JP2004077490A - Micropipette and dispensing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、DNAチップの製造等、微小体積の液滴を高密度に整列固定するために好適に用いられる、液滴の体積制御性や製品生産性に優れたマイクロピペットとこれを用いた分注装置に関する。 The present invention relates to a micropipette excellent in volume controllability of droplets and product productivity, which is suitably used for aligning and fixing small volumes of liquid droplets at high density, such as in the production of DNA chips, and a micropipette using the same. Note on the device.
近年における遺伝子構造の解析方法の進歩にはめざましいものがあり、ヒトの遺伝子をはじめとして、多数の遺伝子構造が明らかにされてきている。このような遺伝子構造の解析には、顕微鏡スライドガラス等の基板上に数千から一万種類以上の異なる種類のDNA断片を微小スポットとして整列固定させたDNAチップが用いられるようになってきている。 In recent years, there has been remarkable progress in analyzing gene structures, and many gene structures including human genes have been revealed. For such gene structure analysis, a DNA chip in which thousands to 10,000 or more different types of DNA fragments are aligned and fixed as minute spots on a substrate such as a microscope slide glass has been used. .
このDNAチップの製造における微小スポットの形成方法としては、QUILL方式、ピン&リング方式、或いはスプリングピン方式のものが広く用いられており、いずれの方法を採用した場合であっても、各微小スポットの容量と形状のばらつきを低く抑えて、各微小スポット間の距離を一定に保つことが重要となる。一方、更なる高密度化に向けて、微小スポットの形状制御性が良好であり、生産性に優れた新しい方法の開発に対する期待も大きい。 As a method of forming minute spots in the production of this DNA chip, a QUIILL method, a pin & ring method, or a spring pin method is widely used, and even if any method is adopted, each minute spot is formed. It is important to keep the capacitance and shape variation low and keep the distance between each minute spot constant. On the other hand, there is great expectation for the development of a new method with good shape controllability of minute spots and excellent productivity for further densification.
ここで、QUILL方式は、ピン先に形成された凹部に試料を貯め、ピン先を基板に接触させることで凹部内の試料を基板上に移して微小スポットを形成する方法であるが、ピン先が基板との接触によって変形し、或いは損傷する等の耐久性の問題や、凹部に溜められた試料の洗浄が不完全となってクロスコンタミネーションが起こりやすい等の問題がある。 Here, the QUIILL method is a method in which a sample is stored in a concave portion formed at a pin tip, and the pin tip is brought into contact with a substrate to transfer a sample in the concave portion onto the substrate to form a minute spot. However, there are problems such as durability or the like being deformed or damaged by contact with the substrate, and problems such as incomplete cleaning of the sample stored in the concave portion and cross contamination.
また、ピン&リング方式は、マイクロプレート中の試料溶液をリングでリザーブした後、溶液がリザーブされたリング内側を貫通するようにしてピン先でリング内の試料を捉え、基板上にスポットを形成していく方法であるが、1回にリザーブできる試料はリングの数に依存し、従来、その数は数種類程度であることから、数千種から数万種といった試料の微小スポットを形成するためには、数百から数千回程度の洗浄・乾燥工程もまた必要となり、従って、生産性は必ずしも高いものとは言い難い。 In the pin-and-ring method, after the sample solution in the microplate is reserved by the ring, the solution penetrates the inside of the reserved ring, captures the sample in the ring with the pin tip, and forms a spot on the substrate However, the number of rings that can be reserved at one time depends on the number of rings. Conventionally, the number of rings is about several, so it is necessary to form minute spots of thousands to tens of thousands of samples. Requires several hundred to several thousand washing and drying steps, and therefore the productivity is not necessarily high.
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、生産性に劣っている。更に、これら従来の微小スポットの形成方法は、すべて試料溶液を大気中にさらした状態で基板上に運ぶため、運ぶ途中で試料が乾燥し、スポッティングが出来なくなるといった不具合が生じ、大変高価な試料溶液の使用効率が悪いといった問題がある。一方、プリンタにおいて実用化されているいわゆるインクジェット方式を用いてスポッティングする方策も検討されているが、数千から数万といった試料を個別の流路で形成することは、サイズ的、コスト的に課題が多く、更にインクジェット方式は、スポッティング前にそのポンプ内に予め試料を気泡なく充填する必要があり、そのため、大量のパージ用試料が必要となり、試料の使用効率が極めて劣るものであった。また、一般的には、ポンプ室を含む流路中は高速に液体が移動する方が気泡抜けには良く、そのため、試料が流路中で攪拌され、例えばデリケートなDNA溶液を試料とした場合、DNAが損傷することがあった。 The spring pin method is a method in which a sample attached to a pin tip is transferred onto the substrate by pressing the pin tip onto the substrate to form a minute spot. Although this method softens the damage to the substrate and blows out the sample, basically, only one spotting can be performed with one reserve, which is inferior in productivity. Furthermore, these conventional methods for forming minute spots all transport the sample solution onto the substrate while exposing the sample solution to the atmosphere, so that the sample dries during transport and cannot be spotted, resulting in a very expensive sample. There is a problem that the use efficiency of the solution is poor. On the other hand, there is a study on spotting using a so-called ink jet method that has been put to practical use in printers.However, forming thousands to tens of thousands of samples in individual flow paths is a problem in terms of size and cost. In addition, in the ink jet method, it is necessary to previously fill the pump without bubbles before spotting, so that a large amount of a sample for purging is required and the use efficiency of the sample is extremely poor. In general, it is better for the liquid to move at a high speed in the flow path including the pump chamber to remove bubbles. Therefore, when the sample is stirred in the flow path, for example, when a delicate DNA solution is used as the sample. In some cases, DNA was damaged.
試料の微小スポットを形成するマイクロピペットとしては、例えば、インクジェット法を用いたもの(特許文献1参照)や生体試料を吐出するもの(特許文献2参照)が開示されている。
しかし、上述の特許文献1及び特許文献2に開示されたマイクロピペットは、微小スポットの形成における精度、速度及び効率の面で必ずしも十分に満足し得るものではなかった。本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、微小スポットの形成を高精度且つ高速に可能ならしめるマイクロピペットと、このマイクロピペットを用いた、1回に数百から数万の異なる試料を効率良く分注して微小スポットを形成することが可能な生産性に優れた分注装置を提供することにある。 However, the micropipette disclosed in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 cannot always sufficiently satisfy the precision, speed, and efficiency in forming minute spots. The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and an object of the present invention is to use a micropipette that enables high-precision and high-speed formation of minute spots and this micropipette. It is an object of the present invention to provide a dispensing apparatus excellent in productivity capable of efficiently dispensing hundreds to tens of thousands of different samples at one time to form minute spots.
即ち、本発明によれば、少なくとも1個以上の基体に、外部から試料を注入するための注入口と、当該試料が注入・充填されるキャビティと、当該試料を吐出する吐出口とが形成され、当該キャビティを形成する当該基体がセラミックスからなり、当該基体の少なくとも一壁面に圧電/電歪素子を備え、当該キャビティ内において試料が層流で移動するように構成されたマイクロピペットであって、当該圧電/電歪素子の駆動により当該キャビティ内の体積を変化させ、当該キャビティ内の一定量の試料を当該吐出口から吐出させることを特徴とするマイクロピペットが提供される。 That is, according to the present invention, an inlet for injecting a sample from the outside, a cavity into which the sample is injected and filled, and an outlet for discharging the sample are formed in at least one or more substrates. A micropipette, wherein the substrate forming the cavity is made of ceramics, a piezoelectric / electrostrictive element is provided on at least one wall surface of the substrate, and the sample is configured to move in a laminar flow in the cavity; A micropipette is provided in which the volume in the cavity is changed by driving the piezoelectric / electrostrictive element, and a certain amount of sample in the cavity is discharged from the discharge port.
本発明のマイクロピペットでは、このような構成を採用することにより、圧電/電歪素子の駆動ひとつひとつに対応して微小量液体が吐出口より吐出され、その容積は微小且つバラツキなく一定である。駆動周期は、圧電/電歪素子を用いることにより、高周波対応可能となり、吐出に要する時間も短縮される。また試料注入後吐出までの間、試料は閉空間内を移動するため、途中で乾燥することがない。更には、基体全体を小さくコンパクトに形成可能であるため、試料が移動する流路を短くでき、流路壁に試料が付着し使用効率を劣化させることも低減できる。 In the micropipette of the present invention, by adopting such a configuration, a minute amount of liquid is discharged from the discharge port corresponding to each drive of the piezoelectric / electrostrictive element, and the volume thereof is small and constant without variation. By using the piezoelectric / electrostrictive element, the driving cycle can be adapted to a high frequency, and the time required for ejection can be shortened. In addition, since the sample moves in the closed space until the ejection after the sample injection, the sample does not dry on the way. Furthermore, since the entire substrate can be formed small and compact, the flow path through which the sample moves can be shortened, and the deterioration of the use efficiency due to the sample adhering to the flow path wall can be reduced.
本発明のマイクロピペットにおいては、キャビティ内に予め緩衝液や生理食塩水などの置換液を充填し、次いで試料を前記注入口から当該キャビティ内に層流置換させながら注入した後、圧電/電歪素子を駆動させキャビティ内の試料を吐出口から吐出させることが好ましい。層流置換完了の終点は、試料の移動する速度、体積を予め求めておき、置換時間で制御しても良いが、当該キャビティ内の流体特性の変化を検知することにより把握することがさらに好ましい。なお、当該圧電/電歪素子を駆動させながら試料を前記注入口から当該キャビティ内に層流置換させても良い。予め安価な置換液によりキャビティ内を確実に置換後、高価な試料を層流置換することにより、吐出不良の発生が完全に防止でき、高価な試料を効率よく吐出できる。さらに、本発明のマイクロピペットにおいては、キャビティ内に予め緩衝液や生理食塩水などの置換液を充填し、次いで試料を前記注入口から当該キャビティ内に置換させながら注入し、置換完了の終点を、当該キャビティ内の流体特性の変化を検知することにより把握した後、圧電/電歪素子を駆動させキャビティ内の試料を吐出口から吐出させることが好ましい。キャビティ内の流体特性の変化を検知することにより置換完了を把握することにより、流路内で試料と置換液が多少混合しても、その混合している部分と混合していない部分の区別が容易、且つ精度良く判明できるため、置換液と混合してパージしなければならない試料の量を少なくでき、試料の使用効率を上げることができる。 In the micropipette of the present invention, the cavity is previously filled with a replacement solution such as a buffer solution or a physiological saline solution, and then the sample is injected from the injection port into the cavity while performing laminar flow replacement. It is preferable to drive the element to discharge the sample in the cavity from the discharge port. The end point of the laminar flow replacement completion may be controlled in advance by determining the moving speed and volume of the sample and the replacement time, 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 laminar-flow-replaced into the cavity from the injection port while driving the piezoelectric / electrostrictive element. After reliably replacing the inside of the cavity with an inexpensive replacement solution in advance, laminar flow replacement of the expensive sample can completely prevent the occurrence of ejection failure and efficiently discharge the expensive sample. Further, in the micropipette of the present invention, the cavity is previously filled with a replacement solution such as a buffer solution or physiological saline, and then the sample is injected while being replaced from the injection port into the cavity, and the end point of the completion of replacement is determined. After detecting the change in the fluid characteristics in the cavity, it is preferable to drive the piezoelectric / electrostrictive element to discharge the sample in the cavity from the discharge port. By grasping the completion of replacement by detecting a change in the fluid characteristics in the cavity, even if the sample and the replacement liquid mix slightly in the flow path, it is possible to distinguish between the mixed part and the unmixed part. Since it can be easily and accurately determined, the amount of the sample that must be mixed with the replacement liquid and purged can be reduced, and the usage efficiency of the sample can be increased.
また、当該キャビティ内の流体特性の変化は、圧電/電歪素子に振動を励起する電圧を印加し、その振動に伴う電気的定数の変化を検出することにより把握することが好ましい。こうすることで、特別な検出素子等を設置する必要もなく、安価で、高精度な検出ができる。 Further, it is preferable that the change in the fluid property 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, there is no need to install a special detection element or the like, and low-cost, high-precision detection can be performed.
本発明のマイクロピペットにおいては、1個の基体内に、試料の注入口、キャビティ、試料の吐出口、及び圧電/電歪素子が、それぞれ複数箇所形成されていること、または、1個の前記基体内に、試料の注入口、キャビティ、試料の吐出口、及び前記圧電/電歪素子が、それぞれ1個形成されているユニットを複数個固定治具に固定していること、さらには、キャビティと圧電/電歪素子の組み合わせ、及び試料の注入口、試料の吐出口の3種類の部位が少なくとも2種類以上の基体に分かれて形成されており、互いに接合されていること、さらにまた、1個の前記基体内に、少なくともキャビティと圧電/電歪素子が形成されており、その基体の少なくとも1個以上を、試料の注入口及び試料の吐出口の少なくとも一方を1個以上形成した1個の基体に接合したユニットが形成され、そのユニットの1個以上が固定一体化されていることが好ましい。 In the micropipette of the present invention, a sample inlet, a cavity, a sample outlet, and a plurality of piezoelectric / electrostrictive elements are formed in a single substrate, respectively. A plurality of units each having one sample injection port, cavity, sample discharge port, and the piezoelectric / electrostrictive element are fixed to a fixing jig in a substrate. And at least two types of portions, namely, a combination of a piezoelectric / electrostrictive element, and a sample injection port and a sample discharge port, are formed separately on at least two types of bases, and are joined to each other. At least one cavity and a piezoelectric / electrostrictive element are formed in each of the substrates, and at least one of the substrates is formed with at least one of a sample injection port and a sample discharge port. Is formed joining the units to one base, it is preferred that more than one of the units is integrally fixed.
1個の基体内に、各部位が、それぞれ複数箇所形成されていることにより、全体がコンパクトで且つ吐出口が精度良く、高密度に配置することが可能になり、複数種の試料を同時に吐出できる。また、1個の基体内に、各部位が、それぞれ1個形成されているユニットを複数個固定して全体とする構成により、基体1個1個の製造がし易く、歩留まりが向上する。更に、各部位が形成された少なくとも2個以上の基体を接合して全体とすることで、基体の材料選択の範囲がひろがり、各部位に最適な材料を選ぶことが可能となる一方、素子の歩留まり向上、吐出口の高精度、高密度配列、複数種試料同時吐出が同時に可能になる。 Since each part is formed in a plurality of places in one substrate, the whole body is compact, the discharge ports can be arranged with high precision and high density, and plural kinds of samples can be discharged simultaneously. it can. In addition, a structure in which a plurality of units each of which is formed in one body is fixed in one body to form the entire body as a whole facilitates the manufacture of each body and improves the yield. Furthermore, by joining at least two or more substrates formed with each part to form the whole, the range of material selection of the substrate is expanded, and it becomes possible to select the most suitable material for each part, while the element It is possible to improve the yield, achieve high-precision and high-density arrangement of discharge ports, and simultaneously discharge a plurality of types of samples.
また、基体は平板状であり、試料の吐出口が基体の側面若しくは主平面に形成されていること、或いは、基体が平板状であり、試料の吐出口が基体の一方の主平面に形成されており、試料の注入口が他方の主平面に形成されていることが好ましい。基体を平板状に構成することにより、基体の製造が、後述するようなグリーンシート等の積層で行え、また、全体が薄くコンパクトになる。吐出口が基体の主平面に形成されていると、吐出口を形成した平板と平行して基板をセットできることが可能になり、液滴の吐出距離を一定にすることが容易になり、液滴の形状が安定する。また、吐出口が基体の側面に形成されていると、平板状の基体を縦に並べ、もって吐出口の密度を容易に上げることができる。更に、基体の異なる主平面にそれぞれ注入口と吐出口を形成することにより、注入口から、吐出口までの流路の長さが殆ど平板の厚さ距離だけで済み、試料液体の流路パスが短く、単純なものとなって、流路途中で気泡がひっかかり、吐出不良を起こす等の不具合が低減出来、更に試料の使用効率が向上するといった利点を有する。 Further, the base is a flat plate, and the discharge port for the sample is formed on the side surface or the main plane of the base, or the base is flat and the discharge port for the sample is formed on one main plane of the base. It is preferable that the sample inlet is formed on the other main plane. By forming the substrate in a flat plate shape, the substrate can be manufactured by laminating green sheets and the like as described later, and the whole becomes thin and compact. If the discharge port is formed on the main plane of the base, the substrate can be set in parallel with the flat plate on which the discharge port is formed, and the discharge distance of the droplet can be easily made constant. The shape becomes stable. In addition, when the discharge ports are formed on the side surfaces of the base, the plate-like bases are vertically arranged, so that the density of the discharge ports can be easily increased. Further, by forming the injection port and the discharge port on different main planes of the substrate, the length of the flow path from the injection port to the discharge port is almost the same as the thickness of the flat plate, and the flow path of the sample liquid is reduced. This has the advantages of being short and simple, reducing problems such as bubbles being caught in the middle of the flow path and causing ejection failure, and improving the sample use efficiency.
更にまた、少なくとも2個以上の試料の注入口が、1個のキャビティに接続されている形態であっても良い。この構成では、複数個の注入口より試料、若しくは、置換液をタイミングを調整して、吸引、押し出してやることにより、キャビティ内を確実に充填できる。 Furthermore, a mode in which at least two or more sample inlets are connected to one cavity may be employed. With this configuration, the cavity can be filled with certainty by adjusting the timing of the sample or the replacement liquid from the plurality of injection ports, and sucking and pushing out.
また、本発明のマイクロピペットにおいては、キャビティと圧電/電歪素子が、形成されている基体は、ジルコニアセラミックスからなること、或いは、全ての基体はジルコニアセラミックスからなることが好ましく、この基体はグリーンシート積層焼成法を用いて作製されたものであることが好ましい。ジルコニア、中でも安定化ジルコニアと部分安定化ジルコニアは、薄板状としても機械的強度が大きいこと、靭性が高いこと、酸/アルカリ溶液に耐久性があること、圧電膜や電極材との反応性が小さいため適している。また、注入口、吐出口の少なくとも1個が形成されている基体は、その成形性、コストに優れた金属若しくは樹脂からなっていても良い。 In the micropipette of the present invention, the base on which the cavity and the piezoelectric / electrostrictive element are formed is preferably made of zirconia ceramics, or all the bases are preferably made of zirconia ceramics. It is preferable that it is produced using a sheet lamination firing method. Zirconia, especially stabilized zirconia and partially stabilized zirconia, have high mechanical strength even in the form of a thin plate, high toughness, durability in acid / alkali solutions, and reactivity with piezoelectric films and electrode materials. Suitable for small size. The base on which at least one of the injection port and the discharge port is formed may be made of a metal or resin excellent in its moldability and cost.
なお、圧電/電歪素子における圧電/電歪膜は、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛からなる成分を主成分としていることが高い電機機械結合係数と圧電定数を有し、圧電膜の焼結時における基体(ジルコニアセラミックス)との反応性が小さく、安定した組成のものが得られる点から好ましい。 Note that the piezoelectric / electrostrictive film in the piezoelectric / electrostrictive element has an electromechanical mechanical coupling coefficient and a piezoelectric constant, which are mainly composed of components composed of lead zirconate, lead titanate, and lead magnesium niobate. This is preferred because the reactivity with the substrate (zirconia ceramics) during sintering of the film is small and a stable composition can be obtained.
また、本発明によれば、1個以上の基体に、外部から試料を注入するための注入口と、当該試料が充填されるキャビティと、当該試料を吐出する吐出口とが形成され、当該キャビティを形成する当該基体がセラミックスからなり、当該基体の少なくとも一壁面に圧電/電歪素子を備え、当該キャビティ内において試料が層流で移動するように構成されたマイクロピペットを複数用いた分注装置であって、当該吐出口が縦横に整列配置され、当該吐出口からそれぞれ異なる種類の液体試料が吐出されることを特徴とする分注装置が提供される。さらにまた、本発明によれば、少なくとも1個以上の基体に、外部から試料を注入するための注入口と、当該試料が注入・充填されるキャビティと、当該試料を吐出する吐出口とが形成され、当該キャビティを形成する当該基体がセラミックスからなり、当該基体の少なくとも一壁面に圧電/電歪素子を備え、当該キャビティ内に予め置換液を充填し、次いで試料を前記注入口から当該キャビティ内に置換させながら注入し、当該キャビティ内における試料の置換完了を、当該キャビティ内の流体特性の変化を検知することにより把握した後、当該圧電/電歪素子の駆動により当該キャビティ内の体積を変化させ、当該キャビティ内の一定量の試料を当該吐出口から吐出させるマイクロピペットを複数用いた分注装置であって、当該吐出口が縦横に整列配置され、当該吐出口からそれぞれ異なる種類の液体試料が吐出されることを特徴とする分注装置が提供される。これらの分注装置によれば、マイクロピペットを複数用いることにより、一度に数多くの種類の試料を同時に供給でき、また一部不良の生じたピペットを容易に交換できる。更に、吐出口が縦横に整列配置されていることにより、例えば、DNAチップのように二次元的に整列固定された微小スポットが必要な場合に好適に採用される。 According to the present invention, an injection port for injecting a sample from outside, a cavity filled with the sample, and a discharge port for discharging the sample are formed in one or more substrates. A dispensing apparatus using a plurality of micropipettes, wherein the substrate forming ceramics is formed of ceramics, a piezoelectric / electrostrictive element is provided on at least one wall surface of the substrate, and the sample is moved in a laminar flow in the cavity. Wherein the discharge ports are arranged vertically and horizontally, and different types of liquid samples are respectively discharged from the discharge ports. Furthermore, according to the present invention, an inlet for injecting a sample from the outside, a cavity into which the sample is injected and filled, and an outlet for discharging the sample are formed in at least one or more substrates. The substrate forming the cavity is made of ceramics, a piezoelectric / electrostrictive element is provided on at least one wall surface of the substrate, a replacement liquid is filled in the cavity in advance, and then a sample is injected from the injection port into the cavity. After the completion of the replacement of the sample in the cavity is detected by detecting the change in the fluid property in the cavity, the volume in the cavity is changed by driving the piezoelectric / electrostrictive element. A dispenser using a plurality of micropipette for discharging a certain amount of sample in the cavity from the discharge port, wherein the discharge port is Are aligned horizontally, the dispensing device is provided, characterized in that different kinds of liquid samples from the discharge port is discharged. According to these dispensing apparatuses, by using a plurality of micropipettes, many types of samples can be simultaneously supplied at a time, and a pipette partially defective can be easily replaced. Further, since the ejection ports are arranged vertically and horizontally, it is preferably used when a minute spot which is two-dimensionally arranged and fixed, such as a DNA chip, is required.
この分注装置においては、試料の使用効率を高めるために、試料の注入口のそれぞれに、異なる種類の液体試料が別個に充填されたカートリッジを取り付け、吐出口から異なる液体試料を吐出させる機構を備えていることが好ましく、また、数千から数万種類という多種類のDNA断片などを汚染なく、しかも純度良く微小スポットに吐出するために、試料注入口のそれぞれに、水性溶媒或いは有機溶媒が充填されたカートリッジを取り付け、基体内に形成された注入口から吐出口に至る空間を洗浄する機構を備えていることが好ましい。また、この分注装置においては、吐出口の外側に吐出口と中心軸を同じくする穴の開いた薄板からなる異方飛行滴遮蔽板を備えていることが好ましい。こうすることにより、万一吐出液滴の吐出方向が曲がってしまっても、基板に液滴が到達することがなく、スポッティングの位置ずれや、隣のスポットと混じりあう不良が防げる。 In this dispensing device, in order to increase the use efficiency of the sample, a cartridge filled with different types of liquid samples is attached to each of the sample inlets, and a mechanism for discharging different liquid samples from the outlet is provided. Preferably, an aqueous solvent or an organic solvent is provided at each of the sample injection ports in order to discharge thousands to tens of thousands of types of DNA fragments and the like into fine spots without contamination and with high purity. It is preferable to provide a mechanism for attaching the filled cartridge and cleaning a space from the inlet to the outlet formed in the base. Further, in this dispensing apparatus, it is preferable that an anisotropic flying-drop shielding plate made of a thin plate having a hole having the same central axis as the discharge port is provided outside the discharge port. By doing so, even if the ejection direction of the ejected droplets is bent, the droplets do not reach the substrate, thereby preventing a spotting position shift and a defect of mixing with an adjacent spot.
以上説明したように、本発明のマイクロピペットによれば、微小スポットの形成を高精度且つ高速に行うことができる。そして、このマイクロピペットを用いた分注装置によれば、1回に数百から数万の異なる試料を効率良く分注して微小スポットを形成することが可能となり、生産性が飛躍的に向上する。 As described above, according to the micropipette of the present invention, a minute spot can be formed with high accuracy and at high speed. According to the dispensing apparatus using this micropipette, it is possible to efficiently dispense hundreds to tens of thousands of different samples at one time to form minute spots, thereby dramatically improving productivity. I do.
本発明に係るマイクロピペットの基本構成は、少なくとも1個以上の基体に、試料の注入口と、試料が充填されるキャビティと、試料の吐出口とを備え、この基体のキャビティを形成する少なくとも一壁面に圧電素子を備えたものである。そして、このマイクロピペットにおいては、好ましくは、キャビティ内において試料が層流で移動するように構成されている。このように構成されたマイクロピペットは、圧電/電歪素子の駆動によりキャビティ内の体積を変化させ、キャビティ内の一定量の試料を吐出口から吐出させることにより、DNAチップのような微小スポットを高精度で且つ高速に、効率良く形成することができる。 A basic structure of a micropipette according to the present invention is that at least one or more substrates are provided with a sample inlet, a cavity filled with the sample, and a sample outlet, and at least one of the bases forming the cavity is formed. It has a piezoelectric element on the wall. The micropipette is preferably configured so that the sample moves in a laminar flow in the cavity. The micropipette thus configured changes the volume in the cavity by driving the piezoelectric / electrostrictive element, and discharges a certain amount of the sample in the cavity from the discharge port, thereby forming a minute spot such as a DNA chip. It can be efficiently formed with high accuracy and at high speed.
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。本発明のマイクロピペットの一例を図2に示す。図2において、ノズル部11は、少なくとも1個以上のノズル孔からなる吐出口12が設けられた薄肉平板状のノズルプレート13をジルコニアセラミックスのグリーンシートで形成し、一方、ポンプ部21は、少なくとも1個以上の窓部28が形成されたスペーサプレート25と、スペーサプレート25の一方の側に重ね合わされて窓部28を覆蓋する閉塞プレート23とを、同じくそれぞれジルコニアセラミックスのグリーンシートで形成し、全体を積層し、一体焼成して、基体10が構成されている。なお、閉塞プレート23には試料注入口16が設けられ、スペーサプレート25に形成されている窓部28に連結する導入孔14、連通路17へとつながっている。そして、閉塞プレート23の外面上には、下部電極31、圧電/電歪層32および上部電極33からなる圧電/電歪素子22が形成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples shown in the drawings, but the present invention is not limited to these examples. FIG. 2 shows an example of the micropipette of the present invention. In FIG. 2, the nozzle portion 11 is formed by forming a thin plate-shaped
上記のような構成のマイクロピペットによれば、上部電極33と下部電極31との間に電界が生じると、圧電/電歪層32が変形し、窓部28が覆蓋されて形成されたキャビティ(加圧室)15の容積が減少することにより、キャビティ15内に充填された試料(DNA断片などを含む液体)がキャビティ15に連通する吐出口12から所定速度で吐出され、顕微鏡スライドガラス等の基板上の微小スポットとして整列固定させたDNAチップなどを作製することができる。なお、図2に示すような、いわゆるインクジェット方式の装置構造は、例えば、特開平6−40030号公報に記載されており、これが参照できる。
According to the micropipette having the above configuration, when an electric field is generated between the
上記した構成のマイクロピペットにおいては、キャビティ(加圧室)15内において、DNA断片などを含む液体試料が層流で移動するような形状、流路寸法に形成されている。 In the micropipette having the above-described configuration, the shape and the flow path dimensions are such that a liquid sample containing a DNA fragment or the like moves in a laminar flow in the cavity (pressurizing chamber) 15.
具体的なキャビティの一例を、図1に従って説明する。キャビティ3の形状は、図1に示すように長尺形状でその一端に試料を導入する注入口1若しくは導入口4があり、他端に吐出口2が連結されている。このような形状にすることにより、キャビティ3を注入口1から吐出口2に至る流路の一部として、注入口1から、或いは注入口1から連通路5、導入口4を経てキャビティ3内に移動する試料の流れを乱すことなく吐出口2へ導ける。具体的なキャビティ3の寸法は、試料の種類、作成する液滴の大きさ、形成密度により異なるが、例えば、分子数1〜10000程度のDAN断片を1μg/μlの濃度で×3SSC緩衝液(0.45M塩化ナトリウム0.045Mクエン酸ナトリウム水溶液(pH7.0))に分散させた試料を数百ミクロンピッチで数百ミクロンφ液滴径のスポッティングが必要とされるDNAチップ等の製造用マイクロピペットの場合は、キャビティ長(L)は、1〜5mm、キャビティ幅(W)は、0.1〜1mm、キャビティ深さ(D)は、0.1〜0.5mmが好ましい。またキャビティ内壁には、流れを乱す突起物が無いように滑らかであることが良く、その材質は、試料溶液と親和性の良いセラミックスからなることが好ましい。
An example of a specific cavity will be described with reference to FIG. The cavity 3 has a long shape as shown in FIG. 1 and has an inlet 1 or an inlet 4 for introducing a sample at one end, and an outlet 2 at the other end. With such a shape, the cavity 3 is formed as a part of a flow path from the inlet 1 to the outlet 2, from the inlet 1 or from the inlet 1 through the
また、本発明のマイクロピペットにおいては、好ましくは、キャビティ内に予め緩衝液や生理食塩水などの置換液を充填し、次いで試料を注入口からキャビティ内に層流置換させながら注入した後に、圧電/電歪素子を駆動させる。そして、この場合、キャビティ内における試料の層流置換完了を、キャビティ内の流体特性の変化を検知することにより把握することが好ましい。なお、キャビティ内の置換液と試料の置換は層流で行われることが好ましいが、試料の種類が変わった場合、液移動速度が非常に速い場合、導入孔近辺のキャビティ内等の場合は、必ずしも層流でなくてもよい。その場合においては、試料と置換液の混合により試料のパージ量は増大するが、キャビティ内の流体特性の変化を検知することにより置換完了を判断することにより、パージ量の増大を最小にできる。ここで、キャビティ内の流体特性の変化は、圧電/電歪素子に振動を励起する電圧を印加し、その振動に伴う電気的定数の変化を検出することにより把握する。このような流体特性の変化の検知は、例えば、特開平8−201265号公報に記載されており、この内容が参照できる。 In the micropipette of the present invention, preferably, the cavity is previously filled with a replacement solution such as a buffer solution or physiological saline, and then the sample is injected from the injection port into the cavity while undergoing laminar flow replacement. / Driving the electrostrictive element. In this case, it is preferable to grasp the completion of the laminar flow replacement of the sample in the cavity by detecting a change in the fluid characteristic in the cavity. The replacement of the sample with the replacement liquid in the cavity is preferably performed by laminar flow.However, when the type of the sample is changed, the liquid moving speed is extremely high, or in the case where the sample is in the cavity near the introduction hole, The flow need not necessarily be laminar. In this case, the purge amount of the sample increases due to the mixing of the sample and the replacement liquid. However, the increase in the purge amount can be minimized by judging the completion of the replacement by detecting a change in the fluid characteristic in the cavity. Here, a change in the fluid characteristic in the cavity is grasped by applying a voltage for exciting vibration to the piezoelectric / electrostrictive element and detecting a change in an electrical constant accompanying the vibration. The detection of such a change in the fluid characteristic is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-201265, and the contents thereof can be referred to.
具体的には、任意の圧電/電歪素子に対して、所定の間隔で、吐出駆動用の電源からの電気的接続をリレーで切り離し、同時に、共振周波数を測定する手段をリレーにより接続し、その時点でのインピーダンスあるいは共振周波数を電気的に測定させる。これにより、液体の粘度、比重等が目的の試料(DNA断片などを含む液体)であるかどうかを把握することができる。すなわち、本発明のマイクロピペットによれば、マイクロピペット自体がセンサとして機能するため、マイクロピペットの構成も単純化することができる。 Specifically, for a given piezoelectric / electrostrictive element, at predetermined intervals, an electrical connection from a power supply for ejection drive is disconnected by a relay, and at the same time, means for measuring a resonance frequency is connected by a relay, The impedance or resonance frequency at that time is electrically measured. This makes it possible to grasp whether the viscosity, specific gravity, etc. of the liquid are the target sample (liquid containing DNA fragments and the like). That is, according to the micropipette of the present invention, since the micropipette itself functions as a sensor, the configuration of the micropipette can be simplified.
次に、本発明のマイクロピペットでは、試料を吐出しつつ、緩衝液や生理食塩水のような置換液を注入口からキャビティに注入し、同様に、層流置換によりキャビティ内に残留する試料を完全に吐出し、次の試料注入に備えることができる。この場合、キャビティ内に試料が残留しているかどうか(試料として吐出できるかどうか)を検知するのにも、同じく、キャビティ内の流体特性の変化を検知することにより把握できる。このように、本発明のマイクロピペットを用いると、層流置換あるいは置換完了検出機構により使用に供しない試料のパージ量を極めて少なくすることができるとともに、試料の使用効率を向上できる。 Next, in the micropipette of the present invention, a replacement solution such as a buffer solution or physiological saline is injected into the cavity from the injection port while discharging the sample, and similarly, the sample remaining in the cavity by laminar flow replacement is removed. Discharge completely and be ready for the next sample injection. In this case, whether or not the sample remains in the cavity (whether or not the sample can be ejected) can also be detected by detecting a change in the fluid characteristic in the cavity. As described above, when the micropipette of the present invention is used, the purge amount of the sample not used by the laminar flow replacement or replacement completion detecting mechanism can be extremely reduced, and the use efficiency of the sample can be improved.
図3(a)(b)〜図9(a)(b)は、それぞれ本発明のマイクロピペットの他の例を示すものである。図3(a)(b)において、1個の基体40内に、試料注入口16、キャビティ15、試料吐出口12、及び圧電/電歪素子22が、それぞれ複数箇所形成されており、それぞれの圧電/電歪素子22の上部電極33と下部電極31が一括して引き出されている。この場合、異なる種類の試料を同時に吐出することができ、DNAチップなどを効率的に生産性よく作製することができ、好ましい。
3 (a) (b) to 9 (a) and 9 (b) show other examples of the micropipette of the present invention. 3 (a) and 3 (b), a plurality of
図4(a)(b)のマイクロピペットは、1個の基体内に、試料注入口16、キャビティ15、試料吐出口12、及び圧電/電歪素子22が、それぞれ一個形成されているユニット(図4(c)(d)参照)を複数個、固定治具35(後述の押さえ治具18、位置決めピン19及び固定板20の総称)に固定した実施例を示している。各ユニットは、試料注入口16へ試料を供給するチューブ(連通路)17を保持する押さえ治具18と位置決めピン19で固定板20に固定されている。なお、図4(a)(b)では、固定を押さえ治具18の両端をネジ35Aで固定板20に締め付けることで行っているが、固定法は、ネジ、バネ等で機械的に行う他、接着材等で行っても良い。
The micropipette shown in FIGS. 4A and 4B is a unit in which one
図3(a)(b)、図4(a)〜(d)における、試料注入口16、キャビティ15、試料吐出口12が形成されている基体40は、セラミックスで形成されており、例えば、安定化ジルコニアや部分安定化ジルコニア、アルミナ、マグネシア、窒化珪素等を用いることができる。このうち、安定化/部分安定化ジルコニアは、薄板においても機械的強度が大きいこと、靭性が高いこと、圧電膜や電極材との反応性が小さいことから最も好適に採用される。そして、基体40等の材料として安定化/部分安定化ジルコニアを使用する場合には、少なくとも、圧電/電歪素子22が形成される部分には、アルミナあるいはチタニア等の添加物が含有されることが好ましい。また、圧電/電歪素子22の圧電/電歪層は、圧電セラミックスとして、例えば、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、マグネシウムタンタル酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、マンガンタングステン酸鉛、コバルトニオブ酸鉛、チタン酸バリウム等やこれらのいずれかを組み合わせた成分を含有する複合セラミックスを用いることができるが、本発明においては、ジルコン酸鉛とチタン酸鉛及びマグネシウムニオブ酸鉛からなる成分を主成分とする材料が好適に用いられる。これは、このような材料が高い電気機械結合係数と圧電定数を有することに加え、圧電膜の焼結時におけるセンサ基板材料との反応性が小さく、所定の組成のものを安定に形成することができることに基づく。
In FIGS. 3A and 3B and FIGS. 4A to 4D, the
更に、上記圧電セラミックスに、ランタン、カルシウム、ストロンチウム、モリブデン、タングステン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガン、セリウム、カドミウム、クロム、コバルト、アンチモン、鉄、イットリウム、タンタル、リチウム、ビスマス、スズ等の酸化物、若しくはこれらいずれかの組み合わせ、又は他の化合物を適宜、添加したセラミックスを用いてもよい。例えば、ジルコン酸鉛とチタン酸鉛及びマグネシウムニオブ酸鉛を主成分とし、これにランタンやストロンチウムを含有するセラミックスを用いることもまた好ましい。 Further, the above piezoelectric ceramics, lanthanum, calcium, strontium, molybdenum, tungsten, barium, niobium, zinc, nickel, manganese, cerium, cadmium, chromium, cobalt, antimony, iron, yttrium, tantalum, lithium, bismuth, tin, etc. A ceramic to which an oxide, a combination of any of these, or another compound is appropriately added may be used. For example, it is also preferable to use ceramics containing lead zirconate, lead titanate and lead magnesium niobate as main components, and containing lanthanum and strontium.
一方、圧電/電歪素子における上部電極及び下部電極は、室温で固体であって導電性の金属で構成されていることが好ましく、例えば、アルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、銀、スズ、タンタル、タングステン、イリジウム、白金、金、鉛等の金属単体あるいはこれらのいずれかを組み合わせた合金が用いられ、更に、これらに圧電膜あるいは検出板と同じ材料を分散させたサーメット材料を用いてもよい。なお、これらの基体、圧電/電歪素子、電極材料は、本発明全てに共通して使用されるものである。 On the other hand, the upper electrode and the lower electrode in the piezoelectric / electrostrictive element are preferably made of a conductive metal which is solid at room temperature and includes, for example, aluminum, titanium, chromium, iron, cobalt, nickel, copper, Single metals such as zinc, niobium, molybdenum, ruthenium, palladium, rhodium, silver, tin, tantalum, tungsten, iridium, platinum, gold, and lead, or alloys combining any of these are used. Alternatively, a cermet material in which the same material as the detection plate is dispersed may be used. These bases, piezoelectric / electrostrictive elements, and electrode materials are commonly used in the present invention.
図5(a)(b)は、キャビティ15と圧電/電歪素子22及び導入孔14がそれぞれ一個づつ形成された基体40と、注入口16と2個所の連通路17がそれぞれ一個づつ形成された基体39と、吐出口12が複数個形成された基体38を別個に作成した後、互いに接着材34により接合一体化したマイクロピペットの実施例である。基体40は、部分安定化ジルコニアからなり、基体39はステンレス、基体38はポリイミド樹脂からなっている。互いの接合は、機械的に行っても良いが、接着材や熱拡散等による接合が、流路のシール性を保つ点から好ましい。使用される接着材は、基体の材質、熱膨張係数等の組み合わせ、耐試料溶液性にて適宜選ばれるが、ビニル系、アクリル系、フェノール系、ポリアミド系、レゾルシノール系、ユリア系、メラニン系、ポリエステル系、エポキシ系、フラン系、ポリウレタン系、シリコーン系、ゴム系、ポリイミド系、ポリオレフィン系等の接着材が適しており、中でも接着力、耐久性の観点から、エポキシ系、ポリイミド系が好適である。さらに各接着材には、接着材の厚みを一定にするため、ガラス等の微小なビーズを混入させたものを用いても良い。
FIGS. 5A and 5B show a
図6(a)(b)は、本発明のマイクロピペットのさらに他の例を示すもので、このマイクロピペットは、いわゆるエッジタイプと呼ばれるもので、1個の基体40内に、試料注入口16、キャビティ15、試料吐出口12、及び圧電/電歪素子22が、それぞれ複数箇所形成されている。そして、このマイクロピペットでは、試料吐出口12が基体40の側面に形成されており、通常のピペット45から試料注入口16に注入された試料は、基体40内の連通路17を通ってキャビティ15内に流入・充填しており、圧電/電歪素子22の駆動によってキャビティ15内の体積を変化させて、キャビティ15内に充填されている試料の一定量を吐出口12から吐出させる。
FIGS. 6 (a) and 6 (b) show still another example of the micropipette of the present invention. This micropipette is what is called an edge type. , The
また、図7(a)(b)は本発明のマイクロピペットの更に別の例を示すもので、このマイクロピペットは、図3(a)(b)〜図5(a)(b)と同じで、いわゆるフェースタイプと呼ばれるものであり、図6(a)(b)と同じく、1個の基体40内に、試料注入口16、キャビティ15、試料吐出口12、及び圧電/電歪素子22が、それぞれ複数箇所形成されている。そして、このマイクロピペットでは、試料吐出口12が基体40の主平面に形成されている。キャビティ15と試料注入口16の間は、導入孔14及び連通路17でつながっている。
FIGS. 7 (a) and 7 (b) show still another example of the micropipette of the present invention, which is the same as FIGS. 3 (a) (b) to 5 (a) (b). 6 (a) and 6 (b), a
また、図8(a)(b)は、基体40が平板状であり、試料吐出口12が基体の一方の主平面に形成されており、試料注入口16が他方の主平面に形成されている実施例である。なお、圧電/電歪素子22は、吐出口と同じ主平面内に形成されている。さらにまた、図9(a)(b)は、2個の試料注入口16が、1個のキャビティ15に接続されている実施例である。圧電/電歪素子22は、試料注入口16と同じ主平面内に形成され、試料吐出口12は、他方の主平面に形成されている。
FIGS. 8A and 8B show that the
次に、上記したマイクロピペットを用いた分注装置について説明する。図10は分注装置55の一例を示す。図10の分注装置55は、図11(a)(b)に示す試料注入口52、試料吐出口51を有するマイクロピペット50の複数個(50a、50b、50c)を試料吐出口を下方向に向けた状態で立設させて構成されている。すなわち、各マイクロピペット50a、50b、50cは、それぞれの試料注入口52a、52b、52cを上側とし、試料吐出口51a、51b、51cを下側とし、かつ当該試料吐出口51a、51b、51cが縦横に整列配置されて、試料吐出口51a、51b、51cからそれぞれ異なる種類の液体試料が吐出されるようになっている。試料吐出口51a、51b、51cのさらに下方には、試料吐出口と中心軸を同じくする穴の開いた薄板からなる異方飛行遮蔽板53が設置されている。
Next, a dispensing apparatus using the above-described micropipette will be described. FIG. 10 shows an example of the dispensing
このような構成を有する分注装置55においては、図12に示すように、試料注入口52a、52b、52cのそれぞれに、異なる種類の液体試料が別個に充填されたカートリッジ60を取り付け、それぞれの吐出口51a、51b、51cから異なる液体試料を吐出させる機構を備えていることが、試料を効率良く吐出できる点で好ましい。また、試料注入口のそれぞれに、生理食塩水或いは有機溶媒が充填されたカートリッジを取り付け、基体内に形成された注入口から吐出口に至る空間を洗浄する機構を備えていることは、数千から数万種類という多種類のDNA断片などを汚染なく、しかも純度良く微小スポットに吐出するために望ましい。なお、カートリッジから試料注入口のそれぞれに試料等を注入する方法は、カートリッジを注入口にセットした後、針等でカートリッジの底を開封する方法の他、予め、注入口近傍に針等を形成し、セットと同時に開封されるようにしても良い。なお開封後気体等を圧送し、試料等を強制的に押し出す機構を加えても良い。
In the dispensing
次に、本発明における分注装置55を用いたDNAチップの製造方法の一例を説明する。予め置換液である緩衝液の入ったカートリッジをセット後、各マイクロピペット内のキャビティに緩衝液を充填し、さらに注入口に、DNA断片試料の入ったカートリッジをセットし、針等でカートリッジの底を開封、注入口に試料を注入する。その後圧電/電歪素子を駆動させ吐出口より予め充填した緩衝液を吐出しながら、キャビティ内を試料で層流置換する。
Next, an example of a method for manufacturing a DNA chip using the
置換の終了点は、リレー切り替えにより、圧電/電歪素子をキャビティ内の液体の粘度、比重を検出するセンサとして作用させる方法で感知する。置換の終了後は、求められるスポット径に応じた液滴量に対応した圧電/電歪素子の駆動条件にて駆動し、スポッティングを繰り返すことによりDNAチップを製造する。通常一つのスポットを形成するのに、マイクロピペットから一〜数百滴を吐出して行う。尚、注入口中の試料の量が減少したら、緩衝液を追加し、流路中に気泡が入らないようにし、吐出を続けることにより、試料をマイクロピペット内に残すことなく使い切ることができる。試料から置換液への置換の完了(試料吐出の終了)は、同じく、圧電/電歪素子を用いた液体の粘度、比重の検出で行う。また予め濃度を薄めた試料溶液を用い、基板上に微小滴を形成しながら、溶媒を乾燥させていく方法も好適である。そのような方法で行うことにより、より流路中に残存する試料の量を低減でき、試料の使用効率が向上する。更にまた、使用する置換液、さらに試料そのものは予め脱気操作を通して溶液中の溶存気体を取り除いたものを使用することが好ましい。そのような溶液を用いることにより、流路内に溶液を充填する際に、流路途中に気泡が引っかかり充填が不備になる場合もその気泡を溶液中に溶かし込んで不具合を回避できるとともに、吐出の途中に流体中に気泡が発生し、吐出不具合を生じることも防ぐことができる。 The end point of the replacement is detected 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 the replacement, the DNA chip is manufactured by driving the piezoelectric / electrostrictive element under the driving conditions corresponding to the amount of droplet corresponding to the required spot diameter and repeating spotting. Usually, one to several hundred drops are discharged from a micropipette to form one spot. When the amount of the sample in the injection port is reduced, 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. It is also preferable to dry the solvent while forming microdroplets on the substrate using a sample solution whose concentration has been reduced in advance. 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 is improved. Further, it is preferable to use the replacement liquid to be used, and the sample itself, from which the dissolved gas in the solution has been removed through a deaeration operation in advance. By using such a solution, when filling the flow channel with the solution, even if bubbles are caught in the middle of the flow channel and the filling is incomplete, the bubbles can be dissolved in the solution to avoid problems, and the discharge can be prevented. It is also possible to prevent bubbles from being generated in the fluid in the middle of the process and causing a discharge failure.
本発明のマイクロピペット及び分注方法は、研究、創薬、診断、医療の分野で、例えば、遺伝子構造の解析、遺伝子発現の検出、遺伝子機能の研究等に有効に利用される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The micropipette and dispensing method of the present invention are effectively used in the fields of research, drug discovery, diagnosis, and medical care, for example, for analyzing gene structure, detecting gene expression, and studying gene function.
1…注入口、2…吐出口、3…キャビティ、4…導入口、5…連通路、10…基体、11…ノズル部、12…吐出口、13…ノズルプレート、14…導入孔、15…キャビティ、16…試料注入口、17…連通路、18…押さえ治具、19…位置決めピン、20…固定板、21…ポンプ部、22…圧電/電歪素子、23…閉塞プレート、25…スペーサプレート、28…窓部、31…下部電極、32…圧電/電歪層、33…上部電極、34…接着材、35…固定治具、38…基体、39…基体、40…基体、50,50a,50b,50c…マイクロピペット、51,51a,51b,51c…試料吐出口、52,52a,52b,52c…試料注入口、53…異方飛行遮蔽板、55…分注装置、60…カートリッジ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Injection port, 2 ... Discharge port, 3 ... Cavity, 4 ... Inlet, 5 ... Communication path, 10 ... Base, 11 ... Nozzle part, 12 ... Discharge port, 13 ... Nozzle plate, 14 ... Introduction hole, 15 ... Cavity, 16: sample inlet, 17: communication path, 18: holding jig, 19: positioning pin, 20: fixing plate, 21: pump unit, 22: piezoelectric / electrostrictive element, 23: closing plate, 25: spacer Plate, 28: Window, 31: Lower electrode, 32: Piezoelectric / electrostrictive layer, 33: Upper electrode, 34: Adhesive, 35: Fixing jig, 38: Base, 39: Base, 40: Base, 50, 50a, 50b, 50c: micropipette, 51, 51a, 51b, 51c: sample outlet, 52, 52a, 52b, 52c: sample inlet, 53: anisotropic flight shield plate, 55: dispenser, 60: cartridge .
Claims (27)
当該圧電/電歪素子の駆動により当該キャビティ内の体積を変化させ、当該キャビティ内の一定量の試料を当該吐出口から吐出させることを特徴とするマイクロピペット。 An inlet for injecting a sample from the outside, a cavity into which the sample is injected and filled, and an outlet for discharging the sample, formed in at least one or more substrates, and the substrate forming the cavity Is a micropipette comprising ceramics, comprising a piezoelectric / electrostrictive element on at least one wall surface of the base, and configured so that the sample moves in a laminar flow in the cavity,
A micropipette wherein a volume in the cavity is changed by driving the piezoelectric / electrostrictive element, and a certain amount of sample in the cavity is discharged from the discharge port.
当該キャビティ内に予め置換液を充填し、次いで試料を前記注入口から当該キャビティ内に置換させながら注入し、当該キャビティ内における試料の置換完了を、当該キャビティ内の流体特性の変化を検知することにより把握した後、当該圧電/電歪素子を駆動させ、当該キャビティ内の一定量の試料を当該吐出口から吐出させることを特徴とするマイクロピペット。 An inlet for injecting a sample from the outside, a cavity into which the sample is injected and filled, and an outlet for discharging the sample, formed in at least one or more substrates, and the substrate forming the cavity Is formed of ceramics, a piezoelectric / electrostrictive element is provided on at least one wall surface of the base, the volume of the cavity is changed by driving the piezoelectric / electrostrictive element, and a certain amount of sample in the cavity is discharged to the discharge port. A micropipette ejected from
Filling the cavity with a replacement liquid in advance, then injecting a sample from the injection port while replacing the cavity into the cavity, and detecting the completion of the replacement of the sample in the cavity and detecting a change in the fluid characteristic in the cavity. A micropipette, characterized in that the piezoelectric / electrostrictive element is driven after grasping by the above method, and a certain amount of sample in the cavity is discharged from the discharge port.
当該吐出口が縦横に整列配置され、当該吐出口からそれぞれ異なる種類の液体試料が吐出されることを特徴とする分注装置。 An injection port for injecting a sample from outside, a cavity filled with the sample, and a discharge port for discharging the sample are formed in at least one or more substrates, and at least one of the substrates forming the cavity is formed. A dispensing apparatus using a plurality of micropipettes each including a piezoelectric / electrostrictive element on one wall surface and configured to move a sample in a laminar flow in the cavity,
A dispensing apparatus wherein the discharge ports are arranged vertically and horizontally, and different types of liquid samples are discharged from the discharge ports.
当該吐出口が縦横に整列配置され、当該吐出口からそれぞれ異なる種類の液体試料が吐出されることを特徴とする分注装置。 An inlet for injecting a sample from the outside, a cavity into which the sample is injected and filled, and an outlet for discharging the sample, formed in at least one or more substrates, and the substrate forming the cavity Is made of ceramics, a piezoelectric / electrostrictive element is provided on at least one wall surface of the substrate, a replacement liquid is filled in the cavity in advance, and a sample is injected from the injection port while being replaced in the cavity. After the completion of the replacement of the sample in the cavity is grasped by detecting the change in the fluid characteristic in the cavity, the volume in the cavity is changed by driving the piezoelectric / electrostrictive element, and a certain amount of the cavity in the cavity is changed. A dispensing apparatus using a plurality of micropipettes for discharging a sample from the discharge port,
A dispensing apparatus wherein the discharge ports are arranged vertically and horizontally, and different types of liquid samples are discharged from the discharge ports.
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