JPH0481743B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、鉛直回転軸Ｘ−Ｘにより変更するこ
とのできる回転数で回転するロータＲ上に設けら
れ、ブロツク内に形成された、装入口５を備えた
第一室PK（ポンプ室）からロータＲ上で半径方向
でみて第一室PK（ポンプ室）の外側でブロツク内
に形成された第二室Ｕ‥Ｋ（オーバーフロー室）中
に液体を配量輸送する装置であつて、その際に第
一室PK（ポンプ室）の容積が第二室Ｕ‥Ｋ（オーバ
ーフロー室）よりも著しく大きい前記装置に関す
る。

発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、この種の装置を、それが液体
輸送のために内部の可動性部材を必要とせずかつ
その作用機構において唯１つのパラメータを変更
することにより調節可能であるように構成するこ
とである。

問題点を解決するための手段 この課題は、第一室PK（ポンプ室）が第二室Ｕ‥
Ｋ（オーバーフロー室）に向いた側の上方で毛管
状狭隘部１６を介して、第一室PK（ポンプ室）と
第二室Ｕ‥Ｋ（オーバーフロー室）との間でほぼ下
向きに延びるようにブロツク内に形成された配量
室DKと連結しており、かつ配量室DKがその下
方で半径方向でみて内方に第一室PK（ポンプ室）
の下側にまで、次いで半径方向でみて外方にＵ字
形に延びたブロツク内に形成された毛管路Kap；
Rs，Ｋ（流出路、室）の入口１０と連結してお
り、毛管路Kap；RS，Ｋ（流出路、室）が第二室
Ｕ‥Ｋ（オーバーフロー室）に案内されていて、し
かも半径方向でみて外側に、入口１０よりも回転
軸Ｘ−Ｘから遠い位置に出口１２を有することに
より解決される。

明らかにこの装置は内部の可動性部材を有して
いない。唯１つの制御すべきパラメータはロータ
の回転数である。

本発明による弁室とは特開昭58−47260号公報
（特願昭57−149355号公報）中に“混合弁”とし
て記載されている。それ故、この弁室の構造及び
機能の仕方については該明細書を参照することが
できる。

本発明の特別な実施態様は特許請求の範囲第２
項〜第１４項に記載されている。

この装置の機能はその界面の性質及び表面の状
態によつても影響される。界面の性質は表面活性
剤、例えば洗剤を液体、線状の不織布又は装置に
添加することにより作用を与えることができる。
例えば、表面の状態は疎水性又は親水性の材料で
被覆、照射又は粗面化により変えることができ
る。

本発明による装置を示す添付図面において、２
つの組立て可能なプラスチツク部材の間に各々の
中空室及びそれら相互の結合部が位置する。

本装置は、フイールド（第三室）ｄ中に存在す
る物質をポンプ室PKから流動する液状洗浄剤に
より数個の洗浄工程で洗浄しかつ最終洗浄工程で
フイールド（第三室）ｄから流出する洗浄剤をキ
ユベツトＫ中に送るのに有用である。フイールド
（第三室）ｄ、ポンプ室（第一室）PK及び他の記
載されるべきフイールド、室及び導管はロータＲ
上の両方の結合したプラスチツク部材の間に位置
し、ロータＲは可変性回転数で軸Ｘ−Ｘを回転さ
せることができる。ポンプ室（第一室）PKはロ
ータＲ上の両方のプラスチツク部材の間で半径方
向でフイールド（第三室）ｄの内側に存在する。
ポンプ室（第一室）PKは、遠心力の作用下に所
定の回転数を上廻るとポンプ室から充填されかつ
所定の回転数を下廻るとフイールド（第三室）ｄ
中に流出して空になる弁室VK₂を介してフイー
ルド（第三室）ｄと連結している。フイールド
（第三室）ｄは導管４を介してキユベツトＫと連
結しており、第二導管４は、軸線が半径方向で外
向きの方向成分を有する導管区分６において廃棄
室（第四室）AK中に向けられている。

場合により、ポンプ室（第一室）PKは半径方
向で内側の端部の上方で、上向きに開放されてい
る基質溶離質（第六室）SK（第３図）に移行して
いる。ポンプ室（第一室）PKと弁室VK₂との間
に、所定の回転数を上廻るとポンプ室（第一室）
PKから所定容量の洗浄剤で充填されかつ他の所
定の回転数を下廻ると前記の所定容量の洗浄剤を
弁室VK₂中に送る配量室DKが接続されている。
配量室DKは流出毛管Kapを有し、その入口１０
及び出口１２は半径方向でポンプ室（第一室）
PKの外側に位置し、入口１０は出口１２よりも
ポンプ室（第一室）PKに接近している。

配量室DKは毛管状の分断狭隘部として構成さ
れた導管１６を介してポンプ室（第一室）PKと
連結しており、導管１６の入口は半径方向でポン
プ室（第一室）PKの外側の上隅に接続している。

殊に、ポンプ室（第一室）PK中の不織布と毛
管状の分断狭隘部として構成した導管１６との間
には導管１６より大きい断面を有する不織布で充
填されていない空隙５０が設けられている。この
空隙５０は有利に空気供給用のつつきり導管５２
と結合しており、このつつきり導管５２はポンプ
室（第一室）PK中の吸収性不織布と配量室DK
中の液体との間に負圧が形成されないようにす
る。

第１図により出口１２から導管２６が毛管２２
を介してオーバーフロー室（第二室）Ｕ‥Ｋ中に接
続している。導管２６は上向きに導管２８より抜
気される。オーバーフロー室（第三室）Ｕ‥Ｋは弁
室VK₂と、導管２０により連結している。

弁室VK₂は導管３２によりフイールド（第三
室）ｄと連結している。弁室VK₂は上向きにつ
つきり導管３４により抜気される。半径方向で弁
室VK₂の内側に、半径方向で内側から外方向に
向つて試料装入位置Ｐを備えたフイールドａ、フ
イールドａと２つの短い連結導管３８，４０によ
り連結しているフイールドｂ，フイールドｂと連
結していてかつ上向きにつつきり管４２により抜
気される弁室VK₁並びに流入導管４４を介して
弁室VK₁と連結しかつ流出導管１８を介して弁
室VK₂と連結しているフイールドｃが配置され
ている。

単純な反応及び／又は絶対的ではない試薬に関
してはフイールドｂ及び／又はVK₁及びフイー
ルドｃを省くことができる。

実施例 次に記載の優れた実施例では、結合相の使用下
にEIA原理により免疫学的測定を実施するための
装置が使われている。酵素標識した抗体を、測定
すべき抗原を介して結合した形で及び遊離の形で
含有する結合相を、洗浄液として作用する標識酵
素の基質溶液を用いて数回の洗浄工程で洗浄す
る。これは非常に短い洗浄サイクルを必要としか
つ洗浄液を、最終洗浄工程で測定液体として使わ
れる基質溶液分から注意深く分離することを必要
とする。

ポンプ質（第一室）PKは基質溶液で充填され
ているか又は不織布に含浸させた基質を含有す
る。不織布上に乾燥含有する基質を使用する利点
は、溶液に比べて乾燥試薬の良好な安定性及び試
料と基質の希釈剤だけを単に貯蔵するという点で
ある。ポンプ室（第一室）PKの不織布上に基質
（＋緩衝剤）を施すと稀釈剤の添加の際に不織布
が存在するために解消し得ない濃度勾配が生じる
というのが不利である。この欠点は、基質溶離質
（第六室）SKを前接続することにより除かれる。
この室SKは例えば深さ3.5mmでありかつ厚さ１mm
の基質含有不織布を含有し、このフリース上には
濃縮した形で施した必要量の基質及び緩衝剤を乾
燥した形で担持させた。更に、室SKは例えばプ
ラスチツクで被覆した例えば厚さ約0.5mmの鉄円
板Ｅを包含し、これは外部の磁界により可動性で
ある。希釈剤の添加（装入位置５）後、基質及び
緩衝剤の不織布からの溶離並びに溶液の完全な均
質化が達成される。最初の遠心分離の際に基質溶
液はポンプ質（第一室）PK中にかつ一部は配量
室DK中に供給され、その後は液状のピペツト装
入される基質溶液のような挙動を示す。それ故均
質な溶液の利点を良好な安定性および稀釈剤の貯
蔵性と結合させることができる。

この実施例において本発明による装置の構造、
取扱い及び作用の仕方を以下に記載する。

稀釈された試料はフイールドａの不織布中に及
び稀釈剤はポンプ室（第一室）PK中の基質含有
不織布中に装入されかつロータＲが回転する。稀
釈された試料はフイールドｂの緩衝剤不織布から
必要な緩衝剤量を溶出し、第１弁室VK₁中に達
し、室VK₁からロータＲの回転数の低下により
フイールドｃ中の複合体不織布中に運び込まれか
つこの不織布から溶出して、第２弁室VK₂中に
達し、その弁室VK₂中で抗原と複合体の抗体−
酵素の反応が進行する。ロータＲの回転数が低下
すると、溶液が弁室VK₂からフイールド（第三
室）ｄ中の分離不織布中に吸収されかつフイール
ド（第三室）ｄ中で結合抗体と接触する。フイー
ルド（第三室）ｄでコンプレツクスの抗原／抗体
−酵素複合体が結合する。その後、非結合の複合
体を含む溶液は廃棄室（第四室）AK中に遠心分
離される。これと平行して、稀釈剤はポンプ室
（第一室）PK中の基質含有フリースから基質を溶
出する。洗浄液として作用する生成基質溶液はポ
ンプ質（第一室）PKから配量室DK中に流入し、
この室DKで正確に配量されて、一部はオーバー
フロー質（第二室）Ｕ‥Ｋ中に流入しあるいは直接
第２弁室VK₂に、次にフイールド（第三室）ｄ
の分離不織布中に流入する。周期的なロータＲの
加速及び減速により洗浄液は配量室DKにより確
定された用量（以下“吸引分”とも記載する）で
フイールド（第三室）ｄ中の分離不織布から廃棄
室AK中に遠心分離され、廃棄室（第四室）AK
が充填されると基質溶液がキユベツト（第五室）
Ｋ中に遠心分離され、キユベツト（第五室）Ｋ中
で測定される。

ロータＲの回転数プログラムはおよそ次の通り
である： 各“吸引分”を配量するために、初めに、ポン
プ室PK中に存在する不織布からの液体を不織布
中で作用する毛管力に抗して遠心分離しかつ分断
狭隘部１６を介して配量室DK中に輸送するよう
に回転数を高める。その際に、流出毛管Kapは初
めは部分的に充填されるに過ぎない。それという
のもこの状態では流出毛管Kapの半径方向で内側
方向に向いた部分では毛管力は遠心力よりも小さ
いからである。その後、回転数は、流出毛管Kap
の半径方向で内側方向に向いた部分の毛管力が遠
心力を上廻るように低下させる。それにより流出
毛管Kapは完全に吸引し、同時に配量室DKとポ
ンプ室（第一室）PKとの間の液体連通部は分断
狭隘部１６の範囲で分離する。流出毛管Kapは完
全にその出口１２まで充填され、前記の低下回転
数では液体は出口１２に停滞する。それ故、配量
室DK及び流出毛管Kap中に一定容量の液体が用
意される。この液体容量は回転数が再度高まると
空になる。つまり出口１２が半径方向で入口１０
よりも外側にあるので、流出毛管Kapは遠心力の
場でサイホンのように機能する。この回転上昇の
際に、新しい液体がポンプ室（第一室）PK中の
不織布から配量室DK中に流入する程高くならな
いように注意すべきである。むしろ、配量室DK
が空となりかつ新しい配量サイクルを開始するた
めに初めに記載したように再び回転数が上昇する
場合に該当する。

第１図による実施形では、毛管の端部に不織布
が充填されていない拡大中空室が配置されてお
り、これにより毛管が毛管力により自然に空にな
るを回避する。回転数を高める際に、遠心力が毛
管力よりも大きい場合に初めて毛管は空になる。
更に、毛管端部の中空室は、それに続くオーバー
フロー室（第二室）Ｕ‥Ｋ中の不織布から液体が一
般的な輸送方向に対して逆流するのを回避する。

第２図による実施形では、ロータＲが停止する
場合にも配量室DK及び流出毛管Kapが空になる
ことがある。それというのもオーバーフロー室
（第二室）Ｕ‥Ｋの半径方向で内側の面が毛管Kap
の出口１２に隣接しているからである。配量室
DKから流動する液体が毛管Kapを充填すると、
オーバーフロー室（第二室）Ｕ‥Ｋ中の不織布はそ
の液体を吸収する。そのような実施形では、毛管
Kapの出口１２がその入口１０よりも半径方向で
外側に位置する必要はない。この実施形では、ロ
ータＲの回転数が低い場合になお流動する“吸引
分”が維持されるのが特に有利である。

例えば正確に29μの液体を包含する配量室
DK中の液柱がポンプ室（第一室）PKに対して
全く分断されることは特に重要である。それ故、
ポンプ室（第一室）PKに対する配量室DKの毛
管状の分断狭隘部１６は、基質溶液及び壁材の表
面特性に相応する全く一定の直径を有すべきであ
る。

オーバーフロー質（第二室）Ｕ‥Ｋが、規定され
た容量を固定するために吸収性媒体、特に紙を包
含すると優れている。毛管２２を介して配量室
DKの出口１２と接続している一般的な中空室を
設けることもできる。そのような毛管２２中で形
成する液栓により、基質溶液がオーバーフロー
（第二室）室Ｕ‥Ｋから配量室DKの流出毛管Kap
中に還流するのが回避される。しかしこの還流を
オーバーフロー室（第二室）Ｕ‥Ｋ中の吸収性媒体
により回避するとより良好であることが明らかに
なつた。

分離不織布を含有するフイールド（第三室）ｄ
と廃棄室（第四室）AKとの間の導管４の区分６
は、その全長にわたつて毛管力が作用しない構成
にすべきである。そうすることによつて、廃棄室
（第四室）AK中に流入するはずの基質溶液の小
滴が廃棄室（第四室）AKをう回して直接キユベ
ツト（第五室）Ｋ中に流入するのを回避する。こ
れを達成するには、区分６の表面にテフロン（登
録商標名）（ポリテトラフルオロエチレン）剥片
皮膜を施すと優れている。これは、著しく微粒状
の形でテフロンを含有するテフロンスプレーによ
り得られる。区分６の内面上に極小のテフロン剥
片が生成し、これが疎水化を惹起しかつ少なくと
も液滴の還流を回避する。一定の条件下で、この
区域で高められた内面の粗面性も有用であり得
る。

本発明による装置は、遠心分析機への利用にお
いて、あらゆる機械的部材を使わずに、容量が正
確に確定されていて、特に正確に再現可能である
数個の液体吸引分を順次製造する可能性を開示す
る。このことは前記のような利用では、全容量収
支が非常に正確に合つていなければならないので
特に重要である。キユベツトの前に配置されてい
る廃棄室（第四室）は、廃棄室中に最終洗浄工程
前に、その室を比較的狭い許容差で非常に正確に
充填するが、廃棄室（第四室）から溢流しない液
体量が存在するように充填されるべきである。そ
の際に廃棄室（第四室）の充填許容差は約５％で
ある。

ポンプ室（第一室）PKは、その容積が多数の
吸引分に相当しかつポンプ室（第一室）PK中に
含まれる不織布と共働する分断狭隘部により各吸
引分の分離を可能にするような大きさに構成す
る。

高い回転数では、均一な液面（半径方向でみ
て）がポンプ室、配量室及び流出毛管で発生す
る。

その際に、流出毛管は、液体が完全に流出し得
ないように半径方向で内側に延び、つまりポンプ
室（第一室）中の最高液面よりも半径方向で内側
に達している。回転数の低下では液体は配量室と
ポンプ室（第一室）との間の一定の位置で精確に
分断される。それ故、分断位置までの配量室の容
積及び流出毛管の相応する部分容積が吸引分の量
を決定する。分断狭隘部の区域では、対向する吸
引力がポンプ室（第一室）の不織布中で（これは
一般的な液体輸送方向と逆方向に作用する）及び
流出毛管中で（これは一般的な液体輸送方向に作
用する）作用する。その際に力関係は不織布中の
毛管力が流出毛管中のそれよりも著しく大きい。
その結果、分断狭隘部が設けられていないと回転
数が低下すると液体は迅速に不織布中に逆流す
る。しかしながら分断狭隘部の流動抵抗が、逆流
が開始する瞬間に相応する位置で分断を行なう。

この機能を十分に発揮させるには、３つの手段
を組合せると優れている。

一分断狭隘部は十分に大きな流動抵抗を有すべ
きである。流動抵抗は、液体の性質、例えば粘度
又は界面特性により、分断狭隘部の表面特性及び
断面により決定される。分断狭隘部区域の界面特
性及び／又は流れ特性を好適に変えるための時に
優れた手段は既に記載した。

−分断狭隘部にポンプ室（第一室）の方向に不織
布が充填されていない空隙が前配置されてお
り、その断面は分団狭隘部よりも大きい。

−空気供給部５２を配置すべきであり、それによ
り液体の逆流の際に分断狭隘部の前部で生じる
空間が充填される、つまり不織布と分断狭隘部
との間の空隙が通気されていなければならな
い。

第４図の実施形ではポンプ室（第一室）PKは
毛管状の分断狭隘部として構成されている導管１
６を介して配量室DKと連結しており、導管１６
は広い入口区分１６ａを有する。ポンプ室（第一
室）PKは毛管活性に構成されており、このため
に不織布を包含すると優れている。この場合には
配量室DKは区域１０で見分けられる移行部なし
に流出路RS中に移行する。流出路RSはロータＲ
の回転軸Ｘ−Ｘの方向で、ロータＲが高められた
第１回転数で回転する場合のポンプ室（第一室）
PK中の液面よりも回転軸Ｘ−Ｘに近い位置まで
延びており、その後は半径方向で回転方向で回転
軸Ｘ−Ｘから離れる方向で延びている。半径方向
で内側の区域で流出路RSは、吸収不織布を内包
する室Ｋを通して延びている。

第４図による実施形では、流出路RSを通して
導出される液体用量は、流出路RSが毛管状に構
成され、それ故Kapと表わした前記の実施例の場
合よりも大きい。既に記載したように、一吸引分
の大きさは配量室の容積によつてだけではなく、
高められた第１回転数の間に充填される流出路の
部分容積によつても決定されるので、各吸引分の
容量の差が大きい程、流出路の断面が大きい。し
かし多くの用途には用量の特別な均一性は重大で
はなく、多数の用量からの全用量が十分な精度で
もつて再現可能であることだけが問題である。そ
のような用途には第４図による実施形が特に好適
である。

流出路RSの少なくとも一部が、ロータＲが高
められた第１回転数で回転する間のポンプ室（第
一室）PK中の液面よりも半径方向で回転軸Ｘ−
Ｘに接近して位置するように流出路RSが配置量
DKから接続していることが装置の機能には重要
である。毛管状ではない流出路RSの場合、回転
数が第２の低い数値に低下すると液体は配量室か
ら重力に基づいて流動するだけである。液は室Ｋ
中の不織布により吸収される。場合により又は付
加的に、この場合にも流出路を第１図と同様に、
その出口が半径方向で配量室の外側に位置するよ
うに構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の１実施形の側面
図、第２図は他の実施形の側面図、第３図は他の
実施形における配量室の半径方向で内側の側面
図、第４図は他の実施形における配量室の半径方
向で内側の側面図である。 PK……ポンプ室（第一室）、DK……配量室、
Kap；RS……流出毛管路、Ｒ……ロータ、Ｕ‥Ｋ
……オーバーフロー室（第二室）、VK１，VK２
……弁室、AK……廃棄室（第四室）、Ｋ……キ
ユベツト（第五室）、ｄ……フイールド（第三
室）、Ｘ−Ｘ……回転軸、SK……基質溶離室（第
六室）、Ｅ……撹拌機、Ｋ……室、４……第二導
管、６……導管区分、１０……入口、１２……出
口、１６……毛管状狭隘部、１８，２０……供給
導管、２２……毛管、５０……空隙、５２……つ
つきり導管、１６ａ……入口区分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉛直回転軸Ｘ−Ｘにより変更することのでき
   る回転数で回転するロータＲ上に設けられ、ブロ
   ツク内に形成された、装入口５を備えた第一室
   PKからロータＲ上で半径方向でみて第一室PKの
   外側でブロツク内に形成された第二室Ｕ‥Ｋ中に液
   体を配量輸送する装置であつて、その際に第一室
   PKの容積が第二室Ｕ‥Ｋよりも著しく大きい前記
   装置において、第一室PKが第二室Ｕ‥Ｋに向いた
   側の上方で毛管状狭隘部１６を介して、第一室
   PKと第二室Ｕ‥Ｋとの間でほぼ下向きに延びるよ
   うにブロツク内に形成された配量室DKと連結し
   ており、かつ配量室DKがその下方で半径方向で
   みて内方に第一室PKの下側にまで、次いで半径
   方向でみて外方にＵ字形に延びた、ブロツク内に
   形成された毛管路Kap；RS，Ｋの入口１０と連
   結しており、毛管路Kap；RS，Ｋが第二室Ｕ‥Ｋ
   に案内されていて、しかも半径方向でみて外側
   に、入口１０よりも回転軸Ｘ−Ｘから遠い位置に
   出口１２を有することを特徴とする、液体を配量
   輸送する装置。 ２ 第一室PK中に吸収性不織布が存在する特許
   請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 第二室Ｕ‥Ｋがその上面から出発する、ブロツ
   ク内に形成された第一導管２０，３２を介して、
   半径方向でみて第二室Ｕ‥Ｋの外側に、ブロツク内
   に形成された、吸収性不織布を含有する第三室ｄ
   と連結しており、第三室ｄは斜め上方に半径方向
   でみて外方に延びた、半径方向でみて内側で抜気
   される導管区分６を介して、ブロツク内で半径方
   向でみて第三室ｄの外側に形成された第四室AK
   の上面と連結している特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載の装置。 ４ 導管区分６が半径方向平面に対して横方向で
   毛管状に狭く、半径方向平面では毛管状ではなく
   て広くなつており、かつ導管区分６の上端から、
   ブロツク内に形成された第二導管４が半径方向で
   みて第四室AKの外方にブロツク内に形成された
   第五室Ｋに延びる特許請求の範囲第３項記載の装
   置。 ５ 毛管状狭隘部１６が広い入口区分１６ａを有
   する特許請求の範囲第１項から第４項までのいず
   れか１項記載の装置。 ６ 毛管路RS，Ｋが吸収性不織布で充填された
   室Ｋを通して案内されている特許請求範囲の範囲
   第１項から第５項までのいずれか１項記載の装
   置。 ７ 第一室PK中の吸収性不織布と毛管状狭隘部
   １６との間に、毛管状狭隘部１６の断面積よりも
   大きい断面積を有する自由空隙５０が存在する特
   許請求の範囲第２項から第６項までのいずれか１
   項記載の装置。 ８ 空隙５０中に空気供給用のつつきり導管５２
   が開口している特許請求の範囲第７項記載の装
   置。 ９ 第二室Ｕ‥Ｋ中に吸収性不織布が充填されてい
   る特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれ
   か１項記載の装置。 １０ 導管区分６がその内面で粗面化又は疎水化
   されている特許請求の範囲第３項から第９項まで
   のいずれか１項記載の装置。 １１ 導管区分６がその内面でポリテトラフルオ
   ロエチレンで被覆されている特許請求の範囲第３
   項から第１０項までのいずれか１項記載の装置。 １２ ブロツク内で半径方向でみて第一室PKの
   内側に、第一室PKと連結して、基質含有不織布
   を含有する第六室SKが形成されている特許請求
   の範囲第１項から第１１項までのいずれか１項記
   載の装置。 １３ 第六室SK中に撹拌機Ｅが設けられている
   特許請求の範囲第１２項記載の装置。 １４ 撹拌機Ｅが外部磁場により可動性の部材を
   有する特許請求の範囲第１３項記載の装置。