JP2001513439A

JP2001513439A - マイクロ投与システム

Info

Publication number: JP2001513439A
Application number: JP2000507474A
Authority: JP
Inventors: ディーテル・フーザー; リューディガー・フーン
Original assignee: Eppendorf SE
Current assignee: Eppendorf SE
Priority date: 1997-08-26
Filing date: 1998-08-13
Publication date: 2001-09-04
Also published as: WO1999010099A1; DE19737173A1; DE19737173B4; EP1017497A1

Abstract

(57)【要約】リザーバ、入口がリザーバとつながっているマイクロダイヤフラムポンプ、入口がマイクロダイヤフラムポンプの出口とつながっている空中放出投与具、空中放出投与具の出口とつながっている投与開口部、そしてマイクロダイヤフラムポンプおよび空中放出投与具と作用面でつながっている投与制御装置により構成されるマイクロ投与システム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、液体をナノリッター程度から数マイクロリッターの領域の容積に測
り分けて投与するためのマイクロ投与システムに関係している。

【０００２】既知の投与システムの場合、ピペット、ディスペンサ（調剤投薬装置）および
多機能投与装置に大まかに分類されている。この３グループを物理的な作動原理
で分けると、空気クッションを介した測り分け投与と、中間に空気クッションを
介在させずに液体を直接排出するという２種類になる。さらに、定容積のピペッ
トと容積調整式のピペットの違いがある。投与量は0.5 - 2500マイクロリッター
の範囲になっている。

【０００３】ピストン出し入れ式のピペットは、1マイクロリッター以下 - 10ミリリッター
の容積範囲で固定式ピペットまたは調整式ピペットの形で作動させることができ
る。プラスチック製の先端部から吸い取った試料は、空気クッションによりピペ
ット内のピストンと分離される。液柱の重量が空気クッションにぶら下がること
によりピペット誤差が生じるため、その補正を必要とする。

【０００４】直接排出の原理で作動するピペットまたはディスペンサにはこの誤差がない。
高蒸気圧、高粘度、高密度の液体、および分子生物学（例えば重合連鎖反応の際
に）に使用する液体の測り分け投与に際して特にこの原理が採用される。これは
ピストンを内蔵した先端部または注射器がピペットの駆動装置と結合された構造
になっている。

【０００５】多チャネルピペット、ディスペンサおよび電子投与システムは前者の原理で作
動する。同じ投与を複数揃えた多チャネルピペットを使用すれば、必要なピペッ
トプロセスの回数を大幅に少なくすることができる。取り込んだ液体を段階的に
放出することもでき、かつ多チャネル方式にもなるディスペンサにも同じことが
当てはまる。電子式のピペットと投与システムによるピペット作業は再現性が高
く、また調剤投薬機能を内蔵しているためにその用途範囲は広い。作動容積の範
囲は1マイクロリッターから50ミリリッターとなっている。

【０００６】少容積の投与を正確で簡単、かつ低コストで行うことが望まし。そうすれば化
学分析を正確で簡単、かつ低コストで行うことができる。必要な媒質の量が少な
くなることも低コスト化につながる。これを利用して、これまで実現が困難だっ
たか高価になりすぎていた医薬供給や環境保護などの分野で診断を新たに定形作
業化することができる。バイオ技術分野における用途（遺伝子の配列順序操作、
ゲノム分析など）の場合、投与品質を向上させることにより調査情報内容を増加
することができる。投与システムの大幅向上が計られることにより、バイオ技術
分野においては、有用動物または有用植物の開発や、真菌性、細菌性およびヴィ
ールス性の感染症の撲滅に進歩をもたらすことができた。

【０００７】そこで、投与容積が数ナノリッターから数マイクロリッター（両方共に1桁の前半の数）の範囲の簡単で正確なマイクロ投与システムを得ることを本発明の基
礎的課題とする。

【０００８】この課題は、特許請求の範囲1、13、21、25、36、43、60、67、72および74に挙げた特徴を備える各種マイクロ投与システムにより解決される。これらのシス
テムの長所を具体化したものは、それぞれ下位の請求の範囲に明記されている。

【０００９】課題に対する第1の解決策は、次の構成要素によるマイクロ投与システムに関係している。・リザーバ・入口がリザーバとつながっているマイクロダイヤフラムポンプ・マイクロダイヤフラムポンプの出口と入口がつながっている空中放出投与具・空中放出投与具の出口を兼ねる投与開口部・マイクロダイヤフラムポンプおよび空中放出投与具と作用面でつながっている
投与制御装置

【００１０】リザーバには、マイクロ投与システムに組み込む前に外部の器具を使って予め
液体を満たしておくか、または組み込んだ後にマイクロダイヤフラムポンプを使
って液体を満たすことができる。液体の例としては酵素などの試薬がある。さら
にマイクロダイヤフラムポンプを使って、リザーバからまたは外部から液体を空
中放出投与具に送り込むことができる。送り込まれた液体を空中放出投与具によ
り空中放出することができる。空中放出能力があることにより、ナノリッターか
ら数マイクロリッターの範囲の投与量を、後に曵く流れを生じさせることなく測
り分け投与することが可能になる。マイクロダイヤフラムポンプが作動して、空
中放出投与具が止まっているときに、ある量の液体を投与開口部から流出させて
、それを培養基質上に投与することができる。この場合は放出投与量を大きくす
ることができる。さらに、空中放出投与具の作動が止まっているときにはマイク
ロダイヤフラムポンプにより、リザーバから取り出すか外部から吸い込んだ補助
液柱（水など）を送ることができる。このとき補助液柱は、空気クッションシステムまたはシール作用のある容積排除システムの働きをする。

【００１１】空中放出の場合の投与量は、空中放出器具の排除容積変化の他に、マイクロダ
イヤフラムポンプによる1回ないし複数回数の押し出し容積を変化させることにより制御することができる。

【００１２】課題に対する第2の解決策は、次の構成要素によるマイクロ投与システムに関係している。・液体を空中放出投与具へと押し出すようになっている加圧式のリザーバ・入口がリザーバとつながっている空中放出投与具・空中放出投与具の出口を兼ねる投与開口部・空中放出投与具と作用面でつながっている投与制御装置

【００１３】リザーバには、マイクロ投与システムに組み込む前または組み込んだ後に外部
の器具を使って液体（酵素などの試薬）を満たすことができる。このためにリザ
ーバの壁面は、外から動かすことができるようになっている。リザーバに満たし
た液体を、投与開口部から空中放出することができる。そのためには、空中放出
投与具が空中放出作動するように投与制御装置により制御を行う。投与量は、空
中放出投与具の排除容積を介して制御することができる。

【００１４】課題に対する第3の解決策は、次の構成要素によるマイクロ投与システムに関係している。・単一のリザーバ・加圧室が前記のリザーバの役割を果たすようになっている空中放出投与具・投与開口部の役割を果たすリザーバ開口部・空中放出投与具と作用面でつながっている投与制御装置

【００１５】空中放出投与具の加圧室には、マイクロ投与システムに組み込む前または組み
込んだ後に外部の器具を使って液体を満たすことができる。投与開口部から液体
を空中放出させるには、空中放出器具が空中放出作動するように投与制御装置に
より制御する。投与量は、空中放出投与具の排除容積、すなわち空中放出投与具
のダイヤフラムの運動により排除される容積を介して制御することができる。投
与量を複数に分けて放出する目的で、ダイヤフラムの排除容積の多段制御ができ
るようになっている。

【００１６】課題に対する第4の解決策は、次の構成要素によるマイクロ投与システムに関係している。・リザーバ・入口がリザーバにつながっているマイクロダイヤフラムポンプ・マイクロダイヤフラムポンプの出口の役割を果たす投与開口部・マイクロダイヤフラムポンプと作用面でつながっている投与制御装置・この構成において、マイクロダイヤフラムポンプとリザーバは、マイクロ集積
技術またはハイブリッド技術により、操作モジュールとつながった取替式の構成
部品の形にまとめて一体化されている。

【００１７】リザーバには、マイクロ投与システムに組み込む前に外側から液体（試薬、酵
素など）を満たしておくか、または組み込んだ後にマイクロダイヤフラムポンプ
を使って液体を満たすことができる。このポンプは投与制御装置により制御され
るようにしてもよい。投与開口部から液体を放出させるには、マイクロダイヤフ
ラムポンプが空中放出作動するように投与制御装置により制御する。マイクロ投
与システムが空になった後、マイクロ集積技術またはハイブリッド技術により取
替式の構成部品にまとめて一体化されているマイクロダイヤフラムポンプとリザ
ーバを、予め液体が満たしてある別の構成部品と取り替えることができる。

【００１８】操作モジュールは特にこの構成部品を保持するホールダの役割を果たすが、特
にこれは手で掴むグリップ（手動式器具の場合）または定置器具とすることがで
きる。操作モジュールは原則的には、マイクロ投与システムの非取替コンポーネ
ントすべての役割を果たさせることができる。そのようなコンポーネントと構成
部品の接続ないし結合は特に、差込み式の機械的ないし電気的接続、光結合など
により行うことができる。操作モジュールには特に、操作器具（スイッチ、キー
、締結具など）、表示装置（LCDディスプレイなど）、駆動装置および投与制御装置を単独またはいくつか組み合わせて組み込むことができる。別のものを集め
て操作モジュールにする場合にも同じことが当てはまる。

【００１９】課題に対する第5の解決策は、次の構成要素によるマイクロ投与システムに関係している。・リザーバ・入口がリザーバにつながっているマイクロダイヤフラムポンプ・マイクロダイヤフラムポンプの出口の役割を果たす投与開口部・投与開口部を通して液体を吸い込むために補助液柱を変位させてリザーバから
出したり、マイクロダイヤフラムポンプが空中放出作動するようにある方向また
は反対方向に制御して投与開口部から液体を空中放出させたりするための、マイ
クロダイヤフラムポンプと作用面でつながっている投与制御装置。

【００２０】リザーバには、マイクロ投与システムに組み込む前または組み込んだ後に補助
液体を満たすことができる。この方式の場合にも補助液体は、投与開口部を通し
て吸い込んだり放出したりするためのピストン（ピペットのピストンに相当）の
役割を果たす。投与量は、マイクロダイヤフラムポンプの押し出し容積を変化さ
せることにより制御することができる。この容積はすでに分かっているか、ある
測定長さだけ移動させて較正を行うことにより求めることができる。希望する投
与量に対して決められた長さだけ補助液体の液柱を変位させることにより投与量
を制御することができる。

【００２１】課題に対する第6の解決策は、次の構成要素によるマイクロ投与システムに関係している。・毛細管補償システムの役割を果たすリザーバ・入口が毛細管補償システムとつながっている空中放出投与具・空中放出投与具の出口の役割を果たす投与開口部・空中放出投与具と作用面でつながっている投与制御装置

【００２２】毛細管補償システムは、液体をリザーバから空中放出投与具へと毛細管液送し
、また貯液の働きをする。その上に、空気圧や温度のような環境条件、および空
中放出投与具により消費される液体の容積変動を均らす働きがある。毛細管補償
システムには、リザーバの貯液容積の役割を果たす単一または複数の毛細管が含
まれる。毛細管は蛇行配置するか、できれば螺旋状に配置するのが望ましい。

【００２３】毛細管補償システムは、毛細管の作用力だけで液体をリザーバから、入口がリ
ザーバとつながっている空中放出投与具へと移動させる。このために、ポンプや
加圧式のリザーバなどを使用して、吸引力ないし押圧力を追加する必要が原則的
にない。

【００２４】投与開口部から液体を空中放出させるには、空中放出器具が空中放出作動する
ように投与制御装置により制御する。この場合に毛細管の作用力を利用すれば、
液体を空中放出投与具に均一に移動させることができる。さらに空中放出の場合
、毛細管補償システムによりリザーバへの液体の戻りを防ぐことができる。

【００２５】毛細管補償システムは、リザーバを落としたりして加速度が生じたときに溜め
てある液体に気泡が発生することによる投与プロセスへの差し支えを防止する。
この働きは特に、加速度により生じる力が主として毛細管の壁面に対して垂直に
働く蛇行配置または螺旋配置の毛細管に当てはまる。さらに、蛇行配置または螺
旋配置の毛細管には角や縁が少ないか全くないため、リザーバに液体を満たすに
当たって気泡を巻き込みにくくするのに都合がよい。

【００２６】毛細管補償システムにより、空中放出投与具との接続箇所から離れた位置にあ
る少なくとも1箇所で通気を行うことにより、液体が流出した後を空気で埋めるようにすることができる。また毛細管補償システムは、液体流出によりリザーバ
が空になるのを防止する。ただし、外気と液体の接触を防ぎ、かつ流出も同時に
防止する "液体と共に漂動する”プラグにより毛細管補償システムに栓をしても
よい。もちろんリザーバを毛細管補償システムにより加圧することもできる。

【００２７】毛細管補償システムを備えたリザーバを、本発明による他の方式のマイクロ投
与システムにも都合よく使用することができる。特許請求の範囲にはこれが含ま
れている。

【００２８】課題に対する第7の解決策は、次の構成要素によるマイクロ投与システムに関係している。・プラスチック製リザーバ・主として平板状に構成したマイクロ集積技術的仕組みの供給器具とマイクロダ
イヤフラムポンプおよび/または空中放出投与具とを組み合わせたものであり、この組合せに当たりリザーバと構成部品を互いに重ね合わせ、供給器具の入口が
リザーバにつながるような配置にする。・供給器具の出口の役割を果たす投与開口部・供給器具と投与制御装置と作用面でつながっている投与制御装置

【００２９】すなわち、このマイクロ投与システムは、プラスチック製リザーバとマイクロ
集積技術的仕組みの供給器具とをまとめたハイブリッド構成部品に基づいている
。リザーバと供給器具をマイクロ集積技術的仕組みの構成部品にまとめたマイク
ロ投与システムの場合以外は、リザーバ容積は比較的大きな方が都合がよい。同
じく、操作モジュールに取替式のハイブリッド構成部品をつないでいる場合は特
に、マイクロ投与システムをこのような形態にすると都合がよい。

【００３０】本発明による他の方式のマイクロ投与システムの場合にも、これに対応した都
合のよいハイブリッド構成部品がある。特許請求の範囲にはこれが含まれている
。

【００３１】課題に対する第8の解決策は、次の構成要素によるマイクロ投与システムに関係している。・リザーバ・マイクロダイヤフラムポンプおよび/または空中放出投与具と供給器具とを組み合わせたものであり、供給器具の入口はリザーバにつながっている。・供給器具の出口の役割を果たす投与開口部・供給器具と作用面でつながっている投与制御装置・リザーバに組み込まれている構成部品と取替可能な状態でつながっている操作
モジュール・操作モジュールから取り外した構成部品を挿入する保温ケース

【００３２】このマイクロ投与システムは温度に敏感な物質の測り分け投与に適している。
リザーバの構成部品には、例えば供給器具および/または投与制御装置の少なくとも一部を形成するコンポーネントを少なくとも1つ加えることができる。この構成部品は、ハイブリッド構成部品とするか、または全体をマイクロ集積技術的
仕組みにしてもよい。測り分け投与の前または後に保温ケースに構成部品を挿入
することにより、投与液の保温をエネルギ的にも都合よく狙い通りに行うことが
できる。単一または複数の構成部品を保温ケースに入れて実験室の冷却槽内で保
管することができる。保温ケースは、少なくとも構成部品1個を冷却槽と作業場所の間での運搬にも役立つ。さらに作業場所では保温ケースにより構成部品の保
温を行うことができる。保温ケースとしては特に、塩水を満たした冷畜熱装置な
どの受動的な保温システムが考えられる。これには能動的保温システム、特にペ
ルティエ素子を用いることができる。このようなシステムは、特に酵素の投与に
適している。

【００３３】本発明による他の方式のマイクロ投与システムのなかで、リザーバに組み込ん
である構成部品が取替式になっているものは、それを同様に保温ケースにするこ
とができる。特許請求の範囲にはこれが含まれている。

【００３４】課題に対する第9の解決策は、次の構成要素によるマイクロ投与システムに関係している。・リザーバ・マイクロダイヤフラムポンプおよび/または空中放出投与具と供給器具とを組み合わせたものであり、供給器具の入口はリザーバにつながっている。・供給器具の出口の役割を果たす投与開口部・供給器具と作用面でつながっている投与制御装置・この構成において、リザーバおよび/または供給器具に組み込まれる単一または複数の構成部品が取替可能な状態で操作モジュールとつながれており、構成部
品にはコードが付されており、操作モジュールは構成部品のコーディングを読み
取る装置になっている。

【００３５】充填する物質および/または交換式の構成部品の単一ないし複数の投与特性についての情報をコーディングに利用することができる。すなわちリザーバにどの
ような酵素が入っているか、いつリザーバに内容物を入れたか、有効期限、リザ
ーバに入れた液体の量または残量、特定の操作または制御に当たっての放出投与
量などの情報をコードに含めることができる。操作モジュールのキーボード装置
を通してコーディングした情報を、場合によっては評価装置で加工した後の形で
、投与時の基礎として使用するか、表示するか、またはその他の何らかの方法で
利用することができる。

【００３６】本発明による他の方式のマイクロ投与システムに使用してある構成部品が取替
式になっていれば、コーディング装置と操作モジュールを取り付けることができ
る。特許請求の範囲にはこれが含まれている。

【００３７】課題に対する第10の解決策は、次の構成要素によるマイクロ投与システムに関
係している。・リザーバ・空中放出投与具と、場合によってマイクロダイヤフラムポンプと供給器具とを
組み合わせたものであり、供給器具の入口はリザーバにつながっている。・供給器具の出口の役割を果たす投与開口部・供給器具と作用面でつながっている投与制御装置・光線放射軸を投与開口部に合わせることにより、投与開口部から放出される液
体の運動軸および/または流出場所を検出するための光源

【００３８】空中放出の場合は、滴または放出液流の形でマイクロ投与システムにより放出
される。液体の全容積は10 - 200ナノリッターの範囲が普通である。これを肉眼
で検出することはできないため、狙い通りの精度が得られない。光源からの光を
利用して、液体の運動軌道および/または流出場所を検出し、希望する箇所への投与量を確実にすることができる。この光線 "光インジケータ”は、マイクロ投
与システムが手動式器具の場合に使用することが望ましい。これをレーザダイオ
ードの形でマイクロ投与システムに組み込むことができる。光線の位置合わせは
、透光体自身を通して行うか、マイクロ投与システムのマイクロ集積技術的仕組
みの構成部品に一体化した形の透光構造を通して行う。

【００３９】このような光インジケータは、空中放出投与具を備えた本発明による他の方式
のマイクロ投与システムに使用する上で都合がよい。特許請求の範囲にはこれが
含まれている。

【００４０】本出願に使用されているいくつかの用語について、以下で詳しく説明する。 "マイクロ投与システム”は、マイクロ集積技術的仕組みのコンポーネントを少なくとも1個備えた投与システムのことをいう。 "マイクロ集積技術的仕組み”のコンポーネントは、少なくとも部分的には半導体技術によることとし、そのうちでもできるだけシリコン技術を用いて製造し
たマイクロ機構のコンポーネントとするのが望ましい。

【００４１】本発明によるマイクロ投与システムのマイクロダイヤフラムポンプ、空中放出
投与具および/またはその他の構成部品は、半導体チップを用いたマイクロ集積技術的仕組みによりコンパクト化するか、複数の半導体チップを用いてハイブリ
ッド構造にすることができる。マイクロ集積技術的仕組みのコンポーネントを、
プラスチック製リザーバのような従来のコンポーネントと組み合わせることによ
りハイブリッド構成部品にすることもできる。

【００４２】 ”マイクロダイヤフラムポンプ”とは、入口と出口を有するポンプ室、これに
合わせて配置したポンプダイヤフラム、およびこれに合わせて配置した静電式、
圧電式、熱機械式などの駆動装置ないしアクチュエータにより構成したマイクロ
集積技術的仕組みのダイヤフラムポンプをいう。

【００４３】マイクロダイヤフラムポンプには、毛細管の作用力、粘性力および表面張力の
克服に当たりこれに抗する負圧に打ち勝って液体を圧送するという特徴がある。
ポンプ圧力だけでは、投与開口部から液体を空中放出させることができない。液
体は重力加速度により駆動されて投与開口部から流出ないし滴下する。ただしマ
イクロダイヤフラムポンプは、（空中放出投与具に比べて）圧送容積が大きいの
が普通である。このポンプは特に連続運転に適しており、設計によっては様々な
方向に圧送することができる。さらにポンプ室の入口および/または出口に能動的ないし受動的なバルブを設けるのが普通である（必ず必要というわけではない
）。

【００４４】 "空中放出投与具”は、ダイヤフラムおよびこれに作用するアクチュエータにより加圧室内の液体に脈動圧を作用させて、投与開口部から液体を放出させる構
造の投与エレメントである。空中放出投与具の投与開口部はノズル状にするのが
普通である（無理にというわけではない）。したがって空中放出投与具は、投与
開口部において液体/固体間の限界表面張力に打ち勝ってある量の液体を流出させるだけの加速度を液体に与えることができる。容積加速の大小によって、滴状
になるか、連続流になる。空中放出投与具はマイクロ集積技術的仕組みのエレメ
ントにするのがよいが、もちろん無理にそうしなくてもよい。

【００４５】以下においては、付図にしたがって本発明のいくつかの実施例について詳しく
説明する。

【００４６】実施例は異っても、共通するエレメントは同じ番号で表してある。図1によるマイクロ投与システムの上部には、外気と圧力を均衡させるためのフィルタ2があり、マイクロ投与システムの下部は配管3を介してマイクロダイヤ
フラムポンプ4の入口につながっている。マイクロダイヤフラムポンプの出口は配管5を介して空中放出投与具6の入口につながっており、その出口側には投与開
口部8を備えたノズル7がある。

【００４７】図2においては、マイクロダイヤフラムポンプ4と空中放出投与具6をマイクロ集積技術的に1つの構成部品にまとめた例を示す。このコンポーネントは複数の半導体層によってできている。最下層である層9は配管3と配管5を形成している。その上の層9aには、空中放出投与具6の加圧室10およびマイクロダイヤフラムポンプ4の出口バルブ14がある。さらに加圧室10にはダイヤフラム13が配置されている。その上の層11は配管3と配管5の最終区間になっている。第4層である層1
8は、マイクロダイヤフラムポンプ4の入口バルブ14aおよびダイヤフラム13に対する圧電変位エレメント17の反力支持部を形成している。この上に配置されてい
る層15aは、マイクロダイヤフラムポンプ4のポンプ室12になっており、これに対
応するダイヤフラム15がある。ダイヤフラム15に作用する変位エレメント16は、
ブリッジ状の反力支持部18aを介して層15aに支えられている。

【００４８】マイクロダイヤフラムポンプ4のダイヤフラム15が上向きに湾曲すると、配管3
と逆止バルブ14aを通して液体が吸い込まれる。その後ダイヤフラム15は図示の初期状態に戻り、液体は逆止バルブ14を通って配管5と加圧室10に押し込まれる（この時配管3への液体の出口は閉じられている）。次に加圧室10は圧電式アクチュエータ17により衝撃的に狭められて、液体はノズル7を通って放出される。

【００４９】図1において投与制御装置19は、マイクロコントローラ20、操作面（容積指定を含む）21、ディスプレイ22および電池23の形の電源により構成される。マイク
ロコントローラ20は、レベル整合装置24を介してマイクロダイヤフラムポンプ4 および空中放出投与具6とつながっている。システムは、投与制御装置19により次のようにして駆動される。

【００５０】予めリザーバ1が液体25で満たされている場合、マイクロダイヤフラムポンプ4
により液体が空中放出投与具6に供給される。供給された液体は空中放出投与具6
のノズル7を通って空中放出される。投与量は、空中放出投与具6の制御装置を通
して特にその排除容積に影響を与えることにより決められる。マイクロダイヤフ
ラムポンプ4を逆方向に作動させ、空中放出投与具6のノズル7を通して液体を吸い込んでリザーバ1に圧送することによりリザーバ1を液体25で満たすこともでき
る。

【００５１】さらに、作動が止まっている空中放出投与具6を経てリザーバ1から液体25をマ
イクロダイヤフラムポンプ4により汲み出してノズル7から放出することもできる
。この投与法により、1枚の培養基質上に1回で大量の投与を行うことが可能にな
る。投与量は、マイクロダイヤフラムポンプ4の既知の押し出し容積を変化させることにより制御することができる。

【００５２】また別の例においては、補助液体25の柱をマイクロダイヤフラムポンプ4により駆動する。この液柱をピペットの不活性物ピストンとして作動させることによ
り、ノズル7を通して外部の液体を吸い込んだり、放出したりすることができる。液体を取り入れるためには、投与開口部8'を備えた交換式のピペット先端26を
ノズル7に差し込むことができる。液柱と投与対象液体の間の空気クッションを最小限にするために、液柱をピペット先端26に押し込むようにすることができる
。投与後は、ポンプ作用により補助液体25の一部をノズル7から放出することができる。

【００５３】リザーバ1の代わりに、フィルタ1'と毛細管補償システム1"を備えたリザーバ1
'を使用して、液体を均一に追跡管理することによりその流出を防止するようにすることができる。

【００５４】図3によるマイクロ投与システムには、マイクロ集積技術的仕組みの投与/試薬
ユニット27が備えられている。このユニットは、フィルタ1を備えたリザーバ1、
外気と圧力を均衡させるためのフィルタ2、および配管3を介してリザーバ1とつながっているマイクロダイヤフラムポンプ4により構成されている。この代わりの装備品または新たな追加品として空中放出投与具6を用いることができる。さらに投与開口部8を備えた放出用パイプ28をこのユニットから突き出させることもできる。最後に、マイクロダイヤフラムポンプ4と投与制御装置19とを結合するための電気接点29がある。

【００５５】投与/試薬ユニット27を、ハウジング32の底部31の収納部30に側方から差し込むことにより、底部域の上の軸方向に放出用パイプ28を突き出させることができ
る。ハウジング32の中間域33の導体プレート34の上には、マイクロコントローラ
20、操作面21、ディスプレイ22およびレベル整合装置24により構成される投与制
御装置19が配置されている。投与制御装置19は、投与/試薬ユニット27の電気接点29と作用し合う収納部30内の対向接点35につながれる。さらに、差込み式の投
与/試薬ユニット27の放出用パイプ28と、これに対応するハウジング底部31に固定された光センサ36を通して投与制御装置19が接続される。その上に投与制御装
置19は、ハウジング底部31の側方に配置されているディスペンサキー37とも接続
される。投与制御装置19は最後に、ハウジング32の頭部域38内にある電池23に接
続される。

【００５６】試薬（酵素など）を予め満たした投与/試薬ユニット27を収納部30に収めることによりこの投与システムが作動可能な状態になる。運転法ないし投与量はキー
ボード21を介して決める。第1投入ステップにおいては、頂部液面が決められたゼロ位置に達してセンサ36によりこれが検出されるまで、マイクロダイヤフラム
ポンプ4により液体25がリザーバ1から汲み出される。その後、マイクロダイヤフ
ラムポンプ4の既知の押し出し容積により投与量が制御される。投与をさらに続ける場合は、液柱が放出用パイプ28の端部にとどまっている状態から出発するよ
うにすることができる。投与と投与の間の滴り落ちを防ぐため、小量の試薬を除
去するようにすることができる。投与/試薬ユニット27が空になったら、予め液体を満たした新しいユニットと交換する。この代わりに、マイクロダイヤフラム
ポンプ4を逆方向に作動させて放出用パイプ28を液体で満たすようにしてもよい。

【００５７】図4によるマイクロ投与システムのリザーバ1は、フィルタ2を通して外気と圧力を均衡させるようにしてあり、また配管3を通してマイクロダイヤフラムポンプ4とつながっている。リザーバ1とマイクロダイヤフラムポンプ4とは、交換式のポンプユニット39にまとめられており、リザーバには装着前に予め補助液体25
を満たしておく。

【００５８】さらに投与制御装置19には、マイクロコントローラ20、操作面21、ディスプレ
イ22、および電源23が設けられており、電源23はレベル整合装置24（および切離
し式の接点）を介してマイクロダイヤフラムポンプ4とつながっている。その上にマイクロコントローラ20は、マイクロダイヤフラムポンプ4の出口につながる放出用配管41にそれぞれ対応した光センサ40と接続されている。放出用配管41の
端部には交換式のピペット先端42が取り付けてあり、その差込み側開口部にはエ
アロゾルフィルタ43が、また先端部には投与開口部8'がそれぞれ設けられている
。

【００５９】このシステムは空気クッションピペットの働きをする。そのためには、液柱が
光センサ40によって検出できるように、補助液体25をマイクロダイヤフラムポン
プ4によりシステムのゼロ位置まで移動させる。希望投与量に応じて、マイクロダイヤフラムポンプ4を使って液柱を移動させてピペットピストンと同じ働きをさせることにより、投与対象の液体をピペット先端42に吸い込んだり、ここから
放出したりする。マイクロダイヤフラムポンプ4の既知の押し出し容積を制御することにより希望通りの投与量が得られる。投与プロセス終了後は、ピペット先
端42と液柱の一部を取り去ることができる。補助液体25を消費してしまったとき
は、新しいポンプユニット39を使用する。

【００６０】図5による実施例も空気クッション方式で作動する。センサ40'とセンサ40"という2つのセンサがあり、両者は直径dの放出用配管41上で互いに距離ｘだけ離れ
ている点が前の実施例とは異なる。さらに放出用配管41は、希釈パイプ（ダイリ
ュータ）44'または分配用パイプ（ディスペンサ）44"と接続することができるが
、これらにはそれぞれ接続域にエアロゾルフィルタ45'および45"を、また他端に
は投与開口部8'および8"を有している。

【００６１】このシステムの場合の制御も同じく、再現性があり従って較正可能なマイクロ
ダイヤフラムポンプ4の押し出し容積に基づいて行う。投与（または一連の投与）の開始に当たっては、押し出し容積の較正のために補助液柱をセンサ40'とセンサ40"の間に移動させる。ダイリュータ44'を用いる場合は、中間に空気を介在
させながら吸い込むことにより液体を複数の容積V1、V2 - Vnに分けて互いに分離させ、また放出時には希望する割合でこれらを混ぜることができる。

【００６２】希釈パイプ44'を用いる場合は、n×Viの合計液量を一度に吸い込んで、放出時
にｎ回に分けてViの容積にすることができる。

【００６３】図6においては、同じく投与制御装置19と接続してある第2のセンサ40"を放出用配管41上で移動させることができる点が図4と異なる。このためにセンサ40"は
、ベアリング48および49で支えたスピンドル47を使って移動することができるナ
ット46に固定される。スピンドル47には、手動調整用の回転歯車50が設けられて
いる。スピンドル47にはさらにエンコーダ51が備えてあり、これを投与制御装置
19により読み取る。

【００６４】回転歯車50を回すことにより、センサ40'とセンサ40"の間の距離が希望する投
与容積に対応するように調整を行う。その結果、投与制御装置19によりセンサ40
'とセンサ40"の位置の間で補助液柱を移動させると、ピペット先端42から液体が
吸い込まれたり放出されたりする。

【００６５】図7においては、主として平板状のプラスチック製本体53に、直線の毛細管貯液チャネル54の区間を相互につないで主として螺旋状に形成する形でリザーバ52
が作られている。プラスチック製本体53に、上が開いたＵ文形の溝を掘ることに
より貯液チャネル54が形成される。上端には、同じくプラスチック製のカバープ
レート55が置かれる。カバープレートは、レーザ法、超音波接合法または箔高温
封印法により隙間なく溶接することが望ましい。

【００６６】プラスチック製リザーバ52は貯蔵容積を大きくするのに都合がよい。貯液チャネル54の外側端はプラスチック製本体53の前側に口を開いており、給
液開口部56になっている。フィルタ57を貯液チャネル54にいくらか押し込むこと
によりこの部分を塞ぐことができる。フィルタ57は、リザーバ52が空になったと
きに空気の均衡を可能にする一方で、貯液チャネル内の液体の汚染と、液体によ
る外気の汚染を防止するようになっている。フィルタ57の濡れ特性によっても、
液体の外部への流出が妨げられるようになっている。

【００６７】螺旋状の貯液チャネル54の中心から側方に向けて、プラスチック製本体53を横
切って毛細管貫通開口部58が通っている。貫通開口部58は、マイクロ集積技術的
仕組みの供給器具59を越えた所に口を開いている。これは、平板状の半導体チッ
プ（投与チップ）をプラスチック製本体53の下側の段60に挿入した構造になって
いる。供給器具59として特に空中放出投与具を用いる。

【００６８】貯液チャネル54に満たしてある液体に毛細管の作用力が働くことにより、この
液体が貫通開口部58を通って供給器具59へと送られ、ここから放出される。毛細
管の作用力は、給液開口部56からの液体の想定外の流出にも逆らう働きをする。
貯液チャネルを螺旋状に配置することにより、手で取り扱うときに倒したりした
加速度により貯液チャネル54内の液体の筋がちぎれるのを防ぐことができる。こ
のような加速度のために生じる力は、主として貯液チャネル54の壁面に対して垂
直に働くため、投与プロセスに差し支える気泡の発生を防ぐことができる。

【００６９】フィルタ57の代わりに、液体を取り出す際に共に漂動する栓を用いてもよく、
これであれば貯液チャネル54の壁面に残留物を残さない。これに当てはまるもの
として特に高粘性の液体栓がある。

【００７０】（紙巻きコンデンサと同様に）2枚の箔をわずかな間隔を空けた状態で巻くことによりリザーバの貯液チャネルを形成することもできる。巻き取り毛細管（巻
き取りチューブなど）の形にして、特に空間的に螺旋を形成させることもできる
。

【００７１】図8と9のリザーバ61には、基礎プレート62およびこれとつながる収納部本体63
が備えられ、この収納部本体内には矩形の貯蔵空間64が設けられている。貯蔵空
間64から供給毛細管65を通って、基礎プレート62の反対側にある円錐状の座66へ
と液体が供給される。

【００７２】基礎プレート62の側面から、フック状のスナップ作用エレメント67が突き出し
ている。このスナップ作用エレメント67を利用して、半導体チップ68（投与チッ
プ）の形の供給器具を基礎プレート62に対して保持したときに、供給器具68の入
口の回りのシール面に座66が押し当てられるようにする。リザーバ61と供給器具
68を合わせたものが液体モジュールとなる。

【００７３】リザーバ61は全体をプラスチック製とすることができる。2つの部品62および6
3によりリザーバを構成すると、供給用毛細管65を形状的に実現する上で都合がよい。

【００７４】図10に示す液体モジュール70の構造は上記と類似しているが、リザーバ61'が投与チップ68を越えて側方にいくらかオーバーハングしている点に違いがある。
リザーバ61'のオーバーハング部の基礎プレート62'と収納部本体63'のなかは液体の貯蔵空間64'になっている。

【００７５】供給器具68のなかの71の場所には投与開口部があり、ここから液体が放出方向
（矢印A）に流出する。この場合に液体モジュール70は下側を向くことにより、貯蔵空間64'は常に供給用毛細管65'よりも上にくる。このため重力と供給用毛細
管65'の作用を利用した、座66を通しての供給器具68への給液が保証される。

【００７６】図11および12による操作モジュール72の下端には、図10による液体モジュール
70を挿入するための収納用切欠き溝73が設けられている。この場合、リザーバ61
'のオーバーハング部がここに保持される。図示の場合は、弾性体の押し付けエレメント74および75の間に収納されるが、片方は基礎プレート62'を、他方は収納部本体63'を押圧する。さらに操作モジュール72の収納用切欠き溝73にはアクチュエータ76が設けられ、これが投与チップ68のダイヤフラムと隙間なく接して
いる。このために、ダイヤフラムをアクチュエータ76に向き合わせた状態で、保
持用鉗子77、78を投与チップ68に押し付ける。液体モジュール70がEの方向の軸方向差込み運動の突当り位置にくると保持用鉗子77、78が閉じられる。アクチュ
エータ76を作動させると、液体を放出することができる。

【００７７】図13において、投与チップ68'とリザーバ61'により液体モジュール70'が構成され、リザーバの貯蔵空間64"の片方の端は投与チップ68'につながる供給用毛細
管65"に接続され、他端は外気に開放されている。貯蔵空間64"内にはシールされ
た状態でピストン79が挿入されている。このピストンは貯蔵空間64"を外気に対して閉め切っており、また液体を取り出した場合に供給用毛細管65"を通して後追い移動することにより圧力の均衡を保つ働きをする。ピストン79を外側から作
動させることにより、液体を供給用毛細管65"に、そして投与チップ68'へと押し
込む。さらに、ピストン79を引き出せば、リザーバ61'に改めて液体を満たすことができる。

【００７８】ピストンの代わりに高粘性の液体栓を用いれば、液体を取り出す際に共に漂動
するためほとんど抵抗を生じない。

【００７９】図14においては、別の液体モジュール70"のリザーバ61"が貯蔵空間64"を兼ねており、その外気に対する開口部は、柔軟な材質（例えばシリコン）でできた嚢
または風船80により閉じられている。リザーバ61"は貯蔵空間64"に対して横方向
に分割されており、風船80の縁は半分に割ったリザーバ61"の間の分割面にクランプされている。

【００８０】風船80も、貯蔵空間64"内の液体を外気から守る。ただし、供給用毛細管65"を
通して貯蔵空間64"から投与チップ68'に液体を排出する場合に柔軟な風船80が変
形し、図中に細線80'および80"で示すような2つの状態のそれぞれの液体の容積になる。風船80の復帰力を無視できる場合、容易に再び液体を満たすことができ
る。風船80が弾性体でできている場合は、投与チップ68'の液体の要求を支援することができる。

【００８１】貯蔵空間64"には供給用毛細管65"を経由するか、または別のものを追加接続し
て液体を入れることができる。液体を満たす役割を果たす中空釘を風船80を構成
する材質に差し込んで、中空釘を抜き取った跡がそのまま保たれるようにする方
法もある。

【００８２】図15 - 19に示す液体モジュール70"'は、特に図7 - 10に示したものと原則的には同じ構造をしている。これらはすべてリザーバになっている。ただしこれら
は主として箱型のハウジング81になっており、下部の放出頭部82の下端には投与
開口部がある。

【００８３】図15においては、複数の液体モジュール70"'を保温ケース83に差し込むことが
できる。保温ケースは箱型をしており、液体モジュール70"'用の上向きの複数の
収納開口部84が備えられ、またこの収納開口部はハウジング81の箱型部に対応し
た断面になっている。収納開口部の壁面は、挿入された液体モジュール70"'にぴ
ったり合った状態でこれを取り囲む。収納開口部84の壁面の回りの保温ケース83
内は少なくとも1箇所が空間になっており、そこに保温用液体を満たして冷畜熱装置とすることができる。保温用液体には塩水が用いられる。希望する温度に応
じて、溶解温度に影響を及ぼす冷畜熱装置内の塩分濃度を調整することができる
。図示の保温ケースの場合は濃度調整により溶解温度がマイナス10℃となり、液
体モジュール70"'に対してこれに応じた冷却を行うことができる。調整温度はラ
ベルに表示して保温ケースに貼り付けておく。

【００８４】液体モジュール70"'に対するカラーコードおよび/または表記事項を、例えば外側面86に表示することができる。カラーノブまたは差込みエレメント87をこれ
に対応する受入穴88に入れるか、またはコードを付した液体モジュール70"'を入
れるかこれに対応させた収納開口部84の近くの場所にカラーノブまたは差込みエ
レメントを配置する。これにより、様々に異なる液体モジュール70"'の取り違え
を防止することができる。

【００８５】液体を満たした液体モジュール70"'をこのような保温システムに入れて、実験
室や作業場にある冷却槽内での保管、および運搬時の保護に使用することができ
る。

【００８６】図16においては液体モジュール70"'が操作モジュール72'に差し込まれているが、図11とは異なって突き出している。液体モジュール70"'は、能動的保温ケー
ス83'と位置が合わせてある。この保温ケースには、液体モジュール70"'のハウジング81と操作モジュール72'のハウジング下方突出し部72"に合わせた断面形状
の収納開口部84'が1つだけある。このハウジング下方突出し部については図19に
関連してさらに詳しく説明する。収納開口部84'内で液体モジュール70"'を冷却するために、保温ケース83'にはペルティエ素子を用いることができる。これには接続ケーブル89を介して給電を行う。温度の変動を吸収して熱を貯めるために
、保温ケース83'の外側に冷却ボディ90を設けることができる。

【００８７】この冷却システムは、特に作業場所での定置品に適している。冷却ボディ90は
運搬目的の用途にも、また実験室の冷却槽内保管にも適している。

【００８８】液体モジュール70"'をそれぞれの保温ケース83または83'から取り出すときには、操作モジュール72'を取り付ける。

【００８９】図17および18に示す液体モジュール70"'においては、ハウジング81に、詳しく
言えばその上縁にコーディング91が表示される。決められた場所92、92'、92"、
92"'における窪み93の有無によってコーディング91が行われる。

【００９０】コーディング91を読み取るために、場所92、92'、92"、92"'に対応する操作モ
ジュール上の場所に窪み93の有無を調べる触覚ピン94またはその他のセンサが設
けられている。これにより、その都度用いてある液体モジュール70"'を操作モジ
ュールにより識別することができる。

【００９１】図19には、操作モジュール72'の下部に液体モジュール70"'を差し込んだものをもう一度取り上げて、このシステムの特殊性についてさらに詳しく説明する。
操作モジュール72'には、液体モジュール70"'による突出し区間に加えて、レーザダイオード96を収納しているハウジングの側方および下方突出し区間72"がある。これらを位置合わせすることにより、運動軸がはっきり分かり、また液体モ
ジュール70"'から流出する液体の突当り箇所が分かるようになる。レーザダイオ
ード96の光線軸98と、放出頭部82から流出する液体の運動軸99が鋭角的な角度α
で交差し、運動軸99との交点に焦点が当てられていることが、図20から明らかに
分かる。培養基質100の表面が正確にこの交点上に位置していれば、光線98により突当り点が正確にマーキングされる。培養基質100の位置が、交点回りの焦点域101内でずれている場合、鋭角的な角度αであるために非常に狭くなっている培養基質の表面上の標的域102の範囲内だけでマーキングを動かす。

【００９２】ハウジングの突出し区間72"には、レーザダイオードの光線を光線軸98に合わせる光ファイバを収めることができる。

【００９３】図21は、透光構造が一体化してある投与チップ68"を示す。長方形の投与チップ68"に切り欠いた角103がある。空中放出投与具に、場合によってマイクロダイ
ヤフラムポンプ4を加えた形の供給器具が半導体技術により下層104内に形成され
ている。切り欠いた角の下側区間103'に投与開口部がある。液流の運動軸99は、
切欠き角103に対して直角になる。

【００９４】下層104の上には、透光構造のガラス層105がある。この透光構造は、ガラス層
105の片側に配置してある外部光源106の光から出た光を、切欠き角103の上側区間103"に導く働きをする。ここにあるガラス層105内にはマイクロ機構的に構成したレンズ107が組み込まれている。ここでまとめられた光は切欠き角103に対し
て直角に、光線軸98'に沿って、液体の運動軸99に平行に放出される。

【００９５】ガラス層の外側には、光の損失を防ぐために光を通さないカバー108が設けられる。

【００９６】さらに、層104または105には液体用のリザーバを組み込むことができる。マイ
クロ集積技術的仕組みの層を追加するか、従来の方法で上積みするか、外部に配
置することによりこのリザーバを形成することができる。

【００９７】加えて、音響信号などの可聴信号、光インジケータの "点滅”、または単に操
作ボタンの押圧点にマーキングをするにより液体の放出を表すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】培養基質上への空中放出投与またはピペット作業のための組合せ式のマイクロ
投与システムのブロックダイヤグラム

【図２】同じシステムのマイクロ集積技術的仕組みのマイクロダイヤフラムポンプと空
中放出投与具の長手方向断面図

【図３】交換式の酵素ユニットと試薬ユニットを備えたディスペンサ（調剤投薬装置）
のブロックダイヤグラム

【図４】不活性物ピストンを備えたピペットのブロックダイヤグラム

【図５】不活性物ピストンと較正区間を備えたディスペンサ/希釈装置のブロックダイヤグラム

【図６】移動距離調整式の不活性物ピストンを備えたピペットのブロックダイヤグラム

【図７】投与チップ上に毛細管を螺旋状に配置したリザーバの透視見取り図

【図８】投与チップを別のリザーバにスナツプ留めしたものの正面図

【図９】投与チップを別のリザーバにスナツプ留めしたものの長手方向断面図

【図１０】投与チップを別のリザーバにスナツプ留めしたものの破断側面図

【図１１】図10による液体モジュールを挿入した操作モジュールの底部域の側面図

【図１２】図10による液体モジュールを挿入した操作モジュールの底部域の正面図

【図１３】投与チップの補償ピストンを設けたリザーバの部分断面図

【図１４】投与チップの補償嚢を設けたリザーバの部分断面図

【図１５】液体モジュールを入れた受動的冷却槽の見取り図

【図１６】操作モジュール内の液体モジュールを差し込もうとしている能動的冷却槽の展
開図

【図１７】コーディングを施した液体モジュールと、これに合わせたピン配置の差込み具
の前面展開図

【図１８】コーディングを施した液体モジュールのコーディングを表す区間の背面展開図

【図１９】操作モジュール内の液体モジュールのインジケータから培養基質上に光を当て
ている展開図

【図２０】操作モジュール内の液体モジュールの液体放出と光線の側面図

【図２１】透光構造を一体化した投与チップの透視図

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】次の構成要素によるマイクロ投与システム・リザーバ・入口がリザーバとつながっているマイクロダイヤフラムポンプ・マイクロダイヤフラムポンプの出口と入口がつながっている空中放出投与具・空中放出投与具の出口を兼ねる投与開口部・マイクロダイヤフラムポンプおよび空中放出投与具と作用面でつながっている
投与制御装置。
【請求項２】液体をリザーバから流出させて空中放出投与具に満たすため
に、投与制御装置によりマイクロダイヤフラムポンプを作動させ、空中放出投与
具の作動を止めることを特徴とする請求項１によるシステム。
【請求項３】液体を投与開口部を通して、空中放出器具、マイクロダイヤ
フラムポンプおよびリザーバに少なくとも部分的に満たすために、投与制御装置
によりマイクロダイヤフラムポンプを逆方向に作動させ、空中放出投与具をの作
動を止めることを特徴とする請求項１又は２によるシステム。
【請求項４】投与開口部から液体を放出するために、投与制御装置により
空中放出投与具を空中放出運転させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
かによるシステム。
【請求項５】空中放出のために、投与制御装置によりマイクロダイヤフラ
ムポンプを止めることを特徴とする請求項４によるシステム。
【請求項６】投与制御装置により、空中放出投与具の排除容積を増減して
空中放出する投与量を制御することを特徴とする請求項４又は５によるシステム
。
【請求項７】投与制御装置により、空中放出投与具に液体を満たす場合の
マイクロダイヤフラムポンプの押し出し容積を1回だけまたは複数回数増減して空中放出する投与量を制御することを特徴とする請求項４乃至６のいずれかによ
るシステム。
【請求項８】液体を投与開口部から流出させるために、投与制御装置によ
りマイクロダイヤフラムポンプを作動させ、空中放出投与具の作動を止めること
を特徴とする請求項１乃至７のいずれかによるシステム。
【請求項９】投与制御装置により、マイクロダイヤフラムポンプの押し出
し容積を1回だけまたは複数回数増減することにより流出液体の投与量を制御することを特徴とする請求項８によるシステム。
【請求項１０】投与開口部から液体を吸い込むために補助液柱をリザーバ
から出して移動させるか、投与開口部から液体を放出するために、投与制御装置
によりマイクロダイヤフラムポンプを1つの方向または逆方向に運転し、空中放出投与具の作動を止めることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかによるシス
テム。
【請求項１１】投与制御装置により、マイクロダイヤフラムポンプの押し
出し容積を１回だけまたは複数回数増減することにより吸込み対象または放出対
象の液体の投与量を制御することを特徴とする請求項１０によるシステム。
【請求項１２】コンポーネントであるマイクロダイヤフラムポンプ、空中
放出投与具、リザーバ、投与制御装置のうちのいくつか、またはこれらすべてを
マイクロ集積技術またはハイブリッド技術により取替式の構成部品にまとめて一
体化することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかによるシステム。
【請求項１３】次の構成要素によるマイクロ投与システム・液体を空中放出投与具へと押し出すようになっている加圧式のリザーバ・入口がリザーバとつながっている空中放出投与具・空中放出投与具の出口を兼ねる投与開口部・空中放出投与具と作用面でつながっている投与制御装置
【請求項１４】リザーバの壁面のうち少なくとも1つは、圧縮のために外側から働きかけることができる可動壁になっていることを特徴とする請求項１３
によるシステム。
【請求項１５】リザーバの可動壁が、リザーバと外気がつながる区間をシ
ールが保たれた状態で移動する栓、リザーバを閉め切るダイヤフラム、またはリ
ザーバの範囲を限定する嚢によりでできていることを特徴とする請求項１３又は
１４によるシステム。
【請求項１６】リザーバから空中放出投与具へは液体を流し、逆方向の流
れは止める逆止バルブの役割を果たすマイクロバルブがリザーバと空中放出投与
具の間に配置されていることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれかによる
システム。
【請求項１７】投与制御装置と作用面でつながっており、空中放出投与具
を液体で満たす場合にはこの投与制御装置により制御され、空中放出時には停止
状態になる能動的マイクロバルブがリザーバと空中放出投与具の間に配置されて
いることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれかによるシステム。
【請求項１８】投与制御装置と作用面でつながっている液位センサが空中
放出投与具内に配置されており、空中放出投与具を液体で満たす場合には、この
液位センサにより液位が検出されると同時にマイクロバルブが閉じられることを
特徴とする請求項１７によるシステム。
【請求項１９】投与制御装置により、空中放出投与具の排除容積を増減し
て投与量を制御することを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれかによるシス
テム。
【請求項２０】コンポーネントであるリザーバ、空中放出投与具、マイク
ロバルブ、液位センサのうちのいくつか、またはこれらすべてをマイクロ集積技
術またはハイブリッド技術により1つの構成部品にまとめて一体化することを特徴とする請求項１３乃至１９のいずれかによるシステム。
【請求項２１】次の構成要素によるマイクロ投与システム・単一のリザーバ・加圧室が前記のリザーバの役割を果たすようになっている空中放出投与具・投与開口部の役割を果たすリザーバ開口部・空中放出投与具と作用面でつながっている投与制御装置
【請求項２２】空中放出投与具からの投与量を、投与制御装置による空中
放出投与具の排除容積の増減により制御することを特徴とする請求項２１による
システム。
【請求項２３】投与量を複数に分ける目的で空中放出投与具の排除容積を
投与制御装置により多段制御することを特徴とする請求項２１によるシステム。
【請求項２４】コンポーネントである空中放出投与具および投与制御装置
をマイクロ集積技術またはハイブリッド技術により1つの構成部品にまとめて一体化することを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれかによるシステム。
【請求項２５】次の構成要素によるマイクロ投与システム・リザーバ・入口がリザーバにつながっているマイクロダイヤフラムポンプ・マイクロダイヤフラムポンプの出口の役割を果たす投与開口部・マイクロダイヤフラムポンプと作用面でつながっている投与制御装置・この構成において、マイクロダイヤフラムポンプとリザーバは、マイクロ集積
技術またはハイブリッド技術により、操作モジュールとつながった取替式の構成
部品の形にまとめて一体化されている。
【請求項２６】投与制御装置により、マイクロダイヤフラムポンプの押し
出し容積を増減することにより投与容積を制御することを特徴とする請求項２５
によるシステム。
【請求項２７】液柱移動の出発位置を調整する投与制御装置と、液体移動
区間の開始点における頂部液面検出用のセンサとがつながれていることを特徴と
する請求項２５乃至２６によるシステム。
【請求項２８】液体用の放出用パイプとセンサが対応していることを特徴
とする請求項２７によるシステム。
【請求項２９】放出用パイプと嚢がつながっていることを特徴とする請求
項２５乃至２８のいずれかによるシステム。
【請求項３０】構成部品と操作モジュールとが取替可能な状態でつながっ
ていることを特徴とする請求項２５乃至２９のいずれかによるシステム。
【請求項３１】操作モジュールは投与制御装置と恒久的に接続され、構成
部品は電気接点を介して切離し可能な状態で接続されていることを特徴とする請
求項２５乃至３０のいずれかによるシステム。
【請求項３２】センサが投与制御装置と恒久的に接続されていることを特
徴とする請求項２５乃至３１のいずれかによるシステム。
【請求項３３】投与制御装置、ディスプレイ、操作器具のうちのいくつか
、またはこれらすべてが共通の導体プレート上に取り付けられていることを特徴
とする請求項２５乃至３２のいずれかによるシステム。
【請求項３４】導体プレートが操作モジュールの中央域に配置されている
ことを特徴とする請求項３３によるシステム。
【請求項３５】操作モジュールの頭部域に電源が設けられていることを特
徴とする請求項２５乃至３４のいずれかによるシステム。
【請求項３６】次の構成要素によるマイクロ投与システム・リザーバ・入口がリザーバにつながっているマイクロダイヤフラムポンプ・マイクロダイヤフラムポンプの出口の役割を果たす投与開口部・投与開口部を通して液体を吸い込むために補助液柱を変位させてリザーバから
出したり、マイクロダイヤフラムポンプが空中放出作動するようにある方向また
は反対方向に制御して投与開口部から液体を空中放出させたりするための、マイ
クロダイヤフラムポンプと作用面でつながっている投与制御装置。
【請求項３７】投与制御装置により、マイクロダイヤフラムポンプの押し
出し容積を増減することにより投与量を制御することを特徴とする請求項３６に
よるシステム。
【請求項３８】補助液柱移動の出発位置を調整する投与制御装置と、補助
液体移動区間の開始点における頂部液面検出用のセンサとがつながれていること
を特徴とする請求項３６又は３７によるシステム。
【請求項３９】補助液柱の頂部液面検出に用いられ、かつ作用面で投与制
御装置とつながっている複数のセンサの較正区間上の位置の間で、マイクロダイ
ヤフラムポンプを使って補助液柱を移動させる形で行う押し出し容積の較正に基
づいて投与量を決めることを特徴とする請求項３６乃至３８のいずれかによるシ
ステム。
【請求項４０】補助液柱の頂部液面検出に用いられ、かつ作用面で投与制
御装置とつながっている2個のセンサの間の間隔は手動または機械的駆動装置により調整することができるが、マイクロダイヤフラムポンプを使って補助液柱を
移動させるときのセンサ間の間隔が投与対象容積に対応しており、これにしたが
って投与制御装置により投与容積を制御することを特徴とする請求項３６乃至３
９のいずれかによるシステム。
【請求項４１】スピンドルに位置決め駆動装置とスピンドルナットが取り
付けられ、スピンドルナットにはセンサが固定されているものを調整機構とする
ことを特徴とする請求項４０によるシステム。
【請求項４２】コンポーネントであるマイクロダイヤフラムポンプ、リザ
ーバ、投与制御装置のうちのいくつか、またはこれらすべてをマイクロ集積技術
またはハイブリッド技術により1つの構成部品にまとめて一体化することを特徴とする請求項３６乃至４１のいずれかによるシステム。
【請求項４３】次の構成要素によるマイクロ投与システム・毛細管補償システムの役割を果たすリザーバ・入口が毛細管補償システムとつながっている空中放出投与具・空中放出投与具の出口の役割を果たす投与開口部・空中放出投与具と作用面でつながっている投与制御装置
【請求項４４】少なくとも毛細管を蛇行配置または螺旋配置にしたものを
毛細管補償システムとすることを特徴とする請求項４３によるシステム。
【請求項４５】毛細管補償システムの供液用および／または空気抜き用開
口部を、毛細管補償システム内に満たされた液体と共に漂動する栓で塞ぐことを
特徴とする請求項４３又は４４によるシステム。
【請求項４６】平板状本体内に貯液チャネルシステムを形成した形の毛細
管補償システムであることを特徴とする請求項４３乃至４５のいずれかによるシ
ステム。
【請求項４７】平板状本体が貯液チャネルシステムを閉じるカバープレー
トの働きをしていることを特徴とする請求項４６によるシステム。
【請求項４８】平板状本体を横切って走っている毛細管補償システムが、
貯液チャネルシステムと交差して空中放出投与具とつながる通路になっているこ
とを特徴とする請求項４６又は４７によるシステム。
【請求項４９】毛細管補償システムが毛細管を巻き取った形で形成されて
いることを特徴とする請求項４３乃至４８のいずれかによるシステム。
【請求項５０】リザーバから空中放出投与具へは液体を流し、逆方向の流
れは止める逆止バルブの役割を果たすマイクロバルブがリザーバと空中放出投与
具の間に配置されていることを特徴とする請求項４３乃至４９のいずれかによる
システム。
【請求項５１】投与制御装置と作用面でつながっており、空中放出投与具
を液体で満たす場合にはこの投与制御装置により制御され、空中放出時には停止
状態になる能動的マイクロバルブがリザーバと空中放出投与具の間に配置されて
いることを特徴とする請求項４３乃至４９のいずれかによるシステム。
【請求項５２】投与制御装置と作用面でつながっている液位センサが空中
放出投与具内に配置されており、空中放出投与具を液体で満たす場合には、この
液位センサにより液位が検出されると同時にマイクロバルブが閉じられることを
特徴とする請求項５１によるシステム。
【請求項５３】投与制御装置により、空中放出投与具の排除容積を増減し
て投与量を制御することを特徴とする請求項４３乃至５２のいずれかによるシス
テム。
【請求項５４】リザーバ、空中放出投与具、投与制御装置のうちのいくつ
か、またはこれらすべてをマイクロ集積技術またはハイブリッド技術により1つの構成部品にまとめて一体化することを特徴とする請求項４３乃至５３のいずれ
かによるシステム。
【請求項５５】プラスチック製のリザーバが、空中放出投与具の一部であ
るマイクロ集積技術的仕組みの構成部品に固定されていることを特徴とする請求
項４３乃至５４のいずれかによるシステム。
【請求項５６】リザーバが構成部品にスナップ作用具により取り付けられ
ていることを特徴とする請求項５５によるシステム。
【請求項５７】空中放出投与具の入口を形成するシール作用のある座にリ
ザーバが押し付けられていることを特徴とする請求項４３乃至５６のいずれかに
よるシステム。
【請求項５８】リザーバには、構成部品を越えてオーバーハングする部分
があり、このオーバーハング部に操作モジュールが接続されていることを特徴と
する請求項５５乃至５７のいずれかによるシステム。
【請求項５９】空中放出投与具が取り付けられている構成部品が、操作モ
ジュールに恒久的に接続されている空中放出投与具用アクチュエータと、隙間な
く並んで配置されていることを特徴とする請求項５８によるシステム。
【請求項６０】次の構成要素によるマイクロ投与システム・プラスチック製リザーバ・主として平板状に構成したマイクロ集積技術的仕組みの供給器具とマイクロダ
イヤフラムポンプおよび／または空中放出投与具とを組み合わせたものであり、
この組合せに当たりリザーバと構成部品を互いに重ね合わせ、供給器具の入口が
リザーバにつながるような配置にする。・供給器具の出口の役割を果たす投与開口部・供給器具と作用面でつながっている投与制御装置
【請求項６１】リザーバが構成部品にスナップ作用具により取り付けられ
ていることを特徴とする請求項６０によるシステム。
【請求項６２】空中放出投与具の入口を形成するシール作用のある座にリ
ザーバが押し付けられていることを特徴とする請求項６０又は６１によるシステ
ム。
【請求項６３】リザーバには、マイクロ集積技術的仕組みの構成部品を越
えてオーバーハングする部分があり、このオーバーハング部に操作モジュールが
接続されていることを特徴とする請求項６０又は６１によるシステム。
【請求項６４】マイクロダイヤフラムポンプおよび／または空中放出投与
具が、操作モジュールに恒久的に接続されているアクチュエータと、隙間なく並
んで配置されていることを特徴とする請求項６０乃至６３のいずれかによるシス
テム。
【請求項６５】投与開口部を位置決めするに当たり、リザーバを供給器具
の上で下向きに垂直に配置することを特徴とする請求項６０乃至６４のいずれか
によるシステム。
【請求項６６】リザーバが圧縮式であることを特徴とする請求項６０乃至
６５のいずれかによるシステム。
【請求項６７】次の構成要素によるマイクロ投与システム・リザーバ・マイクロダイヤフラムポンプおよび／または空中放出投与具と供給器具とを組
み合わせたものであり、供給器具の入口はリザーバにつながっている。・供給器具の出口の役割を果たす投与開口部・供給器具と作用面でつながっている投与制御装置・リザーバに組み込まれている構成部品と取替可能な状態でつながっている操作
モジュール・操作モジュールから取り外した構成部品を挿入する保温ケース
【請求項６８】リザーバに酵素が満たしてあることを特徴とする請求項６
７によるシステム。
【請求項６９】リザーバには、単一または複数の構成部品のための単一ま
たは複数の保温収納部が設けられていることを特徴とする請求項６７又は６８に
よるシステム。
【請求項７０】収納部の断面と構成部品の断面とが相補関係になっている
ことを特徴とする請求項６９によるシステム。
【請求項７１】ケースには塩水を満たした冷畜熱装置が含まれていること
を特徴とする請求項６７乃至７０のいずれかによるシステム。
【請求項７２】次の構成要素によるマイクロ投与システム・リザーバ・マイクロダイヤフラムポンプおよび／または空中放出投与具と供給器具とを組
み合わせたものであり、供給器具の入口はリザーバにつながっている。・供給器具の出口の役割を果たす投与開口部・供給器具と作用面でつながっている投与制御装置・この構成において、リザーバおよび／または供給器具に組み込まれる単一また
は複数の構成部品が取替可能な状態で操作モジュールとつながれており、構成部
品にはコードが付されており、操作モジュールは構成部品のコーディングをスキ
ャニングする装置になっている。
【請求項７３】充填する物質および／または交換式の構成部品の単一ない
し複数の投与特性についての情報をコーディングに使用することを特徴とする請
求項７２によるシステム。
【請求項７４】コーディングとそのスキャニングを機械的、磁気的、誘導
、光学的および／または化学的に行うことを特徴とする請求項７２又は７３によ
るシステム。
【請求項７５】構成部品の窪みおよび／または突起によりコーディングを
行い、窪みおよび/または突起の有無および／または寸法をスキャニング装置により調べることを特徴とする請求項７４によるシステム。
【請求項７６】評価装置、表示装置、記憶装置、制御装置のうちのいくつ
か、またはこれらすべてとスキャニング装置がつながっていることを特徴とする
請求項７２乃至７５のいずれかによるシステム。
【請求項７７】次の構成要素によるマイクロ投与システム・リザーバ・空中放出投与具と、場合によってマイクロダイヤフラムポンプと供給器具とを
組み合わせたものであり、供給器具の入口はリザーバにつながっている。・供給器具の出口の役割を果たす投与開口部・供給器具と作用面でつながっている投与制御装置・光線放射軸を投与開口部に合わせることにより、投与開口部から放出される液
体の運動軸および／または流出場所を検出するための光源
【請求項７８】光源がレーザダイオードであることを特徴とする請求項７
７によるシステム。
【請求項７９】光線軸が投与開口部の軸と一致しているか、両軸が互いに
隣接して平行に走っていることを特徴とする請求項７７又は７８によるシステム
。
【請求項８０】光線軸が投与開口部の軸と鋭角的に交わっており、この交
差が液体の突当り場所付近で起こることを特徴とする請求項７７乃至７９のいず
れかによるシステム。
【請求項８１】液体の突当り場所付近で光源が焦点を結ぶことを特徴とす
る請求項７７乃至８０のいずれかによるシステム。
【請求項８２】複数の光源による光線軸が液体の突当り場所で互いに交わ
ることを特徴とする請求項８０又は８１によるシステム。
【請求項８３】光線の位置合わせを、マイクロ集積技術的仕組みの構成部
品に一体化した形の透光構造透光体および／または透光体自身を通して行うこと
を特徴とする請求項７７乃至８２のいずれかによるシステム。
【請求項８４】リザーバに予め液体が満たしてあることを特徴とする請求
項１乃至８３のいずれかによるシステム。
【請求項８５】リザーバに毛細管補償システムが設けられていることを特
徴とする請求項１乃至８４のいずれかによるシステム。
【請求項８６】投与開口部がノズルの形になっていることを特徴とする請
求項１乃至８５のいずれかによるシステム。
【請求項８７】取替式のピペット先端に投与開口部が設けられていること
を特徴とする請求項１乃至８６のいずれかによるシステム。
【請求項８８】構成部品が取替可能な状態で操作モジュールとつながれて
いることを特徴とする請求項１乃至８７のいずれかによるシステム。
【請求項８９】供給用毛細管を介してリザーバと空中放出投与具の入口が
つながっていることを特徴とする請求項１乃至８８のいずれかによるシステム。
【請求項９０】液体用の冷却装置および／または断熱部が特にリザーバ内
に設けられていることを特徴とする請求項１乃至８９のいずれかによるシステム
。
【請求項９１】特にマイクロダイヤフラムポンプ、空中放出投与具、接続
用配管のうちのいくつか、またはこれらすべてに液体用の加熱装置が設けられて
いることを特徴とする請求項１乃至９０のいずれかによるシステム。
【請求項９２】リザーバと投与開口部の間が機械的または液体により閉め
切られていることを特徴とする請求項１乃至９１のいずれかによるシステム。
【請求項９３】投与制御装置としてマイクロコントローラを用いることを
特徴とする請求項１乃至９２のいずれかによるシステム。
【請求項９４】共通の１つのリザーバまたは複数のリザーバに複数の貯液
チャネルを設ける方式を特徴とする請求項１乃至９３のいずれかによるシステム
。
【請求項９５】ハンディな装置にしたことを特徴とする請求項１乃至９４
のいずれかによるシステム。