JP2001124789A - Micropipette and dispenser - Google Patents
Micropipette and dispenserInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】 本発明は、ＤＮＡチップの
製造等、微小体積の液滴を高密度に整列固定するために
好適に用いられる、液滴の体積制御性や製品生産性に優
れたマイクロピペットとこれを用いた分注装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micro-cell having excellent droplet volume controllability and product productivity, which is suitably used for aligning and fixing small-volume droplets at high density, such as in the production of DNA chips. The present invention relates to a pipette and a pipetting device using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】 近年における遺伝子構造の解析方法の
進歩にはめざましいものがあり、ヒトの遺伝子をはじめ
として、多数の遺伝子構造が明らかにされてきている。
このような遺伝子構造の解析には、顕微鏡スライドガラ
ス等の基板上に数千から一万種類以上の異なる種類のＤ
ＮＡ断片を微小スポットとして整列固定させたＤＮＡチ
ップが用いられるようになってきている。2. Description of the Related Art In recent years, there has been remarkable progress in gene structure analysis methods, and many gene structures including human genes have been revealed.
In order to analyze such a gene structure, thousands to 10,000 or more different types of D
DNA chips in which NA fragments are aligned and fixed as minute spots have been used.
【０００３】 このＤＮＡチップの製造における微小ス
ポットの形成方法としては、ＱＵＩＬＬ方式、ピン＆リ
ング方式、或いはスプリングピン方式のものが広く用い
られており、いずれの方法を採用した場合であっても、
各微小スポットの容量と形状のばらつきを低く抑えて、
各微小スポット間の距離を一定に保つことが重要とな
る。一方、更なる高密度化に向けて、微小スポットの形
状制御性が良好であり、生産性に優れた新しい方法の開
発に対する期待も大きい。[0005] As a method of forming a minute spot in the production of a DNA chip, a QUIILL method, a pin & ring method, or a spring pin method is widely used.
By minimizing the variation in capacitance and shape of each minute spot,
It is important to keep the distance between each minute spot constant. On the other hand, in order to further increase the density, there is great expectation for the development of a new method that has good controllability of the shape of the minute spots and is excellent in productivity.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】 ここで、ＱＵＩＬＬ
方式は、ピン先に形成された凹部に試料を貯め、ピン先
を基板に接触させることで凹部内の試料を基板上に移し
て微小スポットを形成する方法であるが、ピン先が基板
との接触によって変形し、或いは損傷する等の耐久性の
問題や、凹部に溜められた試料の洗浄が不完全となって
クロスコンタミネーションが起こりやすい等の問題があ
る。Problems to be Solved by the Invention Here, QUIILL
In this method, a sample is stored in a recess formed at the pin tip, and the sample in the recess is transferred onto the substrate by contacting the pin tip with the substrate to form a minute spot. There are problems such as durability, such as deformation or damage due to contact, and problems, such as incomplete cleaning of the sample stored in the concave portion and cross-contamination.
【０００５】 また、ピン＆リング方式は、マイクロプ
レート中の試料溶液をリングでリザーブした後、溶液が
リザーブされたリング内側を貫通するようにしてピン先
でリング内の試料を捉え、基板上にスポットを形成して
いく方法であるが、１回にリザーブできる試料はリング
の数に依存し、従来、その数は数種類程度であることか
ら、数千種から数万種といった試料の微小スポットを形
成するためには、数百から数千回程度の洗浄・乾燥工程
もまた必要となり、従って、生産性は必ずしも高いもの
とは言い難い。In the pin & ring method, after a sample solution in a microplate is reserved by a ring, the solution penetrates the inside of the reserved ring, the sample in the ring is caught by a pin, and the sample is placed on a substrate. This is a method of forming spots. The sample that can be reserved at one time depends on the number of rings, and since the number is about several types in the past, small spots of thousands to tens of thousands of samples can be used. In order to form it, several hundred to several thousand washing and drying steps are also required, and thus the productivity is not necessarily high.
【０００６】 また、スプリングピン方式は、ピン先に
付着した試料を、ピン先を基板に押付けることで基板上
に移して微小スポットを形成する方法であり、スプリン
グを内蔵した二重ピン構造で、ピン、基板の損傷をやわ
らげ、試料を吹き出すものであるが、基本的には１回の
リザーブで１回のスポッテリングしかできず、生産性に
劣っている。更に、これら従来の微小スポットの形成方
法は、すべて試料溶液を大気中にさらした状態で基板上
に運ぶため、運ぶ途中で試料が乾燥し、スポッティング
が出来なくなるといった不具合が生じ、大変高価な試料
溶液の使用効率が悪いといった問題がある。一方、プリ
ンタにおいて実用化されているいわゆるインクジェット
方式を用いてスポッティングする方策も検討されている
が、数千から数万といった試料を個別の流路で形成する
ことは、サイズ的、コスト的に課題が多く、更にインク
ジェット方式は、スポッティング前にそのポンプ内に予
め試料を気泡なく充填する必要があり、そのため、大量
のパージ用試料が必要となり、試料の使用効率が極めて
劣るものであった。また、一般的には、ポンプ室を含む
流路中は高速に液体が移動する方が気泡抜けには良く、
そのため、試料が流路中で攪拌され、例えばデリケート
なＤＮＡ溶液を試料とした場合、ＤＮＡが損傷すること
があった。The spring pin method is a method of forming a minute spot by transferring a sample adhered to a pin tip onto a substrate by pressing the pin tip against the substrate, and has a double pin structure with a built-in spring. It softens the damage of pins, substrates and blows out the sample, but basically only one spotting can be performed with one reserve, resulting in poor productivity. Furthermore, these conventional methods for forming minute spots all transport the sample solution onto the substrate while exposing the sample solution to the air, so that the sample dries during transport, making spotting impossible, resulting in a very expensive sample. There is a problem that the use efficiency of the solution is poor. On the other hand, spotting measures using the so-called ink jet method that has been put to practical use in printers are also being studied, but forming thousands or tens of thousands of samples in individual flow paths is a problem in terms of size and cost. In addition, the ink jet method requires that the pump be previously filled with a sample without bubbles before spotting, so that a large amount of a sample for purging is required and the use efficiency of the sample is extremely poor. Also, generally, it is better for the liquid to move at a high speed in the flow path including the pump chamber to remove bubbles,
Therefore, when the sample is agitated in the channel and, for example, a delicate DNA solution is used as the sample, the DNA may be damaged.
【０００７】 本発明は、上述した従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、
微小スポットの形成を高精度且つ高速に可能ならしめる
マイクロピペットと、このマイクロピペットを用いた、
１回に数百から数万の異なる試料を効率良く分注して微
小スポットを形成することが可能な生産性に優れた分注
装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the related art, and has as its object the following:
A micropipette that enables high-precision and high-speed formation of minute spots and a micropipette using this micropipette.
It is an object of the present invention to provide a dispensing apparatus excellent in productivity capable of efficiently dispensing hundreds to tens of thousands of different samples at one time to form minute spots.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】 即ち、本発明によれ
ば、少なくとも１個以上の基体に、外部から試料を注入
するための注入口と、当該試料が注入・充填されるキャ
ビティと、当該試料を吐出する吐出口とが形成され、当
該キャビティを形成する当該基体がセラミックスからな
り、当該基体の少なくとも一壁面に圧電／電歪素子を備
え、当該キャビティ内において試料が層流で移動するよ
うに構成されたマイクロピペットであって、当該圧電／
電歪素子の駆動により当該キャビティ内の体積を変化さ
せ、当該キャビティ内の一定量の試料を当該吐出口から
吐出させることを特徴とするマイクロピペットが提供さ
れる。That is, according to the present invention, an injection port for injecting a sample from the outside into at least one or more substrates, a cavity into which the sample is injected and filled, and the sample And a base for forming the cavity is made of ceramics, a piezoelectric / electrostrictive element is provided on at least one wall surface of the base, and the sample moves in a laminar flow in the cavity. A configured micropipette, wherein the piezoelectric /
A micropipette is provided in which the volume in the cavity is changed by driving the electrostrictive element, and a certain amount of the sample in the cavity is discharged from the discharge port.
【０００９】 本発明のマイクロピペットでは、このよ
うな構成を採用することにより、圧電／電歪素子の駆動
ひとつひとつに対応して微小量液体が吐出口より吐出さ
れ、その容積は微小且つバラツキなく一定である。駆動
周期は、圧電／電歪素子を用いることにより、高周波対
応可能となり、吐出に要する時間も短縮される。また試
料注入後吐出までの間、試料は閉空間内を移動するた
め、途中で乾燥することがない。更には、基体全体を小
さくコンパクトに形成可能であるため、試料が移動する
流路を短くでき、流路壁に試料が付着し使用効率を劣化
させることも低減できる。In the micropipette of the present invention, by adopting such a configuration, a minute amount of liquid is discharged from the discharge port in correspondence with each drive of the piezoelectric / electrostrictive element, and the volume thereof is fine and uniform without variation. It is. By using the piezoelectric / electrostrictive element, the drive cycle can be adapted to a high frequency, and the time required for ejection can be shortened. In addition, since the sample moves in the closed space until the ejection after the sample injection, the sample does not dry on the way. Furthermore, since the whole substrate can be formed small and compact, the flow path through which the sample moves can be shortened, and the deterioration of the use efficiency due to the sample adhering to the flow path wall can be reduced.
【００１０】 本発明のマイクロピペットにおいては、
キャビティ内に予め緩衝液や生理食塩水などの置換液を
充填し、次いで試料を前記注入口から当該キャビティ内
に層流置換させながら注入した後、圧電／電歪素子を駆
動させキャビティ内の試料を吐出口から吐出させること
が好ましい。層流置換完了の終点は、試料の移動する速
度、体積を予め求めておき、置換時間で制御しても良い
が、当該キャビティ内の流体特性の変化を検知すること
により把握することがさらに好ましい。なお、当該圧電
／電歪素子を駆動させながら試料を前記注入口から当該
キャビティ内に層流置換させても良い。予め安価な置換
液によりキャビティ内を確実に置換後、高価な試料を層
流置換することにより、吐出不良の発生が完全に防止で
き、高価な試料を効率よく吐出できる。さらに、本発明
のマイクロピペットにおいては、キャビティ内に予め緩
衝液や生理食塩水などの置換液を充填し、次いで試料を
前記注入口から当該キャビティ内に置換させながら注入
し、置換完了の終点を、当該キャビティ内の流体特性の
変化を検知することにより把握した後、圧電／電歪素子
を駆動させキャビティ内の試料を吐出口から吐出させる
ことが好ましい。キャビティ内の流体特性の変化を検知
することにより置換完了を把握することにより、流路内
で試料と置換液が多少混合しても、その混合している部
分と混合していない部分の区別が容易、且つ精度良く判
明できるため、置換液と混合してパージしなければなら
ない試料の量を少なくでき、試料の使用効率を上げるこ
とができる。[0010] In the micropipette of the present invention,
The cavity is previously filled with a replacement solution such as a buffer solution or physiological saline, and then the sample is injected from the injection port into the cavity while performing laminar flow replacement. Is preferably discharged from the discharge port. The end point of the laminar flow replacement completion may be controlled in advance by determining the moving speed and volume of the sample and the replacement time. However, it is more preferable to grasp the end point by detecting a change in the fluid property in the cavity. . The sample may be laminar-flow-replaced from the injection port into the cavity while driving the piezoelectric / electrostrictive element. After reliably replacing the interior of the cavity with an inexpensive replacement liquid in advance, laminar flow replacement of the expensive sample can completely prevent the occurrence of ejection failure and efficiently discharge the expensive sample. Further, in the micropipette of the present invention, the cavity is previously filled with a replacement solution such as a buffer solution or a physiological saline, and then the sample is injected from the injection port while being replaced into the cavity, and the end point of the completion of the replacement is determined. After grasping by detecting a change in the fluid characteristic in the cavity, it is preferable to drive the piezoelectric / electrostrictive element to discharge the sample in the cavity from the discharge port. By grasping the completion of replacement by detecting a change in the fluid properties in the cavity, even if the sample and the replacement liquid mix somewhat in the flow path, it is possible to distinguish between the mixed part and the unmixed part. Since the determination can be performed easily and accurately, the amount of the sample that must be purged by mixing with the replacement liquid can be reduced, and the usage efficiency of the sample can be increased.
【００１１】 また、当該キャビティ内の流体特性の変
化は、圧電／電歪素子に振動を励起する電圧を印加し、
その振動に伴う電気的定数の変化を検出することにより
把握することが好ましい。こうすることで、特別な検出
素子等を設置する必要もなく、安価で、高精度な検出が
できる。[0011] Further, the change in the fluid characteristic in the cavity is performed by applying a voltage for exciting vibration to the piezoelectric / electrostrictive element,
It is preferable to detect the change by detecting a change in an electric constant accompanying the vibration. By doing so, there is no need to install a special detection element or the like, and low-cost, high-precision detection can be performed.
【００１２】 本発明のマイクロピペットにおいては、
１個の基体内に、試料の注入口、キャビティ、試料の吐
出口、及び圧電／電歪素子が、それぞれ複数箇所形成さ
れていること、または、１個の前記基体内に、試料の注
入口、キャビティ、試料の吐出口、及び前記圧電／電歪
素子が、それぞれ１個形成されているユニットを複数個
固定治具に固定していること、さらには、キャビティと
圧電／電歪素子の組み合わせ、及び試料の注入口、試料
の吐出口の３種類の部位が少なくとも２種類以上の基体
に分かれて形成されており、互いに接合されているこ
と、さらにまた、１個の前記基体内に、少なくともキャ
ビティと圧電／電歪素子が形成されており、その基体の
少なくとも１個以上を、試料の注入口及び試料の吐出口
の少なくとも一方を１個以上形成した１個の基体に接合
したユニットが形成され、そのユニットの１個以上が固
定一体化されていることが好ましい。In the micropipette of the present invention,
A plurality of sample inlets, cavities, sample outlets, and piezoelectric / electrostrictive elements are respectively formed in one substrate, or a sample inlet is provided in one substrate. , A cavity, a sample discharge port, and the piezoelectric / electrostrictive element each having a plurality of units formed therein, each of which is fixed to a fixing jig, and a combination of the cavity and the piezoelectric / electrostrictive element. , And the three kinds of portions of the sample inlet and the sample outlet are formed separately in at least two or more types of bases, and are joined to each other. A unit in which a cavity and a piezoelectric / electrostrictive element are formed, and at least one of the substrates is joined to one substrate in which at least one of a sample inlet and a sample outlet is formed. Is, it is preferable that more than one of the units is integrally fixed.
【００１３】 １個の基体内に、各部位が、それぞれ複
数箇所形成されていることにより、全体がコンパクトで
且つ吐出口が精度良く、高密度に配置することが可能に
なり、複数種の試料を同時に吐出できる。また、１個の
基体内に、各部位が、それぞれ１個形成されているユニ
ットを複数個固定して全体とする構成により、基体１個
１個の製造がし易く、歩留まりが向上する。更に、各部
位が形成された少なくとも２個以上の基体を接合して全
体とすることで、基体の材料選択の範囲がひろがり、各
部位に最適な材料を選ぶことが可能となる一方、素子の
歩留まり向上、吐出口の高精度、高密度配列、複数種試
料同時吐出が同時に可能になる。[0013] Since each part is formed in a plurality of places in one substrate, the whole body is compact, the discharge ports can be arranged with high accuracy, and high density can be arranged. Can be simultaneously discharged. In addition, a structure in which a plurality of units each of which is formed in a single base is fixed in one base to form the whole as a whole facilitates the manufacture of each base and improves the yield. Furthermore, by joining at least two or more substrates formed with each part to form the whole, the range of material selection of the base is expanded, and it becomes possible to select the most suitable material for each part, The yield can be improved, the ejection ports can be arranged with high precision, high-density arrangement, and simultaneous ejection of a plurality of samples can be performed.
【００１４】 また、基体は平板状であり、試料の吐出
口が基体の側面若しくは主平面に形成されていること、
或いは、基体が平板状であり、試料の吐出口が基体の一
方の主平面に形成されており、試料の注入口が他方の主
平面に形成されていることが好ましい。基体を平板状に
構成することにより、基体の製造が、後述するようなグ
リーンシート等の積層で行え、また、全体が薄くコンパ
クトになる。吐出口が基体の主平面に形成されている
と、吐出口を形成した平板と平行して基板をセットでき
ることが可能になり、液滴の吐出距離を一定にすること
が容易になり、液滴の形状が安定する。また、吐出口が
基体の側面に形成されていると、平板状の基体を縦に並
べ、もって吐出口の密度を容易に上げることができる。
更に、基体の異なる主平面にそれぞれ注入口と吐出口を
形成することにより、注入口から、吐出口までの流路の
長さが殆ど平板の厚さ距離だけで済み、試料液体の流路
パスが短く、単純なものとなって、流路途中で気泡がひ
っかかり、吐出不良を起こす等の不具合が低減出来、更
に試料の使用効率が向上するといった利点を有する。[0014] Further, the substrate has a flat plate shape, and a discharge port of the sample is formed on a side surface or a main plane of the substrate.
Alternatively, it is preferable that the substrate is flat, the discharge port for the sample is formed on one main plane of the substrate, and the injection port for the sample is formed on the other main plane. By forming the substrate in a flat plate shape, the substrate can be manufactured by laminating green sheets and the like as described later, and the whole becomes thin and compact. When the discharge port is formed on the main plane of the base, the substrate can be set in parallel with the flat plate on which the discharge port is formed, and the discharge distance of the droplet can be easily made constant. The shape becomes stable. In addition, when the discharge ports are formed on the side surfaces of the base, the plate-like bases are vertically arranged, so that the density of the discharge ports can be easily increased.
Further, by forming the injection port and the discharge port on different main planes of the substrate, the length of the flow path from the injection port to the discharge port is almost the same as the thickness distance of the flat plate, and the flow path of the sample liquid can be reduced. However, there is an advantage that bubbles and the like can be trapped in the middle of the flow path, and problems such as defective ejection can be reduced, and the use efficiency of the sample can be improved.
【００１５】 更にまた、少なくとも２個以上の試料の
注入口が、1個のキャビティに接続されている形態であ
っても良い。この構成では、複数個の注入口より試料、
若しくは、置換液をタイミングを調整して、吸引、押し
出してやることにより、キャビティ内を確実に充填でき
る。[0015] Further, at least two or more sample inlets may be connected to one cavity. In this configuration, the sample from multiple inlets,
Alternatively, the cavity can be reliably filled by adjusting the timing of the replacement liquid, and sucking and pushing it.
【００１６】 また、本発明のマイクロピペットにおい
ては、キャビティと圧電／電歪素子が、形成されている
基体は、ジルコニアセラミックスからなること、或い
は、全ての基体はジルコニアセラミックスからなること
が好ましく、この基体はグリーンシート積層焼成法を用
いて作製されたものであることが好ましい。ジルコニ
ア、中でも安定化ジルコニアと部分安定化ジルコニア
は、薄板状としても機械的強度が大きいこと、靭性が高
いこと、酸／アルカリ溶液に耐久性があること、圧電膜
や電極材との反応性が小さいため適している。また、注
入口、吐出口の少なくとも１個が形成されている基体
は、その成形性、コストに優れた金属若しくは樹脂から
なっていても良い。In the micropipette of the present invention, the base on which the cavity and the piezoelectric / electrostrictive element are formed is preferably made of zirconia ceramics, or all the bases are preferably made of zirconia ceramics. The substrate is preferably produced using a green sheet laminating and firing method. Zirconia, in particular, stabilized zirconia and partially stabilized zirconia have high mechanical strength even in the form of a thin plate, high toughness, durability in acid / alkali solutions, and reactivity with piezoelectric films and electrode materials. Suitable for small size. Further, the substrate on which at least one of the injection port and the discharge port is formed may be made of metal or resin which is excellent in formability and cost.
【００１７】 なお、圧電／電歪素子における圧電／電
歪膜は、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオ
ブ酸鉛からなる成分を主成分としていることが高い電機
機械結合係数と圧電定数を有し、圧電膜の焼結時におけ
る基体（ジルコニアセラミックス）との反応性が小さ
く、安定した組成のものが得られる点から好ましい。The piezoelectric / electrostrictive film of the piezoelectric / electrostrictive element has an electromechanical mechanical coupling coefficient and a piezoelectric constant, which are mainly composed of components composed of lead zirconate, lead titanate and lead magnesium niobate. However, this is preferable because the reactivity with the substrate (zirconia ceramics) during sintering of the piezoelectric film is small and a stable composition can be obtained.
【００１８】 また、本発明によれば、１個以上の基体
に、外部から試料を注入するための注入口と、当該試料
が充填されるキャビティと、当該試料を吐出する吐出口
とが形成され、当該キャビティを形成する当該基体がセ
ラミックスからなり、当該基体の少なくとも一壁面に圧
電／電歪素子を備え、当該キャビティ内において試料が
層流で移動するように構成されたマイクロピペットを複
数用いた分注装置であって、当該吐出口が縦横に整列配
置され、当該吐出口からそれぞれ異なる種類の液体試料
が吐出されることを特徴とする分注装置が提供される。
さらにまた、本発明によれば、少なくとも１個以上の基
体に、外部から試料を注入するための注入口と、当該試
料が注入・充填されるキャビティと、当該試料を吐出す
る吐出口とが形成され、当該キャビティを形成する当該
基体がセラミックスからなり、当該基体の少なくとも一
壁面に圧電／電歪素子を備え、当該キャビティ内に予め
置換液を充填し、次いで試料を前記注入口から当該キャ
ビティ内に置換させながら注入し、当該キャビティ内に
おける試料の置換完了を、当該キャビティ内の流体特性
の変化を検知することにより把握した後、当該圧電／電
歪素子の駆動により当該キャビティ内の体積を変化さ
せ、当該キャビティ内の一定量の試料を当該吐出口から
吐出させるマイクロピペットを複数用いた分注装置であ
って、当該吐出口が縦横に整列配置され、当該吐出口か
らそれぞれ異なる種類の液体試料が吐出されることを特
徴とする分注装置が提供される。これらの分注装置によ
れば、マイクロピペットを複数用いることにより、一度
に数多くの種類の試料を同時に供給でき、また一部不良
の生じたピペットを容易に交換できる。更に、吐出口が
縦横に整列配置されていることにより、例えば、ＤＮＡ
チップのように二次元的に整列固定された微小スポット
が必要な場合に好適に採用される。According to the present invention, an inlet for injecting a sample from the outside, a cavity filled with the sample, and an outlet for discharging the sample are formed in one or more substrates. A plurality of micropipettes are used in which the substrate forming the cavity is made of ceramics, a piezoelectric / electrostrictive element is provided on at least one wall surface of the substrate, and the sample is moved in a laminar flow in the cavity. A dispensing device is provided, wherein the discharge ports are arranged vertically and horizontally, and different types of liquid samples are discharged from the discharge ports.
Furthermore, according to the present invention, an injection port for injecting a sample from the outside, a cavity into which the sample is injected and filled, and a discharge port for discharging the sample are formed in at least one or more substrates. The substrate forming the cavity is made of ceramics, a piezoelectric / electrostrictive element is provided on at least one wall surface of the substrate, a replacement liquid is filled in the cavity in advance, and then a sample is injected from the injection port into the cavity. After the completion of the replacement of the sample in the cavity is detected by detecting a change in the fluid property in the cavity, the volume in the cavity is changed by driving the piezoelectric / electrostrictive element. A dispensing device using a plurality of micropipette for discharging a certain amount of sample in the cavity from the discharge port, wherein the discharge port is Are aligned horizontally, the dispensing device is provided, characterized in that different kinds of liquid samples from the discharge port is discharged. According to these dispensing apparatuses, by using a plurality of micropipettes, many types of samples can be simultaneously supplied at a time, and a pipette partially defective can be easily replaced. Further, since the discharge ports are arranged vertically and horizontally, for example, DNA
It is suitably adopted when a minute spot that is two-dimensionally aligned and fixed like a chip is required.
【００１９】 この分注装置においては、試料の使用効
率を高めるために、試料の注入口のそれぞれに、異なる
種類の液体試料が別個に充填されたカートリッジを取り
付け、吐出口から異なる液体試料を吐出させる機構を備
えていることが好ましく、また、数千から数万種類とい
う多種類のＤＮＡ断片などを汚染なく、しかも純度良く
微小スポットに吐出するために、試料注入口のそれぞれ
に、水性溶媒或いは有機溶媒が充填されたカートリッジ
を取り付け、基体内に形成された注入口から吐出口に至
る空間を洗浄する機構を備えていることが好ましい。ま
た、この分注装置においては、吐出口の外側に吐出口と
中心軸を同じくする穴の開いた薄板からなる異方飛行滴
遮蔽板を備えていることが好ましい。こうすることによ
り、万一吐出液滴の吐出方向が曲がってしまっても、基
板に液滴が到達することがなく、スポッティングの位置
ずれや、隣のスポットと混じりあう不良が防げる。In this dispensing apparatus, in order to increase the use efficiency of the sample, a cartridge filled with different types of liquid samples is attached to each of the sample inlets, and different liquid samples are discharged from the outlet. It is preferable to provide a mechanism for causing the sample injection port to discharge a large number of DNA fragments such as thousands to tens of thousands of types without contamination and with high purity in a fine spot. It is preferable to provide a mechanism for mounting a cartridge filled with an organic solvent and cleaning a space from an inlet to an outlet formed in the substrate. Further, in this dispensing apparatus, it is preferable to provide an anisotropic flying drop shielding plate made of a thin plate having a hole having the same central axis as the discharge port outside the discharge port. By doing so, even if the ejection direction of the ejected droplets is bent, the droplets do not reach the substrate, thereby preventing spotting displacement and mixing with adjacent spots.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】 本発明に係るマイクロピペット
の基本構成は、少なくとも１個以上の基体に、試料の注
入口と、試料が充填されるキャビティと、試料の吐出口
とを備え、この基体のキャビティを形成する少なくとも
一壁面に圧電素子を備えたものである。そして、このマ
イクロピペットにおいては、好ましくは、キャビティ内
において試料が層流で移動するように構成されている。
このように構成されたマイクロピペットは、圧電／電歪
素子の駆動によりキャビティ内の体積を変化させ、キャ
ビティ内の一定量の試料を吐出口から吐出させることに
より、ＤＮＡチップのような微小スポットを高精度で且
つ高速に、効率良く形成することができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The basic structure of a micropipette according to the present invention is that at least one or more substrates are provided with a sample injection port, a cavity filled with the sample, and a sample discharge port. At least on one wall surface forming the cavity. The micropipette is preferably configured so that the sample moves in a laminar flow in the cavity.
The micropipette thus configured changes the volume in the cavity by driving the piezoelectric / electrostrictive element, and discharges a certain amount of the sample in the cavity from the discharge port, thereby forming a minute spot such as a DNA chip. It can be efficiently formed with high accuracy and at high speed.
【００２１】[0021]
【実施例】 以下、本発明を図面に示す実施例に基づい
て詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限られ
るものではない。本発明のマイクロピペットの一例を図
２に示す。図２において、ノズル部１１は、少なくとも
１個以上のノズル孔からなる吐出口１２が設けられた薄
肉平板状のノズルプレート１３をジルコニアセラミック
スのグリーンシートで形成し、一方、ポンプ部２１は、
少なくとも１個以上の窓部２８が形成されたスペーサプ
レート２５と、スペーサプレート２５の一方の側に重ね
合わされて窓部２８を覆蓋する閉塞プレート２３とを、
同じくそれぞれジルコニアセラミックスのグリーンシー
トで形成し、全体を積層し、一体焼成して、基体１０が
構成されている。なお、閉塞プレート２３には試料注入
口１６が設けられ、スペーサプレート２５に形成されて
いる窓部２８に連結する導入孔１４、連通路１７へとつ
ながっている。そして、閉塞プレート２３の外面上に
は、下部電極３１、圧電／電歪層３２および上部電極３
３からなる圧電／電歪素子２２が形成されている。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples shown in the drawings, but the present invention is not limited to these examples. FIG. 2 shows an example of the micropipette of the present invention. In FIG. 2, a nozzle portion 11 is formed by forming a thin flat plate-shaped nozzle plate 13 provided with a discharge port 12 having at least one or more nozzle holes with a zirconia ceramics green sheet, while a pump portion 21 includes:
A spacer plate 25 on which at least one or more window portions 28 are formed, and a closing plate 23 that is overlaid on one side of the spacer plate 25 and covers the window portions 28;
Similarly, the base 10 is formed by forming a green sheet of zirconia ceramics, laminating the whole, and integrally firing. In addition, the sample injection port 16 is provided in the closing plate 23, and is connected to the introduction hole 14 and the communication path 17 connected to the window 28 formed in the spacer plate 25. The lower electrode 31, the piezoelectric / electrostrictive layer 32, and the upper electrode 3
3 are formed.
【００２２】 上記のような構成のマイクロピペットに
よれば、上部電極３３と下部電極３１との間に電界が生
じると、圧電／電歪層３２が変形し、窓部２８が覆蓋さ
れて形成されたキャビティ（加圧室）１５の容積が減少
することにより、キャビティ１５内に充填された試料
（ＤＮＡ断片などを含む液体）がキャビティ１５に連通
する吐出口１２から所定速度で吐出され、顕微鏡スライ
ドガラス等の基板上の微小スポットとして整列固定させ
たＤＮＡチップなどを作製することができる。なお、図
２に示すような、いわゆるインクジェット方式の装置構
造は、例えば、特開平６−４００３０号公報に記載され
ており、これが参照できる。According to the micropipette configured as described above, when an electric field is generated between the upper electrode 33 and the lower electrode 31, the piezoelectric / electrostrictive layer 32 is deformed and the window 28 is covered. When the volume of the cavity (pressurized chamber) 15 is reduced, the sample (liquid containing DNA fragments) filled in the cavity 15 is discharged at a predetermined speed from the discharge port 12 communicating with the cavity 15, and the microscope slide is released. A DNA chip or the like aligned and fixed as minute spots on a substrate such as glass can be manufactured. A so-called ink-jet type device structure as shown in FIG. 2 is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-40030, which can be referred to.
【００２３】 上記した構成のマイクロピペットにおい
ては、キャビティ（加圧室）１５内において、ＤＮＡ断
片などを含む液体試料が層流で移動するような形状、流
路寸法に形成されている。In the micropipette having the above configuration, the cavity (pressurizing chamber) 15 is formed in a shape and a channel size such that a liquid sample containing a DNA fragment or the like moves in a laminar flow.
【００２４】 具体的なキャビティの一例を、図１に従
って説明する。キャビティ３の形状は、図１に示すよう
に長尺形状でその一端に試料を導入する注入口１若しく
は導入口４があり、他端に吐出口２が連結されている。
このような形状にすることにより、キャビティ３を注入
口１から吐出口２に至る流路の一部として、注入口１か
ら、或いは注入口１から連通路５、導入口４を経てキャ
ビティ３内に移動する試料の流れを乱すことなく吐出口
２へ導ける。具体的なキャビティ３の寸法は、試料の種
類、作成する液滴の大きさ、形成密度により異なるが、
例えば、分子数１〜１００００程度のＤＡＮ断片を１μ
ｇ／μｌの濃度で×３ＳＳＣ緩衝液（０．４５Ｍ塩化ナ
トリウム０．０４５Ｍクエン酸ナトリウム水溶液（ｐＨ
７．０））に分散させた試料を数百ミクロンピッチで数
百ミクロンφ液滴径のスポッティングが必要とされるＤ
ＮＡチップ等の製造用マイクロピペットの場合は、キャ
ビティ長（Ｌ）は、１〜５ｍｍ、キャビティ幅（Ｗ）
は、０．１〜１ｍｍ、キャビティ深さ（Ｄ）は、０．１
〜０．５ｍｍが好ましい。またキャビティ内壁には、流
れを乱す突起物が無いように滑らかであることが良く、
その材質は、試料溶液と親和性の良いセラミックスから
なることが好ましい。An example of a specific cavity will be described with reference to FIG. The cavity 3 has a long shape as shown in FIG. 1, and has an inlet 1 or an inlet 4 for introducing a sample at one end, and an outlet 2 at the other end.
With such a shape, the cavity 3 is formed as a part of the flow path from the inlet 1 to the outlet 2, from the inlet 1 or from the inlet 1 through the communication path 5 and the inlet 4 to the inside of the cavity 3. Can be guided to the discharge port 2 without disturbing the flow of the sample moving to the discharge port 2. The specific dimensions of the cavity 3 vary depending on the type of the sample, the size of the droplet to be formed, and the formation density.
For example, a DAN fragment having about 1 to 10,000
x3 SSC buffer (0.45 M sodium chloride 0.045 M sodium citrate aqueous solution (pH
7.0)) The sample dispersed in the above is required to have a spotting of hundreds of microns φ droplet diameter at a pitch of several hundred microns.
In the case of a micropipette for manufacturing an NA chip or the like, the cavity length (L) is 1 to 5 mm and the cavity width (W)
Is 0.1 to 1 mm, and the cavity depth (D) is 0.1
~ 0.5 mm is preferred. Also, the cavity inner wall should be smooth so that there are no protrusions that disturb the flow,
The material is preferably made of ceramics having a good affinity for the sample solution.
【００２５】 また、本発明のマイクロピペットにおい
ては、好ましくは、キャビティ内に予め緩衝液や生理食
塩水などの置換液を充填し、次いで試料を注入口からキ
ャビティ内に層流置換させながら注入した後に、圧電／
電歪素子を駆動させる。そして、この場合、キャビティ
内における試料の層流置換完了を、キャビティ内の流体
特性の変化を検知することにより把握することが好まし
い。なお、キャビティ内の置換液と試料の置換は層流で
行われることが好ましいが、試料の種類が変わった場
合、液移動速度が非常に速い場合、導入孔近辺のキャビ
ティ内等の場合は、必ずしも層流でなくてもよい。その
場合においては、試料と置換液の混合により試料のパー
ジ量は増大するが、キャビティ内の流体特性の変化を検
知することにより置換完了を判断することにより、パー
ジ量の増大を最小にできる。ここで、キャビティ内の流
体特性の変化は、圧電／電歪素子に振動を励起する電圧
を印加し、その振動に伴う電気的定数の変化を検出する
ことにより把握する。このような流体特性の変化の検知
は、例えば、特開平８−２０１２６５号公報に記載され
ており、この内容が参照できる。In the micropipette of the present invention, preferably, the cavity is previously filled with a replacement solution such as a buffer solution or a physiological saline solution, and then the sample is injected from the injection port while performing laminar flow replacement into the cavity. Later, piezoelectric /
The electrostrictive element is driven. In this case, it is preferable to grasp the completion of the laminar flow replacement of the sample in the cavity by detecting a change in the fluid characteristic in the cavity. The replacement of the sample with the replacement liquid in the cavity is preferably performed in a laminar flow.However, when the type of the sample is changed, the liquid moving speed is extremely high, or in the case of the cavity near the introduction hole, etc., The flow need not necessarily be laminar. In this case, although the purge amount of the sample increases due to the mixing of the sample and the replacement liquid, the increase in the purge amount can be minimized by judging the completion of the replacement by detecting a change in the fluid property in the cavity. Here, a change in the fluid characteristic in the cavity is grasped by applying a voltage for exciting vibration to the piezoelectric / electrostrictive element and detecting a change in an electrical constant accompanying the vibration. The detection of such a change in the fluid characteristic is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-201265, and the contents thereof can be referred to.
【００２６】 具体的には、任意の圧電／電歪素子に対
して、所定の間隔で、吐出駆動用の電源からの電気的接
続をリレーで切り離し、同時に、共振周波数を測定する
手段をリレーにより接続し、その時点でのインピーダン
スあるいは共振周波数を電気的に測定させる。これによ
り、液体の粘度、比重等が目的の試料（ＤＮＡ断片など
を含む液体）であるかどうかを把握することができる。
すなわち、本発明のマイクロピペットによれば、マイク
ロピペット自体がセンサとして機能するため、マイクロ
ピペットの構成も単純化することができる。Specifically, for a given piezoelectric / electrostrictive element, an electrical connection from a power supply for ejection drive is separated by a relay at a predetermined interval, and at the same time, a means for measuring the resonance frequency is provided by the relay. After the connection, the impedance or the resonance frequency at that time is electrically measured. This makes it possible to determine whether the viscosity, specific gravity, and the like of the liquid are the target sample (liquid containing DNA fragments and the like).
That is, according to the micropipette of the present invention, since the micropipette itself functions as a sensor, the configuration of the micropipette can be simplified.
【００２７】 次に、本発明のマイクロピペットでは、
試料を吐出しつつ、緩衝液や生理食塩水のような置換液
を注入口からキャビティに注入し、同様に、層流置換に
よりキャビティ内に残留する試料を完全に吐出し、次の
試料注入に備えることができる。この場合、キャビティ
内に試料が残留しているかどうか（試料として吐出でき
るかどうか）を検知するのにも、同じく、キャビティ内
の流体特性の変化を検知することにより把握できる。こ
のように、本発明のマイクロピペットを用いると、層流
置換あるいは置換完了検出機構により使用に供しない試
料のパージ量を極めて少なくすることができるととも
に、試料の使用効率を向上できる。Next, in the micropipette of the present invention,
While discharging the sample, a replacement solution such as a buffer solution or physiological saline is injected into the cavity from the injection port. Similarly, the sample remaining in the cavity by laminar flow replacement is completely discharged, and the next sample injection is performed. Can be prepared. In this case, whether or not the sample remains in the cavity (whether or not the sample can be ejected) can be similarly detected by detecting a change in the fluid characteristic in the cavity. As described above, when the micropipette of the present invention is used, the purge amount of the sample not used by the laminar flow replacement or replacement completion detecting mechanism can be extremely reduced, and the use efficiency of the sample can be improved.
【００２８】 図３（ａ）（ｂ）〜図９（ａ）（ｂ）
は、それぞれ本発明のマイクロピペットの他の例を示す
ものである。図３（ａ）（ｂ）において、１個の基体４
０内に、試料注入口１６、キャビティ１５、試料吐出口
１２、及び圧電／電歪素子２２が、それぞれ複数箇所形
成されており、それぞれの圧電／電歪素子２２の上部電
極３３と下部電極３１が一括して引き出されている。こ
の場合、異なる種類の試料を同時に吐出することがで
き、ＤＮＡチップなどを効率的に生産性よく作製するこ
とができ、好ましい。FIGS. 3A and 3B to 9A and 9B
Shows other examples of the micropipette of the present invention. 3A and 3B, one base 4
A plurality of sample injection ports 16, cavities 15, sample discharge ports 12, and piezoelectric / electrostrictive elements 22 are formed in each of the piezoelectric / electrostrictive elements 22. Have been pulled out at once. In this case, different types of samples can be simultaneously discharged, and a DNA chip or the like can be efficiently manufactured with high productivity, which is preferable.
【００２９】 図４（ａ）（ｂ）のマイクロピペット
は、１個の基体内に、試料注入口１６、キャビティ１
５、試料吐出口１２、及び圧電／電歪素子２２が、それ
ぞれ一個形成されているユニット（図４（ｃ）（ｄ）参
照）を複数個、固定冶具３５（後述の押さえ治具１８、
位置決めピン１９及び固定板２０の総称）に固定した実
施例を示している。各ユニットは、試料注入口１６へ試
料を供給するチューブ（連通路）１７を保持する押さえ
治具１８と位置決めピン１９で固定板２０に固定されて
いる。なお、図４（ａ）（ｂ）では、固定を押さえ治具
１８の両端をネジ３５Ａで固定板２０に締め付けること
で行っているが、固定法は、ネジ、バネ等で機械的に行
う他、接着材等で行っても良い。The micropipette shown in FIGS. 4A and 4B has a sample injection port 16 and a cavity 1 in one substrate.
5, a plurality of units (see FIGS. 4 (c) and 4 (d)) each having one sample discharge port 12 and one piezoelectric / electrostrictive element 22, and a fixing jig 35 (a holding jig 18 to be described later,
An example in which the positioning pin 19 and the fixing plate 20 are fixed to each other is shown. Each unit is fixed to a fixed plate 20 by a holding jig 18 for holding a tube (communication path) 17 for supplying a sample to a sample inlet 16 and a positioning pin 19. In FIGS. 4A and 4B, the fixing is performed by pressing both ends of the jig 18 to the fixing plate 20 with the screws 35A. Or an adhesive or the like.
【００３０】 図３（ａ）（ｂ）、図４（ａ）〜（ｄ）
における、試料注入口１６、キャビティ１５、試料吐出
口１２が形成されている基体４０は、セラミックスで形
成されており、例えば、安定化ジルコニアや部分安定化
ジルコニア、アルミナ、マグネシア、窒化珪素等を用い
ることができる。このうち、安定化／部分安定化ジルコ
ニアは、薄板においても機械的強度が大きいこと、靭性
が高いこと、圧電膜や電極材との反応性が小さいことか
ら最も好適に採用される。そして、基体４０等の材料と
して安定化／部分安定化ジルコニアを使用する場合に
は、少なくとも、圧電／電歪素子２２が形成される部分
には、アルミナあるいはチタニア等の添加物が含有され
ることが好ましい。また、圧電／電歪素子２２の圧電／
電歪層は、圧電セラミックスとして、例えば、ジルコン
酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、マグネシ
ウムタンタル酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸
鉛、マンガンニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、マンガ
ンタングステン酸鉛、コバルトニオブ酸鉛、チタン酸バ
リウム等やこれらのいずれかを組み合わせた成分を含有
する複合セラミックスを用いることができるが、本発明
においては、ジルコン酸鉛とチタン酸鉛及びマグネシウ
ムニオブ酸鉛からなる成分を主成分とする材料が好適に
用いられる。これは、このような材料が高い電気機械結
合係数と圧電定数を有することに加え、圧電膜の焼結時
におけるセンサ基板材料との反応性が小さく、所定の組
成のものを安定に形成することができることに基づく。FIGS. 3A and 3B and FIGS. 4A to 4D
The substrate 40 in which the sample injection port 16, the cavity 15, and the sample discharge port 12 are formed is made of ceramics, for example, using stabilized zirconia or partially stabilized zirconia, alumina, magnesia, silicon nitride, or the like. be able to. Among them, stabilized / partially stabilized zirconia is most preferably employed because of its high mechanical strength, high toughness, and low reactivity with piezoelectric films and electrode materials even in thin plates. When using stabilized / partially stabilized zirconia as a material for the base 40 or the like, at least a portion where the piezoelectric / electrostrictive element 22 is formed contains an additive such as alumina or titania. Is preferred. Also, the piezoelectric / electrostrictive element 22
The electrostrictive layer is made of piezoelectric ceramics such as lead zirconate, lead titanate, lead magnesium niobate, lead magnesium tantalate, lead nickel niobate, lead zinc niobate, lead manganese niobate, lead antimony stannate, and manganese. Composite ceramics containing lead tungstate, lead cobalt niobate, barium titanate and the like or a component combining any of these can be used. In the present invention, lead zirconate, lead titanate and magnesium niobate are used. A material containing a lead component as a main component is suitably used. This is because such a material has a high electromechanical coupling coefficient and a high piezoelectric constant, has low reactivity with the sensor substrate material during sintering of the piezoelectric film, and can stably form a material having a predetermined composition. Based on what you can do.
【００３１】 更に、上記圧電セラミックスに、ランタ
ン、カルシウム、ストロンチウム、モリブデン、タング
ステン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガ
ン、セリウム、カドミウム、クロム、コバルト、アンチ
モン、鉄、イットリウム、タンタル、リチウム、ビスマ
ス、スズ等の酸化物、若しくはこれらいずれかの組み合
わせ、又は他の化合物を適宜、添加したセラミックスを
用いてもよい。例えば、ジルコン酸鉛とチタン酸鉛及び
マグネシウムニオブ酸鉛を主成分とし、これにランタン
やストロンチウムを含有するセラミックスを用いること
もまた好ましい。Further, lanthanum, calcium, strontium, molybdenum, tungsten, barium, niobium, zinc, nickel, manganese, cerium, cadmium, chromium, cobalt, antimony, iron, yttrium, tantalum, lithium, bismuth, A ceramic to which an oxide such as tin, a combination of any of these, or another compound is appropriately added may be used. For example, it is also preferable to use ceramics containing lead zirconate, lead titanate, and lead magnesium niobate as main components, and further containing lanthanum and strontium.
【００３２】 一方、圧電／電歪素子における上部電極
及び下部電極は、室温で固体であって導電性の金属で構
成されていることが好ましく、例えば、アルミニウム、
チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、
ニオブ、モリブデン、ルテニウム、パラジウム、ロジウ
ム、銀、スズ、タンタル、タングステン、イリジウム、
白金、金、鉛等の金属単体あるいはこれらのいずれかを
組み合わせた合金が用いられ、更に、これらに圧電膜あ
るいは検出板と同じ材料を分散させたサーメット材料を
用いてもよい。なお、これらの基体、圧電／電歪素子、
電極材料は、本発明全てに共通して使用されるものであ
る。On the other hand, the upper electrode and the lower electrode in the piezoelectric / electrostrictive element are preferably made of a conductive metal that is solid at room temperature, for example, aluminum,
Titanium, chromium, iron, cobalt, nickel, copper, zinc,
Niobium, molybdenum, ruthenium, palladium, rhodium, silver, tin, tantalum, tungsten, iridium,
A single metal such as platinum, gold, or lead or an alloy obtained by combining any of these may be used, and a cermet material in which the same material as the piezoelectric film or the detection plate is dispersed may be used. These substrates, piezoelectric / electrostrictive elements,
The electrode material is commonly used in all of the present invention.
【００３３】 図５（ａ）（ｂ）は、キャビティ１５と
圧電／電歪素子２２及び導入孔１４がそれぞれ一個づつ
形成された基体４０と、注入口１６と２個所の連通路１
７がそれぞれ一個づつ形成された基体３９と、吐出口１
２が複数個形成された基体３８を別個に作成した後、互
いに接着材３４により接合一体化したマイクロピペット
の実施例である。基体４０は、部分安定化ジルコニアか
らなり、基体３９はステンレス、基体３８はポリイミド
樹脂からなっている。互いの接合は、機械的に行っても
良いが、接着材や熱拡散等による接合が、流路のシール
性を保つ点から好ましい。使用される接着材は、基体の
材質、熱膨張係数等の組み合わせ、耐試料溶液性にて適
宜選ばれるが、ビニル系、アクリル系、フェノール系、
ポリアミド系、レゾルシノール系、ユリア系、メラニン
系、ポリエステル系、エポキシ系、フラン系、ポリウレ
タン系、シリコーン系、ゴム系、ポリイミド系、ポリオ
レフィン系等の接着材が適しており、中でも接着力、耐
久性の観点から、エポキシ系、ポリイミド系が好適であ
る。さらに各接着材には、接着材の厚みを一定にするた
め、ガラス等の微小なビーズを混入させたものを用いて
も良い。FIGS. 5A and 5B show a base 40 in which a cavity 15, a piezoelectric / electrostrictive element 22, and an introduction hole 14 are formed one by one, an injection port 16 and two communication paths 1.
7 formed one by one, and a discharge port 1
This is an embodiment of a micropipette in which a base body 38 on which a plurality of bases 2 are formed is separately formed and then joined together by an adhesive 34 to be integrated. The base 40 is made of partially stabilized zirconia, the base 39 is made of stainless steel, and the base 38 is made of polyimide resin. The joining with each other may be performed mechanically, but joining with an adhesive or heat diffusion is preferred from the viewpoint of maintaining the sealing property of the flow path. The adhesive used is appropriately selected depending on the material of the substrate, the combination of the coefficient of thermal expansion, etc., and the sample solution resistance.
Adhesives such as polyamide, resorcinol, urea, melanin, polyester, epoxy, furan, polyurethane, silicone, rubber, polyimide, and polyolefin are suitable, especially adhesive strength and durability. From the viewpoint, epoxy and polyimide are preferred. Further, in order to keep the thickness of the adhesive constant, a material in which minute beads such as glass are mixed may be used for each adhesive.
【００３４】 図６（ａ）（ｂ）は、本発明のマイクロ
ピペットのさらに他の例を示すもので、このマイクロピ
ペットは、いわゆるエッジタイプと呼ばれるもので、１
個の基体４０内に、試料注入口１６、キャビティ１５、
試料吐出口１２、及び圧電／電歪素子２２が、それぞれ
複数箇所形成されている。そして、このマイクロピペッ
トでは、試料吐出口１２が基体４０の側面に形成されて
おり、通常のピペット４５から試料注入口１６に注入さ
れた試料は、基体４０内の連通路１７を通ってキャビテ
ィ１５内に流入・充填しており、圧電／電歪素子２２の
駆動によってキャビティ１５内の体積を変化させて、キ
ャビティ１５内に充填されている試料の一定量を吐出口
１２から吐出させる。FIGS. 6A and 6B show still another example of the micropipette of the present invention. This micropipette is a so-called edge-type micropipette.
The sample inlet 16, the cavity 15,
A plurality of sample discharge ports 12 and a plurality of piezoelectric / electrostrictive elements 22 are formed. In this micropipette, the sample outlet 12 is formed on the side surface of the base 40, and the sample injected from the ordinary pipette 45 into the sample inlet 16 passes through the communication passage 17 in the base 40 and the cavity 15. The volume inside the cavity 15 is changed by driving the piezoelectric / electrostrictive element 22, and a certain amount of the sample filled in the cavity 15 is discharged from the discharge port 12.
【００３５】 また、図７（ａ）（ｂ）は本発明のマイ
クロピペットの更に別の例を示すもので、このマイクロ
ピペットは、図３（ａ）（ｂ）〜図５（ａ）（ｂ）と同
じで、いわゆるフェースタイプと呼ばれるものであり、
図６（ａ）（ｂ）と同じく、１個の基体４０内に、試料
注入口１６、キャビティ１５、試料吐出口１２、及び圧
電／電歪素子２２が、それぞれ複数箇所形成されてい
る。そして、このマイクロピペットでは、試料吐出口１
２が基体４０の主平面に形成されている。キャビティ１
５と試料注入口１６の間は、導入孔１４及び連通路１７
でつながっている。FIGS. 7A and 7B show still another example of the micropipette of the present invention. The micropipette shown in FIGS. 3A, 3B to 5 A, 5 B ), The so-called face type,
As in FIGS. 6A and 6B, a plurality of sample injection ports 16, cavities 15, sample discharge ports 12, and piezoelectric / electrostrictive elements 22 are formed in one substrate 40. In this micropipette, the sample discharge port 1
2 is formed on the main plane of the base 40. Cavity 1
5 and the sample inlet 16, the introduction hole 14 and the communication path 17
Connected.
【００３６】 また、図８（ａ）（ｂ）は、基体４０が
平板状であり、試料吐出口１２が基体の一方の主平面に
形成されており、試料注入口１６が他方の主平面に形成
されている実施例である。なお、圧電／電歪素子２２
は、吐出口と同じ主平面内に形成されている。さらにま
た、図９（ａ）（ｂ）は、２個の試料注入口１６が、１
個のキャビティ１５に接続されている実施例である。圧
電／電歪素子２２は、試料注入口１６と同じ主平面内に
形成され、試料吐出口１２は、他方の主平面に形成され
ている。FIGS. 8A and 8B show that the substrate 40 has a flat plate shape, the sample discharge port 12 is formed on one main plane of the substrate, and the sample injection port 16 is formed on the other main plane. It is an embodiment formed. The piezoelectric / electrostrictive element 22
Are formed in the same main plane as the discharge port. Further, FIGS. 9A and 9B show that two sample injection ports 16 are connected to one sample inlet 16.
This is an embodiment in which the individual cavities 15 are connected. The piezoelectric / electrostrictive element 22 is formed in the same main plane as the sample inlet 16, and the sample outlet 12 is formed in the other main plane.
【００３７】 次に、上記したマイクロピペットを用い
た分注装置について説明する。図１０は分注装置５５の
一例を示す。図１０の分注装置５５は、図１１（ａ）
（ｂ）に示す試料注入口５２、試料吐出口５１を有する
マイクロピペット５０の複数個（５０ａ、５０ｂ、５０
ｃ）を試料吐出口を下方向に向けた状態で立設させて構
成されている。すなわち、各マイクロピペット５０ａ、
５０ｂ、５０ｃは、それぞれの試料注入口５２ａ、５２
ｂ、５２ｃを上側とし、試料吐出口５１ａ、５１ｂ、５
１ｃを下側とし、かつ当該試料吐出口５１ａ、５１ｂ、
５１ｃが縦横に整列配置されて、試料吐出口５１ａ、５
１ｂ、５１ｃからそれぞれ異なる種類の液体試料が吐出
されるようになっている。試料吐出口５１ａ、５１ｂ、
５１ｃのさらに下方には、試料吐出口と中心軸を同じく
する穴の開いた薄板からなる異方飛行遮蔽板５３が設置
されている。Next, a dispensing apparatus using the above-described micropipette will be described. FIG. 10 shows an example of the dispensing device 55. The dispensing device 55 shown in FIG.
A plurality (50a, 50b, 50) of the micropipette 50 having the sample inlet 52 and the sample outlet 51 shown in FIG.
c) is configured to stand upright with the sample discharge port facing downward. That is, each micropipette 50a,
50b and 50c are sample injection ports 52a and 52, respectively.
b, 52c are set to the upper side, and the sample discharge ports 51a, 51b, 5
1c is the lower side, and the sample discharge ports 51a, 51b,
51c are arranged vertically and horizontally, and the sample ejection ports 51a,
Different types of liquid samples are respectively ejected from 1b and 51c. Sample outlets 51a, 51b,
Further below the hole 51c, there is provided an anisotropic flight shielding plate 53 made of a thin plate having a hole having the same central axis as the sample discharge port.
【００３８】 このような構成を有する分注装置５５に
おいては、図１２に示すように、試料注入口５２ａ、５
２ｂ、５２ｃのそれぞれに、異なる種類の液体試料が別
個に充填されたカートリッジ６０を取り付け、それぞれ
の吐出口５１ａ、５１ｂ、５１ｃから異なる液体試料を
吐出させる機構を備えていることが、試料を効率良く吐
出できる点で好ましい。また、試料注入口のそれぞれ
に、生理食塩水或いは有機溶媒が充填されたカートリッ
ジを取り付け、基体内に形成された注入口から吐出口に
至る空間を洗浄する機構を備えていることは、数千から
数万種類という多種類のＤＮＡ断片などを汚染なく、し
かも純度良く微小スポットに吐出するために望ましい。
なお、カートリッジから試料注入口のそれぞれに試料等
を注入する方法は、カートリッジを注入口にセットした
後、針等でカートリッジの底を開封する方法の他、予
め、注入口近傍に針等を形成し、セットと同時に開封さ
れるようにしても良い。なお開封後気体等を圧送し、試
料等を強制的に押し出す機構を加えても良い。In the dispensing device 55 having such a configuration, as shown in FIG.
Each of the cartridges 2b and 52c is equipped with a cartridge 60 that is separately filled with a different type of liquid sample, and a mechanism for discharging different liquid samples from the respective discharge ports 51a, 51b and 51c is provided. This is preferable in that it can discharge well. Further, it is difficult to equip each of the sample inlets with a mechanism for mounting a cartridge filled with a physiological saline or an organic solvent and washing a space from the inlet formed in the base to the outlet, which is several thousand times. This is desirable for discharging various types of DNA fragments, such as from 1 to tens of thousands, into fine spots without contamination and with high purity.
In addition, a method of injecting a sample or the like from the cartridge into each of the sample inlets is to set the cartridge in the inlet and then open the bottom of the cartridge with a needle, etc. Alternatively, it may be opened simultaneously with the setting. Note that a mechanism may be added in which gas or the like is pressure-fed after opening and the sample or the like is forcibly pushed out.
【００３９】 次に、本発明における分注装置５５を用
いたＤＮＡチップの製造方法の一例を説明する。予め置
換液である緩衝液の入ったカートリッジをセット後、各
マイクロピペット内のキャビティに緩衝液を充填し、さ
らに注入口に、ＤＮＡ断片試料の入ったカートリッジを
セットし、針等でカートリッジの底を開封、注入口に試
料を注入する。その後圧電／電歪素子を駆動させ吐出口
より予め充填した緩衝液を吐出しながら、キャビティ内
を試料で層流置換する。Next, an example of a method for producing a DNA chip using the dispensing device 55 according to the present invention will be described. After setting a cartridge containing a buffer solution as a replacement solution in advance, fill the cavity in each micropipette with the buffer solution, and further set a cartridge containing a DNA fragment sample at the inlet, and use a needle or the like to set the bottom of the cartridge with a needle or the like. Is opened, and the sample is injected into the injection port. After that, the piezoelectric / electrostrictive element is driven to discharge the buffer liquid previously filled from the discharge port, and the inside of the cavity is subjected to laminar flow replacement with the sample.
【００４０】 置換の終了点は、リレー切り替えによ
り、圧電／電歪素子をキャビティ内の液体の粘度、比重
を検出するセンサとして作用させる方法で感知する。置
換の終了後は、求められるスポット径に応じた液滴量に
対応した圧電／電歪素子の駆動条件にて駆動し、スポッ
ティングを繰り返すことによりＤＮＡチップを製造す
る。通常一つのスポットを形成するのに、マイクロピペ
ットから一〜数百滴を吐出して行う。尚、注入口中の試
料の量が減少したら、緩衝液を追加し、流路中に気泡が
入らないようにし、吐出を続けることにより、試料をマ
イクロピペット内に残すことなく使い切ることができ
る。試料から置換液への置換の完了（試料吐出の終了）
は、同じく、圧電／電歪素子を用いた液体の粘度、比重
の検出で行う。また予め濃度を薄めた試料溶液を用い、
基板上に微小滴を形成しながら、溶媒を乾燥させていく
方法も好適である。そのような方法で行うことにより、
より流路中に残存する試料の量を低減でき、試料の使用
効率が向上する。更にまた、使用する置換液、さらに試
料そのものは予め脱気操作を通して溶液中の溶存気体を
取り除いたものを使用することが好ましい。そのような
溶液を用いることにより、流路内に溶液を充填する際
に、流路途中に気泡が引っかかり充填が不備になる場合
もその気泡を溶液中に溶かし込んで不具合を回避できる
とともに、吐出の途中に流体中に気泡が発生し、吐出不
具合を生じることも防ぐことができる。The end point of the replacement is sensed by switching the relay so that the piezoelectric / electrostrictive element acts as a sensor for detecting the viscosity and specific gravity of the liquid in the cavity. After completion of the replacement, the DNA chip is manufactured by driving the piezoelectric / electrostrictive element under the driving conditions corresponding to the amount of the droplet corresponding to the required spot diameter and repeating spotting. Usually, one to several hundred drops are ejected from a micropipette to form one spot. When the amount of the sample in the injection port is reduced, a sample can be used up without leaving the sample in the micropipette by adding a buffer solution to prevent air bubbles from entering the flow path and continuing ejection. Completion of replacement of sample with replacement liquid (end of sample discharge)
Is similarly performed by detecting the viscosity and specific gravity of the liquid using a piezoelectric / electrostrictive element. Also, use a sample solution whose concentration has been diluted in advance,
A method of drying the solvent while forming microdroplets on the substrate is also suitable. By doing so,
The amount of the sample remaining in the flow path can be reduced, and the use efficiency of the sample is improved. Furthermore, it is preferable to use the replacement liquid to be used and the sample itself in which the dissolved gas in the solution has been removed through a deaeration operation in advance. By using such a solution, when filling the flow path with the solution, even if bubbles are caught in the middle of the flow path and the filling is incomplete, the bubbles can be dissolved in the solution to avoid the problem and the discharge can be avoided. It is also possible to prevent bubbles from being generated in the fluid in the middle of the process and causing a discharge failure.
【００４１】[0041]
【発明の効果】 以上説明したように、本発明のマイク
ロピペットによれば、微小スポットの形成を高精度且つ
高速に行うことができる。そして、このマイクロピペッ
トを用いた分注装置によれば、１回に数百から数万の異
なる試料を効率良く分注して微小スポットを形成するこ
とが可能となり、生産性が飛躍的に向上する。As described above, according to the micropipette of the present invention, a minute spot can be formed with high accuracy and at high speed. According to the dispensing device using this micropipette, it is possible to efficiently dispense hundreds to tens of thousands of different samples at one time to form minute spots, thereby dramatically improving productivity. I do.
【図１】 キャビティの一例を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a cavity.
【図２】 本発明のマイクロピペットの一例を示す断面
図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of the micropipette of the present invention.
【図３】 本発明のマイクロピペットの他の例を示すも
ので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図
である。3A and 3B show another example of the micropipette of the present invention, wherein FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
【図４】 本発明のマイクロピペットの他の例を示すも
ので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は各ユ
ニットの平面拡大図、（ｄ）は（ｃ）の断面図である。FIG. 4 shows another example of the micropipette of the present invention, wherein (a) is a plan view, (b) is a side view, (c) is an enlarged plan view of each unit, and (d) is (c). FIG.
【図５】 本発明のマイクロピペットのさらに他の例を
示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ
断面図である。FIGS. 5A and 5B show still another example of the micropipette of the present invention, wherein FIG. 5A is a plan view and FIG.
It is sectional drawing.
【図６】 本発明のマイクロピペットのさらに他の例を
示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ
断面図である。FIG. 6 shows still another example of the micropipette of the present invention, wherein (a) is a plan view and (b) is a CC of (a).
It is sectional drawing.
【図７】 本発明のマイクロピペットのさらに他の例を
示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ
断面図である。FIGS. 7A and 7B show still another example of the micropipette of the present invention, wherein FIG. 7A is a plan view and FIG.
It is sectional drawing.
【図８】 本発明のマイクロピペットのさらに他の例を
示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ
断面図である。8A and 8B show still another example of the micropipette of the present invention, wherein FIG. 8A is a plan view and FIG. 8B is EE of FIG.
It is sectional drawing.
【図９】 本発明のマイクロピペットのさらに他の例を
示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ
断面図である。FIGS. 9A and 9B show still another example of the micropipette of the present invention, wherein FIG. 9A is a plan view and FIG. 9B is FF of FIG.
It is sectional drawing.
【図１０】 分注装置の一例を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing an example of a dispensing device.
【図１１】 図１０の分注装置に用いたマイクロピペッ
トを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ
−Ｇ断面図である。11 shows a micropipette used in the dispensing apparatus of FIG. 10, (a) is a plan view, and (b) is G in (a).
It is -G sectional drawing.
【図１２】 分注装置にカートリッジを取り付ける状況
を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing a situation in which a cartridge is attached to the dispensing device.
１…注入口、２…吐出口、３…キャビティ、４…導入
口、５…連通路、１０…基体、１１…ノズル部、１２…
吐出口、１３…ノズルプレート、１４…導入孔、１５…
キャビティ、１６…試料注入口、１７…連通路、１８…
押さえ治具、１９…位置決めピン、２０…固定板、２１
…ポンプ部、２２…圧電／電歪素子、２３…閉塞プレー
ト、２５…スペーサプレート、２８…窓部、３１…下部
電極、３２…圧電／電歪層、３３…上部電極、３４…接
着材、３５…固定治具、３８…基体、３９…基体、４０
…基体、５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ…マイクロピペ
ット、５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ…試料吐出口、５
２，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ…試料注入口、５３…異方
飛行遮蔽板、５５…分注装置、６０…カートリッジ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Injection port, 2 ... Discharge port, 3 ... Cavity, 4 ... Introduction port, 5 ... Communication path, 10 ... Base, 11 ... Nozzle part, 12 ...
Discharge port, 13 ... nozzle plate, 14 ... introduction hole, 15 ...
Cavity, 16 ... Sample inlet, 17 ... Communication path, 18 ...
Holding jig, 19: positioning pin, 20: fixing plate, 21
... Pump part, 22 ... Piezoelectric / electrostrictive element, 23 ... Blocking plate, 25 ... Spacer plate, 28 ... Window part, 31 ... Lower electrode, 32 ... Piezoelectric / electrostrictive layer, 33 ... Top electrode, 34 ... Adhesive material, 35: fixing jig, 38: base, 39: base, 40
... Substrate, 50, 50a, 50b, 50c ... Micropipette, 51, 51a, 51b, 51c ... Sample discharge port, 5
2, 52a, 52b, 52c: sample inlet, 53: anisotropic flight shielding plate, 55: pipetting device, 60: cartridge.
フロントページの続き (72)発明者 武内 幸久 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 2G058 CA05 CC09 EB00 ED11 ED15 ED20 ED25 FA07 FB05 FB14 GB10 4B029 AA09 AA23 AA27 BB01 BB15 BB20 CC01 HA07 HA09 4G057 AB21 Continuation of the front page (72) Inventor Yukihisa Takeuchi 2-56, Suda-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi, Aichi Japan F Co., Ltd. F-term (reference) 2G058 CA05 CC09 EB00 ED11 ED15 ED20 ED25 FA07 FB05 FB14 GB10 4B029 AA09 AA23 AA27 BB01 BB15 BB20 CC01 HA07 HA09 4G057 AB21
Claims (27)
試料を注入するための注入口と、当該試料が注入・充填
されるキャビティと、当該試料を吐出する吐出口とが形
成され、当該キャビティを形成する当該基体がセラミッ
クスからなり、当該基体の少なくとも一壁面に圧電／電
歪素子を備え、当該キャビティ内において試料が層流で
移動するように構成されたマイクロピペットであって、 当該圧電／電歪素子の駆動により当該キャビティ内の体
積を変化させ、当該キャビティ内の一定量の試料を当該
吐出口から吐出させることを特徴とするマイクロピペッ
ト。An injection port for injecting a sample from outside into at least one or more substrates, a cavity into which the sample is injected and filled, and a discharge port from which the sample is discharged are formed. A micropipette comprising ceramics, a piezoelectric / electrostrictive element provided on at least one wall surface of the substrate, and a sample moving in a laminar flow in the cavity; A micropipette wherein the volume in the cavity is changed by driving the electrostrictive element, and a certain amount of the sample in the cavity is discharged from the discharge port.
し、次いで試料を前記注入口から当該キャビティ内に層
流置換させながら注入した後、当該圧電／電歪素子を駆
動させ、当該キャビティ内の一定量の試料を当該吐出口
から吐出させることを特徴とする請求項１記載のマイク
ロピペット。2. Filling the cavity with a replacement liquid in advance, and then injecting a sample from the injection port into the cavity while performing laminar flow replacement, driving the piezoelectric / electrostrictive element, and The micropipette according to claim 1, wherein a fixed amount of the sample is discharged from the discharge port.
し、当該圧電／電歪素子を駆動させながら試料を前記注
入口から当該キャビティ内に層流置換させて注入した
後、当該圧電／電歪素子を駆動させ、当該キャビティ内
の一定量の試料を当該吐出口から吐出させることを特徴
とする請求項１記載のマイクロピペット。3. The cavity is filled with a replacement liquid in advance, and a sample is injected into the cavity by laminar displacement from the injection port while driving the piezoelectric / electrostrictive element. The micropipette according to claim 1, wherein the element is driven to discharge a certain amount of the sample in the cavity from the discharge port.
換完了を、当該キャビティ内の流体特性の変化を検知す
ることにより把握することを特徴とする請求項２又は３
記載のマイクロピペット。4. The completion of laminar flow replacement of a sample in the cavity is detected by detecting a change in fluid characteristics in the cavity.
The described micropipette.
試料を注入するための注入口と、当該試料が注入・充填
されるキャビティと、当該試料を吐出する吐出口とが形
成され、当該キャビティを形成する当該基体がセラミッ
クスからなり、当該基体の少なくとも一壁面に圧電／電
歪素子を備え、当該圧電／電歪素子の駆動により当該キ
ャビティ内の体積を変化させ、当該キャビティ内の一定
量の試料を当該吐出口から吐出させるマイクロピペット
であって、 当該キャビティ内に予め置換液を充填し、次いで試料を
前記注入口から当該キャビティ内に置換させながら注入
し、当該キャビティ内における試料の置換完了を、当該
キャビティ内の流体特性の変化を検知することにより把
握した後、当該圧電／電歪素子を駆動させ、当該キャビ
ティ内の一定量の試料を当該吐出口から吐出させること
を特徴とするマイクロピペット。5. An injection port for injecting a sample from the outside into at least one or more substrates, a cavity into which the sample is injected and filled, and an ejection port from which the sample is discharged are formed. Is formed of ceramics, a piezoelectric / electrostrictive element is provided on at least one wall surface of the base, and the volume in the cavity is changed by driving the piezoelectric / electrostrictive element, and a certain amount of A micropipette for discharging a sample from the discharge port, in which a replacement liquid is filled in the cavity in advance, and then the sample is injected from the injection port while being replaced in the cavity, and the replacement of the sample in the cavity is completed. Is detected by detecting a change in the fluid characteristic in the cavity, the piezoelectric / electrostrictive element is driven, and the Micropipette, characterized in that for discharging a predetermined amount of the sample from the discharge port.
当該圧電／電歪素子に振動を励起する電圧を印加し、そ
の振動に伴う電気的定数の変化を検出することにより把
握することを特徴とする請求項４又は５記載のマイクロ
ピペット。6. The method according to claim 6, wherein the change in the fluid property in the cavity is
6. The micropipette according to claim 4, wherein a voltage for exciting vibration is applied to the piezoelectric / electrostrictive element, and the change is detected by detecting a change in an electrical constant caused by the vibration.
キャビティ、前記吐出口、及び前記圧電／電歪素子が、
それぞれ複数箇所形成されていることを特徴とする請求
項１〜６のいずれか１項に記載のマイクロピペット。7. The method according to claim 1, wherein the injection port, the cavity, the discharge port, and the piezoelectric / electrostrictive element are provided in one substrate.
The micropipette according to any one of claims 1 to 6, wherein the micropipette is formed at a plurality of locations.
キャビティ、前記吐出口、及び前記圧電／電歪素子が、
それぞれ１個形成されているユニットを、複数個固定冶
具に固定したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか
１項に記載のマイクロピペット。8. The method according to claim 1, wherein the injection port, the cavity, the discharge port, and the piezoelectric / electrostrictive element are provided in one substrate.
The micropipette according to any one of claims 1 to 6, wherein one unit each formed is fixed to a plurality of fixing jigs.
組み合わせ、及び、前記注入口、前記吐出口の３種類の
部位が少なくとも２種類以上の基体に分かれて形成され
ており、互いに接合されていることを特徴とする請求項
１〜６のいずれか１項に記載のマイクロピペット。9. The combination of the cavity and the piezoelectric / electrostrictive element, and the three types of portions of the injection port and the discharge port are divided into at least two or more types of bases, and are joined to each other. The micropipette according to any one of claims 1 to 6, wherein
キャビティと前記圧電／電歪素子が形成されており、当
該基体の少なくとも１個以上を、前記注入口及び前記吐
出口の少なくとも一方を１個以上形成した１個の基体に
接合したユニットが形成され、当該ユニットの１個以上
を固定一体化したことを特徴とする請求項１〜６及び９
のいずれか１項に記載のマイクロピペット。10. At least one cavity and the piezoelectric / electrostrictive element are formed in one base, and at least one of the bases is connected to at least one of the inlet and the outlet. 10. A unit joined to one or more substrates formed, wherein one or more of the units are fixedly integrated.
The micropipette according to any one of the above items.
が当該基体の側面若しくは主平面に形成されていること
を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のマ
イクロピペット。11. The micropipette according to claim 1, wherein the base has a flat plate shape, and the discharge port is formed on a side surface or a main plane of the base.
が当該基体の一方の主平面に形成されており、前記注入
口が他方の主平面に形成されていることを特徴とする請
求項１〜１０のいずれか１項に記載のマイクロピペッ
ト。12. The substrate according to claim 1, wherein the base is flat, the discharge port is formed on one main plane of the base, and the injection port is formed on the other main plane. 11. The micropipette according to any one of 1 to 10.
1個の前記キャビティに接続されていることを特徴とす
る請求項１〜１２のいずれか１項に記載のマイクロピペ
ット。13. The at least two or more injection ports,
The micropipette according to claim 1, wherein the micropipette is connected to one of the cavities.
／電歪素子が形成されている基体が、ジルコニアセラミ
ックスからなることを特徴とする請求項１〜１３のいず
れか１項に記載のマイクロピペット。14. The micropipette according to claim 1, wherein at least the base on which the cavity and the piezoelectric / electrostrictive element are formed is made of zirconia ceramics.
からなることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１
項に記載のマイクロピペット。15. The method according to claim 1, wherein the substrate is made of zirconia ceramics.
A micropipette according to the item.
法を用いて作製されたものであることを特徴とする請求
項１〜１５のいずれか１項に記載のマイクロピペット。16. The micropipette according to claim 1, wherein the substrate is manufactured using a green sheet laminating and firing method.
１個が形成されている基体が、金属若しくは樹脂からな
ることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記
載のマイクロピペット。17. The micropipette according to claim 1, wherein the base on which at least one of the inlet and the outlet is formed is made of metal or resin.
歪膜が、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオ
ブ酸鉛からなる成分を主成分としていることを特徴とす
る請求項１〜１７のいずれか１項に記載のマイクロピペ
ット。18. The piezoelectric / electrostrictive film of the piezoelectric / electrostrictive element has a main component of a component composed of lead zirconate, lead titanate, and lead magnesium niobate. A micropipette according to any one of the preceding claims.
ら試料を注入するための注入口と、当該試料が充填され
るキャビティと、当該試料を吐出する吐出口とが形成さ
れ、当該キャビティを形成する当該基体の少なくとも一
壁面に圧電／電歪素子を備え、当該キャビティ内におい
て試料が層流で移動するように構成されたマイクロピペ
ットを複数用いた分注装置であって、 当該吐出口が縦横に整列配置され、当該吐出口からそれ
ぞれ異なる種類の液体試料が吐出されることを特徴とす
る分注装置。19. An injection port for injecting a sample from outside, a cavity filled with the sample, and a discharge port for discharging the sample are formed in at least one or more substrates to form the cavity. A dispensing apparatus using a plurality of micropipettes, each of which has a piezoelectric / electrostrictive element on at least one wall surface of the substrate and is configured to move a sample in a laminar flow in the cavity, wherein the discharge port is vertically and horizontally. A dispensing device, wherein different types of liquid samples are respectively discharged from the discharge ports.
を充填し、次いで異なる種類の試料を前記注入口から当
該複数のキャビティ内に層流置換させながら注入した
後、当該圧電／電歪素子を駆動させることにより、当該
複数のキャビティ内の異なる種類の試料を当該吐出口か
ら吐出させることを特徴とする請求項１９記載の分注装
置。20. The plurality of cavities are filled with a replacement liquid in advance, and then different types of samples are injected from the injection port into the plurality of cavities while performing laminar flow replacement. 20. The dispensing apparatus according to claim 19, wherein by driving, different kinds of samples in the plurality of cavities are discharged from the discharge ports.
を充填し、当該圧電／電歪素子を駆動させながら異なる
種類の試料を前記注入口から当該複数のキャビティ内に
層流置換させて注入した後、当該圧電／電歪素子を駆動
させ、当該複数のキャビティ内の異なる種類の試料を当
該吐出口から吐出させることを特徴とする請求項１９記
載の分注装置。21. The plurality of cavities are filled with a replacement liquid in advance, and samples of different types are injected into the plurality of cavities by laminar flow replacement while driving the piezoelectric / electrostrictive elements. 20. The dispensing apparatus according to claim 19, wherein the piezoelectric / electrostrictive element is driven to discharge different types of samples in the plurality of cavities from the discharge ports.
の層流置換完了を、当該キャビティ内の流体特性の変化
を検知することにより把握することを特徴とする請求項
２０又は２１記載の分注装置。22. The dispensing apparatus according to claim 20, wherein completion of laminar flow replacement of the sample in the plurality of cavities is grasped by detecting a change in fluid characteristics in the cavities.
ら試料を注入するための注入口と、当該試料が注入・充
填されるキャビティと、当該試料を吐出する吐出口とが
形成され、当該キャビティを形成する当該基体がセラミ
ックスからなり、当該基体の少なくとも一壁面に圧電／
電歪素子を備え、当該キャビティ内に予め置換液を充填
し、次いで試料を前記注入口から当該キャビティ内に置
換させながら注入し、当該キャビティ内における試料の
置換完了を、当該キャビティ内の流体特性の変化を検知
することにより把握した後、当該圧電／電歪素子の駆動
により当該キャビティ内の体積を変化させ、当該キャビ
ティ内の一定量の試料を当該吐出口から吐出させるマイ
クロピペットを複数用いた分注装置であって、当該吐出
口が縦横に整列配置され、当該吐出口からそれぞれ異な
る種類の液体試料が吐出されることを特徴とする分注装
置。23. An injection port for injecting a sample from outside into at least one or more substrates, a cavity into which the sample is injected and filled, and a discharge port from which the sample is discharged are formed. Is formed of ceramics, and a piezoelectric /
An electrostrictive element is provided, the cavity is filled with a replacement liquid in advance, and then a sample is injected from the injection port while being replaced in the cavity, and the completion of the replacement of the sample in the cavity is determined by the fluid characteristic in the cavity. After grasping by detecting the change in the volume, the volume of the cavity is changed by driving the piezoelectric / electrostrictive element, and a plurality of micropipettes for discharging a certain amount of the sample in the cavity from the discharge port are used. A dispensing apparatus, wherein the discharge ports are arranged vertically and horizontally, and different types of liquid samples are discharged from the discharge ports.
を、当該圧電／電歪素子に振動を励起する電圧を印加
し、その振動に伴う電気的定数の変化を検出することに
より把握することを特徴とする請求項２２又は２３記載
の分注装置。24. A fluid characteristic in the plurality of cavities is grasped by applying a voltage for exciting vibration to the piezoelectric / electrostrictive element and detecting a change in an electric constant caused by the vibration. A dispensing device according to claim 22 or 23.
の液体試料が別個に充填されたカートリッジを取り付
け、前記吐出口から異なる当該液体試料を吐出させる機
構を備えていることを特徴とする請求項１９〜２４のい
ずれか１項に記載の分注装置。25. The apparatus according to claim 25, further comprising a mechanism for attaching a cartridge separately filled with different types of liquid samples to each of said inlets, and discharging different liquid samples from said outlets. 25. The dispensing device according to any one of 19 to 24.
いは有機溶媒が充填されたカートリッジを取り付け、前
記基体内に形成された前記注入口から前記吐出口に至る
空間を洗浄する機構を備えていることを特徴とする請求
項１９〜２５のいずれか１項に記載の分注装置。26. A mechanism for attaching a cartridge filled with an aqueous solvent or an organic solvent to each of the inlets, and washing a space from the inlet to the outlet formed in the base. The dispensing device according to any one of claims 19 to 25, wherein:
を同じくする穴の開いた薄板からなる異方飛行滴遮蔽板
を備えたことを特徴とする請求項１９〜２６のいずれか
１項に記載の分注装置。27. An anisotropic flying drop shield plate comprising a thin plate having a hole having the same central axis as the discharge port is provided outside the discharge port. The dispensing device according to the paragraph.
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