JP3492570B2 - マイクロピペット及び分注装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、ＤＮＡチップの
製造等、微小体積の液滴を高密度に整列固定するために
好適に用いられる、液滴の体積制御性や製品生産性に優
れたマイクロピペットとこれを用いた分注装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】 近年における遺伝子構造の解析方法の
進歩にはめざましいものがあり、ヒトの遺伝子をはじめ
として、多数の遺伝子構造が明らかにされてきている。
このような遺伝子構造の解析には、顕微鏡スライドガラ
ス等の基板上に数千から一万種類以上の異なる種類のＤ
ＮＡ断片を微小スポットとして整列固定させたＤＮＡチ
ップが用いられるようになってきている。

【０００３】 このＤＮＡチップの製造における微小ス
ポットの形成方法としては、クイル（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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】 ここで、クイル（Ｑ
ＵＩＬＬ）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。

【０００５】 また、ピン＆リング方式は、マイクロプ
レート中の試料溶液をリングでリザーブした後、溶液が
リザーブされたリング内側を貫通するようにしてピン先
でリング内の試料を捉え、基板上にスポットを形成して
いく方法であるが、１回にリザーブできる試料はリング
の数に依存し、従来、その数は数種類程度であることか
ら、数千種から数万種といった試料の微小スポットを形
成するためには、数百から数千回程度の洗浄・乾燥工程
もまた必要となり、従って、生産性は必ずしも高いもの
とは言い難い。

【０００６】 また、スプリングピン方式は、ピン先に
付着した試料を、ピン先を基板に押付けることで基板上
に移して微小スポットを形成する方法であり、スプリン
グを内蔵した二重ピン構造で、ピン、基板の損傷をやわ
らげ、試料を吹き出すものであるが、基本的には１回の
リザーブで１回のスポッテリングしかできず、生産性に
劣っている。更に、これら従来の微小スポットの形成方
法は、すべて試料溶液を大気中にさらした状態で基板上
に運ぶため、運ぶ途中で試料が乾燥し、スポッティング
が出来なくなるといった不具合が生じ、大変高価な試料
溶液の使用効率が悪いといった問題がある。一方、プリ
ンタにおいて実用化されているいわゆるインクジェット
方式を用いてスポッティングする方策も検討されている
が、数千から数万といった試料を個別の流路で形成する
ことは、サイズ的、コスト的に課題が多く、更にインク
ジェット方式は、スポッティング前にそのポンプ内に予
め試料を気泡なく充填する必要があり、そのため、大量
のパージ用試料が必要となり、試料の使用効率が極めて
劣るものであった。また、一般的には、ポンプ室を含む
流路中は高速に液体が移動する方が気泡抜けには良く、
そのため、試料が流路中で攪拌され、例えばデリケート
なＤＮＡ溶液を試料とした場合、ＤＮＡが損傷すること
があった。

【０００７】 本発明は、上述した従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、
微小スポットの形成を高精度且つ高速に可能ならしめる
マイクロピペットと、このマイクロピペットを用いた、
１回に数百から数万の異なる試料を効率良く分注して微
小スポットを形成することが可能な生産性に優れた分注
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】 即ち、本発明によれ
ば、少なくとも１個の基体と、前記基体のうちの少なく
とも１個に配設された少なくとも１個の圧電／電歪素子
とを備えたマイクロピペットであって、前記基体のそれ
ぞれが、外部から試料を注入するための注入口、前記試
料が注入・充填されるキャビティ及び前記試料を吐出す
る吐出口のうちの少なくとも１種を有するとともに、前
記基体が、全体として、前記注入口、前記キャビティ及
び前記吐出口をそれぞれ少なくとも１個有してなり、前
記圧電／電歪素子が、前記キャビティを有する前記基体
の少なくとも１壁面に配設されてなり、前記キャビティ
を有する前記基体が、セラミックスからなり、また、前
記キャビティ内において前記試料が層流で移動するよう
に構成されてなり、前記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前記キャビティ内に
層流置換させながら注入した後、前記圧電／電歪素子の
駆動により前記キャビティ内の体積を変化させ、前記キ
ャビティ内の一定量の前記試料を前記吐出口から吐出さ
せることを特徴とするマイクロピペットが提供される。

【０００９】 本発明のマイクロピペットでは、このよ
うな構成を採用することにより、圧電／電歪素子の駆動
ひとつひとつに対応して微小量液体が吐出口より吐出さ
れ、その容積は微小且つバラツキなく一定である。駆動
周期は、圧電／電歪素子を用いることにより、高周波対
応可能となり、吐出に要する時間も短縮される。また試
料注入後吐出までの間、試料は閉空間内を移動するた
め、途中で乾燥することがない。更には、基体全体を小
さくコンパクトに形成可能であるため、試料が移動する
流路を短くでき、流路壁に試料が付着することによる使
用効率の劣化も低減できる。

【００１０】 上述のように、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前
記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。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、前記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、前記圧電／電歪
素子を駆動させながら前記試料を前記注入口から前記キ
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は、少なくとも１個の基体と、前記
基体のうちの少なくとも１個に配設された少なくとも１
個の圧電／電歪素子とを備えたマイクロピペットであっ
て、前記基体のそれぞれが、外部から試料を注入するた
めの注入口、前記試料が注入・充填されるキャビティ及
び前記試料を吐出する吐出口のうちの少なくとも１種を
有するとともに、前記基体が、全体として、前記注入
口、前記キャビティ及び前記吐出口をそれぞれ少なくと
も１個有してなり、前記圧電／電歪素子が、前記キャビ
ティを有する前記基体の少なくとも１壁面に配設されて
なり、また、前記キャビティを有する前記基体が、セラ
ミックスからなり、前記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、次いで前記試料を前記
注入口から前記キャビティ内に置換させながら注入し、
前記キャビティ内における前記試料の置換完了の終点
を、前記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、前記圧電／電歪素子の駆動により前
記キャビティ内の体積を変化させ、前記キャビティ内の
一定量の前記試料を前記吐出口から吐出させることを特
徴とするものであってもよい。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。

【００１１】 また、前記キャビティ内の流体特性の変
化は、前記圧電／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。

【００１２】 本発明のマイクロピペットにおいては、
前記基体のそれぞれが、前記注入口、前記キャビティ、
及び前記吐出口を複数個有するとともに、前記圧電／電
歪素子を複数個備えてなること、前記基体のそれぞれ
が、前記注入口、前記キャビティ、及び前記吐出口を１
個有するとともに、前記圧電／電歪素子を１個備えた第
１のユニットを構成し、前記第１のユニットを複数個固
定治具に固定してなること、前記キャビティと前記圧電
／電歪素子との一組みが配設され、前記キャビティと前
記圧電／電歪素子との一組み、前記注入口、及び前記吐
出口の３種類の部位が少なくとも２個の前記基体に分か
れて配設されており、前記少なくとも２個の基体が、互
いに接合されてなること、並びに、少なくとも前記キャ
ビティと前記圧電／電歪素子との一組みが配設された１
個の前記基体と、前記注入口及び前記吐出口の少なくと
も一方を１個以上有する他の１個の前記基体とが接合さ
れて第２のユニットを構成し、前記第２のユニットの１
個以上を固定一体化してなることが好ましい。

【００１３】 前記基体のそれぞれが、前記注入口、前
記キャビティ、及び前記吐出口を複数個有するととも
に、前記圧電／電歪素子を複数個備えてなることによ
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、前記基体のそれぞれが、前記注入口、
前記キャビティ、及び前記吐出口を１個有するととも
に、前記圧電／電歪素子を１個備えた第１のユニットを
構成し、前記第１のユニットを複数個固定治具に固定し
てなる構成とすることにより、基体１個１個の製造がし
易く、歩留まりが向上する。更に、前記キャビティと前
記圧電／電歪素子との一組みが配設され、前記キャビテ
ィと前記圧電／電歪素子との一組み、前記注入口、及び
前記吐出口の３種類の部位が少なくとも２個の前記基体
に分かれて配設されており、前記少なくとも２個の基体
が、互いに接合されてなることで、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。

【００１４】 また、基体は平板状であり、試料の吐出
口が基体の側面又は主平面に形成されていること、及
び、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。

【００１５】 更にまた、少なくとも２個の試料の注入
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、又
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。

【００１６】 また、本発明のマイクロピペットにおい
ては、キャビティと圧電／電歪素子とが、配設されてい
る基体は、ジルコニアセラミックスからなること、及
び、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
入口及び吐出口のうちの少なくとも１個を有する基体
は、その成形性、コストに優れた金属又は樹脂からなっ
ていても良い。

【００１７】 なお、圧電／電歪素子を構成する圧電／
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。

【００１８】 また、本発明によれば、少なくとも１個
の基体と、前記基体のうちの少なくとも１個に配設され
た少なくとも１個の圧電／電歪素子とを備え、前記基体
のそれぞれが、外部から試料を注入するための注入口、
前記試料が注入・充填されるキャビティ及び前記試料を
吐出する吐出口のうちの少なくとも１種を有するととも
に、前記基体が、全体として、前記注入口、前記キャビ
ティ及び前記吐出口をそれぞれ少なくとも１個有してな
り、前記圧電／電歪素子が、前記キャビティを有する前
記基体の少なくとも１壁面に配設されてなり、前記キャ
ビティを有する前記基体が、セラミックスからなり、ま
た、前記キャビティ内において前記試料が層流で移動す
るように構成されてなり、前記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前記キャビテ
ィ内に層流置換させながら注入した後、前記圧電／電歪
素子の駆動により前記キャビティ内の体積を変化させ、
前記キャビティ内の一定量の前記試料を前記吐出口から
吐出させ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、前記吐出口が縦横に整列配置さ
れてなり、前記吐出口からそれぞれ異なる種類の前記試
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。本発明の分注装置においては、前記複数のキャビテ
ィ内に予め置換液を充填し、前記圧電／電歪素子を駆動
させながら異なる種類の前記試料を前記注入口から前記
複数のキャビティ内に層流置換させて注入した後、前記
圧電／電歪素子を駆動させ、前記複数のキャビティ内の
異なる種類の前記試料を前記吐出口から吐出させるこ
と、前記複数のキャビティ内における前記試料の層流置
換完了を、前記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、並びに、前記複数のキャビ
ティ内の流体特性を、前記圧電／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。本発明の
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。また、
本発明の分注装置は、少なくとも１個の基体と、前記基
体のうちの少なくとも１個に配設された少なくとも１個
の圧電／電歪素子とを備え、前記基体のそれぞれが、外
部から試料を注入するための注入口、前記試料が注入・
充填されるキャビティ及び前記試料を吐出する吐出口の
うちの少なくとも１種を有するとともに、前記基体が、
全体として、前記注入口、前記キャビティ及び前記吐出
口をそれぞれ少なくとも１個有してなり、前記圧電／電
歪素子が、前記キャビティを有する前記基体の少なくと
も１壁面に配設されてなり、また、前記キャビティを有
する前記基体が、セラミックスからなり、前記キャビテ
ィ内に予め置換液を充填し、次いで前記試料を前記注入
口から前記キャビティ内に置換させながら注入し、前記
キャビティ内における前記試料の置換完了を、前記キャ
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、前記圧電／電歪素子の駆動により前記キャビティ
内の体積を変化させ、前記キャビティ内の一定量の前記
試料を前記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、前記吐出口が縦横に整列配
置されてなり、前記吐出口からそれぞれ異なる種類の前
記試料が吐出されることを特徴とするものであってもよ
い。

【００１９】 本発明の分注装置においては、試料の使
用効率を高めるために、前記注入口のそれぞれに、異な
る種類の前記試料が別個に充填された第１のカートリッ
ジを取り付け、前記吐出口から異なる前記試料を吐出さ
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、前記試料
注入口のそれぞれに、水性溶媒或いは有機溶媒が充填さ
れた第２のカートリッジを取り付け、基体に配設された
前記注入口から前記吐出口に至る空間を洗浄する機構を
備えていることが好ましい。また、本発明の分注装置に
おいては、前記吐出口の中心軸と同軸の孔の開いた薄板
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
う不良を防止することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】 本発明に係るマイクロピペット
の基本構成は、少なくとも１個の基体と、前記基体のう
ちの少なくとも１個に配設された少なくとも１個の圧電
／電歪素子とを備えたマイクロピペットであって、前記
基体のそれぞれが、外部から試料を注入するための注入
口、前記試料が注入・充填されるキャビティ及び前記試
料を吐出する吐出口のうちの少なくとも１種を有すると
ともに、前記基体が、全体として、前記注入口、前記キ
ャビティ及び前記吐出口をそれぞれ少なくとも１個有し
てなり、また、前記圧電／電歪素子が、前記キャビティ
を有する前記基体の少なくとも１壁面に配設されてなる
ものである。そして、このマイクロピペットにおいて
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。

【００２１】 以下、本発明の実施の形態を図面を参照
しつつ具体的に説明する。本発明のマイクロピペットの
一の実施の形態を図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１
４、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３
２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。

【００２２】 上記のような構成のマイクロピペットに
よれば、上部電極３３と下部電極３１との間に電界が生
じると、圧電／電歪層３２が変形し、窓部２８が覆蓋さ
れて形成されたキャビティ（加圧室）１５の容積が減少
することにより、キャビティ１５内に充填された試料
（ＤＮＡ断片などを含む液体）がキャビティ１５に連通
する吐出口１２から所定速度で吐出され、顕微鏡スライ
ドガラス等の基板上の微小スポットとして整列固定させ
たＤＮＡチップなどを作製することができる。なお、図
２に示すような、いわゆるインクジェット方式の、マイ
クロピペット以外の装置構造の詳細は、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。

【００２３】 上記した構成のマイクロピペットにおい
ては、キャビティ（加圧室）１５内において、ＤＮＡ断
片などを含む液体試料が層流で移動するような形状、流
路寸法に形成されている。

【００２４】 具体的なキャビティの一例を、図１に従
って説明する。キャビティ３の形状は、図１に示すよう
に長尺形状でその一端に試料を導入する注入口１又は導
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。

【００２５】 また、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。

【００２６】 具体的には、任意の圧電／電歪素子に対
して、所定の間隔で、吐出駆動用の電源からの電気的接
続をリレーで切り離し、同時に、共振周波数を測定する
手段をリレーにより接続し、その時点でのインピーダン
スあるいは共振周波数を電気的に測定させる。これによ
り、液体の粘度、比重等が目的の試料（ＤＮＡ断片など
を含む液体）であるかどうかを把握することができる。
すなわち、本発明のマイクロピペットによれば、マイク
ロピペット自体がセンサとして機能するため、マイクロ
ピペットの構成も単純化することができる。

【００２７】 次に、本発明のマイクロピペットでは、
試料を吐出しつつ、緩衝液や生理食塩水のような置換液
を注入口からキャビティに注入し、同様に、層流置換に
よりキャビティ内に残留する試料を完全に吐出し、次の
試料注入に備えることができる。この場合、キャビティ
内に試料が残留しているかどうか（試料として吐出でき
るかどうか）を検知するのにも、同じく、キャビティ内
の流体特性の変化を検知することにより把握できる。こ
のように、本発明のマイクロピペットを用いると、層流
置換あるいは置換完了検出機構により使用に供しない試
料のパージ量を極めて少なくすることができるととも
に、試料の使用効率を向上できる。

【００２８】 図３（ａ）（ｂ）〜図９（ａ）（ｂ）
は、それぞれ本発明のマイクロピペットの他の実施の形
態を示すものである。図３（ａ）（ｂ）において、１個
の基体４０が、試料注入口１６、キャビティ１５、及び
試料吐出口１２を複数個有するとともに、圧電／電歪素
子２２が、複数個備えられており、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。

【００２９】 図４（ａ）（ｂ）に示されたマイクロピ
ペットは、基体のそれぞれが、試料注入口１６、キャビ
ティ１５、及び試料吐出口１２を１個有するとともに、
圧電／電歪素子を１個備えた第１のユニットを構成し、
第１のユニット（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）に固定した形態を示している。
各第１のユニットは、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。

【００３０】 図３（ａ）（ｂ）、図４（ａ）〜（ｄ）
における、試料注入口１６、キャビティ１５、及び試料
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が配設される部
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。

【００３１】 更に、上記圧電セラミックスに、ランタ
ン、カルシウム、ストロンチウム、モリブデン、タング
ステン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガ
ン、セリウム、カドミウム、クロム、コバルト、アンチ
モン、鉄、イットリウム、タンタル、リチウム、ビスマ
ス、スズ等の酸化物、若しくはこれらのいずれかの組み
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。

【００３２】 一方、圧電／電歪素子における上部電極
及び下部電極は、室温で固体であって導電性の金属で構
成されていることが好ましく、例えば、アルミニウム、
チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、
ニオブ、モリブデン、ルテニウム、パラジウム、ロジウ
ム、銀、スズ、タンタル、タングステン、イリジウム、
白金、金、鉛等の金属単体あるいはこれらのいずれかを
組み合わせた合金が用いられ、更に、これらに圧電膜あ
るいは検出板と同じ材料を分散させたサーメット材料を
用いてもよい。なお、これらの基体、圧電／電歪素子、
電極材料は、本発明全てに共通して使用されるものであ
る。

【００３３】 図５（ａ）（ｂ）は、キャビティ１５と
圧電／電歪素子２２及び導入孔１４がそれぞれ一個づつ
形成、配設された基体４０と、注入口１６と２箇所の連
通路１７がそれぞれ一個づつ形成、配設された基体３９
と、吐出口１２が複数個形成された基体３８を別個に作
製した後、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の形態である。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。

【００３４】 図６（ａ）（ｂ）は、本発明のマイクロ
ピペットのさらに他の実施の形態を示すもので、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、
それぞれ複数個形成、配設されている。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。

【００３５】 また、図７（ａ）（ｂ）は本発明のマイ
クロピペットの更に別の実施の形態を示すもので、この
マイクロピペットは、図３（ａ）（ｂ）〜図５（ａ）
（ｂ）に示されたものと同じで、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）に示された
ものと同じく、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、それぞれ複数個形成、配設されている。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。

【００３６】 また、図８（ａ）（ｂ）は、基体４０が
平板状であり、試料吐出口１２が基体の一方の主平面に
形成されており、試料注入口１６が他方の主平面に形成
されている実施の形態である。なお、圧電／電歪素子２
２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の形態を示
す。圧電／電歪素子２２は、試料注入口１６と同じ主平
面内に配設され、試料吐出口１２は、他方の主平面に形
成されている。

【００３７】 次に、上記したマイクロピペットを用い
た分注装置について説明する。図１０は分注装置５５の
一の実施の形態を示す。図１０に示す分注装置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５１
ａ、５１ｂ、５１ｃを下側とし、かつ試料吐出口５１
ａ、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５１
ａ、５１ｂ、５１ｃのさらに下方には、試料吐出口の中
心軸と同軸の孔の開いた薄板からなる異方飛行遮蔽板５
３が設置されている。

【００３８】 このような構成を有する分注装置５５に
おいては、図１２に示すように、試料注入口５２ａ、５
２ｂ、５２ｃのそれぞれに、異なる種類の液体試料が別
個に充填された第１のカートリッジ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第２の
カートリッジ（図示せず）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、第１及び第２のカートリ
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、第１及び第２のカートリッジを注入口にセットした
後、針等で第１及び第２の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。

【００３９】 次に、本発明における分注装置５５を用
いたＤＮＡチップの製造方法の一例を説明する。予め置
換液である緩衝液の入った第２の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断片試料の入った第１のカ
ートリッジをセットし、針等で第１のカートリッジの底
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。

【００４０】 置換の終了点は、リレー切り替えによ
り、圧電／電歪素子をキャビティ内の液体の粘度、比重
を検出するセンサとして作用させる方法で感知する。置
換の終了後は、求められるスポット径に応じた液滴量に
対応した圧電／電歪素子の駆動条件にて駆動し、スポッ
ティングを繰り返すことによりＤＮＡチップを製造す
る。通常一つのスポットを形成するのに、マイクロピペ
ットから一〜数百滴を吐出して行う。尚、注入口中の試
料の量が減少したら、緩衝液を追加し、流路中に気泡が
入らないようにし、吐出を続けることにより、試料をマ
イクロピペット内に残すことなく使い切ることができ
る。試料から置換液への置換の完了（試料吐出の終了）
は、同じく、圧電／電歪素子を用いた液体の粘度、比重
の検出で行う。また予め濃度を薄めた試料溶液を用い、
基板上に微小滴を形成しながら、溶媒を乾燥させていく
方法も好適である。そのような方法で行うことにより、
より流路中に残存する試料の量を低減でき、試料の使用
効率が向上する。更にまた、使用する置換液、さらに試
料そのものは予め脱気操作を通して溶液中の溶存気体を
取り除いたものを使用することが好ましい。そのような
溶液を用いることにより、流路内に溶液を充填する際
に、流路途中に気泡が引っかかり充填が不備になる場合
もその気泡を溶液中に溶かし込んで不具合を回避できる
とともに、吐出の途中に流体中に気泡が発生し、吐出不
具合を生じることも防ぐことができる。

【００４１】

【発明の効果】 以上説明したように、本発明のマイク
ロピペットによれば、微小スポットの形成を高精度且つ
高速に行うことができる。そして、このマイクロピペッ
トを用いた分注装置によれば、１回に数百から数万の異
なる試料を効率良く分注して微小スポットを形成するこ
とが可能となり、生産性が飛躍的に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に用いられるキャビティの一の実施の
形態を示す説明図である。

【図２】 本発明のマイクロピペットの一の実施の形態
を示す断面図である。

【図３】 本発明のマイクロピペットの他の実施の形態
を示すもので、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３
（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図４】 本発明のマイクロピペットの他の実施の形態
を示すもので、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は側面
図、図４（ｃ）は各ユニットの平面拡大図、図４（ｄ）
は図４（ｃ）の断面図である。

【図５】 本発明のマイクロピペットのさらに他の実施
の形態を示すもので、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）
は図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

【図６】 本発明のマイクロピペットのさらに他の実施
の形態を示すもので、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）
は図６（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

【図７】 本発明のマイクロピペットのさらに他の実施
の形態を示すもので、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）
は図７（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。

【図８】 本発明のマイクロピペットのさらに他の実施
の形態を示すもので、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）
は図８（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。

【図９】 本発明のマイクロピペットのさらに他の実施
の形態を示すもので、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）
は図９（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。

【図１０】 本発明の分注装置の一の実施の形態を示す
斜視図である。

【図１１】 図１０に示す分注装置に用いたマイクロピ
ペットを示しており、図１１（ａ）は平面図、図１１
（ｂ）は図１１（ａ）のＧ−Ｇ断面図である。

【図１２】 本発明の分注装置にカートリッジを取り付
ける状況を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…注入口、２…吐出口、３…キャビティ、４…導入
口、５…連通路、１０…基体、１１…ノズル部、１２…
吐出口、１３…ノズルプレート、１４…導入孔、１５…
キャビティ、１６…試料注入口、１７…連通路、１８…
押さえ治具、１９…位置決めピン、２０…固定板、２１
…ポンプ部、２２…圧電／電歪素子、２３…閉塞プレー
ト、２５…スペーサプレート、２８…窓部、３１…下部
電極、３２…圧電／電歪層、３３…上部電極、３４…接
着材、３５…固定治具、３８…基体、３９…基体、４０
…基体、５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ…マイクロピペ
ット、５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ…試料吐出口、５
２，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ…試料注入口、５３…異方
飛行遮蔽板、５５…分注装置、６０…第１のカートリッ
ジ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−233710（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−40030（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−187931（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−201265（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−114601（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−32598（ＪＰ，Ａ) 特開2001−186881（ＪＰ，Ａ) 特開2001−186880（ＪＰ，Ａ) 実開 平７−26744（ＪＰ，Ｕ) 国際公開98／36832（ＷＯ，Ａ１) 国際公開01／29561（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 35/00 - 35/10 B01L 3/00 - 3/18 G01N 1/00 - 1/44 C12M 1/00 - 1/42 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (27)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１個の基体と、前記基体のう
   ちの少なくとも１個に配設された少なくとも１個の圧電
   ／電歪素子とを備えたマイクロピペットであって、 前記基体のそれぞれが、外部から試料を注入するための
   注入口、前記試料が注入・充填されるキャビティ及び前
   記試料を吐出する吐出口のうちの少なくとも１種を有す
   るとともに、前記基体が、全体として、前記注入口、前
   記キャビティ及び前記吐出口をそれぞれ少なくとも１個
   有してなり、 前記圧電／電歪素子が、前記キャビティを有する前記基
   体の少なくとも１壁面に配設されてなり、 前記 キャビティを有する前記基体が、セラミックスから
   なり、また、 前記 キャビティ内において前記試料が層流で移動するよ
   うに構成されてなり、 前記キャビティ内に予め置換液を充填し、次いで試料を
   前記注入口から前記キャビティ内に層流置換させながら
   注入した後、前記 圧電／電歪素子の駆動により前記キャ
   ビティ内の体積を変化させ、前記キャビティ内の一定量
   の前記試料を前記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。
2. 【請求項２】 前記圧電／電歪素子を駆動させながら前
   記試料を前記注入口から前記キャビティ内に層流置換さ
   せて注入することを特徴とする請求項１記載のマイクロ
   ピペット。
3. 【請求項３】 前記キャビティ内における前記試料の層
   流置換完了を、前記キャビティ内の流体特性の変化を検
   知することにより把握することを特徴とする請求項１又
   は２記載のマイクロピペット。
4. 【請求項４】 前記キャビティ内の流体特性の変化を、
   前記圧電／電歪素子に振動を励起する電圧を印加し、そ
   の振動に伴う電気的定数の変化を検出することにより把
   握することを特徴とする請求項３記載のマイクロピペッ
   ト。
5. 【請求項５】 少なくとも１個の基体と、前記基体のう
   ちの少なくとも１個に配設された少なくとも１個の圧電
   ／電歪素子とを備えたマイクロピペットであって、 前記基体のそれぞれが、外部から試料を注入するための
   注入口、前記試料が注入・充填されるキャビティ及び前
   記試料を吐出する吐出口のうちの少なくとも１種を有す
   るとともに、前記基体が、全体として、前記注入口、前
   記キャビティ及び前記吐出口をそれぞれ少なくとも１個
   有してなり、 前記圧電／電歪素子が、前記キャビティを有する前記基
   体の少なくとも１壁面に配設されてなり、また、 前記 キャビティを有する前記基体が、セラミックスから
   なり、前記 キャビティ内に予め置換液を充填し、次いで前記試
   料を前記注入口から前記キャビティ内に置換させながら
   注入し、前記キャビティ内における前記試料の置換完了
   を、前記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、前記圧電／電歪素子の駆動により前
   記キャビティ内の体積を変化させ、前記キャビティ内の
   一定量の前記試料を前記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。
6. 【請求項６】 前記キャビティ内の流体特性の変化を、
   前記圧電／電歪素子に振動を励起する電圧を印加し、そ
   の振動に伴う電気的定数の変化を検出することにより把
   握することを特徴とする請求項５記載のマイクロピペッ
   ト。
7. 【請求項７】 前記基体のそれぞれが、前記注入口、前
   記キャビティ、及び前記吐出口を複数個有するととも
   に、前記圧電／電歪素子を複数個備えてなることを特徴
   とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のマイクロピ
   ペット。
8. 【請求項８】 前記基体のそれぞれが、前記注入口、前
   記キャビティ、及び前記吐出口を１個有するとともに、
   前記圧電／電歪素子を１個備えた第１のユニットを構成
   し、前記第１のユニットを複数個固定治具に固定してな
   ることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載
   のマイクロピペット。
9. 【請求項９】 前記キャビティと前記圧電／電歪素子と
   の一組みが配設され、前記キャビティと前記圧電／電歪
   素子との一組み、前記注入口、及び前記吐出口の３種類
   の部位が少なくとも２個の前記基体に分かれて配設され
   ており、前記少なくとも２個の基体が、互いに接合され
   てなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に
   記載のマイクロピペット。
10. 【請求項１０】 少なくとも前記キャビティと前記圧電
    ／電歪素子との一組みが配設された１個の前記基体と、
    前記注入口及び前記吐出口の少なくとも一方を１個以上
    有する他の１個の前記基体とが接合されて第２のユニッ
    トを構成し、前記第２のユニットの１個以上を固定一体
    化してなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１
    項又は請求項７に記載のマイクロピペット。
11. 【請求項１１】 前記基体が平板状であり、前記吐出口
    が前記基体の側面又は主平面に配設されてなることを特
    徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のマイク
    ロピペット。
12. 【請求項１２】 前記基体が平板状であり、前記吐出口
    が前記基体の一方の主平面に配設されてなり、前記注入
    口が他方の主平面に配設されてなることを特徴とする請
    求項１〜１０のいずれか１項に記載のマイクロピペッ
    ト。
13. 【請求項１３】 少なくとも２個の前記注入口が、１個
    の前記キャビティに接続されていることを特徴とする請
    求項１〜１２のいずれか１項に記載のマイクロピペッ
    ト。
14. 【請求項１４】 少なくとも前記キャビティと前記圧電
    ／電歪素子とが配設されている前記基体が、ジルコニア
    セラミックスからなることを特徴とする請求項１〜１３
    のいずれか１項に記載のマイクロピペット。
15. 【請求項１５】 前記基体が、ジルコニアセラミックス
    からなることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１
    項に記載のマイクロピペット。
16. 【請求項１６】 前記基体が、グリーンシート積層焼成
    法を用いて作製されたものであることを特徴とする請求
    項１〜１５のいずれか１項に記載のマイクロピペット。
17. 【請求項１７】 前記注入口及び前記吐出口のうちの少
    なくとも１個を有する基体が、金属又は樹脂からなるこ
    とを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の
    マイクロピペット。
18. 【請求項１８】 前記圧電／電歪素子を構成する圧電／
    電歪膜が、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニ
    オブ酸鉛からなる成分を主成分としてなることを特徴と
    する請求項１〜１７のいずれか１項に記載のマイクロピ
    ペット。
19. 【請求項１９】 少なくとも１個の基体と、前記基体の
    うちの少なくとも１個に配設された少なくとも１個の圧
    電／電歪素子とを備え、前記基体のそれぞれが、外部か
    ら試料を注入するための注入口、前記試料が注入・充填
    されるキャビティ及び前記試料を吐出する吐出口のうち
    の少なくとも１種を有するとともに、前記基体が、全体
    として、前記注入口、前記キャビティ及び前記吐出口を
    それぞれ少なくとも１個有してなり、前記圧電／電歪素
    子が、前記キャビティを有する前記基体の少なくとも１
    壁面に配設されてなり、前記キャビティを有する前記基
    体が、セラミックスからなり、また、前記キャビティ内
    において前記試料が層流で移動するように構成されてな
    り、前記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前記キャビティ内に層流置換させな
    がら注入した後、前記圧電／電歪素子の駆動により前記
    キャビティ内の体積を変化させ、前記キャビティ内の一
    定量の前記試料を前記吐出口から吐出させるように構成
    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、前記 吐出口が縦横に整列配置されてなり、前記吐出口か
    らそれぞれ異なる種類の前記試料が吐出されることを特
    徴とする分注装置。
20. 【請求項２０】 前記複数のキャビティ内に予め置換液
    を充填し、前記圧電／電歪素子を駆動させながら異なる
    種類の前記試料を前記注入口から前記複数のキャビティ
    内に層流置換させて注入した後、前記圧電／電歪素子を
    駆動させ、前記複数のキャビティ内の異なる種類の前記
    試料を前記吐出口から吐出させることを特徴とする請求
    項１９記載の分注装置。
21. 【請求項２１】 前記複数のキャビティ内における前記
    試料の層流置換完了を、前記キャビティ内の流体特性の
    変化を検知することにより把握することを特徴とする請
    求項２０記載の分注装置。
22. 【請求項２２】 前記複数のキャビティ内の流体特性
    を、前記圧電／電歪素子に振動を励起する電圧を印加
    し、その振動に伴う電気的定数の変化を検出することに
    より把握することを特徴とする請求項２１記載の分注装
    置。
23. 【請求項２３】 少なくとも１個の基体と、前記基体の
    うちの少なくとも１個に配設された少なくとも１個の圧
    電／電歪素子とを備え、前記基体のそれぞれが、外部か
    ら試料を注入するための注入口、前記試料が注入・充填
    されるキャビティ及び前記試料を吐出する吐出口のうち
    の少なくとも１種を有するとともに、前記基体が、全体
    として、前記注入口、前記キャビティ及び前記吐出口を
    それぞれ少なくとも１個有してなり、前記圧電／電歪素
    子が、前記キャビティを有する前記基体の少なくとも１
    壁面に配設されてなり、また、前記キャビティを有する
    前記基体が、セラミックスからなり、前記キャビティ内
    に予め置換液を充填し、次いで前記試料を前記注入口か
    ら前記キャビティ内に置換させながら注入し、前記キャ
    ビティ内における前記試料の置換完了を、前記キャビテ
    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、前記圧電／電歪素子の駆動により前記キャビティ内
    の体積を変化させ、前記キャビティ内の一定量の前記試
    料を前記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、前記 吐出口が縦横に整列配置されてなり、前記吐出口か
    らそれぞれ異なる種類の前記試料が吐出されることを特
    徴とする分注装置。
24. 【請求項２４】 前記複数のキャビティ内の流体特性
    を、前記圧電／電歪素子に振動を励起する電圧を印加
    し、その振動に伴う電気的定数の変化を検出することに
    より把握することを特徴とする請求項２３記載の分注装
    置。
25. 【請求項２５】 前記注入口のそれぞれに、異なる種類
    の前記試料が別個に充填された第一のカートリッジを取
    り付け、前記吐出口から異なる前記試料を吐出させる機
    構を備えていることを特徴とする請求項１９〜２４のい
    ずれか１項に記載の分注装置。
26. 【請求項２６】 前記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第二のカートリッジを取り付
    け、前記基体に配設された前記注入口から前記吐出口に
    至る空間を洗浄する機構を備えていることを特徴とする
    請求項１９〜２５のいずれか１項に記載の分注装置。
27. 【請求項２７】 前記吐出口の外側に、前記吐出口の中
    心軸と同軸の孔の開いた薄板からなる異方飛行滴遮蔽板
    を備えたことを特徴とする請求項１９〜２６のいずれか
    １項に記載の分注装置。