JP2014082975A - Droplet discharge apparatus for microorganism separation and/or arrangement - Google Patents

Droplet discharge apparatus for microorganism separation and/or arrangement Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus which recognize a position of droplet application in an absolute positional relationship, and make and land a minute droplet of microorganisms on a medium by a compact and simplified jetting mechanism without using a camera.SOLUTION: A droplet discharge apparatus according to the present invention discharges microorganisms onto a medium for separation and/or arrangement of the microorganisms, and comprises: a holding vessel for holding a liquid in which the microorganisms are dispersed; a discharge port which communicates with the holding vessel and discharges the liquid as droplets onto the medium; and an optical fiber having an opening for optical measurement in the proximity of the discharge port. A target point on the medium to which a discharged droplet is applied is determined by the light received by the opening of the optical fiber and then the droplet is jetted for application onto the medium.

Description

本発明は、液滴をジェットする方式であるインクジェットまたはジェットディスペンサーを用いた微生物をスクリーニングするための装置あるいは、微生物をソーティングするための装置に係り、微生物を個別に分離および/または配列する手段および装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for screening microorganisms using an ink jet or jet dispenser which is a system for jetting droplets, or an apparatus for sorting microorganisms, and means for individually separating and / or arranging microorganisms and Relates to the device.

自然界の存在する微生物は膨大な種類および数存在し、これらの中から、医薬品開発、食品・化成品などの材料製造開発、バイオエタノール、バイオレメディエーションなどの利用のために、有用微生物の探索が行われている。その探索(スクリーニング)プロセスは、微生物採取、前処理(不純物分離、濃縮、希釈、培養液への分散)、培地上への配置、培養、アッセイなどを含む。これらのプロセスは、ほとんどが手作業によって行われており、非常に多くの人手、時間および費用を要する。   There are a huge variety and number of microorganisms that exist in nature. From these, useful microorganisms are searched for the development of pharmaceuticals, the production of food and chemical products, bioethanol, and bioremediation. It has been broken. The search (screening) process includes collection of microorganisms, pretreatment (impurity separation, concentration, dilution, dispersion in a culture solution), placement on a medium, culture, assay, and the like. These processes are mostly done manually and require a great deal of manpower, time and money.

この問題に対して、短時間に、多数の微生物の分離操作を実現できる方法として、インクジェットやディスペンサーを用いて、微生物を個別に、微小液体に含ませて塗布する方法がある(特許文献1)。この方法では、1フェムトリットルから1マイクロリットル程度の微小液滴をその液滴に近似の大きさの収納スペースに配置すること、すなわち、媒体である凹凸を形成した平板の凹部分に液滴を配列することが必要である。
印刷装置などで汎用されているインクジェットでは、基本的には紙や平板板などの平坦な面に、塗布する液滴の全体の配置において、相対的位置が正確となるように塗布できているが、液滴の塗布位置を、特定の位置から開始し、液滴の塗布配置全体の相対的位置を正確にできる方法は何ら先行する技術がない。故に、媒体の凹凸が規則正しく配列配置されていたとしても、その凹凸の末端の部分の位置情報が得られず、かつ、その位置情報に基づいて、液滴の塗布の開始点を定めることができなければ、液滴を凹凸の凹部分に塗布し配置することができない。逆に、凹凸部分の末端の部分の位置決めができ、その末端の凹部分を塗布開始点と設定できれば、インクジェットなどを用いることにより、塗布される液滴全体の相対的位置が規則正しく設定できるので、結果として、媒体の全体の凹部分に規則正しく、液滴を配列することができる。
In order to solve this problem, there is a method in which a microorganism can be separately applied in a micro liquid using an ink jet or a dispenser as a method capable of realizing a separation operation of a large number of microorganisms in a short time (Patent Document 1). . In this method, a minute liquid droplet of about 1 femtoliter to about 1 microliter is placed in a storage space having a size approximate to the liquid droplet, that is, the liquid droplet is applied to a concave portion of a flat plate on which unevenness is formed as a medium. It is necessary to arrange.
Ink jets that are widely used in printing devices, etc., can basically be applied to a flat surface such as paper or a flat plate so that the relative position is accurate in the overall arrangement of applied droplets. There is no prior art for a method that can start the droplet application position from a specific position and accurately determine the relative position of the entire droplet application arrangement. Therefore, even if the irregularities of the medium are regularly arranged and arranged, the position information of the end portions of the irregularities cannot be obtained, and the starting point for applying the droplet can be determined based on the positional information. Otherwise, the liquid droplets cannot be applied and arranged in the concave and convex portions. On the other hand, if the end portion of the concavo-convex portion can be positioned and the concave portion at the end can be set as the application start point, the relative position of the whole applied droplet can be set regularly by using an inkjet or the like, As a result, the droplets can be regularly arranged in the entire concave portion of the medium.

インクジェットやジェットディスペンサーの塗布の位置の正確さを実現するために、液滴の形状および液滴の飛行軌跡の観察により液滴が目標物に着弾したときの目標位置とのずれを補正する方法が開示されている(特許文献2)。この方法によれば、飛行する液滴を観察するためにカメラを備えているが、そのカメラは、高速で飛行する液滴を捉えるための機能と機構を備える必要がある。具体的には、液滴が吐出されるタイミングに同期してシャッターを制御することや、高速で空間を飛行する液滴の画像を捉えるために、カメラを連写すること、および、短時間で画像情報を得る必要があるので、カメラの露出時間が短くなるため、カメラの感度が必要であり、このような機能や機構を備えた画像撮影装置は、カメラと液滴を吐出するジェットディスペンサーやインクジェットなどの吐出開始の制御信号を同期する配線と制御回路があり、複雑な機構となる上に、カメラの撮影の露出時間が短いので、シャッターの制御を高速かつタイミングに合わせるための同期制御が精密に行うことができる機械機構と電子制御機構の組み合わせとなり複雑であり、それら複雑な仕組みの一部分でも不具合が発生すると、全体としての機能は損なわれ、結果として、実際作動に伴う誤動作や故障の発生頻度も高くなる。また、液滴の画像情報である画像データはデータ量が多く、パソコンなどの目的のために情報処理するための装置およびソフトウェアも必要となり、演算処理能力の高い装置が必要となり、解析するソフトウェアも作成が必要となる。光学機構を備えるカメラは、インクジェットやディスペンサーの塗布装置部分に比較して、装置容積が大きく、実際の液滴の飛行経路からは、一定距離を離して、配置されている。また、液滴塗布する装置全体の装置空間をカメラが大きく占有するため、装置構成全体が大きくなる問題がある。また、逆に、カメラの占有が大きいので、塗布できる範囲が制限される場合がある。   In order to realize the accuracy of the application position of the inkjet or jet dispenser, there is a method for correcting the deviation from the target position when the droplet hits the target by observing the shape of the droplet and the flight trajectory of the droplet. It is disclosed (Patent Document 2). According to this method, a camera is provided for observing flying droplets, but the camera needs to have a function and a mechanism for capturing droplets flying at high speed. Specifically, the shutter is controlled in synchronization with the timing at which droplets are ejected, the camera is continuously shot to capture images of droplets flying in space at high speed, and in a short time. Since it is necessary to obtain image information, the exposure time of the camera is shortened, so the sensitivity of the camera is necessary, and an image photographing apparatus having such a function or mechanism is a jet dispenser that discharges droplets from the camera. There are wiring and control circuits that synchronize the discharge start control signal such as inkjet, etc., and it has a complicated mechanism, and since the exposure time of shooting of the camera is short, synchronous control to match the shutter control at high speed and timing is possible It is a complicated combination of a mechanical mechanism and an electronic control mechanism that can be performed precisely, and if a failure occurs even in a part of these complicated mechanisms, the function as a whole Impaired, as a result, the actual frequency of occurrence of malfunction or failure due to the operation is high. In addition, the image data, which is the image information of the droplets, has a large amount of data, requires a device and software for information processing for the purpose of a personal computer, etc., requires a device with high arithmetic processing capability, and also has software for analysis. Creation is required. A camera equipped with an optical mechanism has a larger device volume than an application device portion of an ink jet or a dispenser, and is arranged at a certain distance from the actual flight path of droplets. In addition, since the camera occupies a large space in the entire apparatus for applying droplets, there is a problem that the entire apparatus configuration becomes large. On the other hand, since the occupation of the camera is large, the application range may be limited.

微小液滴の塗布方法ではないが、凹凸形状に対応して塗布する目的において、ディスペンサーの塗布制御にカメラでの画像解析を利用する方法が開示されている(特許文献3)。この方法においてもディスペンサーでの塗布をカメラで観察して、その観察画像をフィードバックして制御している。しかし、この方法は、微小液滴の制御に対応した方法ではなく、また、カメラによる画像解析を用いることは、インクジェットでの方法と同じ方法である。   Although it is not a method for applying fine droplets, a method of using image analysis with a camera for application control of a dispenser is disclosed (Patent Document 3) for the purpose of applying in accordance with an uneven shape. Also in this method, application with a dispenser is observed with a camera, and the observation image is fed back and controlled. However, this method is not a method corresponding to the control of microdroplets, and using image analysis by a camera is the same method as the method using an ink jet.

特開2005−137288号公報JP 2005-137288 A 特開2005−205317号公報JP 2005-205317 A 特開2009−172452号公報JP 2009-172452 A

本発明は、上記先行技術の問題点を解決するために、液滴の塗布位置を絶対的な位置関係で認識し、カメラを用いずにコンパクトにかつ、簡易な機構により液滴をジェットする方式により微生物を微小液滴として、媒体上に着弾させる方法および装置を提供することである。   In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present invention recognizes the application position of a droplet in an absolute positional relationship, and uses a compact and simple mechanism to jet a droplet without using a camera. To provide a method and apparatus for landing microorganisms as microdroplets on a medium.

本発明者は鋭意検討を重ねた結果、光計測用の光ファイバーを用いることによって、上記課題を解決した微生物を分離および/または配列する液滴吐出装置を完成した。
すなわち、本発明は、以下の特徴を有する液滴吐出装置である。
As a result of extensive studies, the present inventor has completed a droplet discharge device that separates and / or arranges microorganisms that have solved the above problems by using an optical fiber for optical measurement.
That is, the present invention is a droplet discharge device having the following characteristics.

〔1〕 微生物を媒体上に吐出して微生物を分離および/または配列する液滴吐出装置であって、
微生物を分散させた液体を保持する保持容器と、前記保持容器に連通し前記液体を液滴として媒体上に吐出する吐出口と、前記吐出口に近接して、光計測用の光ファイバーの開口部を装備し、液滴を吐出する前記媒体上の目標地点を光ファイバーの開口部から受光した光により確定し、液滴をジェットする方式によって前記媒体上に吐出することを特徴とする液滴吐出装置。
〔2〕 光ファイバーの光軸方向と液滴の吐出方向が、並行又は直交しない角度になるように前記光ファイバーと前記吐出口が装備されていることを特徴とする前記〔1〕に記載の液滴吐出装置。
〔3〕 光ファイバーの光軸方向と液滴の吐出方向が、吐出口と媒体表面との間で交差する角度になるように前記光ファイバーと前記吐出口が装備されていることを特徴とする前記〔2〕に記載の液滴吐出装置。
〔4〕 前記光計測が、蛍光、反射光、透過光及び偏光のいずれかの光を計測するによって行われることを特徴とする前記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の液滴吐出装置。
〔5〕 前記光計測が、1本の光ファイバーで行われることを特徴とする前記〔4〕の液滴吐出装置。
[1] A droplet discharge device that discharges microorganisms onto a medium to separate and / or arrange microorganisms,
A holding container for holding a liquid in which microorganisms are dispersed; a discharge port that communicates with the holding container and discharges the liquid as a droplet onto a medium; and an opening of an optical fiber for optical measurement in the vicinity of the discharge port A droplet discharge device characterized by determining a target point on the medium for discharging droplets by light received from an opening of an optical fiber and discharging the droplets onto the medium by jetting the droplets .
[2] The droplet according to [1], wherein the optical fiber and the discharge port are provided so that an optical axis direction of the optical fiber and a discharge direction of the droplet are not parallel or orthogonal to each other. Discharge device.
[3] The optical fiber and the discharge port are provided so that the optical axis direction of the optical fiber and the discharge direction of the droplets are at an angle intersecting between the discharge port and the medium surface. 2].
[4] The droplet discharge according to any one of [1] to [3], wherein the optical measurement is performed by measuring any one of fluorescence, reflected light, transmitted light, and polarized light. apparatus.
[5] The droplet discharge device according to [4], wherein the optical measurement is performed with a single optical fiber.

本発明によると、微生物スクリーニングや微生物ソーティングを行う装置において、高性能カメラとその撮影同期のための機構および画像解析システムが不要で、簡略な装置構成で微小液滴を絶対的な位置関係で媒体上に着弾させることができる。
特に、凹凸形状を持つ媒体の凹部分に微小液滴を確実に着弾させることができる。
また、同じ装置構成で微生物が増殖や反応しているかどうかの微生物の評価を行うことができる。
さらには、装置の液滴吐出口から液滴が吐出されたことが確認できる装置とすることもできる。
According to the present invention, a device for performing microbial screening and microbial sorting does not require a high-performance camera, a mechanism for synchronization of photographing thereof, and an image analysis system, and a medium with a simple device configuration and an absolute positional relationship between micro droplets. Can land on top.
In particular, it is possible to reliably land the fine liquid droplets on the concave portion of the medium having an uneven shape.
In addition, it is possible to evaluate microorganisms whether microorganisms are growing or reacting with the same apparatus configuration.
Furthermore, it can be set as the apparatus which can confirm that the droplet was discharged from the droplet discharge port of the apparatus.

カメラでの液滴観察を行う場合であれば、液滴吐出部分の移動機構および固定機構に加えて、カメラの移動機構および/または固定機構が必要であったこと対して、光ファイバーを用いることで、液滴吐出部分の移動機構および固定機構が光ファイバーの移動機構および固定機構の役割を果たすこととなり、装置構成が簡略化され、より省スペースで、経済的にも好ましい装置構成とすることができる。   In the case of performing droplet observation with a camera, in addition to the movement mechanism and fixing mechanism of the droplet discharge portion, the movement mechanism and / or fixing mechanism of the camera is necessary, whereas using an optical fiber. The moving mechanism and the fixing mechanism of the droplet discharge portion serve as the moving mechanism and the fixing mechanism of the optical fiber, so that the apparatus configuration is simplified, and a more space-saving and economically preferable apparatus configuration can be obtained. .

ジェットディスペンサーを用いた微生物を媒体上に吐出して微生物を分離および/または配列する液滴吐出装置を示す図。The figure which shows the droplet discharge apparatus which discharges the microorganisms using a jet dispenser on a medium, isolate | separates and / or arranges microorganisms. 凹凸部分を有する媒体の斜視図。The perspective view of the medium which has an uneven | corrugated | grooved part. 凹凸部分を有する媒体の断面図。Sectional drawing of the medium which has an uneven | corrugated | grooved part. 媒体の凸部分の透過光計測を説明する模式図。The schematic diagram explaining the transmitted light measurement of the convex part of a medium. 媒体の凹部分を透過光計測して凹部分であることを検出することを説明する模式図。The schematic diagram explaining detecting the transmitted light measurement of the recessed part part of a medium, and being a recessed part part. 媒体を液滴吐出口に位置合わせを行い、媒体の凹部分に液滴を吐出することを説明する模式図。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining that a medium is aligned with a droplet discharge port and a droplet is discharged into a concave portion of the medium. 媒体の凸部分の蛍光標識を検知することを説明する模式図。The schematic diagram explaining detecting the fluorescent label of the convex part of a medium. 媒体を液滴吐出口に位置合わせを行い、媒体の凹部分に液滴を吐出することを説明する模式図。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining that a medium is aligned with a droplet discharge port and a droplet is discharged into a concave portion of the medium. 媒体の凸部分の反射光計測を説明する模式図。The schematic diagram explaining the reflected light measurement of the convex part of a medium. 媒体の凹部分を反射光計測して、凹部分であること(反射がない)を検出することを説明する模式図。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining that a concave portion of a medium is measured by reflected light to detect a concave portion (no reflection). 媒体を液滴吐出口に位置合わせを行い、媒体の凹部分に液滴を吐出することを説明する模式図。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining that a medium is aligned with a droplet discharge port and a droplet is discharged into a concave portion of the medium. ベンゼン雰囲気下で保持した媒体の蛍光計測と対照の蛍光計測結果を示す図。The figure which shows the fluorescence measurement result of the fluorescence measurement of the medium hold | maintained in benzene atmosphere, and a control | contrast.

本発明の液滴吐出装置は、微生物を分散させた液体を保持する保持容器と、前記保持容器に連通し前記液体を液滴として媒体上に吐出する吐出口と、前記吐出口に近接して、光計測用の光ファイバーの開口部を装備し、液滴を吐出する前記媒体上の目標地点を光ファイバーの開口部から受光した光により確定し、液滴をジェットする方式によって前記媒体上に吐出することにより、正確に吐出液滴を絶対的な位置関係で媒体上に着弾させることができる。 The droplet discharge device of the present invention includes a holding container that holds a liquid in which microorganisms are dispersed, a discharge port that communicates with the holding container and discharges the liquid as a droplet onto a medium, and is close to the discharge port. Equipped with an optical fiber opening for optical measurement, a target point on the medium for discharging droplets is determined by light received from the opening of the optical fiber, and discharged onto the medium by jetting droplets As a result, it is possible to accurately land the ejected droplets on the medium in an absolute positional relationship.

本発明の液滴吐出装置に用いられる液滴をジェットする方式は、微生物を分散させた液体を保持する保持容器から、連通した吐出口を有する従来からあるインクジェット方式またはジェットディスペンサー方式等の液滴をジェットする方式を用いることができる。インクジェット方式の具体例としては、特許文献1に記載されている装置を挙げることができる。インクジェットの駆動の方式としては、ピエゾなどの圧電素子による駆動の方式や、加熱部の急速加熱によるバブル発生のバブルを利用したジェット方式などを挙げることができるが、液滴を加熱することのないピエゾ方式の方が好ましい。
ジェットディスペンサーは、コンプレッサーやボンベからの圧力を有するガスにより液体を保持する保持容器内の圧力を高め維持しながら、電磁弁を短時間解放する方式などを挙げることができる。ジェットディスペンサーは、保持容器内圧力と電磁弁の解放時間と吐出口の開口径とにより、吐出する液滴容量を変化させることができ、液滴を加熱することのないので好ましい。
The method of jetting droplets used in the droplet discharge apparatus of the present invention is a droplet of a conventional inkjet method or jet dispenser method having a discharge port connected from a holding container holding a liquid in which microorganisms are dispersed. The method of jetting can be used. As a specific example of the ink jet system, an apparatus described in Patent Document 1 can be given. Examples of the driving method of the ink jet include a driving method using a piezoelectric element such as piezo and a jet method using bubbles generated by rapid heating of the heating unit, but does not heat the droplets. The piezo method is preferred.
Examples of the jet dispenser include a method of releasing the electromagnetic valve for a short time while increasing and maintaining the pressure in the holding container that holds the liquid by the gas having the pressure from the compressor or the cylinder. The jet dispenser is preferable because it can change the volume of the ejected liquid droplets depending on the pressure in the holding container, the release time of the electromagnetic valve, and the opening diameter of the ejection port, and does not heat the liquid droplets.

前記の液滴吐出装置を用いれば、吐出口から、高速で多数の微小な液滴を媒体上に吐出することができる。吐出される液滴の体積は、通常、1フェムトリットル(fl)から1マイクロリットル(μl)が好ましく、さらに好ましくは1ピコリットル(pl)から100ナノリットル、最も好ましくは10ピコリットルから10ナノリットルに制御して吐出するのが良い。液滴の体積(粒径)は、吐出口のノズルの内径および圧力発生部材により液体にかかる圧力等を制御することにより制御し得る。   By using the above-described droplet discharge device, a large number of minute droplets can be discharged from a discharge port at high speed onto a medium. The volume of the discharged droplet is usually preferably 1 femtoliter (fl) to 1 microliter (μl), more preferably 1 picoliter (pl) to 100 nanoliters, most preferably 10 picoliter to 10 nanoliters. It is better to discharge in liters. The volume (particle diameter) of the droplet can be controlled by controlling the inner diameter of the nozzle of the discharge port and the pressure applied to the liquid by the pressure generating member.

本発明の液滴吐出装置から吐出される液滴の標的となる媒体は、平板状の形状のものが用いられる。平板の形状としては、矩形であることが好ましいが、円盤、楕円盤形状でも、三角形等の多角形の形状でもよい。
材質は、ガラス、セラミックス、金属、シリコン、石英、プラスチック等を用いることができる。その中でも滅菌処理に対応できる材質であることが好ましく、蒸気滅菌処理を行えるガラスやプラスチックであることが好ましく、あるいは、ガンマ線滅菌処理であればガンマ線を透過できるプラスチックであることが好ましく、あるいは、乾熱滅菌では、150℃程度の加熱処理ができるガラスや金属や石英やセラミックスが好ましい。
A medium that is a target of droplets ejected from the droplet ejection apparatus of the present invention has a flat shape. The shape of the flat plate is preferably a rectangle, but may be a disk, an ellipse, or a polygon such as a triangle.
As the material, glass, ceramics, metal, silicon, quartz, plastic, or the like can be used. Among them, a material that can handle sterilization is preferable, glass or plastic that can be steam sterilized is preferable, or plastic that can transmit gamma rays is preferable for gamma sterilization, or dry. In heat sterilization, glass, metal, quartz, and ceramics that can be heat-treated at about 150 ° C. are preferable.

媒体の表面形状は、凹凸形状でもよく、個々の液滴が着弾後に独立して液滴を保持できるのであれば凹凸形状がない平坦な状態でもよい。本発明においては、前記液滴吐出装置から前記媒体上に高速で多数の液滴を吐出することができるので、凹凸形状の媒体上には、規則的又は不規則に多数の凹部形状が設けられている。媒体上の凹部の個数は、媒体の大きさ、凹部形状間の間隔、凹部形状の大きさによって、任意に設けることができるが、通常は数千個以上である。
媒体の凹凸形状を規則正しい幾何学形状に設ける場合の一例を示すとリソグラフィー技術などを利用することができ、媒体中の凹部分とその隣の凹部分の間隔は、媒体中の他の凹部分とその隣の凹部分の間隔と同じに作製することができる。
凹凸形状がない平坦な媒体上に液滴を吐出する場合には、媒体として、引用文献1に記載した疎水性(撥水性)領域と親水性領域とを有する媒体、帯電領域と非帯電領域とを有する媒体及び所定のパターンに形成された電極を有する媒体のいずれかを用いることができる。
The surface shape of the medium may be a concavo-convex shape, or may be a flat state having no concavo-convex shape as long as each droplet can hold the droplet independently after landing. In the present invention, since a large number of droplets can be ejected from the droplet ejection device onto the medium at a high speed, a large number of concave and convex shapes are provided regularly or irregularly on the concave-convex medium. ing. The number of the concave portions on the medium can be arbitrarily set depending on the size of the medium, the interval between the concave shapes, and the size of the concave shapes, but is usually several thousand or more.
An example of the case where the concave / convex shape of the medium is provided in a regular geometric shape can use lithography technology, etc., and the interval between the concave portion in the medium and the adjacent concave portion is the same as the other concave portions in the medium. It can be made the same as the interval between the adjacent concave portions.
When ejecting droplets onto a flat medium having no uneven shape, a medium having a hydrophobic (water-repellent) region and a hydrophilic region described in the cited document 1, a charged region and a non-charged region are used as the medium. Any of a medium having an electrode and a medium having an electrode formed in a predetermined pattern can be used.

前記液滴吐出装置から前記媒体上への液滴の吐出は、吐出ヘッドおよび媒体の少なくとも一方を任意の方向に独立して移動させることによって吐出すればよいが、通常は、吐出ヘッドおよび媒体の少なくとも一方を直交する2方向に独立して移動させることによって行われる。   The ejection of droplets from the droplet ejection device onto the medium may be performed by independently moving at least one of the ejection head and the medium in any direction. It is performed by moving at least one of them independently in two orthogonal directions.

代表的には、いわゆるX−Yプロッターである。その実施形態の1例としては、吐出ヘッドをX方向に、媒体をY方向に移動させる構成を例示することができるが、吐出ヘッドをY方向に、媒体をX方向に移動させてもよい。もちろん、吐出ヘッド4および媒体1のいずれか一方をXおよびYの2方向に移動させてもよい。X−Yプロッターの構成は周知であるので、詳細な説明は省略する。   Typically, it is a so-called XY plotter. As an example of the embodiment, a configuration in which the ejection head is moved in the X direction and the medium is moved in the Y direction can be exemplified, but the ejection head may be moved in the Y direction and the medium may be moved in the X direction. Of course, any one of the ejection head 4 and the medium 1 may be moved in two directions of X and Y. Since the configuration of the XY plotter is well known, detailed description thereof is omitted.

本発明の液滴吐出装置は、前記吐出口に近接して、光計測用の光ファイバーの開口部を装備している。そして、前記光ファイバーは、光ファイバーの光軸方向と液滴の吐出方向が、並行又は直交しない角度になるように装備されていることを特徴とする。   The droplet discharge device of the present invention is equipped with an optical fiber opening for optical measurement in the vicinity of the discharge port. The optical fiber is equipped so that the optical axis direction of the optical fiber and the discharge direction of the droplets are at an angle that is not parallel or orthogonal.

さらには、光ファイバーの光軸方向と液滴の吐出方向が、吐出口と媒体表面との間で交差する角度になるように前記光ファイバーと前記吐出口が装備されてもよい。
この場合、装置の液滴吐出口から液滴が吐出されたことが、光ファイバーの光計測により確認できるという特徴を併せ持つことができる。
Furthermore, the optical fiber and the ejection port may be provided so that the optical axis direction of the optical fiber and the ejection direction of the droplets are at an angle that intersects between the ejection port and the medium surface.
In this case, it is possible to have a feature that it can be confirmed by optical measurement of the optical fiber that the droplet is discharged from the droplet discharge port of the apparatus.

本発明の液滴吐出装置の光計測で計測される光は、蛍光または反射光または透過光または偏光がある。   The light measured by the optical measurement of the droplet discharge device of the present invention includes fluorescence, reflected light, transmitted light, or polarized light.

蛍光を光計測する場合は、励起光を媒体に照射し、その励起光により発生する蛍光を、光ファイバーで拾い計測する。反射光を光計測する場合は、反射光を起こす光源の光を媒体に照射して、その照射光を反射した反射光を光ファイバーで拾い計測する。
透過光を光計測する場合は、光ファイバー側から見て、媒体の反対側に光源を置き、媒体を照射した光が媒体を透過した光である透過光を光ファイバーで拾い計測する。
In the case of optical measurement of fluorescence, the medium is irradiated with excitation light, and the fluorescence generated by the excitation light is picked up by an optical fiber and measured. When optically measuring reflected light, the medium is irradiated with light from a light source that generates the reflected light, and the reflected light reflected from the irradiated light is picked up by an optical fiber and measured.
When optically measuring transmitted light, a light source is placed on the opposite side of the medium as viewed from the optical fiber side, and the transmitted light, which is light transmitted through the medium, is picked up by the optical fiber and measured.

偏光を光計測する場合は、光ファイバー側から見て、媒体の反対側に光源と偏光フィルターを置き、偏光フィルターを透過して偏光となった光を媒体に照射する。その偏光と直交するように偏光フィルターを光ファイバーの光の入射口に敷設することにより媒体を照射する偏光は光ファイバーで検出されなくなるが、媒体の表面や凹部分に、複屈折特性の物質が存在すれば、光源側からの光の偏光面が変化して、光ファイバー側の偏光フィルターを通過し、結果として、光ファイバーで透過光を拾い計測することができる。   When optically measuring the polarization, a light source and a polarizing filter are placed on the opposite side of the medium as viewed from the optical fiber side, and the medium is irradiated with light that has been polarized through the polarizing filter. By laying a polarizing filter at the light entrance of the optical fiber so as to be orthogonal to the polarized light, the polarized light that irradiates the medium cannot be detected by the optical fiber, but there is a birefringent property substance on the surface or concave portion of the medium. For example, the plane of polarization of the light from the light source side changes and passes through the polarization filter on the optical fiber side. As a result, the transmitted light can be picked up and measured by the optical fiber.

本発明は、インクジェットまたはジェットディスペンサーの吐出機構の吐出口の近傍に、光ファイバーの開口部を備え、その光ファイバーで媒体上の標識又は媒体の凹部若しくは凸部を光学的に計測することにより、正確に媒体上に吐出液滴を着弾させることを特徴とする。   In the present invention, an optical fiber opening is provided in the vicinity of the discharge port of the discharge mechanism of an ink jet or jet dispenser, and a mark on the medium or a concave portion or a convex portion of the medium is optically measured with the optical fiber. It is characterized in that a discharged droplet is landed on a medium.

インクジェットまたはジェットディスペンサーの吐出機構の吐出口の近傍に光ファイバーを固定しており、光ファイバーの光軸と、インクジェットまたはディスペンサーの液滴吐出口の相対位置は、あらかじめ決定されているので、光ファイバーで媒体の凹部分の位置を計測できれば、相対位置の情報を利用して、簡単に、液滴吐出口が正確に、凹部分に液滴を着弾できる位置に液滴吐出口を移動することができる。そして、適切な位置に液滴吐出口を移動することにより、液滴を吐出して、凹部分に微小液滴を正確に着弾させることができる。   An optical fiber is fixed in the vicinity of the ejection port of the ejection mechanism of the inkjet or jet dispenser, and the relative position between the optical axis of the optical fiber and the droplet ejection port of the inkjet or dispenser is determined in advance. If the position of the concave portion can be measured, the information on the relative position can be used to easily move the droplet discharge port to a position where the droplet discharge port can land the droplet on the concave portion accurately. Then, by moving the droplet discharge port to an appropriate position, the droplet can be discharged and the minute droplet can be accurately landed on the concave portion.

媒体が凹凸形状の平板である媒体の場合は、光ファイバーで媒体上の標識又は媒体の凹部若しくは凸部を光学的に計測することにより、正確に吐出液滴を凹位置に着弾させることができる。
すなわち、媒体の凹位置を光学的に直接計測することにより、あるいは、媒体の凹位置から一定の間隔を空けた媒体の凸形状の一部分に、光信号の変化を起こすように標識をあらかじめ敷設したうえで、その標識部分を光ファイバーで光計測することにより、正確に吐出液滴を凹位置に着弾させることができる。
標識により凹位置を認識させる方法の場合は、標識と凹凸部分の相対位置に関する情報があれば、凹凸部分の位置情報が、標識を検出し認識することにより判定できる。
In the case of a medium in which the medium is a concavo-convex flat plate, the ejected liquid droplets can be accurately landed on the concave position by optically measuring the mark on the medium or the concave or convex part of the medium with an optical fiber.
In other words, a sign is laid in advance so as to cause a change in the optical signal by optically measuring the concave position of the medium directly, or on a part of the convex shape of the medium spaced from the concave position of the medium. In addition, by optically measuring the marked portion with an optical fiber, the ejected liquid droplet can be accurately landed on the concave position.
In the case of the method of recognizing the concave position by the sign, if there is information on the relative position of the sign and the uneven portion, the position information of the uneven portion can be determined by detecting and recognizing the sign.

前記標識とは、光ファイバーを利用した光計測を行えるように光を光強度・照度・屈折・偏光など物理的に変化させることや蛍光物質のように光エネルギーを変換して波長変化させることを起こすことができる目印である。   The label causes the light to be physically changed such as light intensity, illuminance, refraction, and polarization so that optical measurement using an optical fiber can be performed, or the light energy is converted and the wavelength is changed like a fluorescent substance. It is a landmark that can.

光計測の方法が蛍光である場合には、いずれの材質の媒体を用いることができるが、媒体に自家蛍光が少ないガラスや金属を用いることが望ましく、媒体上に蛍光を発する蛍光物質を標識として敷設しておく。ここで、蛍光物質を敷設する手段としては、媒体表面に蛍光物質を塗布する、蛍光物質のシートを貼付する、蛍光物質を溶解した液を噴霧する、あるいは、インクや接着剤などに蛍光物質を混練して印刷または塗布する等がある。媒体表面の標識としての蛍光物質は、点として敷設してよく、あるいは、線形状で敷設してもよく、あるいは、幾何学模様として敷設してもよく、あるいは、凹凸の凸部分面の全面に敷設してもよい。
また、媒体が透明な素材で構成され、励起光を吸収することなく、あるいは、蛍光波長の光を透過する材料であれば、蛍光物資は、光ファイバーの端面から見れば、裏面側の媒体表面に敷設してもよい。
さらに、光を透過できる素材で媒体であって、蛍光の励起波長および蛍光波長が透過できる媒体であれば、反射光だけでなく、透過光を用いて蛍光が計測できる。
When the optical measurement method is fluorescence, any material medium can be used, but it is desirable to use glass or metal with low autofluorescence as the medium, and a fluorescent substance that emits fluorescence on the medium is used as a label. Lay it down. Here, as the means for laying the fluorescent substance, the fluorescent substance is applied to the surface of the medium, the fluorescent substance sheet is attached, the fluorescent substance dissolved liquid is sprayed, or the fluorescent substance is applied to the ink or the adhesive. Kneading and printing or coating. The fluorescent substance as a label on the surface of the medium may be laid as a point, or may be laid in a linear shape, or may be laid as a geometric pattern, or on the entire surface of the convex and concave portions. May be laid.
In addition, if the medium is made of a transparent material and does not absorb excitation light, or is a material that transmits light of a fluorescence wavelength, the fluorescent material can be seen on the medium surface on the back side when viewed from the end face of the optical fiber. May be laid.
Furthermore, if the medium is a material that can transmit light and can transmit the excitation wavelength and fluorescence wavelength of fluorescence, fluorescence can be measured using not only reflected light but also transmitted light.

光計測の方法が反射光とする場合は、媒体の表面を鏡面状あるいは、乱反射する状態にすることにより、反射光の信号差を生じさせることで光計測される。
媒体の表面が金属など光反射しやすい素材または表面が鏡面処理されている媒体である場合は、媒体の一部分の表面を荒らして、入射光が散乱するようにして標識とすることができ、逆に、媒体がセラミック等のように媒体の表面に入射する光が散乱するような表面状態であれば、標識部分を鏡面処理、金属のメッキ処理あるいはスパッターなどにより蒸着処理を行って、光反射が効率よくできるように処理し標識とすることができる。表面処理により鏡面又は乱反射面とすることができれば、前記したいずれの材質の媒体も使用することができる。
When the optical measurement method is reflected light, optical measurement is performed by causing a signal difference of the reflected light by causing the surface of the medium to have a mirror-like or diffusely reflected state.
If the surface of the medium is a material that easily reflects light, such as metal, or a medium whose surface is mirror-finished, the surface of a part of the medium can be roughened to scatter incident light, and the label can be reversed. In addition, if the medium is in a surface state in which light incident on the surface of the medium is scattered, such as ceramic, the mark portion is subjected to vapor deposition treatment by mirror treatment, metal plating treatment, sputtering, etc. It can be processed and labeled to make it efficient. Any medium made of any of the materials described above can be used as long as the surface can be made into a mirror surface or an irregular reflection surface.

透過光を光計測とする場合であれば、光を透過できる素材で媒体を構成すれば、透過光を検出する方法、すなわち、媒体を透過する光の強度を指標として標的部分を検出することができる。
また、媒体が光透過する素材であり、特定の屈折率を保持する素材で構成されていれば、媒体に入射した光の屈折を利用して、標的部分を検出することができる。
そして、透過光に可視光を用いる場合には、媒体に透過性があるプラスチック、ガラス、石英等を用いることが望ましい。また、透過光に紫外光を用いる場合には、媒体に透過性のある石英を用いることが好ましい。
If transmitted light is used for optical measurement, if the medium is made of a material that can transmit light, a method for detecting the transmitted light, that is, the target portion can be detected using the intensity of light transmitted through the medium as an index. it can.
Further, if the medium is a material that transmits light and is made of a material that maintains a specific refractive index, the target portion can be detected by utilizing the refraction of light incident on the medium.
When visible light is used as transmitted light, it is desirable to use plastic, glass, quartz, or the like that is permeable to the medium. In addition, when ultraviolet light is used as transmitted light, it is preferable to use quartz having transparency as a medium.

凹凸部分の凹部分と凸部分の透過光強度の差異を検知することにより、凹部分の末端の位置情報を判断できる。
また、媒体が光透過する素材であり、特定の屈折率を保持する素材で構成されていれば、媒体に入射した光の屈折を利用して、凹凸部分を検出することができる。媒体の凹凸部分の反対側から入射した光は、媒体の表面から媒体の内部へ光が屈折率を持って入射し進行するが、凹凸部分の媒体の素材の厚みの差により、媒体内部から媒体外部へ出る光の経路が変化するので、その差を検出することで、凹凸部分を検出できる。
By detecting the difference in transmitted light intensity between the concave and convex portions of the concave and convex portions, the position information of the end portions of the concave portions can be determined.
Further, if the medium is a material that transmits light and is made of a material that maintains a specific refractive index, the uneven portion can be detected by using the refraction of light incident on the medium. Light incident from the opposite side of the uneven portion of the medium travels from the surface of the medium to the inside of the medium with a refractive index, but due to the difference in the thickness of the medium material of the uneven portion, Since the path of the light exiting to the outside changes, the uneven portion can be detected by detecting the difference.

凹凸部分がない平坦な表面の媒体を用いることもできる。例えば、媒体の平坦な表面に印刷を行い、媒体の表面に光を透過しない部分を造ることにより、液滴の着弾する部分を区切ることができる。印刷の代わりに、フォトマスクとレジストを用いることで、金属の蒸着を行えば、透過光を用いて検出することもできるし、あるいは、反射光を用いることもできる。   It is also possible to use a medium having a flat surface without an uneven portion. For example, by printing on a flat surface of the medium and creating a portion that does not transmit light on the surface of the medium, the portion where the droplets land can be delimited. If metal deposition is performed by using a photomask and a resist instead of printing, detection can be performed using transmitted light, or reflected light can be used.

偏光を光計測とする場合であれば、媒体を透過する光を偏光とし、媒体の標識として、媒体の表面に偏光フィルムや偏光板などの偏光特性を有する物質を用いることができる。より具体的には、媒体を透過する光の偏光面と、媒体表面の標識部分に敷設した物質の偏光面が直交するように設定すれば、標識部分のみが、光が透過しない、あるいは、透過する光の強度が弱まることにより、標識部分を検出することができる。   If the polarized light is used for optical measurement, the light transmitted through the medium can be polarized light, and a substance having polarization characteristics such as a polarizing film or a polarizing plate on the surface of the medium can be used as a label for the medium. More specifically, if the plane of polarization of the light transmitted through the medium and the plane of polarization of the substance laid on the label portion of the medium surface are set perpendicular to each other, only the label portion does not transmit or transmit light. The label portion can be detected by reducing the intensity of the light.

光計測のための光源は、LEDやレーザーダイオードやハロゲンランプや水銀ランプや電球であってよく、媒体に対して照射でき、かつ、光ファイバーで標識又は凹部分と凸部分の光学信号の差異が検出できればよい。   The light source for optical measurement may be an LED, laser diode, halogen lamp, mercury lamp, or light bulb, which can irradiate the medium, and the optical fiber detects the difference in optical signal between the marker or the concave portion and the convex portion. I can do it.

光を吐出ノズル側から媒体に照射する場合は、光源の光は、光ファイバーを通して照射することが好ましく、照射する光と検出する光を1本の光ファイバーで通して行うことが好ましい。   When the medium is irradiated with light from the discharge nozzle side, the light from the light source is preferably irradiated through an optical fiber, and it is preferable that the irradiation light and the detected light are transmitted through a single optical fiber.

また、光ファイバーの端面は、集光光学系が備わっていることが好ましい。
端面の集光光学系により、光ファイバーを通す光を端面外側で集光することができ、その端面と焦点の間の距離である焦点距離が定められ、光ファイバー端面と対象物である媒体との距離を変えることによる光信号変化を利用して、光ファイバー端面と媒体との距離を計測することができる。
予め光ファイバーの端面と液滴吐出口の相対的な空間位置の情報を得ておけば、光ファイバーと媒体の距離の計測情報を基に、液滴吐出口と媒体との距離を把握することができる。
Moreover, it is preferable that the end surface of an optical fiber is equipped with the condensing optical system.
The light condensing optical system on the end face can collect the light passing through the optical fiber outside the end face, the focal distance that is the distance between the end face and the focal point is determined, and the distance between the end face of the optical fiber and the target medium The distance between the end face of the optical fiber and the medium can be measured using the change in the optical signal caused by changing.
If the information on the relative spatial position of the end face of the optical fiber and the droplet discharge port is obtained in advance, the distance between the droplet discharge port and the medium can be grasped based on the measurement information of the distance between the optical fiber and the medium. .

光ファイバーの光軸方向と液滴の吐出方向が、吐出口と媒体表面との間で交差する角度になるように前記光ファイバーと前記吐出口を装備することにより、光ファイバーの光軸を通過する液滴が、光ファイバーで計測している光を受けることにより計測中の光線が不連続になり、その光信号を光ファイバーで捉えることにより、液滴が吐出されていることを検知できる。   Droplets that pass through the optical axis of the optical fiber by equipping the optical fiber and the discharge port so that the optical axis direction of the optical fiber and the discharge direction of the droplet intersect at an angle between the discharge port and the medium surface However, by receiving the light being measured by the optical fiber, the light beam being measured becomes discontinuous, and by detecting the optical signal by the optical fiber, it can be detected that the droplet is being ejected.

本発明は、本発明の光ファイバーの光計測機能を、液滴吐出機能と独立に利用することもでき、媒体のひとつひとつの凹部分で、スクリーニング対象の微生物が増殖や反応しているかどうかの微生物の評価を蛍光や反射光や透過光の光信号の差異を利用して行うこともできる。
微生物細胞をソーティングするために、微生物を個別に凹凸を保持した媒体に並べ、その微生物の特性を光計測で評価することもできる。
In the present invention, the optical measurement function of the optical fiber of the present invention can be used independently of the droplet discharge function, and it is possible to determine whether microorganisms to be screened are growing or reacting in each concave portion of the medium. The evaluation can also be performed using the difference in the optical signals of fluorescence, reflected light, and transmitted light.
In order to sort the microorganism cells, the microorganisms can be individually arranged on a medium having irregularities, and the characteristics of the microorganisms can be evaluated by optical measurement.

以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係る液滴吐出装置についてジェットディスペンサーの例により詳細に説明する。   Hereinafter, a liquid droplet ejection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings using an example of a jet dispenser.

図1は、ジェットディスペンサーを用いた微生物を媒体上に吐出して微生物を分離および/または配列する液滴吐出装置100の概略斜視図である。図1に示すように、ディスペンサーヘッド部1と空気圧をヘッド部に伝えるチューブ24とヘッド部1の電磁弁制御用コード25と電磁弁開閉制御器23から構成されるディスペンサーは、微小液滴を吐出する吐出ノズル2を備え、光ファイバー3は、その光軸中心に集光する光学系である光ファイバー端の集光装置4に接続されており、前記集光装置4は、ディスペンサーのディスペンサーヘッド部1に敷設して配置している。   FIG. 1 is a schematic perspective view of a droplet discharge device 100 that discharges microorganisms using a jet dispenser onto a medium to separate and / or arrange microorganisms. As shown in FIG. 1, a dispenser comprising a dispenser head unit 1, a tube 24 for transmitting air pressure to the head unit, a solenoid valve control code 25 for the head unit 1 and a solenoid valve opening / closing controller 23 ejects micro droplets. The optical fiber 3 is connected to a condensing device 4 at the end of the optical fiber, which is an optical system that condenses the light at the center of the optical axis, and the condensing device 4 is connected to the dispenser head 1 of the dispenser. It is laid and placed.

ディスペンサーヘッド部1には、吐出される液が充填されており、電磁弁開閉制御器23により、ディスペンサーヘッド部1に組み込まれている電磁弁を開閉することにより、チューブ24の空気圧でもって液滴として吐出される。
ディスペンサー1の吐出ノズル2の吐出口から光ファイバーの光軸との間の距離は10cm以内が望ましく、さらには2cm以内が望ましく、さらには5mm以内が望ましいが、液滴を塗布する媒体に、ディスペンサーの吐出出口が液滴を吐出でき、上述したように媒体の標識を光ファイバーが検出できることができれば、どのような距離であってもよい
The dispenser head portion 1 is filled with the liquid to be discharged, and the electromagnetic valve opening / closing controller 23 opens and closes the electromagnetic valve incorporated in the dispenser head portion 1, thereby causing the liquid droplets with the air pressure of the tube 24. Are discharged.
The distance between the discharge port of the discharge nozzle 2 of the dispenser 1 and the optical axis of the optical fiber is preferably within 10 cm, more preferably within 2 cm, and even more preferably within 5 mm. Any distance may be used as long as the discharge outlet can discharge the droplet and the optical fiber can detect the medium mark as described above.

ディスペンサーヘッド部1と光ファイバー端の集光装置4は、XYZ移動ロボット5に連結している。ディスペンサーヘッド部1と光ファイバー端の集光装置4をX軸方向およびZ軸方向にロボット5で移動させ、かつ、媒体6は、Y軸方向にロボット5で移動させることにより、XYZ軸の移動を行う。図では、ディスペンサーヘッド部1と光ファイバー端の集光装置4が一体の装置として、ロボット5により移動するように図示されているが、別々に移動するように構成されてもよい。   The dispenser head unit 1 and the light collecting device 4 at the optical fiber end are connected to an XYZ mobile robot 5. By moving the dispenser head unit 1 and the condensing device 4 at the end of the optical fiber by the robot 5 in the X-axis direction and the Z-axis direction, and moving the medium 6 by the robot 5 in the Y-axis direction, the movement of the XYZ axes can be performed. Do. In the drawing, the dispenser head unit 1 and the light collecting device 4 at the end of the optical fiber are illustrated as being moved by the robot 5 as an integrated device, but may be configured to move separately.

ディスペンサー1はパーソナルコンピューター(PC:図示せず)との通信として、PCとの制御および情報の通信22ができ、ディスペンサーによる液滴吐出の制御が行われる。XYZ移動ロボット5もPCとの制御および情報の通信22ができ、ディスペンサーヘッド部1と光ファイバー端の集光装置4をX軸およびZ軸の移動制御が行われる。   The dispenser 1 can communicate with the PC and communicate information 22 as communication with a personal computer (PC: not shown), and the droplet discharge is controlled by the dispenser. The XYZ mobile robot 5 can also control and communicate information 22 with the PC, and the movement control of the X-axis and Z-axis is performed on the dispenser head unit 1 and the condensing device 4 at the optical fiber end.

媒体を照射する励起光を光ファイバーに送る光源器かつ媒体側からの光ファイバー導波光の検出器21は、光ファイバー3に対して特定波長の光を送り出して、光ファイバー端の集光装置4を介して媒体に対して光を照射する。その照射により発生した蛍光は、光ファイバー端の集光装置4を介して、光ファイバー3に送り出され、媒体を照射する励起光を光ファイバー3に送る光源器21かつ媒体側からの光ファイバー導波光の検出器21まで導かれる。媒体を照射する励起光を光ファイバーに送る光源器かつ媒体側からの光ファイバー導波光の検出器21は光ファイバー3を介して導かれた蛍光の強度を測定する。   A light source device for sending excitation light for irradiating a medium to an optical fiber and a detector 21 for optical fiber guided light from the medium side send out light of a specific wavelength to the optical fiber 3 and pass through the condensing device 4 at the end of the optical fiber. Is irradiated with light. The fluorescence generated by the irradiation is sent to the optical fiber 3 through the light collecting device 4 at the end of the optical fiber, and the light source 21 that sends the excitation light for irradiating the medium to the optical fiber 3 and the optical fiber waveguide light detector from the medium side. Guided to 21. A light source for sending excitation light for irradiating the medium to the optical fiber and a detector 21 for the optical fiber guided light from the medium side measure the intensity of the fluorescence guided through the optical fiber 3.

その蛍光強度信号は、PCとの制御および情報の通信22によりデジタル情報として、PCに送信される。また、PCとの制御および情報の通信22を介して、媒体を照射する励起光を光ファイバーに送る光源器かつ媒体側からの光ファイバー導波光の検出器21の制御が行われる。   The fluorescence intensity signal is transmitted to the PC as digital information through control and information communication 22 with the PC. Further, the control of the light source device that sends the excitation light for irradiating the medium to the optical fiber and the optical fiber waveguide light detector 21 from the medium side is performed through the control 22 and information communication 22 with the PC.

図2は、媒体の一例として、矩形の平板に凹凸形状を有する媒体の例を示す。図2にあるように、媒体6は、凹部分7が、規則正しく配列するように形成された平板である。
図3には、媒体の断面部分を示す図で、図2中の点線8における媒体6の凹凸形状断面9を示した。
FIG. 2 shows an example of a medium having an uneven shape on a rectangular flat plate as an example of the medium. As shown in FIG. 2, the medium 6 is a flat plate formed such that the concave portions 7 are regularly arranged.
FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional portion of the medium, and shows an uneven-shaped cross section 9 of the medium 6 along a dotted line 8 in FIG.

図4、図5および図6は透過光を計測する方法について説明している。
図4に示したが、光源10からの光源光11は、媒体9の凸部分あるいは凸部分と同じ厚みの部分に照射して、その透過光である凸部分を透過した光12を光ファイバー3に連結した光ファイバー端の集光装置4で集光して検知する。光源10としては、図4にはLEDを例示したが、限定されるものではなく、半導体レーザーやハロゲンランプや水銀ランプや蛍光灯などの光源も利用できる。
4, 5 and 6 describe a method of measuring transmitted light.
As shown in FIG. 4, the light source light 11 from the light source 10 irradiates the convex portion of the medium 9 or a portion having the same thickness as the convex portion, and the light 12 transmitted through the convex portion as the transmitted light is applied to the optical fiber 3. Light is collected and detected by the condensing device 4 at the end of the connected optical fiber. As the light source 10, an LED is illustrated in FIG. 4, but the light source 10 is not limited, and a light source such as a semiconductor laser, a halogen lamp, a mercury lamp, or a fluorescent lamp can be used.

図5に示すように、媒体を並行移動して光源10からの光照射部分を凹部分が照射されるように移動すれば、凹部分を透過した光13として、透過する光強度は相対的に上昇して、光信号として照度が向上したことが検知でき、光ファイバー3の光軸が媒体の凹部分の範囲内であることが検知できる。
図5のように、凹部分の位置が検知できれば、次に、光ファイバー3の光軸位置からディスペンサーの吐出ヘッド2の吐出口位置の間隔の長さ分だけ、図6のように媒体9を移動させることにより、液滴の吐出口に媒体の凹部分位置を合せることができ、凹部分に着弾できるように液滴14を吐出できる。
As shown in FIG. 5, when the medium is moved in parallel so that the light irradiation portion from the light source 10 is moved so that the concave portion is irradiated, the light intensity transmitted through the concave portion is relatively It can be detected that the illuminance is improved as an optical signal, and that the optical axis of the optical fiber 3 is within the range of the concave portion of the medium.
If the position of the concave portion can be detected as shown in FIG. 5, then the medium 9 is moved as shown in FIG. 6 by the length of the distance from the optical axis position of the optical fiber 3 to the discharge port position of the discharge head 2 of the dispenser. By doing so, the position of the concave portion of the medium can be aligned with the discharge port of the liquid droplet, and the droplet 14 can be discharged so as to land on the concave portion.

媒体は、リソグラフィー技術などを利用して、凹凸形状を規則正しい幾何学形状とすることができ、媒体中の凹部分とその隣の凹部分の間隔は、媒体中の他の凹部分とその隣の凹部分の間隔と同じに作製することができる。このような媒体では媒体の凹凸の一番端の凹部分が検知できれば、一定の移動距離で媒体を移動させていけば、液滴の吐出口が凹部分に一致するように、媒体を移動させることができ、1回の移動に伴い、1滴の液滴を吐出して、次に、1回の移動を行い、1滴の液滴を吐出することを、凹部分の数だけ繰り返し操作すれば、媒体の凹部分に液滴を正しく吐出し着弾させることができる。   The medium can be formed into a regular geometric shape by using a lithography technique or the like, and the distance between the concave portion in the medium and the adjacent concave portion is equal to the other concave portion in the medium and the adjacent portion. It can be made the same as the interval between the concave portions. In such a medium, if the concave portion at the extreme end of the concave / convex portion of the medium can be detected, the medium is moved so that the droplet discharge port coincides with the concave portion if the medium is moved at a certain moving distance. It is possible to repeat the operation for the number of recesses by discharging one drop of liquid with one movement, then performing one movement and discharging one drop of liquid. In this case, it is possible to correctly eject and land the droplet on the concave portion of the medium.

媒体が幾何学的に規則正しい凹凸形状でなくても、媒体を一定の長さの距離を小刻みに移動させながら、凸部分の透過光強度と凹部分の透過光強度を計測することにより、凹部分と凸部分を識別することができ、凹部分の位置を検知して、光ファイバーの光軸とディスペンサーの液滴吐出口との距離の長さ分を媒体を移動させることにより、正確に、凹部分に着弾させることができ、続いて、液滴を吐出するためには、直前の移動した距離分を媒体を元の位置方向に移動させて、透過光を計測する操作を繰り返すことで、順番に、凹部分に液滴を着弾させ、媒体全体の凹部分に液滴を着弾させることができる。   Even if the medium is not geometrically regular irregularities, by measuring the transmitted light intensity of the convex part and the transmitted light intensity of the concave part while moving the medium by a distance of a certain length, By detecting the position of the concave portion and moving the medium by the length of the distance between the optical axis of the optical fiber and the droplet discharge port of the dispenser, the concave portion can be accurately identified. Subsequently, in order to discharge the droplets, the medium is moved in the original position direction by the distance moved immediately before, and the operation of measuring the transmitted light is repeated in order. The liquid droplets can be landed on the concave portions and the liquid droplets can be landed on the concave portions of the entire medium.

媒体が光透過しない材料であっても、図7に示したように、媒体の凸部分あるいは、凸部分と同じ厚みの部分に、光学的に識別可能な標識を敷設することにより、凹部分の位置の検知が可能となる。
標識は、光ファイバーを用いて光学的に計測できる光信号を発することができるものであれば何でもよく、図7では、蛍光物質を標識として、蛍光特性を有する標識物17を媒体に塗布している例を示している。図7では、標識の蛍光物質を励起させるための励起光15を光ファイバー4から照射し、その励起光で発生した蛍光16を光ファイバーで検知している。
媒体の標識部分と、一番端の凹部分との距離があらかじめ設定あるいは計測できていれば、まず、光ファイバーの光軸が凹部分の範囲に収まるように、媒体の標識部分と、一番端の凹部分との距離分を媒体移動させ、続いて、光ファイバーの光軸とディスペンサーの液滴吐出口との距離分を媒体移動させることにより、図8のように、液滴吐出口は、一番端の凹部分に着弾できる液滴14を吐出ができる状態となる。その隣の凹部分には、媒体が幾何学的な一定パターンの凹凸形状であれば、隣り合う凹部分間の距離分を媒体移動させれば、隣の凹部分に、液滴吐出口を配置することができる。
Even if the medium is a material that does not transmit light, as shown in FIG. 7, an optically identifiable marker is laid on the convex portion of the medium or a portion having the same thickness as the convex portion. The position can be detected.
The label may be anything as long as it can emit an optical signal that can be optically measured using an optical fiber. In FIG. 7, a label 17 having fluorescence characteristics is applied to a medium using a fluorescent substance as a label. An example is shown. In FIG. 7, excitation light 15 for exciting the labeled fluorescent substance is irradiated from the optical fiber 4, and fluorescence 16 generated by the excitation light is detected by the optical fiber.
If the distance between the marked portion of the medium and the concave portion at the end can be set or measured in advance, first, the marked portion of the medium and the extreme end are adjusted so that the optical axis of the optical fiber is within the range of the concave portion. By moving the medium by the distance from the concave portion of the liquid, and then moving the medium by the distance between the optical axis of the optical fiber and the droplet discharge port of the dispenser, the droplet discharge port is The droplet 14 that can land on the concave portion at the end is ready to be discharged. If the medium is a concave / convex shape with a geometrically constant pattern in the adjacent concave portion, a droplet discharge port is arranged in the adjacent concave portion if the medium is moved by the distance between the adjacent concave portions. be able to.

媒体表面の標識としての蛍光物質は、点として敷設してよく、あるいは、線形状で敷設してもよく、あるいは、幾何学模様として敷設してもよく、あるいは、凹凸の凸部分面の全面に敷設してもよい。   The fluorescent substance as a label on the surface of the medium may be laid as a point, or may be laid in a linear shape, or may be laid as a geometric pattern, or on the entire surface of the convex and concave portions. May be laid.

凹部分が媒体に規則正しく、例えば、行列状態で配置していれば、その端の凹部分は、上述のように透過光などを検出することにより、位置情報を検出できる。
あるいは、規則正しく行例として配列した凹部分以外に、標識として凹部分を媒体に形成してもよい。
If the concave portions are regularly arranged on the medium, for example, in a matrix state, the position information can be detected by detecting the transmitted light or the like at the concave portions at the ends.
Alternatively, in addition to the concave portions regularly arranged as line examples, the concave portions may be formed on the medium as marks.

媒体が幾何学的規則正しい凹凸形状でなくても、凹部分の周辺の凸部分の面に、光計測できる標識を配置できれば、光ファイバーの光軸を移動させながら、光計測を行うことで、隣り合う凹部分を渡りながら、媒体の凹部分に液滴を吐出し着弾させることができる。   Even if the medium is not geometrically regular uneven shape, if a marker capable of optical measurement can be placed on the surface of the convex part around the concave part, it is adjacent by performing optical measurement while moving the optical axis of the optical fiber A liquid droplet can be discharged and landed on the concave portion of the medium while crossing the concave portion.

図9及び図10および図11には、反射光を計測する場合について示している。光を反射する特性を有する標識物18を媒体に敷設し標識とすれば、その部分に光ファイバー3から送られた光が、光ファイバー端の集光装置4を介して、媒体に対して照射する光19となり、反射特性を有する標識物18に照射されて、反射光20として、光ファイバー端の集光装置4を介して拾われ計測される。続いて、反射光を計測しながら、媒体を移動させると、媒体の一番端側の凹部分と光ファイバーの光軸とが一致するように移動することとなり、図10のように光ファイバー端の集光装置4を介して媒体に対して照射する光19が媒体を通過するようになり、結果として反射光が計測されなくなる。続いて、光ファイバーの光軸とディスペンサーの液滴吐出口との距離分を媒体移動させることにより、図11のように、液滴吐出口は、一番端の凹部分に着弾できる液滴14を吐出ができる状態となる。
その隣の凹部分には、媒体が幾何学的な一定パターンの凹凸形状であれば、隣り合う凹部分間の距離分を媒体移動させれば、隣の凹部分に、液滴吐出口を配置することができる。
9, 10, and 11 show a case where reflected light is measured. If a sign 18 having a property of reflecting light is laid on a medium to be used as a sign, the light transmitted from the optical fiber 3 to that portion is irradiated onto the medium via the light collecting device 4 at the end of the optical fiber. 19 is irradiated on the sign 18 having the reflection characteristic, and is picked up and measured as reflected light 20 through the light collecting device 4 at the end of the optical fiber. Subsequently, when the medium is moved while measuring the reflected light, the concave portion on the most end side of the medium moves so that the optical axis of the optical fiber coincides, and as shown in FIG. The light 19 irradiating the medium through the optical device 4 passes through the medium, and as a result, the reflected light is not measured. Subsequently, by moving the medium by the distance between the optical axis of the optical fiber and the droplet discharge port of the dispenser, the droplet discharge port causes the droplet 14 that can land on the concave portion at the end as shown in FIG. It will be in the state which can discharge.
If the medium is a concave / convex shape with a geometrically constant pattern in the adjacent concave portion, a droplet discharge port is arranged in the adjacent concave portion if the medium is moved by the distance between the adjacent concave portions. be able to.

以下、本発明の実施例を例示するが、本発明はこの例に限定されるものではない。   Examples of the present invention are illustrated below, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
ディスペンサーとして武蔵エンジニアリング製のジェットディスペンサーCyberJet2を用いて、そのディスペンサーヘッドの移動には、XYZ移動ロボットとして、武蔵エンジニアリング社製のXYZ駆動の卓上ロボットSHOTMASTER−DSを用いた。
ディスペンサーヘッド部をロボットに固定している治具を介して、光ファイバーの集光端面を固定する治具を固定して、ディスペンサーヘッド部と光ファイバーを一体とすることにより、ジェットディスペンサーの吐出口に光ファイバーの開口部を近接させた。
Example 1
A jet dispenser CyberJet 2 made by Musashi Engineering was used as the dispenser, and an XYZ-driven desktop robot SHOTMASTER-DS made by Musashi Engineering was used as the XYZ moving robot for moving the dispenser head.
Fixing the light collecting end face of the optical fiber via the jig fixing the dispenser head to the robot, and integrating the dispenser head with the optical fiber, the optical fiber is connected to the discharge port of the jet dispenser. The openings of were close.

光ファイバーは、日本板硝子社製の蛍光検出器FLE1100に接続し、励起光の導光と蛍光の導光を1本の光ファイバーで行った。用いた装置の励起光波長は470nm、検出蛍光波長は530nmである。光ファイバーの先端に光ファイバー端の集光装置が接続されているものを用いた。   The optical fiber was connected to a fluorescence detector FLE1100 manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd., and the excitation light was guided and the fluorescence was guided by a single optical fiber. The excitation light wavelength of the used apparatus is 470 nm, and the detection fluorescence wavelength is 530 nm. An optical fiber having an optical fiber end condensing device connected to the tip of the optical fiber was used.

励起光の光源はLEDであるので、その波長スペクトルは励起光波長である470nmを中心として長波長側と短波長側に広がりを持っており、蛍光検出装置の検出蛍光波長付近まで波長のスペクトルの裾野部分が微弱な光であるが広がっている。実際の装置計測では、光の反射が起きる面に光ファイバー端の集光装置の焦点を近接すると、微小な信号を捉えることができ、反射する物体の有無で微小な信号変化を捉えることができる。この微小信号変化を検出することで、蛍光検出装置であるが、媒体の反射特性の差異がある部分が検出できる。   Since the light source of the excitation light is an LED, its wavelength spectrum has a long wavelength side and a short wavelength side centering on the excitation light wavelength of 470 nm, and the wavelength spectrum extends to the vicinity of the detection fluorescence wavelength of the fluorescence detection device. The skirt part is faint but spreads. In actual device measurement, a minute signal can be captured when the focal point of the condensing device at the end of the optical fiber is brought close to a surface where light reflection occurs, and a minute signal change can be captured based on the presence or absence of a reflecting object. By detecting this minute signal change, the fluorescence detection apparatus can detect a portion having a difference in the reflection characteristics of the medium.

5cmの正方形形状の透明ガラス素材に、横80個、縦80個の合計6400個の穴を形成させて、媒体とした。媒体の1個の穴の大きさは、直径400μm、中央深さ200μmであり、穴と穴の間の距離は200μmとした。   A total of 6400 holes, 80 horizontal and 80 vertical, were formed in a 5 cm square transparent glass material to obtain a medium. The size of one hole of the medium was a diameter of 400 μm, a center depth of 200 μm, and the distance between the holes was 200 μm.

媒体の標識には、シリコン系接着剤に青色励起して蛍光を発するリボフラビンを練りこみ調製したものを用いて、媒体の一番端の凹部分の穴中央から200μm離れた位置に400μm直径の円形状として付着させ、硬化させた。   For labeling the medium, a riboflavin that is excited by blue excitation in a silicon adhesive and kneaded is prepared, and a circle having a diameter of 400 μm is formed at a position 200 μm away from the center of the hole corresponding to the concave portion at the end of the medium. It was deposited as a shape and cured.

アクリル板を加工して、5cm角のガラス製の媒体を固定するガイドとして作製し、XYZ移動ロボットの可動ステージにあるねじ穴を利用して固定した。   The acrylic plate was processed to prepare a guide for fixing a 5 cm square glass medium, and fixed using a screw hole in a movable stage of an XYZ mobile robot.

XYZ移動ロボットの制御と媒体を照射する励起光を光ファイバーに送る光源器かつ媒体側からの光ファイバー導波光の検出器の光信号計測の動作は、パーソナルコンピューターのプログラムにより制御した。   The control of the XYZ mobile robot and the optical signal measurement operation of the light source device that sends the excitation light for irradiating the medium to the optical fiber and the optical fiber waveguide light detector from the medium side were controlled by a program of a personal computer.

XYZ移動ロボットの駆動制御の命令送信のシリアル通信とロボットとディスペンサーヘッド部とを連結している部分の位置情報の受信のシリアル通信を行うために、シリアル通信RS232Cのケーブルを用いて、パーソナルコンピューターの通信端子とロボットの通信端子の間を接続した。また、光信号情報をパーソナルコンピューターに、シリアル信号を送信するために、シリアル通信RS232Cのケーブルを用いて、パーソナルコンピューターの通信端子と蛍光検出器の通信端子の間を接続した。   The serial communication RS232C cable is used to perform serial communication for transmission of commands for driving control of the XYZ mobile robot and serial communication for reception of position information of the portion connecting the robot and the dispenser head. A connection was made between the communication terminal and the robot communication terminal. In addition, in order to transmit optical signal information to a personal computer, a serial communication RS232C cable was used to connect between the communication terminal of the personal computer and the communication terminal of the fluorescence detector.

ロボットアームの移動速度は、毎秒200mmの速度とした。   The moving speed of the robot arm was 200 mm per second.

パーソナルコンピューターのプログラムで、ロボットとディスペンサーヘッド部とを連結している部分を、媒体の標識の存在位置付近に移動させ、そこから、10μmのステップでX軸方向に移動させながら、光ファイバーにより光信号を検出しつつ、光信号情報と位置情報の対となったデータを取得した。次に、光信号の変化が観測された位置情報を基に基づいて、光信号の変化が観測された位置情報にX軸方向の移動を行った。次に、Y軸方向に10μmピッチで、移動させながら、光信号の計測を行い、光信号の変化が起きた位置情報を得た。以上の動作により媒体の標識位置のXY位置情報が得られた。   In the personal computer program, the part that connects the robot and the dispenser head is moved to the vicinity of the position where the mark on the medium is located. The data which became the pair of optical signal information and position information was acquired. Next, based on the position information where the change of the optical signal was observed, the position information where the change of the optical signal was observed was moved in the X-axis direction. Next, the optical signal was measured while moving in the Y-axis direction at a pitch of 10 μm, and position information where the change of the optical signal occurred was obtained. With the above operation, the XY position information of the label position of the medium is obtained.

標識と位置情報を基に、媒体の一番端に位置する凹部分に移動させて、ジェットディスペンサーを駆動して、1個の液滴に1細胞の微生物を含ませるように液滴を吐出し、媒体中の一番端の凹部分に液滴を着弾させた。続いて、媒体上の隣の凹部分の位置で液滴を吐出できるように、X軸方向に移動させ、同様に、液滴を吐出し、この繰り返し操作を行い、X軸方向の1行中の媒体中の凹部分の数を吐出するまで繰り返した。続いて、Y軸方向に移動させて、X軸の逆方向に移動させつつ、凹部分に液滴を吐出し、その操作をX軸方向の1行中の媒体中の凹部分の数を吐出するまで繰り返した。この操作の繰り返しを行い、媒体上のすべての行の凹部分に液滴を吐出できるまで繰り返した。この一連の操作により、媒体上の凹部分に、液滴を配列することができた。   Based on the label and the position information, the droplet is moved to the concave portion located at the end of the medium, and the jet dispenser is driven to discharge a droplet so that one droplet contains one cell microorganism. Then, a droplet was landed on the concave portion at the extreme end in the medium. Subsequently, the droplet is moved in the X-axis direction so that the droplet can be discharged at the position of the adjacent concave portion on the medium. Similarly, the droplet is discharged, and this operation is repeated. This was repeated until the number of concave portions in the medium was discharged. Subsequently, while moving in the Y-axis direction and moving in the opposite direction of the X-axis, the liquid droplets are ejected to the concave portions, and the operation is performed to eject the number of concave portions in the medium in one line in the X-axis direction. Repeat until This operation was repeated until the liquid droplets could be discharged into the concave portions of all the rows on the medium. Through this series of operations, the droplets could be arranged in the concave portions on the medium.

(実施例2)
実際の微生物分離操作は、実施例1に記載した方法を用いた。液滴として吐出する対象の微生物溶液は、無機塩を含む緩衝液に、フルクトースおよびテトラクロロ金(III)酸を混合した溶液に土壌を懸濁し、10μmのフィルター濾過を行ったものを用いた。
(Example 2)
For the actual microorganism separation operation, the method described in Example 1 was used. The target microbial solution to be discharged as droplets was obtained by suspending soil in a solution in which fructose and tetrachloroauric (III) acid were mixed in a buffer solution containing an inorganic salt, followed by 10 μm filter filtration.

無機塩を含む緩衝液は、滅菌蒸留水中に、5%の溶液A、20%の溶液B、0.1%のSS溶液、0.05%のポリペプトン及び0.025%の乾燥酵母エキスを含む溶液である。溶液Aの組成は、500ミリリットル溶液中に、硫酸アンモニウム20g、硫酸マグネシウム2.465g、硫化鉄7水和物0.0278g、塩化カルシウム2水和物0.147g、および塩化ナトリウム5gを溶解したものである。溶液Bは、リン酸2ナトリウム1水素12水和物35.8gおよびリン酸1カリウム2水素13.61gを含む500ミリリットルの水溶液である。SS溶液の組成は、500ミリリットル容積中に、硫酸亜鉛7水和物0.201g、モリブデン酸アンモニウム4水和物0.015g、硫酸銅5水和物0.02g、塩化コバルト6水和物0.04gおよび硫酸マンガン5水和物0.149gを含む水溶液である。   The buffer containing the inorganic salt is a solution containing 5% solution A, 20% solution B, 0.1% SS solution, 0.05% polypeptone and 0.025% dry yeast extract in sterile distilled water. The composition of solution A is a solution in which 20 g of ammonium sulfate, 2.465 g of magnesium sulfate, 0.0278 g of iron sulfide heptahydrate, 0.147 g of calcium chloride dihydrate, and 5 g of sodium chloride are dissolved in a 500 ml solution. is there. Solution B is a 500 milliliter aqueous solution containing 35.8 g of disodium phosphate monohydrogen dodecahydrate and 13.61 g of potassium monophosphate dihydrogen. The composition of the SS solution is as follows: in 500 ml volume, zinc sulfate heptahydrate 0.201 g, ammonium molybdate tetrahydrate 0.015 g, copper sulfate pentahydrate 0.02 g, cobalt chloride hexahydrate 0 An aqueous solution containing 0.04 g and manganese sulfate pentahydrate 0.149 g.

上記の試料を顕微鏡観察して、微生物の数を計数することにより、液中の微生物の濃度を推定した。ジェットディスペンサーで吐出する直径400μmの1個の液滴の容積中に1個の微生物細胞が含有するように調製したうえで、ジェットディスペンサーで媒体に対して液滴を吐出した。6400個の凹部分がある媒体への液滴の吐出は、30分で完了した。   The above sample was observed under a microscope, and the number of microorganisms was counted to estimate the concentration of microorganisms in the liquid. After preparing so that one microbial cell may contain in the volume of one droplet of 400 micrometers in diameter discharged with a jet dispenser, the droplet was discharged with respect to the medium with the jet dispenser. The ejection of the liquid droplets onto the medium having 6400 concave portions was completed in 30 minutes.

媒体に液滴を吐出したあと、2日間、室温で保持した後、本発明のシステムで反射光として光計測した。媒体の凹部分の光計測結果において、信号が他の凹部分と差がある凹部分が検出できた。   After discharging droplets on the medium, the sample was kept at room temperature for 2 days, and then optically measured as reflected light with the system of the present invention. In the optical measurement result of the concave portion of the medium, the concave portion where the signal is different from other concave portions was detected.

その凹部分には、テトラクロロ金(III)酸を還元し金属の金に変換できる微生物が存在すると考えられ、その凹部分から取り出した液を、無機塩、フルクトース、テトラクロロ金(III)酸を含有する滅菌処理した培地に接種して、5日間、室温で、維持いたところ、微生物の増殖とともに、テトラクロロ金(III)酸が還元されて金のナノ粒子として析出したことを示す紫色の呈色が観察された。   It is considered that there are microorganisms that can reduce tetrachlorogold (III) acid and convert it to metal gold in the concave portion, and the liquid taken out from the concave portion is mixed with inorganic salt, fructose, tetrachlorogold (III) acid. After inoculating the sterilized medium containing and maintaining at room temperature for 5 days, a purple color indicating that tetrachloroauric (III) acid was reduced and precipitated as gold nanoparticles as the microorganisms grew. A color was observed.

本発明により、金イオンを還元する微生物が短時間で分離できた。   According to the present invention, microorganisms that reduce gold ions can be separated in a short time.

(実施例3)
油分汚染土壌を実施例2で用いた組成と同じ無機塩緩衝液で懸濁して土壌懸濁液を調製し、10μmのフィルター濾過を行った。無機緩衝液を用いて、濾過液の10倍希釈列の希釈試料を作製して、蛍光染色試薬アクリジンオレンジで染色して、溶液中の微生物数をオリンパスBX60蛍光顕微鏡で観察することにより計数した。
(Example 3)
The oil-contaminated soil was suspended in the same inorganic salt buffer as that used in Example 2 to prepare a soil suspension, and filtered through a 10 μm filter. A diluted sample of a 10-fold dilution series of the filtrate was prepared using an inorganic buffer, stained with the fluorescent staining reagent acridine orange, and the number of microorganisms in the solution was counted by observing with an Olympus BX60 fluorescence microscope.

ジェットディスペンサーで吐出する直径400μmの1個の液滴の容積中に1個の微生物細胞が含有する菌濃度に濾過液を無機塩緩衝液で希釈調製して、ジェットディスペンサーで媒体に対して液滴を吐出した。   The filtrate is diluted with an inorganic salt buffer solution to the concentration of one microbial cell contained in the volume of one droplet having a diameter of 400 μm discharged by the jet dispenser, and the droplet is applied to the medium with the jet dispenser. Was discharged.

ガラス製の媒体に、6400の液滴を塗布した後、密封できるプラスチック容器であるアネロパック角型ジャーの中に、液滴を配列したガラス製媒体を入れ、さらに、ベンゼン溶液を小さいガラス容器に入れて蓋を行い密封し、室温条件で5日間保持した。ベンゼンは蒸気圧が低く、密封した容器内では気化して、媒体の凹部分の液滴にベンゼンが溶解すると考えられる。対照は、同様に液滴を塗布したガラスの媒体を、アネロパック角型ジャーの中にベンゼンを入れずに密封したものとした。   After 6400 droplets are applied to a glass medium, the glass medium in which the droplets are arranged is placed in an anero-pack square jar, which is a plastic container that can be sealed, and a benzene solution is placed in a small glass container. The lid was sealed and sealed, and kept at room temperature for 5 days. It is considered that benzene has a low vapor pressure and is vaporized in a sealed container, so that benzene is dissolved in droplets corresponding to the concave portions of the medium. As a control, a glass medium similarly coated with droplets was sealed without benzene in an aneropack square jar.

密封し5日経過後に蓋を開けて、ガラス製媒体を取り出し、光ファイバーでの蛍光検出を媒体上の6400個の液滴に対して行った。微生物は細胞内にリボフラビンをビタミン成分として生合成して内包しており、青色光により青緑色の蛍光を発生させる。土壌中の微生物の中で、ベンゼンを有機物として分解利用できる微生物が存在すれば、ベンゼンを利用して増殖し、細胞数を増やす。微生物の細胞数が増加すれば、青色光照射により青緑色の蛍光信号が強く発生すると考えられる。   After sealing and opening the lid after 5 days, the glass medium was taken out, and fluorescence detection with an optical fiber was performed on 6,400 droplets on the medium. Microorganisms biosynthesize and encapsulate riboflavin as a vitamin component in cells, and generate blue-green fluorescence by blue light. If there is a microorganism that can decompose and use benzene as an organic substance among microorganisms in the soil, it grows using benzene and increases the number of cells. If the number of microbial cells increases, a blue-green fluorescence signal is strongly generated by blue light irradiation.

蛍光計測例として、30個の液滴の蛍光計測した結果を図12に示した。対照と比較して、ベンゼン雰囲気下で密閉した媒体中の凹部分の蛍光強度が高いことが計測され、媒体中の凹部分に微生物が増殖していることが示された。すなわち、汚染土壌中にベンゼンを有機物として利用できる微生物が内在することが示された。   As an example of fluorescence measurement, the result of fluorescence measurement of 30 droplets is shown in FIG. Compared with the control, it was measured that the fluorescence intensity of the concave portion in the medium sealed under the benzene atmosphere was higher, and it was shown that the microorganisms were growing in the concave portion in the medium. That is, it was shown that microorganisms that can utilize benzene as an organic substance are inherent in the contaminated soil.

本発明を用いることにより、高価であり、かつ、装置空間を占有し、かつ、ディスペンサーやインクジェットの稼働範囲を制限する高性能カメラ撮影が不要となり、微生物のスクリーニングや微生物のソーティングを簡略な機構で実現することが可能となり、微生物のスクリーニング装置や微生物のソーティング装置のコストを低減でき、あるいは、コンパクト・省スペース化が図れる。   By using the present invention, it is expensive, occupies the device space, and eliminates the need for high-performance camera photography that restricts the operating range of the dispenser and the inkjet, and it is possible to perform screening of microorganisms and sorting of microorganisms with a simple mechanism. This makes it possible to reduce the costs of the microorganism screening device and the microorganism sorting device, or to achieve compactness and space saving.

そのような効果により、汎用的に微生物の探索を進めることができ、微生物機能の有効利用が拡大することにより、製造プロセスなどで革新的な微生物利用が期待され、あるいは、今まで未知であった生理活性成分が容易に、短期間で探索ができ、様々な疾病治療に有効な医薬品開発や、バイオ燃料やバイオプラスチック製造技術開発に貢献することが期待される。   Due to such effects, the search for microorganisms can be promoted on a general basis, and the effective use of microbial functions is expanded, so innovative use of microorganisms is expected in manufacturing processes, etc., or it has been unknown until now. Bioactive ingredients can be easily searched for in a short period of time, and it is expected to contribute to the development of pharmaceuticals effective for the treatment of various diseases and the development of biofuel and bioplastic manufacturing technologies.

さらに、簡易な機械構成により微生物ソーティングに適用が考えられ、複雑な微生物が関与する発酵プロセスやバイオレメディエーションや排水処理の管理場面において、微生物のソーティングが、処理現場近くで対応できる可能性があり、適正な処理により処理期間の短縮などにより経済的にメリットを生じると考えられる。   In addition, it can be applied to microbial sorting with a simple machine configuration, and there is a possibility that microbial sorting can be handled near the treatment site in the management process of fermentation processes, bioremediation and wastewater treatment involving complicated microorganisms, Proper processing is considered to bring about economic benefits by shortening the processing period.

1:ディスペンサーヘッド部
2:吐出ノズル
3:光ファイバー
4:光ファイバー端の集光装置
5:XYZ移動ロボット
6:媒体
7:媒体の凹部分
8:媒体の断面部分を示す点線
9:凹凸形状の媒体の断面
10:光源
11:光源の光
12:凸部分を透過した光
13:凹部分を透過した光
14:吐出した液滴
15:励起光
16:蛍光
17:蛍光特性を有する標識物
18:反射特性を有する標識物
19:照射光
20:反射光
21:媒体を照射する励起光を光ファイバーに送る光源器かつ媒体側からの光ファイバー導波光の検出器
22:PCとの制御および情報の通信
23:電磁弁開閉制御器
24:空気圧をヘッド部に伝えるチューブ
25:電磁弁制御用コード
100:液滴吐出装置



1: Dispenser head unit 2: Discharge nozzle 3: Optical fiber 4: Condensing device 5 at the end of the optical fiber: XYZ mobile robot 6: Medium 7: Recessed portion of the medium 8: Dotted line 9 indicating the cross-sectional portion of the medium 9: Section 10: Light source 11: Light 12 of the light source 12: Light transmitted through the convex portion 13: Light transmitted through the concave portion 14: Discharged droplet 15: Excitation light 16: Fluorescence 17: Marked object 18 having fluorescence characteristics: Reflection characteristics Marked object 19: Irradiation light 20: Reflected light 21: Light source device for sending excitation light for irradiating the medium to the optical fiber and optical fiber waveguide light detector 22 from the medium side: Control with PC and communication of information 23: Electromagnetic Valve opening / closing controller 24: Tube for transmitting air pressure to the head 25: Electromagnetic valve control code 100: Droplet discharge device



Claims (5)

微生物を媒体上に吐出して微生物を分離および/または配列する液滴吐出装置であって、
微生物を分散させた液体を保持する保持容器と、前記保持容器に連通し前記液体を液滴として媒体上に吐出する吐出口と、前記吐出口に近接して、光計測用の光ファイバーの開口部を装備し、液滴を吐出する前記媒体上の目標地点を光ファイバーの開口部から受光した光により確定し、液滴をジェットする方式によって前記媒体上に吐出することを特徴とする液滴吐出装置
A droplet discharge device that discharges microorganisms onto a medium to separate and / or arrange microorganisms,
A holding container for holding a liquid in which microorganisms are dispersed; a discharge port that communicates with the holding container and discharges the liquid as a droplet onto a medium; and an opening of an optical fiber for optical measurement in the vicinity of the discharge port A droplet discharge device characterized by determining a target point on the medium for discharging droplets by light received from an opening of an optical fiber and discharging the droplets onto the medium by jetting the droplets
光ファイバーの光軸方向と液滴の吐出方向が、並行又は直交しない角度になるように前記光ファイバーと前記吐出口が装備されていることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出装置 2. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the optical fiber and the discharge port are provided so that the optical axis direction of the optical fiber and the discharge direction of the droplets are at an angle that is not parallel or orthogonal. 光ファイバーの光軸方向と液滴の吐出方向が、吐出口と媒体表面との間で交差する角度になるように前記光ファイバーと前記吐出口が装備されていることを特徴とする請求項2に記載の液滴吐出装置 The optical fiber and the discharge port are provided so that the optical axis direction of the optical fiber and the discharge direction of the droplets are at an angle that intersects between the discharge port and the medium surface. Droplet discharge device 前記光計測が、蛍光、反射光、透過光及び偏光のいずれかの光を計測するによって行われることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液滴吐出装置 The liquid droplet ejection apparatus according to claim 1, wherein the optical measurement is performed by measuring any one of fluorescence, reflected light, transmitted light, and polarized light. 前記光計測が、1本の光ファイバーで行われることを特徴とする請求項4記載の液滴吐出装置

The liquid droplet ejection apparatus according to claim 4, wherein the optical measurement is performed with a single optical fiber.

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