JP2002204945A - Micropipet, dispenser, and method for producing biochip - Google Patents

Micropipet, dispenser, and method for producing biochip

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JP2002204945A
JP2002204945A JP2001287727A JP2001287727A JP2002204945A JP 2002204945 A JP2002204945 A JP 2002204945A JP 2001287727 A JP2001287727 A JP 2001287727A JP 2001287727 A JP2001287727 A JP 2001287727A JP 2002204945 A JP2002204945 A JP 2002204945A
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sample
micropipette
pipette
cavity
hole
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Juichi Hirota
寿一 廣田
Kosei Onishi
孝生 大西
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NGK Insulators Ltd
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  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micropipet used in fields such as the production of biochips such as DNA microarrays, to provide a dispenser, and to provide a method for producing a biochip. SOLUTION: In the micropipet 10, a port 2 that pours a specimen, a cavity 3 that holds the specimen, and a port 6 that delivers the sample to the external are formed on the pipette body 1; a piezoelectric/electrostrictive element 7 is formed on the external surface of the body 1; the volume of the cavity 3 is changed by driving the element 7; a definite amount of the specimen held in the cavity 3 is delivered from the port 6, and it is charaterized in that the shape of a cross section rectangular to the axial direction is a polygonal one having at least three protrusions radially protruding from the center and having interior angles including acute and obtuse angles or a crown one defined by a curve connecting the protrusions, the area of the cross section changes in a manner that it continuously and gradually decreases over the distance between the specimen inlet end 23 of a through-hole 5 and the specimen exit end 24 while it keeps approximately similar figures.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 本発明は、マイクロピペッ
ト、分注装置及びDNAマイクロアレイ等のバイオチッ
プの製造方法に関する。さらに詳しくは、所定の基板上
に微小体積の液滴を高密度に整列固定する作業(微小ス
ポットの形成作業)を伴うDNAマイクロアレイ等のバ
イオチップの製造等の分野で好適に用いられる、微小ス
ポットの形成作業の高精細化が可能で、得られる製品品
質の向上を図ることができるマイクロピペット、このマ
イクロピペットを用いた分注装置及びDNAマイクロア
レイ等のバイオチップの製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a biochip such as a micropipette, a pipetting device, and a DNA microarray. More specifically, a micro spot, which is preferably used in the field of manufacturing a biochip such as a DNA microarray, which involves an operation of aligning and fixing a small volume of liquid droplets on a predetermined substrate at a high density (a micro spot forming operation). TECHNICAL FIELD The present invention relates to a micropipette capable of achieving high definition in the forming operation of a micropipette and improving the obtained product quality, a dispensing apparatus using the micropipette, and a method for producing a biochip such as a DNA microarray.

【0002】[0002]

【従来の技術】 近年における遺伝子構造の解析方法の
進歩は目覚しく、ヒトの遺伝子を初めとして、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
千から数万種類以上の異種のDNA断片を微小スポット
として整列固定させたDNAマイクロアレイが用いられ
ている。
2. Description of the Related Art In recent years, methods for analyzing gene structures have been remarkably advanced, and many gene structures including human genes have been revealed. For analysis of such a gene structure, a DNA microarray in which thousands to tens of thousands of different types of DNA fragments are aligned and fixed as minute spots on a substrate such as a microscope slide glass is used.

【0003】 このDNAマイクロアレイの製造におけ
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、又はスプリングピン方式が広く用い
られている。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、
微小スポット間の距離を一定に保ち、相互混入によるコ
ンタミネーションを防止することが要求されるが、今後
のさらなる高密度化に向けて、微小スポットの形成作業
のさらなる高精細化、及び得られる製品品質のさらなる
向上に対する要望が高まっている。
As a method of forming minute spots in the production of this DNA microarray, a QUIILL method,
The pin & ring method or the spring pin method is widely used. Whichever method you choose,
By minimizing the variation in capacitance and shape of each minute spot,
It is required to keep the distance between the minute spots constant and prevent contamination due to intermixing, but in order to further increase the density in the future, further refinement of the work of forming minute spots and the products obtained There is an increasing demand for further improvement in quality.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】 ここで、QUILL
方式は、ピン先に形成し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たり損傷する等の耐久性の問題
や、凹部に貯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を引起し易い等の問題がある。
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 bringing the pin tip into contact with the substrate to form a minute spot. There is a problem that the sample stored in the recess is incompletely washed due to deformation or damage, and that the sample stored in the recess is incompletely liable to cause 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、生産性の面で問題がある。
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, which is problematic in terms of productivity.

【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回のスポッティングしかできず、やはり生
産性に問題がある。
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. , Pins and substrates are softened and a sample is blown out, but basically only one spotting can be performed with one reserve, which still has a problem in productivity.

【0007】 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曝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
の使用効率が悪い等の問題がある。
[0007] In these conventional methods for forming minute spots, all of the sample solutions are transported onto the substrate while being exposed to the atmosphere. Therefore, a problem occurs in that the sample dries during transportation and spotting cannot be performed. There are problems such as poor use efficiency of the sample solution.

【0008】 上述の微小スポットの形成方法が有する
問題の解消を図る方法として、非接触式スポッティング
法がある。この方法を用いた、生体試料を微小量、精度
よく分注する装置として、圧電/電歪素子をマイクロポ
ンプとして使用したマイクロピペット及びこれを用いた
分注装置が、開発、実用化されている。この非接触式ス
ポッティング法は、核酸やアミノ酸等を含んだ生体試料
を微小な液滴として空中に吐出し、スライド基板上に付
着させるものであり、上述のピン先が基板と接触する方
法が有する問題等は解消される。
A non-contact spotting method is a method for solving the problem of the above-described method for forming a minute spot. A micropipette using a piezoelectric / electrostrictive element as a micropump and a dispensing device using the same have been developed and put into practical use as a device for dispensing a minute amount of a biological sample with high accuracy using this method. . The non-contact spotting method involves discharging a biological sample containing nucleic acids, amino acids, and the like as fine droplets into the air and attaching the droplet onto a slide substrate. The problem is solved.

【0009】 しかしながら、この方法は、比較的粘度
の高い生体試料の微小な液滴を空中に吐出し、スライド
基板上に付着させるものであるため、吐出時に、目的と
する液滴(目的吐出滴)の他に、いわゆるサテライト
(目的吐出滴より細かいしぶき状の滴)が発生し、それ
が基板上に付着して、本来のスポット形成位置以外の箇
所にスポットを形成させたり、微小スポット間の距離を
一定に保つことができずに、相互混入によるコンタミネ
ーションを引き起こす等、得られる製品の品質上問題が
あった。このようないわゆるサテライトは、分注装置の
運転初期には発生せずに、しばらく運転してから発生す
ることもあり、工程管理上極めて厄介な問題であった。
However, this method discharges minute droplets of a biological sample having a relatively high viscosity into the air and attaches them to the slide substrate. ), So-called satellites (splash-like droplets smaller than the target droplets) are generated and adhere to the substrate to form spots at locations other than the original spot formation positions, or to form small spots between spots. There was a problem in the quality of the resulting product, such as the inability to keep the distance constant, causing contamination due to intermixing. Such a so-called satellite does not occur in the early stage of the operation of the dispensing apparatus, but may occur after the operation for a while, which is a very troublesome problem in process management.

【0010】 また、液滴の吐出速度が大きいと、スラ
イド基板に付着する際に液滴の勢いが大きく、しぶき
(飛沫)を発生させて、スポット周りにこの飛沫による
不要スポット(これもサテライトと呼ぶ)を発生させる
等の問題があった。このようないわゆるサテライトの発
生を防止するためには、吐出速度を小さくすればよい
が、吐出速度を小さくすると、吐出が不安定になるとい
う問題があった。
Further, when the discharge speed of the droplet is high, when the droplet adheres to the slide substrate, the force of the droplet is large, and the droplet (splash) is generated, and an unnecessary spot due to the droplet (also a satellite) is generated around the spot. Call). In order to prevent the occurrence of such a so-called satellite, the discharge speed may be reduced. However, when the discharge speed is reduced, the discharge becomes unstable.

【0011】 また、スポット形成の高密度化のために
は、吐出方向を常に一定(まっすぐ)で安定化する必要
がある。このため、吐出ノズルとスライド基板との間の
距離を短くして吐出方向のバラツキを低減することは可
能であるが、スライド基板そのものの厚さにバラツキが
あることに加え、装置自体の機械的精度を高めるために
はコストの上昇を避けることができないという問題があ
った。
Further, in order to increase the density of spot formation, it is necessary to always stabilize (straight) the ejection direction. For this reason, it is possible to reduce the variation in the ejection direction by shortening the distance between the ejection nozzle and the slide substrate. However, in addition to the variation in the thickness of the slide substrate itself, the mechanical There has been a problem that an increase in cost cannot be avoided in order to increase accuracy.

【0012】 また、例えば、DNA等を含んだ生体試
料は、粘度が高いものが多く、吐出して付着後は、スラ
イド基板上でスポットが広がらないように速やかに乾燥
する特性が要求される。このような試料を用いた場合に
は、吐出ノズル部分で乾燥したり、増粘し易いため、ノ
ズルが詰まって吐出不能になり易いという問題があっ
た。
In addition, for example, many biological samples containing DNA and the like have high viscosity, and are required to have a property that, after being discharged and adhered, quickly dry so that spots do not spread on a slide substrate. When such a sample is used, there is a problem that the nozzle tends to be clogged and cannot be discharged because the nozzle is easily dried or thickened.

【0013】 一方、プリンタに用いられるインクジェ
ット方式を転用してスポッテイングする方法も検討され
ている。例えば、インクを噴出するノズルの孔を、少な
くとも1つの角部を有する形状に構成し、この角部の毛
管力を利用したインクジェット記録用ヘッド(特開昭5
9−178258号公報)が開示されている。しかし、
この公報に開示されたヘッドは、ノズルへの気泡の侵入
を防止することについては一定の効果を発揮するもの
の、上述のような、いわゆるサテライトの発生防止等の
問題については必ずしも十分に満足し得るものではなか
った。
On the other hand, a method of spotting by diverting an ink jet system used for a printer is also being studied. For example, a nozzle hole for ejecting ink is formed in a shape having at least one corner, and an ink jet recording head utilizing the capillary force of this corner (Japanese Patent Laid-Open No.
9-178258). But,
The head disclosed in this publication exhibits a certain effect in preventing air bubbles from entering the nozzles, but can always sufficiently satisfy the above-mentioned problems such as prevention of so-called satellite generation. It was not something.

【0014】 また、試料吐出口の形状を、対称性を有
する2n角形(nは3以上)とし、また、インク路をイ
ンク吐出方向と直交する方向の断面形状を台形形状とし
たインクジェットヘッド(特開平3−101960号公
報)が開示されている。しかし、この公報に開示された
ヘッドも、記録の際に必要なインク液滴の量や吐出速度
が安定して得られることについては一定の効果を発揮す
るものの、上述のような、いわゆるサテライトの発生防
止等の問題については必ずしも十分に満足し得るもので
はなかった。
In addition, the shape of the sample ejection port is a 2n polygon having a symmetry (n is 3 or more), and the ink path has a trapezoidal cross section in the direction orthogonal to the ink ejection direction (particularly, an ink jet head). No. 3-101960). However, the head disclosed in this publication also exerts a certain effect in that the amount and the ejection speed of the ink droplets required for recording can be obtained stably, but the above-described so-called satellite Problems such as prevention of occurrence were not always satisfactory.

【0015】 さらに、これらの公報に開示された発明
の対象は、生体試料のスポット形成を主な対象とするも
のではないことから、これらの公報に開示されたものを
そのまま転用するには困難な問題があった。すなわち、
このようなインクジェット記録用ヘッドに、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、さら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
を含むこと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
る等の問題があった。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都合
がよいが、生体試料、例えば、デリケートなDNA溶液
を用いる場合は、試料が流路中で攪拌されることとな
り、DNAが損傷する等の問題があった。
[0015] Furthermore, since the objects of the inventions disclosed in these publications are not mainly intended for spot formation of a biological sample, it is difficult to divert those disclosed in these publications as they are. There was a problem. That is,
Forming thousands to tens of thousands of samples in individual flow paths in such an ink jet recording head has many problems in terms of size and cost.Furthermore, in the ink jet method, a pump is previously installed in a pump before spotting. It is necessary to fill the sample without containing bubbles, and therefore, a large amount of the sample for purging is required, and there is a problem that the use efficiency of the sample is extremely poor. In general, it is more convenient for a liquid to move at a high speed in a flow path including a pump chamber to remove bubbles. However, when a biological sample, for example, a delicate DNA solution is used, In such a case, there was a problem that the DNA was damaged.

【0016】 本発明は、上述の問題に鑑みてなされた
ものであり、所定の基板上に微小体積の液滴を高密度に
整列固定する作業(微小スポットの形成作業)を伴うD
NAマイクロアレイ等のバイオチップの製造等の分野で
好適に用いられる、微小スポットの形成作業の高精細化
が可能で、得られる製品品質の向上を図ることができる
マイクロピペット、このマイクロピペットを用いた分注
装置及びバイオチップの製造方法を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above-described problem, and involves a work (work of forming a minute spot) in which a small volume of liquid droplets is aligned and fixed on a predetermined substrate at a high density.
A micropipette, which is preferably used in the field of production of biochips such as NA microarrays, capable of forming fine spots with high definition and capable of improving the product quality obtained, using this micropipette It is an object to provide a dispensing device and a method for producing a biochip.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するた
め本発明によれば、下記のマイクロピペット、このマイ
クロピペットを用いた分注装置及びバイオチップの製造
方法が提供される。
According to the present invention, there is provided the following micropipette, a dispensing apparatus using the micropipette, and a method for producing a biochip.

【0018】[1] ピペット本体に、ピペット本体の
外部から試料を注入する試料注入口と、注入された試料
を導入しかつ一時貯留し得るキャビティと、貯留された
試料をノズル部の貫通孔を経由して外部に吐出する試料
吐出口とを形成してなるとともに、ピペット本体のキャ
ビティ形成位置に対応した部位の外面上に圧電/電歪素
子を設けてなり、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、キャビティ内に貯留された試料
の一定量を試料吐出口から吐出させるマイクロピペット
であって、ノズル部における貫通孔の、軸方向に対して
直角方向の断面形状が、中心から放射状に突き出た3個
以上の突起を有するとともに、内角が鋭角と鈍角とを有
する多角形状又は突起と突起とを曲線で結んだ王冠形状
であり、また、その断面形状の面積(断面積)が、貫通
孔の試料導入口端から試料排出口端まで、略相似形を保
持しつつ連続的に漸減するように変化してなることを特
徴とするマイクロピペット。
[1] A sample injection port for injecting a sample from the outside of the pipette body, a cavity capable of introducing and temporarily storing the injected sample, and a through hole of the nozzle portion for transferring the stored sample to the pipette body. And a sample discharge port to be discharged to the outside via a piezoelectric / electrostrictive element provided on the outer surface of a portion corresponding to the cavity forming position of the pipette body, and driven by the piezoelectric / electrostrictive element. A micropipette that changes the volume in the cavity and discharges a certain amount of the sample stored in the cavity from the sample discharge port, and the through-hole in the nozzle portion has a cross-sectional shape perpendicular to the axial direction, It has three or more projections radially protruding from the center, and has a polygonal shape having an inner angle of an acute angle and an obtuse angle or a crown shape in which a projection and a projection are connected by a curve, and A micropipette characterized in that the area (cross-sectional area) of the cross-sectional shape changes from the sample introduction port end to the sample discharge port end of the through-hole so as to decrease gradually while maintaining a substantially similar shape.

【0019】[2] ピペット本体に、ピペット本体の
外部から試料を注入する試料注入口と、注入された試料
を導入しかつ一時貯留し得るキャビティと、貯留された
試料をノズル部の貫通孔を経由して外部に吐出する試料
吐出口とを形成してなるとともに、ピペット本体のキャ
ビティ形成位置に対応した部位の外面上に圧電/電歪素
子を設けてなり、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、キャビティ内に貯留された試料
の一定量を試料吐出口から吐出させるマイクロピペット
であって、ノズル部における貫通孔の、軸方向に対して
直角方向の断面形状が、貫通孔の試料導入口端から試料
排出口端に向かって所定距離離れた第1の地点までは略
円形で、かつ試料排出口端では中心から放射状に突き出
た3個以上の突起を有するとともに、内角が鋭角と鈍角
とを有する多角形状又は突起と突起とを曲線で結んだ王
冠形状であり、また、その断面形状の面積(断面積)
が、貫通孔の試料導入口端から第1の地点までは略円形
を保持しつつ試料排出口端まで連続的に漸減するように
変化してなることを特徴とするマイクロピペット。
[2] A sample injection port for injecting a sample from the outside of the pipette body, a cavity for introducing and temporarily storing the injected sample, and a through hole of a nozzle portion for transferring the stored sample to the pipette body. And a sample discharge port to be discharged to the outside via a piezoelectric / electrostrictive element provided on the outer surface of a portion corresponding to the cavity forming position of the pipette body, and driven by the piezoelectric / electrostrictive element. A micropipette that changes the volume in the cavity and discharges a certain amount of the sample stored in the cavity from the sample discharge port, and the through-hole in the nozzle portion has a cross-sectional shape perpendicular to the axial direction, The through hole has a substantially circular shape from the end of the sample inlet to the first point at a predetermined distance from the end of the sample outlet, and at the end of the sample outlet, three or more protrusions projecting radially from the center. It has a polygonal shape having an acute angle and an obtuse angle, or a crown shape formed by connecting projections with a curve, and has an area (cross-sectional area) of a cross-sectional shape thereof.
However, the micropipette is characterized in that the through hole changes from the end of the through hole to the first point, while maintaining a substantially circular shape, while continuously decreasing to the end of the sample outlet.

【0020】[3] 前記突起を有する多角形状又は王
冠形状の、隣接する突起の頂点と中心とを結んだ直線が
なす角度が、1度〜120度である前記[1]又は
[2]に記載のマイクロピペット。
[3] The polygonal shape or the crown shape having the protrusions according to the above [1] or [2], wherein an angle formed by a straight line connecting an apex of the adjacent protrusion and the center is 1 to 120 degrees. The described micropipette.

【0021】[4] 前記突起を有する多角形状又は王
冠形状の辺の合計長さが、これと同一面積の円の円周長
さの1.1倍以上である前記[1]〜[3]のいずれか
に記載のマイクロピペット。
[4] The above-mentioned [1] to [3], wherein the total length of the polygonal or crown-shaped sides having the protrusions is 1.1 times or more the circumference of a circle having the same area. The micropipette according to any one of the above.

【0022】[5] 前記ノズル部における貫通孔の断
面積の、連続的に漸減する変化率が、貫通孔の試料導入
口端から試料排出口端に向かって所定距離離れた第2の
地点までの変化率よりも、第2の地点から試料排出口端
までの変化率の方が大きい前記[1]〜[4]のいずれ
かに記載のマイクロピペット。
[5] The continuously decreasing rate of change of the cross-sectional area of the through-hole in the nozzle portion is from a sample introduction port end of the through-hole to a second point at a predetermined distance from the sample discharge port end. The micropipette according to any one of [1] to [4], wherein the rate of change from the second point to the end of the sample outlet is larger than the rate of change of.

【0023】[6] 前記ノズル部における貫通孔の内
面の表面粗さが、貫通孔の試料導入口端が形成された面
のそれよりも粗い前記[1]〜[5]のいずれかに記載
のマイクロピペット。
[6] The nozzle according to any one of [1] to [5], wherein a surface roughness of an inner surface of the through-hole in the nozzle portion is rougher than that of a surface of the through-hole on which a sample inlet end is formed. Micropipette.

【0024】[7] 前記ノズル部における貫通孔の試
料排出口端近傍の表面が、撥液処理を施されてなる前記
[1]〜[6]のいずれかに記載のマイクロピペット。
[7] The micropipette according to any one of [1] to [6], wherein the surface of the through hole in the nozzle portion near the end of the sample outlet is subjected to a liquid repellent treatment.

【0025】[8] 前記ピペット本体の、少なくとも
キャビティ形成位置及び圧電/電歪素子設定位置に対応
した部位が、ジルコニアセラミックスからなる前記
[1]〜[7]のいずれかに記載のマイクロピペット。
[8] The micropipette according to any one of [1] to [7], wherein at least a portion of the pipette body corresponding to the cavity forming position and the piezoelectric / electrostrictive element setting position is made of zirconia ceramics.

【0026】[9] 前記ジルコニアセラミックスが、
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
る前記[8]に記載のマイクロピペット。
[9] The zirconia ceramics is:
The micropipette according to the above [8], which is manufactured by using a green sheet laminating and firing method.

【0027】[10] 前記ピペット本体の、試料吐出
口を形成した部位が、樹脂からなる前記[1]〜[9]
のいずれかに記載のマイクロピペット。
[10] The above-mentioned [1] to [9] in which the portion of the pipette body where the sample discharge port is formed is made of resin.
The micropipette according to any one of the above.

【0028】[11] 前記圧電/電歪素子が、ジルコ
ン酸鉛、チタン酸鉛及びマグネシウムニオブ酸鉛からな
る群から選ばれる少なくとも1種の鉛化合物を主成分と
して含有する圧電/電歪膜から構成された前記[1]〜
[10]のいずれかに記載のマイクロピペット。
[11] The piezoelectric / electrostrictive element comprises a piezoelectric / electrostrictive film containing as a main component at least one lead compound selected from the group consisting of lead zirconate, lead titanate and lead magnesium niobate. The above [1] to constituted
The micropipette according to any one of [10].

【0029】[12] 一つの前記ピペット本体に、複
数の前記試料注入口と、複数の前記キャビティと、複数
の前記試料吐出口とが形成されてなる前記[1]〜[1
1]のいずれかに記載のマイクロピペット。
[12] A plurality of the sample injection ports, a plurality of the cavities, and a plurality of the sample discharge ports are formed in one pipette body.
The micropipette according to any one of 1).

【0030】[13] 前記ピペット本体が、複数の第
1のピペット部材及び一つの第2のピペット部材から構
成され、前記第1のピペット部材には前記キャビティと
前記圧電/電歪素子とが形成され、前記第2のピペット
部材には複数の前記試料注入口と、複数の前記試料吐出
口とが形成され、複数の前記第1のピペット部材と一つ
の前記第2のピペット部材とが互いに接合されてなる前
記[1]〜[11]のいずれかに記載のマイクロピペッ
ト。
[13] The pipette body is composed of a plurality of first pipette members and one second pipette member, and the first pipette member has the cavity and the piezoelectric / electrostrictive element formed therein. A plurality of sample injection ports and a plurality of sample discharge ports are formed in the second pipette member, and the plurality of first pipette members and one of the second pipette members are joined to each other. The micropipette according to any one of the above [1] to [11].

【0031】[14] 前記ピペット本体が平板状物か
ら構成されてなり、試料吐出口をこのピペット本体の側
面又は主平面に形成してなる前記[1]〜[13]のい
ずれかに記載のマイクロピペット。
[14] The pipette according to any one of [1] to [13], wherein the pipette body is formed of a flat plate, and a sample discharge port is formed on a side surface or a main plane of the pipette body. Micro pipette.

【0032】[15] 前記ピペット本体が平板状物か
ら構成されてなり、前記試料吐出口をピペット本体の一
方の主平面に、かつ、前記試料注入口を他方の主平面に
形成してなる前記[1]〜[13]に記載のマイクロピ
ペット。
[15] The pipette body is formed of a flat plate, the sample discharge port is formed on one main plane of the pipette body, and the sample injection port is formed on the other main plane. The micropipette according to any one of [1] to [13].

【0033】[16] 複数の前記試料注入口を、一つ
の前記キャビティに接続してなる前記[1]〜[15]
のいずれかに記載のマイクロピペット。
[16] The above [1] to [15], wherein a plurality of the sample injection ports are connected to one cavity.
The micropipette according to any one of the above.

【0034】[17] 前記[1]〜[16]のいずれ
かに記載のマイクロピペットの複数を、固定治具に固定
したことを特徴とするマイクロピペット複合体。
[17] A micropipette complex, wherein a plurality of the micropipette according to any one of [1] to [16] are fixed to a fixing jig.

【0035】[18] 前記[1]〜[16]のいずれ
かに記載のマイクロピペットを複数又は前記[17]に
記載のマイクロピペット複合体を一つ以上備えてなる分
注装置であって、前記ピペット本体に形成した試料吐出
口を縦横に整列配置し、これらの試料吐出口からそれぞ
れ異種の液体試料を吐出させることを特徴とする分注装
置。
[18] A dispensing device comprising a plurality of micropipettes according to any one of [1] to [16] or one or more micropipette complexes according to [17], A dispensing apparatus characterized in that sample outlets formed in the pipette main body are arranged vertically and horizontally and different liquid samples are respectively discharged from these sample outlets.

【0036】[19] 前記試料注入口のそれぞれに、
異種の液体試料を別個に充填した第1のカートリッジを
備えてなり、試料吐出口から異種の試料を吐出させ得る
前記[18]に記載の分注装置。
[19] In each of the sample injection ports,
The dispensing device according to [18], further including a first cartridge separately filled with different kinds of liquid samples, and capable of discharging different kinds of samples from the sample discharge ports.

【0037】[20] 前記試料注入口のそれぞれに、
水性溶媒又は有機溶媒を充填した第2のカートリッジを
備えてなり、前記ピペット本体に形成した試料注入口か
ら試料吐出口までの連通空間を洗浄し得る前記[18]
又は[19]に記載の分注装置。
[20] At each of the sample injection ports,
[18] comprising a second cartridge filled with an aqueous solvent or an organic solvent, and capable of washing a communication space from a sample injection port to a sample discharge port formed in the pipette body.
Or the dispensing device according to [19].

【0038】[21] 前記ピペット本体に形成した試
料吐出口のそれぞれの外側に、試料吐出口の中心軸と共
軸の開口を有する薄板からなる異方飛行滴遮蔽板を設け
てなる前記[18]〜[20]のいずれかに記載の分注
装置。
[21] The above-mentioned [18] wherein an anisotropic flying-drop shielding plate made of a thin plate having an opening coaxial with the central axis of the sample outlet is provided outside each of the sample outlets formed in the pipette body. ]-The dispensing apparatus in any one of [20].

【0039】[22] 前記[1]〜[16]のいずれ
かに記載のマイクロピペット、前記[17]に記載のマ
イクロピペット複合体、又は前記[18]〜[21]の
いずれかに記載の分注装置を用いたことを特徴とするバ
イオチップの製造方法。
[22] The micropipette according to any one of [1] to [16], the micropipette complex according to [17], or the micropipette according to any of [18] to [21]. A method for producing a biochip, comprising using a dispensing device.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】 以下、本発明の実施の形態を図
面を参照しつつ具体的に説明する。 I.マイクロピペット 図1(a)に示すように、本発明のマイクロピペット1
0は、ピペット本体1に、ピペット本体1の外部から試
料を注入する試料注入口2と、注入された試料を導入し
かつ一時貯留し得るキャビティ3と、貯留された試料を
ノズル部4の貫通孔5を経由して外部に吐出する試料吐
出口6とを形成してなるとともに、ピペット本体1のキ
ャビティ3形成位置に対応した部位の外面上に圧電/電
歪素子7を設けてなり、圧電/電歪素子7の駆動により
キャビティ3内の体積を変化させ、キャビティ3内に貯
留された試料の一定量を試料吐出口6から吐出させるマ
イクロピペット10である。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. I. Micropipette As shown in FIG. 1A, the micropipette 1 of the present invention
Reference numeral 0 denotes a sample injection port 2 for injecting a sample from the outside of the pipette body 1 into the pipette body 1, a cavity 3 for introducing and temporarily storing the injected sample, and passing the stored sample through the nozzle unit 4. A sample discharge port 6 for discharging to the outside via the hole 5 is formed, and a piezoelectric / electrostrictive element 7 is provided on an outer surface of a portion of the pipette body 1 corresponding to a position where the cavity 3 is formed. The micropipette 10 changes the volume in the cavity 3 by driving the electrostriction element 7 and discharges a fixed amount of the sample stored in the cavity 3 from the sample discharge port 6.

【0041】 具体的には、ノズル部4は、一つ以上の
貫通孔5からなる試料吐出口6が設けられた薄肉平板状
のノズルプレート11をPET樹脂シートで形成するこ
とができる。なお、ノズル部4(貫通孔5)は、通常、
金型等の打ち抜き等の機械加工によって形成してもよい
が、その材質がPET、ポリイミド等の樹脂の場合は、
レーザー(例えば、エキシマレーザー、高次(3次以
上)のYAGレーザー)加工を好適に用いることができ
る。貫通孔の軸方向に対して直角方向の断面形状の形成
にはレーザーのビームを形状に沿って移動させる、いわ
ゆるビームスキャン法又は予め断面形状の相似形状を形
成したマスクをレーザー照射軸の途中にセットする、い
わゆるマスク法を用いることができる。中でも、同時に
多数の貫通孔が形成できるマスク法が好ましい。一方、
ポンプ部12は、1個以上の窓部13が形成されたスペ
ーサプレート14と、スペーサプレート14の一方の側
に重ね合わされて窓部13を覆蓋する閉塞プレート15
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、ピペ
ット本体1が構成されている。なお、閉塞プレート15
には試料注入口2が設けられ、スペーサプレート14に
形成されている窓部13に連結する導入孔16、連通路
17へとつながっている。そして、閉塞プレート15の
外面上には、下部電極20、圧電/電歪膜19及び上部
電極18からなる圧電/電歪素子7が形成されたものを
挙げることができる。
Specifically, in the nozzle unit 4, a thin flat plate-shaped nozzle plate 11 provided with a sample discharge port 6 including one or more through holes 5 can be formed of a PET resin sheet. In addition, the nozzle part 4 (through-hole 5) is usually
It may be formed by machining such as punching of a mold, but if the material is a resin such as PET or polyimide,
Laser (eg, excimer laser, high-order (third or higher) YAG laser) processing can be preferably used. To form a cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axial direction of the through hole, a laser beam is moved along the shape, a so-called beam scanning method or a mask in which a similar shape of the cross-sectional shape is formed in the middle of the laser irradiation axis. A so-called mask method for setting can be used. Among them, a mask method in which a large number of through holes can be simultaneously formed is preferable. on the other hand,
The pump unit 12 includes a spacer plate 14 having one or more windows 13 formed thereon, and a closing plate 15 that covers the windows 13 by being overlapped on one side of the spacer plate 14.
Are formed of green sheets of zirconia ceramics, and the whole is laminated and fired integrally to form the pipette body 1. The closing plate 15
Is provided with a sample injection port 2, which is connected to an introduction hole 16 and a communication path 17 connected to a window 13 formed in a spacer plate 14. Then, on the outer surface of the closing plate 15, there can be cited one in which the piezoelectric / electrostrictive element 7 including the lower electrode 20, the piezoelectric / electrostrictive film 19 and the upper electrode 18 is formed.

【0042】 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18と下部電極20との間に電界が生
じると、圧電/電歪素子7が変形し、窓部13が覆蓋さ
れて形成されたキャビティ(加圧室)3の容積が減少す
ることにより、キャビティ3内に充填された試料(DN
A断片等を含む液体)がキャビティ3に連通する試料吐
出口6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
マイクロアレイ等のバイオチップを作製することができ
る。なお、図1(a)、(b)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号公報に記載されいる。
According to the micropipette configured as described above, when an electric field is generated between the upper electrode 18 and the lower electrode 20, the piezoelectric / electrostrictive element 7 is deformed and the window 13 is covered. When the volume of the cavity (pressurized chamber) 3 is reduced, the sample (DN
DNA containing fragment A) is discharged from the sample discharge port 6 communicating with the cavity 3 at a predetermined speed, and is aligned and fixed as a minute spot on a substrate such as a microscope slide glass.
A biochip such as a microarray can be manufactured. Incidentally, a device structure of a so-called ink jet system as shown in FIGS.
No. 40030.

【0043】 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)3内において、DNA断片
等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ことが好ましい。
In the micropipette having the above-described configuration, it is preferable that the cavity (pressurizing chamber) 3 is formed in a shape and a flow path dimension such that a liquid sample containing a DNA fragment or the like moves in a laminar flow. .

【0044】 具体的なキャビティの一例を、図1
(c)に従って説明する。キャビティ3の形状は、図1
(c)に示すように長尺形状でその一端に試料を導入す
る試料注入口2又は導入孔22があり、他端に試料吐出
口6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を試料注入口2から試料吐出口6に至
る流路の一部として、試料注入口2から、又は試料注入
口2から連通路21、導入孔22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試料吐出口6へ導
くことができる。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、塩基対長1〜10000bpのDAN断片
を1μg/μlの濃度で×1TE緩衝液(10mM T
ris−HCl(pH8.0) 1mM EDTA)に
分散させた試料を数百ミクロンピッチで数十〜百数十ミ
クロンφ液滴径のスポッティングが必要とされるDNA
マイクロアレイ等のバイオチップ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ないように滑らかで
あることがよく、その材質は、試料溶液と親和性のよい
セラミックスからなることが好ましい。
FIG. 1 shows an example of a specific cavity.
A description will be given according to (c). The shape of the cavity 3 is shown in FIG.
As shown in (c), the sample injection port 2 or the introduction hole 22 for introducing a sample is provided in one end of a long shape, and the sample discharge port 6 is connected to the other end. With such a shape, the cavity 3 is used as a part of the flow path from the sample injection port 2 to the sample discharge port 6, and the communication path 21 and the introduction hole 22 from the sample injection port 2 or from the sample injection port 2 are formed. The sample flowing through the cavity 3 through the cavity 3 can be guided to the sample discharge port 6 without being disturbed. The specific dimensions of the cavity 3 vary depending on the type of sample, the size of a droplet to be prepared, and the formation density. For example, a DNA fragment having a base pair length of 1 to 10,000 bp at a concentration of 1 μg / μl in × 1 TE buffer ( 10 mM T
DNA that requires spotting of a sample dispersed in ris-HCl (pH 8.0) 1 mM EDTA) at a pitch of several hundreds of microns and a droplet diameter of several tens to several hundreds of microns [phi].
In the case of a micropipette for producing a biochip such as a microarray, the cavity length (L) is 1 to 5 mm, the cavity width (W) is 0.1 to 1 mm, and the cavity depth (D) is 0.1 to 1 mm. 0.5 mm is preferred. The inner wall of the cavity is preferably smooth so that there are no protrusions that disturb the flow, and its material is preferably made of ceramics having a good affinity for the sample solution.

【0045】 本発明を上述の構成とすることにより、
圧電/電歪素子の一つ一つの駆動に対応して微小量液体
が試料吐出口より吐出され、その容積を微小かつバラツ
キのない一定のものとすることができる。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することができる。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。さらには、ピペット本
体全体を小さくコンパクトに形成することができるた
め、試料が移動する流路を短くすることができ、流路壁
に試料が付着し使用効率を劣化させることを低減するこ
とができる。
By configuring the present invention as described above,
A minute amount of liquid is ejected from the sample ejection port in response to each drive of the piezoelectric / electrostrictive element, and the volume can be made minute and constant without variation. The driving cycle is
By using the piezoelectric / electrostrictive element, it becomes possible to cope with a high frequency, and the time required for ejection can be reduced. 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 entire pipette body can be formed small and compact, the flow path through which the sample moves can be shortened, and it is possible to prevent the sample from adhering to the flow path wall and deteriorating the use efficiency. .

【0046】 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等の置換液を充
填し、次いで、試料を試料導入孔からキャビティ内に層
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試料吐出口から吐出させてもよ
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よいが、キャ
ビティ内の流体特性の変化を検知することにより把握す
ることがさらに好ましい。なお、圧電/電歪素子を駆動
させながら試料を試料導入孔からキャビティ内に層流置
換させてもよい。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等
の置換液を充填し、次いで、試料を試料導入孔からキャ
ビティ内に置換させながら注入し、置換完了の終点を、
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
料を試料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
の区別が容易にかつ精度よくできるため、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するこ
とができ、試料の使用効率を上げることができる。
In the micropipette of the present invention,
The cavity is previously filled with a replacement liquid such as a buffer solution or physiological saline, and then the sample is injected from the sample introduction hole into the cavity while undergoing laminar flow displacement, and the piezoelectric / electrostrictive element is driven to drive the sample in the cavity. May be discharged from the sample discharge port. The end point of the completion of the laminar flow replacement may be determined in advance by determining the moving speed and volume of the sample and controlling the replacement time, but it is more preferable to grasp the end point by detecting a change in the fluid property in the cavity. The sample may be subjected to laminar flow displacement from the sample introduction hole into the cavity while driving the piezoelectric / electrostrictive element. After reliably replacing the inside 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 filled with a replacement solution such as a buffer solution or physiological saline in advance, and then the sample is injected while being replaced from the sample introduction hole into the cavity, and the end point of the replacement completion 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 sample 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 it 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 use efficiency of the sample can be increased.

【0047】 また、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。このようにすることで、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
出をすることができる。
Further, it is preferable that the 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 electric constant accompanying the vibration. By doing so, it is not necessary to install a special detection element or the like, and it is possible to perform inexpensive and highly accurate detection.

【0048】 図2に示すように、本発明のマイクロピ
ペットのノズル部における貫通孔5の軸方向に対して直
角方向の断面形状の面積(断面積)は、貫通孔の試料導
入口端23から試料排出口端24まで、略相似形を保持
しつつ連続的に漸減するように変化するように構成され
ている。すなわち、試料導入口端23における断面積
は、例えば、図2に示すB−B線における断面積、及び
C−C線断面積を経由して、試料排出口端24における
断面積まで連続的に漸減する。このように構成すること
によって、試料導入口端23で乱れていた試料の流れ
(試料の流速が同一断面内でばらついている)を、試料
排出口端24に到達するまでに整流することができるた
め、吐出方向を安定化することができるとともに、試料
排出口端24での試料の流速を効率的に高めることがで
き、吐出に際しての液滴の切れが向上するため、いわゆ
る、サテライトの発生も防止することができる。
As shown in FIG. 2, the area (cross-sectional area) of the cross-sectional shape of the nozzle portion of the micropipette of the present invention in the direction perpendicular to the axial direction of the through-hole 5 is measured from the sample introduction port end 23 of the through-hole. The sample discharge port end 24 is configured to change continuously so as to gradually decrease while maintaining a substantially similar shape. That is, the cross-sectional area at the sample inlet end 23 is, for example, continuous through the cross-sectional area along the line BB and the cross-sectional area along the line CC shown in FIG. Decrease gradually. With this configuration, the flow of the sample that has been disturbed at the sample introduction port end 23 (the flow velocity of the sample varies within the same cross section) can be rectified before reaching the sample discharge port end 24. Therefore, the discharge direction can be stabilized, the flow rate of the sample at the sample outlet end 24 can be efficiently increased, and the breakage of droplets during discharge is improved. Can be prevented.

【0049】 図3(a)、(b)及び図4に示すよう
に、貫通孔の軸方向に対して直角方向の断面(例えば、
図2のB−B線断面)形状は、中心Oから放射状に突き
出た3個以上の突起8を有するとともに内角が鋭角と鈍
角とを有する多角形又は突起と突起とを曲線で結んだ王
冠形状になるように構成されている。このように構成す
ることによって、試料排出口端24から外部に吐出され
た液滴は、吐出直後においては貫通孔5の形状に対応し
て突起を有する形状となった後、速やかにその表面張力
で球状に収約するため、この表面張力の作用によってノ
ズル部の貫通孔5から吐出された液滴の切れが向上する
(迅速に一つの液滴となる)こととなり、液滴の後部
で、液滴が細かく分離する、いわゆるサテライトの発生
を防止することができる。また、突起8により、試料の
流れを整流することができるため、吐出方向を安定化す
ることができる。なお、上記吐出方向の安定性向上及び
サテライトの発生防止に効果のある貫通孔5の断面積の
漸減及び所定形状の設定は、それぞれ単独で行っても効
果はあるが、同時に行うことによって、さらに顕著な効
果を発揮することになる。ところで、図3(a)、
(b)に示す多角形状又は王冠形状の突起部形状は、必
ずしも図に示すような先鋭形状をなしている必要はな
く、ノズル部の材質、加工法、加工機械の精度により、
先端が鈍ったものであってもよい。
As shown in FIGS. 3A, 3B and 4, a cross section in a direction perpendicular to the axial direction of the through hole (for example,
2 is a polygonal shape having three or more projections 8 projecting radially from the center O and having an acute angle and an obtuse angle, or a crown shape connecting the projections and the projections with a curved line. It is configured to be. With such a configuration, the droplet discharged to the outside from the sample outlet end 24 has a shape having a protrusion corresponding to the shape of the through-hole 5 immediately after the discharge, and immediately has a surface tension. In this case, the cutoff of the droplet discharged from the through-hole 5 of the nozzle portion is improved (it quickly becomes one droplet) by the action of the surface tension, and the rear portion of the droplet The generation of so-called satellites in which droplets are finely separated can be prevented. In addition, since the flow of the sample can be rectified by the protrusion 8, the ejection direction can be stabilized. The gradual reduction of the cross-sectional area of the through-hole 5 and the setting of the predetermined shape, which are effective for improving the stability of the ejection direction and preventing the generation of satellites, are effective even if they are performed independently. It will have a remarkable effect. By the way, FIG.
The projection shape of the polygonal shape or the crown shape shown in (b) does not necessarily have to be a sharp shape as shown in the figure, but depends on the material of the nozzle portion, the processing method, and the accuracy of the processing machine.
The tip may be blunt.

【0050】 図5(a)、(b)及び図6に示すよう
に、本発明のマイクロピペットは、ノズル部における貫
通孔5の、軸方向に対して直角方向の断面形状が、貫通
孔5の試料導入口端23から試料排出口端24に向かっ
て所定距離離れた第1の地点(図5ではD−D線で示
す)までは略円形で、かつ第1の地点(D−D線)から
試料排出口端24までは中心から放射状に突き出た3個
以上の突起8を有するとともに、内角が鋭角と鈍角とを
有する多角形状又は突起と突起とを曲線で結んだ王冠形
状であり(図3(a)、(b)参照)、また、その断面
形状の面積(断面積)が、貫通孔の試料導入口端23か
ら第1の地点(D−D線)までは略円形を保持しつつ試
料排出口端24まで連続的に漸減するように構成したも
のであってもよい。ここで、第1の地点の範囲として
は、試料導入口端23と試料排出口端24との中間であ
って、試料導入口端23から試料排出口端24までの距
離を1とした場合、試料導入口端23から、0.1〜
0.7のところが好ましい。0.1未満であると、試料
導入口端23の断面形状(円形)を安定して形成できな
いことがある。また、0.7を超えると、突起形状の整
流効果が不十分となることがある。このように構成する
ことによって、上述のように、試料排出口端24におけ
る突起形状に起因して、ノズル部の貫通孔から吐出され
た液滴の切れが向上する(迅速に1つの液滴となる)た
め、液滴の後部で、液滴が細かく分離する、いわゆるサ
テライトの発生を防止することができる。また、試料導
入口端23が略円形であることによって、キャビティか
らの圧力及び試料の流れが均一にノズル部に伝達される
とともに、第1の地点から試料排出口端24までの突起
形状による整流効果によって、試料に吐出方向を安定化
することができる。
As shown in FIG. 5A, FIG. 5B and FIG. 6, the micropipette of the present invention is such that the cross-sectional shape of the through hole 5 in the nozzle portion in the direction perpendicular to the axial direction is A first point (shown by a line DD in FIG. 5) that is separated from the sample inlet end 23 by a predetermined distance toward the sample outlet end 24 is substantially circular and has a first point (line DD). ) To the sample outlet end 24 have three or more projections 8 protruding radially from the center, and have a polygonal shape having an acute angle and an obtuse angle or a crown shape in which the projections and the projections are connected by a curve ( (See FIGS. 3A and 3B.) In addition, the area (cross-sectional area) of the cross-sectional shape is substantially circular from the sample introduction port end 23 of the through hole to the first point (DD line). The configuration may be such that the pressure gradually decreases continuously to the sample outlet end 24 while performing the above operation. Here, the range of the first point is intermediate between the sample inlet end 23 and the sample outlet end 24, and when the distance from the sample inlet end 23 to the sample outlet end 24 is 1, From the sample inlet end 23, 0.1 to
0.7 is preferred. If it is less than 0.1, the cross-sectional shape (circle) of the sample introduction port end 23 may not be formed stably. On the other hand, when it exceeds 0.7, the rectifying effect of the projection shape may be insufficient. With this configuration, as described above, the cut of the droplet discharged from the through-hole of the nozzle portion is improved due to the protrusion shape at the sample outlet end 24 (the one droplet is quickly removed). Therefore, it is possible to prevent generation of a so-called satellite in which the droplet is finely separated at the rear portion of the droplet. Further, since the sample inlet end 23 has a substantially circular shape, the pressure from the cavity and the flow of the sample are uniformly transmitted to the nozzle portion, and the rectification due to the projection shape from the first point to the sample outlet end 24. The effect can stabilize the ejection direction on the sample.

【0051】 また、本発明のマイクロピペットにおい
ては、図3に示すように、突起8を有する多角形の、隣
接する突起8の頂点(例えば、P、Q)と中心Oとを結
んだ直線がなす角度θが、1度〜120度であることが
好ましく、3度〜72度がさらに好ましい。この角度が
1度未満であると、円形に近似してしまい、本発明の効
果を十分に発揮することができないことがある。また、
120度を超えると、試料の吐出方向が不安定になるこ
とがある。
Further, in the micropipette of the present invention, as shown in FIG. 3, a straight line connecting the apex (for example, P, Q) of the adjacent protrusion 8 and the center O of the polygon having the protrusion 8 is formed. Is preferably 1 to 120 degrees, more preferably 3 to 72 degrees. If this angle is less than 1 degree, the angle approximates a circle, and the effect of the present invention may not be sufficiently exhibited. Also,
If it exceeds 120 degrees, the ejection direction of the sample may become unstable.

【0052】 また、本発明のマイクロピペットにおい
ては、図3に示すように、突起8を有する多角形状又は
王冠形状の辺の合計長さL1が、これと同一面積の円の
円周長さL2の1.1倍以上(L1/L2≧1.1)で
あることが好ましく、1.15倍以上であることがさら
に好ましい。1.1倍未満であると、円形に近似してし
まい、いわゆるサテライトが発生することがあり、ま
た、ノズル部の吐出口端24近傍で、試料が乾燥し、吐
出不良や吐出曲がりを引き起こすことがある。
In the micropipette of the present invention, as shown in FIG. 3, the total length L1 of the polygonal or crown-shaped sides having the projections 8 is the circumferential length L2 of a circle having the same area as this. It is preferably 1.1 times or more (L1 / L2 ≧ 1.1), and more preferably 1.15 times or more. If the ratio is less than 1.1 times, the sample may be approximated to a circle and a so-called satellite may be generated. In addition, the sample may be dried near the discharge port end 24 of the nozzle portion, causing a discharge defect or a discharge bend. There is.

【0053】 また、本発明のマイクロピペットにおい
ては、図2及び図5(a)、(b)に示すように、ノズ
ル部における貫通孔5の断面積の、連続的に漸減する変
化率が、貫通孔の試料導入口端23から試料排出口端2
4に向かって所定距離離れた第2の地点(E−E線及び
F−F線)までの変化率よりも、第2の地点(E−E線
及びF−F線)から試料排出口端24までの変化率のほ
うが大きくなるように構成することが好ましい。このよ
うに試料排出口端24に向かって2段に絞り込むことに
よって、試料を整流する効果をさらに向上させるととも
に、試料排出口端24における試料流速向上の効率を高
めることができる。ここで、第2の地点の範囲として
は、試料導入口端23と試料排出口端24との中間であ
って、試料導入口端23から試料排出口端24までの距
離を1とした場合、試料導入口端23から、0.3〜
0.7のところが好ましい。なお、第2の地点は、図5
(b)に示すように、第1の地点と一致させることが、
サテライトの発生防止及び整流効果の点で好ましく、ま
た、試料導入口端23及び試料排出口端24を含んだ貫
通孔の形成も容易となる。ノズル部材の材質がPET、
ポリイミド等の樹脂の場合は、レーザー(例えば、エキ
シマレーザー、高次(3次以上)のYAGレーザー)加
工を好適に用いることができるが、このような漸減する
比率が変化する場合は加工の途中でレーザーのパワーを
変化させることで対応すればよい。すなわち、図2、図
5(a)、(b)に示すように試料導入口端23から第
2の地点までの変化率が、第2の地点から試料排出口端
24のそれより小さい場合は、レーザーの照射を試料導
入口端23から行ない、加工の途中で、レーザーのパワ
ーを減ずればよい。
Further, in the micropipette of the present invention, as shown in FIG. 2 and FIGS. 5A and 5B, the rate of change of the cross-sectional area of the through hole 5 in the nozzle portion that continuously decreases gradually is as follows. From the sample inlet end 23 of the through hole to the sample outlet end 2
The sample discharge end from the second point (the EE line and the FF line) is smaller than the rate of change up to the second point (the EE line and the FF line) which is separated by a predetermined distance toward the fourth point. It is preferable to configure so that the rate of change up to 24 is larger. By thus narrowing the sample toward the sample outlet end 24 in two steps, the effect of rectifying the sample can be further improved, and the efficiency of improving the sample flow velocity at the sample outlet end 24 can be increased. Here, the range of the second point is intermediate between the sample inlet end 23 and the sample outlet end 24, and when the distance from the sample inlet end 23 to the sample outlet end 24 is 1, From the sample inlet end 23, 0.3 to
0.7 is preferred. The second point is shown in FIG.
As shown in (b), matching with the first point
It is preferable from the viewpoint of preventing generation of satellite and rectifying effect, and also facilitates formation of a through hole including the sample introduction port end 23 and the sample discharge port end 24. The material of the nozzle member is PET,
In the case of a resin such as polyimide, laser (for example, excimer laser, high-order (third or higher) YAG laser) processing can be preferably used. What should be done is to change the power of the laser. That is, when the rate of change from the sample inlet end 23 to the second point is smaller than that from the second point to the sample outlet end 24 as shown in FIGS. The laser irradiation may be performed from the sample introduction port end 23, and the laser power may be reduced during the processing.

【0054】 なお、貫通孔の断面積を連続的に漸減さ
せる場合の、貫通孔の軸方向の断面形状については、図
7に示す紡錘形のような、その漸減率を試料排出口端2
4に向かい連続的に増加させた形状であってもよく、そ
の場合の加工法は、例えば、レーザー照射を試料導入口
端23から行ない、そのパワーを連続的に減少させる方
法が採られる。
When the cross-sectional area of the through-hole is gradually reduced, the gradual reduction rate of the axial cross-sectional shape of the through-hole, such as the spindle shape shown in FIG.
The shape may be a shape that is continuously increased toward 4, and in that case, for example, a method in which laser irradiation is performed from the sample introduction port end 23 and the power is continuously reduced is employed.

【0055】 また、本発明のマイクロピペットにおい
ては、図1に示すように、ノズル部における貫通孔5の
内面の表面粗さが、貫通孔5の試料導入口端23が形成
された面38のそれよりも粗く構成することが好まし
い。貫通孔5の内面の表面粗さが、他の部位のそれより
も粗いことにより、試料を吐出し終わった後の貫通孔5
内に残った試料の液面のゆれ(振動)が速やかに減衰・
収束するため、液面が残存することによるサテライトの
発生を防止することができる。
Further, in the micropipette of the present invention, as shown in FIG. 1, the surface roughness of the inner surface of the through hole 5 in the nozzle portion is smaller than the surface 38 of the through hole 5 where the sample inlet end 23 is formed. It is preferable to make it coarser. Since the surface roughness of the inner surface of the through hole 5 is rougher than that of the other portions, the through hole 5 after the sample has been discharged is finished.
Fluctuation (vibration) of the liquid surface of the sample remaining inside
Because of the convergence, it is possible to prevent the generation of satellite due to the remaining liquid level.

【0056】 また、本発明のマイクロピペットにおい
ては、ノズル部における貫通孔の試料排出口端近傍の表
面に、撥液処理を施した構成とすることが好ましい。貫
通孔の試料排出口端近傍の表面の撥水性を高めること
と、他の構成との相乗効果によって、液滴の切れをさら
に向上させることができる。
Further, in the micropipette of the present invention, it is preferable that the surface of the through hole in the nozzle portion near the end of the sample outlet is subjected to a liquid repellent treatment. By increasing the water repellency of the surface of the through-hole near the end of the sample discharge port and synergistic effects with other configurations, the breakage of the droplet can be further improved.

【0057】 また、本発明のマイクロピペットにおい
ては、ピペット本体の、少なくともキャビティ形成位置
及び圧電/電歪素子設定位置に対応した部位が、ジルコ
ニアセラミックスからなるように構成することが好まし
く、ピペット本体の全ての部位をジルコニアセラミック
スからなるように構成することがさらに好ましい。この
場合、ジルコニアセラミックスは、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、及び圧電膜や電極材との反応性が小さいこと等か
ら、本発明に用いられるピペット本体の材質として優れ
ている。
In the micropipette of the present invention, it is preferable that at least a portion of the pipette body corresponding to the cavity forming position and the piezoelectric / electrostrictive element setting position is made of zirconia ceramics. It is more preferable that all parts are made of zirconia ceramics. In this case, the zirconia ceramic is preferably manufactured using a green sheet lamination firing method.
Zirconia, in particular, stabilized zirconia and partially stabilized zirconia, have a large mechanical strength even as a thin plate,
It is excellent as a material for the pipette body used in the present invention because of its high toughness, durability in an acid / alkali solution, and low reactivity with a piezoelectric film and an electrode material.

【0058】 また、ピペット本体の、試料吐出口を形
成した部位を、成形性及びコストの面から、樹脂からな
るように構成してもよい。
Further, the portion of the pipette body where the sample discharge port is formed may be made of resin from the viewpoint of moldability and cost.

【0059】 また、本発明に用いられる圧電/電歪素
子を、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛及びマグネシウムニオ
ブ酸鉛からなる群から選ばれる少なくとも1種の鉛化合
物を主成分として含有する圧電/電歪膜から構成するこ
とが好ましい。すなわち、このような圧電/電歪膜は、
高い電機機械結合係数と圧電定数とを有し、圧電膜の焼
結時におけるピペット本体(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。
Further, the piezoelectric / electrostrictive element used in the present invention is a piezoelectric / electrostrictive element containing, as a main component, at least one lead compound selected from the group consisting of lead zirconate, lead titanate and lead magnesium niobate. It is preferable to be composed of a strain film. That is, such a piezoelectric / electrostrictive film is
A pipette body (zirconia ceramics) that has a high electromechanical mechanical coupling coefficient and piezoelectric constant when sintering a piezoelectric film
Is preferred since it has a low reactivity with and a stable composition can be obtained.

【0060】 また、本発明のマイクロピペットにおい
ては、図8に示すように、1個のピペット本体1内に、
試料注入口2、キャビティ3、試料吐出口6、及び圧電
/電歪素子7を、それぞれ複数箇所形成し、それぞれの
圧電/電歪素子7の上部電極18と下部電極20が一括
して引き出したものであってもよい。このように構成す
ることによって、全体がコンパクトでかつ試料吐出口を
精度よく、高密度に配置することが可能になり、異種の
試料を同時に吐出することができるため、DNAマイク
ロアレイ等のバイオチップを効率的に生産性よく作製す
ることができる。
Further, in the micropipette of the present invention, as shown in FIG.
A plurality of sample injection ports 2, cavities 3, sample discharge ports 6, and piezoelectric / electrostrictive elements 7 were formed at a plurality of locations, respectively, and the upper electrode 18 and the lower electrode 20 of each piezoelectric / electrostrictive element 7 were collectively pulled out. It may be something. With this configuration, it is possible to arrange the sample ejection ports with high precision and high density, and to simultaneously eject different kinds of samples, so that a biochip such as a DNA microarray can be used. It can be efficiently manufactured with high productivity.

【0061】 また、本発明のマイクロピペットは、キ
ャビティ及び圧電/電歪素子を形成した一つ以上の第1
のピペット部材と、試料注入口及び試料吐出口のうちの
少なくともいずれか一方の一つ以上を形成した一つ以上
の第2のピペット部材とを接合して得られる、一つ以上
の接合体を固定一体化してなるものであってもよい。具
体的には、図12に示すように、キャビティ3と圧電/
電歪素子7及び導入孔35がそれぞれ一個ずつ形成され
た第1のピペット部材1cと、試料注入口2と2個所の
連通路36がそれぞれ一個ずつ形成された第2のピペッ
ト部材1aと、試料吐出口6が複数個形成された第2の
ピペット部材1bを別個に作成した後、互いに接着材3
7により接合一体化したものを挙げることができる。そ
れぞれの材質としては、例えば、第1のピペット部材1
cは、部分安定化ジルコニア、第2のピペット部材1a
は部分安定化ジルコニア、第2のピペット部材1bはP
ET樹脂からなるものを挙げることができる。互いの接
合は、機械的に行ってもよいが、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。この
ように構成することによって、ピペット本体の材料選択
の範囲を広げ、各部位に最適な材料を選ぶことが可能と
なる一方、素子の歩留まりの向上、試料吐出口の高精
度、高密度配列、複数種試料同時吐出が同時に可能にな
る。
Also, the micropipette of the present invention may comprise one or more first and second cavities and a piezoelectric / electrostrictive element.
One or more joined bodies obtained by joining one or more second pipette members forming one or more of at least one of a sample injection port and a sample discharge port. It may be fixed and integrated. Specifically, as shown in FIG.
A first pipette member 1c in which one electrostrictive element 7 and one introduction hole 35 are formed, a second pipette member 1a in which one sample injection port 2 and one communication path 36 are formed, and a sample. After separately forming a second pipette member 1b in which a plurality of discharge ports 6 are formed, an adhesive 3
7 can be used. As each material, for example, the first pipette member 1
c is partially stabilized zirconia, second pipette member 1a
Is partially stabilized zirconia, and the second pipette member 1b is P
One made of ET resin can be mentioned. The joining with each other may be performed mechanically, but joining with an adhesive or heat diffusion is preferable from the viewpoint of maintaining the sealing property of the flow path. With this configuration, it is possible to expand the range of material selection for the pipette body and to select the most suitable material for each part, while improving the yield of elements, high precision of the sample discharge ports, high-density arrangement, Simultaneous ejection of a plurality of types of samples becomes possible.

【0062】 図9(a)、(b)に示すように、本発
明のマイクロピペットは、いわゆるエッジタイプと呼ば
れるものであってもよい。すなわち、1個のピペット本
体1内に、試料注入口2、キャビティ3、試料吐出口
6、及び圧電/電歪素子7を、それぞれ複数箇所形成し
ている。そして、このマイクロピペットでは、試料吐出
口6がピペット本体1の側面に形成されており、通常の
ピペット25から試料注入口2に注入された試料は、ピ
ペット本体1内の連通路26を通ってキャビティ3内に
流入・充填しており、圧電/電歪素子7の駆動によって
キャビティ3内の体積を変化させて、キャビティ3内に
充填されている試料の一定量を試料吐出口6から吐出さ
せる。試料吐出口6がピペット本体1の側面に形成され
ていると、平板状のピペット本体1を縦に並べて、試料
吐出口6の密度を容易に上げることができる。
As shown in FIGS. 9A and 9B, the micropipette of the present invention may be a so-called edge type. That is, a plurality of sample injection ports 2, cavities 3, sample discharge ports 6, and piezoelectric / electrostrictive elements 7 are formed in one pipette body 1 respectively. In this micropipette, the sample outlet 6 is formed on the side surface of the pipette main body 1, and the sample injected from the ordinary pipette 25 into the sample inlet 2 passes through the communication passage 26 in the pipette main body 1. The volume of the sample flowing into the cavity 3 is changed by driving the piezoelectric / electrostrictive element 7, and a certain amount of the sample filled in the cavity 3 is discharged from the sample discharge port 6. . When the sample outlet 6 is formed on the side surface of the pipette body 1, the density of the sample outlet 6 can be easily increased by arranging the flat pipette bodies 1 vertically.

【0063】 また、図10(a)、(b)に示すよう
に、本発明のマイクロピペットは、図8(a)、
(b)、図11(a)〜(d)及び図12(a)、
(b)と同様に、いわゆるフェースタイプと呼ばれるも
のであり、図9(a)、(b)と同じく、1個のピペッ
ト本体40内に、試料注入口2、キャビティ3、試料吐
出口6、及び圧電/電歪素子7を、それぞれ複数箇所形
成したものであってもよい。そして、このマイクロピペ
ットでは、試料吐出口6がピペット本体1の主平面に形
成されている。キャビティ3と試料注入口2との間は、
導入孔27及び連通路28でつながっている。そして、
試料注入口2が他方の主平面に形成されている。このよ
うな構成では、エッジタイプに比べ吐出口の形成が容易
で精度よく行えるとともに、試料吐出口6がピペット本
体1の主平面に形成されていると、試料吐出口6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
滴の形状を安定化させることができる。また、ピペット
本体1の異なる主平面にそれぞれ試料注入口2と試料吐
出口6を形成することにより、試料注入口2から、試料
吐出口6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
の不具合を低減することができ、さらに試料の使用効率
を向上させることができる。
As shown in FIGS. 10A and 10B, the micropipette of the present invention
(B), FIGS. 11 (a) to (d) and FIG. 12 (a),
Similar to FIG. 9 (b), this is a so-called face type. As in FIGS. 9 (a) and 9 (b), a sample injection port 2, a cavity 3, a sample discharge port 6, And a plurality of piezoelectric / electrostrictive elements 7 may be formed. In this micropipette, the sample discharge port 6 is formed on the main plane of the pipette body 1. Between the cavity 3 and the sample inlet 2
They are connected by an introduction hole 27 and a communication passage 28. And
A sample inlet 2 is formed on the other main plane. In such a configuration, the ejection port can be formed more easily and accurately than the edge type, and when the sample ejection port 6 is formed on the main plane of the pipette body 1, it is parallel to the flat plate on which the sample ejection port 6 is formed. Then, the substrate can be set, and the discharge distance of the droplets can be easily made constant, and the shape of the droplets can be stabilized. Further, by forming the sample inlet 2 and the sample outlet 6 on different main planes of the pipette body 1, respectively, the length of the flow path from the sample inlet 2 to the sample outlet 6 is almost equal to the thickness of the flat plate. Only, the flow path of the sample liquid is short and simple, bubbles can be caught in the middle of the flow path, and problems such as ejection failure can be reduced, and the sample use efficiency is further improved. be able to.

【0064】 また、本発明のマイクロピペットは、ピ
ペット本体を平板状物から構成してなり、試料吐出口を
このピペット本体の側面又は主平面に形成してなるもの
であるが、このように構成する(ピペット本体を平板状
にする)ことによって、ピペット本体の製造が、後述す
るようなグリーンシート等の積層で行うことができ、ま
た、全体を薄くコンパクトにすることができる。さら
に、図13に示すように、ピペット本体1を平板状と
し、試料吐出口6をピペット本体1の一方の主平面に形
成し、試料注入口2を他方の主平面に形成し、圧電/電
歪素子7を、試料吐出口6と同じ主平面内に形成しても
よい。この場合、試料注入口2を形成した面には試料注
入口2以外のものは形成していないため、試料の注入が
行い易いという利点を有する。
The micropipette of the present invention has a pipette body formed of a flat plate and a sample discharge port formed on a side surface or a main plane of the pipette body. By making the pipette body flat, the pipette body can be manufactured by laminating green sheets and the like as described later, and the whole can be made thin and compact. Further, as shown in FIG. 13, the pipette main body 1 is formed in a flat plate shape, the sample discharge port 6 is formed on one main plane of the pipette main body 1, and the sample injection port 2 is formed on the other main plane. The distortion element 7 may be formed in the same main plane as the sample discharge port 6. In this case, since the surface other than the sample inlet 2 is not formed on the surface where the sample inlet 2 is formed, there is an advantage that the sample can be easily injected.

【0065】 また、本発明のマイクロピペットは、前
述のマイクロピペット(ユニット)の複数を、固定治具
に固定したマイクロピペット複合体としたものであって
もよい。例えば、図11に示すように、1個のピペット
本体1内に、試料注入口2、キャビティ3、試料吐出口
6、及び圧電/電歪素子7を、それぞれ1個形成したユ
ニット(図11(c)、(d)参照)を複数個、固定治
具29(後述の押さえ治具30、位置決めピン31及び
固定板32の総称)に固定した例を示している。各ユニ
ットは、試料注入口2へ試料を供給するチューブ(連通
路)33を保持する押さえ治具30と位置決めピン31
で固定板32に固定されている。なお、図11(a)、
(b)では、固定を押さえ治具30の両端をネジ34で
固定板32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
よい。このように構成することによって、ピペット本体
1個1個の製造が容易になり、歩留まりを向上させるこ
とができる。
The micropipette of the present invention may be a micropipette complex in which a plurality of the micropipettes (units) are fixed to a fixing jig. For example, as shown in FIG. 11, a unit in which one sample injection port 2, cavity 3, sample discharge port 6, and one piezoelectric / electrostrictive element 7 are formed in one pipette body 1 (FIG. An example is shown in which a plurality of (c) and (d)) are fixed to a fixing jig 29 (a generic name of a holding jig 30, a positioning pin 31, and a fixing plate 32 described later). Each unit includes a holding jig 30 for holding a tube (communication passage) 33 for supplying a sample to the sample inlet 2 and a positioning pin 31.
And is fixed to the fixing plate 32. In addition, FIG.
In (b), the fixing is performed by tightening both ends of the holding jig 30 to the fixing plate 32 with the screws 34, but the fixing method is performed mechanically with screws, springs, or the like, or with an adhesive or the like. Good. With this configuration, it is easy to manufacture each pipette body, and the yield can be improved.

【0066】 また、本発明のマイクロピペット複合体
は、複数の試料注入口を、1のキャビティに接続してな
るものであってもよい。具体的には、図14に示すよう
に、2個の試料注入口2が、1個のキャビティ3に接続
されている一例を挙げることができる。この例では、圧
電/電歪素子7は、試料注入口2と同じ主平面内に形成
され、試料吐出口6は、他方の主平面に形成されたもの
を挙げることができる。このように構成することによっ
て、複数個の試料注入口より試料又は置換液をタイミン
グを調整して、吸引、押し出すことにより、キャビティ
内を確実に充填することができる。
Further, the micropipette complex of the present invention may be one in which a plurality of sample injection ports are connected to one cavity. Specifically, as shown in FIG. 14, an example in which two sample injection ports 2 are connected to one cavity 3 can be given. In this example, the piezoelectric / electrostrictive element 7 is formed in the same main plane as the sample inlet 2, and the sample outlet 6 is formed in the other main plane. With this configuration, the cavity can be reliably filled by adjusting the timing of the sample or the replacement liquid from the plurality of sample inlets, and sucking and pushing the same.

【0067】II.分注装置 本発明の分注装置は、前記マイクロピペットを複数又は
前記マイクロピペット複合体を1以上備えてなり、ピペ
ット本体に形成した試料吐出口を縦横に整列配置し、こ
れらの試料吐出口からそれぞれ異種の液体試料を吐出さ
せることを特徴とする。このように構成することによっ
て、一度に数多くの種類の試料を同時に供給でき、ま
た、一部に不良の生じたピペットを容易に交換すること
ができる。さらに、試料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マイクロアレイ等のバ
イオ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適用することができる。
II. Dispensing device The dispensing device of the present invention includes a plurality of the micropipettes or one or more of the micropipette composites, and arranges sample discharge ports formed in the pipette main body vertically and horizontally and arranges these sample discharge ports. It is characterized in that different liquid samples are respectively discharged. With this configuration, many types of samples can be simultaneously supplied at a time, and a pipette partially defective can be easily replaced. Further, since the sample ejection ports are arranged vertically and horizontally, it can be suitably applied to a case where minute spots that are two-dimensionally aligned and fixed are required, such as a biochip such as a DNA microarray.

【0068】 具体的には、図15に示すように、本発
明の分注装置55は、図16(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、50c)を試料試料吐
出口を下方向に向けた状態で立設させて構成したものを
挙げることができる。すなわち、各マイクロピペット5
0a、50b、50cは、それぞれの試料注入口52
a、52b、52cを上側とし、試料吐出口51a、5
1b、51cを下側とし、かつこの試料吐出口51a、
51b、51cが縦横に整列配置されて、試料吐出口5
1a、51b、51cからそれぞれ異種の液体試料を吐
出させるようになっている。また、ピペット本体に形成
した試料吐出口51a、51b、51cのそれぞれの外
側に、試料吐出口の中心軸と共軸の開口を有する薄板か
らなる異方飛行滴遮蔽板53を備えてなる構成としても
よい。異方飛行滴遮蔽板53を備えてなる構成とするこ
とによって、万一吐出液滴の吐出方向が曲がってしまっ
た場合であっても、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
う不良を防止することができる。
Specifically, as shown in FIG. 15, the dispensing device 55 of the present invention comprises a micropipette 50 having a sample inlet 52 and a sample outlet 51 shown in FIGS. 16A and 16B. A plurality (50a, 50b, 50c) may be formed by standing upright with the sample sample discharge port facing downward. That is, each micropipette 5
0a, 50b, and 50c are the respective sample injection ports 52.
a, 52b, and 52c are set to the upper side, and the sample discharge ports 51a,
1b, 51c are set to the lower side, and the sample discharge ports 51a,
51b and 51c are arranged vertically and horizontally, and the sample discharge port 5
Different types of liquid samples are ejected from 1a, 51b, and 51c, respectively. In addition, an anisotropic flying drop shielding plate 53 made of a thin plate having an opening coaxial with the central axis of the sample ejection port is provided outside each of the sample ejection ports 51a, 51b, 51c formed in the pipette body. Is also good. With the configuration including the anisotropic flying droplet shielding plate 53, even if the ejection direction of the ejection droplet is bent, the droplet does not reach the substrate,
It is possible to prevent a spotting misalignment and a defect that is mixed with an adjacent spot.

【0069】 このような構成を有する分注装置55に
おいては、図17に示すように、試料注入口52a、5
2b、52cのそれぞれに、異種の液体試料を別個に充
填した第1のカートリッジ60を備えてなり、試料吐出
口51a、51b、51cから異種の液体試料を吐出さ
せ得る構成としたものが、試料の使用効率を高めること
ができる点で好ましい。
In the dispensing device 55 having such a configuration, as shown in FIG.
Each of the sample cartridges 2b and 52c is provided with a first cartridge 60 separately filled with a different kind of liquid sample, and is configured to be able to eject different kinds of liquid samples from the sample ejection ports 51a, 51b and 51c. This is preferable in that it can increase the use efficiency.

【0070】 また、試料注入口のそれぞれに、水性溶
媒(例えば、生理食塩水)又は有機溶媒を充填した第2
のカートリッジを備えてなり、ピペット本体に形成した
試料注入口から試料吐出口までの連通空間を洗浄し得る
構成としたものが、数千から数万種類という多種類のD
NA断片等を汚染なく、しかも純度よく微小スポットに
吐出することができる点から好ましい。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、カートリッジを試料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、試料注入
口近傍に針等を形成し、セットと同時に開封されるよう
にしてもよい。また、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よい。
Further, each of the sample inlets is filled with an aqueous solvent (for example, physiological saline) or an organic solvent.
And a cartridge capable of cleaning the communication space from the sample injection port to the sample discharge port formed in the pipette main body.
This is preferable because it can discharge NA fragments and the like into minute spots without contamination and with high purity. The method of injecting a sample or the like from the cartridge into each of the sample inlets is to set the cartridge in the sample inlet and then open the bottom of the cartridge with a needle or the like. And may be opened simultaneously with the setting. Further, 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.

【0071】III.バイオチップの製造方法 本発明のDNAマイクロアレイ等のバイオチップの製造
方法は、前記分注装置を用いたことを特徴とする。一般
に、DNAマイクロアレイにスポットされるDNA断片
を含んだ試料は、図17に示す第1のカートリッジ60
中でそのDNA断片を増幅して用いられるが、ピペット
本体中に、ある程度の空間を有する本発明のマイクロピ
ペットを用いた本発明の分注装置を用いた場合には、マ
イクロピペット内で増幅を行ってもよい。
III. Method for Producing Biochip A method for producing a biochip such as a DNA microarray according to the present invention is characterized by using the above dispensing device. Generally, a sample containing a DNA fragment spotted on a DNA microarray is placed in the first cartridge 60 shown in FIG.
In the case of using the dispensing device of the present invention using the micropipette of the present invention having a certain space in the pipette body, amplification is performed in the micropipette. May go.

【0072】 本発明のバイオチップの製造方法として
は、例えば、DNAマイクロアレイの場合、下記の方法
を挙げることができる。第1のカートリッジ60中でそ
のDNA断片を増幅して用いる場合は、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、さらに試料
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、試料注入口に試
料を注入する。その後圧電/電歪素子を駆動させ試料吐
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。置換の終了点は、吐出した
緩衝液の容量によって判断してもよいが、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マイク
ロアレイを製造する。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。
なお、試料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。このよう
な方法で行うことにより、より流路中に残存する試料の
量を低減することができ、試料の使用効率を向上させる
ことができる。さらに、使用する置換液及び試料は、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
を用いることが好ましい。こ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であっても、その気
泡を溶液中に溶かし込んで不具合を回避することができ
るとともに、吐出の途中に流体中に気泡が発生し、吐出
に関する不具合の発生を防止することができる。
As a method for producing a biochip of the present invention, for example, in the case of a DNA microarray, the following method can be mentioned. When the DNA fragment is amplified and used in the first cartridge 60, a cartridge containing a buffer solution as a replacement solution is set in advance, and the cavity in each micropipette is filled with the buffer solution. A cartridge containing a DNA fragment sample is set therein, the bottom of the cartridge is opened with a needle or the like, and the sample is injected into the sample injection port. Thereafter, the piezoelectric / electrostrictive element is driven to discharge laminar flow in the cavity with the sample while discharging the buffer solution previously filled from the sample discharge port. The end point of the replacement may be determined based on the volume of the discharged buffer, but 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 microarray 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 sample inlet decreases, the sample can be used up without remaining in the micropipette by adding a buffer solution to prevent air bubbles from entering the flow path and continuing ejection. Completion of the replacement of the sample with the replacement liquid (end of discharge of the sample) is similarly performed by detecting the viscosity and specific gravity of the liquid using a piezoelectric / electrostrictive element. Further, a method of drying the solvent while forming microdroplets on a substrate using a sample solution whose concentration has been diluted in advance is also suitable. By performing such a method, the amount of the sample remaining in the flow channel can be further reduced, and the use efficiency of the sample can be improved. Further, it is preferable to use a replacement liquid and a sample to be used in which the dissolved gas in the solution has been removed through a deaeration operation in advance. By using such a solution, even when bubbles are caught in the middle of the flow channel when filling the solution into the flow channel and filling is incomplete, the bubbles are dissolved in the solution to avoid problems. In addition to the above, it is possible to prevent bubbles from being generated in the fluid during the discharge, thereby causing a problem related to the discharge.

【0073】[0073]

【実施例】 以下、本発明を実施例によってさらに具体
的に説明するが、本発明はこれらの実施例によっていか
なる制限を受けるものではない。図4に示す実施例は、
ノズル部材として厚さ38μmのPET樹脂からなるシ
ートを、加工法としてエキシマレーザーを用いて貫通孔
を加工した。貫通孔の軸方向に対して直角方向の断面形
状の形成には、予め断面形状の相似形状を形成したマス
クをレーザー照射軸の途中にセットする、いわゆるマス
ク法を用いた。レーザーの照射は貫通孔の試料導入口端
23側から排出口端24側方向に行ない、貫通孔の試料
導入口端23での形状が、図3(a)に示すように、突
起形状の内接円直径L4が75μm、隣接する突起の頂
点と中心とを結んだ直線がなす角度θが15度、突起部
8の直線距離L3が13μmとなるようにマスクを設計
した。貫通孔の軸方向に対して平行方向の断面形状が試
料排出口端に向かって先細りのテーパー形状をなすよう
に形成するため、マスク法を用いた上でレーザーのパワ
ーを調整した。すなわち、レーザーのパワーを、レーザ
ーの照射によって数秒でに貫通孔が形成される値(30
mJ/sec)に比べ低い値とし、時間をかけ加工し
た。具体的には、レーザーパワーを20mJ/secと
し、20secかけて貫通孔が形成できるように調整す
ることによりテーパー形状を形成した。そして、貫通孔
の試料排出口端24での形状を、図3(a)に示すよう
に、突起形状の内接円直径L4が50μm、隣接する突
起の頂点と中心とを結んだ直線がなす角度θが15度、
突起部の直線距離L3が8μmとなるようにした。ま
た、図6に示す実施例の場合は、同様の装置において、
円形のマスクを用いマスク法にて作成した。その際のレ
ーザーパワーは、上記条件より低くとることにより、試
料導入口端23では、略円形、試料排出口端24では突
起を有する形状とした。具体的には、レーザーパワー1
0mJ、照射時間20secとすることで、貫通孔の試
料導入口端23では直径が80μmの円形、試料排出口
端24では、図3(a)に示すように、突起形状の内接
円直径L4が50μm、隣接する突起の頂点と中心とを
結んだ直線がなす角度θが15度、突起部8の直線距離
L3が8μmとなるようにした。図4、6に示す貫通孔
を有するノズル部を用いたマイクロピペットにて、塩基
対長1000bpのDNA断片を1μg/μlの濃度で
×1TEバッファー(緩衝液)に溶解した試料を連続し
て吐出させた場合、十万回吐出させてもいわゆるサテラ
イトは発生しなかった。また、一連の吐出作業の途中で
ノズルが乾燥し吐出不能になることもなく、その良好な
吐出性能は、吐出間隔を10秒以上に広げても変わらな
かった。また、吐出速度が早すぎて、スライド基板に付
着する際に液滴の勢いが大きく、しぶきを発生すること
を防ぐため、圧電/電歪素子の変形速度を低減し、液滴
の吐出速度を低減し、従来の1/2以下(4m/sec
以下)にした場合においても、サテライトが発生するこ
とが無く、また、吐出方向が曲がる等の吐出不安定化は
生じなかった。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited by these Examples. The embodiment shown in FIG.
A sheet made of a PET resin having a thickness of 38 μm was formed as a nozzle member, and through holes were formed using an excimer laser as a processing method. To form the cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axial direction of the through-hole, a so-called mask method was used in which a mask previously formed in a similar shape to the cross-sectional shape was set in the middle of the laser irradiation axis. Laser irradiation is performed in the direction from the sample introduction port end 23 side of the through hole to the discharge port end 24 side, and the shape of the through hole at the sample introduction port end 23 is, as shown in FIG. The mask was designed such that the tangent diameter L4 was 75 μm, the angle θ formed by a straight line connecting the apex and the center of the adjacent protrusion was 15 degrees, and the linear distance L3 of the protrusion 8 was 13 μm. In order to form the cross-sectional shape in the direction parallel to the axial direction of the through hole so as to form a tapered shape toward the end of the sample outlet, the laser power was adjusted using a mask method. That is, the power of the laser is set to a value (30) at which a through hole is formed in a few seconds by laser irradiation.
mJ / sec), and processing was carried out over time. Specifically, the laser power was set to 20 mJ / sec, and the tapered shape was formed by adjusting so that a through hole could be formed over 20 sec. Then, as shown in FIG. 3A, the shape of the through hole at the sample discharge end 24 is a straight line connecting the apex of the adjacent protrusion and the center with the inscribed circle diameter L4 of the protrusion being 50 μm. Angle θ is 15 degrees,
The linear distance L3 between the projections was set to 8 μm. In addition, in the case of the embodiment shown in FIG.
It was prepared by a mask method using a circular mask. The laser power at that time was set lower than the above conditions, so that the sample inlet end 23 had a substantially circular shape and the sample outlet end 24 had a projection. Specifically, laser power 1
By setting 0 mJ and irradiation time of 20 sec, a circular shape having a diameter of 80 μm at the sample inlet end 23 of the through hole and a projecting inscribed circle diameter L4 at the sample outlet end 24 as shown in FIG. Is 50 μm, the angle θ formed by a straight line connecting the apex of the adjacent protrusion and the center is 15 degrees, and the linear distance L3 of the protrusion 8 is 8 μm. A sample in which a DNA fragment having a base pair length of 1000 bp was dissolved in a × 1 TE buffer (buffer solution) at a concentration of 1 μg / μl using a micropipette using a nozzle having a through hole shown in FIGS. In this case, no so-called satellite was generated even after discharging 100,000 times. In addition, the nozzle did not dry out during the series of discharging operations and became undischargeable, and the good discharging performance did not change even when the discharging interval was extended to 10 seconds or more. Also, in order to prevent the ejection speed from being too fast and causing the droplets to have a large momentum when adhering to the slide substrate and generating a splash, the deformation speed of the piezoelectric / electrostrictive element is reduced, and the ejection speed of the droplets is reduced. Reduced to less than half of conventional (4 m / sec)
In the case of (1) below, no satellite was generated, and no ejection instability such as bending of the ejection direction occurred.

【0074】[0074]

【発明の効果】 以上説明したように、本発明によっ
て、所定の基板上に微小体積の液滴を高密度に整列固定
する作業(微小スポットの形成作業)を伴うDNAマイ
クロアレイの製造等の分野で好適に用いられる、微小ス
ポットの形成作業の高精細化が可能で、得られる製品品
質の向上を図ることができるマイクロピペット、このマ
イクロピペットを用いた分注装置及びバイオチップの製
造方法を提供することができる。従って、このようなマ
イクロピペットを用いた分注装置及びこのよう分注装置
を用いたバイオチップの製造方法によって、1回に数百
から数万の異種の試料を効率よく分注して微小スポット
を形成することが可能となり、バイオチップの製造等の
生産性を飛躍的に向上させることができる。
As described above, according to the present invention, in the field of the manufacture of DNA microarrays and the like, which involves an operation of aligning and fixing a minute volume of liquid droplets on a predetermined substrate at a high density (an operation of forming a minute spot). Provided are a micropipette, which is preferably used, which enables a high-definition formation operation of a minute spot and can improve the quality of the obtained product, a dispensing apparatus using the micropipette, and a method for producing a biochip. be able to. Therefore, according to the dispensing apparatus using such a micropipette and the method for manufacturing a biochip using such a dispensing apparatus, hundreds to tens of thousands of different kinds of samples can be efficiently dispensed at one time to obtain a minute spot. Can be formed, and productivity such as biochip production can be dramatically improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明のマイクロピペットの一の実施の形態
を模式的に示し、(a)は全体断面図で、(b)その詳
細図、(c)はキャビティ部分の斜視図である。
1 schematically shows an embodiment of a micropipette of the present invention, wherein (a) is an overall sectional view, (b) is a detailed view thereof, and (c) is a perspective view of a cavity portion.

【図2】 図1(a)のA部拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG.

【図3】 図2のB−B線断面図で、本発明のマイクロ
ピペットのノズル部における貫通孔の、軸方向に対して
直角方向の断面形状を模式的に示す説明図で、(a)は
多角形状の場合、(b)は王冠形状の場合をそれぞれ示
す。
3 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 2, and is an explanatory view schematically showing a cross-sectional shape of a through-hole in a nozzle portion of the micropipette of the present invention in a direction perpendicular to an axial direction. Shows a case of a polygonal shape, and (b) shows a case of a crown shape.

【図4】 本発明のマイクロピペットの一の実施の形態
(一の実施例)におけるノズル部における貫通孔の突起
の状態を模式的に示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view schematically showing a state of a protrusion of a through-hole in a nozzle portion in one embodiment (one example) of the micropipette of the present invention.

【図5】 本発明のマイクロピペットの他の実施の形態
におけるノズル部における貫通孔の形状を模式的に示す
断面図で、(a)は第1の地点と第2の地点とが異なる
場合、(b)は第1の地点と第2の地点とを一致させた
場合をそれぞれ示す。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a shape of a through-hole in a nozzle portion in another embodiment of the micropipette of the present invention, wherein (a) shows a case where a first point and a second point are different. (B) shows the case where the first point and the second point are matched.

【図6】 本発明のマイクロピペットの他の実施の形態
(他の実施例)におけるノズル部における貫通孔の突起
の状態を模式的に示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view schematically showing a state of a protrusion of a through hole in a nozzle portion in another embodiment (another example) of the micropipette of the present invention.

【図7】 ノズル部における貫通孔の、漸減する断面積
の変化の例を模式的に示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing an example of a gradually decreasing cross-sectional area change of a through hole in a nozzle portion.

【図8】 本発明のマイクロピペットの他の実施の形態
を模式的に示し、(a)は平面図、(b)は(a)のG
−G断面図である。
FIG. 8 schematically shows another embodiment of the micropipette of the present invention, wherein (a) is a plan view and (b) is G in (a).
It is -G sectional drawing.

【図9】 本発明のマイクロピペットの他の実施の形態
を模式的に示し、(a)は平面図、(b)は(a)のH
−H断面図である。
FIG. 9 schematically shows another embodiment of the micropipette of the present invention, wherein (a) is a plan view and (b) is H in (a).
It is -H sectional drawing.

【図10】 本発明のマイクロピペットの他の実施の形
態を模式的に示し、(a)は平面図、(b)は(a)の
I−I断面図である。
FIGS. 10A and 10B schematically show another embodiment of the micropipette of the present invention, wherein FIG. 10A is a plan view and FIG. 10B is a sectional view taken along line II of FIG.

【図11】 本発明のマイクロピペットの他の実施の形
態を模式的に示し、(a)は平面図、(b)は側面図、
(c)は各複合体の平面拡大図、(d)は(c)の断面
図である。
FIG. 11 schematically shows another embodiment 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 composite, and (d) is a cross-sectional view of (c).

【図12】 本発明のマイクロピペットの他の実施の形
態を模式的に示し、(a)は平面図、(b)は(a)の
J−J断面図である。
FIGS. 12A and 12B schematically show another embodiment of the micropipette of the present invention, wherein FIG. 12A is a plan view, and FIG. 12B is a JJ cross-sectional view of FIG.

【図13】 本発明のマイクロピペットの他の実施の形
態を模式的に示し、(a)は平面図、(b)は(a)の
K−K断面図である。
13A and 13B schematically show another embodiment of the micropipette of the present invention, wherein FIG. 13A is a plan view, and FIG. 13B is a sectional view taken along line KK of FIG.

【図14】 本発明のマイクロピペットの他の実施の形
態を模式的に示し、(a)は平面図、(b)は(a)の
L−L断面図である。
FIGS. 14A and 14B schematically show another embodiment of the micropipette of the present invention, wherein FIG. 14A is a plan view, and FIG. 14B is a sectional view taken along line LL of FIG.

【図15】 本発明の分注装置の一の実施の形態を模式
的に示す斜視図である。
FIG. 15 is a perspective view schematically showing one embodiment of the dispensing device of the present invention.

【図16】 図15の分注装置に用いたマイクロピペッ
トを模式的に示し、(a)は平面図、(b)は(a)の
M−M断面図である。
FIG. 16 schematically shows a micropipette used in the dispensing device of FIG. 15, (a) is a plan view, and (b) is a cross-sectional view taken along line MM of (a).

【図17】 分注装置にカートリッジを取り付ける状況
を模式的に示す斜視図である。
FIG. 17 is a perspective view schematically showing a situation in which a cartridge is attached to the dispensing device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ピペット本体、1a〜1c…ピペット部材、2…試
料注入口、3…キャビティ、4…ノズル部、5…貫通
孔、6…試料吐出口、7…圧電/電歪素子、8…突起
(部)、10…マイクロピペット、11…ノズルプレー
ト、12…ポンプ部、13…窓部、14…スペーサプレ
ート、15…閉塞プレート、16…導入孔、17…連通
孔、18…上部電極、19…圧電/電歪膜、20…下部
電極、21…連通路、22…導入孔、23…試料導入口
端、24…試料排出口端、25…通常のピペット、26
…連通路、27…導入孔、28…連通路、29…固定治
具、30…押え治具、31…位置決めピン、32…固定
板、33…連通路、34…ネジ、35…導入孔、36…
連通路、37…接着剤、38…試料導入口端が形成され
た面、50a〜50c…マイクロピペット、51a〜5
1c…試料吐出口、52a〜52c…試料注入口、53
…異方飛行滴遮蔽板、55…分注装置、60…第1のカ
ートリッジ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pipette main body, 1a-1c ... Pipette member, 2 ... Sample injection port, 3 ... Cavity, 4 ... Nozzle part, 5 ... Through hole, 6 ... Sample discharge port, 7 ... Piezoelectric / electrostrictive element, 8 ... Projection ( Part), 10: micropipette, 11: nozzle plate, 12: pump part, 13: window, 14: spacer plate, 15: closing plate, 16: introduction hole, 17: communication hole, 18: upper electrode, 19 ... Piezoelectric / electrostrictive film, 20: lower electrode, 21: communication path, 22: introduction hole, 23: sample inlet end, 24: sample outlet end, 25: normal pipette, 26
... communication passage, 27 ... introduction hole, 28 ... communication passage, 29 ... fixing jig, 30 ... holding jig, 31 ... positioning pin, 32 ... fixing plate, 33 ... communication passage, 34 ... screw, 35 ... introduction hole, 36 ...
Communication passage, 37 adhesive, 38 surface on which sample inlet end is formed, 50a to 50c micropipette, 51a to 5
1c: sample outlet, 52a to 52c: sample inlet, 53
... Anisotropic flying-drop shielding plate, 55, dispensing device, 60, first cartridge.

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ピペット本体に、ピペット本体の外部か
ら試料を注入する試料注入口と、注入された試料を導入
しかつ一時貯留し得るキャビティと、貯留された試料を
ノズル部の貫通孔を経由して外部に吐出する試料吐出口
とを形成してなるとともに、ピペット本体のキャビティ
形成位置に対応した部位の外面上に圧電/電歪素子を設
けてなり、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、キャビティ内に貯留された試料の一定
量を試料吐出口から吐出させるマイクロピペットであっ
て、 ノズル部における貫通孔の、軸方向に対して直角方向の
断面形状が、中心から放射状に突き出た3個以上の突起
を有するとともに、内角が鋭角と鈍角とを有する多角形
状又は突起と突起とを曲線で結んだ王冠形状であり、ま
た、その断面形状の面積(断面積)が、貫通孔の試料導
入口端から試料排出口端まで、略相似形を保持しつつ連
続的に漸減するように変化してなることを特徴とするマ
イクロピペット。
1. A sample injection port for injecting a sample from outside the pipette body into a pipette body, a cavity for introducing and temporarily storing the injected sample, and a stored sample passing through a through hole of a nozzle unit. And a sample ejection port for ejecting the sample to the outside, and a piezoelectric / electrostrictive element is provided on the outer surface of a portion corresponding to the cavity forming position of the pipette body, and the cavity is driven by driving the piezoelectric / electrostrictive element. A micropipette that changes the volume of the inside and discharges a certain amount of the sample stored in the cavity from the sample discharge port, and the cross-sectional shape of the through hole in the nozzle portion in the direction perpendicular to the axial direction is centered. A polygonal shape having an acute angle and an obtuse angle or a crown shape in which the projections and the projections are connected by a curve, and the cross section thereof Micropipette Jo area (sectional area) is, to the sample inlet end of the through hole to sample outlet end, characterized by being changed to continuously decreasing while maintaining substantially similar shape.
【請求項2】 ピペット本体に、ピペット本体の外部か
ら試料を注入する試料注入口と、注入された試料を導入
しかつ一時貯留し得るキャビティと、貯留された試料を
ノズル部の貫通孔を経由して外部に吐出する試料吐出口
とを形成してなるとともに、ピペット本体のキャビティ
形成位置に対応した部位の外面上に圧電/電歪素子を設
けてなり、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、キャビティ内に貯留された試料の一定
量を試料吐出口から吐出させるマイクロピペットであっ
て、 ノズル部における貫通孔の、軸方向に対して直角方向の
断面形状が、貫通孔の試料導入口端から試料排出口端に
向かって所定距離離れた第1の地点までは略円形で、か
つ試料排出口端では中心から放射状に突き出た3個以上
の突起を有するとともに、内角が鋭角と鈍角とを有する
多角形状又は突起と突起とを曲線で結んだ王冠形状であ
り、また、その断面形状の面積(断面積)が、貫通孔の
試料導入口端から第1の地点までは略円形を保持しつつ
試料排出口端まで連続的に漸減するように変化してなる
ことを特徴とするマイクロピペット。
2. A sample inlet for injecting a sample from the outside of the pipette body into the pipette body, a cavity capable of introducing and temporarily storing the injected sample, and passing the stored sample through a through hole of a nozzle unit. And a sample ejection port for ejecting the sample to the outside, and a piezoelectric / electrostrictive element is provided on the outer surface of a portion corresponding to the cavity forming position of the pipette body, and the cavity is driven by driving the piezoelectric / electrostrictive element. A micropipette that changes the volume of the inside and discharges a certain amount of the sample stored in the cavity from the sample discharge port. The cross-sectional shape of the through hole in the nozzle in the direction perpendicular to the axial direction is The hole has a substantially circular shape from the sample inlet end to a first point spaced a predetermined distance from the sample outlet end, and the sample outlet end has three or more protrusions projecting radially from the center. In addition, the inner shape is a polygonal shape having an acute angle and an obtuse angle, or a crown shape in which projections are connected by a curve, and the area (cross-sectional area) of the cross-sectional shape is the first from the sample introduction port end of the through-hole. The micropipette is characterized in that the micropipette changes so as to continuously decrease gradually to the end of the sample outlet while maintaining a substantially circular shape up to the point.
【請求項3】 前記突起を有する多角形状又は王冠形状
の、隣接する突起の頂点と中心とを結んだ直線がなす角
度が、1度〜120度である請求項1又は2に記載のマ
イクロピペット。
3. The micropipette according to claim 1, wherein an angle between a straight line connecting an apex of the adjacent protrusion and the center of the polygonal shape or the crown shape having the protrusion is 1 to 120 degrees. .
【請求項4】 前記突起を有する多角形状又は王冠形状
の辺の合計長さが、これと同一面積の円の円周長さの
1.1倍以上である請求項1〜3のいずれかに記載のマ
イクロピペット。
4. The polygonal or crown-shaped side having the projections having a total length of 1.1 times or more the circumference of a circle having the same area as the polygon. The described micropipette.
【請求項5】 前記ノズル部における貫通孔の断面積
の、連続的に漸減する変化率が、貫通孔の試料導入口端
から試料排出口端に向かって所定距離離れた第2の地点
までの変化率よりも、第2の地点から試料排出口端まで
の変化率の方が大きい請求項1〜4のいずれかに記載の
マイクロピペット。
5. A continuously decreasing rate of change of a cross-sectional area of a through-hole in the nozzle portion, wherein a rate of change of the cross-sectional area of the through-hole from a sample introduction port end to a sample discharge port end is a predetermined distance from a second point. The micropipette according to any one of claims 1 to 4, wherein the rate of change from the second point to the end of the sample outlet is larger than the rate of change.
【請求項6】 前記ノズル部における貫通孔の内面の表
面粗さが、貫通孔の試料導入口端が形成された面のそれ
よりも粗い請求項1〜5のいずれかに記載のマイクロピ
ペット。
6. The micropipette according to claim 1, wherein the surface roughness of the inner surface of the through hole in the nozzle portion is larger than that of the surface of the through hole where the sample inlet end is formed.
【請求項7】 前記ノズル部における貫通孔の試料排出
口端近傍の表面が、撥液処理を施されてなる請求項1〜
6のいずれかに記載のマイクロピペット。
7. A liquid repellent treatment is applied to a surface of a through hole in the nozzle portion near an end of a sample discharge port.
7. The micropipette according to any one of 6.
【請求項8】 前記ピペット本体の、少なくともキャビ
ティ形成位置及び圧電/電歪素子設定位置に対応した部
位が、ジルコニアセラミックスからなる請求項1〜7の
いずれかに記載のマイクロピペット。
8. The micropipette according to claim 1, wherein at least a portion of the pipette body corresponding to the cavity forming position and the piezoelectric / electrostrictive element setting position is made of zirconia ceramics.
【請求項9】 前記ジルコニアセラミックスが、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請求
項8に記載のマイクロピペット。
9. The micropipette according to claim 8, wherein the zirconia ceramic is manufactured using a green sheet laminating and firing method.
【請求項10】 前記ピペット本体の、試料吐出口を形
成した部位が、樹脂からなる請求項1〜9のいずれかに
記載のマイクロピペット。
10. The micropipette according to claim 1, wherein the portion of the pipette body where the sample discharge port is formed is made of resin.
【請求項11】 前記圧電/電歪素子が、ジルコン酸
鉛、チタン酸鉛及びマグネシウムニオブ酸鉛からなる群
から選ばれる少なくとも1種の鉛化合物を主成分として
含有する圧電/電歪膜から構成された請求項1〜10の
いずれかに記載のマイクロピペット。
11. The piezoelectric / electrostrictive element comprises a piezoelectric / electrostrictive film containing as a main component at least one lead compound selected from the group consisting of lead zirconate, lead titanate and lead magnesium niobate. A micropipette according to any one of claims 1 to 10.
【請求項12】 一つの前記ピペット本体に、複数の前
記試料注入口と、複数の前記キャビティと、複数の前記
試料吐出口とが形成されてなる請求項1〜11のいずれ
かに記載のマイクロピペット。
12. The micrometer according to claim 1, wherein a plurality of said sample inlets, a plurality of said cavities, and a plurality of said sample outlets are formed in one pipette main body. pipette.
【請求項13】 前記ピペット本体が、複数の第1のピ
ペット部材及び一つの第2のピペット部材から構成さ
れ、前記第1のピペット部材には前記キャビティと前記
圧電/電歪素子とが形成され、前記第2のピペット部材
には複数の前記試料注入口と、複数の前記試料吐出口と
が形成され、複数の前記第1のピペット部材と一つの前
記第2のピペット部材とが互いに接合されてなる請求項
1〜11のいずれかに記載のマイクロピペット。
13. The pipette body comprises a plurality of first pipette members and one second pipette member, wherein the first pipette member has the cavity and the piezoelectric / electrostrictive element formed therein. A plurality of the sample inlets and a plurality of the sample outlets are formed in the second pipette member, and the plurality of the first pipette members and the one second pipette member are joined to each other; A micropipette according to any one of claims 1 to 11, comprising:
【請求項14】 前記ピペット本体が平板状物から構成
されてなり、試料吐出口をこのピペット本体の側面又は
主平面に形成してなる請求項1〜13のいずれかに記載
のマイクロピペット。
14. The micropipette according to claim 1, wherein the pipette body is formed of a flat plate, and a sample discharge port is formed on a side surface or a main plane of the pipette body.
【請求項15】 前記ピペット本体が平板状物から構成
されてなり、前記試料吐出口をピペット本体の一方の主
平面に、かつ、前記試料注入口を他方の主平面に形成し
てなる請求項1〜13に記載のマイクロピペット。
15. The pipette body is formed of a flat plate, the sample outlet is formed on one main plane of the pipette body, and the sample inlet is formed on the other main plane. 14. The micropipette according to any one of 1 to 13.
【請求項16】 複数の前記試料注入口を、一つの前記
キャビティに接続してなる請求項1〜15のいずれかに
記載のマイクロピペット。
16. The micropipette according to claim 1, wherein a plurality of the sample inlets are connected to one cavity.
【請求項17】 請求項1〜16のいずれかに記載のマ
イクロピペットの複数を、固定治具に固定したことを特
徴とするマイクロピペット複合体。
17. A micropipette complex, wherein a plurality of micropipettes according to claim 1 are fixed to a fixing jig.
【請求項18】 請求項1〜16のいずれかに記載のマ
イクロピペットを複数又は請求項17に記載のマイクロ
ピペット複合体を一つ以上備えてなる分注装置であっ
て、前記ピペット本体に形成した試料吐出口を縦横に整
列配置し、これらの試料吐出口からそれぞれ異種の液体
試料を吐出させることを特徴とする分注装置。
18. A dispensing device comprising a plurality of micropipettes according to any one of claims 1 to 16 or at least one micropipette complex according to claim 17, wherein said dispensing device is formed on said pipette body. A dispensing apparatus characterized in that the sample outlets are arranged vertically and horizontally, and different kinds of liquid samples are discharged from these sample outlets, respectively.
【請求項19】 前記試料注入口のそれぞれに、異種の
液体試料を別個に充填した第1のカートリッジを備えて
なり、試料吐出口から異種の試料を吐出させ得る請求項
18に記載の分注装置。
19. The dispensing device according to claim 18, wherein each of the sample injection ports is provided with a first cartridge separately filled with a different kind of liquid sample, and the different kind of sample can be discharged from the sample discharge port. apparatus.
【請求項20】 前記試料注入口のそれぞれに、水性溶
媒又は有機溶媒を充填した第2のカートリッジを備えて
なり、前記ピペット本体に形成した試料注入口から試料
吐出口までの連通空間を洗浄し得る請求項18又は19
に記載の分注装置。
20. Each of the sample injection ports is provided with a second cartridge filled with an aqueous solvent or an organic solvent, and a communication space from the sample injection port to the sample discharge port formed in the pipette body is cleaned. Claim 18 or 19 to obtain
A dispensing apparatus according to claim 1.
【請求項21】 前記ピペット本体に形成した試料吐出
口のそれぞれの外側に、試料吐出口の中心軸と共軸の開
口を有する薄板からなる異方飛行滴遮蔽板を設けてなる
請求項18〜20のいずれかに記載の分注装置。
21. An anisotropic flying drop shielding plate made of a thin plate having an opening coaxial with the central axis of the sample discharge port is provided outside each of the sample discharge ports formed in the pipette main body. 21. The dispensing device according to any one of 20.
【請求項22】 請求項1〜16のいずれかに記載のマ
イクロピペット、請求項17に記載のマイクロピペット
複合体、又は請求項18〜21のいずれかに記載の分注
装置を用いたことを特徴とするバイオチップの製造方
法。
22. The use of the micropipette according to any one of claims 1 to 16, the micropipette complex according to claim 17, or the dispensing device according to any one of claims 18 to 21. Characteristic biochip manufacturing method.
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