10 リットルからナノリットルへの換算

リットル（L）について

リットル は、1 立方 メートル の 1000 分の 1、すなわち ちょうど 1 立方 デシメートル にあたる体積の単位です。記号は L で、小文字の l も認められています。国際単位系の一部ではありませんが、これと併用することが認められており、ほぼ間違いなく世界でもっとも広く使われる体積の単位です。

1795 年の フランス の メートル法 の法が、1 辺 10 分の 1 メートル の立方体の体積として定めました。1901 年には、純水 1 キログラム が最大密度のときに占める体積として定め直されました。同じことのように聞こえますが同じではありません。水による定義は 1 リットル を 1.000028 立方 デシメートル にしてしまい、63 年のあいだ、精密な体積の仕事はどちらの リットル を指すのか明記せねばなりませんでした。1964 年の国際度量衡総会が 立方 デシメートル を戻し、この差は消えました。

記号にも小さな物語があります。小文字の l は、多くの書体で数字の 1 と紛れます。薬の表示や実験 ノート のうえでは本物の危うさですから、1979 年に大文字の L が別法として認められました。どちらも正しく、使い分けは分野よりも国によります。北 アメリカ は L を好み、ヨーロッパ の大部分はいまも l と書きます。

日々の暮らしに届く範囲はきわめて広いものです。燃料、牛乳、塗料、清涼飲料、そして エンジン の排気量は リットル で測られ、燃費は世界の大半で 100 キロメートル あたりの リットル で示され、アメリカ の外の料理は リットル と ミリリットル で進みます。医学は血液量に用い、大人でおよそ 5 リットル、肺活量にはおよそ 6 リットル という値を使います。

ひとつの関係が、この単位をとりわけ役立つものにしています。水 1 リットル の質量は 1 キログラム にきわめて近いのです。キログラム がもともとそう定められたからで、そのため実務のほとんどの場面では、頭のなかで体積と質量を置き換えられます。雨も同じ理屈です。1 平方 メートル に 1 ミリメートル 降れば、ちょうど 1 リットル の水になります。

ヤード・ポンド法 と アメリカ の計量に対しては、きれいに換算できません。飲み物の内容量が市場ごとにこれほど目に見えて違うのはそのためです。1 リットル は 英国 の パイント で 1.76、アメリカ の液量 パイント で 2.11、英国 の ガロン で 0.22、アメリカ の ガロン で 0.264 になります。つまり ガロン という語は、表示が印刷された場所によって、はっきり違う二つの量を指すのです。

1 リットル は、1000 ミリリットル、0.001 立方 メートル、およそ 0.264 アメリカ ガロン、あるいは およそ 0.22 英国 ガロン に等しくなります。

ナノリットル（nL）について

ナノリットル は、1 リットル の 10 億分の 1 にあたる体積の単位で、nL と書きます。1 マイクロリットル の 1000 分の 1 であり、水 1 ナノリットル の質量は 1 マイクログラム です。液体の取り扱いが ピペット の話であることをやめ、微細に刻んだ 流路 と、吐き出された しずく と、音の パルス の話になる尺度です。

微細流体工学はここに築かれています。チップ 上の実験室は、幅が数十 マイクロメートル の 流路 に試料を通しますから、ひと区切りのなかの体積は ナノリットル で測られ、分析ひとつ全体が 1 マイクロリットル 未満で済むこともあります。この尺度では量だけでなく物理も変わります。表面張力が重力を上回り、流れは乱れずに整い、混ぜることは前提ではなく設計しなければならない仕事になります。

デジタル 式の ポリメラーゼ 連鎖反応が、この尺度で何が手に入るかを示します。試料はおよそ 2 万個の しずく に分けられ、その 1 つ 1 つが およそ 1 ナノリットル です。しずく ごとに別々に増幅し、陽性になった数を数えれば、相対的な測定ではなく、標的分子の絶対の個数が得られます。1 マイクロリットル を数えられる数千の小部屋に分けられるのは、1 ナノリットル が、標的分子を 1 個含むか 1 個も含まないかというほど小さいからにほかなりません。

薬の 探索 では、液体に触れずに動かします。音響式の 吐出 装置は、絞り込んだ音の パルス で開いた 穴 から 2.5 ナノリットル の しずく を弾き出します。先端の チップ がないので、持ち越しの汚染も 樹脂 の ごみ も出ません。1500 穴 の 検定 板 は、この体積なら数分でそれぞれ別の化合物で満たせます。

印刷と 点着 も同じ桁で働きます。マイクロアレイ の 1 点は 0.5 から 5 ナノリットル を保ち、インクジェット の しずく は数 ピコリットル ですから、1 ナノリットル は数百滴にあたります。1 細胞ずつを扱う装置がこの大きさの しずく に細胞を 1 個ずつ包み込むのは、哺乳類の細胞が数 ピコリットル しか占めないからです。

ナノリットル を確かに扱うことは、そのほとんどが蒸発との戦いです。空気にさらされた 1 ナノリットル の しずく は、数秒で測れるほどの割合を失いかねません。ですからこの尺度の装置は、油の下、密閉した 流路 のなか、あるいは湿度を管理した 筐体 のなかで働きます。この しばり こそが、吐出 そのものよりも強く器械のかたちを決めているのです。

1 ナノリットル は、0.001 マイクロリットル、0.000001 ミリリットル、0.001 立方 ミリメートル、あるいは 100 万 立方 マイクロメートル に等しくなります。