(57)【要約】【課題】予備分注量に精度を要せず、かつ、予備分注で保持した液体の量が少なくても正確な計量を行う。【解決手段】導入された液体が上方から圧力を受ける液面を形成するように当該液体を保持する液体保持部２と、液体保持部２に保持された液体を導入してその体積を所定の量に計量する計量部３と、液体保持部２に保持された液体の液面よりも下方に位置して液体保持部２と計量部３とを接続し、液体保持部２に保持された液体を計量部３に導入する流路となる導入部４と、計量部３で計量された液体を計量部３の外部に吐出する吐出部５とを有する。そして、液体保持部２に保持した液体の液面に所定の圧力を加えることによって計量部３で計量された液体を吐出部５から吐出する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入された液体が上方から圧力を受ける液面を形成するように当該液体を保持する液体保持部と、
前記液体保持部に保持された液体を導入してその体積を所定の量に計量する計量部と、
前記液体保持部に保持された液体の液面よりも下方に位置して前記液体保持部と前記計量部とを接続し、前記液体保持部に保持された液体を前記計量部に導入する流路となる導入部と、
前記計量部で計量された液体を前記計量部の外部に吐出する吐出部と、
を有し、前記液体保持部に保持した液体の液面に所定の圧力を加えることによって前記計量部で計量された液体を前記吐出部から吐出することを特徴とする分注器。
【請求項２】
前記計量部に導入されていない液体を前記圧力によって前記計量部から離反して移動させることで前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離して、前記計量部の外部への液体の吐出が行われることを特徴とする請求項１に記載の分注器。
【請求項３】
前記液体保持部の内壁面は、垂直方向下側に行くほど液体を保持する水平方向の断面積が小さくなることを特徴とする請求項１に記載の分注器。
【請求項４】
前記液体保持部は、保持した液体の液面よりも上方の位置に当該液体を外部から導入する開口を有し、前記開口の面積は前記液体保持部を上側から見たときに導入された液体の液面の面積を含むことを特徴とする請求項１に記載の分注器。
【請求項５】
前記液体保持部は、前記計量部の計量精度よりも低い精度で予備分注された液体が前記開口から導入されることを特徴とする請求項４に記載の分注器。
【請求項６】
前記計量部は前記液体保持部に保持された液体の液面よりも垂直方向において下に存在することを特徴とする請求項１に記載の分注器。
【請求項７】
前記導入部は、前記液体保持部と前記計量部とを接続する貫通孔であることを特徴とする請求項１に記載の分注器。
【請求項８】
前記導入部には前記計量部に導入されていない液体の流れる余剰流路がさらに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の分注器。
【請求項９】
前記余剰流路において、前記導入部と反対側の端部は開空間に繋がっていることを特徴とする請求項８に記載の分注器。
【請求項１０】
前記余剰流路の前記導入部から前記開空間に向かう流路抵抗は、前記吐出部の前記計量部から外部に向かう流路抵抗よりも小さいことを特徴とする請求項９に記載の分注器。
【請求項１１】
導入された液体が上方から圧力を受ける液面を形成するように当該液体を保持する過程と、
保持された液体をその液面より下方の位置に設けた導入部を介して計量部に導入して所定の体積に計量する過程と、
保持された液体の液面の上方から所定の圧力を加えることによって計量された液体を前記計量部の外部に吐出する過程と、
を含むことを特徴とする分注方法。
【請求項１２】
保持された液体を計量するとき、当該液体を毛細管力によって前記計量部に導入する過程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の分注方法。
【請求項１３】
液面に圧力を加えたとき、前記計量部に導入されていない液体を前記計量部から離反移動させることで前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離する過程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の分注方法。
【請求項１４】
液面に圧力を加える過程において、前記計量部に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、かつ、計量された液体が流動を開始する圧力よりも低い圧力を加えて前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離する過程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の分注方法。
【請求項１５】
液面に圧力を加える過程において、前記計量部に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、さらに前記計量部に導入された液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力を加えて前記計量部の外部に液体を吐出する過程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の分注方法。
【請求項１６】
液面に圧力を加える過程において、前記計量部に導入されていない液体を廃棄する過程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の分注方法。
【請求項１７】
計量した液体を前記計量部の外部に吐出した後、前記計量部に導入されていない液体を前記計量部に導入する過程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の分注方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望の体積の液体を計量して供給する分注器および分注方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体を分注するにあたり、当該液体の量を計量する分注器がある。分注器は、リザーバと接続チャンネルとノズルとを備えている。リザーバは、導入された液体を保持する。接続チャンネルは、リザーバとノズルとを接続する流路をなしている。ノズルは、底面に吐出孔が設けてあり導入された液体を計量して保持する。この分注器は、リザーバにある液体を接続チャンネルの毛細管力によってノズルに導入する。これによりノズルによって液体が計量・保持される。そして、ノズルに保持した液体の液面に圧力を付与することによって計量した液体が吐出孔から吐出される（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】ディスペンシング  ウェル  プレート（Dispensing Well Plate (DWP): A highly integrated nanoliter dispensing system），「トランスデューサー‘０３：第１２回国際会議（Transducers'03: 12th International Conference Solid-State Sensors, Actuators & Microsystems）」，国際電気電子学会（ＩＥＥＥ：Institute of Electrical and Electronic Engineers），２００３年，Ｐ．１６−１９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の分注器では、リザーバおよびノズルがプレートの上面にそれぞれ設けた窪みとして形成してあり、接続チャンネルがリザーバとノズルとを接続する態様でプレートの上面を伝う溝として形成してある。このため、リザーバに保持した液体の液面が接続チャンネルに接触していなければ、ノズルに対して計量すべき所定量の液体が導入されず正確な計量が行えない。一方、リザーバに保持した液体が溢れ出ると必要以上の量の液体がノズルに導入されてしまう。したがって、リザーバに保持される液体の量は、ある程度の精度をもって制御する必要がある。すなわち、リザーバに導入する液体の予備分注量にある程度の精度が必要である。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、予備分注量に精度を要せず、かつ、予備分注で保持した液体の量が少なくても正確な計量を行うことができる分注器および分注方法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、本発明の請求項１に係る分注器は、導入された液体が上方から圧力を受ける液面を形成するように当該液体を保持する液体保持部と、前記液体保持部に保持された液体を導入してその体積を所定の量に計量する計量部と、前記液体保持部に保持された液体の液面よりも下方に位置して前記液体保持部と前記計量部とを接続し、前記液体保持部に保持された液体を前記計量部に導入する流路となる導入部と、前記計量部で計量された液体を前記計量部の外部に吐出する吐出部と、を有し、前記液体保持部に保持した液体の液面に所定の圧力を加えることによって前記計量部で計量された液体を前記吐出部から吐出することを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項２に係る分注器は、上記請求項１において、前記計量部に導入されていない液体を前記圧力によって前記計量部から離反して移動させることで前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離して、前記計量部の外部への液体の吐出が行われることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項３に係る分注器は、上記請求項１において、前記液体保持部の内壁面は、垂直方向下側に行くほど液体を保持する水平方向の断面積が小さくなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項４に係る分注器は、上記請求項１において、前記液体保持部は、保持した液体の液面よりも上方の位置に当該液体を外部から導入する開口を有し、前記開口の面積は前記液体保持部を上側から見たときに導入された液体の液面の面積を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項５に係る分注器は、上記請求項４において、前記液体保持部は、前記計量部の計量精度よりも低い精度で予備分注された液体が前記開口から導入されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項６に係る分注器は、上記請求項１において、前記計量部は前記液体保持部に保持された液体の液面よりも垂直方向において下に存在することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項７に係る分注器は、上記請求項１において、前記導入部は、前記液体保持部と前記計量部とを接続する貫通孔であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項８に係る分注器は、上記請求項１において、前記導入部には前記計量部に導入されていない液体の流れる余剰流路がさらに接続されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項９に係る分注器は、上記請求項８において、前記余剰流路において、前記導入部と反対側の端部は開空間に繋がっていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項１０に係る分注器は、上記請求項９において、前記余剰流路の前記導入部から前記開空間に向かう流路抵抗は、前記吐出部の前記計量部から外部に向かう流路抵抗よりも小さいことを特徴とする。
【００１６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１１に係る分注方法は、導入された液体が上方から圧力を受ける液面を形成するように当該液体を保持する過程と、保持された液体をその液面より下方の位置に設けた導入部を介して計量部に導入して所定の体積に計量する過程と、保持された液体の液面の上方から所定の圧力を加えることによって計量された液体を前記計量部の外部に吐出する過程と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項１２に係る分注方法は、上記請求項１１において、保持された液体を計量するとき、当該液体を毛細管力によって前記計量部に導入する過程を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項１３に係る分注方法は、上記請求項１１において、液面に圧力を加えたとき、前記計量部に導入されていない液体を前記計量部から離反移動させることで前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離する過程を含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項１４に係る分注方法は、上記請求項１１において、液面に圧力を加える過程において、前記計量部に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、かつ、計量された液体が流動を開始する圧力よりも低い圧力を加えて前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離する過程を含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項１５に係る分注方法は、上記請求項１１において、液面に圧力を加える過程において、前記計量部に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、さらに前記計量部に導入された液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力を加えて前記計量部の外部に液体を吐出する過程を含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項１６に係る分注方法は、上記請求項１１において、液面に圧力を加える過程において、前記計量部に導入されていない液体を廃棄する過程を含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項１７に係る分注方法は、上記請求項１１において、計量した液体を前記計量部の外部に吐出した後、前記計量部に導入されていない液体を前記計量部に導入する過程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る分注器は、液体保持部に保持した液体を計量部で計量し、液体保持部に保持した液体の液面の上方から圧力を加えることにより計量部で計量した液体を計量部の外部に吐出する。導入部が液体保持部に保持された液体の液面よりも下方にあるので、液量が少ない場合でも導入部から計量部へと液体を導入することが可能となる。そのため、液体保持部に液体を導入する予備分注量は従来の分注器ほど精度を必要としない。また、汎用的な分注器で予備分注した液体（１マイクロリットルレベル）から、１マイクロリットルを下回り、好ましくは数十ナノリットルから数マイクロリットルレベルの液体を正確かつ容易に計量し、吐出することができる。
【００２４】
また、計量部に導入されていない液体を圧力によって計量部から離反して移動させることで、計量部に導入された液体と計量部に導入されていない液体とを分離する。この結果、計量に必要な液体から計量に不要な液体を切り離すので、計量部から吐出部を介して液体を吐出するときに計量した液体以外の液体が吐出される事態を防ぐことができる。
【００２５】
また、液体保持部の内壁面は、垂直方向下側に行くほど液体を保持する水平方向の断面積が小さくなっている。この結果、液体保持部に保持した液体を下方の導入部に集約することができる。
【００２６】
また、液体保持部は、保持した液体の液面よりも上方の位置に当該液体を外部から導入する開口を有し、開口の面積は液体保持部を上側から見たときに導入された液体の液面の面積を含む。この結果、液体保持部に保持した液体を下方の導入部に集約することができる。
【００２７】
また、液体保持部は、計量部の計量精度よりも低い精度で予備分注された液体が開口から導入される。この結果、予備分注量に精度を要せず計量を行うことができる。
【００２８】
また、計量部は液体保持部に保持された液体の液面よりも垂直方向において下に存在する。この結果、液体保持部に予備分注した液体の量が少なくても計量する量を満たせば液体を計量部に導入して計量することができる。
【００２９】
また、導入部は、液体保持部と計量部とを接続する貫通孔である。この結果、液体保持部に保持した液体を計量部に対して正確に導入することができる。
【００３０】
また、導入部には計量部に導入されていない液体の流れる余剰流路がさらに接続されている。この結果、計量部に導入された液体と計量部に導入されていない液体とを分離する場合に、計量部に導入されていない液体を流動させて案内することができる。
【００３１】
また、余剰流路において、導入部と反対側の端部は開空間に繋がっている。この結果、計量部に導入された液体と計量部に導入されていない液体とを分離する場合に、計量部に導入されていない液体を比較的低い圧力で余剰流路に流動させることができる。
【００３２】
また、余剰流路における導入部側から開空間側に向かう流路抵抗は、吐出部における計量部側から計量部に外部に向かう流路抵抗よりも小さい。この結果、計量部に導入された液体と計量部に導入されていない液体とを分離する場合に、計量部に導入されていない液体を先に余剰流路に流動させて上記分離をより正確に行うことができる。
【００３３】
本発明に係る分注方法は、保持した液体の量に関わらず計量部に適宜導入して計量し、この計量した液体を圧力によって計量部の外部に吐出する。このため、予め保持させる液量は大まかでよく、つまり予備分注には従来の分注器ほど精度を必要とせずに、液体の計量、吐出を行うことができる。また、汎用的な分注器で予備分注した液体（１マイクロリットルレベル）から１マイクロリットルを下回り、好ましくは数十ナノリットルから数マイクロリットルレベルの液体を正確かつ容易に計量し、吐出することができる。
【００３４】
また、保持された液体を計量するとき、当該液体を毛細管力によって計量部に導入する過程を含む。この結果、１マイクロリットルレベルを下回る液体を容易に計量部に導入することができる。
【００３５】
また、液面に圧力を加えたとき、前記計量部に導入されていない液体を前記計量部から離反移動させることで前記計量部に導入された液体と前記計量部に導入されていない液体とを分離する過程を含む。この結果、計量に必要な液体から計量に不要な液体を切り離すので、計量部の外部に液体を吐出するときに計量した液体以外の液体が吐出される事態を防ぐことができる。
【００３６】
また、液面に圧力を加える過程において、計量部に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、かつ、計量された液体が流動を開始する圧力よりも低い圧力を加えて計量部に導入された液体と計量部に導入されていない液体とを分離する過程を含む。この結果、計量部の内部で計量された液体を流動させずに当該液体から計量部に導入されていない液体を切り離すことができる。
【００３７】
また、液面に圧力を加える過程において、計量部に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、さらに計量部に導入された液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力を加えて計量部の外部に液体を吐出する過程を含む。このため、計量部に導入されている液体から計量部に導入されていない液体を切り離した状態で、計量部の内部で計量された液体を流動させて当該計量部の外部に吐出することができる。
【００３８】
また、液面に圧力を加える過程において、計量部に導入されていない液体を廃棄する過程を含む。この結果、計量した必要な液体を確実に得ることができる。
【００３９】
また、計量した液体を計量部の外部に吐出した後、計量部に導入されていない液体を計量部に導入する過程を含む。この結果、計量していなかった液体を再利用して計量することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る分注器および分注方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００４１】
（第１実施の形態）
図１は本発明に係る分注器の第１実施の形態を示す縦断面図である。図１に示すように分注器は、器体１に対して液体保持部２、計量部３、導入部４、吐出部５、反応部６および余剰流路７を設けてなる。
【００４２】
液体保持部２は、導入された液体を保持するためのものである。液体保持部２は、器体１に対して上方に開口２１を有した有底の凹所として形成してある。開口２１は、後述の反応部６の開口と同等もしくはそれ以上の開口面積を有している。液体保持部２の内壁面は、開口２１から底に向かって垂直方向下側に行くほど水平方向の断面積が小さくなる態様で形成してあって、本実施の形態では斜面部２２として形成してある。なお、図には明示しないが、開口２１から底に向かって垂直方向下側に行くほど水平方向の断面積が小さくなれば斜面部２２に限らず段部などであってもよい。
【００４３】
すなわち、液体保持部２は、開口２１から液体が導入されて当該液体を保持する。さらに、斜面部２２のため、液体保持部２を上側から見たとき、開口２１の面積が液体保持部２で保持している液体の液面の面積を含む。また、保持された液体は、その液面に対して開口２１（上方）側から圧力を受ける。
【００４４】
なお、本実施の形態において、液体保持部２は、マイクロピペッターやシリンジ分注器などの汎用的な分注器によって分注された液体を導入し得る内容積であり、その開口２１は上記汎用的な分注器による分注を容易に受ける面積に形成してある。
【００４５】
計量部３は、液体保持部２に保持された液体を導入して自身の内容積によって当該液体の体積を所定の量に計量するためのものである。計量部３は、器体１に対して上記液体保持部２と、後述の反応部６との間を隔てる隔壁８に設けてあり、液体保持部２に保持された液体の液面よりも下方に存在する態様で、液体保持部２の底部の位置に接続して配設してある。そして、計量部３は、液体の体積を所定の量に計量する液溜まりとして所定の内容積の空間を有している。
【００４６】
なお、本実施の形態において、計量部３で計量する液体の所定の量は、１マイクロリットルレベルを下回る量であって、好ましくは数十ナノリットルから数マイクロリットルレベルの量である。すなわち、液体保持部２には、開口２１からマイクロピペッターやシリンジ分注器などの汎用的な分注器によって低い精度で液体が予備分注されるが、計量部３によって液体は予備分注よりも高い精度で計量される。
【００４７】
導入部４は、液体保持部２と計量部３とを接続して液体保持部２に保持された液体を計量部３に導入する流路をなすものである。導入部４は、器体１に対して隔壁８に設けてあり、液体保持部２に保持された液体の液面よりも下方に存在し、液体保持部２の底部の位置において液体保持部２に保持された液体を毛細管力によって計量部３へと導入する態様で、液体保持部２と計量部３とを接続する貫通孔として形成してある。
【００４８】
吐出部５は、計量部３と当該計量部３の外部である後述の反応部６とを接続して計量部３により計量された液体を反応部６に吐出する流路をなすものである。吐出部５は、器体１に対して隔壁８に設けてあり、計量部３で計量された液体を反応部６へと吐出する態様で、計量部３と反応部６とを接続する貫通孔として形成してある。また、吐出部５の内壁面は、疎水性樹脂（例えばポリフッ化エチレン、ポリテトラフルオロエチレン）などを塗布することによって疎水性を持たせてもよい。
【００４９】
反応部６は、計量部３により計量された液体が吐出部５を介して導入されるものである。反応部６は、器体１に対して設けてあり、液体保持部２と同様に、上方に開口を有した有底の凹所として形成してある。そして、反応部６は、その底部の位置で吐出部５を介して計量部３に接続してある。
【００５０】
余剰流路７は、計量部３に導入されていない余剰の液体が流れる流路をなすものである。余剰流路７は、器体１に設けてあり、液体保持部２の底部の位置でその一端部７１が液体保持部２および導入部４に接続してある。また、余剰流路７において、導入部４と反対側の他端部７２は、液体保持部２の下方を通って器体１の上方に開通することによって大気圧に開放する態様で開空間に繋がって設けてある。
【００５１】
図２は図１に示した計量部の周辺を拡大した縦断面図である。図２に示すように液体保持部２の底部で最小径となる口径の寸法をＡとし、余剰流路７の一端部７１の口径の寸法をＢとし、導入部４の内径の寸法をａとし、計量部３の内径の寸法をｂとし、吐出部５の内径の寸法をｃとしてある。なお、口径Ａ、口径Ｂ、内口径ａ、内径ｂおよび内口径ｃは、液体の流れる方向に垂直な方向の寸法を示す。また、余剰流路７において、一端部７１から他端部７２に至る内径は、一端部７１の口径Ｂよりも小さくならないこととする。そして、上記各寸法の関係を口径Ａ≒口径Ｂ＞内径ｂ≧内径ａ＞内径ｃとする。
【００５２】
すなわち、吐出部５の断面積は、液体の流れる方向に垂直な面において計量部３の断面積よりも小さく形成してある。また、余剰流路７における一端部７１（導入部４）側から他端部７２（開空間）側に向かう流路抵抗は、導入部４における液体保持部２側から計量部３側に向かう流路抵抗よりも小さく、吐出部５における計量部３側から反応部６側に向かう流路抵抗よりもさらに小さくなるように形成してある。さらに、上述したように吐出部５に疎水性を持たせる場合には、図２に太線で示すようにその内壁面に加えて一部反応部６の内壁面に掛かるように設けることが好ましい。
【００５３】
なお、図２では、内径ｂ＞内径ａとして示してあるが、内径ｂ＝内径ａでもよい。この場合、計量部３と導入部４との断面積が同じくなって導入部４から計量部３への液体の導入を円滑に行うことが可能である。
【００５４】
図３は図１に示した分注器の組み立て例を示す斜視図、図４は図１に示した分注器の組み立て例を示す縦断面図である。図３および図４に示すように、器体１は、主器体１１と副器体１２とに分けて構成してある。
【００５５】
主器体１１は、例えば直方体形状を呈して上述した各構成を切削して形成してある。具体的には、液体保持部２は、主器体１１の上側である開口２１側から斜面部２２を切削しつつ主器体１１の下側に貫通して形成される。反応部６は、液体保持部２との間を隔てる隔壁８をおいて主器体１１の上下方向に貫通して形成される。計量部３、導入部４および吐出部５は、隔壁８（主器体１１）の下側から溝状に切削して形成される。なお、計量部３、導入部４および吐出部５が繋がる断面形状は液体の流れを阻害しないように滑らかに変化する態様で形成することが好ましい。余剰流路７は、一端部７１側を主器体１１の下側から溝状に切削し、他端部７２側を主器体１１の上下方向に貫通して形成される。
【００５６】
一方、副器体１２は、平坦な板体として形成してある。そして、主器体１１の下側面に副器体１２を液密な状態で一体に接合することで、副器体１２が液体保持部２および反応部６の底部となり、計量部３、導入部４、吐出部５および余剰流路７の壁の一部を構成した分注器が得られる。なお、吐出部５に疎水性を持たせる場合には主器体１１と副器体１２とを接合する以前に、吐出部５の内壁面となる部位に疎水性樹脂などを塗布して吐出部５の内壁面を疎水性にする。主器体１１と副器体１２との接合に関しては、例えば一方をガラス、他方をプラスチックで形成して熱で固着する手法、または、一方をガラス、他方をシリコンで形成して陽極接合する手法、あるいは、双方をアクリル樹脂で形成して拡散接合する手法などがある。
【００５７】
すなわち、計量部３、導入部４および吐出部５の少なくとも一部が、液体保持部２および反応部６の少なくとも一部を形成する同一の部材（主器体１１）中に設けてある。このように主器体１１に対して各構成を切削し、平坦に形成した副器体１２を接合することによって、高い精度で容易に分注器を得ることが可能である。
【００５８】
図５〜図９は図１示した分注器による液体の計量過程を示す縦断面図である。
【００５９】
まず、マイクロピペッターやシリンジ分注器などの汎用的な分注器を用い、図５に示すように液体保持部２の開口２１から液体を導入（予備分注）する。すると、液体保持部２の開口２１（上方）から圧力を受ける液面を形成するように当該液体が液体保持部２に保持される。
【００６０】
次に、図６に示すように液体保持部２に保持された液体の液面よりも下方の位置に設けた導入部４を介して計量部３に当該液体が導入される。計量部３への液体の導入は、導入部４の毛細管力によって行われる。そして、計量部３に導入された液体は、当該計量部３の内容積によって所定の体積に計量される。この所定の体積は、上述したように１マイクロリットルレベルを下回る量であって、好ましくは数十ナノリットルから数マイクロリットルレベルの量である。
【００６１】
一方、計量部３に導入されていない余剰の液体は、余剰流路７に流動する。そして、図７に示すように余剰流路７における液体の液面と、液体保持部２における液体の液面とが同じ高さ（水平）になったときに液体保持部２に保持した液体の液面の位置が安定する。このとき、上述のごとく吐出部５の内径ｃが他と比較して最も小さいことから分かるように（図２参照）、吐出部５において計量部３側から反応部６側に向かう流路抵抗が最も大きいため、通常気圧では計量部３で計量された液体が吐出部５から反応部６に吐出されずに計量部３の内部に保持される。また、吐出部５の内壁面が疎水性を有していれば、計量部３の内部の液体は、計量部３外部に対して分離される。
【００６２】
次に、図８に示すように液体保持部２の開口２１（上方）から当該液体保持部２に保持した液体の液面に対して所定の圧力Ｐ１を加える。そして、圧力Ｐ１を加えることによって計量部３に導入されていない液体が余剰流路７に流動して計量部３から離反して移動する。このため、計量部３の内部に導入されている液体と、計量部３に導入されていない液体とが分離される。このときの所定の圧力Ｐ１は、計量部３に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、かつ、計量部３に導入された液体が流動を開始する圧力よりも低い圧力である。すなわち、圧力Ｐ１を加えたときには、計量部３の内部で計量された液体は流動しない。
【００６３】
次に、計量部３の内部に導入されている液体と、計量部３に導入されていない液体とが分離されているとき、図９に示すように液体保持部２の開口２１（上方）から所定の圧力Ｐ２を加える。そして、圧力Ｐ２を加えることによって計量部３の内部に導入されている計量された液体が吐出部５から計量部３の外部である反応部６に吐出される。このときの所定の圧力Ｐ２は、余剰流路７に流動して計量部３に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、さらに計量部３に導入された液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力である。すなわち、圧力Ｐ２を加えたときには、計量部３の内部で計量された液体が流動する。
【００６４】
最後に、圧力Ｐ２を加えて計量した液体を計量部３の外部に吐出した後、圧力Ｐ２を止めることによって余剰流路７に流動して計量部３に導入されていない液体が液体保持部２側に戻る。そして、再び図７に示すように導入部４の毛細管力によって液体が計量部３に導入されて、当該計量部３の内容積によって所定の体積に計量される。その後、圧力Ｐ１を加えることで計量部３の内部に導入されている液体と、計量部３に導入されていない液体とが分離され（図８参照）、圧力Ｐ２を加えることで計量部３の内部に導入されている計量された液体が吐出部５から吐出される（図９参照）。すなわち、計量した液体を計量部３の外部に吐出した後、計量部３に導入されていない液体を計量部３に導入して再利用することが可能である。なお、圧力Ｐ２を加えて計量した液体を計量部３の外部に吐出したときに、余剰流路７に流動して計量部３に導入されていない液体を再利用せずに破棄してもよい。
【００６５】
ところで、上述した分注器では、反応部６の内部に液体（試薬、検体試料）が導入された形態、もしくは反応部６の内壁面にドライケミストリなどの固体試薬が塗布された形態としておく。そして、これらの形態の分注器を従前からある自動分析装置に設置して、マイクロピペッターやシリンジ分注器などの汎用的な分注器によって液体保持部２の開口２１から液体（試薬、検体試料）を導入する。そして、計量部３で計量した液体を反応部６に吐出することによって、反応部６の内部での液体の反応過程を時系列的に測光して試薬と検体試料との反応結果に基づいて検体試料の分析を行うことが可能になる。
【００６６】
したがって、上述した実施の形態における分注器では、各構成を一体として液体保持部２に保持した液体を計量部３で計量して反応部６に吐出するので、液体保持部２への液体の導入を汎用的な分注器によって計量部３の計量精度（１マイクロリットルレベルを下回り、好ましくは数十ナノリットルから数マイクロリットルレベル）よりも低い精度（１マイクロリットルレベルを上回る量）で予備分注することが可能である。この結果、従前からある汎用的な分注器を用いても１マイクロリットルレベルを下回る量の液体を正確かつ容易に計量することが可能になる。
【００６７】
また、計量部３に導入されていない液体を圧力によって計量部３から離反して移動させることで、計量部３に導入された液体と計量部３に導入されていない液体とを分離する。このため、計量に必要な液体から計量に不要な液体を切り離すので、計量部３から吐出部５を介して液体を吐出するときに計量した液体以外の液体が吐出される事態を防ぐことが可能になる。
【００６８】
また、導入部４は、毛細管力によって液体を計量部３へと導入する。このため、１マイクロリットルレベルを下回る液体を容易に計量部３に導入することが可能になる。
【００６９】
また、導入部４は、液体保持部２と計量部３とを接続する貫通孔である。このため、液体保持部２に保持した液体を計量部３に対して正確に導入することが可能になる。さらに、導入部４は、液体保持部２に導入された液体の液面よりも下方に位置するので、予備分注の分注量は従来技術ほどの精度は必要としない。
【００７０】
また、計量部３、導入部４および吐出部５は、液体保持部２と反応部６との間を隔てる隔壁８に含まれている。さらに、計量部３、導入部４および吐出部５の少なくとも一部が液体保持部２および反応部６を形成する部材と同一の部材中に設けられている。このため、各構成を高い精度で容易に形成することが可能であり、かつ、各構成の繋がりを高い精度で容易に得ることが可能である。
【００７１】
また、液体保持部２の開口２１の面積は、当該液体保持部２を上側から見たときに導入された液体の液面の面積を含む。具体的には、液体保持部２は、垂直方向下側に行くほど液体を保持する水平方向の断面積が小さくなる斜面部２２を持っている。このため、開口２１からは液体を導入し易く、かつ、液体保持部２に保持した液体を下方に集約することが可能になる。
【００７２】
また、計量部３は、液体保持部２に保持された液体の液面よりも下方に存在する。このため、液体保持部２に予備分注した液体の量が少なくても計量する量を満たせば液体を計量部３に導入して計量することが可能になる。
【００７３】
また、吐出部５の断面積は、液体の流れる方向に垂直な面において計量部３の断面積よりも小さくなっている。このため、計量部３よりも吐出部５の流路抵抗が最も大きいので計量部３に液体を充分に満たして計量を正確に行うことが可能になる。さらに、吐出部５の内壁面が疎水性である。このため、液体を計量部３の内部と外部とで分離するので、液体の計量を正確に行うことが可能になる。
【００７４】
また、導入部４には、計量部３に導入されていない液体が流れる余剰流路７がさらに接続されている。このため、計量部３に導入された液体と計量部３に導入されていない液体とを分離する際に、計量部３に導入されていない液体を流動させて案内することが可能になる。
【００７５】
また、余剰流路７において導入部４と反対側の端部（他端部７２）は開空間に繋がっている。このため、計量部３に導入された液体と計量部３に導入されていない液体とを分離する際に、計量部３に導入されていない液体を比較的低い圧力で余剰流路７に流動させることが可能になる。
【００７６】
また、余剰流路７における導入部４側から開空間側に向かう流路抵抗は、吐出部５における計量部３側から反応部６側に向かう流路抵抗よりも小さい。このため、計量部３に導入された液体と計量部３に導入されていない液体とを分離する際に、計量部３に導入されていない液体を先に余剰流路７に流動させて上記分離をより正確に行うことが可能になる。
【００７７】
そして、上述した分注器による分注方法では、導入された液体が上方から圧力を受ける液面を形成するように液体を保持する過程と、保持された液体をその液面より下方の位置に設けた計量部３に導入して所定の体積に計量する過程と、保持された液体の液面の上方から所定の圧力を加えることによって計量された液体を前記計量部の外部に吐出する過程とを含む。すなわち、保持した液体の量に関わらず計量部３に適宜導入して計量し、この計量した液体を圧力によって計量部３の外部に吐出する。このため、保持する液体の導入を汎用的な分注器によって計量部３の計量精度（１マイクロリットルレベルを下回り、好ましくは数十ナノリットルから数マイクロリットルレベル）よりも低い精度（１マイクロリットルレベルを上回る量）で予備分注することが可能である。この結果、従前からある汎用的な分注器を用いても１マイクロリットルレベルを下回る量の液体を正確かつ容易に計量することが可能になる。
【００７８】
また、液面に圧力を加えたとき、計量部３に導入されていない液体を計量部３から離反移動させることで計量部３に導入された液体と計量部３に導入されていない液体とを分離する過程を含む。このため、計量に必要な液体から計量に不要な液体を切り離すので、計量部３の外部に液体を吐出するときに計量した液体以外の液体が吐出される事態を防ぐことが可能になる。
【００７９】
また、液面に圧力を加える過程において、計量部３に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、かつ、計量された液体が流動を開始する圧力よりも低い圧力を加えて計量部３に導入された液体と計量部３に導入されていない液体とを分離する過程を含む。このため、計量部３の内部で計量された液体を流動させずに当該液体から計量部３に導入されていない液体を切り離すことが可能になる。
【００８０】
また、液面に圧力を加える過程において、計量部３に導入されていない液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力であって、さらに計量部３に導入された液体が流動を開始する圧力よりも高い圧力を加えて計量部３の外部に液体を吐出する過程を含む。このため、計量部３に導入されている液体から計量部３に導入されていない液体を切り離した状態で、計量部３の内部で計量された液体を流動させて当該計量部３の外部に吐出することが可能になる。
【００８１】
また、液面に圧力を加える過程において、計量部に導入されていない液体を廃棄する過程を含む。このため、計量した必要な液体を確実に得ることが可能になる。
【００８２】
また、計量した液体を計量部３の外部に吐出した後、計量部３に導入されていない液体を計量部３に導入する過程を含む。このため、計量していなかった液体を再利用して計量することが可能になる。
【００８３】
（第２実施の形態）
図１０は本発明に係る分注器の第２実施の形態を示す縦断面図である。なお、以下に説明する第２実施の形態において、上述した第１実施の形態と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８４】
図１０に示すように第２実施の形態における分注器は、計量部３、導入部４および吐出部５の組み合わせを複数組（本実施の形態では２組）有して、各組み合わせの導入部４を同数の液体保持部２および余剰流路７に接続し、かつ、各組み合わせの吐出部５を唯一の反応部６に対して接続してある。
【００８５】
各組み合わせの計量部３は、同じ内容積でもよいが、それぞれ異なる内容積であることが好ましい。本実施の形態では、図１０において反応部６の左側の計量部３が反応部６の右側の計量部３よりも大きい体積の液体を計量する態様で形成してある。そして、例えば図１０において反応部６の左側の液体保持部２に検体試料を導入することで左側の計量部３によって当該検体試料の体積を計量して反応部６に吐出する。一方、図１０において反応部６の右側の液体保持部２に試薬を導入することで右側の計量部３によって当該試薬の体積を計量して反応部６に吐出する。これにより、唯一の反応部６に検体試料および試薬などの異なる液体を吐出して反応させることが可能になる。
【００８６】
なお、上述した第２実施の形態では、主器体１１に計量部３、導入部４、吐出部５、反応部６および余剰流路７の一部と、液体保持部２とを切削して形成して、当該主器体１１の下面を平坦に形成してある。また、副器体１２の上面に対して計量部３、導入部４、吐出部５、反応部６および余剰流路７の一部を切削して形成してある。そして、主器体１１の下面と副器体１２の上面とを接合して器体１をなしている。
【００８７】
（第３実施の形態）
図１１は本発明に係る分注器の第３実施の形態を示す概略斜視図である。なお、以下に説明する第３実施の形態において、上述した第１実施の形態と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８８】
図１１に示すように第３実施の形態における分注器は、計量部３、導入部４および吐出部５の組み合わせを複数組（本実施の形態では３組）有して、各組み合わせの導入部４を同数の液体保持部２および余剰流路７に接続し、かつ、各組み合わせの吐出部５を唯一の反応部６に対して接続してある。
【００８９】
各組み合わせの計量部３は、同じ内容積でもよいが、それぞれ異なる内容積であることが好ましい。本実施の形態では、例えば図１１において小の計量部３を３０ナノリットルの液体を計量する内容積とし、中の計量部３を５０ナノリットルの液体を計量する内容積とし、大の計量部３を１１０ナノリットルの液体を計量する内容積とする。これにより、小の計量部３で計量した回数×３０ナノリットルの液体を計量して反応部６に吐出することが可能になる。また、中の計量部３で計量した回数×５０ナノリットルの液体を計量して反応部６に吐出することが可能になる。また、大の計量部３で計量した回数×１１０ナノリットルの液体を計量して反応部６に吐出することが可能になる。さらに、小、中、大の計量部３を選択的に組み合わせた量の液体を計量して反応部６に吐出することが可能になる。
【００９０】
なお、第３実施の形態において、上述した第２実施の形態と同様に各液体保持部２に異なる液体をそれぞれ保持すれば、異なる液体を反応部６に吐出することができる。
【００９１】
（第４実施の形態）
図１２は本発明に係る分注器の第４実施の形態を示す概略斜視図である。なお、以下に説明する第４実施の形態において、上述した第１実施の形態と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９２】
図１２に示すように第４実施の形態における分注器は、計量部３、導入部４および吐出部５の組み合わせを複数組（本実施の形態では３組）有して、各組み合わせの吐出部５を同数の反応部６に接続し、かつ、各組み合わせの導入部４を唯一の液体保持部２および余剰流路７に対して接続してある。
【００９３】
各組み合わせの計量部３は、同じ内容積であって、それぞれ同じ体積の液体を計量する。例えば、計量部３を３０ナノリットルの液体を計量する内容積とする。これにより、唯一の液体保持部２に保持した同一の液体３０ナノリットルづつ、一度の操作で計量して各反応部６にそれぞれ分けて吐出することが可能になる。
【００９４】
また、各組み合わせの計量部３の内容積をそれぞれ異なる内容積にする。この場合、液体保持部２に保持した液体の液面に加えた圧力によって各計量部３で計量してある液体が反応部６に全て吐出する態様で各吐出部５の流路抵抗（断面積）を調整する。これにより、唯一の液体保持部２に保持した同一の液体を各計量部３で異なる量に計量して各反応部６にそれぞれ分けて吐出することが可能になる。
【００９５】
（第５実施の形態）
図１３は本発明に係る分注器の第５実施の形態を示す縦断面図である。なお、以下に説明する第５実施の形態において、上述した第１実施の形態と同等部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９６】
図１３に示すように第５実施の形態における分注器は、上述した第１実施の形態に対して計量部３、導入部４、吐出部５および反応部６の構成が異なる。具体的には、導入部４が液体保持部２の底部から下方に向けて設けてあり、その下側に計量部３を設け、さらに計量部３の下側に吐出部５を設けて、当該吐出部５を器体１の下側に開口して設けてある。反応部６は、吐出部５に接続する態様で器体１の下側に設けてある。この反応部６は、器体１に対して一体、もしくは着脱可能に設けてあってもよい。この場合には、主器体１１に液体保持部２、計量部３、導入部４、吐出部５、余剰流路７を形成し、計量部３を形成した副器体１２を、液体保持部２に保持される液体に対して垂直方向に接合して組み立てる。また、副器体１２に平坦な板体を用いて接合してもよい。
【００９７】
このように第５実施の形態における分注器であっても上述した第１実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。また、第５実施の形態の構成で、上述した第２〜第４の実施の形態の構成とすることも可能である。
【００９８】
なお、図には明示しないが、上述した第１〜第５実施の形態において、それぞれ器体１の外部に開口する部位に蓋を設けてもよい。蓋を設けることによって液体を保持したまま液体を外気にさらすことなく器体１を運搬することが可能になる。
【００９９】
また、図には明示しないが、上述した第１〜第５実施の形態における構成を複数並列した分注器として構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明に係る分注器の第１実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】図１に示した計量部の周辺を拡大した縦断面図である。
【図３】図１に示した分注器の組み立て例を示す斜視図である。
【図４】図１に示した分注器の組み立て例を示す縦断面図である。
【図５】図１示した分注器による液体の計量過程を示す縦断面図である。
【図６】図１示した分注器による液体の計量過程を示す縦断面図である。
【図７】図１示した分注器による液体の計量過程を示す縦断面図である。
【図８】図１示した分注器による液体の計量過程を示す縦断面図である。
【図９】図１示した分注器による液体の計量過程を示す縦断面図である。
【図１０】本発明に係る分注器の第２実施の形態を示す縦断面図である。
【図１１】本発明に係る分注器の第３実施の形態を示す概略斜視図である。
【図１２】本発明に係る分注器の第４実施の形態を示す概略斜視図である。
【図１３】本発明に係る分注器の第５実施の形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１    器体
１１    主器体
１２    副器体
２    液体保持部
２１    開口
２２    斜面部
３    計量部
４    導入部
５    吐出部
６    反応部
７    余剰流路
７１    一端部
７２    他端部
８    隔壁
【図１】
2006132991.tif 000003
【図２】
2006132991.tif 000004
【図３】
2006132991.tif 000005
【図４】
2006132991.tif 000006
【図５】
2006132991.tif 000007
【図６】
2006132991.tif 000008
【図７】
2006132991.tif 000009
【図８】
2006132991.tif 000010
【図９】
2006132991.tif 000011
【図１０】
2006132991.tif 000012
【図１１】
2006132991.tif 000013
【図１２】
2006132991.tif 000014
【図１３】
2006132991.tif 000015