(57)【要約】【課題】  圧縮空気を用いずに正確に微少量の液体を秤取ることができる液体分注装置を提供する。【解決手段】  液体分注装置において、第１の貫通孔１１と、外部から液体Ｌ１が注入される第２の貫通孔１２とを有する上板１０と、第１の貫通孔１１と対応する位置に設けられた第３の貫通孔２１と第２の貫通孔１２と対応する位置に設けられた空気抜き用の第４の貫通孔２２とを有する下板２０と、上板１０と下板２０の間に滑動可能に挿入され、第２の貫通孔１２から注入された液体が、第１の貫通孔１１を介して加えられる圧力により、第３の貫通孔２１を介して対象デバイスに注入される所定容積の第５の貫通孔３１を有するスライド板３０とを備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
2009053030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量の液体を秤取って対象デバイスに注入する液体分注装置において、
外部から圧力が加えられる第１の貫通孔と、外部から液体が注入される第２の貫通孔とを有する上板と、
前記第１の貫通孔と対応する位置に設けられた第３の貫通孔と、前記第２の貫通孔と対応する位置に設けられた空気抜き用の第４の貫通孔とを有する下板と、
前記第２の貫通孔を介して充填された前記所定量の液体が、前記第１の貫通孔を介して加えられる圧力により、前記第３の貫通孔を介して前記対象デバイスに注入される第５の貫通孔を有し、前記上板と前記下板の間に滑動可能に挿入されるスライド板と
を備えたことを特徴とする液体分注装置。
【請求項２】
前記貫通孔のうち少なくとも第４の貫通孔は疎液性の表面を持つことを特徴とする請求項１記載の液体分注装置。
【請求項３】
複数の前記第３の貫通孔の間隔が前記対象デバイスの複数の注入孔の間隔と等しいことを特徴とする請求項１乃至２記載の液体分注装置。
【請求項４】
前記スライド板に異なる容積の前記第５の貫通孔を複数個設け、同時に異なる容積の液体を秤取ることを特徴とする請求項１乃至２記載の液体分注装置。
【請求項５】
前記スライド板に異なる容積の前記第５の貫通孔を複数個設け、異なる液体を所定の比率で混合することを特徴とする請求項１乃至２記載の液体分注装置。
【請求項６】
前記対象デバイスをバイオチップとしたことを特徴とする請求項３記載の液体分注装置。
【請求項７】
前記対象デバイスは、絶縁膜を介して積層する電極膜同士を液体金属でオンオフする液体金属リレーとし、前記第５の貫通孔の直径を前記液体金属リレーの液体金属用穴径と等しくし、前記スライド板の厚さを前記電極膜２枚分の厚さと前記絶縁膜厚さとの和と等しくすることを特徴とする請求項１乃至３記載の液体分注装置。
【請求項８】
前記液体金属を水銀としたことを特徴とする請求項７記載の液体分注装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロリアクタ、バイオチップや液体金属リレーなどを使用もしくは作製するときに、液体(液体金属を含む)を微少量、正確に秤取る場合に有用な液体分注装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロリアクタやバイオチップに注入される試薬や、液体金属リレーに注入される液体金属の量には正確さが非常に要求されている。
図７は従来の液体分注装置の概要を示す図である。
予め液体Ｌ１をシリンジ３に入れ、配管２を介して圧空ディスペンサ１から圧縮空気で圧力を印加し、シリンジ３先端のニードルキャピラリー４から液体Ｌ１が吐出される。
【０００３】
液体分注装置に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２０８１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７のような構成の液体分注装置では、液体Ｌ１が移動し始めると液体Ｌ１を押し出すための抵抗（摩擦など）が急激に減少して液体が出過ぎてしまうなどの理由で、吐出したい液体Ｌ１の量が少なくなるほど、圧縮空気での定量分注が難しくなる。したがって、１回の動作で、異なる量の液体を正確に秤取ることは困難である。
また、一度に複数のデバイスに液体を注入することや、種類の異なる液体を正確な比率で混合することも難しい。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決しようとするもので、圧縮空気を用いずに正確に微少量の液体を秤取ることができ、１回の動作で異なる量の液体を正確に秤取ることができ、一度に複数のデバイスに液体を注入でき、種類の異なる液体を正確な比率で混合することのできる液体分注装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
所定量の液体を秤取って対象デバイスに注入する液体分注装置において、
外部から圧力が加えられる第１の貫通孔と、外部から液体が注入される第２の貫通孔とを有する上板と、
前記第１の貫通孔と対応する位置に設けられた第３の貫通孔と、前記第２の貫通孔と対応する位置に設けられた空気抜き用の第４の貫通孔とを有する下板と、
前記第２の貫通孔を介して充填された前記所定量の液体が、前記第１の貫通孔を介して加えられる圧力により、前記第３の貫通孔を介して前記対象デバイスに注入される第５の貫通孔を有し、前記上板と前記下板の間に滑動可能に挿入されるスライド板と
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、
請求項１記載の液体分注装置において、
前記貫通孔のうち少なくとも第４の貫通孔は疎液性の表面を持つことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、
請求項１乃至２記載の液体分注装置において、
複数の前記第３の貫通孔の間隔が前記対象デバイスの複数の注入孔の間隔と等しいことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、
請求項１乃至２記載の液体分注装置において、
前記スライド板に異なる容積の前記第５の貫通孔を複数個設け、同時に異なる容積の液体を秤取ることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、
請求項１乃至２記載の液体分注装置において、
前記スライド板に異なる容積の前記第５の貫通孔を複数個設け、異なる液体を所定の比率で混合することを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、
請求項３記載の液体分注装置において、
前記対象デバイスをバイオチップとしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、
請求項１乃至３記載の液体分注装置において、
前記対象デバイスは、絶縁膜を介して積層する電極膜同士を液体金属でオンオフする液体金属リレーとし、前記第５の貫通孔の直径を前記液体金属リレーの液体金属用穴径と等しくし、前記スライド板の厚さを前記電極膜２枚分の厚さと前記絶縁膜厚さとの和と等しくすることを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載の発明は、
請求項７記載の液体分注装置において、
前記液体金属を水銀としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、所定量の液体を秤取って対象デバイスに注入する液体分注装置において、外部から圧力が加えられる第１の貫通孔と、外部から液体が注入される第２の貫通孔とを有する上板と、前記第１の貫通孔と対応する位置に設けられた第３の貫通孔と、前記第２の貫通孔と対応する位置に設けられた空気抜き用の第４の貫通孔とを有する下板と、前記第２の貫通孔を介して充填された前記所定量の液体が、前記第１の貫通孔を介して加えられる圧力により、前記第３の貫通孔を介して前記対象デバイスに注入される第５の貫通孔を有し、前記上板と前記下板の間に滑動可能に挿入されるスライド板とを備えたことにより、圧縮空気を用いずに正確に微少量の液体を秤取ることができ、１回の動作で異なる量の液体を正確に秤取ることができ、一度に複数のデバイスに液体を注入でき、種類の異なる液体を正確な比率で混合することのできる液体分注装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明について図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明に係る液体分注装置の第１の実施例の構成と動作を示す側面断面図である。図において、液体分注装置は、上板１０、下板２０及びこれらの中間で滑動（スライド）可能なスライド板３０の３枚の板から構成される。上板１０は、外部から圧力を加えるための第１の貫通孔１１と、外部から液体Ｌ１が注入される第２の貫通孔１２とを有する。下板２０は、第１の貫通孔１１と対応する位置に設けられマイクロリアクタ、バイオチップや液体金属リレーなどの対象デバイスに液体Ｌ１を注入（吐出）するための第３の貫通孔２１と、第２の貫通孔１２と対応する位置に設けられた空気抜き用の第４の貫通孔２２とを有する。ここで、第４の貫通孔２２の直径は、第２の貫通孔１２より小さい。
【００１７】
スライド板３０は、上板１０と下板２０の間に滑動可能に挿入され、液体Ｌ１が第２の貫通孔１２を介して充填され所定容積の秤取りを行うための第５の貫通孔３１を有する。上記で、貫通孔１１，１２，２１、２２，３１のうち少なくとも第４の貫通孔２２は液体Ｌ１に対して疎液性の表面を持つが、第５の貫通孔３１も疎液性の表面を持つことが好ましい。ここでは両者とも疎液性の表面を持つことにする。
【００１８】
上記のような構成の液体分注装置の動作を次に説明する。
図１（ａ）に示すように、最初に第５の貫通孔３１の位置が第２の貫通孔１２と一致するようにスライド板３０がスライドされる。次に液体Ｌ１が圧空ディスペンサ（図示せず）などから第２の貫通孔１２を介して第５の貫通孔３１に充填される。このとき、液体Ｌ１に押し出された空気は空気抜き用の第４の貫通孔２２を介して外部に抜けるが、第４の貫通孔２２及び第５の貫通孔３１の内部表面が液体Ｌ１に対して疎液性を持つので、（液体に対して親液性の場合のように）液体がキャピラリー効果により空気抜き用の貫通孔２２まで浸み込んで行くことはない。
【００１９】
次に、図１（ｂ）に示すように、スライド板３０が図の左方向へ移動されて、分注したい量の液体が第５の貫通孔３１内に秤取られる。このとき、秤取られる液体の量はスライド板３０の厚さ×貫通孔３１の穴面積で決まる。
【００２０】
図１（ｃ）に示すように、スライド板３０が第５の貫通孔３１が第１の貫通孔１１及び第３の貫通孔２１と一致する位置まで移動されると、第１の貫通孔１１から圧縮空気などによる圧力が印加され、第５の貫通孔３１に秤取られた液体Ｌ１は第３の貫通孔２１を介して吐出されてマイクロリアクタ、バイオチップや液体金属リレーなどの対象デバイスに注入される。
【００２１】
このような構成の液体分注装置によれば、圧縮空気は対象デバイスへの注入の際に用いられるのみで、秤取りには用いられていないので、マイクロリアクタやバイオチップに注入される試薬や、液体金属リレーに注入される液体金属の量を貫通孔３１の容積に従って正確に秤取ることができる。
【００２２】
なお、上記の各実施例において、貫通孔１２，３１，２１の疎液性などにより、液体が自重で対象デバイスに容易に落下する場合は外部から貫通孔１１に加圧しなくてもよい。
また、スライド板３０と下板２０の間の隙間などから空気抜きができる場合は、第４の貫通孔２２を省略することができる。
【００２３】
図２は図１の実施例に係る液体分注装置の第１の応用例で、一度に複数のデバイスに液体を注入することができるものを示す側面断面図（図２（ａ１）（ｂ１））及び上面図（図２（ａ２）（ｂ２））である。図１と同一の箇所は同じ記号を付して重複した説明は省略する。上板１０、下板２０及びスライド板３０上には複数組の貫通孔１１，１２，２１、２２，３１が設けられ、対象デバイスへの注入穴となる貫通孔１１，２１の間隔は、液体を注入する対象デバイスの穴の間隔と等しくなっている。
【００２４】
図２の構成の液体分注装置の動作を以下に示す。スライド板３０が図２（ａ）の位置にあるとき、液体がそれぞれの第５の貫通孔３１に充填され、続くスライド板３０の左方向への移動により定量秤取りが行われる。次にスライド板３０が図２（ｂ）の位置に移動した後、それぞれの貫通孔２１から液体が各対象デバイスへ同時に注入される。
【００２５】
このような構成の液体分注装置によれば、一度にすべての対象デバイスに液体を注入することができる。
【００２６】
なお、上記の応用例ではスライド板３０を左方向へスライドさせて秤取りを行ったが、右方向にスライドさせてもよい。
【００２７】
図３は上記の応用例で対象デバイスをアンプル４１とした場合を示す側面断面図である。図１及び図２と同一の箇所は同じ記号を付して重複した説明は省略する。
【００２８】
図４は上記の応用例で対象デバイスをバイオチップ上の複数の穴４２とした場合を示す側面断面図である。図１及び図２と同一の箇所は同じ記号を付して重複した説明は省略する。
【００２９】
図５は、本発明に係る液体分注装置の第２の実施例で、異なる液体を正確な比率で混合することができるものの構成と動作を示す側面断面図である。図１と同一の箇所は同じ記号を付して重複した説明は省略する。
【００３０】
上板１０において、第２の貫通孔１２１，１２２は第１の貫通孔１１の両側に設けられ、それぞれ異なる液体Ｌ１、Ｌ２が充填される。下板２０には、第３の貫通孔２１の両側に２つの空気抜き用の第４の貫通孔２２１，２２２が設けられている。スライド板３０には、異なる容積（直径）の第５の貫通孔３１１，３１２が設けられている。ここで、第２の貫通孔１２１，１２２の直径はそれぞれ第５の貫通孔３１１，３１２と一致するように対応付けられている。
【００３１】
図５の構成の液体分注装置の動作を次に説明する。
図５（ａ）はスライド板３０の初期位置を示す。スライド板３０が左に移動して第５の貫通孔３１１の位置が第２の貫通孔１２１と一致すると、液体Ｌ１が第５の貫通孔３１１に充填される。次にスライド板３０が右に移動して、図５（ｃ）に示すように第５の貫通孔３１１の位置が第１の貫通孔１１及び第３の貫通孔２１と一致すると、液体Ｌ１が第３の貫通孔２１に移動するとともに、第２の貫通孔１２２内の液体Ｌ２が第５の貫通孔３１２に充填される。次にスライド板３０が左に移動して、図５（ｄ）に示すように第５の貫通孔３１２の位置が第１の貫通孔１１及び第３の貫通孔２１と一致すると、図５（ｅ）に示すように第１の貫通孔１１から加えられる空気圧により液体Ｌ１及びＬ２は対象デバイスであるアンプル４３に注入される。
【００３２】
このような構成の液体分注装置によれば、スライド板に異なる体積（直径）の穴を複数個設けることにより、１回の動作で異なる体積の液体を正確に秤取ることができる。
【００３３】
また、種類の異なる液体を正確な比率で混合することができる。
【００３４】
なお、第２の貫通孔１２１，１２２の直径は第５の貫通孔３１１，３１２と必ずしも対応付けなくてもよいが、この場合は第５の貫通孔３１１，３１２への充填時間が異なってくる。
【００３５】
また、上記の構成を複数組設けて同時に複数の混合を行ってもよい。
【００３６】
また、図２の装置において、各組ごとに貫通孔の径を変えることにより、異なる体積の液体を各対象デバイスに正確に注入することができる。
【００３７】
図６は図１の実施例に係る液体分注装置の第２の応用例で、液体金属リレーが必要とする量の液体金属を秤取ることができるものの動作を示す側面断面図である。液体金属リレーに注入するための貫通孔１１，２１，３１の直径を対象デバイスである液体金属リレーの穴４４２の穴径と等しくし、スライド板３０の厚さを液体金属リレーの電極２枚分＋絶縁膜厚さと等しくすることにより、図６（ａ）に示すように液体金属リレーが必要とする量の液体金属Ｌ３を秤取ることができる。さらに、図６（ｂ）に示すように、貫通孔１１から空気などで加圧することにより、貫通孔３１内の液体金属Ｌ３は絶縁膜を介して液体金属リレーの穴４４２に注入されて接点を形成する。液体金属リレーの電極部４４１において、絶縁膜を介した２つの電極膜同士は液体金属Ｌ３の接点によりオンオフされる。
【００３８】
上記の応用例に示すように、液体分注装置を液体金属リレーの製造工程に利用することができる。
【００３９】
なお、スライド板３０以外の貫通孔１１，２１は液体金属リレーの穴４４２の穴径と等しくなくてもよい。
【００４０】
上記の各実施例に示したように、本発明に係る液体分注装置によれば、圧縮空気の圧力や圧力印加時間で液体を秤取るのではなく、スライド板の穴容積で液体を秤取るので、正確な秤取り、分注、混合が可能となる。
【００４１】
また、液体分注装置の吐出用の穴間隔を対象デバイスの注入用の穴間隔と揃えることにより、一度に複数のデバイスに液体を注入することができる。
【００４２】
また、複数の穴の容積（直径）を変えることにより、異なる体積の液体を正確に秤取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る液体分注装置の第１の実施例の構成と動作を示す側面断面図である。
【図２】図１の実施例に係る液体分注装置の応用例を示す側面断面図及び上面図である。
【図３】図２の応用例で対象デバイスをアンプル４１とした場合を示す側面断面図である。
【図４】上記の応用例で対象デバイスをバイオチップ上の複数の穴４２とした場合を示す側面断面図である。
【図５】本発明に係る液体分注装置の第２の実施例の構成と動作を示す側面断面図である。
【図６】図１の実施例に係る液体分注装置の第２の応用例の動作を示す側面断面図である。
【図７】従来の液体分注装置の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  上板
１１  第１の貫通孔
１２，１２１，１２２  第２の貫通孔
２０  下板
２１  第３の貫通孔
２２，２２１，２２２  第４の貫通孔
３０  スライド板
３１，３１１，３１２  第５の貫通孔
４１，４２，４３，４４２  対象デバイス
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３  液体
【図１】
2009053030.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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