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公開番号2021003690
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210114
出願番号2019120062
出願日20190627
発明の名称ピペット
出願人京セラ株式会社
代理人
主分類B01L 3/02 20060101AFI20201211BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】トラブルの発生が低減されたピペットを提供する。
【解決手段】ピペットは、第1流路22と、第2流路26と、圧力室21と、を有している。第1流路22は、第1方向(+x方向)に延びており、第1方向(+x方向)の端である第1端22aと、第1方向(+x方向)と反対方向の端である第2端22bと、を有している。第1流路22は、採取する液体が流入する第1開口22cを第1端22aに有している。第2流路26は、第1流路22における第1端22aと第2端22bとの間の位置で第1流路22に繋がっており、第1流路22に繋がる部分から第1方向(+x方向)と交差する方向である第2方向(+y方向)へ延びている。圧力室21は、第2流路26に繋がっており、変形可能である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
第1方向に延びており、該第1方向の端である第1端と、前記第1方向と反対方向の端である第2端と、を有しており、採取する液体が流入する第1開口を前記第1端に有している第1流路と、
該第1流路における前記第1端と前記第2端との間の位置で前記第1流路に繋がっており、前記第1流路に繋がる部分から前記第1方向と交差する方向である第2方向へ延びている第2流路と、
該第2流路に繋がっている変形可能な圧力室と、を有していることを特徴とするピペット。
続きを表示(約 750 文字)【請求項2】
前記第1方向と前記第2方向との成す角度が90度以下であることを特徴とする請求項1に記載のピペット。
【請求項3】
前記第1方向と前記第2方向との成す角度が鋭角であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のピペット。
【請求項4】
前記圧力室における前記第1方向の中央よりも前記第1端側に、前記第2流路が繋がっていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のピペット。
【請求項5】
前記第1流路および前記第2流路の横断面が円形状であり、前記第2流路の横断面の直径が前記第1流路の横断面の直径よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のピペット。
【請求項6】
前記第2流路の横断面が円形状であり、前記第2流路は、第1部分と、該第1部分よりも前記第2方向側に位置する第2部分と、を有しており、前記第2部分の横断面の直径が前記第1部分の横断面の直径よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のピペット。
【請求項7】
前記第2流路の横断面が円形状であり、前記第2流路の横断面の直径は、前記第2方向に向かうにつれて大きくなることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のピペット。
【請求項8】
外部と前記第1流路とを繋ぐ開閉可能なバルブを前記第2端に有していることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のピペット。
【請求項9】
前記第1流路における前記第1方向の中央よりも前記第2端側に、前記第2流路が繋がっていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載のピペット。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、ピペットに関する。
続きを表示(約 6,300 文字)【背景技術】
【0002】
従来、アクチュエータを変形させることによって容器内の体積を増加および減少させて、それにより液体を吸入および排出するピペットが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開平7−213926号公報
【発明の概要】
【0004】
本開示のピペットは、第1流路と、第2流路と、圧力室と、を有している。前記第1流路は、第1方向に延びており、該第1方向の端である第1端と、前記第1方向と反対方向の端である第2端と、を有している。前記第1流路は、採取する液体が流入する第1開口を前記第1端に有している。前記第2流路は、前記第1流路における前記第1端と前記第2端との間の位置で前記第1流路に繋がっており、前記第1流路に繋がる部分から前記第1方向と交差する方向である第2方向へ延びている。前記圧力室は、前記第2流路に繋がっており、変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【0005】
本開示のピペットの第1の具体例を模式的に示す断面図である。
本開示のピペットの第2の具体例を模式的に示す断面図である。
本開示のピペットの第3の具体例を模式的に示す断面図である。
本開示のピペットの第4の具体例を模式的に示す断面図である。
本開示のピペットの第5の具体例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0006】
上述した従来のピペットでは、吸入した液体がアクチュエータに付着してアクチュエータの動作が悪化する問題が発生することがあった。本開示のピペットは、このような問題の発生を低減することができる。以下、本開示のピペットの具体例について図面を用いて説明する。
【0007】
本開示のピペットの第1の具体例について図1を用いて説明する。図1は、本開示のピペットの第1の具体例を模式的に示す縦断面図(+x方向に沿った断面を示す図)である。本具体例のピペットは、ピペット本体20を有している。ピペット本体20は、圧電基板(圧電アクチュエータ)40と、第1部材30と、第2部材60と、が接合されて構成されている。そして、ピペット本体20は、圧力室21と、第1流路22と、第2流路26と、を内部に有している。圧力室21は、ピペット本体20の内部に設けられた空洞である。圧力室21は、圧力室21を取り囲む壁の一部が変形可能となっており、壁の変形により圧力室21の体積が変化する。第1流路22および第2流路26は、ピペット本体20の内部に設けられた流路であり、それぞれ、細長い形状を有する空洞である。
【0008】
第1部材30は、圧力室21の側壁を構成している部材であり、金属、セラミック、樹脂など種々の材料を用いて構成することができる。第1部材30は、例えば、厚さが50μm〜5mm程度の板状とすることができ、中央には圧力室21となる貫通穴が形成され
ている。貫通穴の形状および大きさは適宜選択することができるが、例えば、直径が2〜50mm程度の円形状とすることができる。
【0009】
第1部材30には、圧力室21となる貫通穴の一方の開口を塞ぐように第2部材60が接合されており、第2部材60の一部が、圧力室21を取り囲む壁の一部を構成している。第2部材60は、第1流路22および第2流路26を内部に有している。第2部材60は、金属、セラミック、樹脂など種々の材料を用いて構成することができる。
【0010】
第1流路22は、+x方向に延びており、+x方向の端である第1端22aと、−x方向の端である第2端22bと、を有している。第1流路22は、採取する液体が流入する第1開口22cを第1端22aに有している。第1流路22は、外部と第1流路22とを繋ぐ開閉可能なバルブ23を第2端22bに有している。第1流路22の形状・大きさは適宜設定することができるが、例えば、直径が0.1mm〜1mm程度の円管状とすることができる。
【0011】
第2流路26は、第1流路22における第1端22aと第2端22bとの間の位置で第1流路22に繋がっている。詳細には、第1流路22における第1方向(+x方向)の中央よりも第2端22b側(−x方向側)に、第2流路26が繋がっている。そして、第2流路26は、第1流路22に繋がる部分から+y方向へ延びている。第2流路26の形状・大きさは適宜設定することができ、例えば、直径が0.1mm〜1mm程度の円管状とすることができる。なお、毛細管現象による第2流路26への液体の流入を低減する観点では、第2流路26の直径を第1流路22の直径よりも大きくすると良い。例えば、第2流路26の横断面の直径は、第1流路22の横断面の直径の1.5〜3.0倍であっても良い。第2流路26の+y方向の端は圧力室21に繋がっている。
【0012】
第1流路22は、ピペットの外部に繋がる開口を第2端22bに有しており、その開口には、ピペットの外部と第1流路22とを開閉可能に接続するバルブ23が設けられている。バルブ23は、外部から入力される信号に応じて開閉動作を行う。バルブ23としては、電磁式バルブ、圧電式バルブ、動電式バルブなど、種々のバルブを用いることができる。
【0013】
第1部材30には、圧力室21となる貫通穴の他方の開口を塞ぐように圧電基板40が接合されており、圧電基板40の一部が、圧力室21を取り囲む壁の一部を構成している。圧電基板40は、3mm〜100mm□程度の大きさで厚さが20μm〜2mm程度の平板状の形状を有しており、積層された2枚の圧電セラミック層40a、40bを有している。圧電セラミック層40a、40bの厚さは、例えば、10μm〜30μm程度とすることができる。圧電セラミック層40a、40bは、種々の圧電材料を用いて構成することができる。例えば、強誘電性を有する、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系、NaNbO

系、KNaNbO3系、BaTiO

系、(BiNa)NbO

系、BiNaNb


15
系などのセラミックス材料を用いることができる。なお、圧電セラミック層40aは、厚さ方向に分極されており、電圧が加えられて水平方向に伸張・伸縮するが、圧電セラミック層40bには電圧が加えられないため、圧電体以外の材料で構成されていても構わない。
【0014】
また、圧電基板40は、内部電極42と、表面電極44と、接続電極46と、貫通電極48と、を有している。これらの電極および導体は、種々の金属材料を用いて構成することができる。内部電極42および貫通電極48は、例えばAg−Pdなどの金属材料を用いて形成することができる。また、表面電極44および接続電極46は、例えばAuなどの金属材料を用いて形成することができる。
【0015】
内部電極42は、圧電セラミック層40aと、圧電セラミック層40bとの間に配置されており、圧電基板40と略同じ大きさを有している。内部電極42の厚さは、例えば2μm程度とすることができる。
【0016】
表面電極44は、表面電極本体44aと引出電極44bとを有しており、圧電基板40の表面に設けられている。表面電極本体44aは、圧力室21と略等しい平面形状を有しており、圧力室21と厚さ方向に重なるように設けられている。引出電極44bは、表面電極本体44aから引き出されるように形成されている。表面電極44の厚さは、例えば0.1μm〜1μm程度とすることができる。
【0017】
接続電極46は、圧電基板40の表面に設けられており、圧電セラミック層40aを貫通する貫通電極48を介して内部電極42と接続されている。
【0018】
圧電セラミック層40aの一部は表面電極本体44aと内部電極42との間に挟まれている。そして、表面電極本体44aと、内部電極42および圧電セラミック層40a、40bにおける表面電極本体44aと厚さ方向に重なる部分と、によって、電圧の印加によって変形する駆動部50が構成されている。このように駆動部50は圧電体を用いて構成されている。
【0019】
そして、引出電極44bと接続電極46との間に電圧を加えることにより、圧電セラミック層40aにおける表面電極本体44aと内部電極42とで挟まれた部分が水平方向に伸張または収縮し、圧電セラミック層40bは変形しないため、駆動部50が屈曲する。駆動部50が屈曲すると、圧力室21の体積が変化し、第2流路26および第1流路22内の圧力が変動する。よって、例えば、第2流路26および第1流路22内の圧力を低くすることにより、第1流路22の第1開口22cから液体を吸引することができる。また、例えば、第2流路26および第1流路22内の圧力を高くすることにより、吸引した液体を第1流路22の第1開口22cから排出することができる。
【0020】
なお、図1においては、圧電アクチュエータ(圧電基板40)が圧力室21の壁の一部を構成する例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、静電アクチュエータなど、他の方式のアクチュエータを用いても良く、さらに他の方法によって圧力室21の壁を変形させるようにしても構わない。
【0021】
上述したように、本開示のピペットは、第1流路22と、第2流路26と、圧力室21と、を有している。第1流路22は、第1方向(+x方向)に延びており、第1方向(+x方向)の端である第1端22aと、第1方向(+x方向)と反対方向の端である第2端22bと、を有している。第1流路22は、採取する液体が流入する第1開口22cを第1端22aに有している。第2流路26は、第1流路22における第1端22aと第2端22bとの間の位置で第1流路22に繋がっており、第1流路22に繋がる部分から第1方向(+x方向)と交差する方向である第2方向(+y方向)へ延びている。圧力室21は、第2流路26に繋がっており、変形可能である。この構成が、本開示のピペットの基本構成である。本開示のピペットはこの基本構成を有していれば良く、その他の構成は適宜変更または省略が可能である。この基本構成により、液体を吸引したときに、吸引した液体(またはその飛沫)が勢い余って第1流路22の奥深くに入ってしまった場合においても、慣性によって液体は第1流路22中を第1方向と反対方向(−x方向)へ進みやすい。このため、圧力室21の変形する内壁面への液体の付着を低減することができる。これにより、液体の付着によって圧力室21の変形が妨げられることに起因するピペットの動作不良の発生を低減することができる。
【0022】
また、本開示のピペットにおいて、第1方向(+x方向)と第2方向(+y方向)との
成す角度が90度以下であっても良い。このような構成を有しているときには、圧力室21の内壁面への液体の付着を更に低減することができる。
【0023】
また、第1流路22および第2流路26の横断面が円形状であり、第2流路26の横断面の直径が第1流路22の横断面の直径よりも大きい、という構成を、本開示のピペットが有していても良い。このような構成を有しているときには、第1流路22の奥深くに液体が入ってしまった場合に、その液体が毛細管現象によって第2流路26へ流入するのを低減することができる。なお、第1流路22の横断面は、第1流路22の第1方向(+x方向)に直交する断面であり、第2流路26の横断面は、第2流路26の第2方向(+y方向)に直交する断面である。
【0024】
また、本開示のピペットは、外部と第1流路22とを繋ぐ開閉可能なバルブ23を第2端22bに有していても良い。このような構成を有しているときには、第1流路22の奥深くに液体が入ってしまった場合に、圧力室21を経由することなく第1流路22内の液体をバルブ23から外部へ排出することができる。
【0025】
また、本開示のピペットにおいて、第1流路22における第1方向(+x方向)の中央よりも第2端22b側に、第2流路26が繋がっていても良い。このような構成を有しているときには、圧力室21、第1流路22および第2流路26を合わせた体積を小さくすることができるので、液体の吸引量等の精度を高めることができる。
【0026】
次に、本開示のピペットの第2の具体例について図2を用いて説明する。図2は、本開示のピペットの第2の具体例を模式的に示す縦断面図である。本具体例においては、前述した第2の具体例と異なる部分について説明し、同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
【0027】
また、本具体例のピペットは、第1制御部24および第2制御部25を有している。第1制御部24は、圧電基板40と電気的に接続されており、電気信号を圧電基板40に与えて圧電基板40を変形させることにより、圧力室21の体積を変化させる。例えば、圧力室21の体積を増加させることにより、第1流路22の第1開口22cから液体を吸引することができる。また、圧力室21の体積を減少させることにより、吸引した液体を第1流路22の第1開口22cから排出することができる。
【0028】
第2制御部25は、バルブ23と電気的に接続されており、バルブ23に電気信号を与えることによりバルブ23を開閉する。第1流路22の奥深くに液体が入ってしまった場合に、バルブ23を開くことにより、液体をバルブ23から外部へ排出することができる。また、圧電基板40を変形させて液体を吸入した後に、バルブ23を開いて、その状態で圧電基板40の変形を元に戻し、バルブ23を閉じた後に再び圧電基板40を変形させることにより、多くの量の液体を吸入することができる。
【0029】
第1制御部24および第2制御部25は、種々の集積回路を用いて構成することができる。なお、第1制御部24および第2制御部25は、ピペット本体20に設けられていても良いが、そうでなくても構わない。例えば、ピペット本体20と別体のコントローラーに第1制御部24および第2制御部25が設けられており、ピペット本体20とコントローラーとがケーブルで接続されていても構わない。
【0030】
次に、本開示のピペットの第3の具体例について図3を用いて説明する。図3は、本開示のピペットの第3の具体例を模式的に示す縦断面図である。本具体例においては、前述した第2の具体例と異なる部分について説明し、同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
(【0031】以降は省略されています)

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