| 基準 | 立方メートル (m³) | ナノリットル (nL) |
|---|---|---|
| A teaspoon | 0.000005 m³ | 5000000 nL |
| A can of soft drink | 0.00033 m³ | 330000000 nL |
| A wine bottle | 0.00075 m³ | 750000000 nL |
| A bathtub | 0.15 m³ | 1.5 × 1011 nL |
| An Olympic swimming pool | 2500 m³ | 2.5 × 1015 nL |
立方 メートル は、国際単位系における体積の単位で、m³ と書きます。1 辺 1 メートル の立方体の体積であり、メートル が基本単位であるため、この体系のほかのあらゆる体積の単位はこれから導かれます。1000 リットル を容れ、真水 1 立方 メートル の質量はほぼ 1 トン です。これがこの単位についてもっとも役に立つ、たったひとつの事実です。
公共の供給はこの単位で請求されます。家庭の水道 メーター は世界のほとんどで使用量を 立方 メートル で記録し、4 人家族は年に 100 から 200 立方 メートル を使います。都市 ガス も同じように計量され、そのあと請求のために エネルギー へ換算されます。ガス 1 立方 メートル が出す熱は組成によって違い、メーター のところの温度と圧力で補正せねばならないからです。
建設はこの単位で資材を注文します。生 コンクリート は 1 立方 メートル 単位で売られ運ばれ、ふつうの ミキサー 車は 6 から 8 立方 メートル を積みます。掘削と土工事は動かした 1 立方 メートル あたりで値がつき、製材、骨材、表土、樹皮 材 も同じように取引されます。コンクリート 1 立方 メートル はおよそ 2.4 トン ですから、この単位は トラック や クレーン が何を運べるかも決めています。
貨物輸送は、もっと込み入った使い方をします。海上輸送と引っ越しは容積を 立方 メートル で見積もり、航空貨物は実際の質量と、決まった比率で計算した容積重量のうち大きいほうで課金します。その比率はふつう 1 立方 メートル あたり 167 キログラム です。軽くてかさばる荷は、重さではなく占める場所で値がつくわけで、その計算はまるごとこの単位のうえで動きます。
環境の計測もここに住んでいます。河川の流量は 1 秒あたりの 立方 メートル、貯水池の容量は 100 万 立方 メートル 単位、大気の質は空気 1 立方 メートル あたりの汚染物質の マイクログラム、換気は 1 時間あたりの 立方 メートル で示されます。4 メートル かける 5 メートル、天井高 2.5 メートル の部屋には 50 立方 メートル の空気が入ります。換気の基準は、この手の数値に照らして書かれています。
ヤード・ポンド法 と アメリカ の単位に対しては、35.315 立方 フィート、1.308 立方 ヤード にあたります。実務でいちばん重いのは 立方 ヤード です。アメリカ の コンクリート と掘削はこれで発注されますし、二つの単位は近すぎて、3 分の 1 も違う数値がもっともらしく見えてしまうからです。
1 立方 メートル は、1000 リットル、およそ 35.315 立方 フィート、およそ 1.308 立方 ヤード、あるいは およそ 264.2 アメリカ ガロン に等しくなります。
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。