(57)【要約】【課題】吸引吐出型のインクジェット分注機で溶液を濾過するのに好適な濾過装置及びこれを用いた濾過方法を提供する。【解決手段】溶液濾過装置２は、本体部２００及びフィルタ２０２を備える。本体部２００は、インクジェット分注機１のノズル１０２が密着状態で挿入される係合口２０４と、溶液を吸引するための吸引口２０１と、係合口２０４と吸引口２０１との間に形成される溶液流路２０３とを有する本体部２００とを有する。フィルタ２０２は、本体部２００内の溶液経路中に固定される。溶液濾過装置２は、インクジェット分注機１のノズル１０２に着脱可能に取り付けられ、取り付けられた状態で吸引口２０１から溶液を吸引することによって、溶液を濾過する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルの先端部にある吐出吸引口から溶液を吸引及び吐出するインクジェット分注機に用いる溶液濾過装置であって、
前記ノズルが密着状態で挿入される係合口と、溶液を吸引するための吸引口と、前記係合口と前記吸引口との間に形成される溶液流路とを有する本体部と、
前記本体部内の前記溶液経路中に固定されるフィルタとを備え、
前記ノズルに着脱可能に取り付けられる、溶液濾過装置。
【請求項２】
前記フィルタは、複数の孔を有する部材よりなり、
前記フィルタの前記孔の径が、前記ノズルの前記吸引吐出口の内径よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の溶液濾過機構
【請求項３】
ノズルの先端部にある吐出吸引口から溶液を吸引及び吐出するインクジェット分注機を用いた溶液濾過方法であって、
前記ノズルが密着状態で挿入される係合口と、溶液を吸引するための吸引口と、前記係合口と前記吸引口との間に形成される溶液流路とを有する本体部と、前記本体部内の前記溶液経路中に固定されるフィルタとを備える溶液濾過装置を前記ノズルに取り付け、
前記インクジェット分注機の前記吐出吸引口から前記溶液を吸引させることによって前記溶液を濾過する、溶液濾過方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸引吐出型インクジェット分注機に供給する溶液の濾過方法と溶液濾過機構に関する
【背景技術】
【０００２】
ナノリットルオーダーやピコリットルオーダーの溶液を吐出する装置としてインクジェット分注機が知られている。インクジェット分注機の試薬吐出方式は幾つかあり、ピエゾ圧電素子を使う技術や、ソレノイドバルブを用いる技術、バブルジェット（登録商標）を応用した技術などが知られている。いずれの技術であっても、溶液を保持するタンクの体積を変化させることにより、吐出ヘッドからの微量試薬の吐出が可能である。インクジェット分注機は、ナノリットルオーダーやピコリットルオーダーの微量溶液を吐出することを可能にし、生化学実験に使用した際、様々なメリットがある。
【０００３】
そのメリットとして、高額な試薬類の消費量を微量化することで、分析や反応に費やすコストを低減できること、また、高い精度で溶液を吐出することが可能なため、実験の精度があがること、などが挙げられる。
【０００４】
ナノリットルオーダーやピコリットルオーダーの溶液を吐出することから、吐出ノズルの吐出口は径が小さくなっている。そのため溶液内に異物が存在すると、吐出ノズルの吐出口に異物が詰まり溶液を吐出できなくなる。そこで、インクジェット分注機を使って溶液を安定的に吐出するために、吐出する溶液を事前に濾過し、溶液に含まれる異物を除去することが重要である。
【０００５】
異物除去の手法として、フィルタを使って手動で事前に濾過することが一般的であるが、インクジェットヘッドおよび吐出ノズルに供給する溶液をフィルタで事前に濾過するためには、時間と手間を要する。また、溶液をフィルタで濾過する際に、誤って溶液が汚染される恐れがある。
【０００６】
こういったリスクを防ぐための方法として、インクジェットヘッドおよび吐出ノズルへ溶液を供給する系の中に直接濾過用のフィルタを設け、供給と同時に溶液を濾過する手法がある。この手法を用いれば、事前に溶液を濾過する必要がなくなり、濾過に割いていた時間と手間を省略できる。また、工程が一つ減ることから溶液が汚染する可能性を減らすことが可能になる。
【０００７】
溶液供給系に濾過用フィルタを設ける手法を採用する場合、溶液の供給経路に直接フィルタを設置する技術と、捕捉した異物が溶液に混入しないようにする技術とが重要となる。このような濾過機構についての先行技術としては、例えば特許文献１に記載のものが挙げられる。
【０００８】
特許文献１には、両端に流入口と流出口を有するインク供給経路と、流入口と流出口の間に設けられた異物を捕捉するためのフィルタと、捕捉された異物を保持するための異物溜まり部とを有するインクろ過装置が記載されている。特許文献１に記載のインクろ過装置は、インク供給経路の流入口は、供給チューブを介してインク瓶に接続され、インク供給経路の流出口は、供給チューブを介してプリントヘッドに接続されている。特許文献１に記載されるような溶液を吸引しながら濾過する構成では、供給チューブ等の流路が溶液で満たされている必要があるため、過剰の溶液が必要となる。
【０００９】
そこで、余剰な溶液の使用を低減するためには、特許文献１のように供給チューブを使ってヘッドに溶液を供給するのではなく、ノズルの先端部から溶液の吸引及び吐出の両方を行うインクジェット分注機（以下、「吸引吐出型のインクジェット分注機」という）を使用することが考えられる。吸引吐出型のインクジェット分注機で溶液を濾過するためには、ノズルの吸引吐出口にフィルタを取り付けることが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−０６２１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、吸引吐出型のインクジェット分注機において、ノズルの吸引吐出口にフィルタを取り付けると、溶液の吐出ができなくなる可能性がある。また、溶液の吸引後には、フィルタの外面側（溶液吸引側）には異物が捕捉されているため、吐出の際に、フィルタに捕捉されていた異物が凝集し、吐出された溶液に混入する可能性がある。更に、吐出ノズルにフィルタが存在すると、一度溶液の濾過に用いたフィルタを完全に洗浄することができないので、吐出ノズル内のフィルタには使用した溶液が残存する。この状態で別の溶液を吸引すると、フィルタに残存した溶液により当該別の溶液が汚染するため、吐出ノズルを複数の試薬で取り回すことが出来ない。
【００１２】
そこで本発明は、吸引吐出型のインクジェット分注機で溶液を濾過するのに好適な濾過装置及びこれを用いた濾過方法を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記のような問題を解決するために、本発明は、ノズルの先端部にある吐出吸引口から溶液を吸引及び吐出するインクジェット分注機に用いる溶液濾過装置に関するものであって、ノズルが密着状態で挿入される係合口と、溶液を吸引するための吸引口と、係合口と吸引口との間に形成される溶液流路とを有する本体部と、本体部内の溶液経路中に固定されるフィルタとを備える。当該溶液濾過装置は、ノズルに着脱可能に取り付けられる。
【００１４】
フィルタは、複数の孔を有する部材よりなり、フィルタの孔の径が、ノズルの吸引吐出口の内径よりも小さいことが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、ノズルの先端部にある吐出吸引口から溶液を吸引及び吐出するインクジェット分注機を用いた溶液濾過方法に関するものであって、当該溶液濾過方法では、ノズルが密着状態で挿入される係合口と、溶液を吸引するための吸引口と、係合口と吸引口との間に形成される溶液流路とを有する本体部と、本体部内の溶液経路中に固定されるフィルタとを備える溶液濾過装置をノズルに取り付け、インクジェット分注機の吐出吸引口から溶液を吸引させることによって溶液を濾過する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、吸引吐出型のインクジェット分注機で溶液を濾過するのに好適な濾過装置及びこれを用いた濾過方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】吸引吐出型のインクジェット分注機の一例を示す図
【図２】実施形態に係る溶液濾過装置の概略断面図
【図３】実施形態に係る溶液濾過装置を用いた溶液濾過方法を説明する工程図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、吸引吐出型のインクジェット分注機の一例を示す図である。
インクジェット分注機１は、ノズル１０２を有するインクジェット機構１０３と、逆流防止タンク１０５と、圧力制御装置１０７と、インクジェット機構１０３及び逆流防止タンクを接続する試薬保持チューブ１０４と、逆流防止タンク１０５及び圧力制御装置１０７を接続する圧力チューブ１０６とを備える。インクジェット分注機１は、圧力制御装置１０７による逆流防止タンク１０５内の減圧に伴って、ノズル１０２の先端にある吸引吐出口１０１から溶液を吸引し、吸引した溶液をインクジェット機構１０３及び試薬保持チューブ１０４に保持する。保持された溶液は、インクジェット機構１０３が備える吐出機構によって、定量された微細な液滴とノズル１０２の吸引吐出口１０１から吐出される。
【００１９】
図２は、実施形態に係る溶液濾過装置の概略断面図である。
【００２０】
溶液濾過装置２は、中空の筒形状を有する本体部２００と、フィルタ２０２とを備える。本体部２００の一方端には、インクジェット機構１０３のノズルを係合させるための係合口２０４が設けられ、本体部２００の他方端には、溶液濾過装置２内に溶液を吸引するための吸引口２０１が設けられている。溶液濾過装置２の内部には、吸引口２０１から係合口２０４に至る溶液経路２０３が形成される。より詳細には、本実施形態では、本体部２００は、中空の筒形状を有する第１部材２０７と、円環状の第２部材２０８とから構成されている。第１部材２０７の一方端には、前述の係合口２０４となる開口部が設けられ、第１部材２０７の他方端には、前述の吸引口２０１の一部を構成する開口部を有するフィルタ固定凸部２０５が設けられている。第２部材２０８は、フィルタ固定凸部２０５が嵌合するフィルタ固定凹部２０６と、前述の吸引口２０１の一部を構成する開口部とを有する。第１部材２０７及び第２部材２０８は、フィルタ固定凸部２０５とフィルタ固定凹部２０６との間にフィルタ２０２を挟み込んで固定している。
【００２１】
本体部２００の構成材料は、吸引対象となる溶液３０１の反応性に影響しないものであれば、特に制限はないが、ポリプロピレン、アクリル等の良好な可視光透過性を確保できる材料であることが望ましい。可視光透過性材料を用いた場合、溶液濾過装置２内の溶液状態の把握が容易となる。また、樹脂以外では、金属材料も本体部２００の構成材料として好適である。金属材料としては、アルミニウム、銅、銀、ニッケルなどが望ましいが、これに限られるものではない。
【００２２】
フィルタ２０２は、吸引口２０１から吸引された溶液内の埃やゴミなどの異物を捕捉するために、本体部２００の溶液経路２０３中に設けられている。
【００２３】
本実施形態に係る溶液濾過装置２は、吸引口２０１から溶液経路２０３を通じて係合口２０４に係合したノズル１０２に対して溶液を送液する過程において、吸引された溶液に溶液経路２０３中のフィルタ２０２を通過させて、溶液内に含まれる異物を捕捉する。したがって、フィルタ２０２は溶液経路２０３の内壁に密着するように本体部２００に固定される。
【００２４】
フィルタ２０２の直径は、インクジェット機構１０３のノズル１０２の吸引吐出口１０１の内径よりも大きいことが望ましい。フィルタ２０２の直径がノズルの吸引吐出口の内径以下の場合、フィルタ２０２が何らかの要因で本体部２０１から脱落してしまった際に、溶液と共にノズル１０２内部にフィルタ２０２が吸引されてしまう可能性があるため好ましくない。
【００２５】
フィルタ２０２の孔径（メッシュの目開きの寸法）は、ノズル１０２の吸引吐出口１０１の内径よりも小さくする。フィルタ２０２の孔径が、ノズル１０２の吸引吐出口１０１の内径以下の場合、フィルタ２０２が異物３０３を捕捉できず、ノズル１０２内部に異物３０３が混入し、吐出が不安定になる虞がある。
【００２６】
フィルタ２０２は、ノズルの吸引吐出口の端面と平行であることが望ましい。この場合、溶液の吸引時に、フィルタ２０２を溶液が均等に通過するので、フィルタ２０２が均等に異物３０３を捕捉することが可能である。フィルタ２０２が吸引吐出口１０１と平行でない場合は、溶液経路内壁とフィルタ２０２の吸引口２０１側が為す角度が小さい側に溶液が集中し、フィルタ２０２の片面で異物が集中して捕捉することでフィルタ２０２が目詰まりする可能性がある。
【００２７】
フィルタ２０２の固定方法は、フィルタ２０２を溶液経路２０３に固定できる限り特に限定されないが、上述したフィルタ固定凸部２０５およびフィルタ固定凹部２０６で挟み込む以外では、例えば、溶液経路２０３の内径より大きいフィルタ２０２を溶液経路２０３に押し込んで固定したり、Ｏリングやカラー等の溶液経路２０３に嵌合可能な部材を用いてフィルタ２０２を固定したりしてもよい。
【００２８】
フィルタ２０２の材質は、吸引する溶液の反応性に影響がでないものであれば、特に制限はないが、親水性であることがより望ましい。疎水性の材質でフィルタ２０２を形成した場合、水溶性の溶液がフィルタ２０２を通過しにくいので、溶液内の異物を濾過できない可能性がある。フィルタ２０２は、複数の微細な孔を有する部材であり、例えば、メッシュ状の綿、不織布、焼成金属等からなる。
【００２９】
次に、実施形態に係る溶液濾過装置２を用いた溶液濾過方法について説明する。
【００３０】
図３は、実施形態に係る溶液濾過装置を用いた溶液濾過方法を説明する工程図である。
【００３１】
本実施形態に係る溶液濾過装置２は、吸引吐出型のインクジェット分注機１のノズル１０２に取り付けられ、インクジェット分注機１が溶液を吸引する際に溶液を濾過する。溶液は、例えばＤＮＡ、たんぱく質等の生化学材料を含む溶液である。
【００３２】
まず、図３Ａのように、溶液濾過装置２の係合口２０４にノズル１０２の吸引吐出口１０１を接続し、固定する。吐出ノズル１０２と溶液濾過装置２との固定方法は特に制限が無いが、例えば、係合口２０４にノズル１０２を挿入して嵌合させる方法や、係合口２０４の内面及びノズル１０２の外面に設けたネジを螺合させる方法や、ノズル１０２の外面及び係合口２０４の近傍のそれぞれに係合部材を設けて係合させる方法などを利用できる。
【００３３】
次に、図３Ｂのように、ノズル１０２に溶液濾過装置２を接続した状態で、インクジェット機構１０３及び溶液濾過装置２を一体的に移動させて、溶液濾過装置２の吸引口２０１を溶液容器３０２内の溶液３０１に浸す
【００３４】
次に、図３Ｃのように、吸引口２０１から溶液３０１を吸引する。本実施形態では、インクジェット分注機１が備える圧力制御装置でノズル１０２内を減圧することにより、溶液３０１を吸引する。ただし、吸引方法は特に制限が無く、インクジェット分注機の構成に応じて、シリンジを使った吸引方法、ポンプを使った吸引方法などで吸引してもよい。尚、フィルタ２０２を介した吸引となるため、吸引に必要な力が大きくなるので、手動ではなく、自動吸引機構を用いることが望ましい。吸引された濾過された溶液３０４は、ノズル１０２内部に保持される。溶液容器３０２内に混入していた異物３０３は、吸引の過程でフィルタ２０２に捕捉される。
【００３５】
次に、図３Ｄのように、インクジェット機構１０３と溶液濾過装置２とを一体的に移動させて、溶液濾過装置２を溶液容器３０２から取り出す。
【００３６】
次に、図３Ｅのように、溶液濾過装置２をノズル１０２から取り外す。
【００３７】
その後、ノズル１０２の下に溶液吐出対象（図示しない）を移動し、インクジェット機構１０３により濾過された溶液３０４を吐出する。インクジェット機構１０３は、ナノリットルオーダーまたはピコリットルオーダーの定量された液滴を所定のショット数（例えば、数百〜数千ショット）だけ吐出することによって、所望量の濾過された溶液３０４を精度よく分注することができる。
【００３８】
尚、ノズル１０２への溶液濾過装置２の脱着は、図示しない脱着機構を用いて行ってもよいし、手動で行ってもよい。脱着機構としては、例えば、溶液濾過装置２の係合口２０４をノズル１０２の直下に位置合わせした状態で溶液濾過装置２を固定し、ノズル１０２の上下動によって溶液濾過装置２にノズル１０２を脱着させる機構を利用できる。
【００３９】
また、複数の溶液の分注に１つのノズル１０２を洗浄しつつ共用する場合、溶液の種類毎に溶液濾過装置２を用意することによって、フィルタ２０２に付着した溶液および異物と混合することを防止できる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係る溶液濾過装置２をインクジェット分注機１のノズルに取り付けて溶液を吸引させると、吸引口２０１から係合口２０４へと溶液が移動する際に、フィルタ２０２に溶液３０１に含まれる異物３０３を捕捉することができる。そのため、従来、インクジェット分注機１に溶液３０１を充填する前に行っていた溶液濾過工程を省略することができる。したがって、溶液濾過工程に要していた手間や時間を削減ができる。また、事前の溶液濾過工程を省略できることにより、溶液が汚染するリスクを減らすことができる。
【００４１】
また、本実施形態に係る溶液濾過装置２は、ノズル１０２に濾過された溶液３０４を供給した後、ノズル１０２から取り外されるため、ノズル１０２から濾過された溶液３０４を吐出する際に、フィルタ２０２に捕捉された異物３０３が分注先の容器等において再混入することを防止できる。
【００４２】
更に、本実施形態に係る溶液濾過装置２は、ノズル１０２から取り外すことができるので、吐出ノズル内部の洗浄が可能となり、吐出ノズルを複数の試薬で共用する場合に、試薬同士の混合を防ぐことができる。
【実施例】
【００４３】
以下に本発明を具体的に実施した実施例を説明する。ただし、本発明はこの実施例に限定されるものではない
【００４４】
濾過せず異物を含んだ溶液の吐出成功率を検証するために、吸引吐出型のインクジェット分注機を用い、吸引吐出口の内径が８μｍの吐出ノズルからＤＮＡを含む混合液を一定時間吸引し、吐出した。
【００４５】
まず、比較例として、本発明に係る溶液濾過装置を用いずに、吸引と吐出とを行う試行を１０回を繰り返したところ、７回の試行で溶液が吐出されず、吐出成功率は３割であった。これは、吸引対象の溶液中に含まれる異物が溶液と共に吸引され、ノズル内部に異物が詰まったことに起因すると考えられる。
次に、実施例として、溶液濾過装置をノズルに装着して溶液の吸引を行った場合について検証した。膜厚１２５μｍ、φ３ｍｍ、孔径０．１μｍの疎水性ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）製のフィルタを有する溶液濾過装置を作成し、吸引吐出口の内径が８μｍの吐出ノズルに装着した。
【００４６】
溶液濾過装置を装着したノズルで溶液を吸引して、溶液を吐出する試行を１０回行ったところ、１０回の全ての試行で溶液の吐出に成功した。溶液濾過装置を使用せずに溶液を吸引した場合の吐出成功率が３割であることから、溶液濾過装置を使用して溶液を吸引することで、溶液内の異物を効果的に除去することができ、この結果、溶液の吐出に何ら問題を引き起こさないことが明らかになった。
【００４７】
尚、別溶液で同等の検証を試みたところ、溶液濾過装置を用いない場合の吐出成功率が５割であった濾過前の溶液が、溶液濾過装置構を装着したノズルで吸引した場合、吐出成功率が１０割まで回復した。
【００４８】
また、溶液濾過装置を装着して吸引した試薬Ａを試薬容器に３μＬ分注した後に、溶液濾過装置をノズルから取り外し、エタノール溶液で吐出ノズルを洗浄し、別の新しい溶液濾過装置をノズルに装着して吸引した試薬Ａと比重の異なる試薬Ｂを別の試薬容器に３μＬ分注した。それぞれの試薬容器の質量を測定したところ、試薬Ａ及びＢがそれぞれ３μＬずつ分注されていることを確認できた。すなわち、この試験により、２種類の試薬Ａ及びＢの分注にノズルを洗浄しつつ共用した場合でも、吐出量の正確性が維持されることが分かった。これは、２種類の試薬Ａ及びＢの吸引時に別の溶液濾過装置を用いたことによって、１つのフィルタを共用した場合に問題となる、フィルタへの残存に起因する試薬Ａ及びＢの混合が生じなかったためである。本発明に係る溶液濾過装置は、インクジェット分注機のノズルに着脱可能であることによって、複数の溶液の分注に１つのノズルを共用する場合に有用であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、ノズルの先端部にある吐出吸引口から溶液を吸引及び吐出するインクジェット分注機に吸引させる溶液を濾過するのに利用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１：インクジェット装置
１０１：吸引吐出口
１０２：ノズル
１０３：インクジェット機構
１０４：試薬保持チューブ
１０５：逆流防止タンク
１０６：圧力チューブ
１０７：圧力制御装置
２：溶液濾過機構
２００：本体部
２０１：吸引口
２０２：フィルタ
２０３：溶液経路
２０４：係合口
２０５：フィルタ固定凸部
２０６：フィルタ固定凹部
３０１：溶液
３０２：溶液容器
３０３：異物
３０４：濾過された溶液
【図１】
2016087542.tif 000003
【図２】
2016087542.tif 000004
【図３】
2016087542.tif 000005