(57)【要約】【課題】摺動性能及び耐圧性能のよいピストン及びシリンジを提供することを課題とする。【解決手段】内部の媒体に加圧または減圧を施すシリンジに内包されるピストン１が、柔らかい素材で構成されている軟性部１２と、軟性部１２より剛性の高い素材で構成されている剛性部１１とが、直列に結合されており、軟性部１２が媒体と接するように、剛性部１１が媒体と接しないように配置され、軟性部１２は、媒体と接する面おいて窪み部Ｈを有し、剛性部１１は、少なくとも外周部において、前記軟性部と対向する端面において軟性部１１と接しており、軟性部１２の外径は、剛性部１１の外径よりも大きく、剛性部１１の外径はシリンジの外筒の内径よりも若干小さいことを特徴とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒の内部の空間を２分割し、前記筒の内部を摺動することによって、一方の空間に収納される液体または気体からなる媒体を加圧または減圧するピストンであり、
軟性部と、前記軟性部より剛性の高い剛性部とを有してなり、
前記軟性部が前記媒体と接するよう、かつ前記剛性部が前記媒体に接しないよう、前記軟性部と、前記剛性部とが、前記筒の中心軸方向に直列に結合されており、
前記軟性部は、前記媒体と接する面において窪み部を有し、
前記剛性部は、前記軟性部と対向する端面のうち、少なくとも外周部において、前記軟性部と接しており、
前記軟性部の外径は、前記剛性部の外径よりも大きく、
前記剛性部の外径は、前記筒の内径より若干小さい
ことを特徴とするピストン。
【請求項２】
前記ピストンを前記筒の内部で押動するプランジャが、前記剛性部に対し着脱可能である
ことを特徴とする請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
前記筒は、シリンジの外筒であり、
前記ピストンが前記外筒内を摺動することによって、前記媒体を前記外筒内に吸引または前記媒体を前記外筒内から射出する
ことを特徴とする請求項１または請求項２のピストン。
【請求項４】
前記軟性部及び前記剛性部は、前記中心軸について回転対称形状を有しており、
前記窪み部は、前記中心軸について回転対称な形状を有しており、
前記剛性部から前記軟性部に向かう方向を正とすると、
前記窪み部の最深部と前記中心軸とを含むように切断された前記軟性部の縦断面において、前記窪み部の最深部の位置よりも前記軟性部の半径外方向、かつ、前記最深部の位置よりも前記正の方向にある領域である第１の領域に、前記剛性部と、前記軟性部とが接する接触部が存在する
ことを特徴とする請求項３に記載のピストン。
【請求項５】
前記接触部の少なくとも一部が、前記第１の領域の重心より前記軟性部の半径外方向に存在する
ことを特徴とする請求項４に記載のピストン。
【請求項６】
前記接触部の少なくとも一部が、前記窪み部の前記最深部より前記正の方向に存在する
ことを特徴とする請求項４に記載のピストン。     
【請求項７】
前記軟性部及び前記剛性部は、前記中心軸について回転対称形状を有しており、
前記窪み部は、前記中心軸について回転対称な形状を有しており、
前記剛性部から前記軟性部に向かう方向を正とすると、
前記窪み部の最深部と前記中心軸とを含むように切断された前記軟性部の縦断面において、前記窪み部の最深部の位置よりも、前記軟性部の半径外方向にある領域であるとともに、前記中心軸と垂直、かつ、前記剛性部と前記軟性部とが接する接触部のうち、最も前記正の方向に位置する箇所を通る直線より、前記正の方向にある領域である第２の領域に、前記接触部が存在し、
前記接触部の少なくとも一部が、前記第２の領域の重心より、前記軟性部の半径外方向に存在する
ことを特徴とする請求項３に記載のピストン。
【請求項８】
前記接触部の少なくとも一部が，前記窪み部の前記最深部より前記正の方向に存在する
ことを特徴とする請求項７に記載のピストン。
【請求項９】
前記軟性部及び前記剛性部は、前記中心軸について回転対称形状を有しており、
前記窪み部は、前記中心軸について回転対称な形状を有しており、
前記剛性部から前記軟性部に向かう方向を正とすると、
前記窪み部の最深部と前記中心軸とを含むように切断された前記軟性部の縦断面において、前記窪み部の最深部の位置よりも前記軟性部の半径外方向にある領域である第３の領域に、前記剛性部と、前記軟性部とが接する接触部が存在し、
前記接触部の少なくとも一部が、前記第３の領域の重心より、前記軟性部の半径外方向に存在する
ことを特徴とする請求項３に記載のピストン。
【請求項１０】
前記接触部の少なくとも一部が前記窪み部の前記最深部より前記正の方向に存在する
ことを特徴とする請求項９に記載のピストン。
【請求項１１】
前記剛性部の周囲にＯリングが備えられている
ことを特徴とする請求項３に記載のピストン。
【請求項１２】
軟性部と、前記軟性部より剛性の高い剛性部とを有してなり、前記軟性部と、前記剛性部とが、直列に結合されているピストンを内包するシリンジであって、
前記ピストンの摺動によって加圧または減圧を受ける液体または気体の媒体を内包し、
前記ピストンが、前記軟性部は前記媒体と接し、前記剛性部は前記媒体と接しないように配置され、
前記軟性部は、前記媒体と接する面において窪み部を有し、
前記剛性部は、前記軟性部と対向する端面のうち、少なくとも外周部において、前記軟性部と接しており、
前記軟性部の外径は、前記剛性部の外径よりも大きく、
前記剛性部の外径は、前記シリンジを構成する筒の内径より若干小さい
ことを特徴とするシリンジ。
【請求項１３】
前記シリンジの内部に挿入され、前記剛性部を押動するとともに、前記剛性部との着脱が可能なプランジャが、前記シリンジとは別体として存在する
ことを特徴とする請求項１２に記載のシリンジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストン及びシリンジの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気泳動装置として、キャピラリに高分子ゲルや、ポリマ溶液等の泳動媒体を充填したキャピラリ電気泳動装置が広く用いられている。キャピラリに泳動媒体を充填する際にはシリンジが使用される。泳動媒体の粘性が高い場合は、シリンジ内部の泳動媒体に高圧力を印加する必要がある。従って、シリンジとピストンの間に高いシール性能（耐圧性能）が必要となる。
特許文献１には、ピストン先端部に凹みが設けられている。そして、圧力上昇によって先端部がシリンジ半径外方向に押し広げられることで、ピストン先端部とシリンジ内壁の間のシール性能を向上させるピストンが開示されている。
【０００３】
特許文献２には、「注射針が装着される外筒と、該外筒の内壁に密着して摺動するガスケットを先端部に備えるプランジャーとからなる注射器において、該ガスケットは側面全体が該プランジャーの軸方向に沿って該外筒内壁方向に凸の円弧を備える曲面となっている略円盤状体であり、該曲面の一部で該外筒の内壁に密着すると共に、該プランジャーの先端部に備えられた該先端部より小径の台座に、該プランジャーの先端部側に屈曲可能な間隔を存して接合されていて、該プランジャーと反対側の表面に、該台座より大径で該ガスケットの厚さ方向の中間位置までの深さで設けられた環状溝部を備えると共に、該環状溝部の外周側に、該ガスケットが該外筒の内壁に密着して該外筒の先端方向に摺動するときに該環状溝部の底部を支点として該プランジャーの軸方向に屈曲する屈曲部を備え、該屈曲部は、該環状溝部の底部と該曲面のピークとの距離が該曲面の曲率半径よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする」注射器が開示されている（請求項１参照）。ここで、特許文献２におけるガスケット、プランジャー及び注射器は、実施形態におけるピストン、プランジャ、及びシリンジにそれぞれ相当する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４９８６８２０号明細書
【特許文献２】特許第４５５８１３０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
キャピラリ電気泳動装置に用いられるシリンジには、およそ１０ＭＰａ近い非常に高い圧力がかかる場合がある。そのため、キャピラリ電気泳動装置に用いられるシリンジには高い耐圧性能が求められる。さらに、キャピラリ電気泳動装置に用いられるシリンジには、ピストンがシリンジ内をスムーズに摺動すること、つまり摺動抵抗が低いことも求められる。さらに、消耗品であるため製作コストを低くすることも求められる。
【０００６】
プラスチック製のシリンジは安価に量産できるため、広く用いられている。しかし、これらのシリンジは医療現場における注射に用いることを目的としているため、その耐圧性能は高々±１気圧（±０．１ＭＰａ）程度である（ここで、−１気圧は真空を意味する）。プラスチック製のシリンジは、これより高圧（＞０．１ＭＰａ）の耐圧性能を有していない。つまり、これより高い圧力がかかると、シリンジ内壁とピストンの隙間から内容物がリークする。一方、ハミルトンシリンジ等のガラス製のガスタイトシリンジは、高圧の耐圧性能を有しているが高価である。また、ピストンが使用とともに速やかに劣化するため、耐久性が低い。
【０００７】
特許文献１に記載の注射器（シリンジ）では、指等で押すプランジャとピストンに相当する部分とが一体成形されており、使用時に両者の着脱は行われない。従って、プランジャ及びピストンは、ポリプロピレン等の剛性の高い樹脂で作製されている。このため、このようなピストンは、圧力に対するシリンジ半径外方向への変形量が少なく、耐圧性能が高くない。しかも、ピストン及びシリンジの製造ばらつきによって耐圧性能が安定しないという課題がある。従って、高い耐圧性能を得るためには、ピストン先端部の形状を、シリンジの内径及び表面状態に合わせて精密に作製する必要がある。しかしながら、そのような精密な形状を均一に安価に作製することは極めて困難である。さらに、ピストン先端部を押し潰してシリンジに押し込んでいるため、ピストンの摺動抵抗が大きくなる傾向がある。以上の通り、特許文献１のピストンは、圧力に対するシール性能や、安定性が必ずしも高くないこと、そして、摺動抵抗が大きいことが、発明者らの実験により明らかになった。
【０００８】
一方、特許文献２に記載の注射器（シリンジ）は、圧力に対するシール性能とその安定性が必ずしも高くないことが、発明者らの実験によって明らかになった。さらに、特許文献２に記載の注射器は、圧力が大きいとシリンジ軸方向に変形したシール部の外周部がプランジャ部とシリンジの間の隙間に巻き込まれてしまうことが、発明者らの実験により明らかになった。このため、リークが発生しやすいことが明らかになった。
【０００９】
このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、耐圧性能が高く、摺動性能がよく、安価に製造可能なピストン及びシリンジを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した課題を解決するため、本発明は、筒の内部の空間を２分割し、前記筒の内部を摺動することによって、一方の空間に収納される液体または気体からなる媒体を加圧または減圧するピストンであり、軟性部と、前記軟性部より剛性の高い剛性部とを有してなり、前記軟性部が前記媒体と接するよう、かつ前記剛性部が前記媒体に接しないよう、前記軟性部と、前記剛性部とが、前記筒の中心軸方向に直列に結合されており、前記軟性部は、前記媒体と接する面において窪み部を有し、前記剛性部は、前記軟性部と対向する端面のうち、少なくとも外周部において、前記軟性部と接しており、前記軟性部の外径は、前記剛性部の外径よりも大きく、前記剛性部の外径は、前記筒の内径より若干小さいことを特徴とする。
その他の解決手段は実施形態中に適宜記載する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、耐圧性能が高く、摺動性能のよいピストン及びシリンジを安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るキャピラリ電気泳動装置（分析装置）Ｗの装置構成図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】一般的なシリンジ２０における送液手順を説明する図（その１）である。
【図４】一般的なシリンジ２０における送液手順を説明する図（その２）である。
【図５】一般的なシリンジ２０における送液手順を説明する図（その３）である。
【図６】本実施形態に係るピストン１の構成を示す図（斜視図）である。
【図７】本実施形態に係るピストン１の構成を示す図（断面図）である。
【図８Ａ】本実施形態に係るピストン１の上面模式図である。
【図８Ｂ】本実施形態に係るピストン１の断面模式図である。
【図９Ａ】比較例Ａのピストン１Ａを示す図（斜視図）である。
【図９Ｂ】比較例Ａのピストン１Ａを示す図（断面図）である。
【図１０Ａ】比較例Ａのピストン１Ａの上面模式図である。
【図１０Ｂ】比較例Ａのピストン１Ａの断面模式図である。
【図１０Ｃ】プランジャ６１によって押動された際におけるピストン１Ａの変形を示す図である。
【図１１Ａ】比較例Ａのピストン１Ａによる押し込み距離と圧力との関係を示す図である。
【図１１Ｂ】比較例Ａのピストン１Ａによる推力から換算した圧力と、センサで計測した圧力の関係を示す図である。
【図１２Ａ】本実施形態に係るピストン１による押し込み距離と圧力との関係を示す図である。
【図１２Ｂ】本実施形態に係るピストン１による推力から換算した圧力と、センサで計測した圧力の関係を示す図である。
【図１３Ａ】本実施形態のピストン１の断面図を示す図（加圧前その１）である
【図１３Ｂ】本実施形態のピストン１の断面図を示す図（加圧後その１）である。
【図１４Ａ】比較例Ｂのピストン１Ｂの断面図（加圧前その１）を示す図である。
【図１４Ｂ】比較例Ｂのピストン１Ｂの断面図を示す図（加圧後その１）である。
【図１５Ａ】比較例Ｃのピストン１Ｃの断面図を示す図（加圧前その１）である。
【図１５Ｂ】比較例Ｃのピストン１Ｃの断面図を示す図（加圧後その１）である。
【図１６Ａ】本実施形態に係るピストン１の断面図（加圧前その２）を示す図である。
【図１６Ｂ】本実施形態に係るピストン１の断面図を示す図（加圧後その２）である。
【図１７Ａ】比較例Ｂのピストン１Ｂの断面図（加圧前その２）を示す図である。
【図１７Ｂ】比較例Ｂのピストン１Ｂの断面図（加圧後その２）を示す図である。
【図１８Ａ】比較例Ｃのピストン１Ｃの断面図を示す図（加圧前その２）である。
【図１８Ｂ】比較例Ｃのピストン１Ｃの断面図を示す図（加圧後その２）である。
【図１９】本実施形態のピストン１の断面図（加圧前その３）を示す図である。
【図２０】比較例Ｂのピストン１Ｂの断面図（加圧前その３）を示す図である。
【図２１】比較例Ｃのピストン１Ｃの断面図（加圧前その３）を示す図である。
【図２２Ａ】本実施形態に係るピストン１の変形例を示す図（その１）である。
【図２２Ｂ】本実施形態に係るピストン１の変形例を示す図（その２）である。
【図２３】スクロマトグラフィのサンプル注入に用いられるシリンジ２０ａに本実施形態に係るピストン１を適用した例である。
【図２４】キャピラリ電気泳動装置Ｗａに本実施形態のピストン１を適用した例を示す図である。
【図２５】本実施形態のピストン１を用いたシリンジ２０の輸送、保管時の例を示す図である。
【図２６】マイクロチップ９０１の断面を模式的に表した図である。
【図２７】別のマイクロチップ９０１ａの断面を模式的に表した図である。
【図２８】油圧ポンプ９１１に、本実施形態のピストン１を適用したものを示す図である。
【図２９Ａ】チューブ９２１がシリンジ２０の代わりに用いられる場合について説明する図である。
【図２９Ｂ】チューブ９２１の端部９２２の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための形態（「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
［キャピラリ電気泳動装置Ｗ］
図１は、本実施形態に係るキャピラリ電気泳動装置（分析装置）Ｗの装置構成図である。
キャピラリ電気泳動装置Ｗは、下部に設置されているオートサンプラユニット１５０と、上部に設置されている照射検出／恒温槽ユニット１６０の、２つのユニットに大きく分けることができる。
【００１４】
オートサンプラユニット１５０には、サンプラベース８０の上にＹ軸駆動体８５が備えられている。Ｙ軸駆動体８５は、サンプルトレイ１００をＹ軸方向に駆動する。また、Ｙ軸駆動体８５にはＺ軸駆動体９０が備えられている。Ｚ軸駆動体９０は、サンプルトレイ１００をＺ軸方向に駆動する。サンプルトレイ１００の上に、シリンジ２０、陽極側緩衝液容器３０、陰極側緩衝液容器４０、サンプル容器５０がセットされる。サンプル容器５０は、サンプルトレイ１００の下に設置されたＸ軸駆動体９５の上にセットされる。Ｚ軸駆動体９０は送液機構６０も備えている。この送液機構６０はシリンジ２０の下方に配置される。
【００１５】
照射検出／恒温槽ユニット１６０には、恒温槽ユニット１１０、恒温槽ドア１２０が備えられている。恒温槽ドア１２０が閉じられることによって、恒温槽ユニット１１０内を一定の温度に保つことができる。恒温槽ユニット１１０の後方には照射検出ユニット１３０が搭載され、電気泳動時の検出を行うことができる。恒温槽ユニット１１０の中に、キャピラリアレイ１０をユーザがセットし、恒温槽ユニット１１０でキャピラリアレイ１０を恒温に保ちながら電気泳動が行われる。その後、照射検出ユニット１３０によって検出が行われる。また、恒温槽ユニット１１０には、電気泳動のための高電圧印加時にＧＮＤに落とすための電極１１５も備えられている。キャピラリアレイ１０は、複数（図１の例では４本）のキャピラリＣａで構成される。
【００１６】
照射検出ユニット１３０は、検出ユニット１１１に備えられているレーザ発射装置（不図示）から出射されたレーザビームを各キャピラリＣａに照射する。そして、照射検出ユニット１３０は、検出ユニット１１１に備えられている撮像装置（不図示）で撮像された画像を取り込む。
【００１７】
図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図２において、図１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
シリンジ２０はサンプルトレイ１００に埋め込まれたガイド１０１の中に挿入してセットされる。また、送液機構６０は、送液機構６０に備えられたプランジャ６１が、シリンジ２０の下方になるように配置される。
【００１８】
電気泳動の際、陰極側のキャピラリアレイ１０に高電圧がかかり、陰極側緩衝液容器４０、陽極側緩衝液容器３０（図１参照）を介し、電極１１５（図１参照）にてＧＮＤ（Ground）に流すことで電気泳動が行われる。
そして、検出ユニット１１１がレーザビームをキャピラリアレイ１０に対して照射する。その結果、キャピラリＣａに生じる発光点での発光を検出ユニット１１１が検出する。検出された発光は図示しない解析ユニットにおいて解析される。
【００１９】
［送液手順］
次に、図３〜図５を参照して、シリンジ２０によるキャピラリＣａへの泳動媒体充填手順を説明する。
まず、図３を参照してシリンジ２０の詳細図を示す。シリンジ２０には、外筒２０２の中に凹形状のピストン１Ａが内蔵され、上からゴム栓２０３及びキャップ２０４で封止される。なお、ピストン１Ａは本実施形態のものではなく、これまで一般的用いられているものである。外筒２０２の材質は、薄肉成型が可能な樹脂であるＣＯＰ，ＰＰ樹脂等が望ましい。ゴム栓２０３の材質は、分析に対して安定しているシリコーンゴム等が望ましい。キャップ２０４の材質は、ＰＣ，ＰＰ樹脂等が望ましい。中には粘性の高い液状の泳動媒体（媒体）Ｑが封入され、封入の際に入ってしまう空気は上部に溜まるようにされている。泳動媒体Ｑは１０回分の分析ができる容量が封入される。ピストン１Ａにプランジャ６１を介して外部から推力をかけることでピストン１Ａが外筒２０２の内部を可動できるようになっている。つまり、ピストン１Ａは、外筒２０２の中を押動される。
【００２０】
まず、シリンジ２０は、自身の膨張を抑えるためのガイド１０１にセットされる。このガイド１０１は剛性が高い。そのため、プランジャ６１によるピストン１Ａの押動によってシリンジ２０内の液体圧力が高まり、シリンジ２０が膨張しても、ガイド１０１のところで膨張が抑えられる。なお、ガイド１０１は図２に示すものとは形状が異なっている。
【００２１】
複数本のキャピラリＣａは一つに束ねられ、キャピラリヘッド２０１の上端側から挿入されて密封装着されている。キャピラリヘッド２０１の下端側は、その先端が針状にとがっており、図４に示すように、キャピラリヘッド２０１の先端がゴム栓２０３に穴を開けて貫通することにより、シリンジ２０とキャピラリＣａとが接続される。ここで、キャップ２０４の上端部には、キャピラリヘッド２０１を貫通させるための穴が予め設けられている。また、図４に示すように、キャピラリヘッド２０１が送液圧によるゴム栓２０３の膨張を抑え込むように、ゴム栓２０３にキャピラリヘッド２０１が押し付けられる。
【００２２】
図５に示すように、プランジャ６１がピストン１Ａを押し上げることでシリンジ２０内部の泳動媒体Ｑの圧力を高め、泳動媒体ＱをキャピラリＣａ内に送液することで、泳動媒体Ｑの充填が行われる。
所定量の泳動媒体Ｑの送液が完了すると、図４に示すようにプランジャ６１が元の位置に戻される。すると、ピストン１Ａもシリンジ２０内部の圧力によって、ほぼ元の位置に戻る。これに伴い、シリンジ２０の内部の圧力が大気圧まで戻る。ただし、シリンジ２０内部の泳動媒体Ｑの体積は、キャピラリＣａに充填した体積分だけ減少しているため、ピストン１Ａが戻る位置は元の位置よりも若干上側となる。
【００２３】
キャピラリＣａは非常に細い上、泳動媒体Ｑは粘性が高いため、プランジャ６１の押動によるシリンジ２０内部の圧力は非常に高いもの、具体的には、少なくとも０．１ＭＰａ以上、望ましくは１ＭＰａ以上、さらに望ましくは５ＭＰａ以上となる。そのため、シリンジ２０には、リーク発生の防止、及び、高い耐圧性が要求される。
【００２４】
［ピストン１］
図６及び図７は、本実施形態に係るピストン１の構成を示す図である。図６はピストン１の斜視図を示し、図７は図６のＢ−Ｂ断面図を示す。
本実施形態及びピストン１は、伸縮性の高いシリコーンゴム製等で構成される軟性部１２と、伸縮性の低いポリエチレン製等で構成される剛性部１１が直列に接続されている。剛性部１１は筒状形状を有している。
また、軟性部１２はキャピラリＣａ側に配置され、剛性部１１は、プランジャ６１側に配置される。つまり、軟性部１２が泳動媒体Ｑと接するよう、かつ剛性部１１が泳動媒体Ｑに接しないよう、軟性部１２と、剛性部１１とが、外筒２０２（図８参照）の中心軸方向に直列に結合されている。
軟性部１２のキャピラリＣａ側には窪み部Ｈが設けられ、また、軟性部１２は、外周方向に凸部１３が、軟性部１２の本体と一体で設けられている。凸部１３の直径は剛性部１１の外周よりわずかに大きく形成されている。また、剛性部１１の上面（上端部）が軟性部１２の一部に接触している（接触部４０１）。つまり、剛性部１１は、軟性部１２と対向する端面のうち、少なくとも外周部において、軟性部１２と接している。
【００２５】
また、この接触は常に存在している必要は必ずしもなく、少なくともシリンジ２０（図８参照）の内部が加圧された際に存在している必要がある。また、この部分は、接着剤等で接着されてもよい。なお、図６及び図７では、凸部１３によって軟性部１２の外径が剛性部１１の外径より大きい構造となっているが、凸部１３を設けずに軟性部１２の外径が剛性部１１の外径より大きくなるよう、構成されてもよい。また、シリンジ２０に挿入されていない状態での軟性部１２の外径はシリンジ２０の内径より大きくなるようにしておき、軟性部１２は若干潰されながらシリンジに挿入される。これによって、大気圧下においても、シール性を確保することができる。
【００２６】
また、軟性部１２の上方（キャピラリＣａ側）には、円錐台形状の窪み部Ｈが形成されている。
【００２７】
軟性部１２は、シリコーンゴム等で製造されているため、射出成型が可能である。また、剛性部１１も、単純な筒状形状を有しているため、射出成型が可能である。つまり、ピストン１の製造コストを低く抑えることができる。
【００２８】
図８Ａは本実施形態に係るピストン１の上面模式図であり、図８Ｂは本実施形態に係るシリンジ２０の断面模式図である。
なお、図８Ａ及び図８Ｂでは、図６及び図７における凸部１３を設けずに軟性部１２の外径が剛性部１１の外径より大きくなるよう、構成されている。
図８Ａに示されるように、軟性部１２の外周がシリンジ２０の外筒２０２の内壁に接するよう構成されている。
このように、ピストン１は、外筒２０２の内部の空間を２分割し、外筒２０２の内部を摺動することによって、一方の空間に収納される液体（または気体）からなる泳動媒体Ｑを加圧または減圧するものである。
【００２９】
次に図８Ｂを参照して、ピストン１の動作を説明する。
プランジャ６１によってピストン１が押動されると、外筒２０２内部の泳動媒体Ｑの圧力が高まる。これにより、ピストン１の窪み部Ｈの内部の泳動媒体Ｑは窪み部Ｈの周辺部を押し広げる力を発生する。しかし、軟性部１２の紙面下方には剛性部１１があるため、軟性部１２は紙面下方へ変形することができない。結果として、軟性部１２が半径外方向へ押し広げられる形で変形する。これにより、すなわち、軟性部１２が外筒２０２の内壁に接する力が上昇し、軟性部１２と外筒２０２の間のシール性能を高める。
また、プランジャ６１がピストン１から離れて下降すると、軟性部１２は弾性によって速やかに元の形状に戻る。泳動媒体Ｑへの印加圧力の有無による軟性部１２の変形量は大きいため、摺動抵抗が低くなる。
【００３０】
図７に示すように、剛性部１１の軟性部１２と対向する端面の内、少なくとも剛性部１１の外周近傍が軟性部１２と接している。そして、前記したように、外筒２０２に挿入される前の軟性部１２の外径は外筒２０２の内径よりも大きいことが望ましい。また、剛性部１１の外径は外筒２０２の内径と同等もしくは若干小さい。つまり、剛性部１１の外径と外筒２０２の内径が近接している。ここで、剛性部１１の外径と外筒２０２の内径の差は、泳動媒体Ｑに高圧が印加された際（ピストン１が押動された際）に、軟性部１２（の一部）が外筒２０２の内壁と剛性部１１の隙間に巻き込まれない程度に小さい。具体的には、剛性部１１の外径と外筒２０２の内径の差が、外筒２０２の内径の１０％以下であればよいことが実験で明らかになっている。つまり、外筒２０２の内径をＭとするとき、剛性部１１の外径ｍが、０．９＊Ｍ≦ｍ≦Ｍであればよい。
【００３１】
［比較例Ａ］
図９Ａ及び図９Ｂは、比較例Ａのピストン１Ａを示す図である。ピストン１Ａは、特許文献１のピストンと類似の構成と特徴を有する。図９Ａは比較例Ａのピストン１Ａの斜視図を示し、図９Ｂは図９ＡのＣ−Ｃ断面を示す。
比較例Ａのピストン１Ａは単一のポリエチレン樹脂等で構成された有底円筒形状を有している。ピストン１Ａの上端部分の外径は、外筒２０２の内径よりも大きく作られている。そして、ピストン１Ａの上端部分を押し潰し、ピストン１Ａを外筒２０２の内部に押し込み、外筒２０２の内壁とのシール性を生じさせている。しかしながら、ピストン１Ａは硬い材質で構成されている。そのため、ピストン１Ａの上端部分を肉薄にして変形しやすくし、外筒２０２の内径に合わせて精密に接触部分等の構造を形成することが重要となってくる。しかしながら、このような構造のピストン１Ａは、射出成型による製造が困難である。例えば、ピストン１Ａは硬い材質で構成されているため、射出成形時に、シール部分（ピストン１Ａの上端部分）に微小な凹凸や傷がつくと、その部分からリークが発生する。つまり、射出成型でピストン１Ａを製造すると、使用時において、特にシリンジ２０の内部が高圧になった時に、リークが発生してしまう場合が多い。そのため、ピストン１Ａは人手による切削によって製造される。このため、製造コストが高い上、ピストン１Ａのシリンジ２０の外筒２０２との接触部分の精密な形状を安定的に作製することができず、品質が安定しない。すなわち、量産性が低い。なお、本実施形態のピストン１における剛性部１１は、図７に示されるように、単純な円筒形状を有しているため（ピストン１Ａのような肉薄部分も存在しない）、射出成型による製造を容易に行うことができる。さらに、ピストン１Ａは、硬い材質で構成されている上、ピストン１Ａを押し潰して外筒２０２に挿入しているため、ピストン１Ａの摺動抵抗が高い。このため、プランジャ６１（図１等参照）がピストン１Ａを押動する際、大きな力を要する。つまり、プランジャ６１の押動力の一部だけがシリンジ２０の内部に伝わることになり、効率が悪い上に、シリンジ２０の内部に伝わる圧力が不安定になる。また、送液終了後にプランジャ６１がピストン１Ａから離れた後も、シリンジ２０の内部の圧力が大気圧に戻るまでピストン１Ａがプランジャ６１側に移動せず、シリンジ２０の内部の残圧（大気圧よりも高い圧力）が生じる状態となる。
【００３２】
図１０Ａは、図９Ａ及び図９Ｂとは異なる比較例Ｄのピストン１Ｄの上面模式図であり、図１０Ｂは、比較例Ｄのピストン１Ｄの断面模式図である。ピストン１Ｄは、特許文献２のピストン１Ｂ（図１４Ａ、図１４Ｂ、図１７Ａ、図１７Ｂ、図２０）と類似の構成と特徴を有する。ピストン１Ｄは、ピストン１Ａと異なり、ゴム等の柔らかい材質で構成されている。そして、ピストン１Ｄには、泳動媒体Ｑ側に窪み部Ｈ１０が設けられている。
また、図１０Ｃは、プランジャ６１によって押動された際のピストン１Ｄの変形を示す図である。なお、分かりやすくするため、図１０Ａ〜図１０Ｃでは、ピストン１Ｄを模式的に示し、図１０Ｃでは、変形の様子を強調して示している。
ピストン１Ｄの上端の外周部分はシリンジ２０の外筒２０２内壁に接している。
プランジャ６１によってピストン１Ｄが押動されると、シリンジ２０の内部の泳動媒体Ｑの圧力が高まり、ピストン１Ｄの中央の凹部の泳動媒体Ｑにより、図８Ａ及び図８Ｂに示すピストン１と同様に、ピストン１Ｄの上端の外周部分が押し広げられる。しかし、図８Ａ及び図８Ｂに示すピストン１と異なり、外周部分が剛性部１１によって支持されていない。そのため、高圧下の泳動媒体Ｑにより、ピストン１Ｄの外周部分が外筒２０２の中心軸下方向に押し下げられる。その結果、図１０Ｃに示すように、ピストン１Ｄの外筒２０２との接触部分が外筒２０２の内壁と、ピストン１Ｄ及びプランジャ６１との間に巻き込まれてしまう。その結果、摺動抵抗がさらに高くなり、シール性能も低下してしまい、シリンジ２０内が高圧になると、泳動媒体Ｑのリークが生じてしまう。
【００３３】
図１１Ａは、図９Ａ及び図９Ｂに示すピストン１Ａ（比較例Ａ）による押し込み距離と圧力との関係を示す図である。
図１１Ａに示すように、押し込み距離と圧力とはヒステリシスを示す。ここで、図１１Ａの過程３０１は、図４から図５に至る途中の、プランジャ６１が上昇してピストン１Ａの底面を押し上げ始める最初の状態を示す。また、過程３０２は、プランジャ６１がピストン１Ａを押し上げている途中の状態を示す。プランジャ６１によるピストン１Ａの押し上げが完了すると、プランジャ６１の位置を４０秒間程度固定する。過程３０３は、プランジャ６１の位置を固定から下降に移行し始める最初の状態を示す。続く過程３０４は、プランジャ６１が下降し、それに追従してピストン１Ａも下降している途中の状態を示す。さらに、押し込み距離が０ｍｍに至ると、ピストン１Ａの下降は停止し、プランジャ６１はピストン１Ａから離れて下降を継続する。
【００３４】
図１１Ａにおいて、実線は、プランジャ６１がピストン１Ａを押し込む推力を、外筒２０２の内断面積で除して算出される、シリンジ２０内部の泳動媒体Ｑに加えられている圧力である。一方、破線は、圧力センサで直接計測したシリンジ２０内部の泳動媒体Ｑに加えられている圧力である。実線と破線は一致することが望ましいが、図１１Ａに示すように実線と破線とは乖離している。これは、摺動抵抗による圧力損失が生じていることを示している。
【００３５】
具体的には、プランジャ６１による押動完了から３０秒間経過後、実線の推力から換算した圧力は９．６ＭＰａを示しているのに対し、破線のセンサで計測した圧力は７．３ＭＰａとなっている。従って、これらの差である符号Ｄ１に示す値は、９．６−７．３＝２．３ＭＰａであり、これが圧力損失である。比率で表現すると、２．３/７．３≒０．３１５となり、３２％の圧力損失が生じている。なお、このような圧力損失は、高い摺動抵抗によるものである。つまり、１００％の力でピストン１Ａを押し込んでも、３２％の力は摺動抵抗に奪われ、残りの６８％の力だけが内部の泳動媒体Ｑに伝わるということである。また、摺動抵抗はピストン１Ａの製造ばらつきによって変動するため、内部の泳動媒体Ｑに加えられる圧力が不安定になるという課題がある。
【００３６】
また、押し込み距離０ｍｍに戻ったとき、実線が０ＭＰａとなっているのに対し、破線が０．３５ＭＰａを示している（符号Ｄ２）。つまり、プランジャ６１がピストン１Ａから離れても、ピストン１Ａの摺動抵抗が大きいために、ピストン１Ａが押動前の位置に完全には戻り切れず、シリンジ２０内部の泳動媒体Ｑの圧力が０．３５ＭＰａも残っていることを示している。。このような残圧が存在すると、図３から図４に至る途中、キャピラリヘッド２０１をゴム栓２０３を通してシリンジ２０に挿入する際に、シリンジ２０内部の泳動媒体Ｑが隙間から外部に噴出し、周囲を汚染してしまう場合がある。また、このように摺動抵抗が大きいと、以下のような問題が生じる。すなわち、図４の状態から図３の状態に戻る途中、キャピラリヘッド２０１がゴム栓２０３を通してシリンジ２０から抜去される。この際に、シリンジ２０内部の泳動媒体Ｑが負圧（大気圧より低い、真空に近い圧力）になり、気泡の発生を招き、分析に悪影響を与える場合がある。
【００３７】
この他にも、前記したように、比較例Ａによるピストン１Ａは、切削によって製造されるため、製造コストが高く、品質が安定しないという課題がある。さらに、比較例Ａによるピストン１Ａは、摺動抵抗が高いため、シリンジ２０内部への圧力印加が負効率かつ不安定である。また、プランジャ６１がピストン１Ａから離れ、プランジャ６１がピストン１Ａを押し込んでいない際の残圧が高いという課題がある。
【００３８】
図１１Ｂは、図１１Ａのデータを表現を変えて示したもので、横軸に推力から換算した圧力（推力を外筒２０２の内断面積で除した値）、縦軸に圧力センサで直接計測した圧力として相互の関係を示す図である。
推力から換算した圧力とセンサで計測した圧力は一致することが望ましい。すなわち、推力から換算した圧力と、圧力センサで直接計測した圧力との関係が、図１１Ｂに破線で示す、原点を通る傾き１の直線であることが望ましい。しかし、図１１Ｂに示すように、推力から換算した圧力と、圧力センサで直接計測した圧力との関係は破線で示す直線から大きく乖離し、大きなヒステリシスを示している。
【００３９】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、本実施形態に係るピストン１（図６、図７に示すピストン１）を使用した実験結果を示す図である。
図１２Ａは、本実施形態に係るピストン１による押し込み距離と圧力との関係を示す図である。
図１２Ａにおいて、実線及び破線は図１１Ａと同様である。なお、図１２Ａにおいて、過程３０１は存在しない。
図１２Ａに示すように、実線及び破線は図１１Ａと比較して相互に接近している。また、符号Ｄ１１の値は、圧力損失を示している。その比率は、Ｄ１１＝０．２４/９．２＝０．０２６となる。つまり、圧力損失は、わずか２．６％となっている。
【００４０】
さらに、図１２Ａの押し込み距離０ｍｍの時点で破線の値は０．００７７ＭＰａであり、ほぼ０となっている。つまり、残圧がほとんど生じていない。
このように、本実施形態のピストン１は、比較例Ａのピストン１Ａと比較して、圧力損失、残圧とも１桁以上低減することができる。
さらに、軟性部１２は、シリコーンゴム等で製造されるため、射出成型が可能である。さらに、剛性部１１は、単純な円筒形状を有しており、精密な形状にする必要がないことから、剛性部１１も射出成型が可能である。この結果、本実施形態のピストン１は、比較例Ａのピストン１Ａと比較して、製造コストを大幅に低減することができる。
【００４１】
また、図１２Ｂは、図１１Ｂと同様のグラフである。
図１２Ｂに示されるように、本実施形態に係るピストン１が用いられることで、推力から換算した圧力とセンサで計測した圧力が相互に近接するとともに、理想的な関係（点線で示す、原点を通る傾き１の直線）に両者が接近していることがわかる。
【００４２】
［ピストン１の特徴］
以降では、図６及び図７に示される、伸縮性の高い材料で構成された軟性部１２と、伸縮性の低い材料で構成された剛性部１１が直列に接続されているピストン１と類似の構造を有するピストン１Ｂ（図１４Ａ、図１４Ｂ、図１７Ａ、図１７Ｂ、図２０）及びピストン１Ｃ（図１５Ａ、図１５Ｂ、図１８Ａ、図１８Ｂ、図２１）との比較を行う。ピストン１Ｂ，１Ｃのようにプランジャ６１とピストン１Ｂ，１Ｃが一体化されて使用される場合（使用中に両者の着脱が行われない場合）、プランジャ６１をピストン１における剛性部１１とみなす。また、シリンジ２０に内包される媒体は、分離媒体を始めとする泳動媒体Ｑを主体に説明するが、気体であっても構わない。
【００４３】
図１３Ａ〜図２０を参照して、本実施形態のピストン１と、比較例のピストン１Ｂ，１Ｃの特徴を比較する。なお、ピストン１Ｂ（図１４Ａ、図１４Ｂ、図１７Ａ、図１７Ｂ、図２０）は特許文献２におけるピストン（以下、比較例Ｂと称する）である。また、前記したように、ピストン１Ｄ（図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃ参照）も特許文献２におけるピストン１Ｂの別形態である。一方、ピストン１Ｃ（図１５Ａ、図１５Ｂ、図１８Ａ、図１８Ｂ、図２１）は特開２００４−２４７６８号公報におけるピストン（以下、比較例Ｃと称する）である。
【００４４】
なお、適宜、図３〜図５を参照する。また、図１３Ａ〜図２０において、紙面下方向がプランジャ６１方向、紙面上方向（中心軸Ｔの矢印方向）が泳動媒体Ｑ方向及びキャピラリＣａ方向である（正の方向）。図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１６Ａ、図１６Ｂ、図１７Ａ、図１７Ｂ、図１９、図２０では、ピストン１，１Ｂのみを描いているが、泳動媒体Ｑを内包するシリンジ２０の外筒２０２内にピストン１，１Ｂが装着されている状態を表している。また、図１３Ｂ、図１４Ｂ、図１５Ｂ、図１６Ｂ、図１７Ｂ、図１８Ｂにおいて、白抜き矢印は、泳動媒体Ｑが加圧状態であることを示す。白抜き矢印の向きは、圧力の代表的な方向を示すものであり、すべての方向を示すものではない。実際には、軟性部１２において、泳動媒体Ｑと接触するすべての面に、それぞれ垂直方向の圧力が発生する。
また、図１３Ａから図２０において、同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４５】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、本実施形態のピストン１の断面図を示す図である。図１３Ａは加圧前を示し、図１３Ｂは加圧後を示す。なお、図１３Ｂにおいて、破線は加圧前（変形前）の状態（形状）を示している。
【００４６】
ここで、図１３Ｂを参照して、本実施形態に係るピストン１の動作を再度説明する。
図１３Ｂに示すように、プランジャ６１によってピストン１が押動されることにより泳動媒体Ｑに圧力が加えられると、窪み部Ｈ内の泳動媒体Ｑによって、軟性部１２の窪み部Ｈの周辺部が外周方向に押し広げられる。この結果、凸部１３が外筒２０２の内壁に押し付けられる。図１３Ｂでは、シリンジ２０（図８参照）の外筒２０２が存在しないと仮定し、周辺部が外周方向に自由に変形できるとしてピストン１を描いているが、実際には、周辺部が外筒２０２の内壁に衝突するため、変形量はもう少し小さくなる。これによって、シール性能が向上し、泳動媒体Ｑの漏洩を防ぐ。もちろん、軟性部１２の全体は紙面下方向にも押されるが、軟性部１２は剛性部１１との接触部４０１を介して剛性部１１によって支えられているため、軟性部１２の紙面下方向への変形は抑えられる。
【００４７】
送液が完了し、プランジャ６１がピストン１から離れると、泳動媒体Ｑの圧力が大気圧に戻り、軟性部１２は速やかに図１３Ａの状態に戻る。これにより、凸部１３による外筒２０２内壁への押し付けが弱くなる。この結果、外筒２０２内壁との摺動抵抗が低くなり、ピストン１は速やかにプランジャ６１押動前の位置へ戻る（正確には、泳動媒体ＱがキャピラリＣａに充填された体積分だけ元の位置よりも高めの位置に戻る）。この結果、シリンジ２０内の残圧がなくなる。
【００４８】
摺動抵抗が小さく、シール性能が高いピストン１の特徴は、シリンジ２０内の泳動媒体Ｑの圧力が上昇したときに、ピストン１が泳動媒体Ｑに接する部分のシリンジ２０の中心軸Ｔ方向の変形が抑えられながら（変形は小さいほどよい）、シリンジ２０の半径外側方向の変形が生じる（変形は大きいほど良い）こととまとめられる。ピストン１の泳動媒体Ｑに接する部分は柔軟かつ弾性を有する材質で構成され、前記した圧力の上昇による半径外側方向の変形量を大きくすると同時に、圧力が低下すると元の形状に戻るのがよい。また、ピストン１の半径外側方向の変形によってシリンジ２０の外筒２０２（図８参照）の内壁に押し付けられるピストン１の部分のシリンジ２０の中心軸Ｔ方向の幅は狭いほどよい。この幅が大きいとシール性能が低下する上に、摺動抵抗が増加するためである。
【００４９】
（第１の形状特徴）
＜本実施形態＞
次に、本実施形態に係るピストン１の形状特徴（第１の形状特徴）を説明する。
まず、図１３Ａの断面図において、窪み部Ｈの底面の中央を通り（底面が存在しない場合は、窪み部Ｈの最深部を通り）、ピストン１の中心軸Ｔと平行な直線４１１が定義される。図１３Ａに示すように、直線４１１はピストン１の中心軸Ｔと一致する。
さらに、図１３Ａの断面図において、窪み部Ｈの底面の中央を通り（底面が存在しない場合は、窪み部Ｈの最深部を通り）、ピストン１の中心軸Ｔと直交する直線４１２が定義される。
そして、図１３Ａの断面図において、直線４１１より外側（図１３Ａで紙面左側または紙面右側）であり、かつ、直線４１２より泳動媒体Ｑ側（図１３Ａで紙面上側）となる軟性部１２の部分的な領域が定義される。この領域は半径方向に（図１３Ａの紙面左右方向に）２つ存在するが、その１つ（図１３Ａの例では紙面右側）を領域４０２（第１の領域）とする（図１３Ａでは、紙面左側を選択）。そして、領域４０２の重心（図心）を重心Ｇとする。このとき、図１３Ａ及び図１３Ｂに示される通り、本実施形態に係るピストン１は以下の（Ａ１）〜（Ａ４）の特徴を有する。これらは、ピストン１の特徴を実現するための形状の要件として導かれるものである。なお、重心Ｇは、厚さを有さない面（軟性部１２の断面）の重心である。以降の重心Ｇも同様である。
【００５０】
すなわち、領域４０２は、剛性部１１から軟性部１２に向かう方向を正とすると、窪み部Ｈの最深部と中心軸Ｔとを含むように切断された軟性部１２の縦断面において、窪み部Ｈの最深部の位置よりも軟性部１２の半径外方向、かつ、最深部の位置よりも正の方向にある領域である。
【００５１】
（Ａ１）少なくとも加圧の際に、領域４０２に、剛性部１１またはプランジャ６１と接触する接触部４０１が存在し、この接触部４０１の少なくとも一部において、剛性部１１側またはプランジャ６１側の接触面は泳動媒体Ｑ側（図１３Ａの紙面上側）を向いており、領域４０２側の接触面はプランジャ６１側（図１３Ａの紙面下側）を向いている。
（Ａ２）前記（Ａ１）を満たす接触部４０１の少なくとも一部は重心Ｇより半径外側（図１３Ａでは紙面左側）に位置する。
（Ａ３）前記（Ａ１）を満たす接触部４０１の少なくとも一部は窪み部Ｈの底面（底面が存在しない場合は、窪み部Ｈの最深部）より泳動媒体Ｑ側（図１３Ａでは紙面上側）に存在している。
（Ａ４）加圧によって引き起こされるピストン１の変形による重心Ｇの移動方向は、プランジャ６１に向かう方向（図１３Ｂでは紙面下方向）よりも、半径外側方向（図１３Ｂでは紙面左方向）への移動の方が大きい。
【００５２】
＜比較例Ｂ＞
図１４Ａ及び図１４Ｂは、比較例Ｂのピストン１Ｂの断面図を示す図である。図１４Ａは加圧前を示し、図１４Ｂは加圧後を示す。図１３Ａ及び図１３Ｂに示すピストン１は上面の中央に窪み部Ｈが設けられている。これに対して、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すピストン１Ｂは上面に外周と同心円のリング状の溝が設けられている。このため、図１４Ａ及び図１４Ｂでは、ピストン１Ｂの中心軸Ｔを挟んだ紙面左右両側に２つの窪み部Ｈ１、すなわち、リング状の溝が示される。
また、図１４Ａ及び図１４Ｂにおいて、図１３Ａ及び図１３Ｂと同一の定義によるものは同一の符号を付す。ここで、図１４Ａ及び図１４Ｂでは、プランジャ６１と、ピストン１Ｂとが接触し、かつプランジャ６１が押動したときに力が加わる部分を接触部４０１として示している。なお、図１４Ｂにおいて、破線は加圧前（変形前）の形状を示す。
比較例Ｂにおけるピストン１Ｂは、図１４Ｂに示すように泳動媒体Ｑに圧力が加えられると、ピストン１Ｂの泳動媒体Ｑ側の窪み部Ｈ１より外側の部分がプランジャ６１側（図１４Ｂの紙面下側）に湾曲する。このため、当該湾曲した部分が外筒２０２の内壁に押し当てられる力は加圧の前後であまり変化しない。なお、ピストン１Ｂは柔軟性の高い材質で構成され、ピストン１の軟性部１２に相当する。図１４Ａに点線で示すプランジャ６１は、ピストン１の剛性部１１の役割も兼ねている。また、ピストン１Ｂとプランジャ６１は一体化されており、ピストン１とプランジャ６１のように着脱可能ではない。
【００５３】
ここで、比較例Ｂにおいて、前記した（Ａ１）〜（Ａ４）の条件を考察する。
（Ａ１）領域４０２において、図１３Ａに示す接触部４０１に相当するものが存在せず、（Ａ１）は成立しない。
（Ａ２）領域４０２において、図１３Ａに示す接触部４０１に相当するものが存在しないので、（Ａ２）は成立しない。
（Ａ３）領域４０２において、図１３Ａに示す接触部４０１に相当するものが存在しないので、（Ａ３）は成立しない。
（Ａ４）図１４Ｂに示すように、加圧によって引き起こされる変形による重心Ｇの移動方向は、半径外方向（図１４Ｂでは紙面左方向）よりもプランジャ６１側（図１４Ｂでは紙面下方向）への移動の方が大きいので、（Ａ４）は成立しない。
ピストン１Ｂの領域４０２が半径外方向よりも主としてプランジャ６１側に変形する理由は、ピストン１Ｂの中央部分のプランジャ６１側への変形はプランジャ６１によって抑えられているが、ピストン１Ｂの外周部分のプランジャ６１側への変形を抑える支持体が存在しないことである。したがって、泳動媒体Ｑに高圧力を印加すると、図１０Ｃおけるピストン１Ａのように、軟性部１２の外周部、つまり領域４０２がプランジャ６１の方向に過度に変形し、シール性能を維持できなくなる。
【００５４】
＜比較例Ｃ＞
図１５Ａ及び図１５Ｂは、比較例Ｃのピストン１Ｃの断面図を示す図である。図１５Ａは加圧前を示し、図１５Ｂは加圧後を示す。ピストン１Ｃでは、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すピストン１と同様に、上面の中央に窪み部Ｈ２が設けられている。
また、図１５Ａ及び図１５Ｂにおいて、図１３Ａ及び図１３Ｂと同一の定義によるものは同一の符号を付す。なお、図１５Ｂにおいて、破線は加圧前（変形前）の形状を示す。
比較例Ｃにおけるピストン１Ｃは、図１５Ｂに示すように泳動媒体Ｑに圧力が加えられると、ピストン１Ｃの外周部分がプランジャ６１側（図１５Ｂの紙面下側）に湾曲（変形）する。従って、ピストン１Ｃの外筒２０２の内壁に押し当てられる力は加圧の前後であまり変化しない。なお、ピストン１Ｃは柔軟性の高い材質で構成されている。これは、ピストン１の軟性部１２に相当する。プランジャ６１は、ピストン１の剛性部１１の役割も兼ねている。また、ピストン１Ｃとプランジャ６１は一体化されており、ピストン１とプランジャ６１のように着脱可能ではない。
【００５５】
ここで、比較例Ｃにおいて、前記した（Ａ１）〜（Ａ４）の条件を考察する。
（Ａ１）領域４０２において、図１３Ａに示す接触部４０１に相当するものが存在せず、（Ａ１）は成立しない。
（Ａ２）領域４０２において、図１３Ａに示す接触部４０１に相当するものが存在しないので、（Ａ２）は成立しない。
（Ａ３）領域４０２において、図１３Ａに示す接触部４０１に相当するものが存在しないので、（Ａ３）は成立しない。
（Ａ４）図１５Ｂに示すように、加圧によって引き起こされる変形による重心Ｇの移動方向は、半径外方向（図１３Ｂでは紙面左方向）よりもプランジャ６１側（図１３Ｂでは紙面下方向）への移動の方が大きいので、（Ａ４）は成立しない。
ピストン１Ｃの領域４０２が半径外方向よりも主としてプランジャ６１側に変形する理由は、ピストン１Ｃの中央部分のプランジャ６１側への変形はプランジャ６１によって抑えられているが、ピストン１Ｃの外周部分のプランジャ６１側への変形を抑える支持体が存在しないことである。従って、泳動媒体Ｑに高圧力を印加すると、図１０Ｃおけるピストン１Ａのように、軟性部１２の外周部、つまり領域４０２がプランジャ６１の方向に過度に変形し、シール性能を維持できなくなる。
【００５６】
（第２の形状特徴）
次に、図１６Ａ〜図１８Ｂを参照して、図１３Ａ〜図１５Ｂとは別の観点から本実施形態のピストン１の特徴（第２の形状特徴）を説明する。
＜本実施形態＞
図１６Ａ及び図１６Ｂは、本実施形態に係るピストン１の断面図を示す図である。図１６Ａは加圧前を示し、図１６Ｂは加圧後を示す。なお、図１６Ｂにおいて、破線は加圧前（変形前）の状態を示す。なお、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すピストン１は、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すピストン１と同じものであり、直線４２１や、直線４２２や、領域４３２等の定義が図１３Ａ及び図１３Ｂとは異なっているものである。
まず、図１６Ａの断面図において、窪み部Ｈの底面の中央を通り（底面が存在しない場合は、窪み部Ｈの最深部を通り）、ピストン１の中心軸Ｔと平行な直線４２１が定義される。図１６Ａに示すように、直線４２１はピストン１の中心軸Ｔと一致する。
さらに、少なくとも加圧の際に、軟性部１２が剛性部１１またはプランジャ６１と接触する接触部の内、最も泳動媒体Ｑ側（図１６Ａで紙面上側）の接触部４０１ａが定義される。また、接触部４０１ａを通り、ピストン１の中心軸Ｔと直交する直線４２２が定義される。
そして、図１６Ａの断面図において、直線４２１より外側（図１６Ａで紙面左側または紙面右側）であり、かつ、直線４２２より泳動媒体Ｑ側（図１６Ａで紙面上側）となる軟性部１２の部分的な領域が定義される。この領域は半径方向に（図１６Ａの紙面左右方向に）２つ存在するが、その１つ（図１６Ａの例では紙面右側）を領域４３２（第２の領域）とする（図１６Ａでは、紙面左側を選択）。そして、領域４３２の重心（図心）を重心Ｇとする。このとき、図１６Ａ及び図１６Ｂに示される通り、本実施形態に係るピストン１は以下の（Ｂ１）〜（Ｂ３）の特徴を有する。こららは、ピストン１の特徴を実現するための形状の要件として導かれるものである。
【００５７】
つまり、領域４３２は、剛性部１１から軟性部１２に向かう方向を正とすると、窪み部Ｈの最深部と中心軸Ｔとを含むように切断された軟性部１２の縦断面において、窪み部Ｈの最深部の位置よりも、軟性部Ｈの半径外方向にある領域であるとともに、中心軸Ｔと垂直、かつ、剛性部１１と軟性部１２とが接する接触部４０１ａのうち、最も正の方向に位置する箇所を通る直線４２２より、正の方向にある領域である。
【００５８】
（Ｂ１）領域４３２が重心Ｇよりも半径外側（図１６Ａでは紙面左側）で接触部４０１ａの少なくとも一部を含み、この一部において、剛性部１１側（またはプランジャ６１側）の接触面は泳動媒体Ｑ側（図１６Ａの紙面上側）を向いており、領域４３２側の接触面はプランジャ６１側（図１６Ａの紙面下側）を向いている。
（Ｂ２）前記（Ｂ１）を満たす接触部４０１ａの少なくとも一部は窪み部Ｈの底面（あるいは最深部）より泳動媒体Ｑ側（図１６Ａでは紙面上側）に存在している。
（Ｂ３）加圧によって引き起こされるピストン１の変形による重心Ｇの移動方向は、プランジャ６１に向かう方向（図１６Ｂでは紙面下側）よりも、半径外側方向（図１６Ｂでは紙面左側）への移動の方が大きい。
【００５９】
＜比較例Ｂ＞
図１７Ａ及び図１７Ｂは、比較例Ｂのピストン１Ｂの断面図を示す図である。図１７Ａは加圧前を示し、図１７Ｂは加圧後を示す。なお、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すピストン１Ｂは、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すピストン１Ｂと同じものであり、直線４２１や、直線４２２や、領域４３２等の定義が図１４Ａ及び図１４Ｂとは異なっているものである。
また、図１７Ａ及び図１７Ｂにおいて、図１６Ａ及び図１６Ｂと同一の定義によるものは同一の符号を付す。ここで、図１７Ａ及び図１７Ｂでは、プランジャ６１と、ピストン１Ｂとが接触し、かつプランジャ６１が押動したときに力が加わる部分を接触部４０１ａとして示している。
【００６０】
ここで、比較例Ｂにおいて、前記した（Ｂ１）〜（Ｂ３）の条件を考察する。
（Ｂ１）領域４３２において、図１６Ａに示す接触部４０１ａに相当するものが存在せず、（Ｂ１）は成立しない。
（Ｂ２）領域４３２において、（Ｂ１）を満たす接触部４０１ａに相当するものが存在しないので、（Ｂ２）は成立しない。
（Ｂ３）加圧によって引き起こされるピストン１Ｂの変形による重心Ｇの移動方向は、半径外側方向（図１７Ｂでは紙面左側）よりもプランジャ６１に向かう方向（図１７Ｂでは紙面下側）への移動の方が大きいので、（Ｂ３）は成立しない。
【００６１】
＜比較例Ｃ＞
図１８Ａ及び図１８Ｂは、比較例Ｃのピストン１Ｃの断面図を示す図である。図１８Ａは加圧前を示し、図１８Ｂは加圧後を示す。なお、図１８Ａ及び図１８Ｂに示すピストン１Ｃは、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すピストン１Ｃと同じものであり、直線４２１や、直線４２２や、領域４３２等の定義が図１５Ａ及び図１５Ｂとは異なっているものである。
また、図１８Ａ及び図１８Ｂにおいて、図１６Ａ及び図１６Ｂと同一の定義によるものは同一の符号を付す。
【００６２】
ここで、比較例Ｃにおいて、前記した（Ｂ１）〜（Ｂ３）の条件を考察する。
（Ｂ１）領域４３２において重心Ｇよりも半径外側（図１８Ａでは紙面左側）に、図１６Ａに示す接触部４０１ａに相当するものが存在せず、（Ｂ１）は成立しない。
（Ｂ２）領域４３２において、（Ｂ１）を満たす接触部４０１ａに相当するものが存在しないため、（Ｂ２）は成立しない。
（Ｂ３）加圧によって引き起こされるピストン１Ｃの変形による重心Ｇの移動方向は、半径外側方向（図１８Ｂでは紙面左側）よりもプランジャ６１に向かう方向（図１８Ｂでは紙面下側）への移動の方が大きいので、（Ｂ３）は成立しない。
【００６３】
（第３の形状特徴）
次に、図１９〜図２１を参照して、図１３Ａ〜図１８Ｂとは別の観点から本実施形態のピストン１の特徴（第３の形状特徴）を説明する。
＜本実施形態＞
図１９は、本実施形態のピストン１の断面図を示す図である。図１９は加圧前を示している。なお、図１９に示すピストン１は、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１６Ａ、図１６Ｂに示すピストン１と同じものであり、直線４４１や、領域４５２等の定義が図１３Ａ及び図１３Ｂとは異なっているものである。ピストン１の加圧後の形状は図１３Ｂ、図１６Ｂと同等である。
まず、窪み部Ｈの底面の中央を通り（底面が存在しない場合は、窪み部Ｈの最深部を通り）、ピストン１の中心軸Ｔと平行な直線４４１が定義される。図１９に示すように、直線４４１はピストン１の中心軸Ｔと一致する。
そして、軟性部１２において直線４４１より外側となる領域が定義される。この領域は半径方向に（図１９の紙面左右方向に）２つ存在するが、その１つ（図１９の例では紙面右側）を領域４５２（第３の領域）とする（図１９では、紙面左側を選択）。そして、領域４５２の重心を重心Ｇとする。このとき、図１９に示されるように、本実施形態に係るピストン１は以下の（Ｃ１）〜（Ｃ２）の特徴を有する。こららは、ピストン１の特徴を実現するための形状の要件として導かれるものである。
【００６４】
つまり、領域４５２は、窪み部Ｈの最深部と中心軸Ｔとを含むように切断された軟性部１２の縦断面において、窪み部Ｈの最深部の位置よりも軟性部１２の半径外方向にある領域である。
【００６５】
（Ｃ１）少なくとも加圧の際に、領域４５２が重心Ｇよりも半径外側（図１９では紙面左側）で、剛性部１１またはプランジャ６１と接触する接触部４０１ｂが存在し、この接触部４０１ｂの少なくとも一部において、剛性部１１側またはプランジャ６１側の接触面は泳動媒体Ｑ側（図１９で紙面上側）を向いており、領域４５２側の接触面はプランジャ６１側（図１９で紙面下側）を向いている。
（Ｃ２）接触部４０１ｂの少なくとも一部は窪み部Ｈの底面（あるいは最深部）より泳動媒体Ｑ側（図１９で紙面上側）に存在している。
【００６６】
＜比較例Ｂ＞
図２０は、比較例Ｂのピストン１Ｂの断面図を示す図である。図２０は加圧前を示している。なお、図２０に示すピストン１Ｂは、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１７Ａ、図１７Ｂに示すピストン１Ｂと同じものであり、直線４４１や、領域４５２等の定義が図１３Ａ及び図１３Ｂとは異なっているものである。ピストン１Ｂの加圧後の形状は図１４Ｂ、図１７Ｂと同等である。ここで、図２０では、プランジャ６１と、ピストン１Ｂとが接触し、かつプランジャ６１が押動したときに力が加わる部分を接触部４０１ｂとして示している。
また、図２０において、図１９と同一の定義によるものは同一の符号を付す。
【００６７】
ここで、比較例Ｂにおいて、前記した（Ｃ１）〜（Ｃ２）の条件を考察する。
（Ｃ１）領域４５２において図１９に示す接触部４０１ｂに相当するものが存在せず、（Ｃ１）は成立しない。
（Ｃ２）領域４５２において図１９に示す接触部４０１ｂに相当するものが存在しないので、（Ｃ２）は成立しない。
【００６８】
＜比較例Ｃ＞
図２１は、比較例Ｃのピストン１Ｃの断面図を示す図である。図２１は加圧前を示している。なお、図２１に示すピストン１Ｃは、図１５Ａ、図１５Ｂ、図１８Ａ、図１７８に示すピストン１Ｃと同じものであり、直線４４１や、領域４５２等の定義が図１３Ａ及び図１３Ｂとは異なっているものである。
また、図２１において、図１９と同一の定義によるものは同一の符号を付す。
【００６９】
ここで、比較例Ｃにおいて、前記した（Ｃ１）〜（Ｃ２）の条件を考察する。
（Ｃ１）領域４５２において重心Ｇよりも半径外側（図２１では紙面左側）に、図１９に示す接触部４０１ｂに相当するものが存在せず、（Ｃ１）は成立しない。
（Ｃ２）領域４５２において、図１９に示す接触部４０１ｂが存在しないため、（Ｃ２）は成立しない。
【００７０】
（変形例）
図２２Ａ及び図２２Ｂは、本実施形態に係るピストン１の変形例を示す断面図である。図２２Ａ及び図２２Ｂにおいて、紙面上方が泳動媒体Ｑ側であり、紙面下方がプランジャ６１側である。なお、図２２Ａ及び図２２Ｂにおいて、同様の形状を有する要素には同一の符号を付して説明を省略する。
図２２Ａに示すピストン１ａのように軟性部１２ａにおける窪み部Ｈａの形状が三角錐形状（断面が三角形）を有してもよい。また、ピストン１ａのように、窪み部Ｈａの深さが図６及び図７に示すピストン１より深い構造を有してもよい。
【００７１】
また、図６及び図７に示すピストン１では、剛性部１１が筒状となっているが、ピストン１ｂのように剛性部１１ｂが有底円筒形状を有していてもよい。そして、軟性部１２ａは、剛性部１１ｂの筒状部分の上面だけでなく、剛性部１１ｂの内側底面でも接触していてもよい。なお、剛性部１１ｂは有底円筒形状を有しているが、容易に射出成型できる。
【００７２】
また、ピストン１ｃのように、軟性部１２ｃの窪み部Ｈｃの底面が剛性部１１ｂの最上面より泳動媒体Ｑ側となるようにしてもよい。すなわち、窪み部Ｈｃの深さが浅い構造としてもよい。
さらに、ピストン１ｄのように、図６及び図７のピストン１と同様に窪み部Ｈが底面を有する構造としてもよい。
【００７３】
以下、図２２Ｂを参照する。
ピストン１ｅのように、剛性部１１ｅが円柱形となっていてもよい。この場合、軟性部１２ｅは、剛性部１１ｅの上面に載置される構造となる。この場合、両者は接着剤等で結合するのが望ましい。
また、ピストン１ｆのように、軟性部１２ｆの窪み部Ｈｆが溝形状となっていてもよい。
【００７４】
ピストン１ｇは、図６及び図７に示すピストン１の剛性部１１の内側に凹凸部が設けられた剛性部１１ｇを有している。軟性部１２ｇは剛性部１１ｇの内側の形状に沿って構成されている。このような構成にすることにより、軟性部１２ｇを剛性部１１ｇに嵌め込み、接着剤等で両者を固定しなくても、軟性部１２ｇが剛性部１１ｇから容易には抜けないようにすることができる。軟性部１２ｇは、やわらかいので剛性部１１ｇの紙面上方向の開口部から押し込むように挿入すれば、剛性部１１ｇに嵌め込まれる。つまり、例えば、泳動媒体Ｑが負圧（大気圧よりも小さな圧力）になり、ピストン１ｇが泳動媒体Ｑ側（図２２Ｂの紙面上側）に引っ張られるような力が発生したとしても、軟性部１２ｇと剛性部１１ｇが分離されることがない。
また、ピストン１ｈは、ピストン１ｇの剛性部１１ｇが有底円筒形状となった剛性部１１ｈを有するものである。
【００７５】
ピストン１ｉでは、ピストン１ｄにおいて、剛性部１１ｉの下部外側にＯリング１４が設けられている。軟性部１２をシリコーン等で構成すると水蒸気などを透過してしまうおそれがある。従って、ゴム製のＯリング１４を剛性部１１ｉの外周に設けることによって水蒸気の漏洩を防ぐことができる。またこのような構成にすることにより、軟性部１２と外筒２０２（図８参照）の隙間から万一泳動媒体Ｑがリークしたとしても、Ｏリング１４が第２のシール部として機能するため、シリンジ２０の外部に泳動媒体Ｑがリークすることを防ぐことができる。あるいは、外部から進入したゴミ等が泳動媒体Ｑに混入することを効率的に防ぐことができる。
【００７６】
図２２Ａ、図２２Ｂにおけるピストン１ａ，１ｇを除くピストン１ｂ〜１ｆ，１ｈ，１ｉでは、剛性部１１ｂ，１１ｅ，１１ｈ，１１ｉとして有底円筒形状が採用されているが、これには次の２つの効果がある。ひとつは、少なくとも泳動媒体Ｑへの加圧時には、軟性部１２，１２ａ，１２ｃ，１２ｅ〜１２ｇの外周部だけでなく、軟性部１２，１２ａ，１２ｃ，１２ｅ〜１２ｇの中央底部も剛性部１１ｂ，１１ｅ，１１ｈ，１１ｉと接触して支持されるため、泳動媒体Ｑに高圧が印加された際の軟性部１２，１２ａ，１２ｃ，１２ｅ〜１２ｇのプランジャ６１（図３等参照）に向かう方向（図２２Ａ及び図２２Ｂで紙面下方向）の変形を最小に抑えられることである。これによって、軟性部１２，１２ａ，１２ｃ，１２ｅ〜１２ｇの半径外側方向（図２２Ａ及び図２２Ｂで紙面左右方向）の変形を増強することができる。また、軟性部１２，１２ａ，１２ｃ，１２ｅ〜１２ｇのプランジャ６１に向かう方向の過度な変形によって、軟性部１２，１２ａ，１２ｃ，１２ｅ〜１２ｇが破壊されることを防ぐこともできる。もうひとつは、剛性部１１の底面が塞がれていない場合、かつプランジャ６１の先端径が細い場合、プランジャ６１の先端部が剛性部１１の中に入り込み、軟性部１２の底面を直接押し上げてしまうリスクがある。剛性部１１ｂ，１１ｅ，１１ｈ，１１ｉのように有底円筒形状が採用されることで、そのリスクを回避することができることである。
【００７７】
一方、シリンジ１ｈにおける剛性部１１ｈのように、有底円筒形状と内壁の凹凸形状を両立させる構成を射出成形で作製することは一般的に困難である。シリンジ１ｊは、この課題を解決する構成例を示す。すなわち、シリンジ１ｈの剛性部１１ｈが、剛性部１１ｊＡと剛性部１１ｊＢの２部品に分割される。剛性部１１ｊＡと剛性部１１ｊＢはそれぞれ別個に射出成形で作製可能である。作製した剛性部１１ｊＢが剛性部１１ｊＡに嵌め込められれば、剛性部１１ｈと同じ構成となる。ちなみに、剛性部１１ｊＡと剛性部１１ｊＢとの結合はそれほど強固である必要がない。何故ならば、加圧時はプランジャ６１が剛性部１１ｊＢの底面を押し上げているため、泳動媒体Ｑが高圧になって軟性部１２ｇを押し下げる力が発生しても、剛性部１１ｊＢが剛性部１１ｊＡから脱離することはないためである。また、シリンジ１ｊでは、泳動媒体Ｑが負圧になった場合、軟性部１２ｇを引っ張り上げる力が発生するが、この力は剛性部１１ｊＢに直接作用しないため、剛性部１１ｊＡと剛性部１１ｊＢとの結合をそれほど強固にしなくてもよい。
【００７８】
発明者らは、本実施形態のピストン１を、図１〜図５に示すシリンジ２０に適用した。ここで、ピストン１は、図６及び図７に示すピストン１とした。ピストン１を含むシリンジ２０は使い捨てとし、内包する分析１０回分の分離媒体を消費後に廃棄した。
さらに、プランジャ６１は金属製とした。また、プランジャ６１はピストン１に対し着脱可能とした。なお、プランジャ６１は使い捨てにしない構成とした。
【００７９】
シリンジ２０をキャピラリ電気泳動装置Ｗに装着後、前記したように、プランジャ６１がピストン１を押動することで泳動媒体Ｑが各キャピラリＣａに送液される。この際、泳動媒体Ｑには数十気圧の圧力が印加される。
本実施形態のピストン１が用いられることにより、高耐圧性能を有し、安定した送液性能を有するシリンジ２０を低コストに製造でき、使い捨てができるようになった。
【００８０】
［適用例］
次に、図２３〜図２５を参照して、本実施形態のピストン１の適用例を示す。
（適用例１）
図２３は、ガスクロマトグラフィのサンプル注入で用いられる、外筒がガラス製のハミルトンシリンジ等のガスタイトシリンジを、外筒２０２ａがプラスチック製のシリンジ２０ａで置き換えた場合におけるシリンジ２０ａの断面図である。
図２３では、図２２Ａに示すピストン１ｄが適用されている。もちろん、図６及び図７に示すピストン１や、図２２Ａ、図２２Ｂに示す各ピストン１ａ〜１ｃ，１ｅ〜１ｊが用いられてもよい。ただし、剛性部１１ｄとプランジャ６１は一体化している。シリンジ２０ａの先端部には、金属製のニードル７５１が接続されている。
ピストン１ｄにおける軟性部１２は硬度５０度のシリコーンゴム製とし、射出成型により低コストに作製することができる。外筒２０２ａ、剛性部１１ｂ及びプランジャ６１は、ポリプロピレン製とし、やはり射出成形により低コストに作製した。
外筒２０２ａは、内径５ｍｍ、全長８０ｍｍとした。凸部１３（図６、図７参照）における軟性部１２の外径は、軟性部１２が外筒２０２ａに挿入されない状態で５．３ｍｍとした。また、剛性部１１の外径は４．９ｍｍとした。このとき、剛性部１１の外径は外筒２０２ａの内径の９８％である。
泳動媒体Ｑを内包したシリンジ２０ａの先端を閉じた状態で、プランジャ６１を指で２ｋｇｆの力で押し込むと、１０気圧強（１ＭＰａ強）の圧力が発生したが、泳動媒体Ｑのリークは発生しなかった。
次に、泳動媒体Ｑの代わりにサンプルの気体を充填したシリンジ２０ａを用いた。その結果、ガスクロマトグラフィ装置（不図示）に良好にサンプル注入することができ、妥当な分析結果を得ることができた。
【００８１】
（適用例２）
図２４は、図１及び図２とは異なるタイプのキャピラリ電気泳動装置Ｗａに本実施形態のピストン１を適用した例を示す図である。
キャピラリ電気泳動装置Ｗａにおいて、複数のキャピラリＣａ（図２４では４本のキャピラリＣａを示す）の試料注入端７０１が陰極側緩衝液７０２に浸され、試料溶出端７０３はポンプブロック７０４に接続される。ポンプブロック７０４とシリンジ２０ｂは接続されており、両者の内部が泳動媒体Ｑで満たされている。ポンプブロック７０４のバルブ７０６を開けた状態にすると、試料溶出端７０３がポンプブロック７０４内部の泳動媒体Ｑを介して陽極側緩衝液７０５に通電状態となる。ポンプブロック７０４のバルブ７０６を閉じた状態にして、シリンジ２０ｂのプランジャ６１が白抜き矢印の方向に押動されることによってピストン１が押動される。そして、シリンジ２０ｂ内部の泳動媒体Ｑ及びポンプブロック７０４内部の泳動媒体Ｑが加圧される。加圧された泳動媒体Ｑは各キャピラリＣａの内部に、試料溶出端７０３から試料注入端７０１に向かって充填される。
【００８２】
充填後、バルブ７０６を開けた状態にすると、陰極側緩衝液７０２と陽極側緩衝液７０５は、複数のキャピラリＣａ内部の泳動媒体Ｑ及びポンプブロック７０４内部の泳動媒体Ｑを介して通電状態となる。各キャピラリＣａに試料注入端７０１から異なる試料をそれぞれ注入後に、陰極側緩衝液７０２に浸された陰電極７１１と、陽極側緩衝液７０５に浸された陽電極７１２の間に高圧電源７１３によって一定の高電圧が印加される。これによって、各試料が試料注入端７０１から試料溶出端７０３に向かって電気泳動される。また、検出ユニット７２１によって、各キャピラリＣａの一定距離だけ電気泳動された位置においてレーザビーム照射蛍光検出が行われ、各試料の分析が行われる。
【００８３】
これまでのシリンジには、図２３に示す適用例１と同様に、ガラス製のガスタイトシリンジが用いられていたが、ここでは、安価に製造できる、図２３と同等のプラスチック製のシリンジ２０ｂが用いられる。すなわち、シリンジ２０ｂは、図２３のシリンジ２０ａからニードル７５１が外されたものである。プランジャ６１及びピストン１を機械的に白抜き矢印の方向に押し下げることによって内部の泳動媒体Ｑに数十気圧の高圧力が印加され、泳動媒体Ｑが複数のキャピラリＣａに試料溶出端７０３から試料注入端７０１に向かって充填された。
【００８４】
シリンジ２０ｂ及びピストン１は高耐圧性能を有するため、泳動媒体Ｑのリークは発生せず、泳動媒体ＱをキャピラリＣａに良好に充填することができた。また、ピストン１の泳動媒体Ｑと接する部分（軟性部１２）がゴム製であり、伸縮性が高い。そのため、繰り返し充填作業を行っても、ピストン１の先端が磨耗することがなく、長期間に渡って耐圧性能が維持された。本実施形態のピストン１を含むプラスチック製のシリンジ２０ｂが用いられることによって、初期コスト及びメンテナンスコストを大幅に低減することができた。
【００８５】
一方、これまでのガラス製のガスタイトシリンジは数十気圧（数ＭＰａ）の耐圧性能を有するが、ガラス製で高価である上、ピストン先端が磨耗によって耐圧性能が失われるため、定期的に交換する必要があった。前記したように、本実施形態のピストン１が使用されることで、これらの課題は解決される。
【００８６】
（適用例３）
図２５は、本実施形態のピストン１を用いたシリンジ２０の輸送、保管時の例を示す図である。
シリンジ２０は、泳動媒体Ｑ等の液体が満たされ、かつ、ピストン１と、ゴム栓２０３によって封止された状態で販売、輸送、保管されている。この状態は、図３のシリンジ２０のピストン１Ａをピストン１に置き換え、かつガイド１０１（図３等参照）にセットされる前の状態に相当する。ただし、図２５のゴム栓２０３は、図３〜図５とは異なる形状であり、簡易的に描写している。また、図２５において、キャップ２０４（図３〜図５参照）は図示省略されている。
シリンジ２０は、ピストンとして本実施形態のピストン１が用いられている例である。
【００８７】
シリンジ２０におけるピストン１の軟性部１２としてシリコーンゴムが用いられ、かつ、消耗品として流通される場合、以下のようなリスクが生じる。すなわち、シリンジ２０の輸送、保管時に、シリコーンゴムの水蒸気透過性により、内部の泳動媒体Ｑの濃度が変化してしまうリスクである。ゴム栓２０３の材質にシリコーンゴムが用いられている場合も同様の課題が生じる。
【００８８】
このようなリスクを避けるため、シリンジ２０Ａ及びシリンジ２０Ｂのような構造を有してもよい。
シリンジ２０Ａは、水蒸気透過性の低い部材、例えばアルミシート８０１等で、シリンジ２０Ａの端面及びゴム栓２０３の端面のそれぞれを封じている。そして、ユーザは、使用直前にアルミシート８０１をはがす。
【００８９】
また、シリンジ２０Ｂでは、図２２Ｂのピストン１ｉが使用されている。
すなわち、水蒸気透過性の低いゴム材、例えばブチルゴム製のＯリング１４が剛性部１１ｉの側面に装着され、このＯリング１４が外筒２０２内壁に接触している。ただし、Ｏリング１４の外筒２０２内壁への接触力は、軟性部１２（図２２Ｂ参照）のそれと比較して小さくなるようにする。これによって、Ｏリング１４がピストン１ｉの摺動抵抗を上げないようにする。このＯリング１４は、万一、ピストン１ｉと、外筒２０２の内壁との隙間から内部の泳動媒体Ｑが漏れたときに、それが外部に漏洩することを防ぐ働きも兼ねる。同様に、ゴム栓２０３の端面も水蒸気透過性の低いゴム材、例えばブチルゴム製の蓋８０２でカバーされる。
【００９０】
（適用例４）
マイクロチップ電気泳動装置では、ユーザがプラスチックシリンジを用いて泳動媒体Ｑを手作業でチャンネルに充填している。しかし、従来のプラスチック製のシリンジは耐圧性能がないため、粘性の高い泳動媒体Ｑを高圧で充填することができなかった。
そこで、本実施形態のピストン１を用いたプラスチック製のシリンジ２０ａ（図２３参照）を用いることによって、耐圧性能を向上させ、粘性の高い泳動媒体Ｑを手作業かつ高圧で充填することが可能となる。例えば、シリンジ２０ａの内径を１ｍｍとすれば、プランジャ６１を押す力が１ｋｇｆで１００気圧（１０ＭＰａ）となるが、本実施形態のピストン１を用いることによって、この圧力に耐えることができる。このように、本実施形態のピストン１を用いたシリンジ２０を用いることにより、手技によっても容易に１０ＭＰａ以上の高圧を実現させることができる。
【００９１】
図２６は、電気泳動を始めとする様々な分析を行うマイクロチップ９０１の断面を模式的に表した図である。
マイクロチップ９０１の内部には、単数または複数のマイクロチャンネル９０２が形成されている（図２６では単数のマイクロチャンネル９０２が示されている）。マイクロチャンネル９０２にはそれぞれ開口部９０３及び開口部９０４が形成されている。マイクロチャンネル９０２は微細であるため、分離媒体を始めとする様々な分析溶液Ｑ１を内部に充填するには高圧力を要する。図２６は、分析溶液（媒体）Ｑ１を満たしたシリンジ２０ｃを開口部９０４に接続した状態を示している。なお、分析溶液Ｑ１は、これまでの泳動媒体Ｑに相当するものである。この状態で、シリンジ２０ｃのプランジャ６１を押し下げることによって、シリンジ２０ｃ内部の分析溶液Ｑ１に高圧力を印加し、分析溶液Ｑ１を開口部９０４から開口部９０３に向かって充填する。なお、シリンジ２０ｃは、図２３のシリンジ２０ａからニードル７５１を外したものである。
【００９２】
以上では、シリンジ２０（２０ａ〜２０ｃ）が円筒形状であるものを主として取り扱ってきたが、シリンジ２０の内表面が円筒形状であればよく、シリンジ２０の外表面はどのような形状でも構わない。
【００９３】
図２７は、図２６とは別のマイクロチップ９０１ａの断面を模式的に表した図である。図２７において、図２６と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
図２７に示すマイクロチップ９０１ａは、マイクロチャンネル９０２の開口部９０４にピストン１ｋが埋め込まれ、開口部９０４近傍そのものをシリンジ２０（図８参照）として機能させている例を示している。すなわち、マイクロチップ９０１ａそのものがシリンジ２０に相当する。ここで、マイクロチャンネル９０２は泳動媒体Ｑで満たされている。なお、図２７では、図２２Ｂのピストン１ｅの剛性部１１ｅに、ユーザが押動するための押部１５が備えられた剛性部１１ｋを有するピストン１ｋが用いられている。もちろん、図６及び図７のピストン１や、図２２Ａ及び図２２Ｂのピストン１ａ〜１ｊが用いられてもよいし、これらのピストン１，１ａ〜１ｄ，１ｆ〜１ｊに押部１５が備えられたものが用いられてもよい。
前記したように、マイクロチップ２０１ａそのものがシリンジ２０に相当する。このことから、シリンジ２０の内表面はマイクロチャンネル９０２の円筒形状であるが、シリンジ２０の外表面はマイクロチップ９０１ａの形状となる。ピストン１ｅを用いることにより、シリンジ２０内部に高圧を印加できるだけでなく、マイクロチップ９０１ａを用いた分析システム（不図示）全体を小型化することが可能となる。
【００９４】
（適用例５）
特許第４８９０６７０号明細書の図８〜図１０に記載の液体分注装置で用いられるシリンジに、本実施形態のピストン１を適用することができる。本実施形態のピストン１を適用することにより、粘性の高い液体（泳動媒体Ｑ）を細い流路に送液する場合等、高圧力を必要とする用途にも使用できるようになる。さらに、本実施形態のピストン１は、磨耗による劣化が小さいため、耐久性がある。そのため、交換回数を減らすことができ、交換コストを低くすることができる。
【００９５】
本実施形態のピストン１が用いられることで、少なくとも０．１ＭＰａ以上、望ましくは１ＭＰａ以上、さらに望ましくは１０ＭＰａ以上の高圧の耐圧性能を有するプラスチック製のシリンジ２０，２０ａ（図３〜図５、図８及び図２３）を、安価に提供することができる。特に、内径が１０ｍｍ以下、より望ましくは５ｍｍ以下のシリンジ２０を用いながら、小さな摺動抵抗で高耐圧性能及び低リーク性を実現することができる。
【００９６】
（適用例６）
図２８は、油圧ポンプ９１１に、本実施形態のピストン１ｋを適用したものを示す図である。図２８に示す通り、内部をオイル（媒体）Ｑ２で満たした油圧ポンプ９１１において、紙面右側の外径の小さな筒におけるオイル端面９１２にピストン１ｋが装着され、紙面左側の外径の大きな筒におけるオイル端面９１３に駆動対象９１４を装着する。なお、オイルＱ２は、これまでの泳動媒体Ｑに相当するものである。なお、図２８では、図２２Ｂのピストン１ｅの剛性部１１ｅに、ユーザが押動するための押部１５が備えられた剛性部１１ｋを有するピストン１ｋが用いられている。もちろん、図６及び図７のピストン１や、図２２Ａ及び図２２Ｂのピストン１ａ〜１ｊが用いられてもよいし、これらのピストン１，１ａ〜１ｄ，１ｆ〜１ｊに押部１５が備えられたものが用いられてもよい。
この状態でピストン１を紙面下向きに押動すると（白抜矢印）、内部のオイルＱ２が高圧状態となる。このとき、駆動対象９１４には、オイル端面９１２とオイル端面９１３の面積比に応じた紙面上向きの非常に大きな力が作用することになる。このような用途においても、安価に入手可能なピストン１ｋはシール性能が維持され、目的を果たすことができる。
【００９７】
以上では、シリンジ２０（２０ａ〜２０ｃ）、あるいは外筒２０２（２０２ａ）は頑丈に構成されている場合を中心に説明してきたが、必ずしもそのような構成である必要はない。
【００９８】
図２９Ａは、耐圧性はあるが、柔軟性のあるチューブ９２１がシリンジ２０の外筒２０２（２０２ａ）の代わりに用いられる場合について説明する図である。
図２９Ｂは、ピストン１ｅが装着されているチューブ９２１の端部９２２近傍（符号９２３）の拡大図である。
図２９Ａに示すように、オイル端面９１３が、フレキシブルなチューブ９２１（例えば、ＰＥＥＫチューブ）と接続されている。チューブ９２１及びオイル端面側容器９２４は、オイルＱ２で満たされている。前記したように、オイルＱ２は、これまでの泳動媒体Ｑに相当するものである。また、図２９Ａの符号９２３の拡大図である図２９Ｂに示すように、このチューブ９２１の端部９２２にピストン１ｅが装着されている。なお、図２９Ａに示すように、オイル端面９１３は、図２８のオイル端面９１３と同様の構成を有しており、駆動対象９１４が装着されている。また、図２９Ａ及び図２９Ｂでは、図２２Ｂに示すピストン１ｅが適用されている。もちろん、図６及び図７に示すピストン１や、図２２Ａ、図２２Ｂに示す各ピストン１ａ〜１ｄ，１ｆ〜１ｊが用いられてもよい。チューブ９２１の内部は、空気が混入しないように、オイルＱ２で満たされている。そして、図２８と同様に、端部９２２のピストン１ｅが押動されることによって、オイル端面９１３において、ピストン１ｅの押動力の何倍もの駆動力を得ることができる。
【００９９】
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を有するものに限定されるものではない。
本実施形態では、ピストン１がシリンジ２０内を摺動することによって、シリンジ２０内の媒体（泳動媒体Ｑ等）がシリンジ２０から射出されるものとしているが、ピストン１がシリンジ２０内を摺動することによって、媒体（泳動媒体Ｑ等）がシリンジ２０に吸入されるものでもよい。
また、本実施形態では、窪み部Ｈの最深部が軟性部１２の中心軸Ｔ上にあるものとしているが、これに限らず、窪み部Ｈの最深部が軟性部１２の中心軸Ｔからずれたところに位置するようにしてもよい。また、図２２Ｂのピストン１ｆでは、窪み部Ｈｆが１重のリング状の溝を形成しているが、これに限らず、２重、３重の溝を形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１，１ａ〜１ｋ  ピストン
１１，１１ｂ，１１ｅ，１１ｇ〜１１ｉ，１１ｊＡ，１１ｊＢ，１１ｋ  剛性部
１２，１２ａ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｇ  軟性部
１３    凸部
１４    Ｏリング
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０Ａ，２０Ｂ  シリンジ
６１    プランジャ
２０２  外筒（筒）
４０２  領域（第１の領域）
４３２  領域（第２の領域）
４５２  領域（第３の領域）
Ｈ      窪み部
Ｑ      泳動媒体（媒体）
Ｑ１    分析溶液（媒体）
Ｑ２    オイル（媒体）
【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】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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