅｅｈｎｉｏｏｎ　Ｃｏｒｐｏ−ｒａ
ｔｉｏｎ）社のために造った円筒状の−続きのタイプ７
＠（Ｔｙｇｏｎ■）ビニル管材から成る。この管材はパ
ート（Ｐａｒｔ　）　ｍ　１１６−０５３６−０１　と
してテクニコン・コーポレーションから入手することが
できる。出口オリフィス部材２８は長さ０．１８７１ｎ
ｃｈ（４，７５ｍ）　、外径０．０７２１ｎｃｈ　（１
，８３ｍφ）であシ、孔すなわち狭隘な出口オリフィス
は０．００２５１ｎｏｈ〜ｏ、ｏ　Ｏ７１ｎａｈ　（０
，０６３５ｍ〜０．１７８ｍ＋）の径を有する。この出
口オリフィス部材２８は本体部材２５の脚部２６の下端
内に圧挿着される。しかしながら、脚部２６の下端に出
口オリフィス部材２８を接合するための他のいかなる適
当な手段を用いて、該脚部２６に出口オリフィス部材２
８を連結してもよいことは明らかである。

第１図に示す本発明の態様では、ポンプ駆動手段１１は
電磁ソレノイド紹立体の形をとる。よυ具体的には、調
節可能に取付けられる基礎板すなわち調節台部材３０は
、水平支持棒１６に装着され、例えば水平支持棒１６の
下側から延び、溝１７を貫通し、調節台部材３０内に螺
合する一対の（図示されていない）ネジによってしっが
シと水平支持棒１６に固定される。調節台部材３０の上
には、実質的にＵ字形をした金属枠部材３１が固定され
ている。この金属枠部材３１は互に間隔を置いて平行に
立設されたフランジ部３２及び３３を有する。そのうち
、フランジ３２は穿孔され、その中に水平方向に延びる
筒状軸受３４が嵌着されている。フランジ３２及び３３
の間には筒状軸受３４と共軸に、ソレノイドコイル３５
が挿入され、ソレノイド電機子すなわちポンプ係合子３
６はコイル３５及び筒状軸受３４を貫通して延び、また
フランジ３３内の（図示されていない）開口を通って外
側に突き出ている。第２図に最も明瞭に示されているよ
うに、電機子は円筒状をなし、その先端はクランプ台部
材１９内の水平孔２１中に滑動自在に延びている。電機
子（ポンプ係合子）３６の後端近くには、座金３７が電
機子３６上に固定され、電機子（ポンプ係合子）３６を
巻回する圧縮コイルバネ３８がその一端で７ランジ３３
に圧接し、他端が該座金３７に圧接する。

このようにして、バネ３８は電機子（ポンプ保合子）３
６を後方、すなわち、第１図及び第２図における右側に
偏移せしめる。

直立する棒体の形で、調節可能に取付けられた係止部材
３９は、例えば水平支持棒１６の下側から溝１７を貫通
して延び、係止部材３９内に螺合される（図示されてい
ない）一対のネジによってしっかりと締着されている。

電機子（ポンプ係合子）３６の後端は、バネ３８によっ
て偏移せしめられ、係止部材３９と係合するようになる
。こうして、電機子（ポンプ保合子）３６の引込み位置
が定められる。調節ネジ４０は係止部材３９内め螺刻さ
れた水平孔内を嵌通し、調節台部材３０上に立設された
フランジ部４１に当接する。

電機子３６は、ソレノイドコイル２５を印加すると、バ
ネ３８０偏移力に逆って、軸方向に突出る。電機子（ポ
ンプ係合子）３６の突出し位置は、筒状軸受の内側末端
が電機子（ポンプ保合子）３６上に形成された（図示さ
れていない）肩部と当接することによって制限される。

電機子（ポンプ係合子）３６の突出し位置を調節するに
は、先ず、調節台部材３０内に螺合されている（図示さ
れていない）ネジを緩め、次に、調節台部材３０の移動
に応じて、フランジ４１とネジ４０との接触を維持する
のに必要な調節ネジ４０を回して、新しい位置に定めれ
ばよい。しかる後、調節された新しい位置に、調節台部
材３０を前記（図示されていない）固定ネジによって固
定する。

ソレノイド電機子（ポンプ係合子）の引込み位置は、電
機子の後端と取付位置が調節可能々係止部材３９とが当
接することによって制限される。

このような引込み位置は、係止部材３９を水平支持棒１
６に固定している（図示されていない）ネジを緩めた後
、係止部材３９を、ソレノイドコイル（ポンプ駆動手段
）１１に近接せしめるか、遠離せしめるかの定められた
方向に水平支持棒１６に沿って移動せしめることによっ
て調節し得る。

その際、かかる移動を行うのに必要な調節ネジ４０を、
同時に回す。しかる後、前記（図示されていない）固定
ネジによって、新しい位置で係止部材３９を水平支持棒
１６に固定する。

ぺ）　ＩＪ皿その他の標的部材１３の、調節可能な取付
は手段（運搬台手段）１２は、基礎部材１４上に取付け
られ、互に平行に離間された一対の軌条手段４２及び４
３から成る。軌条部材４２及び４３の上には、該軌条部
材の長さ方向に移動せしめるだめの第１の運搬台部材４
４が滑動自在に装着される。基礎部材１４の上面に立設
された突起４５は内側が螺刻された水平孔４６を有す。

この水平孔４６の軸は軌条部材４２及び４３並びに運搬
台部材４４の移動路と実質的に平行となっている。手動
可能なローレット付ヘッド４８が外端に付いた親ネジ４
７は、突起４５内の孔４６を嵌通して螺合されている。

その内端では、親ネジ４７が、好ましくは回転自在に運
搬台部材４４で衝止され、一方向にネジ４７を回転させ
ると運搬台部材４４は突起４５から離れ、これと逆の方
向にネジ４７を回転させると運搬台部材４４が突起４５
に近ずくようにされる。

運搬台部材４４の上面には横方向の溝４９が刻設されて
いる。この溝４９は運搬台部材４４の滑動方向と直角に
、第２の運搬台部材５０を水平方向に滑動せしめる滑り
路となる。運搬台部材４４上の滑シ路４９の一端には、
突起５２が立設されている。この突起５２は内面が螺刻
された、水平孔５２を有し、この孔５２には親ネジ５３
が貫通して螺嵌される。親ネジ５３は、その外端に、手
動操作が可能なローレット付ヘッド５４を有し、その内
端で、好ましくは回転自在に運搬台部材５０と係合する
。こうすることにより、ネジ５３を一方向に回転せしめ
ると、運搬台５ｏは突起５１に向って移動し、ネジ５３
を逆方向に回転せしめると、運搬台５ｏは突起５１がら
離れる方向に移動する。ネジ４７を回すと、ベトリ皿１
３は一直線状の水平方向の案内路に沿って移動し、ネジ
５３を回すと、ぺ）　１７皿１３は、最初に述べた水平
方向の案内路と直交する、同一平面内の第２の直線状の
水平方向の案内路に沿って移動することが明らかである
。

第３図はソレノイドコイル３５を印加し、戻シコイルバ
ネの偏移力（位置エネルギー）に抗して電機子（ポンプ
係合子）３６を前進、すなわち突出させるだめの、代表
的な電気回路を示す。よシ具体的には、第３図の回路は
可変直流電圧電源５５と、可変周波数パルス発生器５６
と、可変パルス巾制御器５７とから成る。電機子（ポン
プ係合子）３６の前進速度、すなわち突出し速度はコイ
ル３５に印加される、選ばれた電圧の大きさと選ばれた
パルス巾によって定まる。一方、ソレノイドの印加解除
の際の電機子３６の後退速度、すなわち引込み速度は、
戻りバネの偏位の大きさの関数となる。各印加パルスに
応答して、電機子３６はバネ３８の偏位に抗してその突
出し位置に移動し、印加パルスの終端で、電機子はバネ
３８によって引込み位置に復帰する。可変周波数パルス
発生器５６は、単一印加パルスもしくは選ばれた繰返し
速度を有する選ばれた一連の繰返し印加パルスを選択的
に供給する。

第４図は、コイル３５に供給された印加型、気パルスに
応答して電機子３６の先端が移動する突出し位置を拡大
して示す。電機子３６が印加パルスに応答して、第２図
に示される引込み位置から第４図に示される突出し位置
に移動する際、突出し運動の速度は、電機子３６の先端
で図示される衝突地点において、管状ポンプ要素の脚部
２６の電機子先端に面する壁部分を叩いたとき、第４図
に誇大表示されるように壁部が衝突によって約０．００
２〜０．００３１ｎａｈ　（０，０５〜０．０８＋ｎｍ
）凹曲するほどにする。印加パルスが休止すると、バネ
３８によって電機子３６は引込み位置に戻る。そして、
その引込み運動の際、ポンプの脚部２６を形成する材料
の弾力性によって、内側に凹曲された壁部分は応力が解
除された常態に復帰する。すなわち、内側に凹曲した管
材の壁部分は常態の円筒状形状に戻る。

微小液滴分与機の操作においては、ポンプ要素１０の脚
部２６をクランプ台部材１９とクランプ部材２２０間に
固定する前に、先ず、分与すべき液体をポンプ要素１０
内に装荷する。液体を装荷するためには、例えば、先ず
、該液体を容れたピペットの尖端を脚部２７の開口端に
挿入し、次に、出口オリフィス部材２８が前記脚部２７
の開口端より僅かに高い位置となるようにポンプ要素を
保持しながら、ピペットの内容物をポンプ要素内に注入
する。その際、注入液中にはいかなる空気泡も混入され
ないようにポンプ要素内に含まれる空気を液で置換する
。注入液量はポンプ要素１０の全容量よりもやや少なめ
（例えば２５０１１ｔ　）　　とする。しかる後、脚部
２７の末端を出口オリフィス部材２８の位置よりも高く
して、重力によって内部の液体を出口オリフィス２９に
逆流せしめる。

その際、液体は、出口オリフィス２ｏの毛細管力のため
に、オリフィスから溢流することがない。

液体の装荷後、ポンプ要素１ｏを第１図及び第２図に示
す運転位置、すなわち液体分与位置に固定する。この位
置では、ポンプ要素の脚部２７の末端は出口オリフィス
部材２８の高さよりやや低く下に突出ており、かつ、ソ
レノイドのプランジャー（ポンプ係合子）３６の軸が脚
部２６と交差する衝突地点はオリフィス２９の外端より
約０．４０６ｉｎｃｈ　　（１０，３ｍ）上に位置する
。　このように１ポンプ要素１０は、分与すべき液体を
内蔵する小室もしくは容器となる。また、ポンプ要素１
０は、出口オリフィス部材２８近傍の液体と脚部２７内
の液体との間にサイホン型の連結を与え、その結果、オ
リフィス２９の出口において、液体内に僅かな負圧が発
生し、該出口に負のメニスカスが生ずる。

ポンプ要素１０の出口オリフィス２９から単一の微小液
滴を分与するためには、電源５５からのエネルギーの単
一パルス、例えば、市１圧５ｖ・巾１６ｍ５ｅｃの一つ
の直流パルスでソレノイドコイル３５を印加すればよい
。こうすることにより、電機子（ポンプ係合子）３６は
ポンプ要素１０の脚部２６へ向い、第４図に示された位
置に突進する。

尚、第４図には、図示された衝突地点で、壁部分に内側
へ向う衝突凹曲が起ることが示されている。

この衝突凹曲によって、ポンプ要素１０内ノ液体中に、
経験的に求められる姿態の圧力パルスが生ずる。との圧
力パルスによって液体が変位し、その結果、流体はオリ
フィス２９の方向のみならず、これと逆方向にも流動す
る。オリアイス末端に向う液体流動インピーダンスは、
液体粘度、オリフィス径及び液体質量による慣性力の関
数である。

逆方向に向う液体流動インピーダンスは、液体粘度、管
径及び液体質量による慣性力の関数であるこのオリフィ
ス２９に向う液体流動により、オリフィス２９から単一
微小液滴が効果的に高速で吐出され、その結果、その下
の標的部材、例えばペトリ皿１３内の寒天層表面上に効
果的にその沈着を与える。

オリフィス２９の径は吐出される微小液滴の寸法を規定
する支配的要因となる。すなわち、吐出される微小液滴
の径はほぼオリフィス２９の径に等しくなる。しかし寿
から、また、吐出される微小液滴の径は、オリフィス２
９の瀧れ性、液体粘度、温度、内部圧及び液体のレオロ
ジイ−曲性質等のその他の要因によっても影響される。

前記装置について、オリフィス２９の径が０．０２７１
ｎｃｈ（０，６９ｍ）　、分与される液体が水である場
合に、吐出される微小液滴の容積は３Ｘ１０　ｔと計算
された。

第５図は、オリフィス２９からの、微小液滴の生成と吐
出を示す。図Ａから図Ｆは、ストロボ光でオリフィスを
照射し、立体顕微鏡で事象を眼で観察したム続の事象画
面を示す。そのうち、図Ａは静止系を示す。図Ａ中、液
体６６はオリフィス２９の外端で凹状メニスカスを形成
する。その原因の少なくとも１部は、前述したようなオ
リフィス２９の外端における負の内部圧に帰せられ、そ
の際、表面張力がメニスカスにおける液体に作用して、
液体の過流を防止することによる。ポンプ要素１０の管
状脚部２６をソレノイドのプランジャー（ポンプ係合子
）３６で衝打すると、衝突による凹曲と液内圧パルスが
生じ、図Ｂに示されるように、オリフィス２９から微小
量の液柱６６が突き出る。突き出されだ液柱は非常に不
安定であり、表面張力によって、図Ｃの６７で示すよう
に、くびれを形成し、最後に、図りに示すような遊離の
微小液滴６８を形成する。

印加パルスは単時間働く。その終了時、ソレノイドのプ
ランジャー（ポンプ保合子）３６は引込み位置に復帰し
、その結果、凹曲せしめられた脚部２６の壁部分はその
本来の円管状形態に戻る。

この円管状形態への回復によって、液体６６は図Ｅに示
される如く、一時、オリフィス２９の内部に後退し、一
方、同時に遊離の微小液滴は、表面張力によって、より
真円に近くなる。但し、液滴は空気力学的作用の影響に
よって、僅かに細長い、自由落下の雨滴形を帯びる。次
の時点で、毛細管力とメニスカスの表面張力とが負の内
部圧に打ち勝ち、その結果、図Ｆに示すように、液体６
６はオリフィス２９の外端に向って流下し、吐出された
液滴６８の微量空間を補填する。こうして、微小液滴放
出サイクルは完了する。

一般的には、微小液滴分与期間の長さとは直接関係なく
、既定液滴数を分与することが可能である。しかしなが
ら、タイボッ■組成物Ｒ−３６０６管材を用いる前記装
置においては、達成される最大分与速度が毎秒３５微小
液滴数であった。この最大分与速度はポンプ要素１０に
用いられる管材の弾性回復時間によって支配される。よ
り短い弾性回復時間を有するより弾力性の小さな材料、
例えばポリエチレンを　ポンプ要素１０に採用すること
によって、微小液滴の分与速度を増大せしめることがで
きる。

前記装置は、特に、生化学分析操作における使用に適す
。より具体的に述べると、この装置によって、寒天媒体
等の別々の表面部分に、各表面部分ごとの既定割当て液
量に要する微小液滴数を沈積せしめることによって、既
定微小液量を接種するという改善された方法が採用でき
る。

例えば、皿１３内の寒天層上の一列、すなわち直線状に
整列された別々の表面部分にそれぞれ接種を行うには、
先ず、列頭の表面部分を出口オリフィス２９の下に配置
し、その上に所望数の接種物の微小液滴を分与する。表
面部分の列が親ネジ４７の軸と平行でおるとすれば、次
に、該列の次の表面部分を出口オリフィス２９の下に移
設するのに要する回数だけ、一方向に該ネジ４７を回す
。

次に、所望数の微小液滴を第２の表面部分に分与し、し
かる後、ネジ４７を調節して、第３の表面部分を出口オ
リフィス２９の下に移設する。かかる手順を繰返せば、
該列中の全ての表面部分を接種することができる。また
、親ネジ５３を適宜回転せしめることによって、ペトリ
皿１３を第１図に示す左右のいずれかに移動せしめるこ
とができ、そのため、親ネジ４７の軸と平行な、直線状
に整（３３）　　　　　　　　　　　　　　　　　　−
一・列した別々の表面部分からなる別の列を、最初の列
と同じ前記手順を繰返すことによって接種することがで
きる。

轟業者に自明であるように、所望ならば、親ネジ４７及
び５３の操作を、コンピュータ制御の下でソレノイドコ
イル３５の印加と同調して働く適当な駆動手段の動きと
連結せしめることができ、それにより皿１３内の寒天媒
体の別々の表面部分からなる平行な列を、制御用コンピ
ュータのプログラムに従って、ｘ−ｙ軸について制御さ
れるように接種することができる。

このようにして、特定な別々のいずれかの表面部分に分
与される接種物の、正確な位置と量をコンピュータから
直ちに読み出し、実行された接種方法の結果を容易に分
析し得るようにすることができる。

前記説明から明らかな通ｂ１ポンプ要素１０は非常に単
純な構造から成シ、しかもその材料が安価であるため、
難なくこれを一回限シ使用する使い捨て品とすることが
できる。その上、ポンプ要（３４） 素１０は、分与すべき試薬、接種物その他の液体を内蔵
封入したまま、販売できる。この場合、ポンプ要素１０
が分与機の運転位置に取付ける直前まで、内蔵された液
体を封入するための（図示されていない）、容易に脱離
可能な密封手段が取付けられる。脱離可能な密封手段は
ポンプ要素を取付ける直前に、取り除く。ポンプ要素１
０から液体を分与した後、該ポンプ要素１０は捨てられ
、適当な液体を内蔵する別のポンプ要素と置き代えられ
る。

第６図は本発明の微小液滴分与機に用いられるポンプ要
素の一変更態様を示す等角透視図である。

第７図は第１図の分与機の一部の運転位置に設置された
、第６図と同様の、ポンプ要素の変更態様を示す等角図
であり、その一部を第６図の切断線■−■　に沿った縦
断面図として示すものである。

図示されるポンプ要素１０′は、はぼ矩形であって、垂
直端面５９と水平端面６０を境界面として一部切シ取ら
れた形状の本体を有する。また、ポンプ要素１０は頂部
が開口６２となっている垂直液槽６１と、水平端面６ｏ
を貫通する垂直孔６３を有する。この垂直孔６３の上端
と液槽６１の下端は、実質的にＵ字形の通路すなわち導
水路６４によって連結している。−続きの弾力性の変形
性管材２６′は、その上端が垂直孔６３内に密着嵌挿さ
れその下端が、その内部に押し込められた、共軸孔もし
くは絞り出口オリフィス２９付の円筒状出口オリフィス
部材２８′を有する。−続きの管材２６′及び出口オリ
フィス部材２８′は、それぞれ第４図に示す脚部２６及
び出口オリフィス部材２８の一部と同一であってもよい
。ポンプ要素１０’の本体は、２つの相補的な半割部（
その半割部の１つが第７図に示されている）の形として
、有機プラスチック材から成形することができ、かかる
相補的半割部を互にぴったり合わせると、第６図に示す
ようなポンプ要素１０′の単一本体ユニットが出来上が
る。ポンプ要素１０’を使用するには、先ず、分与用液
体を液槽６１内に容れ、ポンプ要素を傾けて、該液体を
オリフィス２９′に送る。次に、第７図に示すように、
管２６′をクランプ台部材１９とクランプ部材２２の間
で把持して、ポンプ要素１０’を運転位置すなわち分与
位置に取付ける。その際、水平端面６０は、クランプ台
部材１９とクランプ部材２２の上面に載凱がっ、これら
と協働して、ソレノイドのプランジャー（電機子）軸か
らの狭隘な出口オリフィス２９′の下端の垂直位置を定
める肩掛手段となる。

この肩掛手段のおかげで、各ポンプ要素１０’を運転位
置に取付ければ、それぞれの管部分２６′は常に、出口
オリフィス２９の下端からそれぞれＫついて既定された
距離の衝突地点で、ソレノイドのプランジャー（電機子
）３６により衝打されることになる。ポンプ要素１０′
の液送渡機構及びその出口オリフィス２９′からの微小
液滴分与機構はポンプ要素１０のそれと同じである。

第８図は本発明の微小液滴分与機のもう一つの変更態様
を示す一部切欠き等角透視図である。図中、前出の参照
符号で示した部分と同様の部分は、ダッシュを付した同
じ参照符号を用いて示した。

本図の装置をより詳細に説明すると、ペトリ皿その他の
標的部材１３′を装着する可動取付は手段１２′は第１
図のベトリ皿１３用の可動取付は手段１２と同じである
。しかしながら、第８図では、第１図の水平支持棒１６
が環状の、直立した、周縁リム部６９で置き代えられて
いる。この周縁リム部６９の上には、環の中心から見て
外側へ、径方向に突出する複数の突起部１９及びこれに
対応する数の、突起部１９′を径方向に貫通する孔２１
が散設されている。また突起部１９′には、第１図のク
ランプ部材２２に対応する相手クランプ部材２２′が第
１図のネジ２３に対応するネジ２３′により固定されて
いる。図から明らかなように、突起１９′とクランプ部
材２２には、第１図、第２図及び第４図に示す溝２０及
び２４に対応する、互に相補的な半円筒状溝２０′及び
２４′が設けられている。第８図に示す使い捨てポンプ
要素１０′は第６図及び第７図に示すポンプ要素１０′
と同一のものである。これらポンプ要素１０′は第７図
で示すその取付は方法と同じ方法でテーブル１６′上に
設置される。図から明らかな通υ、第８図に示されるテ
ーブル１６′は複数のポンプ要素を装着せしめることが
できる。

第８図には、一対のソレノイド組立体１１′（ポンプ駆
動手段）が示されている。これらソレノイド組立体１１
′は第１図のソレノイド組立体１１に対応するものであ
る（しかし、僅かな点で、第１図のソレノイド組立体と
異なる）。第８図には、たった２つのソレノイド組立体
１１′（ポンプ駆動手段）しか示されていない。しかし
ながら、クランプ部材２２’と協働する各突起１９′の
位置に、それぞれ別個のソレノイド組立体１１′を設は
得ることは、図から明らかである。更に、クランプ部材
２２′と突起１９′の組によって＼テーブル１６’上の
運転位置に別個のポンプ要素１０′を固定することもで
きる。その際、複数の別個なポンプ要素には分与すべき
液体として、それぞれ互に同−又は異なる接種物その他
の液体が内蔵され得る。テーブル１６を回転させれば、
かかる液体を内蔵する各ポンプ要素１（ｙを運搬台手段
１２′で搬送されるペトリ皿その他の標的部材１３上の
微小液滴分与地点へ、選択的に送シ得ることが明らかで
ある。

当業者にとって明らかな通シ、第８図で示す本発明の態
様は、第１図に示した前記本発明の態様の操作方法と同
様に、所望ならば、自動操作化することができる。この
場合、テーブル１６′を自動的に回転させるための適当
な手段を付設し、；制御用コンピュータ・プログラムに
よって、テーブル１６′を割出し；しかる−後に、コン
ピュータ・プログラムに従って実行される個々の方法に
応じて、微小な、接種物その他の液体の１滴もしくは数
滴を、べ）　ＩＪ皿その他の標的部材１３′上の１つ又
は複数の別々な表面領域に沈着せしめるべき位置に、適
切なポンプ要素１０′を移送せしめればよい。

以上の説明から明らかな通り、本発明の装置は、既定微
小量の液体試薬、液体接種物もしくは液体試料を分与す
ることができるため、従来不可能であった種々の生化学
分析工程を行うことができる。

例えば、同一液体を、べ）　ＩＪ皿の寒天媒体上の一列
に並ぶ数個所の表面部分もしくは断続的に散在する表面
部分に同種の液体を与える方法を採用することかでき、
しかもその際、２つの互に隣接する該表面部分に加える
微小液量を同一にすることも異ならせることもできる。

他方、−列の成る表面部分に加える液体は、同一列のそ
の隣る表面部分の液体と異からせ、しかも、その液量を
同一にしたり、異なるようにする方法も行い得る。同様
に、ある列の表面部分に加える液体を、該列と平行な隣
る列内の表面部分に加える液体と同種にすることも異種
にすることもでき、かつ、同一の列中も、しくは−続き
中の成る表面部分とこれに隣る表面部分とで加える液量
を同一にしたり異ならせる方法も行い得る。

本発明の目下のところ好適とされる態様においては、ポ
ンプ駆動手段の・ポンプ係１合子３６を駆動する手段は
、電気応答性とする。より具体的には電磁駆動とする。

しかしながら、本発明は、他の適切な駆動手段を用いる
ことも念頭に置かれていると解釈される。例えば、所望
ならば、ポンプ′・５係・合、子、−を気圧ラム等の流
体圧力で作動する手段、又は圧電変換器等の電気音響手
段によって駆動せしめることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の微小液滴分与機の一好適態様を示す等
角透視図である。 第２図は一部を断面で示した第１図のポンプ要素とその
周辺の一部拡大図である。 第３図は第１図及び第２図のソレノイドの印加用の代表
的電気回路を示すブロック図である。 第４図は、第１図及び第２図のポンプ要素の１部を拡大
した縦断面図であり、ポンプ駆動手段のポンプ係金子が
ポンプ要素の変形性壁部に衝突して生ずる凶変形を示す
。 第５図、Ａ−Ｆはポンプ要素の出口オリフィスの一連の
一部切欠拡大縦断面図であシ、微小液滴の生成と分与を
示す。 第６図は本発明の微小液滴分与機に用いられるポンプ要
素の一変更態様を示す等角透視図である。 第７図は第１図の分与機の一部の運転位置に設置された
、第６図と同様の、ポンプ要素の変更態様を示す等角透
視図であり、その一部を第６図の切断線■−■に沿って
縦断面として示すものである。 第８図は本発明の微小液滴分与機の別の変更態様を示す
一部切欠き等角透視図である。 １０　、１０’・・・ポンプ要素　　１１　、１１’・
・・ポンプ駆動手段１２．１２’・・・運搬台手段　１
３．１３’・・・標的部材１４　、１４’・・・基礎部
材　　　１５・・・支持部材１６・・・水平支持棒　　
　　１６′・・・テーブル１７・・・溝穴　　　　　　
１８・・・ネジ１９・・・クランプ台部材　　１９′・
・・突起２０．２０’、２４．２４’・・・半円筒状溝
２１．２１’・・・孔　　　　　　２２．２２’・・・
クランプ部材２３．２３’・・・ネジ　　　　２５・・
・本体部材２６　、２６’、　２７・・・脚部 ２８．２８’・・・出口オリフィス部材２９．２９’・
・・出口オリフィス ３０．３０’・・・調節台部材　３１．３１’・・・枠
部材３２．３２’、３３．３３’、４１，４１’・・・
フランジ３５　、３５’・・・ソレノイドコイル３６．
３６’・・・ポンプ係合子３８．３８’・・・バネ３９
　、３９’・・・係止部材　４５．４５’、５１．５１
’・・・突起４６．４６’、５２・・・水平孔 ４７．４７’、５３，５３’・・・親ネジ４８．４８’
、　５４　、５４’・・・ヘッド４９．４９１儒溝・滑
り路 ４４．４４’、５０．ＳＯ’・・・運搬台部材５５・・
・直流電源 ５６・・・可変周波数パルス発生器 ５７・・・可変パルス巾制御器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ポンプ要素と、該ポンプ要素を運転位置に脱離自
   在に取付けるための手段と、ポンプ駆動手段とから成り
   ； 該ポンプ要素が、分与すべき液体を容れるに適する小室
   と、該小室に連絡する狭隘な出口オリフィスと、弾力性
   の変形性壁部を有し； 該ポンプ駆動手段が、引込み位置から、前記運動位置に
   取付けられたポンプ要素の変形性壁部がポンプ係合子に
   よって変形される位置である突出し位置まで移動し得る
   ポンプ係合子から成り；かつ 該ポンプ駆動手段が、該ポンプ要素の壁部に衝突による
   凹変形を惹起し、その結果、該ポンプ要素の小室中の液
   体内に圧力パルスを発生せしめることによって出口オリ
   フィスから微小液滴を分与せしめるのに有効な速度で、
   該ポンプ保合子をその引込み位置から突出し位置に移動
   するべく選択的に駆動することができることを特徴とす
   る、生化学分析工程で有用な微小液滴分与機。 ２、該ポンプ駆動手段が、ポンプ係合子が突出し位置に
   移動した後にポンプ係合子を引込み位置に戻すための手
   段を含む特許請求の範囲第１謂記載の分与機。 ３、　ポンプ要素が使い捨てされ得る特許請求の範囲第
   １項記載の分与機。 ４、　ポンプ要素の変形性壁部が管状である特許請求の
   範囲第１項記載の分与機。 ５、　ポンプ駆動手段が電気応答性である特許請求の範
   囲第１項記載の分与機。 ６、　ポンプ駆動手段が電磁素子もしくは電気音響素子
   から成る特許請求の範囲第１項記載の分与機。 ７、　ポンプ駆動手段が気体圧で作動する特許請求の範
   囲第１項記載の分与機。 ８゜　前記運転位置に置かれたポンプ要素の出口オリフ
   ィスから分与される液体を受取るべき位置に標的部材を
   取付ける手段を有する特許請求の範囲第１項記載の分与
   機。 ９、　前記運転位置に置かれたポンプ要素の出口オリフ
   ィスから分与される液体を受取るべき位置に、ぺ）　１
   ７皿その他の類似物を取付ける手段を有する特許請求の
   範囲第１項記載の分与機。 １０、　　前記運転位置に置かれたポンプ要素の出口オ
   リフィスから分与される液体を受取るべき位置に標的部
   材を取付ける手段と；出口オリフィスから液体が分与さ
   れる方向と直交する平面内の、出口オリフィスと標的部
   材の相対的位置を調節するための手段を有する、特許請
   求の範囲第１項記載の分与機。 １１、　　前記運転位置に置かれたポンプ要素の出口オ
   リフィスから分与される液体を受取るべき位置にペトリ
   皿その他の類似物を取付ける手段と；出口オリフィスか
   ら液体が分与される方向と直交する平面内の、出口オリ
   フィスとベトリ皿その他の類似物の相対的位置を調節す
   るための手段を有する、特許請求の範囲第１項記載の分
   与機。 （３） １２　　前記運転位置に置かれたポンプ要素の出口オリ
   フィスから分与される液体を受取るべき位置にペトリ皿
   その他の類似物を移動可能に取付ける手段であって、出
   口オリフィスから液体が分与される方向と直交する平面
   内のべ）　１７皿その他の類似物の位置を調節するため
   の手段を具備するものを有する、特許請求の範囲第１項
   記載の分与機。 １３、　　前記運転位置に置かれたポンプ要素の出口オ
   リフィスから分与される液体を受取るべき位置にペトリ
   皿その他の類似物を移動可能に取付ける手段であって、
   該取付は手段が出口オリフィスから液体が分与される方
   向と直交する平面内の第１の直線路に沿ってぺ）　１７
   皿その他の類似物を移動させる第１の調節手段と、前記
   平面内で第１の直線と直交する第２の直線路に沿ってぺ
   ）　１７皿その他の類似物を移動させる第２の調節手段
   とから成るものを有する、特許請求の範囲第１項記載の
   分与機。 １４、　　ポンプ要素を取付けるための手段が、該ポン
   プ要素を前記運転位置に往還せしめる働きをす（４） ることかできる可動支持体によって搬送される特許請求
   の範囲第１項記載の分与機。 １５、　　ポンプ要素を取付けるための手段が、該ポン
   プ要素を前記運転位置に往還せしめる働きをすることが
   できる可動支持体によって搬送され、しかも前記運転位
   置に置かれたポンプ要素の出口オリフィスから分与され
   る液体を受取るべき位置に標的部材を取付ける手段を有
   する特許請求の範囲第１項記載の分与機。 １６、　　複数の、ポンプ要素を取付けるための手段が
   、各ポンプ要素を前記運転位置に往還せしめる働きをす
   ることができる可動支持体によって搬送され、しかも、
   前記運転位置に置かれたポンプ要素の出口オリフィスか
   ら分与される液体を受取るべき位置に標的部材を取付け
   る手段を有する特許請求の範囲第１項記載の分与機。 １７、　　複数の、ポンプ要素を取付けるための手段が
   、各ポンプ要素を前記運転位置に往還せしめる働きをす
   ることができる回転支持体によって搬送され、しかも、
   前記運転位置に置かれたポンプ要素の出口オリフィスか
   ら分与される液体を受取るべき位置に標的部材を取付け
   る手段を有する特許請求の範囲第１項記載の分与機。 １８、　　運転位置に置かれたポンプ要素の出口オリフ
   ィスが下・を・向き、前記ポンプ要素の小室の一部が出
   口オリフィスの高さよシ低い位置に達し、該出口オリフ
   ィスと該ポンプ要素の小室とがサイホン型に連結され、
   その結果、出口オリフィスにおいて、凹面メニスカスが
   生じるのに有効な負圧が液中に生じるようになっている
   特許請求の範囲第１項記載の分与機。 １９、　　ポンプ駆動手段のポンプ保合子の突出し位置
   を調節する手段を有し、これによってポンプ要素の変形
   性壁部に既定変形量を与えるととができる特許請求の範
   囲第１項記載の分与機。 ２０、　　ポンプ駆動手段のポンプ保合子の移動速度を
   調節する手段を有する特許請求の範囲第１項記載の分与
   機。 ２１、　　ポンプ駆動手段が、ポンプ保合子が突出し位
   置に移動した後に、ポンプ保合子を引込み位置に戻す手
   段を有し、該ポンプ駆動手段が繰返し動作を行い、それ
   によって既定分与サイクル内に出口オリフィスから微小
   液滴を連続して分与せしめる手段を有する特許請求の範
   囲第１項記載の分与機。 ２２、　　ポンプ駆動手段が、ポンプ保合子が突出し位
   置に移動した後に、ポンプ保合子を引込み位置に戻す手
   段を有し、該ポンプ駆動手段は選択的に反復運動を々し
   、かつ、該ポンプ駆動手段の−続きの作動回数を制御し
   、それによって既定分与サイクル内に分与すべき微小液
   滴数を制御する手段を有する特許請求の範囲第１項記載
   の分与機。 ２３、　　分与すべき液体を内蔵し、かつ、下に向いた
   、狭隘な出口オリフィスを有するポンプ要素と；作動し
   たとき、ポンプ要素が微小液滴を分与するべく働く、ポ
   ンプ要素の駆動手段と；出口オリフィスから分与された
   液体を受取るべき位置にペトリ皿その他の類似物を取付
   ける手段と：出口オリフィスとペトリ皿その他の類似物
   の水平方向における相対的位置を調節するための手段と
   から（７） 成る特許請求の範囲第１項記載の分与機。 ２４、　　出口オリフィスとペトリ皿の相対的位置の調
   節をベトリ皿を取付ける手段によってなされる特許請求
   の範囲第２３項記載の分与機。 ２５、　　出口オリフィスとペトリ皿の相対的位置の調
   節を、第１の直線水平路に沿って、べ）　１７皿を搬送
   する第１の調節手段と、該第１の直線水平路と同一面内
   で直交する第２の直線水平路に沿ってペトリ皿を搬送す
   る第２の調節手段とから成りベトリ皿取付は手段によっ
   てなされる特許請求の範囲第２３項記載の分与機。 ２６、選択的に、ポンプ駆動手段が反復作動するような
   らしめ、それによって選択に応じ、単一微小液滴もしく
   は−続きの既定微小液滴数を、出口オリフィスの位置と
   の関係で定められた位置のペトリ皿上に分与せしめる手
   段を有する特許請求の範囲第２３項記載の分与機。 ２７、　　ポンプ駆動手段が電気応答性であシ、出口オ
   リフィスの位置との関係で定められた位置のペトリ皿上
   に、選択的に単一微小液滴もしくは一統（８） きの既定微小液滴数を分与せしめるために、該ポンプ駆
   動手段に接続された可変周波数パルス発生器を含む手段
   を有する特許請求の範囲第２３項記載の分与機。 ２８、　　ポンプ駆動手段が巻線式電磁子から成り；直
   流電源と、可変周波数発生器と、巻線式電磁子へ選択的
   に単一印加電気パルスもしくは−続きの既定印加電気パ
   ルスを送信するべく該電磁子に接続された可変パルス巾
   制御器を含む手段を有し；該印加電気パルスに応じて、
   対応する単−微小液滴もしくは−続きの既定微小液滴数
   を出口オリフィスの位置との関係で定められた位置のべ
   ）　ＩＪ皿上に分与する特許請求の範囲第２３項記載の
   分与機。 ２９、　　狭隘な出口オリフィスと、弾力性の変形性壁
   部を有する、分与される液体の容器から成り：該壁部の
   既定の衝突凹変形によって、出口オリフィスからの微小
   液滴の分与を惹起する圧力パルスが該容器中の液体内に
   有効に発生されることを特徴とする、生化学分析工程に
   有用な微小液滴分与機の使い捨てポンプ要素。 ３０、容器は実質的にＵ字形をした小室を意味し；出口
   オリフィスが該Ｕ字形小室の１つの脚部外端に配設され
   ：該小室の１つの脚部の壁部の少なくとも１部が前記変
   形性壁部である特許請求の範囲第２９項記載の使い捨て
   ポンプ要素。 ３１、容器が実質的にＵ字形をした−続きの管材で形成
   され；出口オリフィスが該Ｕ字形管材の１つの脚部外端
   に配設され；該１つの脚部に前記変形性壁部がある特許
   請求の範囲第２９項記載の使い捨てポンプ要素。 ３２、　　容器は実質的にＵ字形をした小室を意味し；
   該Ｕ字形小室の１つの脚部の１部が前記変形性壁部を有
   する−続きの弾力性管材で形成され；該１つの脚部の外
   端が出口オリフィスとなって終っている特許請求の範囲
   第２９項記載の使い捨てポンプ要素。 ３３、　　ポンプ要素を取付ける手段と協働するように
   造られた肩掛手段を有する特許請求の範囲第２９項記載
   の使い捨てポンプ要素。 ３４、分与すべき液体の既定量を内蔵し、使用直前迄、
   該既定量の内蔵液体を保持するだめの、脱離可能な密封
   手段を有する特許請求の範囲第２９項記載の使い捨てポ
   ンプ要素。 ３５、　　実質的にＵ字形の小室である通路が内股され
   た、有機プラスチックその他の類似物から成る本体から
   成り；該Ｕ字形の小室の１つの脚部が、前記変形性壁部
   を有する、−続きの、弾力性の変形性管材の一端に連絡
   し；該−続きの管材の他端が狭隘な出口オリフィスとな
   って終っている特許請求の範囲第２９項記載の使い捨て
   ポンプ要素。 ３６、　　寒天媒体その他の類似物の別々の表面部分に
   、既定微小液体量を加える方法であって：該表面部に微
   小液滴の形で該液体を加え、所肇の表面部分に分与され
   る微小液滴数がその表面部分に既定微小液体量を加える
   のに要する液滴数にすることを特徴とする方法。 ３７、　　隣接表面部分に加える液体を互に同種本しく
   け異種のものとし、かつ、該表面部分の１つに加える微
   小液体量を隣接表面部分に加える液体量と同量もしくは
   異なる量とする特許請求の範囲第３６項記載の方法。 ３８、　　別々の表面部分を１つの直線状の列内に離間
   して配置し、同種もしくは異種の液体をその列内の互に
   隣接する表面部分にそれぞれ加え、該表面部分のうちの
   １つに加える微小液体量をその列内の隣接する表面部分
   に加える量と同量もしくは異なる量とする特許請求の範
   囲第３６項記載の方法。 ３９、　　別々の表面部分を少なくとも２本の直線状の
   列に、それぞれ離間させて並べ、同種もしくは異種の液
   体を該２本の列の表面部分に加える特許請求の範囲第３
   ６項記載の方法。 ４０、別々の表面部分を少なくとも２本の、実質的に平
   行な列に、それぞれ離間させて並べ、所定の列の表面部
   分には同種の液体を加え、別の列の表面部分には異種の
   液体を加え、所定の列の成る表面部分に加える微小液体
   量はその列の隣接表面部分に加える液量と同量もしくは
   異なる量とする特許請求の範囲第３６項記載の方法。