特許 7186450 分注装置および液体の分注方法および細胞の分注方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-01

(45)【発行日】2022-12-09

(54)【発明の名称】分注装置および液体の分注方法および細胞の分注方法

(51)【国際特許分類】

   B01L 3/02 20060101AFI20221202BHJP

   B01J 4/02 20060101ALI20221202BHJP

   G01N 1/00 20060101ALI20221202BHJP

   C12N 1/00 20060101ALI20221202BHJP

   C12M 1/00 20060101ALN20221202BHJP

【ＦＩ】

B01L3/02 D

B01J4/02 B

G01N1/00 101K

C12N1/00 Z

C12M1/00 A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019525621

(86)(22)【出願日】2018-06-19

(86)【国際出願番号】 JP2018023242

(87)【国際公開番号】W WO2018235804

(87)【国際公開日】2018-12-27

【審査請求日】2021-05-18

(31)【優先権主張番号】P 2017119895

(32)【優先日】2017-06-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２７年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、革新的研究開発推進プログラム（ＩｍＰＡＣＴ）事業「セレンティピティの計画的創出による新価値創造」に係る委託業務、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】504145342

【氏名又は名称】国立大学法人九州大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100087723

【弁理士】

【氏名又は名称】藤谷 修

(72)【発明者】

【氏名】佐久間 臣耶

(72)【発明者】

【氏名】笠井 宥佑

(72)【発明者】

【氏名】新井 史人

【審査官】▲高▼ 美葉子

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５６－０３１６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０９２４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭４６－００６０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１２８７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１３２８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２１９９５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｌ３／０２

Ｂ０１Ｊ４／０２

Ｃ１２Ｍ１／００

Ｇ０１Ｎ１／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

分注口と、
前記分注口に連なるとともに弾性変形する管状部材と、
前記管状部材を筒形状の軸方向に押圧して圧縮するためのアクチュエーターと、
を有し、
前記管状部材は、
前記アクチュエーターによる押圧で、 弾性変形可能な領域で筒形状の軸方向に弾性変形すること
を特徴とする分注装置。

【請求項2】

請求項１に記載の分注装置において、
前記管状部材は、
前記分注口を有する一体のガラス部材であること
を特徴とする分注装置。

【請求項3】

請求項１に記載の分注装置において、
前記分注口と前記分注口の反対側に開口部とを有する分注部材を有し、
前記管状部材は、
第１の開口端および第２の開口端を有する管状弾性部材であり、
前記管状弾性部材の前記第１の開口端は、
前記分注部材の前記開口部と接続されており、
前記管状弾性部材は、
前記アクチュエーターが前記管状弾性部材の前記第２の開口端側から前記管状弾性部材の前記第１の開口端側に向けて押し出している場合に、
前記管状弾性部材の内部の体積が小さくなるように弾性変形すること
を特徴とする分注装置。

【請求項4】

請求項３に記載の分注装置において、
前記管状弾性部材の内壁に接続されている棒状部材を有し、
前記アクチュエーターは、
前記棒状部材を前記管状弾性部材の軸方向に往復させるものであり、
前記管状弾性部材の前記第１の開口端の側は、
前記分注部材の前記開口部の側を覆っており、
前記管状弾性部材の前記第２の開口端の側は、
前記棒状部材の少なくとも先端部分を覆っていること
を特徴とする分注装置。

【請求項5】

請求項４に記載の分注装置において、
前記管状弾性部材は、
前記アクチュエーターが前記棒状部材を前記分注部材の前記開口部に向けて押し出している場合に、
前記管状弾性部材の内部の断面積が小さくなるように弾性変形すること
を特徴とする分注装置。

【請求項6】

請求項４または請求項５に記載の分注装置において、
前記棒状部材は、
前記アクチュエーターの往復運動にわたって前記分注部材と非接触であること
を特徴とする分注装置。

【請求項7】

請求項４から請求項６までのいずれか１項に記載の分注装置において、
前記分注部材の前記開口部側の外径が、
前記管状弾性部材の内径よりも大きく、
前記棒状部材の前記先端部分の外径が、
前記管状弾性部材の内径よりも大きいこと
を特徴とする分注装置。

【請求項8】

請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の分注装置において、
前記アクチュエーターに印加する印加電圧を制御する制御部を有し、
前記アクチュエーターは圧電素子アクチュエーターであること
を特徴とする分注装置。

【請求項9】

請求項８に記載の分注装置において、
前記制御部は、
前記管状部材の側に位置する第１の液体と、
前記分注口の側に位置する第２の液体と、
前記第１の液体と前記第２の液体との間に位置する分離気泡と、
が生じるように前記印加電圧を制御すること
を特徴とする分注装置。

【請求項10】

請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の分注装置において、
板バネを有し、
前記板バネは、
前記アクチュエーターと前記管状部材との間に配置されていること
を特徴とする分注装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書の技術分野は、分注装置および液体の分注方法および細胞の分注方法に関する。

【背景技術】

【0002】

分注装置は試料もしくは試薬をウェルに供給するために用いられる。高精度な測定を実施するために、分注装置は、高精度に液体を分注できることが好ましい。そのため、高精度に分注可能な分注装置が開発されてきている。

【0003】

例えば、特許文献１には、ピペットと、ピストンと、圧電アクチュエーターと、を有する分注装置が開示されている。この分注装置は、液滴を容器の底に直接飛翔させることができる。そのためこの分注装置では、チップタッチ操作およびチップダウン操作を実施する必要性がない。また、この分注装置は、１μＬ程度の分注を実施することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００１－２２８０６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、細胞等について実験を実施する場合には、各細胞を各ウェルに１個ずつ分注することがある。細胞を１個ずつ分注する場合には、１ｎＬ以下の液体を分注することが要求される。細胞の種類によるものの、例えば、１０ｐＬの液体を分注する。そのためには、分注装置に非常に高い精度が要求される。

【0006】

また、実際に、細胞を１個ずつ分注することは非常に困難である。従来においては、分注装置が、多数の細胞を含む培養液中から１個の細胞を取り出すことに成功するまで採取と放出とを何回も繰り返す必要があった。このような状況では、実験する際に細胞を１個ずつウェルに供給するために、膨大な時間が必要となる。

【0007】

本明細書の技術は、前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは、非常に高い精度で液体を分注することのできる分注装置および液体の分注方法および細胞の分注方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第１の態様における分注装置は、分注口と、分注口に連なるとともに弾性変形する管状部材と、管状部材を筒形状の軸方向に押圧して圧縮するためのアクチュエーターと、を有する。管状部材は、アクチュエーターによる押圧で、弾性変形可能な領域で筒形状の軸方向に弾性変形する。

【0009】

この分注装置においては、管状部材は、弾性変形可能な領域で筒形状の軸方向に弾性変形する。つまり、管状部材は、アクチュエーターの変位量に応じて変形する。この圧縮により、管状部材の内部の体積は減少する。したがって、アクチュエーターへの印加電圧と放出する液体量との間にほぼ正比例関係が成り立つ。ゆえに、非常に高い精度で液体を分注する分注装置が実現されている。また、この分注装置は、培養液中の１個の細胞をウェルに確実に分配することが可能である。

【発明の効果】

【0010】

本明細書では、非常に高い精度で液体を分注することのできる分注装置および液体の分注方法および細胞の分注方法が提供されている。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施形態の分注装置の概略構成を示す図である。

【図2】第１の実施形態の分注装置の動作を示す図（その１）である。

【図3】第１の実施形態の分注装置の動作を示す図（その２）である。

【図4】第１の実施形態の変形例における分注装置の概略構成を示す図である。

【図5】第２の実施形態における細胞の分注方法を説明するための図（その１）である。

【図6】第２の実施形態における細胞の分注方法を説明するための図（その２）である。

【図7】第２の実施形態における細胞の分注方法を説明するための図（その３）である。

【図8】第２の実施形態における細胞の分注方法を説明するための図（その４）である。

【図9】第３の実施形態の分注装置の概略構成を示す図である。

【図10】第１の実施形態の分注装置における印加電圧と液体の排出量との間の関係を示すグラフである。

【図11】第３の実施形態の分注装置における印加電圧と液体の排出量との間の関係を示すグラフである。

【図12】第１の実施形態の分注装置がビーズを１個だけ採取してから放出するまでを撮影した連続写真である。

【図13】第１の実施形態の分注装置がユーグレナを１個だけ採取する様子を撮影した連続写真である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、具体的な実施形態について、分注装置および液体の分注方法および細胞の分注方法を例に挙げて図を参照しつつ説明する。

【0013】

（第１の実施形態）
１．分注装置
図１は、本実施形態の分注装置１００の概略構成を示す図である。図１に示すように、分注装置１００は、ガラスピペット１０と、管状弾性部材２０と、棒状部材３０と、板バネ４０と、圧電素子アクチュエーター５０と、制御部６０と、筐体７０と、固定部８０と、を有する。

【0014】

ガラスピペット１０は、分注する液体を収容するための分注部材である。ガラスピペット１０は、分注装置１００の本体に固定されている。ガラスピペット１０は、円筒形状を有する。ガラスピペット１０は、分注口１０ａと開口部１０ｂとを有する。分注口１０ａは、液体をガラスピペット１０に注入したりガラスピペット１０から放出したりするための開口部である。開口部１０ｂは、分注口１０ａの反対側に位置する開口部である。開口部１０ｂは、管状弾性部材２０に嵌められている。具体的には、ガラスピペット１０の開口部１０ｂは、管状弾性部材２０の第１の開口端２０ａの側で覆われている。ガラスピペット１０の材質はもちろんガラスである。

【0015】

管状弾性部材２０は、円筒形状の弾性部材である。管状弾性部材２０は、分注口１０ａに連なるとともに弾性変形する管状部材である。管状弾性部材２０は、ガラスピペット１０と棒状部材３０とを接続するための接続部材である。そのため、管状弾性部材２０は、ガラスピペット１０および棒状部材３０に接続されている。管状弾性部材２０は、第１の開口端２０ａと第２の開口端２０ｂとを有する。管状弾性部材２０の第１の開口端２０ａの側は、ガラスピペット１０の開口部１０ｂの側を覆っている。管状弾性部材２０の第２の開口端２０ｂの側は、棒状部材３０の少なくとも先端部分を覆っている。つまり、管状弾性部材２０の第２の開口端２０ｂの内部には、棒状部材３０の第１の端部３０ａが嵌められている。管状弾性部材２０の材質は樹脂である。例えば、シリコーン樹脂が挙げられる。

【0016】

棒状部材３０は、管状弾性部材２０の内壁に接続されている。具体的には、棒状部材３０は、管状弾性部材２０に挿入されている。棒状部材３０は、第１の端部３０ａと第２の端部３０ｂとを有する。第１の端部３０ａは、棒状部材３０の先端部分である。第２の端部３０ｂは、第１の端部３０ａの反対側の端部である。棒状部材３０は、管状弾性部材２０の軸方向に移動する。棒状部材３０の第１の端部３０ａは、管状弾性部材２０の第２の開口端２０ｂの側から挿入されている。第２の端部３０ｂは、板バネ４０に固定されている。ここで、ガラスピペット１０の内部の空間と管状弾性部材２０の内部の空間と棒状部材３０の第１の端部とは、空洞部を形成する。この空洞部は、液体等を収容することができるようになっている。棒状部材３０の材質は、金属である。また、硬度の高い樹脂等、その他の固体であってもよい。

【0017】

板バネ４０は、圧電素子アクチュエーター５０と棒状部材３０との間の位置に配置されている。また、板バネ４０は、圧電素子アクチュエーター５０と管状弾性部材２０との間の位置に配置されている。板バネ４０は、第１面４０ａと第２面４０ｂとを有する。第１面４０ａは、棒状部材３０の第２の端部３０ｂに接触している。第２面４０ｂは、圧電素子アクチュエーター５０の第１面５０ａに接触している。

【0018】

圧電素子アクチュエーター５０は、棒状部材３０を管状弾性部材２０の軸方向に往復させるためのアクチュエーターである。圧電素子アクチュエーター５０は、管状弾性部材２０を筒形状の軸方向に圧縮する。また、圧電素子アクチュエーター５０は、棒状部材３０を棒状部材３０の軸方向に往復させる。圧電素子アクチュエーター５０は、第１の端部５０ａを有する。圧電素子アクチュエーター５０の第１の端部５０ａは、板バネ４０の第２面４０ｂに接触している。

【0019】

制御部６０は、圧電素子アクチュエーター５０に印加する印加電圧を制御するためのものである。例えば、制御部６０は、圧電素子アクチュエーター５０に正の電圧を印加する。この場合に、圧電素子アクチュエーター５０は、棒状部材３０をガラスピペット１０の側に押し出す。また、制御部６０は、圧電素子アクチュエーター５０に負の電圧を印加する。この場合に、圧電素子アクチュエーター５０は、棒状部材３０をガラスピペット１０の反対側に引く。これにより、圧電素子アクチュエーター５０は、ガラスピペット１０の軸方向に往復運動する。それに伴って、棒状部材３０は、ガラスピペット１０の軸方向に往復運動する。

【0020】

筐体７０は、分注装置１００の本体である。固定部８０は、ガラスピペット１０の所定の箇所を筐体７０に固定するためのものである。

【0021】

２．各部のサイズ
ガラスピペット１０の開口部１０ｂ側の外径は、管状弾性部材２０の内径よりも大きい。そのため、管状弾性部材２０の第１の開口端２０ａの側は、ガラスピペット１０を覆うように変形している。つまり、管状弾性部材２０の内壁は押し広げられている。棒状部材３０の第１の端部３０ａの外径は、管状弾性部材２０の内径よりも大きい。そのため、管状弾性部材２０の第２の開口端２０ｂの側は、棒状部材３０を覆うように変形している。つまり、管状弾性部材２０の内壁は押し広げられている。

【0022】

棒状部材３０が管状弾性部材２０に向かって押し出される場合には、棒状部材３０は、管状弾性部材２０を押し縮める。この応力により、管状弾性部材２０は、後述するように変形する。その際に、ガラスピペット１０および棒状部材３０は、管状弾性部材２０の内壁に対して摺動しない。棒状部材３０の外径は、ガラスピペット１０の内径よりも大きい。棒状部材３０は、圧電素子アクチュエーター５０の往復運動にわたってガラスピペット１０と非接触である。そのため、棒状部材３０とガラスピペット１０とが干渉するおそれはない。

【0023】

ガラスピペット１０における円筒形状の外径は０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下である。管状弾性部材２０の円筒形状の内径は０．６ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。棒状部材３０の円筒形状の外径は１．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。これらは、おおよその値であり、上記以外の数値範囲であってもよい。

【0024】

３．管状弾性部材の動作
図２は、本実施形態の分注装置１００の動作を示す図（その１）である。圧電素子アクチュエーター５０に印加する電圧はゼロである。そのため、棒状部材３０は基準位置に配置されている。

【0025】

図３は、本実施形態の分注装置１００の動作を示す図（その２）である。圧電素子アクチュエーター５０に印加する電圧は正の値である。例えば、１０Ｖである。この場合には、棒状部材３０は、ガラスピペット１０の開口部１０ｂに向かって進行する。これにより、ガラスピペット１０および管状弾性部材２０で構成される液体収容部の内部の液体は、分注口１０ａの側に移動する。

【0026】

図３に示すように、圧電素子アクチュエーター５０が棒状部材３０をガラスピペット１０の開口部１０ｂに向けて押し出している場合に、管状弾性部材２０は、管状弾性部材２０の内部の体積が小さくなるように弾性変形する。つまり、圧電素子アクチュエーター５０が管状弾性部材２０の第２の開口端２０ｂ側から管状弾性部材２０の第１の開口端２０ａ側に向けて押し出している場合に、管状弾性部材２０は、管状弾性部材２０の内部の体積が小さくなるように弾性変形する。このとき管状弾性部材２０は、軸方向に縮んでいる。つまり、管状弾性部材２０は収縮する。

【0027】

４．本実施形態の効果
管状弾性部材２０が変形した場合に、管状弾性部材２０の内側面とガラスピペット１０の外側面との間に隙間が生じない。同様に、管状弾性部材２０の内側面と棒状部材３０の外側面との間に隙間が生じない。したがって、圧電素子アクチュエーター５０に印加する印加電圧と分注口１０ａから排出される液体の排出量とはほぼ比例する。つまり、この分注装置１００は高精度な分注を実施することができる。

【0028】

また、変形の程度によっては、管状弾性部材２０の少なくとも一部の内部の断面積が小さくなるようにわずかに変形する。このとき、管状弾性部材２０の内側における少なくとも一部の断面積は、通常の場合における管状弾性部材２０の内側の断面積よりもわずかに狭い。つまり、管状弾性部材２０は、わずかに凹んでいる。この場合であっても、この分注装置１００は十分に高精度な分注を実施することができる。

【0029】

なお、管状弾性部材２０の筒の厚みが薄いと、管状弾性部材２０の少なくとも一部の内部の断面積が大きくなるように変形する。この場合には、管状弾性部材２０の内側面とガラスピペット１０の外側面との間に隙間が生じやすい。また、管状弾性部材２０の内側面と棒状部材３０の外側面との間に隙間が生じやすい。この場合には、棒状部材３０が圧電素子アクチュエーター５０に押し出されても、液体がこれらの隙間に逃げてしまう。したがって、圧電素子アクチュエーター５０に印加する印加電圧と分注口１０ａから排出される液体の排出量とは比例関係にない。よって、管状弾性部材２０の筒の厚みは、十分に厚いことが好ましい。

【0030】

このように、この分注装置１００は、制御部６０が設定する圧電素子アクチュエーター５０の印加電圧にほぼ比例する量の液体を分注することができる。例えば、後述するように１０ｐＬ程度の量の液体を高精度で分注することができる。

【0031】

この分注装置１００においては、管状弾性部材２０が弾性変形可能な領域で弾性変形する。そして、管状弾性部材２０は、筒形状の軸方向に弾性変形する。

【0032】

５．変形例
５－１．分注部材
本実施形態の分注部材は、ガラスピペット１０である。しかし、分注部材の材質は、ガラスの他にアクリル等の樹脂やその他の金属であってもよい。また、分注部材は、屈曲部を有する筒形状であってもよい。また、分注部材の内径は、分注口に向かうにつれて小さくなっていてもよい。

【0033】

５－２．ポンプ
図４は、本実施形態の変形例における分注装置２００の概略構成を示す図である。図４に示すように、分注装置２００は、貫通孔を有する棒状部材２３０と、その貫通孔に液体を送出するポンプ２７０と、を有する。

【0034】

５－３．板バネおよび圧電素子アクチュエーター
板バネ４０については場合によって省略してもよい。その場合には、圧電素子アクチュエーター５０の上に棒状部材３０が設けられている。もしくは、圧電素子アクチュエーター５０自身が、棒状部材３０の役割を担ってもよい。

【0035】

５－４．組み合わせ
上記の変形例を自由に組み合わせてもよい。

【0036】

６．本実施形態のまとめ
以上説明したように、本実施形態の分注装置１００は、ガラスピペット１０と、管状弾性部材２０と、棒状部材３０と、圧電素子アクチュエーター５０と、制御部６０と、を有する。管状弾性部材２０が、棒状部材３０の動作に応じて変形する。そのため、分注装置１００は、微小体積の液体を分注することができる。

【0037】

（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、細胞等を含む液体の分注方法である。説明のために、第１の実施形態の分注装置１００を用いる。しかし、第１の実施形態の分注装置１００以外の分注装置を用いることもできる。ただし、本実施形態の分注方法は、第１の実施形態の分注装置１００を用いることが好適である。

【0038】

１．細胞の分注方法
この細胞の分注方法は、ガラスピペット１０の内部に第１の液体を注入する第１の液体注入工程と、ガラスピペット１０の内部に気体を注入する気体注入工程と、ガラスピペット１０の内部に第２の液体を注入しつつ第２の液体中の細胞を１個だけ採取する細胞採取工程と、ガラスピペット１０から第２の液体および細胞を容器の内部に放出する放出工程と、を有する。

【0039】

１－１．第１の液体注入工程
図５に示すように、分注装置１００のガラスピペット１０の内部に第１の液体を注入する。この第１の液体は、分注される液体ではない。

【0040】

１－２．気体注入工程
図６に示すように、第１の液体を注入後に第１の液体に続いてガラスピペット１０の内部に気体を注入する。気体は、例えば空気である。これにより、第１の液体は、分注装置１００の奥側に閉じ込められる。

【0041】

１－３．第２の液体注入工程（細胞採取工程）
図７に示すように、気体の注入後に気体に続いて容器Ａ１０から第２の液体を注入しつつ第２の液体中の細胞を１個だけ採取する。この第２の液体は、分注される液体である。この段階では、第１の液体と第２の液体との間には分離気泡Ｘ１が発生している。そして、容器Ａ１０の内部の第２の液体は、例えば、複数の細胞を含有している。ここで、分注装置１００は、複数の細胞のうち一つの細胞のみを容易に採取することができる。

【0042】

このように、分注装置１００の制御部６０は、管状弾性部材２０の側に位置する第１の液体と、分注口１０ａの側に位置する第２の液体と、第１の液体と第２の液体との間に位置する分離気泡と、が生じるように印加電圧を制御する。

【0043】

１－４．放出工程
図８に示すように、ガラスピペット１０から第２の液体および細胞を分注装置１００の外部の容器Ａ２０の内部に放出する。これにより、容器Ａ２０の内部に第２の液体および１つの細胞が供給される。

【0044】

このように制御部６０は、管状弾性部材２０の側に位置する第１の液体と、分注口１０ａの側に位置する第２の液体と、第１の液体と第２の液体との間に位置する分離気泡と、が生じるように印加電圧を制御する。

【0045】

２．本実施形態の効果
本実施形態では、ガラスピペット１０の内部に分離気泡Ｘ１を発生させる。分離気泡Ｘ１は、第１の液体と第２の液体とが混合しないように分離する役割を担っている。また、分離気泡Ｘ１は、活動する細胞が第２の液体中から第１の液体に移動しないようにする遮蔽の役割をも担っている。

【0046】

３．変形例
３－１．液体の分注方法
本実施形態では、第２の液体中に含まれる多数の細胞のうちの１個の細胞を分注する。しかし、細胞を分注せずに、液体のみを分注してもよい。その場合には、第２の液体注入工程では、気体に続いてガラスピペット１０の内部に第２の液体を注入する。この段階では、第１の液体と第２の液体との間には分離気泡Ｘ１が発生している。放出工程では、ガラスピペット１０から第２の液体を容器Ａ１０の内部に放出するとともに分離気泡Ｘ１の一部を放出する。

【0047】

このように分離気泡Ｘ１の一部を放出することにより、第２の液体を確実に放出しきることができる。このため第２の液体および細胞がガラスピペット１０および管状弾性部材２０の内部に残留しない。なお、分注装置１００は、第１の液体を容器Ａ１０の内部に放出するおそれもない。

【0048】

３－２．複数の分離気泡
ここで、ガラスピペット１０および管状弾性部材２０の内部に２個の分離気泡Ｘ１を発生させてもよい。そのため、気体注入工程および液体注入工程を繰り返す。つまり、第２の液体注入工程の後に気体を注入する。続いて第３の液体および新たな細胞を１個だけ採取する。この段階で、分離気泡Ｘ１により分離された状態で、第２の液体および第３の液体中に１個ずつ細胞が保持されている。そのため、第３の液体および第２の液体を順次放出することにより、２個の細胞を連続的に分注することができる。また、３個以上の細胞についても同様に適用することができる。

【0049】

３－３．分注ユニット
この細胞の分注方法を実施するために分注ユニットを用いてもよい。この分注ユニットは、例えば、第１の実施形態の分注装置１００と、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させる駆動部と、駆動部を制御する駆動制御部と、第２の液体中の細胞を捕捉するセンサーと、を有する。

【0050】

３－４．組み合わせ
上記の変形例を自由に組み合わせてもよい。

【0051】

４．本実施形態のまとめ
本実施形態では、分離気泡Ｘ１が第１の液体と第２の液体とを好適に分離している。そのため、第２の液体に含まれる細胞が第１の液体に逃げることができない。よって、例えば、１個のウェルに１個ずつの細胞および第２の液体を供給することができる。

【0052】

（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。第１の実施形態の分注装置１００は、管状弾性部材２０を有する。しかし、管状弾性部材２０以外の材料であっても弾性変形可能な領域であれば弾性変形する。例えば、ガラスは、降伏点を越えず、弾性変形可能な領域であれば、わずかではあるものの弾性変形する。ガラスは一般に容易には変形しにくい。そのため、少量の液体を分注する場合に用いることができる。

【0053】

１．分注装置
図９は、本実施形態の分注装置３００の概略構成を示す図である。図１に示すように、分注装置３００は、ガラスピペット１０と、板バネ４０と、圧電素子アクチュエーター５０と、制御部６０と、筐体３７０と、固定部３８０と、を有する。

【0054】

筐体３７０は、分注装置３００の本体である。固定部３８０は、ガラスピペット１０の所定の箇所を筐体３７０に固定するためのものである。

【0055】

ガラスピペット１０は、分注口１０ａと開口部１０ｂとを有する管状部材である。ガラスピペット１０は、弾性変形可能な領域で筒形状の軸方向に弾性変形する。ガラスピペット１０は、分注口１０ａを有する一体のガラス部材である。板バネ４０は、第１面４０ａと第２面４０ｂとを有する。ガラスピペット１０の開口部１０ｂは、板バネ４０の第１面４０ａと接合されている。そのために例えば、接着剤等を用いればよい。

【0056】

２．分注装置の動作
圧電素子アクチュエーター５０に所定の電圧を印加することにより、圧電素子アクチュエーター５０がガラスピペット１０を筒形状の軸方向に押圧する。そのため、ガラスピペット１０における開口部１０ｂと固定部３８０との間の距離がわずかに縮む。つまり、ガラスピペット１０は、弾性変形可能な領域で筒形状の軸方向に弾性変形する。この圧縮量は、後述するように、圧電素子アクチュエーター５０の印加電圧にほぼ比例する。この圧縮により、ガラスピペット１０の内部の体積は縮小する。そして、少量の液体が分注される。

【0057】

３．本実施形態の効果
本実施形態のガラスピペット１０は、変形しにくいものの、弾性変形可能な領域で弾性変形する。そのため、ガラスピペット１０は、入力電圧に対してわずかに弾性変形する。したがって、本実施形態の分注装置３００は、少量の液体を分注する用途に好適である。

【0058】

（実験）
１．印加電圧と液体の排出量との間の関係
第１の実施形態の分注装置１００を用いて圧電素子アクチュエーター５０に印加する印加電圧と分注口１０ａから排出される液体の排出量との間の関係を調べた。

【0059】

図１０は、印加電圧と液体の排出量との間の関係を示すグラフ（その１）である。図１０に示すように、印加電圧と液体の排出量とはほぼ正比例の関係にある。そのため、適切な印加電圧を圧電素子アクチュエーター５０に入力すれば、高い精度で分注を実施できる。

【0060】

また、図１０に示すように、１ｎＬ以下の液体量に対しても、印加電圧と液体の排出量とはほぼ正比例の関係にある。そのため、例えば、１０ｐＬ程度の分注についても高い精度で実施することができる。

【0061】

次に、第３の実施形態の分注装置３００を用いて圧電素子アクチュエーター５０に印加する電圧と分注口１０ａから排出される液体の排出量との間の関係を調べた。

【0062】

図１１は、印加電圧と液体の排出量との間の関係を示すグラフ（その２）である。図１１に示すように、印加電圧と液体の排出量とはほぼ正比例の関係にある。そのため、適切な印加電圧を圧電素子アクチュエーター５０に入力すれば、高い精度で分注を実施できる。

【0063】

また、図１１に示すように、１ｎＬ以下の液体量に対しても、印加電圧と液体の排出量とはほぼ正比例の関係にある。そのため、例えば、１０ｐＬ程度の分注についても高い精度で実施することができる。

【0064】

なお、第３の実施形態の分注装置３００の圧縮部分（ガラスピペット１０）は、第１の実施形態の分注装置１００の圧縮部分（管状弾性部材２０）よりも弾性変形しにくい。そのため、同じ入力電圧に対して、液体の分注量が少ない。したがって、第３の実施形態の分注装置３００は、より少量の液体を分注することに適している。

【0065】

２．細胞等の分注
次に、第１の実施形態の分注装置１００の操作性について実験を行った。図１２は、分注装置１００がビーズを１個だけ採取してから放出するまでを撮影した連続写真である。ビーズの直径は１μｍ程度である。図１２に示すように、分注装置１００は、高精度で確実にビーズを１個だけ採取することができる。また、分注装置１００は、ビーズを１個だけ放出することができる。

【0066】

図１３は、第１の実施形態の分注装置１００がユーグレナを１個だけ採取する様子を撮影した連続写真である。図１３に示すように、分注装置１００は、実際にユーグレナを１個だけ採取することができる。したがって、変形例３－３において説明する分注ユニットを用いることにより、溶液中の細胞を１個ずつウェルに分注することができる。

【0067】

Ａ．付記
第１の態様における分注装置は、分注口と、分注口に連なるとともに弾性変形する管状部材と、管状部材を筒形状の軸方向に圧縮するためのアクチュエーターと、を有する。管状部材は、弾性変形可能な領域で筒形状の軸方向に弾性変形する。

【0068】

第２の態様における分注装置においては、管状部材は、分注口を有する一体のガラス部材である。

【0069】

第３の態様における分注装置は、分注口と分注口の反対側に開口部とを有する分注部材を有する。管状部材は、第１の開口端および第２の開口端を有する管状弾性部材である。管状弾性部材の第１の開口端は、分注部材の開口部と接続されている。管状弾性部材は、アクチュエーターが管状弾性部材の第２の開口端側から管状弾性部材の第１の開口端側に向けて押し出している場合に、管状弾性部材の内部の体積が小さくなるように弾性変形する。

【0070】

第４の態様における分注装置は、管状弾性部材の内壁に接続されている棒状部材を有する。アクチュエーターは、棒状部材を管状弾性部材の軸方向に往復させるものである。管状弾性部材の第１の開口端の側は、分注部材の開口部の側を覆っている。管状弾性部材の第２の開口端の側は、棒状部材の少なくとも先端部分を覆っている。

【0071】

第５の態様における分注装置においては、管状弾性部材は、アクチュエーターが棒状部材を分注部材の開口部に向けて押し出している場合に、管状弾性部材の内部の断面積が小さくなるように弾性変形する。

【0072】

第６の態様における分注装置においては、棒状部材は、アクチュエーターの往復運動にわたって分注部材と非接触である。

【0073】

第７の態様における分注装置においては、分注部材の開口部側の外径が、管状弾性部材の内径よりも大きい。棒状部材の先端部分の外径が、管状弾性部材の内径よりも大きい。

【0074】

第８の態様における分注装置は、アクチュエーターに印加する印加電圧を制御する制御部を有する。アクチュエーターは圧電素子アクチュエーターである。

【0075】

第９の態様における分注装置においては、制御部は、管状部材の側に位置する第１の液体と、分注口の側に位置する第２の液体と、第１の液体と第２の液体との間に位置する分離気泡と、が生じるように印加電圧を制御する。

【0076】

第１０の態様における分注装置は、板バネを有する。板バネは、アクチュエーターと管状部材との間に配置されている。

【0077】

第１１の態様における液体の分注方法は、分注部材の内部に第１の液体を注入する第１の液体注入工程と、第１の液体に続いて分注部材の内部に気体を注入する気体注入工程と、気体に続いて分注部材の内部に第２の液体を注入する第２の液体注入工程と、分注部材から第２の液体を容器の内部に放出するとともに気体の一部を放出する放出工程と、を有する。

【0078】

第１２の態様における細胞の分注方法は、分注部材の内部に第１の液体を注入する第１の液体注入工程と、第１の液体に続いて分注部材の内部に気体を注入する気体注入工程と、気体に続いて分注部材の内部に第２の液体を注入しつつ第２の液体中の細胞を１個ずつ採取する細胞採取工程と、分注部材から第２の液体および細胞を容器の内部に放出する放出工程と、を有する。

【符号の説明】

【0079】

１００…分注装置
１０…ガラスピペット
１０ａ…分注口
１０ｂ…開口部
２０…管状弾性部材
２０ａ…第１の開口端
２０ｂ…第２の開口端
３０…棒状部材
４０…板バネ
５０…圧電素子アクチュエーター
６０…制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】