JP2001212469A

JP2001212469A - ピペット及びそれを用いた反応方法と混合方法

Info

Publication number: JP2001212469A
Application number: JP2000024429A
Authority: JP
Inventors: 秀裕 ▼高▲野; Hidehiro Takano; Teruhito Kojima; 輝人小嶋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2001-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】極微少量の材料を多段階で反応又は混合する
場合、正確な量で使用するすることが可能で、しかも、
操作が面倒でなく、時間もかからず、また、不純物の混
入も無しに実行することの可能なピペットを提供するこ
と、及びそのピペットを利用した反応方法又は混合方法
を提供すること。【解決手段】底部の開口部１２に伝搬体１３が密接し
て設けられている液体収容室１１の伝搬面１３ａに、伝
搬体１３に形成されているクラックからの毛細管作用で
供給された極微少量の液体が、伝搬面１３ａ上の交差指
電極に印加された高周波電圧により発生した表面弾性波
の作用によってクラックから吐出され、下の液体収容室
２１に飛翔され、そこで反応又は混合され、その後、同
様にして、液体収容室２１の伝搬面２３ａのクラックか
ら、該反応又は混合された極微少量の液体が、更に下の
液体収容室３１に飛翔されるようにしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、極微少量の液体を
正確に突出することのできるピペット、特に、高価な反
応液を使用して多段階反応を行なう場合、多段階に分け
て試薬などの液体を混合する場合に有効なピペットに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、医薬、農薬等などの開発を行なう
際に、できるだけ効率的に開発を行なうために、予めタ
ーゲットとなるような化合物をいくつか選定して合成を
おこない、それらの合成したいくつかの化合物について
薬効、安全性などのテストをおこなって、目的に叶う化
合物乃至はそれにできるだけ近い化合物を得ようとする
手法がとられていた。しかしながら、予めターゲットと
なるような化合物をいくつか選定すること自体が困難に
なってきつつある。このような状況下で、少しでも効率
的に新薬を開発する手法を模索していたところではある
が、最近「コンビナトリアル化学」を利用した手法が注
目されるようになってきている。この手法は、予め論理
的にターゲットを定めて新薬の種となる化合物を作ると
いう従来法と異なり、化合物の組み合わせによって数百
から数百万という新しい化合物を合成してその活性を調
べ、最も活性の高い化合物を選び出そうとするものであ
る。

【０００３】この手法は、数多くの化合物の中から最も
活性の高い化合物を選び出そうとする点では優れている
けれども、高価な材料を使用する必要がある場合には、
全体の費用がかかりすぎるという問題があり、また、反
応を多段階で行なう必要がある場合には、膨大な数の反
応を行なわなければならなくなる等の問題もある。

【０００４】そこで、高価な材料を使用する必要がある
場合に、全体の費用を節約するためには化合物の合成反
応を極少量で行なうことが必要になってくる。そのよう
な際に使用すると便利な機器としてインクジェット方式
を採用したピペットが知られている。該ピペットは、先
端部に毛管現象により液体を吸い上げ可能にしたノズル
を有し、その上部にチャンバが配置され、そのチャンバ
の上に、電気信号により微少変位する駆動機構を介して
撓み力が付与される膜板が配置され、この膜板の撓み動
作によりチャンバ内に満たされた液体を吐出させる構成
とし、且つそのチャンバ内に生ずる気泡を外部に逃がす
ための通気路を備えたことを特徴とするものである（特
開平８−２１９９５６号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなピペットを使用して、上記の「コンビナトリアル化
学」を利用した手法により多数の化合物を合成しようと
するときに、化合物の合成反応を多段階で行なう必要が
ある場合には、複数のピペットを使用して毛管現象によ
り液体を吸い上げる操作を繰り返す必要があり、操作が
面倒であるばかりか、時間もかかるし、また、別のピペ
ットへの移動の際に不純物も混入し易いという問題もあ
る。

【０００６】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、高価な
材料等のように、極微少量の材料を正確な量で使用する
必要があり、しかも、目的とする化合物の合成反応を多
段階でおこなう必要がある場合、又は、多段階で材料を
混合する必要がある場合にも操作が面倒でなく、時間も
かからず、また、不純物の混入も無しに実行することの
可能なピペットを提供すること、及びそのピペットを利
用した反応方法又は混合方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成する手段として、インクジェット方式を採用して極
微少量の液体を供給し、反応又は混合させることを多段
階にわたってできる機構を設けたことを特徴とするもの
である。

【０００８】即ち、上記の目的を達成するための本発明
に係るピペットは、「液体が供給される端縁部分と該端
縁部分に表面弾性波を導く伝搬面とを有する伝搬体を、
底部に形成された開口部に該端縁部分が位置するように
該伝搬面の反対側の面を当接して形成した液体収容室の
少なくとも１つの下に、同様の構成を有する下部の液体
収容室又は該下部の液体収容室に連通する液体供給室
を、少なくとも１段重ねて配置するように構成され、上
部の液体収容室に設けられた伝搬体の端縁部分から吐出
された液体が、該下部の液体収容室及び／又は該下部の
液体収容室に連通する液体供給室に飛翔し、次いで、該
下部の液体収容室の伝搬体に設けられた端縁部分から、
更に下の液体収容室及び／又は該下部の液体収容室に連
通する液体供給室に飛翔するようにされたことを特徴と
する」（請求項１）ものである。また、上記の目的を達
成するための本発明に係るピペットは、・「上記端縁部分が、上記伝搬面を横切る方向のクラッ
クにより形成されたものであること」（請求項２）・「上記端縁部分が、上記伝搬面に形成された少なくと
も１個の細孔により形成されたものであること」（請求
項３）・「表面弾性波発生手段が、上記伝搬面上に形成された
少なくとも一対の櫛型の交差指電極であること」（請求
項４）・「前記液体供給室は、底部にスペーサーを設けること
により前記液体収容室より底浅とされていること」（請
求項５）・「前記上部の液体収容室が２つで、該２つの上部の液
体収容室の下に、同様の構成を有する下部の液体収容室
と該下部の液体収容室に連通する液体供給室とが対応す
るように、１段重ねて配置するように構成され、該２つ
の上部の液体収容室に設けられた伝搬体の端縁部分から
吐出された液体が、該下部の液体収容室及び該下部の液
体収容室に連通する液体供給室にそれぞれ飛翔するよう
にされたこと」（請求項６）の少なくとも１つを発明を特定する事項とすることがで
きる。

【０００９】また、上記の目的を達成するための本発明
に係る反応方法は、「液体が供給される端縁部分と該端
縁部分に表面弾性波を導く伝搬面とを有する伝搬体を、
底部に形成された開口部に該端縁部分が位置するように
該伝搬面の反対側の面を当接して形成された液体収容室
の少なくとも１つに反応成分を収容し、その液体収容室
の下に、同様の構成を有する下部の液体収容室及び／又
は該下部の液体収容室に連通する液体供給室を、少なく
とも１段重ねて配置するように構成された該下部の液体
収容室に他の反応成分を供給し、上部の液体収容室に設
けられた伝搬体の端縁部分から少なくとも１つに反応成
分を吐出して、該下部の液体収容室及び／又は該下部の
液体収容室に連通する液体供給室に飛翔せしめ、該下部
の液体収容室で他の反応成分と反応させ、生成した反応
成生物を、該下部の液体収容室の更に下に配置された液
体収容室及び／又はその液体収容室に連通する液体供給
室に、該下部の液体収容室に設けられた伝搬体の端縁部
分から吐出させることを特徴とする」（請求項７）もの
である。

【００１０】また、上記の目的を達成するための本発明
に係る混合方法は、「液体が供給される端縁部分と該端
縁部分に表面弾性波を導く伝搬面とを有する伝搬体を、
底部に形成された開口部に該端縁部分が位置するように
該伝搬面の反対側の面を当接して形成した液体収容室の
少なくとも１つに混合成分を収容し、その液体収容室の
下に、同様の構成を有する下部の液体収容室及び／又は
該下部の液体収容室に連通する液体供給室を、少なくと
も１段重ねて配置するように構成された該下部の液体収
容室に他の混合成分を供給し、上部の液体収容室に設け
られた伝搬体の端縁部分から少なくとも１つに混合成分
を吐出し、該下部の液体収容室及び／又は該下部の液体
収容室に連通する液体供給室に飛翔せしめ、該下部の液
体収容室で他の混合成分と混合させ、生じた混合物を該
下部の液体収容室の更に下に配置された液体収容室及び
／又はその液体収容室に連通する液体供給室に、該下部
の液体収容室に設けられた伝搬体の端縁部分から吐出さ
せることを特徴とする」（請求項８）ものである。

【００１１】また、上記の目的を達成するための本発明
に係るピペットは、「底部にノズルが形成され、上部に
電気信号により微少変位する駆動機構を介して撓み力が
付与される薄板が設けられている液体収容室と、該液体
収容室の下に同様の構成を有する下部の液体収容室に連
通する液体供給部が少なくとも１段重ねて配置され、該
薄板の撓み動作により、上部の液体収容室内に満たされ
ていた液体が該ノズルから吐出され、吐出された液体
が、該下部の液体収容室に連通する液体供給部に飛翔さ
れ、該下部の液体収容室に満たされた液体が、同様の薄
板の撓み動作によりノズルから吐出され、吐出された液
体が、更に下の液体収容室又はその液体収容室に連通す
る液体供給部に飛翔されるようにされたことを特徴とす
る」（請求項９）ものである。また、上記の目的を達成
するための本発明に係るピペットは、・「前記駆動機構が、圧電素子又は静電アクチュエータ
ーよりなり、該圧電素子又は静電アクチュエーターが、
前記薄板に接着されていること」（請求項１０）・「前記ノズルから吐出される液量が、前記圧電素子又
は静電アクチュエーターに印加される電圧、電圧パルス
の形状及びパルス印加回数の少なくとも一つによって制
御されること」（請求項１１）の少なくとも１つを発明を特定する事項とすることがで
きる。

【００１２】また、上記の目的を達成するための本発明
に係る反応方法は、「底部にノズルが形成され、上部に
電気信号により微少変位する駆動機構を介して撓み力が
付与される薄板が設けられている液体収容室に反応成分
を満たし、該液体収容室の下に、同様の構成を有する下
部の液体収容室に連通する液体供給部を、少なくとも１
段重ねて配置し、該薄板の撓み動作により上部の液体収
容室内に満たされていた反応成分を該ノズルからを吐出
させ、吐出させた反応成分を該下部の液体収容室に連通
する液体供給部に飛翔させ、該下部の液体収容室に満た
されていた他の反応成分と反応させ、生成した反応生成
物を、同様に薄板の撓み動作により該下部の液体収容室
のノズルから吐出させ、更に下部の液体収容室又はその
液体収容室に連通する液体供給部に飛翔させるようにし
たことを特徴とする」（請求項１２）ものである。

【００１３】また、上記の目的を達成するための本発明
に係る混合方法は、「底部にノズルが形成され、上部に
電気信号により微少変位する駆動機構を介して撓み力が
付与される薄板が設けられている液体収容室に混合成分
を満たし、該液体収容室の下に、同様の構成を有する下
部の液体収容室に連通する液体供給部を、少なくとも１
段重ねて配置し、該薄板の撓み動作により上部の液体収
容室内に満たされていた混合成分を該ノズルから吐出さ
せ、吐出させた混合成分を該下部の液体収容室に連通す
る液体供給部に飛翔させ、該下部の液体収容室に満たさ
れていた他の混合成分と混合させ、生じた混合物を、同
様に薄板の撓み動作により該下部の液体収容室のノズル
から吐出させ、更に下部の液体収容室又はその液体収容
室に連通する液体供給部に飛翔させるようにしたことを
特徴とする」（請求項１３）ものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明に係るピペットは、ノズル
を使用しないピペット（以下、「ノズルレスピペット」
という）とノズルを使用するピペット（以下、「ノズル
ピペット」という）に分けられる。以下において、本発
明に係る上記２種のピペットの実施の形態について説明
する。

【００１５】［ノズルレスピペット］ノズルレスピペッ
トの実施の形態について説明するにあたって、はじめ
に、ノズルレスピペットにおける液体の飛翔原理につい
て図５及び図６を参照して説明する。図５は、本発明の
ノズルレスピペットの液体飛翔原理を説明する図であ
り、図６は、図５のＸ，Ｘ断面図である。図において符
号１は、一面を表面弾性波（ｓｕｒｆａｃｅａｃｏｕ
ｓｔｉｃｗａｖｅ以下「ＳＡＷ」という）の伝搬面１
ａとして平坦に形成した圧電単結晶（例えば、１２８°
ＹカットのＬｉＮｂＯ₃単結晶）よりなる板状の伝搬体
で、この伝搬体１の伝搬面１ａの一半には、フォトリソ
グラフィ法などによって弾性表面波共振器をなす櫛型の
交差指電極２（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌｔｒａｎ
ｓｄｕｃｅｒ以下「ＩＤＴ」という）を形成する一
方、この伝搬体１の一端には、伝搬面１ａとの間に伝搬
不連続縁をなす端縁部分、つまりエッジ部１ｃが形成さ
れるように、この伝搬面１ａとは異なる角度をもって端
面１ｂが形成されて、この端面１ｂの界面張力を利用し
てエッジ部１ｃの領域に液体を膜状に保持することがで
きるように構成されている。

【００１６】そして、このように形成したＩＤＴ２の互
いに隣接する各電極アレイ２ａ・・・にいま周波数ｆの
電極を印加すると、伝搬面１ａには、アレイ２ａの巾を
ｈ、アレイ２ａ間の間隔をｏ、伝搬速度（もしくは位相
速度）をｖとしたときに、ｆ＝ｖ／２（ｏ＋ｈ）を満たすような波長２（ｏ＋ｈ）のＳＡＷが隣接するア
レイ２ａ、２ａ同士の重なりに相当する巾Ｗをもって発
生し、その一方は伝搬不連続縁をなすエッジ部１ｃのも
とに達する。

【００１７】一方、伝搬面１ａとは異なる角度をもって
伝搬体１の一端に形成した端面１ｂには、その界面張力
によって下方に位置している液体収容室から液体がエッ
ジ部１ｃの直下に導かれて保持される。このため、進行
方向に逆向きの楕円を画きながら伝搬面１ａ上を伝搬し
てきたＳＡＷのうち、端面１ｂに達したその一部は、図
６に示したようにここからエッジ１ｃに向けて上向きに
伝搬し、その面１ｂに保持されていた液体を伴ってこれ
をエッジ部１ｃ近傍の伝搬面１ａへ膜状に汲み上げる。
他方、この端面１ｂで反射したＳＡＷの主な部分は楕円
を画きながらここに伝搬されてくるＳＡＷのうちの横方
向成分と相殺し、伝搬してきたＳＡＷを垂直方向成分の
みとなして、伝搬面１ａ上に導かれた膜状の液体を下か
ら突き上げて、これを平均粒径が２．５μｍ及至６０μ
ｍのミストとして伝搬面１ａからほぼ直角な向きに、か
つアレイ２ａの重なりにほぼ等しい巾Ｗをもって上方へ
と飛翔させる。

【００１８】図１は、本発明に係るノズルレスピペット
の一実施の形態を示す断面図であり、図２は、図１の断
面図のＹ，Ｙ線に沿って切断した断面図であり、図３
は、本発明に係るノズルレスピペットの他の実施の形態
を示す断面図であり、図４は、本発明に係るノズルレス
ピペットを構成している伝搬体の一部拡大断面図であ
る。図１に示した本発明に係るノズルレスピペットの一
実施の形態は、上記のような原理を基にして作成された
もので、２段階で反応又は混合を行なう場合の実施の形
態である。図１〜図４において、符号１１は、第１の液
体収容室で、底部には開口部１２が形成されていて、こ
の部分には伝搬面１３ａを下にして伝搬体１３が密接し
て設けられている。伝搬体１３には、その中央部にＶ溝
１３ｂが形成され、そのＶ溝１３ｂには下面、即ち、伝
搬面１３ａにまで達するクラック１３ｄが形成されてい
る（このケースでは、クラックの端が、エッジ部１３ｃ
を形成している）。このクラック１３ｄに生じる毛細管
作用を利用してエッジ部１３ｃの領域に液体を供給し、
かつ保持するように構成されている。また、第１の液体
収容室１１の上部には、通気孔１４’を有する蓋１４が
設けられている。符号１５は、伝搬体１３上に形成され
ているＩＤＴ２に接続したリード線である。

【００１９】第１の液体収容室１１の下には、第１の液
体収容室１１と同様の構成の第２の液体収容室２１（即
ち、底部に形成されている開口部２２に伝搬体２３が密
接して設けられている第２の液体収容室２１）が設けら
れ、更にその下には、第３の液体収容室に相当する生成
物収容室３１が設けられている。第２の液体収容室２１
と生成物収容室３１には、第２の液体、第３の液体を注
入するための注入口２６，３６が設けられ、各注入口２
６，３６には、通気孔２４’，３４’を有する蓋２４，
３４が設けられている。また、第２の液体収容室２１と
生成物収容室３１には、それらの収容量を調整するため
のスペーサー２７，３７を底部に配置することができ
る。その際、注入口２６，３６から注入された第２の液
体、第３の液体が、伝搬体１３，２３に形成されている
クラック１３ｄ，２３ｄの近くに集まるように、スペー
サー表面に傾斜を設けることもできる。

【００２０】伝搬体１３，２３には、ここにＳＡＷをク
ラック１３ｄ，２３ｄに向けて発生させるためのＩＤＴ
２，２が、溝１３ｂ，２３ｂを挟んで伝搬面１３ａ，２
３ａの両側に対向するように並列形成されていて、これ
らのＩＤＴ２，２に高周波電圧を印加すると、これらの
ＩＤＴ２，２と対応する導波路上にＳＡＷが発生し、こ
れが伝搬面１３ａ，２３ａ上をクラック１３ｄ，２３ｄ
へ向かって伝搬し、毛細管作用によってクラック１３
ｄ，２３ｄに導かれた液体を励振して、粒径が約２．５
μｍ乃至６０μｍの液体微粒子の集合体であるミストと
してクラック１３ｄ，２３ｄから吐出させ、下の液体収
容室２１，３１に飛翔させる。吐出されるミストの量
は、ＩＤＴ２，２へ印加する高周波電圧の印加時間に比
例するので、電圧を印加する時間を制御することにより
ミストの量、即ち、下の液体収容室２１，３１に添加す
る液体の量、を調整することができる。

【００２１】上記のようにして、第１の液体収容室１１
の底部に設けられていた伝搬体１３に形成されていたク
ラック１３ｄから極微少量の液体を第２の液体収容室２
１に添加し、第２の液体収容室２１に注入されていた第
２の液体と反応または混合させ、次いで、そこで反応ま
たは混合された液体の微少量を、第２の液体収容室２１
の底部に設けられていた伝搬体２３に形成されていたク
ラック２３ｄから生成物収容室３１に添加し、生成物収
容室３１に注入されていた第３の液体と反応又は混合さ
せ、得られたものを取りだし口３８より採取する。

【００２２】第２の液体、第３の液体の注入量が、それ
ほど微少量でなく、また、極微少量まで正確に制御する
必要がないときには、上記注入口２６，３６から通常の
ピペットなどを用いて注入すれば良いが、第２の液体、
第３の液体の注入量についても極微少量まで正確に制御
する必要がある場合には、図３に示すように、伝搬体１
３を有する第１の液体収容室１１と同様の構成の液体収
容室１１’，１１”を第１の液体収容室１１，第２の液
体収容室２１と並列して設ければ良い。第２の液体収容
室２１と生成物収容室３１には、それらの収容量を調整
するためのスペーサー２７，３７を底部に配置すること
ができる。その際、注入口２６，３６から注入された第
２の液体、第３の液体が、伝搬体１３，２３に形成され
ているクラック１３ｄ，２３ｄの近くに集まるように、
スペーサー表面に傾斜を設けることもできる。このよう
にして、制御された、極微少量の材料を使用した多段階
反応又は混合を、正確に、効率良く、かつ不純物などの
混入無しに行なうことができる。

【００２３】伝搬体は、全体を圧電単結晶により形成す
るか、もしくはＩＤＴと対向する部分にのみ圧電単結晶
よりなる薄膜を設けたセラミックス等により形成され
る。例えば、上記の実施の形態において示されている１
２８°ＹカットのＬｉＮｂＯ₃単結晶の他に、Ｂｉ₁₂Ｓ
ｉＯ₂₀ 、Ｂｉ₁₂ＧｅＯ₁₂ 、ＬｉＴａＯ₃等の圧電性単
結晶やＰｂＯ₃、ＰｂＺｒＯ₃等の圧電性セラミックス、
Ａｌ、Ｃｕ等の金属、ガラス等を使用することができ、
このうち、セラミックス、ガラス、金属のような等方性
のものは、価格面、加工面で有利である。

【００２４】［ノズルピペット］図７は、本発明に係る
ノズルピペットの第１の実施の形態を示す断面図であ
る。このノズルピペットは、例えば、ノズル、圧電素子
に接着している可撓性の薄板、液体収容室、液体供給室
および両室に連通する連通路を有する複数の「段部
分」、少なくとも２つの「段部分」、から構成する。即
ち、ノズルピペットの「第１段部分」７１は、複数の板
状体からなる層によって形成され、最下層の板状体711
に第１のノズル715 が形成され、その上の板状体712 に
は、第１の液体が満たされる第１の液体収容室716 と第
１の液体供給室717 の下底部分および両室に連通する第
１の連通路718 が形成され、その上に可撓性の薄板713
（第１の液体供給室717 を横切る部分のみが開口されて
いる）が設けられ、更にその上には、第１の液体収容室
716 と第１の液体供給室717 の部分が開口された板状体
714 が設けられ、第１の液体収容室716 上方の薄板713
上面には積層型の圧電素子719 が接着されることにより
構成される。

【００２５】ノズルピペットの「第２段部分」７２は、
「第１段部分」７１と同様の構成を有る部分と、第２の
液体を第２の液体収容室に第２の連通路を介して供給す
るための第２の液体供給室とを有し、「第１段部分」７
１の第１のノズルが、「第２段部分」７２の第１の液体
受容室上部に位置するように配置されている。即ち、
「第１段部分」７１の直ぐ下に複数の板状体からなる層
が形成され、その層の最下層の板状体721 に第２のノズ
ル725 が形成され、その上の板状体721には、第２の液
体が満たされる第２の液体収容室726 と第１の液体受容
室727'、第２の液体供給室727 の下底部分および両室に
連通する第２の連通路728'，728が形成され、その上に
可撓性を有する薄板723 （第１の液体受容室727'，第２
の液体供給室727 を横切る部分のみが開口されている）
が設けられ、更にその上には、第２の液体収容室726 上
方部，第１の液体受容室727'，第２の液体供給室727 の
部分が開口された板状体724 が設けられ、第２の液体収
容室726 上方の薄板723 上面には積層型の圧電素子729
が接着されることにより「第２段部分」７２が構成され
る。

【００２６】このように、複数の「段部分」を順次、前
の「段部分」のノズルが、次の「段部分」の液体受容室
上部に位置するように配置して積層することにより、複
数の「段部分」を有するノズルピペットを構成すること
ができる。積層する「段部分」の数は、求める反応生成
物が得られるまでの反応回数、求める混合物が得られる
までの混合回数等により決められる。

【００２７】次に、図７に示されたノズルピペットを使
用して、２段階の反応によって求める化合物を得る場合
について説明する。第１の液体供給室717 に第１次反応
を行なう反応成分Ａを通常のピペットを使用して供給
し、第１の連通路718 を通して第１の液体収容室716 に
反応成分Ａを収容する。次いで、圧電素子719 に電圧を
印加し、薄板713 を上方向に撓ませ、その後、印加電圧
を解除すると薄板713 の復元力によって、第１の液体収
容室716 内の反応成分Ａに第１のノズル715 方向への圧
力波が生じ、反応成分Ａの液滴が、第１のノズル715 か
ら第１の液体受容室727'に吐出される。このように、第
１の液体受容室727'に吐出された反応成分Ａは、連通路
728'を通って第２の液体収容室726 に至り、そこで、通
常のピペットを使用して第２の液体供給室727 に供給さ
れ、連通路728 を通って第２の液体収容室726 に供給さ
れている反応成分Ｂと反応して反応生成物Ｃを生成す
る。更に、この反応生成物Ｃと「第２段部分」７２の第
２のノズル725 の下に設けられている第３の液体収容室
（又は生成物収容室）736 中の反応成分Ｄとの第２次反
応を行なうために、「第２段部分」７２の第２の圧電素
子729 に電圧を印加し、薄板723 を上方向に撓ませ、そ
の後、印加電圧を解除することにより、反応生成物Ｃを
第２のノズル725 から第３の液体収容室736 に吐出させ
る。このようにして、第３の液体収容室736 中におい
て、反応生成物Ｃと反応成分Ｄとの第２次反応が生じ、
目的とする反応生成物Ｅを生成することができる。な
お、第３の液体収容室736 中への反応成分Ｄの供給は、
通常のピペットにより行なっても良いし、または、紙面
と垂直方向に設けられた、上記の「第１段部分」７１に
おけるのと同様の構成のノズルから供給しても良い。

【００２８】また、上記の実施の形態において、反応成
分Ｂについても極微少量を正確に制御して供給する場合
には、図８に示しすように、上記「第１段部分」を、第
２の液体収容室826 を中心として左右両方に設ければ良
い。図８は、本発明に係るノズルピペットの第２の実施
の形態を示す断面図である。即ち、ノズルピペットの
「第１段部分」８１は、複数の板状体からなる層によっ
て形成されており、後記の第２の液体収容室826 の上方
部分が開口されている最下層の板状体811 には、左右
に、第１のノズル815 ，815'が形成され、その上の板状
体812 には、左右に、第１の液体収容室816 ，816'と第
１の液体供給室817 ，817'の下底部分および両室に連通
する第１の連通路818 ，818'が形成され、その上に可撓
性の薄板813 （第１の液体供給室817 ，817'を横切る部
分と後記の第２の液体収容室826 の上方部分とが開口さ
れている）が設けられ、更にその上には、第１の液体収
容室816 ，816'の上方部分、第１の液体供給室817 ，81
7'及び後記の第２の液体収容室826 の上方部分とが開口
された板状体814 が設けられ、第１の液体収容室816 ，
816'上方の薄板813 上面には積層型の圧電素子819 ，81
9'が接着されることにより構成される。

【００２９】ノズルピペットの「第２段部分」８２は、
「第１段部分」８１の左右の液体供給機構を、左右の液
体供給室とその上方の圧電素子のところが一致するよう
に重ね合わせた構造を有し、左右のノズルの下に「第２
段部分」８２の液体受容室が位置するように構成されて
いる。即ち、「第１段部分」８１の直ぐ下に複数の板状
体からなる層が形成され、その層の最下層の板状体821
に第２のノズル825 が形成され、その上の板状体822に
は、第２の液体収容室826 と左右の第１の液体受容室82
7'，827"の下底部分および両室に連通する第２の連通路
828'，828"が形成され、その上に可撓性を有する薄板82
3 （第１の液体受容室827'，827"を横切る部分のみが開
口されている）が設けられ、更にその上には、第２の液
体収容室826 上方部，第１の液体受容室827'，827"の部
分が開口された板状体824 が設けられ、第２の液体収容
室826 上方の薄板823 上面には積層型の圧電素子829 が
接着されることにより「第２段部分」８２が構成され
る。なお、「第２段部分」８２の第２のノズル825 の下
には、第３の液体収容室（又は生成物収容室）836 が設
けられている。

【００３０】図８に示されたノズルピペットを使用し
て、２段階の反応によって求める化合物を得る場合につ
いて説明する。左右に設けられた第１の液体供給室817
，817'に第１次反応を行なう反応成分Ａ，Ｂを通常の
ピペットを使用して供給し、左右に設けられた第１の液
体収容室816 ，816'に反応成分Ａ，Ｂを収容する。次い
で、左右の圧電素子819 ，819'に電圧を印加し、薄板81
3 ，813'を上方向に撓ませ、その後、印加電圧を解除す
ると薄板813 ，813'の復元力によって、第１の液体収容
室816 ，816'内の反応成分Ａ，Ｂに第１のノズル815 ，
815'方向への圧力波が生じ、反応成分Ａ，Ｂの液滴が、
左右の第１のノズル815 ，815'から「第２段部分」８２
に形成されている左右の第１の液体受容室827'，827"に
吐出される。このように、左右の液体受容室827'，827"
に吐出された反応成分Ａ，Ｂは、左右の連通路828'，82
8"を通って第２の液体収容室826 に至りそこで反応して
反応生成物Ｃが生じる。更に、この反応生成物Ｃと「第
２段部分」８２の第２のノズル825 の下に設けられてい
る第３の液体収容室（又は生成物収容室）836 中の反応
成分Ｄとの第２次反応を行なうために、「第２段部分」
８２の第２の圧電素子829 に電圧を印加し、薄板823 を
上方向に撓ませ、その後、印加電圧を解除することによ
り、反応生成物Ｃを第２のノズル825 から第３の液体収
容室836 に吐出させる。このようにして、第３の液体収
容室836 中において、反応生成物Ｃと反応成分Ｄとの第
２次反応が生じ、目的とする反応成生物Ｅを生成するこ
とができる。なお、第３の液体収容室836 中への反応成
分Ｄの供給は、通常のピペットにより行なっても良い
し、または、紙面と垂直方向に設けられた、上記の「第
１段部分」８１におけるのと同様の構成のノズルから供
給しても良い。

【００３１】また、上記のように可撓性の薄板を圧電素
子によって撓ませ、薄板の復元力によって液体収容室内
の液体にノズル方向への圧力波を生ぜしめるという手段
の代わりに、薄板をＰ型シリコンのような半導体で形成
し、薄板上方部に薄板が撓むための空所を有する撓み室
を設け、撓み室内面に形成された電極と薄板との間に電
圧を印加し、両者間に静電引力を発生させることによる
薄板の撓み、薄板の復元力によって液体収容室内の液体
にノズル方向への圧力波を生ぜしめるという手段、即
ち、静電アクチュエーターを利用した手段を採用するこ
ともできる。

【００３２】上記の実施の形態の記載からも明らかなよ
うに、本発明に係るノズルピペットは、極微少量の液体
の供給が、制御された量で、多段階に渡って可能となる
ことから、高価な材料のために極微少量で行なう必要の
ある合成反応や、検査のための試料が極微少量しか得ら
れない分析試験や、放射性材料等のような危険物を取り
扱うために極微少量しか取り扱えない場合等における材
料の供給に大変有効である。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、端縁を
有する伝搬面上に表面弾性波を発生させて、端縁に導い
た液体をミストとして吐出、飛翔させる機構を多段で行
なえるようにすること、又は、電気信号により微少変位
する駆動機構を介して付与される薄板の撓み動作により
液体収容室内に満たされていた液体をノズルから吐出さ
せる機構を多段で行なえるようにすることにより、極微
少量の液体の供給を制御された量で多段階に渡って供給
することが可能となり、極微少量の材料を制御された量
で反応又は混合することが多段階で、しかも、操作が面
倒でなく、時間もかからず、また、不純物の混入も無し
に実行することが可能になるという優れた効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るノズルレスピペットの第１実施の
形態を示す断面図である。

【図２】図１の断面図のＹ，Ｙ線に沿って切断した断面
図である。

【図３】本発明に係るノズルレスピペットの第２の実施
の形態を示す断面図である。

【図４】本発明に係るノズルレスピペットを構成してい
る伝搬体の一部拡大断面図である。

【図５】本発明に係るノズルレスピペットの液体飛翔原
理を示す説明図である。

【図６】図５の説明図のＸ，Ｘ線に沿って切断した際の
一部断面図である。

【図７】本発明に係るノズルピペットの第１の実施の形
態を示す断面図である。

【図８】本発明に係るノズルピペットの第２の実施の形
態を示す断面図である。

【符号の説明】

１，１３，２３伝搬体１ａ，１３ａ，２３ａ伝搬面１ｂ端面１ｃ，１３ｃ，２３ｃエッジ部２交差指電極２ａ電極アレイ１１，１１’，１１”，２１液体収容室１２，２２開口部１３ｂＶ溝１３ｄクラック１４，２４，３４蓋１４’，２４’，３４’ 通気孔１５，２５リード線２６，３６注入口２７，３７スペーサー３１生成物収容室（液体収
容室）３８取りだし口７１，８１第１段部分７２，８２第２段部分 711 ，712 ，714 板状体 713 ，723 ，813 ，823 薄板 715 ，725 ノズル 716 ，726 ，736 液体収容室 717 ，727 ，817 ，817' 液体供給室 718 ，728 ，728' 連通路 719 ，729 圧電素子 721 ，722 ，724 板状体 727' ，827' ，827" 液体受容室 811 ，812 ，814 板状体 815 ，815' ，825 ノズル 816 ，816' ，826 ，836 液体収容室 818 ，818' ，828' ，828" 連通路 819 ，819' ，829 圧電素子 821 ，822 ，824 板状体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G058 CA04 EA11 EA14 EB00 FA01 4G057 AB21 AB31 4G068 AA02 AB11 AD49 AD50 4G075 AA02 AA39 AA61 BD03 BD15 CA13 CA22 DA02 EA01 EB05 EC01 ED15 EE31 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体が供給される端縁部分と該端縁部分
に表面弾性波を導く伝搬面とを有する伝搬体を、底部に
形成された開口部に該端縁部分が位置するように該伝搬
面の反対側の面を当接して形成した液体収容室の少なく
とも１つの下に、同様の構成を有する下部の液体収容室
又は該下部の液体収容室に連通する液体供給室を、少な
くとも１段重ねて配置するように構成され、上部の液体
収容室に設けられた伝播体の端縁部分から吐出された液
体が、該下部の液体収容室及び／又は該下部の液体収容
室に連通する液体供給室に飛翔し、次いで、該下部の液
体収容室の伝搬体に設けられた端縁部分から、更に下の
液体収容室及び／又は該下部の液体収容室に連通する液
体供給室に飛翔するようにされたことを特徴とするピペ
ット。
【請求項２】前記端縁部分が、前記伝搬面を横切る方
向のクラックにより形成されたものである請求項１に記
載のピペット。
【請求項３】前記端縁部分が、前記伝搬面に形成され
た少なくとも１個の細孔により形成されたものである請
求項１に記載のピペット。
【請求項４】前記表面弾性波を発生する手段が、前記
伝搬面上に形成された少なくとも一対の櫛型の交差指電
極である請求項１〜３のいずれかに記載のピペット。
【請求項５】前記液体供給室は、底部にスペーサーを
設けることにより前記液体収容室より底浅とされている
請求項１〜４のいずれかに記載のピペット。
【請求項６】前記上部の液体収容室が２つで、該２つ
の上部の液体収容室の下に、同様の構成を有する下部の
液体収容室と該下部の液体収容室に連通する液体供給室
とが対応するように、１段重ねて配置するように構成さ
れ、該２つの上部の液体収容室に設けられた伝搬体の端
縁部分から吐出された液体が、該下部の液体収容室及び
該下部の液体収容室に連通する液体供給室にそれぞれ飛
翔するようにされた請求項１〜５のいずれかに記載のピ
ペット。
【請求項７】液体が供給される端縁部分と該端縁部分
に表面弾性波を導く伝搬面とを有する伝搬体を、底部に
形成された開口部に該端縁部分が位置するように該伝搬
面の反対側の面を当接して形成された液体収容室の少な
くとも１つに反応成分を収容し、その液体収容室の下
に、同様の構成を有する下部の液体収容室及び／又は該
下部の液体収容室に連通する液体供給室を、少なくとも
１段重ねて配置するように構成された該下部の液体収容
室に他の反応成分を供給し、上部の液体収容室に設けら
れた伝搬体の端縁部分から少なくとも１つに反応成分を
吐出して、該下部の液体収容室及び／又は該下部の液体
収容室に連通する液体供給室に飛翔せしめ、該下部の液
体収容室で他の反応成分と反応させ、生成した反応成生
物を、該下部の液体収容室の更に下に配置された液体収
容室及び／又はその液体収容室に連通する液体供給室
に、該下部の液体収容室に設けられた伝搬体の端縁部分
から吐出させることを特徴とする反応方法。
【請求項８】液体が供給される端縁部分と該端縁部分
に表面弾性波を導く伝搬面とを有する伝搬体を、底部に
形成された開口部に該端縁部分が位置するように該伝搬
面の反対側の面を当接して形成した液体収容室の少なく
とも１つに混合成分を収容し、その液体収容室の下に、
同様の構成を有する下部の液体収容室及び／又は該下部
の液体収容室に連通する液体供給室を、少なくとも１段
重ねて配置するように構成された該下部の液体収容室に
他の混合成分を供給し、上部の液体収容室に設けられた
伝搬体の端縁部分から少なくとも１つに混合成分を吐出
し、該下部の液体収容室及び／又は該下部の液体収容室
に連通する液体供給室に飛翔せしめ、該下部の液体収容
室で他の混合成分と混合させ、生じた混合物を該下部の
液体収容室の更に下に配置された液体収容室及び／又は
その液体収容室に連通する液体供給室に、該下部の液体
収容室に設けられた伝搬体の端縁部分から吐出させるこ
とを特徴とする混合方法。
【請求項９】底部にノズルが形成され、上部に電気信
号により微少変位する駆動機構を介して撓み力が付与さ
れる薄板が設けられている液体収容室と、該液体収容室
の下に、同様の構成を有する下部の液体収容室に連通す
る液体供給部が少なくとも１段重ねて配置され、該薄板
の撓み動作により上部の液体収容室内に満たされていた
液体が該ノズルから吐出され、吐出された液体が該下部
の液体収容室に連通する液体供給部に飛翔され、該下部
の液体収容室に満たされた液体が同様の薄板の撓み動作
によりノズルから吐出され、その吐出された液体が、更
に下の液体収容室又はその液体収容室に連通する液体供
給部に飛翔されるようにされたことを特徴とするピペッ
ト。
【請求項１０】前記駆動機構が、圧電素子又は静電ア
クチュエーターよりなり、該圧電素子又は静電アクチュ
エーターが、前記薄板に接着されている請求項１に記載
のピペット。
【請求項１１】前記ノズルから吐出される液量が、前
記圧電素子に印加される電圧、電圧パルスの形状及びパ
ルス印加回数の少なくとも一つによって制御される請求
項１に記載のピペット。
【請求項１２】底部にノズルが形成され、上部に電気
信号により微少変位する駆動機構を介して撓み力が付与
される薄板が設けられている液体収容室に反応成分を満
たし、該液体収容室の下に、同様の構成を有する下部の
液体収容室に連通する液体供給部を、少なくとも１段重
ねて配置し、該薄板の撓み動作により上部の液体収容室
内に満たされていた反応成分を該ノズルからを吐出さ
せ、吐出させた反応成分を該下部の液体収容室に連通す
る液体供給部に飛翔させ、該下部の液体収容室に満たさ
れていた他の反応成分と反応させ、生成した反応生成物
を、同様に薄板の撓み動作により該下部の液体収容室の
ノズルから吐出させ、更に下部の液体収容室又はその液
体収容室に連通する液体供給部に飛翔させるようにした
ことを特徴とする反応方法。
【請求項１３】底部にノズルが形成され、上部に電気
信号により微少変位する駆動機構を介して撓み力が付与
される薄板が設けられている液体収容室に混合成分を満
たし、該液体収容室の下に、同様の構成を有する下部の
液体収容室に連通する液体供給部を、少なくとも１段重
ねて配置し、該薄板の撓み動作により上部の液体収容室
内に満たされていた混合成分を該ノズルから吐出させ、
吐出させた混合成分を該下部の液体収容室に連通する液
体供給部に飛翔させ、該下部の液体収容室に満たされて
いた他の混合成分と混合させ、生じた混合物を、同様に
薄板の撓み動作により該下部の液体収容室のノズルから
吐出させ、更に下部の液体収容室又はその液体収容室に
連通する液体供給部に飛翔させるようにしたことを特徴
とする混合方法。