(57)【要約】本発明は正確に制御された少量の少なくとも一種の液体を分配するための装置を提供する。この装置は液体供給源（Ｌ）と、選択的にガス圧力を供給するために配置されたガス供給源（Ｇ）と、分配されるべき液体で満たされかつこの液体を噴出するようにした毛細管（２０）とを備える。この装置は、毛細管を液体で満たすために供給源からの液体が毛細管の端部（２０ａ）に接触する充填形態と；液体供給源に残存する液体を毛細管を満たしている液体から分離し、液体供給源の残存液と接触していない毛細管（２０）を満たしている別個の液量（Ｖ）を形成する、液体の分離と噴出の形態を有する。この別個の液量（Ｖ）で満たされた毛細管はそれからガス供給源に接触する一端と大気に接触する他端とを有する。別個の液量（Ｖ）は、分配されるべき正確な少量の液体を形成し、毛細管の第２端部（２０ｂ）からガス圧力の作用で噴出可能である。
2004518106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体供給源（Ｌ）と；
選択的にガス圧を供給するために配置されたガス供給源（Ｇ）に接続可能なガス供給管（１０； １５； ３２； ６２）と；
第１及び第２開放端部（２０ａ， ２０ｂ）を有する毛細管（２０）とを備え、前記毛細管（２０）は分配されるべき液体で満たされかつこの液体を噴出するように構成された少量の少なくとも一種の液体の分配装置であって、前記装置は、
（ａ） 毛細管を液体で満たすために供給源からの液体が毛細管の端部（２０ａ）に接触する充填形態と；
（ｂ） 液体の分離と噴出の形態とを有し、この形態で
液体供給源に残存する液体を毛細管（２０）を満たしている液体から分離し、
液体供給源の残存液と接触していない毛細管を満たしている別個の液量
（Ｖ）を形成し；
前記別個の液量（Ｖ）で満たされた毛細管はガス供給源に接触するその第１
端部（２０ａ）と、大気に直接的又は間接的に接触する第２端部（２０ｂ）とを有
し；
かつ
前記別個の液量（Ｖ）が、毛細管の前記第１端部（２０ａ）にガス圧を加えること
により前記毛細管の第２端部（２０ｂ）から噴出可能であって、
前記装置は、液体供給源（Ｌ）を構成する一体化した貯蔵器（３２； ６１）と、貯蔵器（３２； ６１）の底壁を形成する壁を貫通して延びる毛細管（２０）と、前記充填形態を定める第１位置と前記液体の分離と噴出の形態を定める第２位置との間で前記貯蔵器底壁に対して可動に取付けられた部材（５０； １５， ２０， ４２）とを備えた
ことを特徴とする少量の少なくとも一種の液体の分配装置。
【請求項２】
毛細管（２０）の第１端部（２０ａ）が極めて大きい直径の供給管（１０）から分岐し、前記供給管が液体供給源（Ｌ）に接続される液体供給端部とガス供給源（Ｇ）に接続されるガス供給端部とを有し、前記可動な部材が供給管（１０）に摺動可能に取付けられたピストン（５０）であり、このピストンが液体供給源とガス供給源とを分離し、前記ピストンが前記充填形態を定める第１位置と前記液体の分離と噴出の形態を定める第２位置との間を移動可能である請求項１記載の装置。
【請求項３】
毛細管（２０）及び供給管（１０）が使い捨てのノズルアセンブリに形成された請求項２記載の装置。
【請求項４】
充填形態で液体供給源（Ｌ）からの液体が各毛細管を液体で満
たすように各毛細管（２０）の端部に接触し、かつ液体の分離と噴出の形態で
液体供給源（Ｌ）に残存する液体を各毛細管（２０）を満たしている液体から分
離して液体供給源の残存液と接触していない各毛細管を満たしている別個
の液量（Ｖ）を形成し、
前記別個の液量（Ｖ）で満たされた各毛細管はガス供給源（Ｇ）に接触するその
第１端部（２０ａ）と、大気に接触する第２端部（２０ｂ）とを有し、かつ
毛細管（２０）内の前記別個の液量（Ｖ）が、毛細管の前記第１端部（２０ａ）にガス
圧力を加えることにより毛細管の第２端部（２０ｂ）から同時に噴出可能であ
る、供給管（１０）から分岐した複数の毛細管（２０）を備えた請求項２記載の装
置。
【請求項５】
それぞれ液体供給源（Ｌ１， Ｌ２）に接続され、かつ毛細管（２０）が分岐される１つのガス供給セクションから一緒に分岐された少なくとも２つの液体供給セクションを供給管（１０）は備え、
液体供給源は、複数の液体供給セクション内の液体を制御して、選択された別個の液量を噴出するために、選択された液体供給セクションから液体を毛細管の第１端部（２０ａ）上にもたらすように配置された請求項２記載の装置。
【請求項６】
毛細管（２０）が更にガス供給管（１５）により運ばれる可動部を備え、液体を取入れるために前記底壁内の毛細管に前記可動部が一致する位置と、続く液体噴出のための位置との間を前記可動部が液体貯蔵器（Ｌ）に対して可動に取付けられた請求項１記載の装置。
【請求項７】
毛細管の可動部が極めて大きな直径のガス供給管（１５）の端部に取付けられ、毛細管の可動部の第１端部（２０ａ）がガス供給管（１５）の内部に至り、毛細管の可動部の第２端部（２０ｂ）がガス供給管（１５）から突出し、液体供給源が液体（Ｌ）の貯蔵器（３２）を備え、ガス供給管（１５）が、貯蔵器（３２）内で毛細管の第２端部（２０ｂ）が貯蔵器内の液体（Ｌ）に連通する前記充填形態を定める第１位置と前記分離と噴出の形態を定める第２位置との間に可動に取付けられ、その第２位置で毛細管（２０）の可動部が貯蔵器（３２）の壁にその第２端部（２０ｂ）を当接させ、貯蔵器は毛管開口部（３６）を、分配されるべき別個の液量が毛管開口部（３６）まで延びた毛細管（２０）の可動部内に前記充填形態で収容されるように毛細管（２０）の可動部の延長上に有する請求項８記載の装置。
【請求項８】
支持体（４２）に対して移動するように配置された液体供給貯蔵器（６１）及びガス供給管（６２）が前記可動部材（６０）内に収容され、選択的にガス供給管（６２）を毛細管（２０）に一致させ又は離れさせるために、前記支持体は毛細管（２０）を含む底壁を有する請求項１記載の装置。
【請求項９】
可動部材（６０）が一般的に円筒体であって支持体（４２）に対して回転可能に取付けられ、ガス供給管（６２）が部材（６０）の回転軸に平行な偏心孔であり、支持体（４２）はガス供給管（６２）が部材（６０）の回転によって一致し又は離れるようになし得る毛細孔を有する底部を備えた請求項８記載の装置。
【請求項１０】
独立して又は一緒に回転し得る装置のアレイを備えた請求項９記載の装置。
【請求項１１】
可動部材が対向する固定板（６５，６６）の間に摺動可能に取付けられた摺動板（６０）であり、これらの固定板はガス供給開口部（６２）と毛細管（２０）をそれぞれ有し、摺動板（６０）は一連の貯蔵器（Ｌ１， Ｌ２，．．．）とガス供給管（６２）を有する請求項９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、診断や薬剤検査への適用に加えて種々の合成の実行を含み、特にこれらが、分配量を正確に投与する必要がある場合に、生物学的な材料に関与する数多くの状況に有用な、少量の少なくとも一種の液体の分配装置に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
マイクロフルイディックシステムにおける液体流れを制御する方法としての受動的な毛管弁の使用が、ＭｃＮｅｅｌｙらによる ”Ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ”， ＳＰＩＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＩＩ， Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ， Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９９９， ＳＰＩＥ Ｖｏｌ． ３８７７−７８６Ｘ／９９ で議論されている。
【０００３】
例えば米国特許第５，８４６，３９６号及び第５，９５８，３４４号は、接続されたフィーダチャンネルと反応セルとの間で、流れを止めるために中間に置かれた毛管バリアを有する導管を介して液体が分配される液体配分システムを記述している。フィーダチャンネル内の液体は毛管チャンネル内の液体に絶えず接触して残っている。結果として配分される液量を正確に制御することができない。
【０００４】
米国特許第５，９５７，１４７号は、ばね偏倚した機械的な弁材を伴う、構造が複雑な液体分配装置を開示する。
【０００５】
少量の液体を分配するための注入器の使用は、不十分な速度のため、空気中への噴出が難しいことから限られていて、表面張力効果が少量の噴出を困難にしている。
【０００６】
ディスクに配置された混合用構造を含む診断システムは、Ｇａｍｅｒａ Ｂｉｏｓｘｉｅｎｃｅからの商標ＬａｂＣＤの下で、利用可能である。少量の液体はディスクの選択的な回転により、遠心力を当てにして、分離されかつ分配される。しかしこのシステムはその可能な利用において厳しい制限がある。
【０００７】
小滴の噴出はインクジェット印刷の分野でも知られていて、異なった貯蔵器から異種の液体で満たされたノズルを有する印刷モジュールに高加速を適用することによって、バイオチップ（ＢｉｏＣｈｉｐｓ）を製造するための液滴のマイクロアレイを生成することにこの技術を利用することが提案されてきた（このことはＤｕｃｒｅｅｌ Ｚｅｎｇｌｅｒによる１９９９年１１月のＭｏｎｔｒｅｕｘ−ＳｗｉｔｚｅｒｌａｎｄにおけるＮａｎｏｔｅｃｈ ９９ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅで示された）。
【０００８】
これらのインクジェットシステムでは、小滴が噴出するときまで、分配されるべきノズル内の液体は貯蔵器からの液体に接触したままである。このことは噴出した小滴の液量を不正確にする。インクジェットシステムはまた蒸発効果に関連した不利な点を受けやすく、高い粘性の液体の噴出には不適当である。またインクジェット噴出ヘッドは汚染しやすく、熱発生に起因した液体の劣化が可能であって（従って生物学的材料の適用に不適であって）、捨てられるように設計されていない。
【０００９】
【発明の概要】
本発明は非常に正確に制御された少量の液体を分配するのに特に適し、かつ簡単な構造と操作を有し、特に多くの配分のために自動化された装置に容易に一体化し得る、少量の少なくとも一種の液体を分配するための装置を提供する。
【００１０】
本発明の装置は、液体供給源と、選択的にガス圧力を供給するために配置されたガス供給源と、第１及び第２開放端部を有する毛細管とを備える。この毛細管は分配されるべき液体で満たされかつこの液体を噴出するように構成される。この毛細管は液体の毛管流れに適するように寸法が決められる。典型的には、毛細管は約１．５ｍｍ、好ましくは約５００μｍに劣らない直径、或いは約２５０μｍ又は約５０μｍに劣らない直径を有する。
【００１１】
本発明の装置は毛細管を液体で満たすために供給源からの液体が毛細管の端部に接触する充填形態、及び液体の分離と噴出の形態を有する。
【００１２】
この液体の分離と噴出の形態において、液体供給源に残存する液体を毛細管を満たしている液体から分離し、液体供給源の残存液と接触していない毛細管を満たしている別個の液量を形成する。この毛細管は、別個の液量で満たされ、ガス供給源に接触するその第１端部と、大気に直接的に又は間接的に接触する第２端部とを有する。この別個の液量は、毛細管の第２端部からガス圧力の作用で毛細管の第１端部に噴出可能である。
【００１３】
毛細管を満たしている別個の液量は、分配されるべき正確な少量の液体を形成する。この少量は毛管チャンネルの容積（通常、その直径と長さ）によって決められ、表面張力効果により失われる僅かで一定の容積だけ少ない。例えば、直径０．３ｍｍ、長さ３ｍｍの毛細管は、表面張力効果により失われる非常に僅かな一定かつ再現可能な量だけ少ない、２１１ナノリットルの噴出量を供給する。直径０．１ｍｍの同じ管は２３ナノリットルの噴出量を供給する。これらの量は非常に正確に決定することができ、付与された条件下の繰返し使用の間、一定のままである。その結果、本発明は予め決められた非常に正確で少ない液量を分配することを可能にする。
【００１４】
更にこの装置はシンプルである。ある実施の形態では、液体分離と噴出のためのゾーンでは活発に動く部分は全くない。更に、液体分配システムの低コストで使い捨てのノズルアセンブリを形成するために、液体分離と噴出のためのゾーンを構成する部分は、射出成形と積層を含む簡単な方法で容易に製造することができる。
【００１５】
この装置は細胞を損傷するおそれなく生物学的細胞を含む流体を噴出することに使用し得る。
【００１６】
この装置は水溶液での使用が主として意図され、従って親水性表面を備える。もし疎水性表面での使用に適合するように求められれば、それは可能であって、しかしながら、この場合、装置の幾何図形的配置及び投与する方法の適合が要求される。
【００１７】
この装置はまた純水よりも極めて高い粘性のある液体を分配するのに用いることができる。
【００１８】
更に、この装置は、全液量を装置から回収可能であるため、損失なく高価な試薬の量を回収するのに用いることができる。
【００１９】
いくつかの実施の形態では、毛細管の第１端部は極めて大きな直径の供給管から分岐し、この供給管は液体供給源に接続された液体供給端部と、ガス供給源に接続されたガス供給端部とを有する。この供給管はいかなる断面形状及びサイズを好適に有し、毛細管よりも非常に大きい場合にはその長さに従った形状とサイズに変化させることができる。
【００２０】
一つの配置では、液体供給源（及び補足的にガス供給源）は、充填形態を定める第１位置と液体の分離と噴出の形態を定める第２位置との間の、供給管内の液体の動きを制御し、これにより液体の噴出の単純な制御を可能にする。第１位置では、供給管内の液体は、供給管内の液体が毛細管の第１端部を覆って液体で毛細管を満たすように液体供給端部から移される。第２位置では、供給管内の液体は、液体の別個の量で満たされた毛細管の第１端部をガス供給制御手段からのガスと連通させてガス圧力の作用によって噴出させるために、液体供給端部の方に戻される。
【００２１】
別の実施の形態では、装置は供給管内に摺動可能に取付けられたピストンを有し、このピストンは液体とガスの供給源を分離し、ピストンは充填形態を定める第１位置と液体の分離と噴出の形態を定める第２位置との間を移動することができる。
【００２２】
有利には、成形と積層の技術を用いることにより、毛細管と供給管は使い捨てのノズルアセンブリに形成される。
【００２３】
この装置（特にそのノズルアセンブリ部分）は、同時に複数の少量の液体を分配するように、及び／又は異なった少量の液体を連続して分配するように、設計することができる。
【００２４】
本発明の更なる実施の形態では、毛細管は、液体を取入れ引き続き液体を噴出するために、液体貯蔵器に対して可動に取り付けられたガス／エア供給管により運ばれる。
【００２５】
別の実施の形態では、選択的にガス供給管を毛細管に一致させ又は離れさせるために、毛細管を含む支持体に対して、液体供給源とガス供給管が、移動用に配置された可動部材に収容される。
【００２６】
こうした可動部材は一般的に円筒体であって、支持体に対して回転可能に取付けてもよい。この場合、ガス供給管は部材の回転軸に平行な偏心孔であってもよく、部材の回転によって支持体の底部の毛細孔に一致し又は離れるようにすることができる。
【００２７】
こうした装置は、独立して又は一緒に回転し得るアレイ（ａｒｒａｙ）に、好適に含まれ、「微量液体貯蔵（ｍｉｃｒｏ−ｌｉｑｕｉｄ ｓｔｏｒｅ）」を形成する。
【００２８】
代わりに、可動部材は、ガス供給開口と毛細管をそれぞれ含む、相対向して設けられた固定板の間に摺動可能に取付けられた摺動板であって、この摺動板は一連の液貯蔵器とガス供給管を含む。
【００２９】
【発明を実施するための最良の形態】
図１Ａ〜図１Ｄと図２に示すように、本発明による、少量の少なくとも一種の液体の分配装置は、供給管１０の両端部に液体ＬとガスＧ（典型的にはエア）をそれぞれ供給するように配置された、液体供給源Ｌとガス供給源Ｇを備える。
【００３０】
開放した第１及び第２端部２０ａ，２０ｂを有する毛細管２０が供給管１０から分岐する。この毛細管２０は、供給管１０の直径Ｄ（又は断面寸法）より極めて小さい、直径ｄと所定の長さｌの毛細管の寸法を有する。
【００３１】
管１０，２０は親水性物質からなるか、又は親水性物質で表面コートされたボディに収容され、これにより水溶液及び他の溶媒を受け入れることができる。
【００３２】
図１Ａは、定量の液体を噴出した（図１Ｄ）後の休止状態の装置を示す。この休止状態では、供給源からの液体Ｌは毛細管の第１端部２０ａから引込んでいる。供給源からのガスＧは毛細管２０を経由して周囲の大気に連通する。
【００３３】
図１Ｂは、液体Ｌで満たされた毛細管２０の第１端部２０ａに供給源からの液体Ｌが接触する充填形態を示す。これは矢印に示すように容積ΔＶＡの液体Ｌを供給することでなされ、これにより図示するように液体は毛細管２０の端部２０ａを完全に被覆し、ガス供給側の供給管２０に沿って延び、毛細現象により液体が管２０に浸透し管を充填する。
【００３４】
図１Ｃは、矢印に示すように、容積ΔＶＡの液体Ｌを引込めることにより到達し、これにより液体供給源に残存する液体Ｌを毛細管２０を満たしている液体から分離する、液体の分離と噴出の形態を示す。管２０に残存する液体は、正確な容積Ｖの液体を規定するように、毛管引力によって維持される。この容積Ｖは、液体供給源の残存液Ｌと接触していない、毛細管２０を満たしている別個の液量を形成する。
【００３５】
もし例えば管２０が円形断面からなるものであれば、このように規定された容積はＶ＝π×ｄ／２×ｌ−ｅに等しい。ここでｅは管２０の両端部での液体の湾曲によって作り出される容積の減少である。容積ｅの減少は非常に小さく、物質の形状、接触角及び液体Ｌの表面張力に起因した張力に必然的に依存する。所定の条件では、従ってｅは一定で再現可能である。
【００３６】
図１Ｃの液体の分離と噴出の形態では、図１Ｄに示すように、ガス供給端部からパルス化された容積ΔＶＢのエアを供給することによって、毛細管２０の第１端部２０ａにガス圧力を急激に加えると管２０内の液量Ｖをその第２端部２０ｂから噴出することができる。この段階では、供給管１０内の液体Ｌは液体供給源における圧力で維持され、そのため動かない。この結果、毛細管２０の液量Ｖは、初めはジェットとして、容積Ｖ及び噴出条件によって１又は２以上の液滴になって周囲の大気中に噴出される。図１Ｄは噴出された単一の容積Ｖの液滴を示す。
【００３７】
毛管チャンネル２０の第２端部２０ｂにおける面２１上での噴出した液の不必要な堆積を避けるために、この面２１が疎水性になるようにこの面を処理することが好ましい。
【００３８】
一度、液量Ｖが噴出されると、この装置は図１に示すその休止状態に戻り、新しい噴出サイクルの準備ができる。この噴出作用は液体Ｌの供給が十分であるか、目減りを補うように補給される限り、いつまでも繰り返すことができる。
【００３９】
図２は本発明による装置の第１実施の形態を示す。ここで供給管１０は、液体供給端部で、ピストン３１を備えた注射器３０のような液体投与機構に、またガス供給端部で、ピストン４１を備えた円筒状のエア貯蔵器４０に通じる。
【００４０】
液体投与機構はピストン３１を出入れすることで選択された容積ΔＶＡの液体を双方向に移すことができる。管１０の液体供給部分は、液体の目減りを補うためにサイホン３３により第２液体貯蔵器３２に接続される。必要なとき又は所望のときに貯蔵器３２に液体Ｌを補給することができる。
【００４１】
エア供給ラインのピストン４１は、噴出ノズルを形成する毛細管２０の端部２０ｂから液量Ｖを噴出するために、十分な容積ΔＶＢのエアを急激に移すのに十分に速く作動することができる。液体Ｌが比較的遅く移動している間、圧力を均一にするために、小さな通気孔４２が管１０のエア供給部に設けられる。しかし、この通気孔４２は、ピストン４１が作動したときに過度の大きな圧力降下を避けるために十分小さい。
【００４２】
図３は、供給管１０に摺動可能に取付けられ、液体Ｌを貯える貯蔵器３２内に至るピストン５０（好ましくは疎水性である）を更に備えた装置の別の実施の形態を示す。このピストン５０は、液体ＬとガスＧの供給源を分離し、充填形態を定める（図示しない）第１位置と、装置の分離と噴出の形態を定める（図３に示す）第２位置の間を移動することができる。
【００４３】
この第１位置では、ピストン５０は作動ロッド５１で引込まれ、これにより図１Ｂに示すように、液体Ｌは毛細管２０の第１端部２０ａを被覆し、毛細管２０は毛管現象により液体Ｌで満たされる。
【００４４】
ピストン５０を図３の位置に移動することで、液体Ｌは貯蔵器３２の方に戻され、これにより、貯蔵器３０の供給源に残存する液体Ｌから分離され、別個の液量Ｖで満たされた毛細管２０の第１端部２０ａは、供給源のガスＧと接触するようになる。次いで急激なガス圧力を作用させることにより、図１Ｄに示すように、液量Ｖを毛細管２０の第２端部２０ｂから噴出することができる。このために、ガス供給端部には図２のエア貯蔵器４０及びピストン４１のような装置が設けられる。
【００４５】
ピストン５０はその後第１位置に戻ることができ、分配サイクルが繰返される。
【００４６】
図４Ａ及び４Ｂは２つの配置を示す。ここで供給管１０と毛細管２０は使い捨てのノズルアセンブリに形成され、図２の装置のような装置に取外し可能に組み込まれる。これらの図において、一般的に半円形断面の供給管１０は、成形されたプラスチック材料の矩形ブロック２２をラミネートフィルム２３で覆うことにより形成される。供給管１０は、ブロック２２の頂面に成形、機械加工又は彫り込みの行われた、一般的に半円形断面の溝により定められる。
【００４７】
図４Ａにおいて、毛細管２０は、また一般的に半円形断面であり、ブロック２２の頂面に定められ、その第１端部２０ａは供給管１０に至り、その第２端部２０ｂは組立てられたブロック２２と２３の側部の外面２１に至り、側方噴出のための分配ノズルを形成する。
【００４８】
図４Ｂにおいて、毛細管２０は、円形断面であり、ブロック２２の底面におけるその第２端部２０ｂから、供給管１０の長さ方向のほぼ中程に至るその第１端部２０ａに通じる。こうしてその第２端部２０ｂはブロック主面からの鉛直方向の噴出用分配ノズルを形成する。
【００４９】
こうした実施の形態では、主供給管１０はラミネートフィルム２３によって一方の側に定められ、供給管１０上に横たわるラミネートフィルム２３の一部に対して局部的な力を加える、圧力発生機構を配置することができる。
【００５０】
勿論、他のデザインの使い捨てノズルアセンブリは可能である。ラミネート技術によって特に毛細管２０を非直線的な配置に設計することができる。
【００５１】
図５に示すように、所定の位置で多くの少量液体を同時に分配するように、前述の装置のような装置を設計することができる。こうした装置は単一の供給管１０から分岐したいくつかの毛細管２０を備える。４つの毛細管２０は説明的な目的で示され、充填形態で、液体供給源からの液体Ｌが全ての毛細管２０の第１端部２０ａに接触し、それぞれを液体で満たすように配置される。図５に示すように、液体の分離と噴出の形態で、液体供給源に残存する液体Ｌは毛細管２０を満たす別個の液量Ｖから分離される。こうして、別個の液量Ｖで満たされた全ての毛細管２０はガス供給源に同時に接触する第１端部と大気に接触する第２端部２０ｂを有する。次いで全ての毛細管２０内の別個の液量Ｖは、第１端部２０ａに加わるガス圧力により第２端部２０ｂから同時に噴出可能であって、噴出された液体は、毛細管２０に一致した、相応した数の凹部２６を有する採集用トレイ２５に受入れられる。
【００５２】
この装置は、特に複数の凹部２６、例えば４８×３２の凹部のアレイを有するトレイの充填に適合する。各凹部は１０マイクロリットル未満の容積であってもよい。こうした１５３６個の凹部のアレイでは、毛細管２０の間の間隔に相応して凹部間の間隔は好適には２．２５ｍｍのオーダーである。複数の投与に対しては、噴出ノズルを形成する１８又は３２本の毛細管２０のライン（又はいくつかのライン）を設けることを考察することができる。特に沢山の噴出ノズルに対しては、噴出中のエア圧をバランスさせるために事前の対策が講じられるであろう。
【００５３】
異なった少量の液体を連続して分配することを望む場合には、図６Ａから６Ｃに示すように、装置は、各液体供給源Ｌ１及びＬ２に接続されかつ単一のガス供給セクション１０から一緒に分岐された２つ（又はそれ以上）の液体供給セクション１１及び１２を有することができる。毛細管２０はこのガス供給管１０から分岐する。液体供給源（及び補助的にガス供給源）は、前述した機構に従って選択された別個の液量を噴出するために、選択された液体供給セクション１１又は１２からの液体Ｌ１又はＬ２を毛細管２０の第１端部２０ａを覆う供給管１０にもたらすように配置される。
【００５４】
図６Ｂに示すように、最初に液体Ｌ１が毛細管２０を覆って満たすようにもたらされ、この液体Ｌ１は続いて引下がり、管２０内の少量の液体Ｌ１がエア圧で噴出される。液体Ｌ１が引下がった後、図６Ｃに示すように、液体Ｌ２が毛細管２０を覆って満たすようにもたらされ、次いでこの液体Ｌ２は引下がり、続いて少量の液体Ｌ２が噴出される。この方法では、どんな都合のよい数の異なった少量の液体も連続して噴出することができる。
【００５５】
図７Ａから７Ｃに示す本発明による装置の別の実施の形態は毛細管２０を備え、この毛細管は極めて大きな直径を有するガス供給管１５の一端に取付けられる。毛細管２０の第１端部２０ａはガス供給管１５の内部にある。毛細管２０の第２端部２０ｂはガス供給管１５の一端から突出する。液体供給源は液体Ｌを収容する貯蔵器３２を備える。毛細管２０の付いたガス供給管１５は貯蔵器３２内で可動に取付けられ、弾性膜１６によって貯蔵器の壁の頂部に接続される。
【００５６】
図７Ｂに示す第１位置では、毛細管２０の端部２０ｂが貯蔵器３２内の液体Ｌに連通し、液体Ｌを毛細管に取入れるように、ガス供給管１５が持ち上げられる。この位置は充填形態を定める。
【００５７】
貯蔵器３２の底壁３５は、そこに毛細管２０を延長した毛管開口部３６を有する。この毛管開口部３６は好ましくは毛細管２０と同じ直径を有し、毛細管２０がその充填位置まで持ち上げられると、液体Ｌでまた満たされる。
【００５８】
図７Ｃに示す分離と噴出の形態を定める第２位置では、毛細管２０の第２端部２０ｂがガス供給管１５が弾性膜１６の作用で貯蔵器３２の底部３５の内面に当接して毛管開口部３６の延長になるまで降下する。この位置では、毛細管２０と毛管開口部３６は噴出される所定の少量の液体Ｌをともに含有し、これは貯蔵器３２内の液体から分離される。
【００５９】
この所定の少量の液体Ｌは次いで供給管１５と毛細管２０を経由したエア圧の作用で開口部３６から噴出することができる。噴出した後、装置は図７Ａの休止状態に戻り、別の噴出サイクルを行う準備ができる。
【００６０】
この実施の形態の修正において、分離と噴出の形態及び休止位置で、毛細管２０の第２端部２０ｂを貯蔵器２３の開口部を通して大気に接触するように突出させることができる。
【００６１】
図８は図３に示した分配装置の変形を示す。図８Ａは平面図であり、図８Ｂは装置の断面図である。ここでピストン５０は２つの凹部６１と６２を備えた円形の挿入体６０に置き換えられる。この挿入体６０は支持体４２内に定められた円筒壁に回転可能に取付けられ、外部のアクチュエータで回転できるようになっている。主たる凹部６１は、装置内で貯えられかつ分配されるべき液体Ｌで満たされる貯蔵器を構成する。シールは挿入体６０を底壁に加圧することによりなされる。第２の小さな凹部６２は、主たる凹部６１の隣の挿入体内に定められる。毛細管２０は、ガス供給管として働く第２凹部６２の直下の支持体３２の底部内に定められる。
【００６２】
挿入体６０は図示しない外部の機械装置で動かされる。これは挿入体６０へ係合するモータで駆動され、トルクを与えるフォークやヨークで構成することができる。
【００６３】
図９は作用の原理を示す。（図８Ｂの液体噴出位置から図９Ａの充填位置までの）１８０度の角度にわたる第１の回転動作において、主たる貯蔵器６１は、前記した毛管力で直ちに満たされる毛細管２０の上を動かされる。次いで挿入体６０はその初期位置（図９Ｂ）に戻され、良く制御された少量の液体で満たされた毛細管２０から離れる。最後の段階で、圧力パルス６４を第２凹部６２を通して与えことができ、少量の液体６５の噴出が起こる。圧力パルス発生器への接続が凹部６２の頂部に付けた管を単に圧することにより得られる。投与と噴出のプロセスは、同じ液体のいくつかの少量を噴出するに必要な分、複数回繰り返すことができる。
【００６４】
液体の蒸発と汚染を防ぐために、図９Ａ〜９Ｃに示すように、気密の蓋６３を主たる凹部６１の上に配置して固定することができる。
【００６５】
図８に示した装置は、一次元のアレイ又は図１０に示すような二次元のアレイに、例えば研究室の自動制御機構で用いられるウェルプレートの標準フォーマット（９６ウェルプレート又は他のフォーマット）に配置することができる。
【００６６】
図１０は、ｎ個×ｎ個の装置の二次元アレイ上に置かれた理想的な装置を示す。貯蔵器は異なる液体Ｌ１，Ｌ２，．．．Ｌｎで満たされる。与えられたサンプルをプレートから取り出すために、符号６６で示されるように、各装置を個別的に回転しかつ駆動することができる。
【００６７】
この装置は「微量液体貯蔵」と呼ばれる。それは、（従来のシステムでなされたような）ピペットで移す必要なしに、従来の研究室の自動制御機構のウェルプレートでなされたように、サブマイクロリットルのサンプルを、要求に応じて取出せる可能性と、液体貯蔵機能とを組合せた無比の利点を有する。
【００６８】
個々の駆動に代わって、全てのウェルを同時に駆動することができる。即ちこのことはプレートの急速な「コピー」を可能にし、またプレートからサンプルが直接取り出されるから、貴重な試薬を失うことがない。
【００６９】
図１１に示すように、装置は直線的な移動が可動な挿入体を備えることができ、これは集合的な動作に良く適合する。図１１Ａは、２枚の固定板６５，６６の間に摺動可能に置かれた、一連の貯蔵器６１と第２凹部６３とを有する一列（又は二次元のアレイ）の板状の挿入体６０の配置を示す。底板６６は毛細管２０を含む。頂板６５は蓋を構成し、図８に関連して述べたように、装置が休止位置にあるときに、第２凹部６２上に位置する開口部６８を有する。これらの開口部６８は圧力パルス発生器６４に接続される。アレイは異なる液体Ｌ１，Ｌ２，．．．Ｌｎで満たすことができる。
【００７０】
図１１Ｂにおいて、矢印６６で示すように、毛細管２０上に液体を配置するために、中央板６０を横方向に移動することにより充填が行われる。次いで板６０はその初期位置に戻され、制御された液量で満たされた毛細管２０から離れる。次に（図１１Ａに示すように）少量の液量を噴出するために圧力パルスを付与することができる。
【００７１】
この形態は気密性がある利点を有する。主たる液体貯蔵器はトップカバー６５又はこのカバー６５内という付加的なスルーホールを配置する前に満たすことができる。
【００７２】
本発明の種々の実施の形態が実施例によって記載された。特許請求の範囲内での修正をなし得ることが理解される。特に、一実施の形態の記載された特徴、例えば同時噴出用の複数の噴出ノズルや、異なる液体の連続した噴出のための分岐した液体供給ラインを備えた特徴を別に記載された実施の形態に組合せることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１Ａ〜図１Ｄは、本発明による装置の作用原理を示す。
【図２】
図２は、本発明による第１実施の形態の装置の全体図である。
【図３】
図３は、ピストンを備えた第２実施の形態の装置を示す。
【図４】
図４Ａ及び図４Ｂは、更なる変形を示す。
【図５】
図５は、複数の投与量を供給する配置の部分図である。
【図６】
図６Ａ〜図６Ｃは、２つの異なった少量の液体を分配するための本発明による変形した装置の作用を示す。
【図７】
図７Ａ〜図７Ｃは、少量の液体を分配するために毛細管が可動に取付けられた本発明による別の実施の形態の装置を示す。
【図８】
図８Ａ及び図８Ｂは、回転駆動に適合した図３の装置の変形を示す。
【図９】
図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃは、異なった作用状態の随意的なカバーを備えた図８Ａ及び図８Ｂの装置を示す。
【図１０】
図１０は、図８Ａ及び図８Ｂの装置のような装置のアレイを示す。
【図１１】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、直線的な移動を伴う、修正した装置を示す。
【国際公開パンフレット】
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2004518106.tif 000004
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004518106.tif 000032
【国際調査報告】
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2004518106.tif 000034
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