(57)【要約】【課題】単純な構造により、μＬオーダーの液体を再現性良く吐出でき、かつ液切れ性と生体試料の低吸着性を両立させることが可能な液体吐出装置を提供することにある。【解決手段】本発明は、上下流端２ａ，２ｂを有し、下流端２ｂに液体吐出口３が形成された液体流路２と、液体流路２の上流端２ａおよび液体吐出口３の間で、液体流路２に接続される気体流路５とを備え、液体流路２のうち、気体流路５との接続部４から液体吐出口３までの容積を液体吐出量とし、加圧した気体を気体流路５を介して液体流路２内に注入することにより、液体流路２内に供給された液体を液体吐出口３から吐出するように構成している。【選択図】図１
2008304287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下流端を有し、下流端に液体吐出口が形成された液体流路と、該液体流路の上流端および前記液体吐出口の間で、前記液体流路に接続される気体流路とを備え、前記液体流路のうち、前記気体流路との接続部から前記液体吐出口までの容積を液体吐出量とし、加圧した気体を前記気体流路を介して前記液体流路内に注入することにより、前記液体流路内に供給された液体を前記液体吐出口から吐出するように構成したことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記液体流路の上流端には液体受け部が設けられ、該液体受け部の底部には多孔質薄膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記液体受け部の上部は、液体容器の口部と嵌合可能な形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記多孔質薄膜は、前記液体受け部の底部に取り外し可能に設置され、リングもしくは爪によって前記液体受け部の底部に固定されていることを特徴とする請求項２または３に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記液体流路の上流端には液体溜め部が設けられ、該液体溜め部の底部には多孔質薄膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記多孔質薄膜は、前記液体溜め部の底部に取り外し可能に設置され、リングもしくは爪によって前記液体溜め部の底部に固定されていることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記液体吐出口の内面および前記気体流路の内面の一部または全部は、水との接触角が６０度以上の疎水性材料で製造あるいは被覆されており、前記液体流路の内面の一部または全部は、水との接触角が３０度以下の親水性材料で製造あるいは被覆されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記液体流路のうち、前記気体流路との接続部から前記液体吐出口までの容積は、０．５〜２０μＬの液体吐出量であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生化学、臨床検査、創薬検査等の研究開発および製品において使用される血液、血清、血漿あるいは核酸、蛋白質、ペプチド、試薬等を含む液体を分注する際に用いられるものであって、メータリング機能を有する液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生化学研究や臨床検査、創薬検査等の研究開発用装置あるいは製品では、スループット向上やランニングコストの削減などを目的として、測定装置や測定デバイスの小型集積化が望まれている。従来、上記の要求性能を達成するための分注装置として、シリンジポンプやプランジャー方式のポンプ、インクジェット方式の分注装置、圧電変換機を適用したマイクロディスペンサ等が存在している（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−０７７４９０号公報
【特許文献２】特開２００３−１４９０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来の分注装置としての液体吐出装置は、臨床現場で必要とされる０．５〜２０μＬ前後の量の液体を吐出する目的には適していない。例えば、プリンタなどのインクジェット機構では、ピコリットル容量の液体しか吐出できず、インク液滴の飛翔中に液体成分が蒸発してしまうという問題を有している。
具体的には、従来の液体吐出装置の第一の問題点として、１μＬ以下の液体を再現性良く吐出するための機構が複雑であるために、装置の小型化や低コスト化が難しく、かつ部品点数が多くなる等の不具合がある。また、吐出した液滴の極微小化に起因する蒸発による溶液濃度の変化は、測定上無視することができないレベルに達する場合があるので、蒸発を抑えるための機構を設ける必要性が生じ、測定装置全体の小型化や低コスト化の阻害要因となっている。他方、測定装置の検出限界を考慮した場合、必ずしも０．５μＬ以下の吐出量を必要としないことがある。
【０００４】
また、従来の液体吐出装置の第二の問題点として、装置自体が高価かつ大型であるため、複数種類の液体を分注する場合、液体毎に異なる分注装置を導入することが難しく、分注する液体が交換される度に装置の洗浄を行うか、あるいはディスポーザブルチップを交換する必要がある等の不具合がある。これらの問題点も同様に、測定装置全体の小型化や低コスト化の阻害要因となるだけでなく、洗浄液の排出という観点からも環境負荷が大きく、また廃液処理のための人的な負担が大きくなる。
【０００５】
一方、微量物質の取り扱いにおいては、溶質の吸着による溶液濃度の変化が問題として取り上げられる。特に従来の分注装置において多用されるディスポーザブルチップは、耐溶剤性や液切れ性の面では優れた特性を示すものの、核酸・蛋白質・ペプチド等の生体試料を取り扱う場合には疎水性相互作用に起因するチップ表面への吸着が問題となっている。
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、単純な構造により、μＬオーダーの液体を再現性良く吐出でき、かつ液切れ性と生体試料の低吸着性を両立させることが可能な液体吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、上下流端を有し、下流端に液体吐出口が形成された液体流路と、該液体流路の上流端および前記液体吐出口の間で、前記液体流路に接続される気体流路とを備え、前記液体流路のうち、前記気体流路との接続部から前記液体吐出口までの容積を液体吐出量とし、加圧した気体を前記気体流路を介して前記液体流路内に注入することにより、前記液体流路内に供給された液体を前記液体吐出口から吐出するように構成している。
【０００８】
また、本発明の液体吐出装置においては、次のように構成することが好ましい。
（１）前記液体流路の上流端には液体受け部または液体溜め部が設けられ、該液体受け部または液体溜め部の底部には多孔質薄膜が設けられている。
（２）前記液体受け部の上部は、液体容器の口部と嵌合可能な形状に形成されている。
（３）前記多孔質薄膜は、前記液体受け部または前記液体溜め部の底部に取り外し可能に設置され、リングもしくは爪によって前記液体受け部または前記液体溜め部の底部に固定されている。
（４）前記液体吐出口の内面および前記気体流路の内面の一部または全部は、水との接触角が６０度以上の疎水性材料で製造あるいは被覆されており、前記液体流路の内面の一部または全部は、水との接触角が３０度以下の親水性材料で製造あるいは被覆されている。
（５）前記液体流路のうち、前記気体流路との接続部から前記液体吐出口までの容積は、０．５〜２０μＬの液体吐出量である。
【発明の効果】
【０００９】
上述の如く、本発明に係る液体吐出装置は、上下流端を有し、下流端に液体吐出口が形成された液体流路と、該液体流路の上流端および前記液体吐出口の間で、前記液体流路に接続される気体流路とを備え、前記液体流路のうち、前記気体流路との接続部から前記液体吐出口までの容積を液体吐出量とし、加圧した気体を前記気体流路を介して前記液体流路内に注入することにより、前記液体流路内に供給された液体を前記液体吐出口から吐出するように構成しているので、常時充填型の構造として、吐出する液体の微小化に起因する蒸発による液体濃度の変化を抑制することができ、装置の小型化も容易となる。しかも、本発明の液体吐出装置自体にメータリング機能を持たせることができ、例えば、０．５〜２０μＬの液体吐出量を確実に吐出させることができる。それに加えて、本発明の液体吐出装置によれば、液体流路内の液体を添加対象に接触させることなく液滴として吐出可能であるため、添加対象が汚染されることはない。
【００１０】
また、本発明において、前記液体流路の上流端には液体受け部または液体溜め部が設けられ、該液体受け部または液体溜め部の底部には多孔質薄膜が設けられ、しかも、前記液体受け部または前記液体溜め部の底部に取り外し可能に設置され、リングもしくは爪によって前記液体受け部または前記液体溜め部の底部に固定されていれば、液体の吐出時に、液体流路から液体受け部または液体溜め部への液体の逆流を阻止することができる。
さらに、本発明において、前記液体吐出口の内面および前記気体流路の内面の一部または全部は、水との接触角が６０度以上の疎水性材料で製造あるいは被覆され、前記液体流路の内面の一部または全部は、水との接触角が３０度以下の親水性材料で製造あるいは被覆されていれば、液切れ性と低吸着性を両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の液体吐出装置について、図面を参照しながら、その実施形態に基づき詳細に説明する。ここで、図１は本発明の第１実施形態に係る液体吐出装置の斜視図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図、図３は図１のＹ−Ｙ線断面図、図４は上記第１実施形態に係る液体吐出装置の平面図である。
【００１２】
なお、本発明の液体吐出装置で用いられる液体は、特に限定されず、後述の気体の注入により移動できるものであればよく、液状の試料自体や試料溶液であってもよい。具体的には、血液、血清、血漿あるいは核酸、蛋白質、ペプチド、試薬等を含む溶液が挙げられる。加圧した気体を注入して液体を添加対象に吐出する態様では、粘度の高い試料や試料溶液でも吐出可能である。
また、本発明の液体吐出装置で液体を吐出するために用いられる気体は、液体と反応しない気体であればよく、窒素、アルゴン等の不活性ガスが挙げられる。さらに、酸化のおそれのない液体に対しては、空気を用いてもよい。
【００１３】
図１〜図４に示すように、本発明の第１実施形態に係る液体吐出装置１は、上下流端２ａ，２ｂを有し、下流端２ｂに液体吐出口３が形成された液体流路２と、この液体流路２の上流端２ａおよび液体吐出口３の間に位置する接続部４で液体流路２に接続される気体流路５とを備えている。
液体流路２は、上流端２ａから下流端２ｂへ向かって上下方向に沿って延在し、気体流路５は水平方向に沿って延在しており、液体流路２と気体流路５とは、接続部４で交差して互いに連通している。しかも、液体流路２と気体流路５との接続部４において、当該液体流路２からの液体が気体流路５へ流れ込むのを防止するため、気体流路５の内壁面には疎水処理が施されている。なお、気体流路５の上流側開口端５ａは、嵌め込み、接着等の通常の方法により、気体シリンジ等の気体供給源に接続されている。
【００１４】
また、本発明の第１実施形態に係る液体吐出装置１では、液体流路２のうち、気体流路５との接続部４から液体吐出口３までの容積を、所望の液体吐出量と同一となるように設定されている。
このような所望の液体吐出量としては、特に限定されないが、従来有効な手段が存在しなかった０．５〜２０μＬ、好ましくは１〜１０μＬに効果的である。したがって、例えば、液体流路２の大きさは、直径が１００〜３００μｍであり、長さが５００〜６００００μｍとなるように形成されている。このとき、気体流路５の大きさは、直径が１００〜５００μｍ、長さが１００００μｍとなるように形成されていることが好ましい。
【００１５】
一方、液体流路２の上流端２ａには、当該液体流路２の直径よりも大径である凹形状の液体受け部１０が連通して設けられており、この液体受け部１０の底部には、フィルターとしての多孔質薄膜１１が設けられている。また、液体受け部１０の上部は、図示しない液体容器（例えば、試薬瓶）の口部と嵌合可能な大きさおよび形状に形成されており、液体吐出装置１への液体供給時において、図示しない液体容器が液体受け部１０の上部に接続できるようになっている。
【００１６】
この多孔質薄膜１１は、その存在によって、気体流路５の内部が急激に加圧された際に、液体の上流端２ａの方向への逆流は抑制されるが、液体の液体流路２への充填は、阻害されないように構成されている。多孔質薄膜１１の目は、液体の種類や目的などにより任意に選択することが可能である。また、多孔質薄膜１１は、液体受け部１０と一体化されたものでも、あるいは液体受け部１０の底部に取り外し可能に設置されるものでもよい。取り外し可能な多孔質薄膜１１を液体受け部１０に設置した場合、気体流路５の上流側開口端５ａに接続した気体供給源から導入された気体の圧力によって多孔質薄膜１１が浮き上がることがある。これを防止するため、多孔質薄膜１１は、リング１２によって液体受け部１０の底部に固定されている。多孔質薄膜１１を配置する液体受け部１０の底部の断面が円形であれば、多孔質薄膜１１と液体受け部１０とが接する周囲にはリング１２を設けることが好ましい。
このようなリング１２としては、Ｏリングがある。また、リング１２に代えて、図５に示すような円筒状のチューブ１３を用いて多孔質薄膜１１を液体受け部１０の底部に固定してもよい。さらに、リング１２および円筒状のチューブ１３に代えて、図６に示すような３つの爪１４を液体受け部１０の内壁面に突設し、これら爪１４を多孔質薄膜１１の上面に係合させることにより、多孔質薄膜１１を液体受け部１０の底部に固定してもよい。
【００１７】
一方、液体が親水性物質または親水性溶液である場合は、液体吐出口３の内面および気体流路５の内面の一部または全部は、水との接触角が６０度以上の疎水性材料で製造あるいは被覆されており、液体流路２の内面の一部または全部は、水との接触角が３０度以下の親水性材料で製造あるいは被覆されていることが好ましい。これによって、液体は内面が親水処理された液体流路２に引き込まれ、気体を間欠的（パルス的に）に導入することにより、疎水性の液体吐出口３から液切れよく容易に吐出することが可能となっている。また、気体流路５のうち、液体流路２との接続する部分４を疎水性としておくと、液体が液体流路２から気体流路５に進入するのを防止し、液体の供給量の精度を高めることが可能となる。
ここで、水との接触角が６０度以上の疎水性表面の官能基としては、例えば、メチル基が挙げられる。また、水との接触角が３０度以下の親水性表面の官能基としては、例えば、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、スルホン基、リン酸基が挙げられる。ただし、本発明の実施形態は、これら官能基に限定されるものではない。
【００１８】
なお、液体流路２と気体流路５との接続部４付近の構造として、図７に示すような形態を採用してもよい。図７（Ａ）では、接続領域の上流側と下流側において液体流路２の内径を変えている。すなわち、上流側の液体流路２の内径を下流側のそれよりも細く形成することによって、気体流路５に注入された気体による加圧時に、液体が逆流するのを抑制することが可能となっている。
また、図７（Ｂ）では、気体流路５の接続部４と対向する液体流路２の内壁面に突起部２ｃが設けられており、この突起部２ｃによって液体流路２の接続領域を他の部分よりも細くすることによって、液体が上昇するのを抑制し、計量精度の向上を図っている。
さらに、図７（Ｃ）では、液体流路２の上流端２ａから下流端２ｂへ向かって３本の気体流路３ａ〜３ｃが所定の間隔を置いて設けられ、各気体流路３ａ〜３ｃ内には、内部を先細りのテーパー状に形成したゴム製逆止弁１５がそれぞれ挿入配置されている。この構造においては、気体を注入する気体流路３ａ〜３ｃを選択することにより、液体の吐出量が変えられるようになっている。
【００１９】
また、液体吐出口３の形状としては、図１に示すような円筒状や角柱等が挙げられるが、これに代えて、図８（Ａ）および（Ｂ）に示すような形状の液体吐出口３ａ，３ｂを採用してもよい。すなわち、吐出液のいきおいや液滴の形状を考慮して、次第に直径を減少させるテーパー状または円錐状の液体吐出口３ａ、角柱状の液体吐出口３ｂであってもよい。
【００２０】
次に、本発明の第１実施形態の液体吐出装置１を使用して、試薬などの液体を添加対象に吐出する方法について説明する。
まず、液体が収容されている液体容器の口部（図示せず）を液体吐出装置１の液体受け部１０に嵌入させて接続する。次いで、液体吐出装置１を添加対象の位置に配置し、図示しない気体供給源からシリンジポンプなどで加圧された気体を上流側開口端５ａより気体流路５を介して液体流路２内に注入すると、液体容器から液体受け部１０を介して液体流路２内に液体が供給され、気体流路５との接続部４から液体吐出口３までの容積である所望の液体吐出量（０．５〜２０μＬ）が充填される。そして、液体流路２内の液体は、注入された気体によって液体吐出口３から添加対象に吐出されることになる。
したがって、本発明の第１実施形態の液体吐出装置１によれば、添加対象に接触させることなく、０．５〜２０μＬの微小な液体吐出量の液体を確実に吐出させることができる。
【００２１】
図９〜図１２は、本発明の第２実施形態に係る液体吐出装置を示すものであり、図９は第２実施形態に係る液体吐出装置の斜視図、図１０は図９のＸ−Ｘ線断面図、図１１は図９のＹ−Ｙ線断面図、図１２は上記第２実施形態に係る液体吐出装置の平面図である。
図９〜図１２に示すように、本発明の第２実施形態に係る液体吐出装置２０は、カートリッジタイプである。すなわち、液体吐出装置２０は、液体カートリッジ２１とホルダー２２とを備えており、液体カートリッジ２１内の上部には、所定量の液体を貯留する液体溜め部２３が形成されていると共に、液体カートリッジ２１内の下部には、上記第１実施形態の液体流路２および気体流路５と同様の液体流路２４と気体流路２５とが形成されている。そのため、液体流路２４のうち、気体流路２５との接続部２６から液体吐出口２７までの容積は、所望の液体吐出量（０．５〜２０μＬ）と同一となるように設定されている。しかも、液体カートリッジ２１の上下中間位置の外周部には、位置決め用の一対のフィン２８が張り出して形成されている。なお、液体溜め部２３と液体流路２４とは、互いに連通している。そして、液体カートリッジ２１の頂面部には、外部と液体溜め部２３とを連通する通気孔２１ａが設けられている。
また、液体カートリッジ２１を装着するホルダー２２内には、液体カートリッジ２１を挿入配置する円筒状の嵌合孔２９が上下方向へ沿って形成され、この嵌合孔２９と交差する横方向には、加圧ポート３０ａを有する貫通孔３０が形成されている。この貫通孔３０は、液体カートリッジ２１における気体流路２５の設置箇所と合致する位置に設けられており、ホルダー２２の上部であって、嵌合孔２９の左右両側には、気体流路２５と貫通孔３０とを位置決めすべく、液体カートリッジ２１のフィン２８を挿入する溝３１が一対のフィン２８と対応する大きさに形成されている。しかも、フィン２８を溝３１内に挿入した状態では、液体カートリッジ２１の液体吐出口２７とホルダー２２の嵌合孔２９の下面との高さ位置がほぼ一致するようになっている。
【００２２】
次に、本発明の第２実施形態の液体吐出装置２０を使用して、試薬などの液体を添加対象に吐出する方法について説明する。
まず、フィン２８を溝３１内に挿入しながら、液体溜め部２３に液体が貯留されている液体カートリッジ２１をホルダー２２の嵌合孔２９に嵌合させて配置する。この状態では、液体カートリッジ２１の気体流路２５とホルダー２２の貫通孔３０との位置が合致している。次いで、液体吐出装置２０およびホルダー２２を添加対象の位置に配置し、図示しない気体供給源からシリンジポンプなどで加圧された気体をホルダー２２の加圧ポート３０ａより貫通孔３０および気体流路２５を介して液体流路２４内に注入すると、液体カートリッジ２１の液体溜め部２３から液体流路２４内に液体が供給され、気体流路２５との接続部２６から液体吐出口２７までの容積である所望の液体吐出量（０．５〜２０μＬ）を充填される。そして、液体流路２４内の液体は、注入された気体によって液体吐出口２７から添加対象に吐出されることになる。
したがって、本発明の第２実施形態の液体吐出装置２０によれば、吐出する液体を液体溜め部２３に予め貯留した液体カートリッジ２１をホルダー２２に挿入するだけで、０．５〜２０μＬの液体吐出量の液体を迅速かつ容易に吐出させることが可能となり、作業性の向上を図ることができる。その他の作用効果は上記第１実施形態と同様である。
【００２３】
図１３〜図１５は、本発明の第３実施形態に係る液体吐出装置を示すものであり、図１３は第３実施形態に係る液体吐出装置および液体吐出機構の平面図、図１４は液体吐出装置の断面図、図１５（Ａ）は液体吐出装置の正面図、図１５（Ｂ）は液体吐出装置の側面図である。
図１３〜図１５に示すように、本発明の第３実施形態に係る液体吐出装置４０は、複数（本実施形態では４つ）の異なる種類の試薬たる液体を吐出する装置である。このため、本実施形態の液体吐出装置４０は、４つの液体カートリッジ４１と、これら液体カートリッジ４１を装着する共通ホルダー４２とを備えている。液体カートリッジ４１内の上部には、所定量の液体を貯留する液体溜め部４３が形成されていると共に、液体カートリッジ４１内の下部には、上記第１実施形態の液体流路２および気体流路５と同様の液体流路４４と気体流路４５とが形成されている。そのため、液体流路４４のうち、気体流路４５との接続部（図示せず）から液体吐出口の吐出ノズル４６までの容積は、所望の液体吐出量（０．５〜２０μＬ）と同一となるように設定されている。しかも、液体カートリッジ４１の外周部には、後述する嵌合孔の内周部との間の気密性を担保するためのＯリング４７が上下２箇所に取付けられている。なお、液体溜め部４３と液体流路４４とは、互いに連通しており、液体溜め部４３の底部には、上記第１実施形態と同様の多孔質薄膜１１がリング１２によって固定されている。そして、液体カートリッジ４１の頂面部には、外部と液体溜め部４３とを連通する通気孔４１ａが設けられている。
【００２４】
また、４つの液体カートリッジ４１を装着する共通ホルダー４２には、液体カートリッジ４１を挿入配置する４つの円筒状の嵌合孔４８が長手方向へ沿って一定の間隔を開けて形成され、これら嵌合孔４８と交差する横方向には、加圧ポート４９ａを有する貫通孔４９がそれぞれ形成されている。各貫通孔４９は、液体カートリッジ４１を嵌合孔４８に挿入した状態で、気体流路４５の設置箇所と合致する位置に設けられている。しかも、液体カートリッジ４１を嵌合孔４８内に挿入した状態では、液体カートリッジ４１の吐出ノズル４６が共通ホルダー４２の下面から突出する高さ位置に設定されている。
【００２５】
さらに、本実施形態の液体吐出装置４０と関連して、液体吐出機構５０が設けられている。この液体吐出機構５０は、図１３に示すように、加圧用シリンダ５１と、該加圧用シリンダ５１からの加圧気体を液体カートリッジ４１に送る給送ホース５２とを備えている。この給送ホース５２は、途中で４つに分岐されており、一端が加圧用シリンダ５１に連結され、他端が共通ホルダー４２の各加圧ポート４９ａにそれぞれ連結されている。しかも、分岐された給送ホース５２ａの途中であって、加圧用シリンダ５１と各液体カートリッジ４１との間には、４種類の液体を独立して吐出させるために、電磁バルブ５３がそれぞれに組み込まれている。さらに、三方電磁バルブ５９が給送ホース５２に結合されており、ピストン５４を引く際に外部に開放することにより、外部の空気を加圧用シリンダ５１に導入することが可能となっている。
加圧用シリンダ５１の内部には、気体（空気）を加圧するピストン５４が摺動可能に設けられており、該ピストン５４は、モータ５５でウォームギア５６を回転させ、該ウォームギア５６と噛合ったブロック５７を直線方向へ移動させることにより、作動ロッド５８を介して駆動するように構成されている。
【００２６】
次に、本発明の第３実施形態の液体吐出装置４０および液体吐出機構５０を使用して、４種類の試薬などの液体を添加対象に吐出する方法について説明する。
まず、液体溜め部４３に異なる種類の液体が貯留されている４本の液体カートリッジ４１を共通ホルダー４２の各嵌合孔４８に嵌入させて配置する。この状態では、液体カートリッジ４１の気体流路４５と共通ホルダー４２の貫通孔４９との位置が合致している。次いで、液体吐出装置４０および共通ホルダー４２を添加対象の位置に配置し、液体吐出機構５０の加圧用シリンダ５１からピストン５４で加圧された気体を、給送ホース５２および選択的に開けた所望の電磁バルブ５３を経て、共通ホルダー４２の加圧ポート４９ａより貫通孔４９および気体流路４５を介して液体流路４４内に注入する。すると、液体カートリッジ４１の液体溜め部４３から液体流路４４内に液体が供給され、所望の液体吐出量（０．５〜２０μＬ）が充填される。そして、液体流路４４内の液体は、注入された気体によって吐出ノズル４６から添加対象に吐出されることになる。
したがって、液体吐出機構５０を設けた本発明の第３実施形態の液体吐出装置４０によれば、種類の異なる液体を液体溜め部４３に予め貯留した４本の液体カートリッジ４１を共通ホルダー４２にそれぞれ挿入するだけで、０．５〜２０μＬの液体吐出量で、４種類の液体のうち、所望の液体だけを選択的にあるいはすべての液体を同時に、迅速かつ容易に吐出させることが可能となり、より一層作業性の向上を図ることができる。その他の作用効果は上記第１実施形態と同様である。
【００２７】
図１６〜図１８は、本発明の第４実施形態に係る液体吐出装置を示すものであり、図１６は第４実施形態に係る液体吐出装置および液体吐出機構の平面図、図１７は液体吐出装置の断面図、図１８は液体吐出装置の正面図である。
図１６〜図１８に示すように、本発明の第４実施形態に係る液体吐出装置６０は、複数（本実施形態では４つ）の異なる種類の試薬たる液体を吐出する装置である。このため、本実施形態の液体吐出装置６０は、１つの共通液体カートリッジ６１と、この共通液体カートリッジ６１を装着するホルダー６２とを備えている。共通液体カートリッジ６１内の上部には、種類の異なる所定量の液体を貯留する４つの液体溜め部６３が仕切られて形成されていると共に、液体カートリッジ６１内における各液体溜め部６３の下部には、上記第１実施形態の液体流路２および気体流路５と同様の液体流路６４と気体流路６５とがそれぞれ形成されている。そのため、液体流路６４のうち、気体流路６５との接続部（図示せず）から液体吐出口の吐出ノズル６６までの容積は、所望の液体吐出量（０．５〜２０μＬ）と同一となるように設定されている。しかも、各液体溜め部６３と液体流路６４とは、互いに連通しており、各液体溜め部６３の底部には、上記第１実施形態と同様の多孔質薄膜１１がリング１２によって固定されている。そして、液体カートリッジ６１の頂面部には、外部と液体溜め部６３とを連通する通気孔６１ａがそれぞれ設けられている。
【００２８】
また、共通液体カートリッジ６１を装着するホルダー６２には、共通液体カートリッジ６１を挿入配置する円筒状の嵌合孔６７が上下方向に沿って形成され、これら嵌合孔６７と交差する横方向には、加圧ポート６８ａを有する４つの貫通孔６８がそれぞれ形成されている。各貫通孔６８は、共通液体カートリッジ６１を嵌合孔６７に挿入した状態で、各液体溜め部６３に対応する気体流路６５の設置箇所と合致する位置に設けられている。しかも、共通液体カートリッジ６１を嵌合孔６７内に挿入した状態では、共通液体カートリッジ６１の各吐出ノズル６６がホルダー６２の下面から突出する高さ位置に設定されている。
【００２９】
本実施形態の液体吐出装置６０と関連して、液体吐出機構７０が設けられている。この液体吐出機構７０は、図１６に示すように、加圧気体発生用シリンジ７１と、該シリンジ７１からの加圧気体を液体カートリッジ６１に送る給送ホース７２とを備えている。この給送ホース７２は、途中で４つに分岐されており、一端がシリンジ７１に連結され、他端がホルダー６２の各加圧ポート６８ａにそれぞれ連結されている。しかも、分岐された給送ホース６２ａの途中であって、シリンジ７１と液体カートリッジ６１との間には、４種類の液体を独立して吐出させるために、電磁バルブ７３がそれぞれに組み込まれている。さらに、三方電磁バルブ７０ａが給送ホース７２に結合されており、ピストン７４を引く際に外部に開放することにより、外部の空気を加圧気体発生用シリンダ７１に導入することが可能となっている。
加圧気体発生用シリンジ７１の内部には、気体（空気）を加圧する摺動可能なピストン７４と、ピストン駆動機構が設けられており、ピストン７４は、ピストン駆動機構の内臓モータ７５が断面横向きＵ字状の継ぎ手７６を介して回転軸７７を回転させると、シリンジ内壁の螺旋状溝７８と噛合ったウォームギア７９および回転軸７７がシリンジ７１の軸心に沿って直線的に移動することにより、回転軸７７なお、を介して駆動するように構成されている。このため、液体吐出機構７０は、４種類の液体のうち、吐出する液体の種類の数に応じて加圧気体の供給量を変更することが可能となっている。
なお、回転軸７７は、継ぎ手７６内で長さ方向に移動可能となっている。また、ピストン７４と回転軸７７との間は、相対的な回転を許容する機構で連結されており、これによってピストン７４は回転しないようになっている。
【００３０】
次に、本発明の第４実施形態の液体吐出装置６０および液体吐出機構７０を使用して、４種類の試薬などの液体を添加対象に吐出する方法について説明する。
まず、異なる種類の液体が貯留されている４つの液体溜め部６３を備えた共通液体カートリッジ６１をホルダー６２の嵌合孔６７に嵌入させて配置する。この状態では、共通液体カートリッジ６１の各気体流路６５とホルダー６２の貫通孔６８との位置が合致している。次いで、液体吐出装置６０およびホルダー６２を添加対象の位置に配置し、液体吐出機構７０の加圧気体発生用シリンジ７１からピストン７４で加圧された気体を、給送ホース７２および選択的に開けた所望の電磁バルブ７３を経て、ホルダー６２の加圧ポート６８ａより貫通孔６８および気体流路６５を介して液体流路６４内に注入する。すると、共通液体カートリッジ６１の液体溜め部６３から液体流路６４内に液体が供給され、所望の液体吐出量（０．５〜２０μＬ）が充填される。そして、液体流路６４内の液体は、注入された気体によって吐出ノズル６６から添加対象に吐出されることになる。
したがって、液体吐出機構７０を設けた本発明の第３実施形態の液体吐出装置６０によれば、種類の異なる液体を４つの液体溜め部６３に予め貯留した共通液体カートリッジ６１をホルダー６２に挿入するだけで、０．５〜２０μＬの液体吐出量で、４種類の液体のうち、所望の液体だけを選択的にあるいはすべての液体を同時に、迅速かつ容易に吐出させることが可能となり、より一層作業性の向上を図ることができる。その他の作用効果は上記第１実施形態と同様である。
【００３１】
図１９は、本発明の第５実施形態に係る液体吐出装置を示すものであり、第５実施形態に係る液体吐出装置および液体吐出機構の概略図である。
図１９に示すように、本発明の第５実施形態に係る液体吐出装置８１は、液体受け部や液体溜め部を備えておらず、液体を吸引すると共に、吸引した液体を吐出する装置である。このため、本実施形態の液体吐出装置８１は、上下流端８２ａ，８２ｂを有し、下流端８２ｂに液体吐出口８３が形成された液体流路８２と、この液体流路８２の上流端８２ａおよび液体吐出口８３の間に位置する接続部８４で液体流路８２に接続される気体流路８５とを備えている。
液体流路８２は、上流端８２ａから下流端８２ｂへ向かって上下方向に沿って延在し、気体流路８５は水平方向に沿って延在しており、液体流路８２と気体流路８５とは、接続部８４で交差して互いに連通している。これら液体流路８２および気体流路８５は、上記第１実施形態の液体流路２および気体流路５と同様に構成されており、液体流路８２のうち、気体流路８５との接続部８４から液体吐出口８３までの容積は、所望の液体吐出量（０．５〜２０μＬ）と同一となるように設定されている。
【００３２】
また、本実施形態の液体吐出装置８１と関連して、液体吐出機構９０が設けられている。この液体吐出機構９０は、プランジャー９１を有するシリンジポンプ９２、電磁バルブ９３および二方向弁９４を備えており、液体流路８２の上流端８２ａは、ホース９５および二方向弁９４を介してシリンジポンプ９２に接続され、気体流路８５の上流側開口端８５ａは、分岐ホース９５ａおよび電磁バルブ９３を介して二方向弁９４に接続されている。さらに、三方電磁バルブ９６がシリンジポンプ９２と二方向弁９４との間のホース９５に結合されており、プランジャー９１を引く際に外部に開放することにより、外部の空気をシリンジポンプ９２に導入することが可能となっている。
二方向弁９４は、シリンジポンプ９２から液体流路８２の上流端８２ａの流通路を確保できるように設定されており、シリンジポンプ９２のプランジャー９１を引くと、試薬などの液体中に配置された液体吐出口８３から所望量を吸引することが可能となっている。この所望量は、吸引された液体の先端が、液体流路８２と気体流路８５の接続部８４を超えるようにすることが好ましい。
【００３３】
次に、本発明の第５実施形態に係る液体吐出装置８１および液体吐出機構９０を使用して、試薬などの液体を添加対象に吐出する方法について説明する。
まず、液体吐出装置８１の液体吐出口８３を試薬などの液体中に配置し、シリンジポンプ９２のプランジャー９１を引いて、液体吐出口８３から所望量の液体を吸引する。次いで、二方向弁９４を切り替えることによりシリンジポンプ９２を分岐ホース９５ａに結合し、三方電磁バルブ９６を開放した状態で、プランジャー９１をさらに引く。次に、液体吐出装置８１を添加対象の位置に配置し、三方電磁バルブ９６および電磁バルブ９３を閉じた状態でシリンジポンプ９２のプランジャー９１を押し、シリンジポンプ９２内を加圧する。加圧後に電磁バルブ９３を開くと、加圧された気体が気体流路８５を経て液体流路８２内に注入され、液体吐出口８３から所望量の液体が添加対象に吐出されることになる。
したがって、液体吐出機構９０を設けた本発明の第５実施形態に係る液体吐出装置８１によれば、計量が液体流路８２内で行われ、かつ液体流路８２中における液体の液残りを防ぐことができると共に、シリンジポンプ９２の寸法精度、プランジャー９１の移動距離の精度、電磁バルブ９３の開閉タイミングに依存しなくて済み、かつ安価な部品で構成することができ、コスト的に有利である。また、この第５実施形態の液体吐出装置８１においても、第１実施形態に係る液体吐出装置１と同様、場所によって親水性と疎水性の材料を使い分け、液体吐出口８３にフィルターを取付け、液体を吸引した後、フィルターを取外して液体を対象物に添加することにより、液体中から簡易に固形分を除いて添加することもできる。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液体吐出装置を示す斜視図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ線断面図である。
【図４】上記第１実施形態に係る液体吐出装置を示す平面図である。
【図５】上記第１実施形態の第１変形例に係る液体吐出装置を示す断面図である。
【図６】上記第１実施形態の第２変形例に係る液体吐出装置を示すものであって、（Ａ）はその断面図、（Ｂ）はその平面図である。
【図７】上記第１実施形態の第３変形例に係る液体吐出装置であって、（Ａ）〜（Ｃ）は３つの態様の液体流路の例を示す断面図である。
【図８】上記第１実施形態の第４変形例に係る液体吐出装置であって、（Ａ）および（Ｂ）は２つの態様の液体吐出口の例を示す断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る液体吐出装置を示す斜視図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】図９のＹ−Ｙ線断面図である。
【図１２】上記第２実施形態に係る液体吐出装置を示す平面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る液体吐出装置であって、液体吐出装置および液体吐出機構を示す平面図である。
【図１４】上記第３実施形態に係る液体吐出装置を示す断面図である。
【図１５】上記第３実施形態に係る液体吐出装置を示すものであって、（Ａ）はその正面断面図、（Ｂ）はその側面断面図である。
【図１６】本発明の第４実施形態に係る液体吐出装置であって、液体吐出装置および液体吐出機構を示す平面図である。
【図１７】上記第４実施形態に係る液体吐出装置を示す断面図である。
【図１８】上記第４実施形態に係る液体吐出装置を示す正面図である。
【図１９】本発明の第５実施形態に係る液体吐出装置であって、液体吐出装置および液体吐出機構を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３６】
１，２０，４０，６０，８１  液体吐出装置
２，２４，４４，６４，８２  液体流路
２ａ，８２ａ  上流端
２ｂ，８２ｂ  下流端
３，２７，８３  液体吐出口
４，２６，８４  接続部
５，２５，４５，６５，８５  気体流路
１０  液体受け部
１１  多孔質薄膜
１２  リング
１４  爪
２１，４１  液体カートリッジ
２２，６２  ホルダー
２３，４３，６３  液体溜め部
２８  フィン
２９，６７  嵌合孔
３０，６８  貫通孔
３１  溝
４２  共通ホルダー
４６，６６  吐出ノズル
４８  嵌合孔
４９，６８  貫通孔
５０，７０，９０  液体吐出機構
５１  加圧用シリンダ
５２，７２  給送ホース
５３，７３，９３  電磁バルブ
５９，７０ａ，９６  三方電磁バルブ
６１  共通液体カートリッジ
７１  加圧気体発生用シリンジ
９１  プランジャー
９２  シリンジポンプ
９４  二方向弁
９５  ホース
９５ａ  分岐ホース
【図１】
2008304287.tif 000003
【図２】
2008304287.tif 000004
【図３】
2008304287.tif 000005
【図４】
2008304287.tif 000006
【図５】
2008304287.tif 000007
【図６】
2008304287.tif 000008
【図７】
2008304287.tif 000009
【図８】
2008304287.tif 000010
【図９】
2008304287.tif 000011
【図１０】
2008304287.tif 000012
【図１１】
2008304287.tif 000013
【図１２】
2008304287.tif 000014
【図１３】
2008304287.tif 000015
【図１４】
2008304287.tif 000016
【図１５】
2008304287.tif 000017
【図１６】
2008304287.tif 000018
【図１７】
2008304287.tif 000019
【図１８】
2008304287.tif 000020
【図１９】
2008304287.tif 000021