(57)【要約】【課題】微量液体を加圧気体によって吐出する際、吐出部周辺への液体の付着を抑制することが可能な分注部品を提供すること。【解決手段】一定量の液体を計量する計量部と計量部に保持された液体全体を加圧気体によって吐出する吐出流路とを備えた分注部品１の吐出流路１ｂの吐出端に液体の吐出方向に突出する突出部１ｃを設けた。突出部１ｃは、端部の外直径Ｄpを吐出流路１ｂの内直径ｄfと計量部１ａの内直径Ｄmに対してｄf＜Ｄp＜Ｄmとなるように設定する。分注部品１は、微量液体を加圧気体によって吐出する際、吐出部周辺への液体の付着を抑制することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定量の液体を計量する計量部と該計量部に保持された液体全体を加圧気体によって吐出する吐出流路とを備えた分注部品であって、
前記吐出流路の吐出端に前記液体の吐出方向に突出する突出部を設けたことを特徴とする分注部品。
【請求項２】
前記突出部は、端部の外直径Ｄpを前記吐出流路の内直径ｄfと前記計量部の内直径Ｄmに対してｄf＜Ｄp＜Ｄmとなるように設定することを特徴とする請求項１に記載の分注部品。
【請求項３】
前記突出部の端面は、前記計量部に比べて撥水性が高く設定されていることを特徴とする請求項２に記載の分注部品。
【請求項４】
前記突出部の端面は、当該突出部の中心軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項２に記載の分注部品。
【請求項５】
前記計量部は、前記吐出流路側の内径が前記吐出流路に向かって漸減することを特徴とする請求項２に記載の分注部品。
【請求項６】
前記計量部は、前記吐出流路側の内径が前記吐出流路に向かって漸減し、
前記突出部は、外面が前記計量部の前記吐出流路側の内面と略並行に成形されていることを特徴とする請求項２に記載の分注部品。
【請求項７】
前記計量部は、前記吐出流路側の内面が円錐状或いは角錐状又は曲面に成形されていることを特徴とする請求項６に記載の分注部品。
【請求項８】
前記突出部は、端面近傍の外面が円錐状或いは角錐状に成形されていることを特徴とする請求項６に記載の分注部品。
【請求項９】
前記突出部の端面は、当該突出部の中心軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項６に記載の分注部品。
【請求項１０】
前記突出部は、当該分注部品からの突出長さＬpが前記吐出流路の長さＬfよりも長いことを特徴とする請求項６に記載の分注部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノリットル（ｎＬ）からマイクロリットル（μＬ）オーダーの液体の分注に使用する分注部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ｎＬ〜μＬオーダーの微量液体を加圧気体によって吐出して分注する分注装置は、吐出終了直前に吐出流路から吐出される液体が、この液体に引き続いて吐出される高速の加圧気体によるスプレー効果よって吐出流路の軸線に沿った本来の吐出方向以外へ飛散する傾向があることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】P. Koltay  他, "Simulation of micro dispensing devices", 20th CAD-FEM Users' Meeting,. International Congress on FEM-Technology, Friedrichshafen, Germany, 2002，図４，図７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、吐出される液体が本来の吐出方向以外へ飛散した場合、飛散した液体がマイクロタイタープレートや分光セル等、分注対象の容器に付着するときには何ら問題は生じない。しかし、飛散した液体が容器ではなく、分注部品の吐出部周辺に付着した場合、分注装置は、予め設定した量の液体を分注対象の容器へ分注することができず分注精度が低下する原因となる。また、液体が分注部品の吐出部周辺に付着すると、分注装置は、異なる液体を用いて繰り返し分注する場合に、分注部品に付着した液体が混入して分注対象の液体が汚染される可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、微量液体を加圧気体によって吐出する際、吐出部周辺への液体の付着を抑制することが可能な分注部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る分注部品は、一定量の液体を計量する計量部と該計量部に保持された液体全体を加圧気体によって吐出する吐出流路とを備えた分注部品であって、前記吐出流路の吐出端外周に前記液体の吐出方向に突出する突出部を設けたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る分注部品は、上記の発明において、前記突出部は、端部の外直径Ｄpを前記吐出流路の内直径ｄfと前記計量部の内直径Ｄmに対してｄf＜Ｄp＜Ｄmとなるように設定することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る分注部品は、上記の発明において、前記突出部の端面は、前記計量部に比べて撥水性が高く設定されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る分注部品は、上記の発明において、前記突出部の端面は、当該突出部の中心軸に対して傾斜していることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る分注部品は、上記の発明において、前記計量部は、前記吐出流路側の内径が前記吐出流路に向かって漸減することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る分注部品は、上記の発明において、前記計量部は、前記吐出流路側の内径が前記吐出流路に向かって漸減し、前記突出部は、外面が前記計量部の前記吐出流路側の内面と略並行に成形されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に係る分注部品は、上記の発明において、前記計量部は、前記吐出流路側の内面が円錐状或いは角錐状のテーパ面又は曲面に成形されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に係る分注部品は、上記の発明において、前記突出部は、端面近傍の外面が円錐状或いは角錐状のテーパ面に成形されていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９に係る分注部品は、上記の発明において、前記突出部の端面は、当該突出部の中心軸に対して傾斜していることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０に係る分注部品は、上記の発明において、前記突出部は、当該分注部品からの突出長さＬpが前記吐出流路の長さＬfよりも長いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる分注部品は、吐出流路の吐出端外周に前記液体の吐出方向に突出する突出部を設けたので、計量部に保持した微量液体を加圧気体によって吐出する際、突出部によって吐出部周辺への液体の付着を抑制することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施の形態１）
以下、本発明の分注部品にかかる実施の形態１について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、分注部品の１構成単位を示す断面斜視図である。図２は、分注部品の断面正面図である。
【００１８】
分注部品１は、図１に示すように、計量部１ａと吐出流路１ｂと突出部１ｃとを液体吐出の１構成単位として備えており、目的に応じて１構成単位を使用するか、１構成単位を複数直線状或いはマトリクス状に配列して使用する。分注部品１は、計量部１ａに保持したｎＬ〜μＬオーダーの微量液体全体を計量部１ａの上方から作用させる加圧気体によって吐出流路１ｂから一括して吐出することによって液体を分注する。計量部１ａは、ｎＬ〜μＬオーダーの微量液体を計量する円筒形の部分であり、上方から液体を滴下、或いはマイクロピペッターの先端を接触させる等の方法で分注対象の液体が充填される。このとき、計量部１ａは、上面まで液体を満たすことにより、予め設定された量の液体が保持される。吐出流路１ｂは、一端が計量部１ａに接続され、計量部１ａに保持された液体を他端から吐出させる。突出部１ｃは、吐出流路１ｂの吐出端に液体の吐出方向に長さＬp（図２参照）突出させて形成された筒状の部分である。突出部１ｃは、吐出流路１ｂから吐出された液体が、この液体に引き続いて吐出される高速の加圧気体によって本来の吐出方向以外へ飛散した場合に、液体が突出部１ｃ周辺に付着することを抑制する。
【００１９】
ここで、吐出流路１ｂは、計量部１ａに液体を充填すると、毛細管力によって計量部１ａ内の液体が浸入する。但し、吐出流路１ｂは、計量部１ａに保持した液体を吐出するための流路であり、液体を保持する部分ではない。このため、分注部品１は、吐出流路１ｂ内に液体が浸入しても、予め設計した所定量の液体が常に安定して吐出されるように、吐出流路１ｂに浸入する液体の体積ｖが計量部１ａに保持される液体の体積Ｖに比べて微量（Ｖ≫ｖ）となるように設定することが望ましい。従って、分注部品１は、図２に示すように、突出部１ｃ端部の外直径Ｄpを吐出流路１ｂの内直径ｄfと計量部１ａの内直径Ｄmに対してｄf＜Ｄp＜Ｄmとなるように設定する。同様の理由から、計量部１ａは、図２に示すように、長手方向に沿った長さＬmを吐出流路１ｂの長さＬfよりも長く設定する。この場合、加工が可能であるならば、分注部品１は、突出部１ｃ端部の外直径Ｄpが吐出流路１ｂの内直径ｄfに近いことが好ましい。このように、ｎＬ〜μＬオーダーの微量液体を吐出する分注部品１は、例えば、シリコン基板をエッチング加工するか、射出成形等によってポリカーボネート，ポリプロピレン，アクリル，シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ），シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等の合成樹脂を成形することによって製造することができる。
【００２０】
また、突出部１ｃは、吐出する液体の切れが良いように端面１ｄに撥水加工を施して計量部１ａよりも撥水性を高くしておくことが好ましい。一方、分注部品１は、図３に示すように、突出部１ｃの端面１ｄを突出部の中心軸Ａcに対して角度θ傾斜させることによって吐出する液体の液切れをよくすることも可能である。このとき、分注部品１は、図３に示すように、突出部１ｃの長さＬpおよび吐出流路１ｂの長さＬfを中心軸Ａc上で測定する。
【００２１】
ここで、図２，図３に示す分注部品１は、計量部１ａが吐出流路１ｂと接続される部分で断面積が大きく変化し（急縮）、吐出される液体に大きなエネルギー損失が生ずる。また、計量部１ａから吐出される液体は、図３に示すように、隅Ｐcの部分に残り易く、この隅Ｐcの部分に残った液体が吐出流路１ｂから吐出されるときに飛沫が発生して、周辺に付着することがある。このため、分注部品１は、図４に示すように、吐出流路１ｂと接続される計量部１ａ下部の内径が吐出流路１ｂに向かって漸減するように、計量部１ａ下部を曲面１ｅに成形することが好ましい。このとき、分注部品１は、図５に示すように、吐出流路１ｂと接続される計量部１ａ下部の内径が吐出流路１ｂに向かって漸減するように、計量部１ａ下部を円錐状或いは角錐状のテーパ面１ｆに成形してもよい。
【００２２】
上述のように、分注部品１は、吐出流路１ｂの吐出端外周に液体の吐出方向に突出する突出部１ｃを設けたので、微量液体を加圧気体によって吐出する際、突出部１ｃの周辺に液体が付着することを抑制することができ、分注精度を維持しつつ分注する液体の汚染を防止することができる。
【００２３】
（実施の形態２）
次に、本発明の分注部品にかかる実施の形態２について説明する。実施の形態１の分注部品は、突出部１ｃの長さＬpが吐出流路１ｂの長さＬfよりも短かったが（Ｌp＜Ｌf）、実施の形態２の分注部品は、突出部３ｃの長さＬpを吐出流路３ｂの長さＬfよりも長くしている（Ｌp＞Ｌf）。図６は、分注部品の断面正面図である。図７は、分注部品の第１の変形例を示す断面正面図である。図８は、分注部品の第２の変形例を示す断面正面図である。
【００２４】
分注部品３は、図６に示すように、吐出流路３ｂと接続される計量部３ａの下部内径が吐出流路３ｂに向かって漸減するように、計量部３ａ下部が曲面３ｅに成形されている。また、分注部品３は突出部３ｃの外面が円錐状或いは角錐状のテーパ面３ｇに成形されている。分注部品３は、このように構成することによって突出部３ｃの長さを吐出流路３ｂの長さＬfよりも長くしている（Ｌp＞Ｌf）。
【００２５】
即ち、実施の形態１の分注部品１は、突出部１ｃの長さが吐出流路１ｂの長さＬfよりも短かった（Ｌp＜Ｌf）。分注部品１は、突出部１ｃの周辺に液体が付着することを抑制する目的からは突出部１ｃの長さＬpが吐出流路１ｂの長さＬfよりも長い方が良い。但し、例えば図５から明らかなように、分注部品１は、突出部１ｃを長くするとこれに伴って吐出流路１ｂの長さＬfも長くなる。この結果、分注部品１は、計量部１ａに保持される液体の体積（Ｖ）に対する吐出流路１ｂに浸入する液体の体積（ｖ）の割合が増加し、吐出される液体の量が変動し易くなる。
【００２６】
このため、実施の形態２の分注部品３は、上述の構成とすることによって吐出流路３ｂの長さＬfが長くなることを抑えつつ突出部３ｃの長さＬpを吐出流路３ｂの長さＬfよりも長くしている（Ｌp＞Ｌf）。この場合、分注部品３は、計量部３ａの内直径Ｄp、吐出流路３ｂの内直径ｄf、計量部３ａの内直径Ｄmに関してｄf＜Ｄp＜Ｄmとなるように設定し、計量部１ａの長さＬmを吐出流路１ｂの長さＬfよりも小さく設定することは、実施の形態１の分注部品１と同様である。また、分注部品３は、突出部３ｃの端面３ｄに撥水加工を施して計量部３ａよりも撥水性を高くすることで、吐出する液体の切れを良くしてもよい。
【００２７】
ここで、分注部品３は、突出部３ｃの外面をテーパ面３ｇに成形すると共に、図７に示すように、吐出流路３ｂと接続される計量部３ａ下部の内径が吐出流路３ｂに向かって漸減するように、計量部３ａ下部を円錐状或いは角錐状のテーパ面３ｆに成形してもよい。更に、分注部品３は、計量部３ａ下部をテーパ面３ｆに成形するのに加えて、図８に示すように、突出部３ｃの端面３ｄを突出部の中心軸Ａcに対して角度θ傾斜させてもよい。このようにすると、分注部品３は、吐出する液体の液切れを形状面から向上させることができる。
【００２８】
上述のように、分注部品３は、吐出流路３ｂの吐出端外周に液体の吐出方向に突出する突出部３ｃを設けたので、微量液体を加圧気体によって吐出する際、突出部３ｃの周辺に液体が付着することを抑制することができ、分注精度を維持しつつ分注する液体の汚染を防止することができる。しかも、分注部品３は、計量部３ａの下部内径を吐出流路３ｂに向かって漸減するように成形し、突出部３ｃの外面を計量部３ａの吐出流路３ｂ側の内面と略並行に成形している。これにより、分注部品３は、吐出流路３ｂの長さＬfが長くなることを抑えつつ突出部３ｃの長さＬpを吐出流路３ｂの長さＬfよりも長くしている（Ｌp＞Ｌf）。このため、分注部品３は、吐出する液体の量を安定させつつ、突出部３ｃの周辺に液体が付着することを抑制することができる。
【００２９】
本発明に係わる分注部品の製造方法として、合成樹脂を材料とする射出成形法を挙げたが、分注部品の成形用金型の製作や成形加工において、微細な内径を持つ吐出流路部分の形成が困難であることが予測される。例えば、成形加工では、計量部のみを基板上に形成するように製作された金型によって成形を行った後、吐出流路部分を、レーザ加工や精密切削加工等によって形成して分注部品を製造することが考えられる。
【００３０】
このような場合、吐出流路３ｂと接続される計量部３ａ下部が円錐状或いは角錐状のテーパ面３ｆに成形された分注部品３は、図９に示すように、計量部３ａと吐出流路３ｂとの接続部分に平坦部３ｈを設け、吐出流路３ｂの内径が平坦部３ｈの内径よりも小さくなる断面構造を採ることも可能である。また、図１０に示す分注部品５のように、平坦部５ｈを有すると共に、計量部５ａの中心軸Ａcmと吐出流路５ｂの中心軸Ａcfがオフセットされた構造としてもよい。分注部品は、これらの構造としても、分注量から導かれる計量部３ａ，５ａと吐出流路３ｂ，５ｂの幾何寸法の範囲内においては分注精度に対して大きな影響を及ぼすことはない。
【００３１】
尚、実施の形態１，２の分注部品は、計量部および吐出流路が断面円形のものについて説明したが、断面形状は円形以外の多角形であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施の形態１の分注部品の１構成単位を示す断面斜視図である。
【図２】分注部品の断面正面図である。
【図３】分注部品の第１の変形例を示す断面正面図である。
【図４】分注部品の第２の変形例を示す断面正面図である。
【図５】分注部品の第３の変形例を示す断面正面図である。
【図６】実施の形態２の分注部品の断面正面図である。
【図７】分注部品の第１の変形例を示す断面正面図である。
【図８】分注部品の第２の変形例を示す断面正面図である。
【図９】分注部品の第３の変形例を示す断面正面図である。
【図１０】分注部品の第４の変形例を示す断面正面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，３，５        分注部品
１ａ，３ａ，５ａ  計量部
１ｂ，３ｂ，５ｂ  吐出流路
１ｃ，３ｃ        突出部
１ｄ，３ｄ        端面
１ｅ，３ｅ        曲面
１ｆ，３ｆ，５ｆ  テーパ面
３ｇ              テーパ面
３ｈ，５ｈ        平坦部
Ａc               突出部の中心軸
ｄf               吐出流路の内直径
Ｄm               計量部の内直径
Ｄp               突出部の外直径
Ｌf               吐出流路の長さ
Ｌm               計量部の長さ
Ｌp               突出部の長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006226726.tif 000009
【図８】
2006226726.tif 000010
【図９】
2006226726.tif 000011
【図１０】
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