JP2007240354A - Micro pipette - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薬剤などの液体を効率良く吐出するためのマイクロピペットであり、たとえば一度に多量の薬剤の調合を行うための化学物調合装置として広く用いられる。 The present invention is a micropipette for efficiently discharging a liquid such as a drug, and is widely used as a chemical compounding apparatus for preparing a large amount of drug at a time, for example.
従来、薬剤の精密な調合を行う為に、マイクロピペットが用いられる。このマイクロピペットは通常、圧力制御を行って液体が吐出する量を決めるものであるが、マイクロピペットの先端形状を樹脂などの成型加工物によって形成している。しかしながらこのような樹脂成型物では加工精度からマイクロリットル以下の液体量を制御するには限界があり、超微量の液体制御には不適である。一方、プリンタなどに用いられるインクジェットヘッドに代表される液体吐出デバイスは、近年の微細加工技術によってピコ・リットル程度の液体を制御することができる極めて高精度なものがあるが、通常はプリンタなどの高密度領域、たとえば100〜600ドット/インチ、にインクを吹き付けるように設計されているため、薬剤の調合を行う場合に汎用フォーマット、たとえば9mmピッチで薬剤が貯留されるウエルが形成された12×8フォーマット、4.5mmピッチの24×16フォーマット、あるいは2.25mmピッチの48×32フォーマットのような比較的低密度の領域に液体吐出を行う場合には不適である。 Conventionally, a micropipette is used for precise preparation of drugs. This micropipette normally controls the pressure to determine the amount of liquid to be discharged, but the tip of the micropipette is formed by a molded product such as resin. However, such a resin molded product has a limit in controlling the amount of liquid of microliter or less from the processing accuracy, and is unsuitable for controlling a very small amount of liquid. On the other hand, liquid ejection devices typified by ink jet heads used in printers and the like have extremely high precision capable of controlling liquids of about picoliters by recent microfabrication techniques. Designed to spray ink in a high-density area, for example, 100 to 600 dots / inch, a general-purpose format, for example, 12 × in which wells for storing a drug at a pitch of 9 mm are formed when preparing a drug. It is unsuitable when discharging liquid in a relatively low density area such as 8 format, 24 × 16 format with 4.5 mm pitch, or 48 × 32 format with 2.25 mm pitch.
また、高精度で圧力制御を行う基板をシリコンで形成し、圧力制御部を汎用フォーマットに適した配置とする構造について開示されており、汎用フォーマットに適合していながら、高精度に流体の吐出制御を行うことを可能にしている(例えば、非特許文献1参照)。
しかしながら、前記従来の構成では、圧力制御を行う方法として上部に別に圧力を加圧するための機能が必要であり、これらを個別のウエルごとに制御することは容易なことではないという課題を有している。 However, the conventional configuration requires a function to pressurize the pressure separately as a method for performing pressure control, and it is not easy to control these for each individual well. ing.
さらに、同一の基板内に高精度に圧力制御を行う圧力制御部を複数形成する必要があることから、基板を作成するためのコストが多くかかるという課題を有していた。 Furthermore, since it is necessary to form a plurality of pressure control units that perform pressure control with high accuracy in the same substrate, there is a problem that the cost for producing the substrate is high.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、薬剤などの液体を効率よく吐出するためのマイクロピペットを実現するとともに、このマイクロピペットを複数配置することが容易にできることから、多数の薬剤の調合を高速そして高精度に行うことができる。 The present invention solves the above-described conventional problems, and realizes a micropipette for efficiently discharging a liquid such as a drug, and can easily arrange a plurality of micropipettes. Mixing can be performed at high speed and with high accuracy.
上記課題を解決するため、本発明では、第一の貫通孔を有したダイアフラムと、第二の貫通孔を有した保持プレートと、からなるマイクロピペットであって、前記ダイアフラムの片側にアクチュエータが固着されており、前記電極プレートの片側に第一の引き出し電極および第二の引き出し電極が固着されており、前記アクチュエータが第一の引き出し電極、第二の引き出し電極に接続された、マイクロピペットを提供する。このようにアクチュエータを有したダイアフラムを保持プレートに固着させることで、高精度に圧力制御を行う機能を有したアクチュエータが個別に構成されることになり、極めて簡単な構造のマイクロピペットが実現できる。さらにアクチュエータを有したダイアフラムは保持プレート内に自由な配置で構成することが可能なので、マイクロピペットを12×8列もしくは24×16列、もしくは48×32列のいずれの配置で複数配置することが簡単にできる。つまり、個別のウエルに対して高精度に圧力制御を行える液体吐出デバイスを、薬剤の調合のために標準で用いられる汎用のフォーマットに配置することが低コストで実現できるのである。 In order to solve the above problems, the present invention is a micropipette comprising a diaphragm having a first through hole and a holding plate having a second through hole, and an actuator is fixed to one side of the diaphragm. And providing a micropipette in which a first extraction electrode and a second extraction electrode are fixed to one side of the electrode plate, and the actuator is connected to the first extraction electrode and the second extraction electrode. To do. Thus, by fixing the diaphragm having the actuator to the holding plate, the actuator having the function of performing pressure control with high accuracy is individually configured, and a micropipette having a very simple structure can be realized. Furthermore, since the diaphragm having the actuator can be configured in the holding plate freely, a plurality of micropipettes can be arranged in any of 12 × 8 rows, 24 × 16 rows, or 48 × 32 rows. Easy to do. That is, it is possible to realize at low cost the arrangement of a liquid ejection device capable of controlling pressure with high accuracy for individual wells in a general-purpose format used as a standard for drug preparation.
本発明のマイクロピペットは、高精度に液体の吐出制御を行うデバイスを低価格で実現できる。さらにこのデバイスは複数配置することが容易にできるので、多数の薬剤の調合を高速そして高精度に行う装置が実現できるのである。 The micropipette of the present invention can realize a device that performs liquid ejection control with high accuracy at a low price. Furthermore, since a plurality of devices can be easily arranged, an apparatus for preparing a large number of drugs at high speed and with high accuracy can be realized.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1におけるマイクロピペットについて図面を用いて説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the micropipette according to
図1は本発明の実施の形態1におけるマイクロピペットの断面図であり、図2および図3は別の例の断面図であり、図4および図5は他の例の断面図である。また図6はマイクロピペットの配置を示す上面図であり、図7は別の例の上面図、図8は他の例の上面図である。さらに、図9はマイクロピペットとマイクロウエルプレートの配置を示す分解斜視図、図10はその断面図であり、図11はその使用方法を説明するための断面図である。また図12は他の例の断面図であり、図13はその使用方法を説明するための断面図である。
1 is a cross-sectional view of a micropipette according to
図1において、1は樹脂よりなる保持プレートであり、2はシリコンよりなるダイアフラムである。このダイアフラム2および保持プレート1には、それぞれ第一の貫通孔8、第二の貫通孔9を設けている。そして、このダイアフラム2の下面側にはアクチュエータ10を設けており、このアクチュエータ10はダイアフラム2側から第一の電極3、圧電体4、第二の電極5が順に積層されたものである。
In FIG. 1, 1 is a holding plate made of resin, and 2 is a diaphragm made of silicon. The
一方、保持プレート1の下面側には第一の引き出し電極6および第二の引き出し電極7を設けるとともに、ダイアフラム2の上面が保持プレート1の下面に面あわせして接合している。
On the other hand, a
さらに、この第一の引き出し電極6および第二の引き出し電極7は、それぞれ第一の電極3、第二の電極5へとワイヤーボンディング18などの手段で接続している。
Further, the
前記のような構成によって、本実施の形態1におけるマイクロピペットでは、ダイアフラム2が保持プレート1の第二の貫通孔9の下部に当接されているので、ダイアフラム2の上部には液体を蓄積できる領域が存在する。そして、この領域内に液体を蓄積した状態で、第一の電極3と第二の電極5間に所定の電圧を加えることでダイアフラム2は上下方向に屈曲変位を起こしてダイアフラム2の上下領域間で圧力差を発生させることができることから、ダイアフラム2の上部に蓄積された液体をダイアフラム2の下部へ第一の貫通孔8を通して効率よく吐出することができる。
With the configuration as described above, in the micropipette according to the first embodiment, since the
このような構成は、アクチュエータ10を形成したダイアフラム2を、樹脂などによる保持プレート1に接合し、電気配線を行うだけで容易に実現できることから、ダイアフラム2の上部に貯留している液体を高精度に容量を制御して効率よく吐出させるマイクロピペットを極めて容易に実現することができる。
Such a configuration can be easily realized simply by joining the
そして、少なくとも第一の電極3を白金とし、圧電体4をチタン酸ジルコン酸鉛とすることが好ましい。これによって、アクチュエータ10の変位量は大きなものとなりダイアフラム2の屈曲変位量を増大させ、上下領域における圧力差も大きくなるので、より幅広い量の液体の吐出制御を実現できる。
It is preferable that at least the
また、第一の貫通孔8の下部側には、図2に示すように窪み11を形成することが好ましい。これにより、第一の貫通孔8内に浸透する第一の液体15は窪み11内で図3に示すように安定したメニスカス形状を形成することから、より安定した流体の吐出量を制御することが可能になる。
Moreover, it is preferable to form the hollow 11 in the lower part side of the 1st through-
また、図4に示すようにダイアフラム2に設けられた第一の貫通孔8を複数形成することが好ましい。これによって、より広い範囲に均一に液体を吐出することが可能になる。
Moreover, it is preferable to form a plurality of first through
さらに、図5に示すようにダイアフラム2は複数個、保持プレート1に設置しており、これを設置する配置は図6に示すように12×8列の96個、あるいは図7に示すように24×16列の384個、あるいは図8に示すように48×32列の1536個である。これらの配列は標準的に用いられるマイクロウエルプレート14と同じであり、図9の斜視図および図10の断面図は24×16列の384個のウエルを配置したマイクロウエルプレート14の例を示しているが、このようにマイクロウエルプレート14の上部に、前記マイクロウエルプレート14に対応して配置したダイアフラム2を複数保持したマイクロピペットをセットすれば、各ウエルに対して高精度な液体量の制御を実現することができる。
Further, a plurality of
なお、図11に示すようにダイアフラム2の上部領域においては同一種類の第一の液体15を全てのダイアフラム2に行き渡るような共通領域とすることができる。この場合は最外周に外壁13を設けておいて、同一種類の第一の液体15を上部から一括で供給し、各ダイアフラム2に設置されたアクチュエータ10の変位量をそれぞれ電気的に制御することで、各第一の貫通孔8から個別に吐出量を変更することができる。
As shown in FIG. 11, in the upper region of the
また、別の方法として、図12に示すようにダイアフラム2の上部を樹脂による外壁13を設置することによってそれぞれの第一の貫通孔8に対応したリザーバー19を形成している。このリザーバー19は液体などを貯留しておくためのものである。このように構成することによって、図13に示すように各ダイアフラム2へ供給される液体の種類を、例えば第一の液体15、第二の液体16、第三の液体17というように異なる種類の液体をそれぞれのリザーバー19に蓄積しておくことができることから、各ウエルへ違った液体を効率よく供給することができる。
As another method, as shown in FIG. 12, the
(実施の形態2)
次に本発明の実施の形態2におけるマイクロピペットについて図面を用いて説明する。
(Embodiment 2)
Next, the micropipette in
図14は本発明の実施の形態2におけるマイクロピペットの断面図である。本実施の形態2におけるマイクロピペットの構成において、実施の形態1と異なる点は、ダイアフラム2の上面側の外周部に枠体12を当接していることである。この構成によって、枠体12を保持プレート1の第二の貫通孔9の内部に挿入することが可能になり、ダイアフラム2を保持プレート1に設置することが容易にできるという製造上の利点を有する。
FIG. 14 is a cross-sectional view of the micropipette according to
そして、第一の電極3を白金とし、圧電体4をチタン酸ジルコン酸鉛とすることが好ましい。これによって、アクチュエータ10の変位量は大きなものとなりダイアフラム2の屈曲変位量を増大させ、上下領域における圧力差も大きくなるので、より幅広い量の液体吐出の制御ができる。
The
さらに上記構成は実施の形態1の図4で示したのと同様、好ましくは、第一の貫通孔8の下部側には、窪み11を形成している。これにより、第一の貫通孔8内に浸透する液体は窪み11内で安定したメニスカス形状を形成するので、より安定した吐出量制御が可能になる。
Further, the configuration is the same as that shown in FIG. 4 of the first embodiment, and preferably a
また好ましくは、実施の形態1の図6に示したのと同様、ダイアフラム2に設けられた第一の貫通孔8は複数である。これによって、より広い範囲に均一に液体を吐出することが可能になる。
Preferably, the first through-
また、実施の形態1の図5に示したのと同様に、ダイアフラム2を複数個、保持プレート1に形成することが好ましい。そして、これを形成する配置は12×8列の96個、24×16列の384個あるいは48×32列の1536個である。これらの配列は標準的に用いられるマイクロウエルプレートと同じであり、これら標準のマイクロウエルプレートの各ウエルに対して精度良く配置したダイアフラム2を配置することができることから効率よく液体量の制御ができる。なお、前記ダイアフラム2の上部領域においては、実施の形態1の図11で示したのと同様に、同一種類の液体がすべてのダイアフラム2に行き渡るよう共通領域とすることができる。この場合は同一種類の液体を上部から一括で供給し、各ダイアフラム2に設置されたアクチュエータ10の変位量をそれぞれ電気的に制御することで、各ウエルに対して吐出量を個別に変更することも可能である。
Further, it is preferable to form a plurality of
また、別の方法として、図12に示した構成と同様にしてダイアフラム2の上部を樹脂による外壁13を設置してリザーバー19を設けることによって、各ダイアフラム2へ供給される液体の種類を変えて蓄積しておくことができるので、各ウエルへ違った液体を効率よく供給することができる。
As another method, the kind of liquid supplied to each
以上のように本発明にかかるマイクロピペットは薬剤の調合を高精度に、また多数の調合を高速に行うための化合物調合装置として用いられ、たとえば薬剤開発を高速で行う薬品スクリーニング工程などで有用である。 As described above, the micropipette according to the present invention is used as a compound preparation device for preparing a drug with high accuracy and a large number of preparations at high speed. For example, it is useful in a drug screening process for developing a drug at high speed. is there.
1 保持プレート
2 ダイアフラム
3 第一の電極
4 圧電体
5 第二の電極
6 第一の引き出し電極
7 第二の引き出し電極
8 第一の貫通孔
9 第二の貫通孔
10 アクチュエータ
11 窪み
12 枠体
13 外壁
14 マイクロウエルプレート
15 第一の液体
16 第二の液体
17 第三の液体
18 ワイヤーボンディング
19 リザーバー
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