WO2015156331A1 - 液体注入用アタッチメント及び液体注入方法 - Google Patents

液体注入用アタッチメント及び液体注入方法 Download PDF

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WO2015156331A1
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liquid injection
pipette
tip
gasket
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宇田 徹
豪基 岡田
広 梅林
雄輝 室田
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Nok株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an attachment for liquid injection and a liquid injection method, and more particularly, to an attachment for liquid injection used when a liquid is injected into an inlet into which liquid is introduced using a pipette and a liquid injection method using the same.
  • an attachment for liquid injection used when a liquid is injected into an inlet into which liquid is introduced using a pipette and a liquid injection method using the same.
  • Micro Total Analysis Systems As known by the name of Micro Total Analysis Systems ( ⁇ TAS) or Lab-on-Chip, the microchannels and ports that constitute the flow path of a predetermined shape in the substrate
  • ⁇ TAS Micro Total Analysis Systems
  • a microfluidic chip that is provided with a fine structure and performs various operations such as chemical reaction, synthesis, purification, extraction, generation and / or analysis of substances within the fine structure has attracted attention.
  • Microfluidic chips are expected to be applied to a wide range of applications such as genomic analysis, genomic drug discovery, protein analysis, preventive diagnosis, clinical diagnosis or drug screening, and chemical analysis, food analysis or environmental monitoring. .
  • the microfluidic chip uses a small amount of sample and reagent compared to the conventional method, can be disposable, and can greatly reduce the analysis processing time. Further, the inspection cost can be reduced and the inspection result can be presented quickly.
  • Non-Patent Document 1 a method using an adhesive has been devised as a method for fixing the liquid feeding tube and the microfluidic chip.
  • an adhesive it is necessary to bond the liquid feeding tube and the microfluidic chip, which is complicated.
  • the present invention enables simple liquid injection into the introduction port only by attaching the pipette or the tip of the pipette tip at the time of liquid injection into the introduction port, and there is a risk of deformation or breakage of the pipette or pipette tip. It is an object of the present invention to provide a liquid injection attachment that can exhibit excellent sealing performance and suppress liquid leakage during liquid injection.
  • the present invention can exhibit a good sealing performance without the risk of deformation or breakage of the pipette or pipette tip when liquid is injected into the introduction port, and can prevent liquid leakage and can easily perform liquid injection work. It is an object to provide a liquid injection method.
  • a liquid injection attachment that is detachably attached to a pipette that injects into an inlet into which liquid is introduced, or a pipette tip attached to the pipette,
  • a cylindrical attachment body having a liquid outlet at the tip and an insertion port into which the tip of the pipette or pipette tip is inserted at the rear end;
  • An attachment for liquid injection comprising: a gasket made of a rubber-like elastic body provided around the liquid outlet of the attachment main body.
  • attachment body is made of a synthetic resin.
  • the inner surface of the attachment main body on the insertion port side has a tapered surface that is inclined so that the front port widens toward the outer side from the midway portion in the axial direction toward the insertion port.
  • a stepped portion is provided on the distal end surface of the attachment main body so as to surround the liquid outlet, and the gasket is provided in the stepped portion so as to protrude from the distal end surface of the attachment main body. 4.
  • the liquid injection attachment as described in 1), 2) or 3) above.
  • the gasket has a stopper portion that protrudes to the tip side from the liquid outlet on the outer peripheral side of the gasket of the attachment body, and the gasket protrudes to the tip side from the tip surface of the stopper portion. 4.
  • the liquid injection attachment according to 1, 2, or 3.
  • the gasket is provided with a lip that seals by being crushed when coming into contact with the periphery of the introduction port at the tip of the gasket body provided around the liquid outlet of the attachment body. 10.
  • the liquid injection attachment according to any one of 1 to 9 above.
  • a liquid injection method comprising sealing a liquid to be injected into an inlet.
  • the present invention it is possible to easily inject liquid into the introduction port by simply attaching it to the tip of the pipette or pipette tip at the time of injecting liquid into the introduction port. It is possible to provide an attachment for liquid injection that exhibits good sealing performance without fear of breakage and can suppress liquid leakage during liquid injection.
  • FIG. 1 The perspective view of the state used for the pipette which shows an example of the attachment for liquid injection which concerns on this invention
  • FIG. 1 A diagram showing an example of a micropipette and a pipette tip Sectional drawing of the attachment for liquid injection shown in FIG. Sectional drawing of the use condition explaining the effect
  • Sectional drawing of the use condition which shows another example of the attachment for liquid injection which concerns on this invention
  • Sectional drawing of the use condition which shows another example of the attachment for liquid injection which concerns on this invention
  • Sectional drawing of the use condition which shows another example of the attachment for liquid injection which concerns on this invention
  • Sectional drawing of the use condition which shows the state which applied the load to the attachment for liquid injection shown in FIG.
  • Sectional drawing of the use condition which shows another example of the attachment for liquid injection which concerns on this invention
  • the figure which looked at the attachment for liquid injection shown in Drawing 8 from the tip side (A) is sectional drawing of the use condition explaining the effect
  • action and effect of the attachment for liquid injection shown in FIG. (A) is the figure which looked at another example of the stopper part from the front end side of the attachment for liquid injection
  • (b) is sectional drawing of the attachment for liquid injection which shows another example of a stopper part
  • Sectional drawing of the use condition which shows another example of the attachment for liquid injection which concerns on this invention
  • Sectional drawing of the use condition which shows the state which applied the load to the attachment for liquid injection shown in FIG.
  • Sectional drawing of the use condition which shows another example of the attachment for liquid injection which concerns on this invention
  • the attachment for liquid injection according to the present invention is used when performing a liquid injection operation using a pipette to an introduction port such as a microchannel of a microfluidic chip into which liquid is introduced.
  • the pipette is used for sucking and injecting a small amount of liquid in the microliter unit as shown in FIG. 2 in addition to the pipette 100 for sucking and injecting the liquid by the rubber ball 102.
  • the attachment for liquid injection according to the present invention is not limited to one that is detachably attached to the tip 101 of the pipette 100 or the tip 111 of the micropipette 110.
  • the pipette 100 or the micropipette 110 can be used by being detachably attached to the tip 121 of the pipette tip 120 attached to the tip of the pipette 100 or the micropipette 110.
  • the tip portion 101 of the pipette 100 and the tip portion 121 of the pipette tip 120 those which are usually commercially available and made by injection molding using thermoplastic resin as a molding material can be used.
  • FIG. 1 a case where a liquid injection attachment is detachably attached to a tip portion 101 of a pipette 100 that sucks and injects liquid with a rubber ball 102 will be described.
  • the description can also be applied to a case where the tip 111 of the micropipette 110 and the tip 121 of the pipette tip 120 shown in FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view of a state in which an example of a liquid injection attachment according to the present invention is attached to the tip of a pipette, and shows an enlarged portion surrounded by a one-dot chain line circle.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid injection attachment shown in FIG.
  • the liquid injection attachment 1 has an attachment main body 11 attached to the tip 101 of the pipette 100 and a gasket 12 held by the attachment main body 11.
  • the attachment main body 11 has a cylindrical shape so that it can be detachably attached to the outer periphery of the tip 101 of the pipette 100.
  • the tip (lower end in FIG. 3) of the attachment main body 11 is a liquid outlet 11a through which the liquid in the pipette 100 flows out, and the rear end (upper end in FIG. 3) is an insertion port into which the tip 101 of the pipette 100 is inserted. 11b.
  • the attachment body 11 can be formed in a cylindrical shape having a constant inner diameter from the liquid outlet 11a to the insertion port 11b.
  • the tapered shape gradually decreases in diameter from the insertion port 11b toward the liquid outlet port 11a. It is preferable to have a funnel shape. As shown in FIG. 3, the inner surface of the attachment body 11 is formed in a funnel shape that is inclined at a constant angle in the axial direction.
  • the attachment main body 11 is generally formed of a material harder than the gasket 12 in order to maintain a stable mounting state with respect to the tip portion 101 and to hold the gasket 12 stably.
  • the specific material is not particularly limited, but is preferably a synthetic resin that is inexpensive and easy to mold.
  • the specific synthetic resin is appropriately selected depending on the type of liquid, and examples thereof include thermoplastic resins such as polyethylene and polypropylene.
  • the gasket 12 is formed of a rubber-like elastic body.
  • the gasket 12 is provided around the liquid outlet 11a so as to surround the liquid outlet 11a of the attachment body 11.
  • the gasket 12 is formed by an O-ring having a circular cross section, and further protrudes from the liquid outlet 11a toward the distal end side of the attachment body 11 (the lower side in FIG. 3).
  • the gasket 12 is a separate member from the attachment main body 11, it can be formed of a material having a good sealing property specialized in sealing performance. For this reason, compared with the case where the whole attachment is formed with an elastic body like the past, the selection range of the gasket material which can be used becomes wide.
  • the rubber-like elastic body forming the gasket 12 can be freely selected depending on the material used for the attachment body 11 and the type of liquid. For example, silicone rubber, fluorine rubber, acrylic rubber, nitrile rubber, butyl rubber, or the like is used. be able to.
  • the gasket 12 is integrally formed directly with the attachment main body 11, but a separately molded gasket 12 may be bonded around the liquid outlet 11a.
  • the operation and effect of the liquid injection attachment 1 are exemplified by the case where the liquid E is injected into the introduction port 202 of the microchannel 201 formed in the microfluidic chip 200. I will explain.
  • the liquid injection attachment 1 When injecting the liquid E in the pipette 100 into the microchannel 201 of the microfluidic chip 200, first, the liquid injection attachment 1 is attached to the tip 101 of the pipette 100. Thereafter, the liquid injection attachment 1 is pressed against the upper surface 200 a of the microfluidic chip 200, and the gasket 12 is brought into contact with the periphery of the introduction port 202.
  • the gasket 12 is compressed and deformed, and a reaction force due to the compressive deformation is generated in the gasket 12.
  • the liquid injection attachment 1 according to the present invention effectively utilizes the reaction force generated by the compressive deformation of the gasket 12 at the time of liquid injection. That is, the reaction force of the gasket 12 opposes the injection pressure at the time of liquid injection. Therefore, the liquid injection attachment 1 exhibits good sealing performance, and the liquid E is introduced into the microchannel 201 from the pipette 100 via the liquid outlet 11a and the inlet 202 without leaking outside.
  • the only part that exhibits sealing performance by compressive deformation is the gasket 12 provided at the tip of the attachment body 11.
  • the load applied at the time of sealing need only be a small load that compresses and deforms only the gasket 12, and it is not necessary to apply a large load as in the conventional attachment made entirely of elastomer.
  • the tip 101 of the pipette 100 is supported from the outer periphery by the cylindrical attachment body 11. Therefore, according to the attachment 1 for liquid injection, the gasket 12 can be easily compressed and deformed with a small load without exerting the risk of deformation or breakage of the tip 101 during liquid injection, and good sealing performance can be exhibited. .
  • the liquid injection attachment 1 has a small number of parts and a simple configuration, so that the manufacturing cost is low. Furthermore, since the liquid injection attachment 1 can be disposable, no cleaning work is required. Therefore, there is no liquid contamination.
  • the gasket 12 shown in this embodiment is formed by an O-ring, which is a preferable aspect in the present invention.
  • the gasket 12 made of an O-ring has a lip 12a having a circular arc cross section at the tip.
  • Such a liquid injection attachment 1 can be applied to an automatic pipetting device or a pipetting robot. As a result, the liquid injection operation can be automated. Furthermore, it is also possible to simultaneously inject liquid into a plurality of inlets by attaching each tip of the multichannel pipette.
  • FIG. 5 is a sectional view of the usage state showing another example of the liquid injection attachment according to the present invention. Since the parts having the same reference numerals as those of the liquid injection attachment 1 shown in FIGS. 1 to 4 are parts having the same configuration, the description thereof is incorporated here and is omitted here.
  • This liquid injection attachment 2 is different from the liquid injection attachment 1 described above in that the inner surface of the attachment main body 11 on the side of the insertion port 11b is formed in a tapered shape with a wider opening toward the outside. Yes.
  • the liquid injection attachment 2 has a tapered funnel shape that gradually decreases in diameter from the insertion port 11b toward the liquid outlet port 11a, similar to the liquid injection attachment 1 described above.
  • the insertion port 11b is further widened outward.
  • the inner surface of the attachment body 11 has a tapered surface 11c that is inclined so that the inclination angle changes in the middle part in the axial direction and further widens toward the outer side from the middle part toward the insertion port 11b. ing.
  • the tapered surface 11c does not come into close contact with the outer peripheral surface of the tip 101 when the tip 101 of the pipette 100 is inserted into the insertion port 11b, and increases in the radial direction from the middle of the attachment body 11 toward the insertion port 11b. It is formed to spread gradually.
  • the liquid injection attachment 2 has the following effects in addition to the effects exhibited by the liquid injection attachment 1 described above. Since the liquid injection attachment 2 has a wide opening on the insertion port 11b side, even when the center axis of the tip 101 and the center axis of the attachment body 11 are misaligned when attached to the tip 101 of the pipette 100, The tip 101 can be smoothly guided into the insertion port 11b by the tapered surface 11c. Therefore, the effect of improving the workability of mounting to the tip 101 can be obtained.
  • Such an effect is particularly remarkable when the liquid injection attachment 2 is applied to an automatic liquid injection system using an automatic pipetting device or a pipetting robot. That is, when fitting the tip of an automatic pipetting device or pipetting robot with an attachment, high positioning accuracy including a linear motion mechanism is required. In some cases, high processing accuracy of the tip and attachment is also required. For this reason, an expensive automatic pipetting device or a pipetting robot may be required.
  • FIG. 6 is a sectional view of a usage state showing still another example of the liquid injection attachment according to the present invention. Since the parts having the same reference numerals as those of the liquid injection attachment 1 shown in FIGS. 1 to 4 are parts having the same configuration, the description thereof is incorporated here and is omitted here.
  • This liquid injection attachment 3 is different from the liquid injection attachment 1 in the structure for attaching a gasket to the attachment main body 11.
  • the liquid injection attachment 3 is provided with a step portion 11 d so as to surround the liquid outlet 11 a of the attachment body 11.
  • the step portion 11d is recessed in a circular shape in the axial direction from the distal end surface 11e of the attachment main body 11, and is formed concentrically with the liquid outlet 11a.
  • the liquid outlet 11a opens at the bottom surface of the step portion 11d.
  • the gasket 13 is formed in an annular shape by a rubber-like elastic body similar to the gasket 12 of the liquid injection attachment 1, and is bonded and fixed in the step portion 11d.
  • the gasket 13 protrudes from the distal end surface 11e of the attachment main body 11 in a state where the gasket 13 is housed in the stepped portion 11d as described above.
  • the protruding tip of the gasket 13 is formed in an arc shape as shown in FIG. 6, and thus has a lip 13a similar to the gasket 12 made of the O-ring of the liquid injection attachment 1 described above. preferable.
  • the liquid injection attachment 3 has the following effects in addition to the effects exhibited by the liquid injection attachment 1 described above.
  • the distal end surface 11e of the attachment main body 11 abuts around the introduction port 202, and this distal end surface 11e is a stopper. To play a role. Therefore, according to this liquid injection attachment 3, it is possible to prevent excessive compression deformation of the gasket 13 and maintain stable sealing performance.
  • Such an effect is particularly remarkable when applied to an automatic liquid injection system using an automatic pipetting device or a pipetting robot. That is, when the automatic pipetting device or pipetting robot tip is automatically fitted to the liquid injection attachment, the accuracy of positioning control in the height direction of the tip is low or the tip or attachment body 11 is inserted. If the processing accuracy of the opening 11b is low, the insertion height of the tip portion with respect to the insertion opening 11b of the attachment body 11 may vary. At this time, if the load at the time of liquid injection is kept constant, the load applied to the gasket also varies, and the gasket may be excessively compressed.
  • the tip surface 11e of the attachment body 11 serves as a stopper to prevent excessive compression, so that stable sealing performance can be achieved. Can be maintained. Further, there is no need to use an expensive automatic pipetting device or pipetting robot capable of controlling the position in the height direction with high accuracy, or to maintain the machining accuracy of the insertion port 11b of the attachment body 11 at a high level.
  • the liquid injection attachment 3 has a stable sealing performance by the gasket 13 over a range from the time when the gasket 13 abuts the periphery of the introduction port 202 to the time when the front end surface 11 e abuts the periphery of the introduction port 202. It can be exhibited better.
  • the liquid injection attachment 3 has a tapered surface 11 c (FIG. 5) on the inner surface on the insertion port 11 b side of the attachment body 11, with a wider opening toward the outside. Of course, it may be formed.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a usage state showing still another example of the liquid injection attachment according to the present invention
  • FIG. 9 is a view of the liquid injection attachment shown in FIG. Since the parts having the same reference numerals as those of the liquid injection attachment 1 shown in FIGS. 1 to 4 are parts having the same configuration, the description thereof is incorporated here and is omitted here.
  • the attachment 4A for liquid injection is different from the attachment 1 for liquid injection described above in that the attachment main body 11 has a stopper portion 11f for preventing inclination.
  • the attachment body 11 of the attachment 4A for liquid injection is provided with a stopper portion 11f that protrudes from the liquid outlet 11a toward the tip side on the outer peripheral side of the gasket 12.
  • the stopper portion 11f shown in the present embodiment is formed in a cylindrical shape, and is formed concentrically with the attachment main body 11 so as to surround the gasket 12 with a certain distance on the outer peripheral side of the gasket 12. .
  • the stopper portion 11f is connected to the attachment body 11 by an appropriate number of connecting portions 11g. Further, the distal end surface 11h of the stopper portion 11f is arranged at a position protruding from the distal end surface 11e of the attachment body 11 and the gasket 12 is further distal to the distal end surface 11h of the stopper portion 11f. Protruding.
  • the liquid injection attachment 4A in addition to the effects exhibited by the liquid injection attachment 1, the following effects are achieved.
  • the pipette 100 and the attachment 4A for liquid injection are in contact with the upper surface 200a of the microfluidic chip 200 as shown in FIG.
  • the front end surface 11h of the stopper portion 11f contacts the upper surface 200a on the outer peripheral side of the gasket 12. Accordingly, the stopper portion 11f supports the tilted liquid injection attachment 4A and suppresses excessive tilting further.
  • the tilt of the pipette 100 and the liquid injection attachment 4A can be easily corrected with the tip surface 11h of the stopper portion 11f in contact with the upper surface 200a as a fulcrum.
  • the gasket 12 is compressed and deformed with respect to the upper surface 200a of the microfluidic chip 200 in a state where the pipette 100 and the liquid injection attachment 4A are always maintained in a preferable posture, so that liquid can be injected. Accordingly, it is possible to further improve the good sealing performance when the liquid is injected.
  • the stopper portion 11 f also plays a role of a stopper because the tip surface 11 h abuts around the introduction port 202 as shown in FIG. .
  • pouring the excessive compression of the gasket 13 can be prevented and the stable sealing performance can also be maintained.
  • Such an effect is particularly remarkable when applied to an automatic liquid injection system using an automatic pipetting device or a pipetting robot. That is, as described in the liquid injection attachment 3, even when an excessive load is applied due to variations in the insertion height of the attachment body 11 with respect to the distal end portion 101, according to this liquid injection attachment 4 A, FIG. ), The front end surface 11h of the stopper portion 11f serves as a stopper. For this reason, excessive compression of the gasket 12 can be prevented and stable sealing performance can be maintained. Further, there is no need to use an expensive automatic pipetting device or pipetting robot capable of controlling the position in the height direction with high accuracy, or to maintain the machining accuracy of the insertion port 11b of the attachment body 11 at a high level.
  • the protrusion height of the gasket 12 from the tip surface 11e of the attachment body 11 is h3, and the protrusion height of the stopper portion 11f from the tip surface 11e of the attachment body 11 is set.
  • the minimum allowable displacement amount and the maximum allowable displacement amount are the minimum value and the maximum value of the displacement amount that can maintain the sealing performance of the gasket.
  • the liquid injection attachment 4A is stable by the gasket 12 over a range from the time when the gasket 12 comes into contact with the periphery of the introduction port 202 to the time when the front end surface 11h of the stopper portion 11f comes into contact with the circumference of the introduction port 202.
  • the sealed performance can be exhibited better.
  • the stopper portion 11f shown in FIGS. 8 and 9 is formed in a cylindrical shape. According to this, since the pipette 100 and the liquid injection attachment 4A can be easily returned to the vertical direction regardless of the direction of 360 °, this is a preferable mode. However, the stopper portion 11f is partially arranged in at least three locations so as to have a uniform angle around the liquid outlet 11a, for example, as in the liquid injection attachment 4B shown in FIG. It may be a thing.
  • the stopper portion 11f is not limited to being integrally formed with the attachment main body 11.
  • the stopper portion 11f may be formed separately from the attachment main body 11.
  • the stopper portion 11f is preferably detachable from the outer peripheral surface of the attachment main body 11. Since the stopper part 11f can be provided as needed, useless use of the stopper part 11f can be eliminated.
  • liquid injection attachments 4A to 4C also have a tapered surface 11c (see FIG. 5) having a wider opening toward the outside on the inner surface of the attachment main body 11 on the insertion port 11b side, as with the liquid injection attachment 2 described above. Of course, 5) may be formed.
  • FIG. 12 is a sectional view of the usage state showing still another example of the liquid injection attachment according to the present invention. Since the parts having the same reference numerals as those of the liquid injection attachment 1 shown in FIGS. 1 to 4 are parts having the same configuration, the description thereof is incorporated here and is omitted here.
  • the liquid injection attachment 5 is different from the gasket 12 of the liquid injection attachment 1 in the shape of the gasket.
  • the gasket 14 of the liquid injection attachment 5 is formed of the same elastic body as the gasket 12 of the liquid injection attachment 1 described above, but is easy when a load is applied to the tip of the gasket body 14a. It is different in that it has a structure integrally provided with a lip 14b that seals by being crushed.
  • the gasket main body 14 a is an annular body having a rectangular cross section, and is provided around the liquid outlet 11 a of the attachment main body 11.
  • the front end surface 14c of the gasket body 14a is a flat surface.
  • the lip 14b is formed of an annular ridge that integrally protrudes from a part of the tip surface 14c of the gasket body 14a.
  • the liquid injection attachment 5 has the following effects in addition to the effects exhibited by the liquid injection attachment 1 described above. Since the protruding lip 14 b is provided at the tip of the gasket 14, the lip 14 b comes into contact with the upper surface 200 a around the introduction port 202 when liquid is injected. When a load is applied to the gasket 14, the lip 14 b is easily crushed and seals the periphery of the introduction port 202 as shown in FIG. 13. For this reason, a sealing surface pressure can be raised and sealing performance can be improved more. When viewed from the entirety of the gasket 14, the lip 14 b has a very small volume, and therefore has a small crushing volume. For this reason, the load applied at the time of sealing may be smaller.
  • the attachment 5 for liquid injection exhibits particularly excellent effects when applied to an automatic pipetting device or a dispensing device that simultaneously injects liquid using a plurality of pipettes. That is, in the automatic pipetting device and the dispensing device, not only the control accuracy in the height direction of the device, but also the tolerance in the height direction of each of the plurality of pipettes affects the crushing amount of each gasket. In this case, if the accuracy in the height direction of the device or the accuracy in the height direction of each pipette is low, not only will the amount of crushing of each gasket differ, but also the reaction force when pressed against the microfluidic chip will vary. In some cases, the sealing performance varies for each liquid injection attachment.
  • the lip 14b protruding at a predetermined height from the gasket body 14a can absorb the variation in the amount of crushing caused by the variation in the height direction of the device and the plurality of pipettes.
  • variation in reaction force from the microfluidic chip 200 can be absorbed.
  • the lip 14b eliminates variations in the sealing performance for each liquid injection attachment 5 and maintains stable sealing performance. It becomes possible.
  • the gasket 14 preferably has h5> h6 when the axial height of the gasket body 14a is h5 and the axial height of the lip 14b is h6. Since the gasket body 14a having a high height (thickness) is disposed at the base of the lip 14b, the fall of the lip 14b can be suppressed. Further, since the volume of the lip 14b is sufficiently smaller than the gasket body 14a, the reaction force when the lip 14b is compressed and deformed is also reduced. For this reason, the lip 14b can exhibit a reliable sealing performance even with a small load.
  • the lip 14b shown in FIG. 12 has a triangular cross section
  • the specific cross sectional shape of the lip 14b is not particularly limited.
  • the specific dimensions of the lip portion 14b are not particularly limited.
  • the R (curvature radius) at the tip of the lip 14b can be 0.1 to 0.4 mm, preferably 0.1 to 0.3 mm.
  • the angle ⁇ of the tip of the lip 14b can be 0 to 60 °, preferably 15 to 45 °.
  • the height h6 of the lip 14b can be 0.05 to 1.0 mm, preferably 0.1 to 0.3 mm.
  • gasket 14 of the liquid injection attachment 5 can be used in place of the gaskets 12 and 13 of the liquid injection attachments 2, 3, 4A to 4C.
  • FIG. 14 is a sectional view of the usage state showing still another example of the liquid injection attachment according to the present invention. Since the parts having the same reference numerals as those of the liquid injection attachment 1 shown in FIGS. 1 to 4 are parts having the same configuration, the description thereof is incorporated here and is omitted here.
  • the attachment 6 for liquid injection shows a structure that can be preferably applied when the diameter of the introduction port 202 of the microfluidic chip 200 is larger than the outer diameter of the tip of the attachment body 11.
  • the gasket 15 of the attachment 6 for liquid injection is provided on the outer surface of the distal end portion of the attachment body 11 and seals between the inner peripheral surface (rising side surface) 202a of the introduction port 202. .
  • the gasket 15 is provided so as to protrude in the radial direction from the outer peripheral surface of the attachment main body 11 by an elastic body similar to the gasket 12 of the liquid injection attachment 1 described above.
  • the outer diameter of the gasket 15 is formed to be slightly larger than the inner diameter of the inner peripheral surface 202a of the inlet port 202.
  • the gasket 15 is formed in a circular arc shape in cross section, but may have a trapezoidal cross section, a triangular cross section and the like as long as it protrudes in the radial direction.
  • the gasket 15 serves as a lip, and the tip ( The peak value due to the lip tip) stands, and the space between the inner peripheral surface 202a of the introduction port 202 can be satisfactorily sealed.
  • liquid injection can be performed by using the liquid injection attachments 2, 3, 4A to 4C, 5 and 6 described above in the same manner.
  • a liquid E such as a reagent contained in a sample container C such as a microtube, a sample tube, a vial, a test tube, a Spitz tube, or a conical tube is aspirated and collected by the tip 101 of the pipette 100 (FIG. 15A).
  • a sample container C such as a microtube, a sample tube, a vial, a test tube, a Spitz tube, or a conical tube is aspirated and collected by the tip 101 of the pipette 100 (FIG. 15A).
  • the liquid injection attachment 1 is not yet attached to the tip 101 of the pipette 100.
  • the pipette 100 is pulled up from the sample container C (FIG. 15B).
  • the liquid injection attachment 1 is attached to the tip 101 (FIG. 15C).
  • the attachment of the liquid injection attachment 1 is completed when the inner peripheral surface of the attachment main body 11 and the outer peripheral surface of the distal end portion 101 are in close contact with each other and further insertion is prevented.
  • the distal end surface 101a of the distal end portion 101 is located slightly closer to the insertion port 11b than the gasket 12 of the liquid injection attachment 1. For this reason, there is no possibility that the tip 101 collides with the gasket 12 and the gasket 12 is detached from the attachment body 11.
  • the pipette 100 is pressed toward the introduction 202 for introducing the liquid into the microchannel 201 of the microfluidic chip 200. That is, the gasket 12 of the liquid injection attachment 1 attached to the tip 101 of the pipette 100 is brought into contact with the periphery of the introduction port 202 provided on the upper surface 200a of the microfluidic chip 200 (FIG. 15 (d)). Since the gasket 12 is formed to have a diameter larger than the diameter of the introduction port 202, the gasket 12 is in contact with the upper surface 200 a of the microfluidic chip 200 so as to surround the opening peripheral edge of the introduction port 202. Seal.
  • the liquid E in the pipette 100 is injected into the microchannel 201 of the microfluidic chip 200 by the injection pressure of the pipette 100.
  • the gasket 12 of the liquid injection attachment 1 is compressed and deformed, and a reaction force is generated.
  • the liquid E is introduced into the microchannel 201 from the pipette 100 through the liquid outlet 11a and the inlet 202 of the liquid injection attachment 1 without leaking outside.
  • the pipette 100 or the tip 101 can be deformed or damaged only by being attached to the tip 101 of the pipette 100.
  • the seal performance by the gasket 12 can be suppressed without fear and liquid leakage can be suppressed by the sealing action of the gasket 12, and the liquid injection operation can be easily performed.
  • a commercially available product without a gasket can be used as it is.
  • the liquid injection attachment 1 is not yet attached to the tip portion 101 of the pipette 100, so that the liquid injection attachment 1 and the gasket 12 held by the liquid injection attachment 1 are provided. Is not immersed in the liquid E in the sample container C. For this reason, the liquid dripping accompanying immersion does not occur.
  • this liquid injection method can use an automatic pipetting device or a pipetting robot to fit the tip 101 of the pipette 100 and the liquid injection attachment 1 or press the pipette 100 against the microfluidic chip 200.
  • the liquid can be injected with a simple system configuration.
  • the injection can be automated.
  • a multi-channel pipette it is possible to inject a liquid into a plurality of microfluidic chips 200 simultaneously.
  • Liquid injection attachment 11 Attachment main body 11a: Liquid outlet 11b: Insertion port 11c: Tapered surface 11d: Stepped portion 11e: Tip surface 11f: Stopper portion 11g: Connection Portion 11h: Tip surface 12-15: Gasket 12a, 13a: Lip 14a: Gasket body 14b: Lip 14c: Tip surface 100: Pipette 101: Tip portion 101a: Tip surface 110: Micropipette 120: Pipette tip 121: Tip portion 200 : Microfluidic chip 200a: Upper surface 201: Microchannel 202: Inlet C: Sample container E: Liquid such as reagent

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Abstract

本発明は、導入口への液体注入時にピペット又はピペットチップの先端部に装着するだけで、導入口への簡便な液体注入を可能にすると共に、ピペット又はピペットチップの変形や破損のおそれなく良好なシール性能を発揮して、液体注入時の液漏れを抑制することのできる液体注入用アタッチメントを提供することを課題とし、液体が導入される導入口へ注入するピペット、又は該ピペットに取り付けられるピペットチップに、着脱可能に装着される液体注入用アタッチメントであって、先端に液体流出口を有し、後端にピペット又はピペットチップの先端部が挿入される挿入口を有する筒状のアタッチメント本体と、アタッチメント本体の液体流出口の周りに設けられたゴム状弾性体からなるガスケットとを備えることで解決される。

Description

液体注入用アタッチメント及び液体注入方法
  本発明は、液体注入用アタッチメント及び液体注入方法に関し、詳しくは、液体が導入される導入口に、ピペットを用いて液体を注入する際に使用する液体注入用アタッチメント及びこれを用いた液体注入方法に関する。
  マイクロ・トータル・アナリシス・システムズ(μTAS)またはラブ・オン・チップ(Lab-on-Chip)等の名称で知られるように、基板内に所定の形状の流路を構成するマイクロチャネルおよびポート等の微細構造を設け、該微細構造内で物質の化学反応、合成、精製、抽出、生成及び/又は分析など各種操作を行うマイクロ流体チップが注目されている。マイクロ流体チップは、ゲノム解析、ゲノム創薬、蛋白質分析、予防診断、臨床診断または薬物スクリーニング等の医療関係市場や、化学分析、食品分析または環境モニタリング等の幅広い用途への適用が期待されている。
  さらに、マイクロ流体チップは、従来型の手法と比較してサンプルおよび試薬の使用量が少なく、使い捨てすることができ、分析処理時間を大幅に短縮することができる。また検査コストを軽減し、検査結果を迅速に提示することができる。
 マイクロ流体チップでは、試薬等の液体を、送液チューブを通じて導入口からマイクロ流体チップ内のマイクロチャネルに注入する作業が必要となる。通常、このとき送液チューブとマイクロ流体チップを導入口で繋ぎ固定するジョイントが必要となる(非特許文献1)。その際、送液チューブとマイクロ流体チップを固定する方法として接着剤を用いる方法が考案されている。しかしながら、接着剤を用いた場合、送液チューブとマイクロ流体チップの接着加工が必要であり、煩雑である。
 そこで、分注チップの先端部に、平面部を備えたアタッチメントを装着し、液体注入時に、平面部によって導入口の周囲をシールすることが提案されている(特許文献1の図3)。アタッチメントは、全体が軟性のエラストマーによって、断面円形で先端部に近づくにつれて円の径が小さくなる形状に形成され、中央部に分注チップの先端部を嵌め合わせる穴が形成されている。従って、液体の注入時に、このアタッチメントを分注チップの先端部に装着することにより、送液チューブを用いることなく、より簡便に液体の漏れが抑制された状態で注入作業を行うことができる。
マイクロ化学チップの技術と応用  発行:丸善株式会社  p299-300
特開2012-147751号公報、図3
 しかしながら、特許文献1記載のアタッチメントは、全体が軟質のエラストマーによって形成されているため、平面部が確実にシール性能を発揮できるようにするには、シール時にアタッチメント全体を圧縮変形させるだけの大きな荷重をかけなくてはならない。これにより、分注チップの変形や破損を招くおそれがある。また、分注チップの変形や破損を避けるために荷重を小さくするとシール性能が不安定になり易い。このため、このようなアタッチメントは、分注チップの変形や破損のおそれなく安定したシール性能を発揮させることが難しいものであった。
 そこで、本発明は、導入口への液体注入時にピペット又はピペットチップの先端部に装着するだけで、導入口への簡便な液体注入を可能にすると共に、ピペット又はピペットチップの変形や破損のおそれなく良好なシール性能を発揮して、液体注入時の液漏れを抑制することのできる液体注入用アタッチメントを提供することを課題とする。
 また、本発明は、導入口への液体注入に際し、ピペット又はピペットチップの変形や破損のおそれなく良好なシール性能を発揮して液漏れを抑制できると共に、液体注入作業を簡便に行うことのできる液体注入方法を提供することを課題とする。
 本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。
 上記課題は以下の各発明によって解決される。
 1.液体が導入される導入口へ注入するピペット、又は該ピペットに取り付けられるピペットチップに、着脱可能に装着される液体注入用アタッチメントであって、
 先端に液体流出口を有し、後端に前記ピペット又は前記ピペットチップの先端部が挿入される挿入口を有する筒状のアタッチメント本体と、
 前記アタッチメント本体の前記液体流出口の周りに設けられたゴム状弾性体からなるガスケットとを備えることを特徴とする液体注入用アタッチメント。
 2.前記アタッチメント本体は合成樹脂からなることを特徴とする前記1記載の液体注入用アタッチメント。
 3.前記アタッチメント本体の前記挿入口側の内面は、軸方向の中途部から前記挿入口に向かうに従って外側に向けて間口が広がるように傾斜するテーパー面を有していることを特徴とする前記1又は2記載の液体注入用アタッチメント。
 4.前記アタッチメント本体の先端面に、前記液体流出口を取り囲むように凹んだ段部が設けられていると共に、該段部内に、前記ガスケットが前記アタッチメント本体の先端面から突出するように設けられていることを特徴とする前記1、2又は3記載の液体注入用アタッチメント。
 5.前記ガスケットの軸方向の高さをh1、前記段部の軸方向の深さをh2としたとき、h1>h2であり、且つ、h1とh2の差分Δhは、前記ガスケットの最小許容変位量と最大許容変位量の間に設定されていることを特徴とする前記4記載の液体注入用アタッチメント。
 6.前記アタッチメント本体の前記ガスケットの外周側に、前記液体流出口よりも先端側に突出するストッパー部を有すると共に、前記ガスケットは、前記ストッパー部の先端面よりも先端側に突出していることを特徴とする前記1、2又は3記載の液体注入用アタッチメント。
 7.前記ガスケットの前記アタッチメント本体先端面からの突出高さをh3、前記ストッパー部の前記アタッチメント本体先端面からの突出高さをh4としたとき、h3>h4であり、且つ、h3とh4の差分Δhは、前記ガスケットの最小許容変位量と最大許容変位量の間に設定されていることを特徴とする前記6記載の液体注入用アタッチメント。
 8.前記ストッパー部は、前記液体流出口を取り囲むように円筒状に形成されていることを特徴とする前記6又は7記載の液体注入用アタッチメント。
 9.前記ストッパー部は、前記液体流出口の周囲の少なくとも3箇所に分かれて部分的に形成されていることを特徴とする前記6又は7記載の液体注入用アタッチメント。
 10.前記ガスケットは、前記アタッチメント本体の前記液体流出口の周りに設けられたガスケット本体の先端に、前記導入口の周囲に当接した際に潰れることによってシールするリップを備えていることを特徴とする前記1~9の何れかに記載の液体注入用アタッチメント。
 11.前記ガスケット本体の軸方向の高さをh5、前記リップの軸方向の高さをh6としたとき、h5>h6であることを特徴とする前記10記載の液体注入用アタッチメント。
 12.前記ガスケットは、前記アタッチメント本体の外側面に設けられ、前記導入口の内周面との間をシールすることを特徴とする前記1、2又は3記載の液体注入用アタッチメント。
 13.サンプル容器に入った液体をピペット又は該ピペットに取り付けたピペットチップにより吸引・採取する工程と、
 前記ピペット又は前記ピペットチップの先端部に、請求項1~12の何れかに記載の液体注入用アタッチメントを装着する工程と、
 前記液体注入用アタッチメントを装着した前記ピペット又は前記ピペットチップを液体が導入される導入口に向けて押し付ける工程と、
 前記ピペットから供給される圧縮気体により、前記液体を前記ピペット又は前記ピペットチップから前記導入口へ注入する工程とを順次実施し、
 前記ピペット又は前記ピペットチップを前記導入口に向けて押し付けたときに前記ガスケットを圧縮変形させることにより、液体注入圧に対抗し得る反力を前記ガスケットに発生させ、前記ピペット又は前記ピペットチップから前記導入口へ注入する液体をシールすることを特徴とする液体注入方法。
 本発明によれば、導入口への液体注入時にピペット又はピペットチップの先端部に装着するだけで、導入口への簡便な液体注入を可能にすると共に、ピペット又はピペットチップの先端部の変形や破損のおそれなく良好なシール性能を発揮して、液体注入時の液漏れを抑制することのできる液体注入用アタッチメントを提供することができる。
 また、本発明によれば、導入口への液体注入に際し、ピペット又はピペットチップの変形や破損のおそれなく良好なシール性能を発揮して液漏れを抑制できると共に、液体注入作業を簡便に行うことのできる液体注入方法を提供することができる。
本発明に係る液体注入用アタッチメントの一例を示すピペットに使用した状態の斜視図 マイクロピペット及びピペットチップのそれぞれ一例を示す図 図1に示す液体注入用アタッチメントの断面図 図1に示す液体注入用アタッチメントの作用、効果を説明する使用状態の断面図 本発明に係る液体注入用アタッチメントの他の一例を示す使用状態の断面図 本発明に係る液体注入用アタッチメントのさらに他の一例を示す使用状態の断面図 図6に示す液体注入用アタッチメントに荷重をかけた状態を示す使用状態の断面図 本発明に係る液体注入用アタッチメントのさらに他の一例を示す使用状態の断面図 図8に示す液体注入用アタッチメントを先端側から見た図 (a)(b)は図8に示す液体注入用アタッチメントの作用、効果を説明する使用状態の断面図 (a)はストッパー部の他の一例を液体注入用アタッチメントの先端側から見た図、(b)はストッパー部のさらに他の一例を示す液体注入用アタッチメントの断面図 本発明に係る液体注入用アタッチメントのさらに他の一例を示す使用状態の断面図 図12に示す液体注入用アタッチメントに荷重をかけた状態を示す使用状態の断面図 本発明に係る液体注入用アタッチメントのさらに他の一例を示す使用状態の断面図 本発明に係る液体注入方法の一例を説明する説明図
 以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
 本発明に係る液体注入用アタッチメントは、液体が導入されるマイクロ流体チップのマイクロチャネル等の導入口に対して、ピペットを用いて液体注入作業を行う際に使用される。ピペットとしては、図1に示すように、ゴム球102によって液体の吸引及び注入を行うピペット100の他、図2に示すように、マイクロリットル単位の微量の液体を吸引及び注入する際に使用されるマイクロピペット110があり、いずれも本発明におけるピペットに含まれる。
 本発明に係る液体注入用アタッチメントは、これらピペット100の先端部101やマイクロピペット110の先端部111に対して着脱可能に装着して使用されるものに限らない。例えば、図2に示すように、これらピペット100やマイクロピペット110の先端に取り付けられるピペットチップ120の先端部121に着脱可能に装着して使用されることもできる。これらピペット100の先端部101やピペットチップ120の先端部121は、熱可塑性樹脂を成形材料として射出成形法などにより作製された通常市販されているものを使用することができる。
 以下、本明細書では、図1に示すように、ゴム球102によって液体の吸引及び注入を行うピペット100の先端部101に液体注入用アタッチメントを着脱可能に装着する場合について説明するが、以下の説明は、図2に示すマイクロピペット110の先端部111及びピペットチップ120の先端部121に着脱可能に装着する場合にも援用することができる。
 図1は、ピペットの先端に本発明に係る液体注入用アタッチメントの一例を装着した状態の斜視図であり、1点鎖線の円で囲った部位を拡大して示している。図3は、図1に示す液体注入用アタッチメントの断面図である。
 液体注入用アタッチメント1は、ピペット100の先端部101に装着されるアタッチメント本体11と、このアタッチメント本体11によって保持されるガスケット12とを有している。
 アタッチメント本体11は、ピペット100の先端部101の外周に着脱可能に装着されるように筒状を呈している。アタッチメント本体11の先端(図3の下端)は、ピペット100内の液体が流出する液体流出口11aであり、後端(図3の上端)は、ピペット100の先端部101が挿入される挿入口11bである。
 アタッチメント本体11は、液体流出口11aから挿入口11bにかけて内径が一定の円筒状に形成することができる。しかし、先窄まり状の先端部101への装着性を良好にし、また、先端部101の過剰な挿入を防止するため、挿入口11bから液体流出口11aへ向けて漸次縮径する先窄まりの漏斗状を呈していることが好ましい。このアタッチメント本体11の内面は、図3に示すように、軸方向に一定角度で傾斜する漏斗状に形成されている。
 アタッチメント本体11は、先端部101に対して安定した装着状態を維持できるようにすると共に、ガスケット12を安定して保持できるようにするため、一般にガスケット12よりも硬質の材質によって形成される。具体的な材質は特に限定されないが、安価で成形容易な合成樹脂であることが好ましい。具体的な合成樹脂は、液体の種類によって適宜選定されるが、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
 ガスケット12は、ゴム状弾性体によって形成されている。ガスケット12は、アタッチメント本体11の液体流出口11aを取り囲むように、該液体流出口11aの回りに設けられている。ガスケット12は断面円形のOリングによって形成されており、液体流出口11aからアタッチメント本体11の先端側(図3の下側)に向けてさらに突出している。
 ガスケット12は、アタッチメント本体11とは別部材であるため、シール性能に特化したシール性が良好な材質によって形成することができる。このため、従来のようにアタッチメント全体を弾性体によって形成する場合に比べて、使用できるガスケット材の選定幅が広くなる。
 ガスケット12を形成するゴム状弾性体は、アタッチメント本体11に用いられる材質や液体の種類によって自由に選定することができるが、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム等を用いることができる。ガスケット12は、一般にアタッチメント本体11に直接一体成形されるが、別途成形されたガスケット12を液体流出口11aの回りに接着してもよい。
 次に、液体注入用アタッチメント1の作用、効果について、図4に示すように、マイクロ流体チップ200に形成されているマイクロチャネル201の導入口202に対して液体Eを注入する場合を例に挙げて説明する。
 ピペット100内の液体Eをマイクロ流体チップ200のマイクロチャネル201に注入するに際し、まず、液体注入用アタッチメント1をピペット100の先端部101に装着する。その後、液体注入用アタッチメント1をマイクロ流体チップ200の上面200aに押し付け、ガスケット12を導入口202の周囲に当接させる。
 このとき、液体注入用アタッチメント1に対して僅かに荷重をかけることにより、ガスケット12を圧縮変形させ、ガスケット12に圧縮変形による反力を発生させる。本発明に係る液体注入用アタッチメント1は、液体注入時、このようにガスケット12の圧縮変形によって発生した反力を有効利用する。すなわち、液体注入時の注入圧に対し、このガスケット12の反力が対抗する。このため、液体注入用アタッチメント1は良好なシール性能を発揮し、液体Eが外部に漏れることなく、ピペット100から液体流出口11a及び導入口202を経て、マイクロチャネル201に導入される。
 この液体注入用アタッチメント1において、圧縮変形によってシール性能を発揮する部位は、アタッチメント本体11の先端に設けられたガスケット12のみとなる。このため、シール時にかける荷重は、このガスケット12のみを圧縮変形させる程度の小さな荷重で済み、全体がエラストマーからなる従来のアタッチメントのような大きな荷重をかける必要がない。また、ガスケット12に荷重をかける際、ピペット100の先端部101は筒状のアタッチメント本体11によって外周から支持された状態となっている。従って、この液体注入用アタッチメント1によれば、液体注入時、先端部101の変形や破損を招くおそれなく、小さな荷重でガスケット12を容易に圧縮変形させて良好なシール性能を発揮することができる。
 また、液体注入用アタッチメント1は部品点数が少なく、構成も簡単であるため、製造コストも低い。さらに、液体注入用アタッチメント1は使い捨てが可能であるため、洗浄作業が不要である。従って、液体のコンタミネーションがない。
 本実施形態に示すガスケット12はOリングによって形成されており、本発明において好ましい態様である。Oリングからなるガスケット12は、先端が断面円弧形状のリップ12aとなっている。これにより、ガスケット12がマイクロ流体チップ200の上面200aに押し付けられたとき、接触面圧(シール面圧)に円弧先端(リップ12a)によるピーク値が立つ。このため、従来のアタッチメントのように平面部によってシールする場合に比べて、優れたシール性能を発揮することができ、液体注入時の液漏れ抑制効果を高めることができる。
 また、このような液体注入用アタッチメント1は、自動ピペット装置やピッペッティングロボットにも適用することができる。これにより液体注入作業の自動化も可能である。さらにマルチチャンネルピペットの各先端部にそれぞれ装着することにより、複数の導入口に同時に液体の注入を行うことも可能である。
 図5は、本発明に係る液体注入用アタッチメントの他の一例を示す使用状態の断面図である。図1~図4に示す液体注入用アタッチメント1と同一符号の部位は同一構成の部位であるため、それらの説明は上記説明を援用し、ここでは省略する。
 この液体注入用アタッチメント2は、アタッチメント本体11の挿入口11b側の内面が、外側に向けて間口がさらに広くなるテーパー状に形成されている点で、上記の液体注入用アタッチメント1と相違している。
 すなわち、この液体注入用アタッチメント2は、上記の液体注入用アタッチメント1と同様、挿入口11bから液体流出口11aへ向けて漸次縮径する先窄まりの漏斗状を呈しているが、アタッチメント本体11の挿入口11b側がさらに外側に向けて広がるように形成されている。これにより、アタッチメント本体11の内面は、軸方向の中途部で傾斜角度が変化し、該中途部から挿入口11bに向かうに従って外側に向けて間口がさらに広がるように傾斜するテーパー面11cを有している。このテーパー面11cは、挿入口11bにピペット100の先端部101が挿入された際、該先端部101の外周面とは密接せず、アタッチメント本体11の中途部から挿入口11b行くに従って径方向に次第に広がるように形成されている。
 この液体注入用アタッチメント2によれば、上記の液体注入用アタッチメント1が奏する効果に加えて次の効果を奏する。液体注入用アタッチメント2は、挿入口11b側の間口が広がっているため、ピペット100の先端部101に装着する際、先端部101の中心軸とアタッチメント本体11の中心軸とがずれていても、先端部101をテーパー面11cによって挿入口11b内に円滑に案内することができる。従って、先端部101への装着作業性が向上する効果が得られる。
 このような効果は、この液体注入用アタッチメント2を自動ピペット装置やピッペッティングロボットを使用した自動液体注入システムに適用する場合に特に顕著である。すなわち、自動ピペット装置やピッペッティングロボットの先端部とアタッチメントとの嵌め合いを行う場合、直動機構を始めとした高い位置決め精度が要求される。場合によっては、先端部やアタッチメントの高い加工精度も求められる。このため、高価な自動ピペット装置やピペッティングロボットが必要となる場合がある。
 しかし、この液体注入用アタッチメント2によれば、テーパー面11cによって挿入口11bの間口が広げられているため、先端部101に自動で装着する場合でも、特段高い位置決め精度や加工精度を必要とせず、先端部101をテーパー面11cによって挿入口11b内に円滑に案内でき、低コストで先端部101との嵌め合いを確実に行うことができる。
 図6は、本発明に係る液体注入用アタッチメントのさらに他の一例を示す使用状態の断面図である。図1~図4に示す液体注入用アタッチメント1と同一符号の部位は同一構成の部位であるため、それらの説明は上記説明を援用し、ここでは省略する。
 この液体注入用アタッチメント3は、アタッチメント本体11へのガスケットの取り付け構造が上記の液体注入用アタッチメント1と相違している。
 すなわち、この液体注入用アタッチメント3には、アタッチメント本体11の液体流出口11aを取り囲むように段部11dが設けられている。段部11dは、アタッチメント本体11の先端面11eから軸方向に円形に凹んでおり、液体流出口11aと同芯状に形成されている。液体流出口11aは、この段部11dの底面に開口している。
 一方、ガスケット13は、上記の液体注入用アタッチメント1のガスケット12と同様のゴム状弾性体によって環状に形成され、段部11d内に接着固定されている。ガスケット13は、このように段部11d内に収容された状態で、先端側がアタッチメント本体11の先端面11eから突出している。この突出したガスケット13の先端は、図6に示すように円弧状に形成されることにより、上記の液体注入用アタッチメント1のOリングからなるガスケット12と同様のリップ13aを有していることが好ましい。
 この液体注入用アタッチメント3によれば、上記の液体注入用アタッチメント1が奏する効果に加えて次の効果を奏する。液体注入時、ガスケット13を圧縮変形させる際の荷重が大きくなりすぎた場合、図7に示すように、アタッチメント本体11の先端面11eが導入口202の周囲に当接し、この先端面11eがストッパーの役割を果たす。従って、この液体注入用アタッチメント3によれば、ガスケット13の過剰な圧縮変形を防止して、安定したシール性能を維持することができる。
 このような効果は、自動ピペット装置やピッペッティングロボットを使用した自動液体注入システムに適用する場合に特に顕著である。すなわち、自動ピペット装置やピッペッティングロボットの先端部と液体注入用アタッチメントとの嵌め合いを自動で行う場合、先端部の高さ方向の位置決め制御の精度が低かったり、先端部やアタッチメント本体11の挿入口11bの加工精度が低かったりすると、アタッチメント本体11の挿入口11bに対する先端部の挿入高さにばらつきが発生する場合がある。このとき、液体注入時の荷重を一定で管理すると、ガスケットにかかる荷重もばらついてしまい、ガスケットが過剰に圧縮される場合がある。しかし、この液体注入用アタッチメント3によれば、ガスケット13に過剰な荷重がかかった場合でも、アタッチメント本体11の先端面11eがストッパーの役割を果たして過剰な圧縮を防止できるため、安定したシール性能を維持することができる。また、高さ方向の位置を高精度に制御可能な高価な自動ピペット装置やピッペッティングロボットを使用したり、アタッチメント本体11の挿入口11bの加工精度を高度に維持したりする必要もない。
 図6に示すように、この液体注入用アタッチメント3において、ガスケット13の軸方向の高さをh1、段部11dの軸方向の深さをh2としたとき、h1>h2であり、且つ、h1とh2の差分Δh(=h1-h2)は、ガスケット13の最小許容変位量と最大許容変位量の間に設定されていることが好ましい。最小許容変位量と最大許容変位量は、ガスケットのシール性能を保持できる変位量の最小値と最大値である。これにより、液体注入用アタッチメント3は、ガスケット13が導入口202の周囲に当接してから先端面11eが導入口202の周囲に当接するまでの範囲に亘って、ガスケット13による安定したシール性能をより良好に発揮することができる。
 なお、具体的な数値は特に限定されないが、一例を挙げれば、h1=2mm、h2=1.6mmとした場合、差分Δh=0.4mmとなる。この場合のガスケット13の最大変位量は20%となり、十分にシール性能を発揮することができる。
 なお、この液体注入用アタッチメント3には、上記の液体注入用アタッチメント2と同様、アタッチメント本体11の挿入口11b側の内面に、外側に向けて間口がさらに広くなるテーパー面11c(図5)を形成してもよいことはもちろんである。
 図8は、本発明に係る液体注入用アタッチメントのさらに他の一例を示す使用状態の断面図、図9は、図8に示す液体注入用アタッチメントを先端側から見た図である。図1~図4に示す液体注入用アタッチメント1と同一符号の部位は同一構成の部位であるため、それらの説明は上記説明を援用し、ここでは省略する。
 この液体注入用アタッチメント4Aは、アタッチメント本体11に傾き防止用のストッパー部11fを有する点で、上記の液体注入用アタッチメント1と相違している。
 すなわち、この液体注入用アタッチメント4Aのアタッチメント本体11には、ガスケット12の外周側に、液体流出口11aよりも先端側に突出するストッパー部11fが設けられている。
 本実施形態に示すストッパー部11fは円筒状に形成されており、ガスケット12の外周側に一定の距離をおいて、該ガスケット12を取り囲むように、アタッチメント本体11と同芯状に形成されている。ストッパー部11fは、適宜数の連結部11gによってアタッチメント本体11と連結されている。また、ストッパー部11fの先端面11hは、アタッチメント本体11の先端面11eよりも先端側に突出した位置に配置されていると共に、ガスケット12は、このストッパー部11fの先端面11hよりもさらに先端側に突出している。
 この液体注入用アタッチメント4Aによれば、上記の液体注入用アタッチメント1が奏する効果に加えて次の効果を奏する。液体注入時、液体注入用アタッチメント4Aを導入口202の周囲に当接させる際、図10(a)に示すように、ピペット100及び液体注入用アタッチメント4Aがマイクロ流体チップ200の上面200aに対して垂直でなく、荷重重心が傾いてしまった場合、ガスケット12の外周側でストッパー部11fの先端面11hが上面200aに当接する。これによりストッパー部11fは、傾いた液体注入用アタッチメント4Aを支持し、それ以上過度に傾くことを抑制する。そして、上面200aに当接したストッパー部11fの先端面11hを支点にして、ピペット100及び液体注入用アタッチメント4Aの傾きを容易に修正することができる。このため、マイクロ流体チップ200の上面200aに対して、ピペット100及び液体注入用アタッチメント4Aを常に好ましい姿勢に維持した状態でガスケット12を圧縮変形させ、液体の注入を行うことができるようになる。従って、液体の注入時の良好なシール性能をより向上させることができる。
 また、このストッパー部11fは、ガスケット12の圧縮変形時に荷重が大きくなりすぎた場合、図10(b)に示すように、先端面11hが導入口202の周囲に当接してストッパーの役割も果たす。このため、この液体注入用アタッチメント4Aによれば、ガスケット13の過剰な圧縮を防止して、安定したシール性能を維持することもできる。
 このような効果は、自動ピペット装置やピッペッティングロボットを使用した自動液体注入システムに適用する場合に特に顕著である。すなわち、液体注入用アタッチメント3において説明したように、先端部101に対するアタッチメント本体11の挿入高さのばらつきによって過剰な荷重がかかった場合でも、この液体注入用アタッチメント4Aによれば、図10(b)に示すように、ストッパー部11fの先端面11hがストッパーの役割を果たす。このため、ガスケット12の過剰な圧縮を防止し、安定したシール性能を維持することができる。また、高さ方向の位置を高精度に制御可能な高価な自動ピペット装置やピッペッティングロボットを使用したり、アタッチメント本体11の挿入口11bの加工精度を高度に維持したりする必要もない。
 図8に示すように、この液体注入用アタッチメント4Aにおいて、ガスケット12のアタッチメント本体11の先端面11eからの突出高さをh3、ストッパー部11fのアタッチメント本体11の先端面11eからの突出高さをh4としたとき、h3>h4であり、且つ、h3とh4の差分Δh(=h3-h4)は、ガスケット12の最小許容変位量と最大許容変位量の間に設定されていることが好ましい。この最小許容変位量と最大許容変位量は、ガスケットのシール性能を保持できる変位量の最小値と最大値である。これにより、液体注入用アタッチメント4Aは、ガスケット12が導入口202の周囲に当接してからストッパー部11fの先端面11hが導入口202の周囲に当接するまでの範囲に亘って、ガスケット12による安定したシール性能をより良好に発揮することができる。
 なお、具体的な数値は特に限定されないが、一例を挙げれば、h3=2mm、h4=1.6mmとした場合、差分Δh=0.4mmとなる。この場合のガスケット12の最大変位量は20%となり、十分にシール性能を維持することができる。
 図8、図9に示したストッパー部11fは円筒状に形成されている。これによれば、ピペット100及び液体注入用アタッチメント4Aが360°どの方向に傾いても容易に垂直に復帰させることができるため、好ましい態様である。しかし、ストッパー部11fは、例えば図11(a)に示す液体注入用アタッチメント4Bのように、液体流出口11aの周囲に均等な角度となるように少なくとも3箇所に分かれて部分的に配置されるものであってもよい。
 また、ストッパー部11fは、アタッチメント本体11に一体に成形されるものに限らない。例えば図11(b)に示す液体注入用アタッチメント4Cのように、ストッパー部11fはアタッチメント本体11と別体に形成されたものであってもよい。この場合、ストッパー部11fは、アタッチメント本体11の外周面に着脱可能であることが好ましい。必要に応じてストッパー部11fを設けることができるため、ストッパー部11fの無駄な使用をなくすことができる。
 なお、これらの液体注入用アタッチメント4A~4Cにも、上記の液体注入用アタッチメント2と同様、アタッチメント本体11の挿入口11b側の内面に、外側に向けて間口がさらに広くなるテーパー面11c(図5)を形成してもよいことはもちろんである。
 図12は、本発明に係る液体注入用アタッチメントのさらに他の一例を示す使用状態の断面図である。図1~図4に示す液体注入用アタッチメント1と同一符号の部位は同一構成の部位であるため、それらの説明は上記説明を援用し、ここでは省略する。
 この液体注入用アタッチメント5は、ガスケットの形状が上記の液体注入用アタッチメント1のガスケット12と相違している。
 すなわち、この液体注入用アタッチメント5のガスケット14は、上記の液体注入用アタッチメント1のガスケット12と同様の弾性体によって形成されているが、ガスケット本体14aの先端に、荷重がかけられた際に容易に潰れることによってシールするリップ14bを一体に備えた構造を有している点で相違している。
 ガスケット本体14aは断面矩形の環状体であり、アタッチメント本体11の液体流出口11aの周りに設けられている。このガスケット本体14aの先端面14cは平坦面となっている。一方、リップ14bは、ガスケット本体14aの先端面14cの一部から一体に突出する環状の突条からなる。
 この液体注入用アタッチメント5によれば、上記の液体注入用アタッチメント1が奏する効果に加えて次の効果を奏する。ガスケット14の先端に突出状のリップ14bを有しているため、液体の注入時、このリップ14bが導入口202の周囲の上面200aに当接する。そして、ガスケット14に荷重がかけられた際、図13に示すように、リップ14bが容易に潰れて導入口202の周囲をシールする。このため、シール面圧を高めることができ、シール性能をより向上させることができる。ガスケット14全体から見た場合、リップ14bは容積が極めて小さいため、潰し容積も小さい。このため、シール時にかける荷重もより小さな荷重で済む。
 また、この液体注入用アタッチメント5は、複数のピペットによって同時に液体注入を行う自動ピペット装置や分注装置に適用した場合に特に優れた効果を発揮する。すなわち、自動ピペット装置や分注装置では、装置の高さ方向の制御精度だけでなく、複数のピペットそれぞれの高さ方向の公差が、各ガスケットの潰し量に影響してくる。この場合、装置の高さ方向の精度や各ピペットの高さ方向の精度が低いと、各ガスケットの潰し量が異なるだけでなく、マイクロ流体チップに押し当てた際の反力にもばらつきが生じ、液体注入用アタッチメント毎にシール性能がばらつく場合がある。
 しかし、この液体注入用アタッチメント5によれば、ガスケット本体14aから所定の高さで突出するリップ14bによって、装置や複数ピペットの高さ方向のばらつきに起因する潰し量のばらつきを吸収することができ、また、マイクロ流体チップ200からの反力のばらつきも吸収することができる。このため、装置の高さ方向の精度や各ピペットの高さ方向の精度が低い場合でも、リップ14bによって液体注入用アタッチメント5毎のシール性能のばらつきをなくし、安定したシール性能を維持することが可能となる。
 ガスケット14は、図12に示すように、ガスケット本体14aの軸方向の高さをh5、リップ14bの軸方向の高さをh6としたとき、h5>h6であることが好ましい。高さの高い(厚みが厚い)ガスケット本体14aがリップ14bの根元に配置されるため、リップ14bの倒れ込みを抑制できる。また、ガスケット本体14aに比べてリップ14bの容積が十分に小さくなるため、リップ14bを圧縮変形させた際の反力も小さくなる。このため、リップ14bは、小さな荷重でも確実なシール性能を発揮することができる。
 図12に示すリップ14bは断面三角形状に形成されているが、リップ14bの具体的な断面形状は特に限定されない。また、リップ部14bの具体的な寸法も特に限定されない。寸法の一例を挙げれば、リップ14bの先端のR(曲率半径)は0.1~0.4mm、好ましくは0.1~0.3mmとすることができる。また、リップ14bの先端の角度θは0~60°、好ましくは15~45°とすることができる。さらに、リップ14bの高さh6は0.05~1.0mm、好ましくは0.1~0.3mmとすることができる。
 なお、この液体注入用アタッチメント5のガスケット14は、上記の液体注入用アタッチメント2、3、4A~4Cのガスケット12、13に代えて使用することもできる。
 図14は、本発明に係る液体注入用アタッチメントのさらに他の一例を示す使用状態の断面図である。図1~図4に示す液体注入用アタッチメント1と同一符号の部位は同一構成の部位であるため、それらの説明は上記説明を援用し、ここでは省略する。
 この液体注入用アタッチメント6は、マイクロ流体チップ200の導入口202の口径がアタッチメント本体11の先端の外径より大きい場合に好ましく適用できる構造を示している。
 すなわち、この液体注入用アタッチメント6のガスケット15は、アタッチメント本体11の先端部の外側面に設けられ、導入口202の内周面(立ち上がりの側面)202aとの間をシールするようになっている。
 ガスケット15は、上記の液体注入用アタッチメント1のガスケット12と同様の弾性体によって、アタッチメント本体11の外周面から径方向に突出するように設けられている。このガスケット15の外径は、導入口202の内周面202aの内径よりも僅かに大径となるように形成されている。このガスケット15は断面円弧状に形成されているが、径方向に突出する形状であれば、断面台形状、断面三角形状等であってもよい。
 これにより、液体注入時、この液体注入用アタッチメント6は、マイクロ流体チップ200の導入口202内に嵌り込んだ際、ガスケット15がリップの役目をなし、接触面圧(シール面圧)に先端(リップ先端)によるピーク値が立ち、導入口202の内周面202aとの間を良好にシールすることができる。
 次に、かかる液体注入用アタッチメントを使用した本発明に係る液体注入方法の一例について図15を用いて説明する。
 ここでは、図1~図4に示した液体注入用アタッチメント1を使用して、マイクロ流体チップ200のマイクロチャネル201へ液体を注入する場合を例に挙げて説明する。しかし、本発明に係る液体注入方法は、以上説明した液体注入用アタッチメント2、3、4A~4C、5、6についても同様に使用して液体の注入を行うことができる。
 まず、マイクロチューブ、サンプルチューブ、バイアル、試験管、スピッツ管またはコニカルチューブ等のサンプル容器Cに入った試薬等の液体Eを、ピペット100の先端部101により吸引・採取する(図15(a))。この時点では、液体注入用アタッチメント1は未だピペット100の先端部101に装着されていない。液体Eを吸引・採取した後、サンプル容器Cからピペット100を引き上げる(図15(b))。
 次に、ピペット100の先端部101を、液体注入用アタッチメント1の挿入口11bに挿入することにより、該先端部101に液体注入用アタッチメント1を装着する(図15(c))。液体注入用アタッチメント1の装着は、アタッチメント本体11の内周面と先端部101の外周面とが密接し、それ以上の挿入が阻止されることによって完了する。この液体注入用アタッチメント1の装着完了時、先端部101の先端面101aは、液体注入用アタッチメント1のガスケット12よりもやや挿入口11b側に位置している。このため、先端部101がガスケット12と衝突し、ガスケット12がアタッチメント本体11から外れてしまうおそれはない。
 次に、ピペット100を、マイクロ流体チップ200のマイクロチャネル201に液体を導入するための導入202に向けて押し付ける。すなわち、ピペット100の先端部101に装着された液体注入用アタッチメント1のガスケット12を、マイクロ流体チップ200の上面200aに有する導入口202の周囲に当接させる(図15(d))。このガスケット12は、導入口202の口径よりも大径となるように形成されているため、ガスケット12は、導入口202の開口周縁部を取り囲むようにマイクロ流体チップ200の上面200aに当接してシールする。
 次に、ピペット100の注入圧によって、ピペット100内の液体Eをマイクロ流体チップ200のマイクロチャネル201へ注入する。このとき、液体注入用アタッチメント1のガスケット12が圧縮変形し、反力が発生している。これにより、液体Eは外部に漏れることなく、ピペット100から液体注入用アタッチメント1の液体流出口11a及び導入口202を経て、マイクロチャネル201に導入される。
 この液体注入方法によれば、液体注入用アタッチメント1をピペット100による導入口202への液体の注入に際し、ピペット100の先端部101に装着するだけで、ピペット100や先端部101の変形や破損のおそれなく良好なシール性能を発揮して、ガスケット12によるシール作用で液漏れを抑制することができると共に、液体注入作業も簡便に行うことができる。ピペット100や先端部101は、ガスケットを備えない市販品をそのまま利用することができる。
 また、サンプル容器Cに入った液体Eを吸引・採取する工程では未だ液体注入用アタッチメント1がピペット100の先端部101に装着されていないため、液体注入用アタッチメント1やこれに保持されたガスケット12はサンプル容器C内の液体Eに浸漬されない。このため、浸漬に伴う液垂れが発生しない。
 さらに、この液体注入方法は、ピペット100の先端部101と液体注入用アタッチメント1の嵌め合いや、ピペット100のマイクロ流体チップ200への押し付けに、自動ピペット装置やピッペッティングロボットを使用することが可能であり、簡素なシステム構成で液体を注入することができる。また、注入の自動化も可能である。さらにマルチチャンネルピペットを使用することにより、複数枚のマイクロ流体チップ200に同時に液体を注入することも可能である。
  1、2、3、4A~4C、5、6:液体注入用アタッチメント
 11:アタッチメント本体
  11a:液体流出口
  11b:挿入口
  11c:テーパー面
  11d:段部
  11e:先端面
  11f:ストッパー部
  11g:連結部
  11h:先端面
 12~15:ガスケット
  12a、13a:リップ
  14a:ガスケット本体
  14b:リップ
  14c:先端面
 100:ピペット
  101:先端部
  101a:先端面
  110:マイクロピペット
  120:ピペットチップ
  121:先端部
 200:マイクロ流体チップ
  200a:上面
   201:マイクロチャネル
  202:導入口
 C:サンプル容器
  E:試薬等の液体

Claims (13)

  1.  液体が導入される導入口へ注入するピペット、又は該ピペットに取り付けられるピペットチップに、着脱可能に装着される液体注入用アタッチメントであって、
     先端に液体流出口を有し、後端に前記ピペット又は前記ピペットチップの先端部が挿入される挿入口を有する筒状のアタッチメント本体と、
     前記アタッチメント本体の前記液体流出口の周りに設けられたゴム状弾性体からなるガスケットとを備えることを特徴とする液体注入用アタッチメント。
  2.  前記アタッチメント本体は合成樹脂からなることを特徴とする請求項1記載の液体注入用アタッチメント。
  3.  前記アタッチメント本体の前記挿入口側の内面は、軸方向の中途部から前記挿入口に向かうに従って外側に向けて間口が広がるように傾斜するテーパー面を有していることを特徴とする請求項1又は2記載の液体注入用アタッチメント。
  4.  前記アタッチメント本体の先端面に、前記液体流出口を取り囲むように凹んだ段部が設けられていると共に、該段部内に、前記ガスケットが前記アタッチメント本体の先端面から突出するように設けられていることを特徴とする請求項1、2又は3記載の液体注入用アタッチメント。
  5.  前記ガスケットの軸方向の高さをh1、前記段部の軸方向の深さをh2としたとき、h1>h2であり、且つ、h1とh2の差分Δhは、前記ガスケットの最小許容変位量と最大許容変位量の間に設定されていることを特徴とする請求項4記載の液体注入用アタッチメント。
  6.  前記アタッチメント本体の前記ガスケットの外周側に、前記液体流出口よりも先端側に突出するストッパー部を有すると共に、前記ガスケットは、前記ストッパー部の先端面よりも先端側に突出していることを特徴とする請求項1、2又は3記載の液体注入用アタッチメント。
  7.  前記ガスケットの前記アタッチメント本体先端面からの突出高さをh3、前記ストッパー部の前記アタッチメント本体先端面からの突出高さをh4としたとき、h3>h4であり、且つ、h3とh4の差分Δhは、前記ガスケットの最小許容変位量と最大許容変位量の間に設定されていることを特徴とする請求項6記載の液体注入用アタッチメント。
  8.  前記ストッパー部は、前記液体流出口を取り囲むように円筒状に形成されていることを特徴とする請求項6又は7記載の液体注入用アタッチメント。
  9.  前記ストッパー部は、前記液体流出口の周囲の少なくとも3箇所に分かれて部分的に形成されていることを特徴とする請求項6又は7記載の液体注入用アタッチメント。
  10.  前記ガスケットは、前記アタッチメント本体の前記液体流出口の周りに設けられたガスケット本体の先端に、前記導入口の周囲に当接した際に潰れることによってシールするリップを備えていることを特徴とする請求項1~9の何れかに記載の液体注入用アタッチメント。
  11.  前記ガスケット本体の軸方向の高さをh5、前記リップの軸方向の高さをh6としたとき、h5>h6であることを特徴とする請求項10記載の液体注入用アタッチメント。
  12.  前記ガスケットは、前記アタッチメント本体の外側面に設けられ、前記導入口の内周面との間をシールすることを特徴とする請求項1、2又は3記載の液体注入用アタッチメント。
  13.   サンプル容器に入った液体をピペット又は該ピペットに取り付けたピペットチップにより吸引・採取する工程と、
     前記ピペット又は前記ピペットチップの先端部に、請求項1~12の何れかに記載の液体注入用アタッチメントを装着する工程と、
     前記液体注入用アタッチメントを装着した前記ピペット又は前記ピペットチップを液体が導入される導入口に向けて押し付ける工程と、
     前記ピペットから供給される圧縮気体により、前記液体を前記ピペット又は前記ピペットチップから前記導入口へ注入する工程とを順次実施し、
     前記ピペット又は前記ピペットチップを前記導入口に向けて押し付けたときに前記ガスケットを圧縮変形させることにより、液体注入圧に対抗し得る反力を前記ガスケットに発生させ、前記ピペット又は前記ピペットチップから前記導入口へ注入する液体をシールすることを特徴とする液体注入方法。
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