(57)【要約】【課題】カートリッジと外部との電気的接続を確実に行うことを可能にすると共に、流体の排出量や注入量を正確に制御（管理）することを可能にする。【解決手段】カートリッジ１２は、排出液１０８を充填可能な容器本体１６と、容器本体１６の外表面に設けられた電気接続用端子３０ａ〜３０ｄとを有する。固体隔壁１０２、変形隔壁１０６、円板１１６及び円筒状伸縮隔壁１２４によって容器本体１６内を仕切ることにより、排出液充填室１１０及び押し液充填室１１４が形成される。円板１１６及び円筒状伸縮隔壁１２４の位置変化と、変形隔壁１０６の変形により、排出液充填室１１０及び押し液充填室１１４の各容積が変化して、排出液１０８の排出量又は注入量が調整される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器本体と、前記容器本体の外表面に設けられた第１の接続端子とを備え、
前記容器本体は、該容器本体内を仕切る少なくとも１枚の隔壁と、前記隔壁によって前記容器本体内に形成され、流体を充填可能な少なくとも２以上の隔室とを有し、
前記隔壁は、前記容器本体内での位置を変化するか、又は、該隔壁を変形することにより、前記各隔室の容積を変化させて、前記各隔室に充填された前記流体の排出量又は前記各隔室への注入量を調整することを特徴とする流体充填用カートリッジ。
【請求項２】
請求項１記載のカートリッジにおいて、
前記容器本体内には、前記流体の排出量又は注入量を検出信号として出力するセンサ、前記流体を移送させるポンプ、前記ポンプを駆動するための電源、及び、前記センサが検出した前記排出量又は前記注入量に基づいて前記ポンプの駆動を制御する制御回路部のうち、少なくとも１つが前記第１の接続端子と電気的に接続されるように収容されていることを特徴とする流体充填用カートリッジ。
【請求項３】
請求項２記載のカートリッジにおいて、
前記隔壁は、前記容器本体内を仕切ることにより第１の隔室及び第２の隔室を形成させると共に、前記容器本体内での位置を変化するか、又は、該隔壁を変形することにより、前記第１の隔室の容積及び前記第２の隔室の容積を変化させることが可能な第１の隔壁であり、
前記第１の隔室には、前記第１の隔壁の位置を変化させるか、又は、前記第１の隔壁を変形させるための第１の流体が充填され、
前記第２の隔室には、前記第２の流体を外部に排出するか、又は、前記第２の流体を外部から注入するための開口が設けられていることを特徴とする流体充填用カートリッジ。
【請求項４】
請求項３記載のカートリッジにおいて、
前記第１の隔室には、該第１の隔室を仕切ることにより前記第２の隔室から遠位の第１の空間と前記第２の隔室側の第２の空間とを形成し、且つ、前記容器本体内での位置が固定された第２の隔壁が設けられ、
前記第２の隔壁には、前記第１の空間と前記第２の空間との間で前記第１の流体を移送させる前記ポンプが組み込まれていることを特徴とする流体充填用カートリッジ。
【請求項５】
請求項４記載のカートリッジにおいて、
前記第１の液体は、電気浸透流現象を発揮する液体であり、
前記ポンプは、電気浸透流ポンプであることを特徴とする流体充填用カートリッジ。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１項に記載のカートリッジにおいて、
前記容器本体内には、前記第１の隔壁及び前記容器本体と共働して前記第１の隔室を形成するための第３の隔壁が設けられ、
前記第３の隔壁は、前記容器本体内での位置を変化することにより、前記第１の隔壁と共働して、前記第１の隔室の容積及び前記第２の隔室の容積を変化させることが可能であることを特徴とする流体充填用カートリッジ。
【請求項７】
請求項６記載のカートリッジにおいて、
前記センサは、前記容器本体に対する前記第１の隔壁の移動量、前記第１の隔壁の変形量、及び、前記容器本体に対する前記第３の隔壁の移動量のうち、少なくとも１つを電気抵抗の変化として検出する抵抗検出センサであることを特徴とする流体充填用カートリッジ。
【請求項８】
請求項６記載のカートリッジにおいて、
前記センサは、前記容器本体に対する前記第１の隔壁の移動量、前記第１の隔壁の変形量、及び、前記容器本体に対する前記第３の隔壁の移動量のうち、少なくとも１つを電気容量の変化として検出する容量検出センサであることを特徴とする流体充填用カートリッジ。
【請求項９】
請求項６記載のカートリッジにおいて、
前記センサは、前記容器本体に対する前記第１の隔壁の移動量、前記第１の隔壁の変形量、及び、前記容器本体に対する前記第３の隔壁の移動量のうち、少なくとも１つを光路長の変化又は位置の変化として検出する光検出センサであることを特徴とする流体充填用カートリッジ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のカートリッジにおいて、
前記流体を輸送可能な輸送路が設けられた基台又はチップと連結したときに、前記基台又は前記チップに設けられ、且つ、該第１の接続端子と対を成す第２の接続端子と、前記第１の接続端子とが電気的に接続されることを特徴とする流体充填用カートリッジ。
【請求項１１】
容器本体と前記容器本体の外表面に設けられた第１の接続端子とを備え、前記容器本体が、該容器本体内を仕切る少なくとも１枚の隔壁と、前記隔壁によって前記容器本体内に形成され、流体を充填可能な少なくとも２以上の隔室とを有する流体充填用カートリッジと、
前記流体を輸送可能な輸送路と、該第１の接続端子と対を成す第２の接続端子とが設けられた基台又はチップと、
を有し、
前記隔壁は、前記容器本体内での位置を変化するか、又は、該隔壁を変形することにより、前記各隔室の容積を変化させて、前記各隔室に充填された前記流体の排出量又は前記各隔室への注入量を調整し、
前記流体充填用カートリッジと前記基台又は前記チップとを連結したときに、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とが電気的に接続されることを特徴とする流体システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体又は気体等の流体を容器本体に充填可能なカートリッジであって、充填した流体を外部に排出するか、あるいは、外部から流体を前記容器本体に注入することが可能な流体充填用カートリッジに関する。
【０００２】
また、本発明は、前記流体充填用カートリッジを基台又はチップに連結して、該流体充填用カートリッジに充填された流体を輸送するための流体システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来より、液体又は気体等の流体が容器本体に充填された流体充填用カートリッジをマイクロ流体チップ（以下、チップという。）に連結して、前記カートリッジから前記チップに流体を排出するか、あるいは、前記チップから前記カートリッジに流体を注入することにより、前記チップ内の流体に対する制御、例えば、流体の流量、圧力及び位置を制御することが広く行われている。
【０００４】
特許文献１には、電気浸透流現象を発揮する液体を移送させる電気浸透流ポンプを有する液体容器（カートリッジ）が提案されている。しかしながら、このカートリッジには、該カートリッジからの液体の排出量や、外部から前記カートリッジへの液体の注入量を検出するためのセンサが備わっていない。
【０００５】
そこで、特許文献２には、ポンプ、バルブ及びセンサを備えたカートリッジが提案されている。このカートリッジでは、前記ポンプ及び前記バルブを制御することにより液体を移送させ、一方で、前記液体の流量（排出量又は注入量）は、半導体技術を応用した熱センサにより検出される。しかしながら、特許文献２の技術では、液体の種類に応じて熱センサを別途較正する必要がある。
【０００６】
これに対して、特許文献３には、液体容器（カートリッジ）の排出口の先に流量検出器（センサ）を別途設ける構成が提案されている。
【０００７】
また、上述したカートリッジでは、センサが検出した液体の流量を示す検出信号を外部に確実に出力するための電気接続機構が求められている。
【０００８】
特許文献４には、電気浸透流ポンプの駆動時にカートリッジ内の隔壁が変形することにより、該カートリッジ内の液体が外部に排出される構成が提案されている。しかしながら、特許文献４には、上述した電気接続機構について何ら提案されていない。
【０００９】
これに対して、特許文献５には、電気浸透流ポンプが基台を介してチップに固定され、さらに、外部電源から前記基台を介して前記電気浸透流ポンプに直流電圧（制御信号）を供給するための電気接続機構について提案されている。
【００１０】
また、液体の輸送方法に関して、特許文献６には、駆動液体と輸送液体とをバブルを介して切り分ける（非接触とする）ことにより、どのような種類の液体でも輸送可能であることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第３９２３４２６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０１９５０２０号明細書
【特許文献３】米国特許第７４６５３８２号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２００８／００３３３３８号明細書
【特許文献５】特開２００６−２２８０７号公報
【特許文献６】特開２００６−２７５０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した特許文献３は、カートリッジにセンサを組み込むことができず、一方で、該カートリッジから外部への液体の排出量や、外部から前記カートリッジへの液体の注入量を正確に制御する必要がある場合に、前記排出口の先にセンサを配置して、前記液体の注入量や排出量を検出できるようにしたものである。
【００１３】
しかしながら、特許文献３の技術では、前記カートリッジに前記センサが組み込まれていないので、該カートリッジから外部に液体を排出し、あるいは、前記カートリッジに液体を注入するための流路構成（送液駆動系）が複雑化且つ大型化する。このような問題は、マイクロ流路や携帯型送液系等の小型の送液駆動系を実現する上で大きな問題であり、流路構成が複雑化且つ大型化することにより該送液駆動系の安全性及び信頼性を確保することが困難になるおそれがある。
【００１４】
このように、カートリッジの外部にセンサを設けた場合の液体の流量は、前記送液駆動系の性能により規定される。すなわち、前記センサが検出した前記送液駆動系での液体の流量に基づいて、前記カートリッジから排出される液体の排出量や、前記カートリッジに注入される液体の注入量が制御される。
【００１５】
従って、特許文献３の技術では、カートリッジからの液体の排出量と目的とする排出量との誤差を検出し、検出した誤差が最小となるようにフィードバックする能動的な制御や、前記カートリッジへの液体の注入量と目的とする注入量との誤差を検出し、検出した誤差が最小となるようにフィードバックする能動的な制御は行われていない。
【００１６】
また、上述したように、特許文献４及び５には、センサが検出した液体の排出量及び注入量を示す検出信号をカートリッジから外部に出力するための電気接続機構について何ら提案されていない。また、特許文献５では、電気浸透流ポンプと基台との間の電気的接続機構について提案されているが、カートリッジと基台内の流路とを接続したときに電気的な接続も併せて行なうことについては何ら提案されていない。さらに、特許文献６には、液体の輸送方法について提案されているが、カートリッジと基台又はチップとの電気的な接続や、センサについては何ら提案されていない。
【００１７】
本発明は、前記の問題に鑑みなされたものであり、液体又は気体等の流体が容器本体に充填されたカートリッジにおいて、前記カートリッジと外部との電気的接続を確実に行うことを可能にすると共に、前記流体の排出量や注入量を正確に制御（管理）することを可能にする流体充填用カートリッジ及び流体システムを提供することを目的とする。
【００１８】
また、本発明は、基台又はチップとの連結時に、前記カートリッジと前記基台又は前記チップとの電気的接続も併せて行なうことができる流体充填用カートリッジ及び流体システムを提供することを目的とする。
【００１９】
さらに、本発明は、前記流体充填用カートリッジを基台又はチップに連結することにより、該流体充填用カートリッジに充填された流体を確実に輸送することができる流体システムを提供することを目的とする。
【００２０】
さらにまた、本発明は、前記容器本体から外部への流体の排出量や、外部から前記容器本体に注入される流体の注入量を検出するセンサを別途外部に設けず、前記カートリッジに内蔵させることで、前記排出量や前記注入量を正確に制御（管理）することが可能となる流体充填用カートリッジを提供することを目的とする。
【００２１】
さらにまた、本発明は、センサが検出した流体の排出量又は注入量を示す検出信号を確実にカートリッジから外部に出力するための電気接続機構を備えた流体充填用カートリッジ及び流体システム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】
【００２２】
本発明に係る流体充填用カートリッジは、容器本体と、前記容器本体の外表面に設けられた第１の接続端子とを備え、
前記容器本体は、該容器本体内を仕切る少なくとも１枚の隔壁と、前記隔壁によって前記容器本体内に形成され、流体を充填可能な少なくとも２以上の隔室とを有し、
前記隔壁は、前記容器本体内での位置を変化するか、又は、該隔壁を変形することにより、前記各隔室の容積を変化させて、前記各隔室に充填された前記流体の排出量又は前記各隔室への注入量を調整することを特徴としている。
【００２３】
この発明によれば、外部から前記第１の接続端子を介して前記流体充填用カートリッジに信号を供給し、一方で、前記流体充填用カートリッジから前記第１の接続端子を介して外部に信号を出力することが可能になる。
【００２４】
これにより、目的とする排出量又は注入量（単位時間当たりの流量）に従って、前記容器本体から外部に前記流体を排出し、又は、外部から前記容器本体に前記流体を注入することも可能となり、実際の排出量又は注入量を、目的とする排出量又は注入量に容易に制御（管理）することが可能になる。
【００２５】
このように、本発明では、前記流体充填用カートリッジと外部との電気的接続を前記第１の接続端子を介して確実に行うことで、前記排出量や前記注入量を正確に制御（管理）することが可能になる。
【００２６】
また、本発明に係る流体充填用カートリッジでは、前記流体を輸送可能な輸送路が設けられた基台又はチップと連結したときに、前記基台又は前記チップに設けられ、且つ、該第１の接続端子と対を成す第２の接続端子と、前記第１の接続端子とが電気的に接続されることが好ましい。
【００２７】
また、本発明に係る流体システムは、
容器本体と前記容器本体の外表面に設けられた第１の接続端子とを備え、前記容器本体が、該容器本体内を仕切る少なくとも１枚の隔壁と、前記隔壁によって前記容器本体内に形成され、流体を充填可能な少なくとも２以上の隔室とを有する流体充填用カートリッジと、
前記流体を輸送可能な輸送路と、該第１の接続端子と対を成す第２の接続端子とが設けられた基台又はチップと、
を有し、
前記隔壁は、前記容器本体内での位置を変化するか、又は、該隔壁を変形することにより、前記各隔室の容積を変化させて、前記各隔室に充填された前記流体の排出量又は前記各隔室への注入量を調整し、
前記流体充填用カートリッジと前記基台又は前記チップとを連結したときに、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とが電気的に接続されることを特徴としている。
【００２８】
これらの発明によれば、前記流体充填用カートリッジを前記基台又は前記チップに連結すれば、電気接続機構としての前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とが電気的に接続されるので、前記流体充填用カートリッジに充填された前記流体を確実に輸送することができると共に、外部から前記第２の接続端子及び前記第１の接続端子を介して前記流体充填用カートリッジに信号を供給し、一方で、前記流体充填用カートリッジから前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子を介して外部に信号を出力することが可能となる。
【００２９】
この場合、前記容器本体内には、前記流体の排出量又は注入量を検出信号として出力するセンサ、前記流体を移送させるポンプ、前記ポンプを駆動するための電源、及び、前記センサが検出した前記排出量又は前記注入量に基づいて前記ポンプの駆動を制御する制御回路部のうち、少なくとも１つが前記第１の接続端子と電気的に接続されるように収容されている。
【００３０】
従って、本発明では、前記流体充填用カートリッジの構成として、例えば、下記（ａ）〜（ｆ）の形態を採用することが可能である。
【００３１】
（ａ）前記流体充填用カートリッジに前記センサのみ組み込む。
【００３２】
（ｂ）前記流体充填用カートリッジに前記ポンプのみ組み込む。
【００３３】
（ｃ）前記流体充填用カートリッジに前記センサ及び前記ポンプを組み込む。
【００３４】
（ｄ）前記流体充填用カートリッジに前記センサ、前記ポンプ及び前記制御回路部を組み込む。
【００３５】
（ｅ）前記流体充填用カートリッジに前記センサ、前記ポンプ及び前記電源を組み込む。
【００３６】
（ｆ）前記流体充填用カートリッジに前記センサ、前記ポンプ、前記電源及び前記制御回路部を組み込む。
【００３７】
これら（ａ）〜（ｆ）の構成を採用することにより、前記流体充填用カートリッジと前記基台又は前記チップとを連結したときに、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とが電気的に接続されるので、外部から前記容器本体内の前記ポンプ又は前記制御回路部に信号を供給し、あるいは、前記容器本体内の前記センサ又は前記制御回路部から外部に信号を出力することが可能となる。
【００３８】
特に、（ｂ）、（ｃ）及び（ｅ）の場合には、外部から前記第２の接続端子及び前記第１の接続端子を介して前記ポンプを制御することが可能となる。また、（ｄ）及び（ｆ）の場合には、外部から前記第２の接続端子及び前記第１の接続端子を介して前記制御回路部に信号（オン信号又はオフ信号）を与えることにより、前記制御回路部から前記ポンプに対する制御開始又は制御停止を外部からコントロールすることが可能となる。
【００３９】
また、前記センサが前記流体充填用カートリッジに内蔵されている（ａ）の場合には、外部に別途センサを設けることなく前記流体の排出量又は前記注入量を検出することができる。この場合でも、目的とする排出量又は注入量（単位時間当たりの流量）に従って前記容器本体から外部に前記流体を排出し、又は、外部から前記容器本体に前記流体を注入することができるので、実際の排出量又は注入量を、目的とする排出量又は注入量に容易に制御（管理）することが可能となる。
【００４０】
この結果、前記容器本体から外部への流体の排出量や、外部から前記容器本体に注入される流体の注入量を検出するセンサを別途外部に設けず、前記カートリッジに内蔵させることにより、前記排出量や前記注入量を正確に制御（管理）することが可能となる。
【００４１】
さらに、前記流体充填用カートリッジを前記基台又は前記チップに連結して前記第１の接続端子と前記第２の接続端子とを電気的に接続すれば、前記検出信号が前記流体充填用カートリッジから前記基台又は前記チップを介して外部に確実に出力されるので、前記排出量又は前記注入量を外部から管理し、且つ、観測することが容易になる。
【００４２】
また、上記の流体充填用カートリッジにおいて、
前記隔壁は、前記容器本体内を仕切ることにより第１の隔室及び第２の隔室を形成させると共に、前記容器本体内での位置を変化するか、又は、該隔壁を変形することにより、前記第１の隔室の容積及び前記第２の隔室の容積を変化させることが可能な第１の隔壁であり、
前記第１の隔室には、前記第１の隔壁の位置を変化させるか、又は、前記第１の隔壁を変形させるための第１の流体が充填され、
前記第２の隔室には、前記第２の流体を外部に排出するか、又は、前記第２の流体を外部から注入するための開口が設けられている。
【００４３】
この場合、前記第２の流体は、前記第２の隔室から前記開口を介して外部に排出されるか、あるいは、外部から前記開口を介して前記第２の隔室に注入される流体であり、一方で、前記第１の流体は、前記第２の流体を排出又は注入するために用いられる流体である。上記のように、前記第１の流体によって前記第１の隔壁の位置を変化させるか、又は、前記第１の隔壁を変形させることにより、前記第２の隔室からの前記第２の流体の排出や、該第２の隔室への前記第２の流体の注入を容易に制御することができるので、前記排出量や前記注入量をより正確に管理することが可能となる。
【００４４】
また、前記第１の隔室には、該第１の隔室を仕切ることにより前記第２の隔室から遠位の第１の空間と前記第２の隔室側の第２の空間とを形成し且つ前記容器本体内での位置が固定された第２の隔壁が設けられ、前記第２の隔壁には、前記第１の空間と前記第２の空間との間で前記第１の流体を移送させる前記ポンプが組み込まれている。
【００４５】
この場合、前記ポンプを駆動して前記第１の空間と前記第２の空間との間で前記第１の流体を移送させることにより、前記第１の隔壁の位置を容易に変化させ、あるいは、前記第１の隔壁を容易に変形させることができるので、前記排出量や前記注入量の制御が一層容易なものとなる。
【００４６】
また、前記第１の液体は、電気浸透流現象を発揮する液体であり、前記ポンプは、電気浸透流ポンプであることが好ましい。
【００４７】
これにより、チップ内の微小流量の流体に対する位置制御を高精度に行うことが要求される流体システムに、本発明に係る流体充填用カートリッジを適用することが可能となる。
【００４８】
この場合、前記容器本体内には、前記第１の隔壁及び前記容器本体と共働して前記第１の隔室を形成するための第３の隔壁が設けられ、前記第３の隔壁は、前記容器本体内での位置を変化することにより、前記第１の隔壁と共働して前記第１の隔室の容積及び前記第２の隔室の容積を変化させることが可能である。
【００４９】
これにより、前記排出量や前記注入量を一層正確に制御することができる。
【００５０】
ここで、前記センサは、下記（１）〜（３）のいずれかの検出方式によるセンサであることが望ましい。
【００５１】
（１）前記センサは、前記容器本体に対する前記第１の隔壁の移動量、前記第１の隔壁の変形量、及び、前記容器本体に対する前記第３の隔壁の移動量のうち、少なくとも１つを電気抵抗の変化として検出する抵抗検出センサである。
【００５２】
（２）前記センサは、前記容器本体に対する前記第１の隔壁の移動量、前記第１の隔壁の変形量、及び、前記容器本体に対する前記第３の隔壁の移動量のうち、少なくとも１つを電気容量の変化として検出する容量検出センサである。
【００５３】
（３）前記センサは、前記容器本体に対する前記第１の隔壁の移動量、前記第１の隔壁の変形量、及び、前記容器本体に対する前記第３の隔壁の移動量のうち、少なくとも１つを光路長の変化又は位置の変化として検出する光検出センサである。
【００５４】
上記（１）〜（３）のいずれの検出方式によるセンサであっても、前記第１の隔壁の移動量、前記第１の隔壁の変形量、及び、前記第３の隔壁の移動量は、前記第２の液体の排出量及び注入量に応じて変化する。従って、これらの変化量（移動量、変形量）に応じた電気抵抗の変化、電気容量の変化、あるいは、光路長の変化又は位置の変化と、前記第２の液体の排出量又は注入量との関係を予め計測しておけば、流体充填用カートリッジの使用時に、前記センサが検出した前記電気抵抗の変化、前記電気容量の変化、あるいは、前記光路長の変化又は前記位置の変化から前記第２の液体の排出量又は注入量を容易に求めることが可能となる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明に係る流体充填用カートリッジによれば、外部から第１の接続端子を介して前記流体充填用カートリッジに信号を供給し、一方で、前記流体充填用カートリッジから前記第１の接続端子を介して外部に信号を出力することが可能になる。
【００５６】
これにより、目的とする排出量又は注入量（単位時間当たりの流量）に従って、容器本体から外部に流体を排出し、又は、外部から前記容器本体に前記流体を注入することも可能となり、実際の排出量又は注入量を、目的とする排出量又は注入量に容易に制御（管理）することが可能になる。
【００５７】
このように、本発明では、前記流体充填用カートリッジと外部との電気的接続を前記第１の接続端子を介して確実に行うことで、前記排出量や前記注入量を正確に制御（管理）することが可能になる。
【００５８】
また、本発明に係る流体充填用カートリッジ及び流体システムによれば、該流体充填用カートリッジを基台又はチップに連結すれば、電気接続機構としての第１の接続端子と第２の接続端子とが電気的に接続されるので、前記流体充填用カートリッジに充填された流体を確実に輸送することができると共に、外部から前記第２の接続端子及び前記第１の接続端子を介して前記流体充填用カートリッジに信号を供給し、一方で、前記流体充填用カートリッジから前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子を介して外部に信号を出力することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本実施形態に係る流体システムの斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１のカートリッジの内部構成を説明するためのブロック図である。
【図４】図２及び図３の抵抗検出センサの一部構成を説明するための平面図である。
【図５】図３の抵抗検出センサを容量検出センサに置き換えたカートリッジの内部構成を説明するためのブロック図である。
【図６】図３の抵抗検出センサを光検出センサに置き換えたカートリッジの内部構成を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
本発明に係る流体充填用カートリッジ及び流体システムの好適な実施形態を図１〜図６を参照しながら説明する。
【００６１】
本実施形態に係る流体システム１０は、図１に示すように、流体充填用カートリッジ１２（以下、カートリッジ１２ともいう。）と、該カートリッジ１２が装着される基台１４と、該基台１４に連結される図示しないマイクロ流体チップ（チップ）とを有する。なお、図１は、２つのカートリッジ１２をマニホールドとしての基台１４に装着することにより、各カートリッジ１２が基台１４を介して前記チップに連結される場合を図示している。
【００６２】
カートリッジ１２は、図１及び図２に示すように、筒状の容器本体１６と、該容器本体１６を構成する排出液充填用筒部１８の基台１４側に装着された筒状の継手２４及びコネクタ２６と、容器本体１６を構成し且つ排出液充填用筒部１８に連結された押し液充填用筒部２０に取り付けられる蓋部材２２とを有する。
【００６３】
この場合、カートリッジ１２の蓋部材２２、容器本体１６及び継手２４は、略同軸に構成されている。また、蓋部材２２には、容器本体１６内に連通する吸入口３２が形成されている。さらに、コネクタ２６の先端側には、基台１４側に延在する４つの電気接続用端子（第１の接続端子）３０ａ〜３０ｄが設けられている。さらにまた、継手２４における基台１４側の外周面には、径方向に突出する突起２８が設けられている。なお、突起２８は、継手２４の基台１４側の外周面において、図１に示す位置と、該位置に対して１８０°回転した反対側の位置（図示せず）との２箇所にそれぞれ設けられている。
【００６４】
一方、基台１４のカートリッジ１２側の表面には、各カートリッジ１２の継手２４にそれぞれ接続可能な２つの継手４０と、各電気接続用端子３０ａ〜３０ｄにそれぞれ接続可能な８つの電気接続用端子（第２の接続端子）６０ａ〜６０ｄとがそれぞれ設けられている。
【００６５】
この場合、各継手４０には、基台１４に固定された円柱状の基端部４２と、基端部４２の上面の外周部分から上方に延在する平面円弧状の２つの円弧状部４４と、基端部４２の上面の中心部から上方に延在する管路４８とがそれぞれ設けられている。また、円弧状部４４には、突起２８の形状に対応した切欠４６が形成されている。さらに、管路４８には、該管路４８と略同軸のカートリッジ接続孔５０が形成されている。
【００６６】
一方、各電気接続用端子６０ａ〜６０ｄは、それぞれ、各電気接続用端子３０ａ〜３０ｄの先端部を受容可能な略凹部状の形状とされている。
【００６７】
突起２８が設けられた継手２４の外周部分は、回転可能に構成されている。従って、図１に示すように、突起２８の位置が右側のカートリッジ１２の位置にある状態で該カートリッジ１２を基台１４側に下降させると、継手２４の先端部の内方と管路４８とが嵌合すると共に、該継手２４の先端部と継手４０の基端部４２の上面とが接触する。
【００６８】
この状態で、継手２４の外周部分を切欠４６側に回転させると、突起２８の一部が切欠４６に嵌合して、図１の左側のカートリッジ１２に示すように、基台１４側の継手４０に対してカートリッジ１２の継手２４が確実に結合されると共に、電気接続用端子３０ａ〜３０ｄの先端部が電気接続用端子６０ａ〜６０ｄの凹部に嵌合する。
【００６９】
すなわち、図１において、右側のカートリッジ１２では、該カートリッジ１２の継手２４と基台１４側の継手４０との間の機械的接続が成されていないと共に、電気接続用端子３０ａ〜３０ｄと電気接続用端子６０ａ〜６０ｄとの間の電気的接続が成されておらず、一方で、左側のカートリッジ１２では、該カートリッジ１２の継手２４と基台１４側の継手４０との間の機械的接続が成されていると共に、電気接続用端子３０ａ〜３０ｄと電気接続用端子６０ａ〜６０ｄとの間の電気的接続も成されている。
【００７０】
また、基台１４における前記チップに対向する側面には２つの流路出口７０が形成されている。また、基台１４には、各流路出口７０と各継手４０のカートリッジ接続孔５０とをそれぞれ接続する２つの流路（輸送路）７６が形成されている。さらに、電気接続用端子６０ａ〜６０ｄには、電極リード線６２ａ〜６２ｄがそれぞれ電気的に接続されている。
【００７１】
次に、図２〜図４を参照しながら、本実施形態に係るカートリッジ１２の内部構成について、さらに詳しく説明する。
【００７２】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、図３は、カートリッジ１２の内部構成を模式化した流体システム１０のブロック図であり、図４は、カートリッジ１２内の抵抗検出センサ８０の一部構成を示す平面図である。
【００７３】
なお、図３及び図４では、カートリッジ１２の内部構成の説明を容易化する目的で、継手２４の図示を省略すると共に、カートリッジ１２の一部構成を誇張して図示している。
【００７４】
図２に示すように、排出液充填用筒部１８に装着された継手２４には、該継手２４及び排出液充填用筒部１８と略同軸の排出口（開口）１００が形成されており、該排出口１００は、継手２４、４０が接続されたときに、排出液充填用筒部１８の上面側の凹部と継手４０のカートリッジ接続孔５０、流路７６及び流路出口７０とを連通させる。
【００７５】
これに対して、押し液充填用筒部２０では、上面側と底面側とが径方向に沿った薄肉部分として形成され、一方で、上面側と底面側との間の中間部分が径方向に沿った厚肉部分の固体隔壁（第２の隔壁）１０２として形成される。また、固体隔壁１０２に形成され且つ前記上面側（第１の空間１０５）と前記底面側（第２の空間１０７）とを連通する孔１０３の途中には、第１の空間１０５と第２の空間１０７との間で押し液（第１の液体）１１２を移動させる電気浸透流ポンプ１０４が配設されている。
【００７６】
なお、第１の空間１０５は、固体隔壁１０２と、後述する円板１１６及び円筒状伸縮隔壁１２４とによって形成され、且つ、押し液１１２が充填可能な空間であり、一方で、第２の空間１０７は、固体隔壁１０２と、押し液充填用筒部２０の内周面と、変形隔壁１０６とによって形成され、且つ、押し液１１２が充填可能な空間である。
【００７７】
この場合、押し液充填用筒部２０と排出液充填用筒部１８との間には、ダイヤフラム等からなる変形隔壁（第１の隔壁）１０６が介挿されており、排出液充填用筒部１８の上面側の凹部と変形隔壁１０６とによって排出液（第２の流体）１０８が充填される排出液充填室（第２の隔室）１１０が構成される。
【００７８】
また、押し液充填用筒部２０の上面側の凹部には、上下方向に伸縮自在の円筒状伸縮隔壁１２４が配設され、該円筒状伸縮隔壁１２４の蓋部材２２側には円板１１６が取り付けられている。そのため、第３の隔壁を構成する円板１１６及び円筒状伸縮隔壁１２４と、押し液充填用筒部２０の内周面と、固体隔壁１０２と、変形隔壁１０６とによって押し液１１２が充填される押し液充填室（第１の隔室）１１４が構成される。従って、押し液１１２は、押し液充填室１１４内において液密状態で保持される。
【００７９】
また、円筒状伸縮隔壁１２４の外周面と押し液充填用筒部２０の内周面との間には帯状の抵抗体１２０、１２２が固体隔壁１０２の上面から蓋部材２２に向かって互いに対向するように配設されている。この場合、抵抗体１２０における蓋部材２２に接触する一端部は、電気接続用端子３０ｃと電気的に接続されると共に、抵抗体１２２における蓋部材２２に接触する一端部は、電気接続用端子３０ｄと電気的に接続されている。
【００８０】
また、円板１１６の上面には直線状の導通配線１２６が配置され、該導通配線１２６の両端部は、導電性のばね部材１２８、１３０から導電性の接点部材１３２、１３４を介して抵抗体１２０、１２２をそれぞれ押圧すると共に、該ばね部材１２８、１３０及び接点部材１３２、１３４を介して抵抗体１２０、１２２と電気的に接続される。
【００８１】
上記した導通配線１２６、ばね部材１２８、１３０、接点部材１３２、１３４及び抵抗体１２０、１２２により抵抗検出センサ８０が構成され、該抵抗検出センサ８０は、カートリッジ１２が基台１４に装着されていれば、電気接続用端子３０ｃ、３０ｄ、電気接続用端子６０ｃ、６０ｄ及び電極リード線６２ｃ、６２ｄを介して処理部１７２を備えた制御回路部１７０に電気的に接続される。
【００８２】
一方、電気浸透流ポンプ１０４は、孔１０３に沿って配設された電気浸透材１４０と、該電気浸透材１４０の上面側に配置され且つ複数の孔１４６が形成されたメッシュ状の電極１４２と、電気浸透材１４０の底面側に配置され且つ複数の孔１４８が形成されたメッシュ状の電極１４４とから構成される。この場合、カートリッジ１２が基台１４に装着されていれば、電極１４２は、電気接続用端子３０ａ、６０ａ及び電極リード線６２ａを介して、制御回路部１７０により制御される電源１７４に電気的に接続され、一方で、電極１４４は、電気接続用端子３０ｂ、６０ｂ及び電極リード線６２ｂを介して電源１７４に電気的に接続される。
【００８３】
なお、円板１１６と押し液充填用筒部２０の内周面と蓋部材２２とによって形成される吸入気体充填室１１８は、吸入口３２を介して外部と連通する空間である。また、参照数字の１５０は、排出液１０８の液面を示す。
【００８４】
ここで、流体システム１０を構成する各構成要素の材質等について説明する。
【００８５】
押し液１１２は、電気浸透流現象を発揮する水や電解質溶液等の電気浸透流ポンプ１０４の駆動によって、押し液充填室１１４内の第１の空間１０５と第２の空間１０７との間を移動可能な液体である。また、排出液１０８は、電気浸透流ポンプ１０４の駆動による押し液１１２の移動に起因して、排出液充填室１１０から基台１４及び前記チップに排出され、あるいは、基台１４及び前記チップから排出液充填室１１０に注入される液体であり、いかなる液体であってもよい。
【００８６】
基台１４及びチップは、排出液１０８に対して耐液性を有するプラスチックやガラスからなる。また、カートリッジ１２は、全体的に、排出液１０８及び押し液１１２に対して耐液性を有する材料からなることが望ましい。
【００８７】
具体的に、容器本体１６を構成する排出液充填用筒部１８及び押し液充填用筒部２０や、蓋部材２２及び円板１１６は、排出液１０８及び押し液１１２に対して耐液性を有するプラスチック材料、セラミックス、ガラスや、表面が電気絶縁処理された金属材料からなる。また、変形隔壁１０６及び円筒状伸縮隔壁１２４は、排出液１０８及び押し液１１２に対して耐液性を有し、且つ、外力によって伸縮又は変形が可能な弾力性のあるゴム等からなる。
【００８８】
さらに、電気浸透流ポンプ１０４は、特許文献５に開示されている電気浸透流ポンプと同様の構造及び材質を採用することができる。従って、電気浸透流ポンプ１０４の具体的な構造、材質及び動作についての詳細な説明は省略する。
【００８９】
さらにまた、継手２４、４０は、排出液１０８に対して耐液性を有するプラスチックからなる。
【００９０】
本実施形態に係る流体システム１０及びカートリッジ１２は、以上のように構成されるものであり、次に、その動作について、図１〜図４を参照しながら説明する。
【００９１】
ここでは、排出液１０８が予め充填されたカートリッジ１２を基台１４に装着した後に、該カートリッジ１２内の電気浸透流ポンプ１０４を駆動させて、カートリッジ１２から基台１４を介してチップに排出液１０８を排出（送液）し、あるいは、チップから基台１４を介してカートリッジ１２に排出液１０８を注入する場合について説明する。
【００９２】
先ず、カートリッジ１２を基台１４に装着する前に、排出液充填室１１０に排出液１０８を充填する。排出液充填室１１０への排出液１０８の充填方法は、例えば、図示しないシリンジから継手２４の排出口１００を介して排出液充填室１１０に排出液１０８を充填する方法や、上記の基台１４と同一構成の排出液充填用の基台にカートリッジ１２を装着し、電気浸透流ポンプ１０４を駆動することにより、前記基台から排出口１００を介して排出液充填室１１０に排出液１０８を充填する方法を採用することができる。
【００９３】
このような方法によって排出液１０８が充填された排出液充填室１１０の状態が図２の右側のカートリッジ１２に図示されている。図２では、排出液１０８の充填によって、右側のカートリッジ１２の変形隔壁１０６が固体隔壁１０２側に変形すると共に、円筒状伸縮隔壁１２４が蓋部材２２側に伸長し、この結果、円板１１６の位置が蓋部材２２側にある状態を図示している。
【００９４】
次に、上記のように予め排出液１０８が排出液充填室１１０に充填されたカートリッジ１２を基台１４に装着する。
【００９５】
この場合、突起２８の位置を図１の右側のカートリッジ１２の位置にある状態で該カートリッジ１２を基台１４側に下降させると、継手２４の先端部の内周面と管路４８の外周面とが嵌合すると共に、該継手２４の先端部と継手４０の基端部４２の上面とが接触する。
【００９６】
このように、継手２４と管路４８とが嵌合した状態で、継手２４の外周部分を切欠４６側に回転させると、突起２８の一部が切欠４６に嵌合し、継手２４、４０が確実に結合されると共に、電気接続用端子３０ａ〜３０ｄの先端部も電気接続用端子６０ａ〜６０ｄの凹部に嵌合する。
【００９７】
すなわち、継手２４、４０間の機械的接続によって、排出液充填室１１０は、継手２４の排出口１００を介して、継手４０のカートリッジ接続孔５０、基台１４の流路７６、流路出口７０及びチップと連通する。
【００９８】
また、電気接続用端子３０ａ〜３０ｄ、６０ａ〜６０ｄ間の電気的接続によって、電気浸透流ポンプ１０４の電極１４２は、電気接続用端子３０ａ、６０ａ及び電極リード線６２ａを介して電源１７４と電気的に接続され、一方で、電極１４４は、電気接続用端子３０ｂ、６０ｂ及び電極リード線６２ｂを介して電源１７４と電気的に接続される。また、抵抗検出センサ８０の抵抗体１２０は、電気接続用端子３０ｃ、６０ｃ及び電極リード線６２ｃを介して制御回路部１７０と電気的に接続され、一方で、抵抗体１２２は、電気接続用端子３０ｄ、６０ｄ及び電極リード線６２ｄを介して制御回路部１７０と電気的に接続される。
【００９９】
以上が、カートリッジ１２への排出液１０８の充填と、充填後のカートリッジ１２の基台１４への装着に関する説明である。
【０１００】
次に、電気浸透流ポンプ１０４の駆動によるカートリッジ１２から基台１４及びチップへの排出液１０８の排出（送液）について説明する。
【０１０１】
上述のように、継手２４、４０間の機械的接続と、電気接続用端子３０ａ〜３０ｄ、６０ａ〜６０ｄ間の電気的接続とがそれぞれ成された状態で、制御回路部１７０から電源１７４に、電気浸透流ポンプ１０４の駆動を指示するための制御信号が出力されると、電源１７４は、電極リード線６２ａ、６２ｂから電気接続用端子６０ａ、６０ｂ、３０ａ、３０ｂを介して電極１４２、１４４に電圧（例えば、直流電圧）を印加して、該電気浸透流ポンプ１０４を駆動させる。
【０１０２】
電気浸透流現象を発揮する押し液１１２は、電気浸透流ポンプ１０４の駆動によって、押し液充填室１１４の第１の空間１０５から電極１４２の孔１４６、電気浸透材１４０及び電極１４４の孔１４８を介して第２の空間１０７に移送される。これにより、第１の空間１０５の容積が減少して、円筒状伸縮隔壁１２４が固体隔壁１０２側に縮み、押し液充填用筒部２０に対する円板１１６の位置が固体隔壁１０２側に移動する。例えば、図２の右側のカートリッジ１２中の円板１１６の位置から左側のカートリッジ１２中の円板１１６の位置に移動する。一方、第２の空間１０７では、該第２の空間１０７の容積が増加するので、変形隔壁１０６が継手２４側に変形する。例えば、図２の右側のカートリッジ１２中の変形隔壁１０６の形状から左側のカートリッジ１２中の変形隔壁１０６の形状に変形する。
【０１０３】
このように、変形隔壁１０６が継手２４側に変形するので、変形隔壁１０６の変形分に相当する容積の排出液１０８が排出口１００からカートリッジ接続孔５０を介して基台１４に排出され、排出液１０８の液面１５０がカートリッジ１２から基台１４にまで移動するので、該排出液１０８を流路７６及び流路出口７０を介してチップに排出（送液）することが可能となる。
【０１０４】
ところで、カートリッジ１２内には、抵抗検出センサ８０が備わっている。
【０１０５】
この抵抗検出センサ８０では、図２〜図４に示すように、電気接続用端子３０ｃに対して抵抗体１２０の蓋部材２２側が電気的に接続され、電気接続用端子３０ｄに対して抵抗体１２２の蓋部材２２側が電気的に接続され、さらに、導通配線１２６の両端部がばね部材１２８、１３０及び接点部材１３２、１３４を介して抵抗体１２０、１２２にそれぞれ電気的に接続されている。
【０１０６】
そのため、電気接続用端子３０ｃ、３０ｄから抵抗検出センサ８０を見た場合に、電気接続用端子３０ｃ、３０ｄ間には、抵抗体１２０の蓋部材２２側から接点部材１３２、ばね部材１２８、導通配線１２６、ばね部材１３０及び接点部材１３４を介して抵抗体１２２の蓋部材２２側に至る直列合成抵抗を有する抵抗器が電気的に接続されているとみなすことができる。
【０１０７】
従って、電気接続用端子３０ｃ、３０ｄから抵抗検出センサ８０を見たときの抵抗値は、前記抵抗器の抵抗値（前記直列合成抵抗）となる。
【０１０８】
また、前述のように、電気浸透流ポンプ１０４の駆動による押し液１１２の移動によって円筒状伸縮隔壁１２４が縮んで円板１１６の位置が固体隔壁１０２側に移動するので、前記抵抗器における抵抗体１２０の蓋部材２２側から接点部材１３２までの抵抗値や、抵抗体１２２の蓋部材２２側から接点部材１３４までの抵抗値が変化し、この結果、前記直列合成抵抗が変化する。
【０１０９】
すなわち、円板１１６の移動量、円筒状伸縮隔壁１２４の伸縮量及び変形隔壁１０６の変形量と、第１の空間１０５から第２の空間１０７に移動する押し液１１２の移動量と、押し液１１２の移動によって排出液充填室１１０から排出口１００を介して基台１４に排出される排出液１０８の排出量とは、それぞれ対応し、しかも、円板１１６の移動量、円筒状伸縮隔壁１２４の伸縮量及び変形隔壁１０６の変形量と、電気接続用端子３０ｃ、３０ｄから抵抗検出センサ８０を見たときの前記直列合成抵抗とは、それぞれ対応している（相関性がある）。
【０１１０】
従って、抵抗検出センサ８０は、円板１１６の移動量、円筒状伸縮隔壁１２４の伸縮量及び変形隔壁１０６の変形量を、前記直列合成抵抗の変化として検出する。
【０１１１】
この場合、押し液１１２の移動量及び排出液１０８の排出量と、円板１１６の移動量、円筒状伸縮隔壁１２４の伸縮量及び変形隔壁１０６の変形量と、前記直列合成抵抗の変化との関係（比例関係）を予め計測しておき、その計測結果（例えば、上記の比例関係を示すグラフ又はテーブル）を処理部１７２に記憶しておく。そして、電気浸透流ポンプ１０４の駆動時に、抵抗検出センサ８０は、電気接続用端子３０ｃ、３０ｄ、６０ｃ、６０ｄ及び電極リード線６２ｃ、６２ｄを介して制御回路部１７０に前記直列合成抵抗を出力する。処理部１７２は、入力された前記直列合成抵抗と前記グラフ又は前記テーブルとに基づいて、現在の排出液１０８の排出量を求め（換算し）、実際の排出量が目的とする排出量になっているか否かを判定する。そして、実際の排出量が目的とする排出量に一致していないと処理部１７２が判定した場合に、制御回路部１７０は、実際の排出量と目的とする排出量との偏差に応じた制御信号を電源１７４に出力し、電源１７４は、前記制御信号に基づいて、電気浸透流ポンプ１０４の電極１４２、１４４に印加している電圧を、該制御信号に応じた電圧に変更する（例えば、直流電圧の電圧値を調整する）。
【０１１２】
このように、排出液１０８の実際の排出量に応じた直列合成抵抗が制御回路部１７０にフィードバックされるので、カートリッジ１２から排出される排出液１０８の排出量を、目的とする排出量に容易に管理（制御）することができる。
【０１１３】
以上が、電気浸透流ポンプ１０４の駆動によるカートリッジ１２から基台１４及びチップへの排出液１０８の排出（送液）についての説明である。
【０１１４】
次に、電気浸透流ポンプ１０４の駆動によるチップ及び基台１４からカートリッジ１２への排出液１０８の注入（吸入、充填）について説明する。
【０１１５】
この場合、電源１７４は、排出液１０８の排出時に電極１４２、１４４に印加した電圧とは逆極性の電圧を該電極１４２、１４４に印加する。
【０１１６】
これにより、押し液１１２は、電気浸透流ポンプ１０４の駆動によって、押し液充填室１１４の第２の空間１０７から第１の空間１０５に移送され、この結果、第２の空間１０７の容積が減少して、変形隔壁１０６が固体隔壁１０２側に変形する。例えば、図２の左側のカートリッジ１２中の変形隔壁１０６の形状から右側のカートリッジ１２中の変形隔壁１０６の形状に変形する。
【０１１７】
このように、変形隔壁１０６が固体隔壁１０２側に変形するので、変形隔壁１０６の変形分に相当する容積の排出液１０８が、基台１４からカートリッジ接続孔５０及び排出口１００を介して排出液充填室１１０に注入され、一方で、変形隔壁１０６の変形分に相当する容積の押し液１１２が第２の空間１０７から第１の空間１０５に移送されて、円筒状伸縮隔壁１２４が蓋部材２２側に伸長して、押し液充填用筒部２０に対する円板１１６の位置が蓋部材２２側に移動する。例えば、図２の左側のカートリッジ１２中の円板１１６の位置から右側のカートリッジ１２中の円板１１６の位置に移動する。
【０１１８】
この場合でも、円板１１６の移動量、円筒状伸縮隔壁１２４の伸縮量及び変形隔壁１０６の変形量と、第２の空間１０７から第１の空間１０５に移動する押し液１１２の移動量と、押し液１１２の移動による排出液充填室１１０への排出液１０８の注入量とは、それぞれ対応し、しかも、円板１１６の移動量、円筒状伸縮隔壁１２４の伸縮量及び変形隔壁１０６の変形量と、電気接続用端子３０ｃ、３０ｄから抵抗検出センサ８０を見たときの前記直列合成抵抗とは、それぞれ対応している（相関性がある）。
【０１１９】
そこで、押し液１１２の移動量及び排出液１０８の注入量と、円板１１６の移動量、円筒状伸縮隔壁１２４の伸縮量及び変形隔壁１０６の変形量と、前記直列合成抵抗の変化との比例関係を示す計測結果（例えば、上記の比例関係を示すグラフ又はテーブル）を処理部１７２に記憶させておき、抵抗検出センサ８０が電気接続用端子３０ｃ、３０ｄ、６０ｃ、６０ｄ及び電極リード線６２ｃ、６２ｄを介して制御回路部１７０に前記直列合成抵抗を出力したときに、処理部１７２は、入力された前記直列合成抵抗と前記グラフ又は前記テーブルとに基づいて、現在の排出液１０８の注入量を求め（換算し）、実際の注入量が目的とする注入量になっているか否かを判定する。そして、実際の注入量が目的とする注入量に一致していないと処理部１７２が判定した場合に、制御回路部１７０は、実際の注入量と目的とする注入量との偏差に応じた制御信号を電源１７４に出力し、電源１７４は、前記制御信号に基づいて、電気浸透流ポンプ１０４の電極１４２、１４４に印加している電圧を、該制御信号に応じた電圧に変更する（例えば、直流電圧の電圧値を調整する）。
【０１２０】
このように、排出液１０８の実際の注入量に応じた直列合成抵抗が制御回路部１７０にフィードバックされるので、カートリッジ１２に注入される排出液１０８の注入量を、目的とする注入量に容易に管理（制御）することができる。
【０１２１】
以上が、電気浸透流ポンプ１０４の駆動によるチップ及び基台１４からカートリッジ１２への排出液１０８の注入（吸入、充填）についての説明である。
【０１２２】
以上説明したように、本実施形態に係る流体システム１０及びカートリッジ１２によれば、抵抗検出センサ８０がカートリッジ１２に内蔵されているので、外部に別途センサを設けることなく排出液１０８の排出量又は注入量を検出することができる。これにより、目的とする排出量又は注入量（単位時間当たりの流量）に従って容器本体１６から外部に排出液１０８を排出し、又は、外部から容器本体１６に排出液１０８を注入することができるので、実際の排出量又は注入量を、目的とする排出量又は注入量に容易に制御（管理）することが可能となる。
【０１２３】
このように、本実施形態では、容器本体１６から外部への排出液１０８の排出量や、外部から容器本体１６に注入される排出液１０８の注入量を検出する抵抗検出センサ８０を別途外部に設けず、カートリッジ１２に内蔵させることにより、排出液１０８の排出量や注入量を正確に制御（管理）することが可能となる。
【０１２４】
また、カートリッジ１２において、排出液１０８は、排出液充填室１１０から排出口１００を介して外部に排出されるか、あるいは、外部から排出口１００を介して排出液充填室１１０に注入される流体であり、一方で、押し液１１２は、排出液１０８を排出又は注入するために用いられる流体である。押し液１１２によって変形隔壁１０６を変形させることにより、排出液充填室１１０からの排出液１０８の排出や、排出液充填室１１０への排出液１０８の注入を容易に制御することができるので、排出液１０８の排出量や注入量をより正確に管理することが可能となる。
【０１２５】
さらに、押し液１１２を電気浸透流現象を発揮する流体とし、電気浸透流ポンプ１０４を駆動して第１の空間１０５と第２の空間１０７との間で押し液１１２を移送させることにより、変形隔壁１０６を容易に変形させることができるので、排出液１０８の排出量や注入量の制御が一層容易なものとなる。
【０１２６】
また、チップ内の微小流量の排出液１０８に対する位置制御を高精度に行うことが要求される流体システム１０に、カートリッジ１２を適用することも可能となる。
【０１２７】
さらに、円筒状伸縮隔壁１２４を伸縮させて円板１１６の位置を変化させることにより、変形隔壁１０６と共働して排出液充填室１１０の容積及び押し液充填室１１４の容積を変化させることができるので、排出液１０８の排出量や注入量を一層正確に制御することが可能となる。
【０１２８】
さらにまた、変形隔壁１０６の変形量、円筒状伸縮隔壁１２４の伸縮量、円板１１６の移動量は、排出液１０８の排出量及び注入量に応じて変化するので、これらの変化量（変形量、伸縮量、移動量）に応じた電気接続用端子３０ｃ、３０ｄ間の直列合成抵抗の変化と、排出液１０８の排出量又は注入量との関係を予め計測しておき、その計測結果を処理部１７２に記憶させておけば、カートリッジ１２の使用時に、抵抗検出センサ８０が検出した直列合成抵抗の変化から排出液１０８の排出量又は注入量を容易に求めることが可能となる。
【０１２９】
この場合、抵抗検出センサ８０では、導通配線１２６の両端部がばね部材１２８、１３０及び接点部材１３２、１３４を介して抵抗体１２０、１２２をそれぞれ押圧し、電気接続用端子３０ｃ、３０ｄから抵抗検出センサ８０を見たときの抵抗値が前記直列合成抵抗となる。これにより、円板１１６が押し液充填用筒部２０の内周面に対して傾いた状態で該円板１１６の位置が上下方向に変化しても、抵抗検出センサ８０は、排出液１０８の排出量又は注入量に応じた直列合成抵抗を検出することができる。
【０１３０】
すなわち、第１の空間１０５の容積は、円筒状伸縮隔壁１２４の円筒の中心における高さに比例するので、円板１１６が傾いていても、抵抗検出センサ８０が円板１１６の位置の変化に応じた直列合成抵抗を検出することで、処理部１７２は、排出液１０８の排出量又は注入量を正確に換算することができる。
【０１３１】
さらに、カートリッジ１２を基台１４に装着すれば、カートリッジ１２の継手２４と基台１４の継手４０とが機械的に接続されると共に、電気接続用端子３０ａ〜３０ｄと電気接続用端子６０ａ〜６０ｄとが電気的に接続されるので、排出液１０８の排出量又は注入量を示す直列合成抵抗（検出信号）をカートリッジ１２から基台１４を介して外部に確実に出力することが可能となると共に、排出液１０８の排出量及び注入量を外部から管理し、且つ、観測することが容易になる。また、カートリッジ１２に充填された排出液１０８を基台１４を介して確実に輸送することも可能となる。
【０１３２】
なお、本実施形態は、上記の説明に限定されることはなく、種々の変更が可能であることは勿論である。
【０１３３】
図５は、抵抗検出センサ８０に代替して容量検出センサ１８４をカートリッジ１２内に配設した場合を示すブロック図である。
【０１３４】
図５では、蓋部材２２側に電気接続用端子３０ｃに接続される平面状の電極１８０が配設され、一方で、円板１１６側に電気接続用端子３０ｄに接続される平面状の電極１８２が配設されている。
【０１３５】
この場合、円板１１６の位置が変化すれば、電極１８０、１８２間の電気容量が変化するので、容量検出センサ１８４は、排出液１０８の排出量又は注入量の変化を電気容量の変化として検出する。
【０１３６】
一方、処理部１７２内には、上記の電気容量の変化と排出液１０８の排出量又は注入量の変化との関係を示す計測結果（グラフ又はテーブル）が記憶されており、容量検出センサ１８４が電気容量を検出したときに、処理部１７２は、検出した電気容量に応じた排出液１０８の排出量又は注入量を求める。
【０１３７】
図６は、抵抗検出センサ８０に代替して光検出センサ１９２をカートリッジ１２内に配設した場合を示すブロック図である。
【０１３８】
図６では、蓋部材２２側に電気接続用端子３０ｃ、３０ｄに接続される光検出センサ１９２が配設され、一方で、円板１１６側には反射面１９０が形成されている。
【０１３９】
この場合、光検出センサ１９２は、投射光Ｌｆを反射面１９０に向かって投光し、反射面１９０で反射した投射光Ｌｆを反射光Ｌｒとして受光する。円板１１６の位置が変化すれば、投射光Ｌｆを投光してから反射光Ｌｒを受光するまでの時間や、該時間に応じた光路長が変化するので、光検出センサ１９２は、排出液１０８の排出量又は注入量の変化を投射光Ｌｆ及び反射光Ｌｒの光路長の変化又は反射面１９０（円板１１６）の位置の変化として検出する。
【０１４０】
一方、処理部１７２内には、上記の光路長の変化又は反射面１９０の位置の変化と排出液１０８の排出量又は注入量の変化との関係を示す計測結果（グラフ又はテーブル）が記憶されており、光検出センサ１９２が光路長の変化又は位置の変化を検出したときに、処理部１７２は、検出した光路長の変化又は位置の変化に応じた排出液１０８の排出量又は注入量を求める。
【０１４１】
図５及び図６の場合であっても、処理部１７２において、排出液１０８の排出量又は注入量を容易に求めることが可能となるので、上述した本実施形態の各効果を容易に得ることができる。
【０１４２】
また、本実施形態では、カートリッジ１２に充填される流体が排出液１０８及び押し液１１２の液体である場合について説明したが、双方の流体が気体であっても、あるいは、一方の流体が気体で、他方の流体が液体であってもよい。この場合、押し液充填室１１４に充填される流体が電気浸透流現象を発揮しない流体（液体）であれば、電気浸透流ポンプ１０４に代替して該流体を移送可能な任意のポンプを採用すればよい。
【０１４３】
さらに、本実施形態では、ダイヤフラムのような変形隔壁１０６により排出液充填室１１０の容積を変化させるようにしているが、円板１１６及び円筒状伸縮隔壁１２４のように、位置を変化させるような隔壁としてもよい。一方、円板１１６及び円筒状伸縮隔壁１２４についても、変形隔壁１０６のように、形状を変化させるような隔壁としてもよい。
【０１４４】
すなわち、本実施形態で説明した変形隔壁１０６、円板１１６及び円筒状伸縮隔壁１２４の各隔壁は、排出液充填室１１０の容積を変化させて排出液１０８の排出量又は注入量を調整できるようなものであれば、位置を変化させるような隔壁や、形状を変形させるような隔壁のいずれも採用することが可能である。
【０１４５】
さらにまた、本実施形態では、カートリッジ１２内に電気浸透流ポンプ１０４と、抵抗検出センサ８０、容量検出センサ１８４又は光検出センサ１９２とを配設し、一方で、制御回路部１７０及び電源１７４をカートリッジ１２外に配置した場合について説明したが、本実施形態では、排出液１０８の排出量又は注入量を正確に且つ容易に管理できればよいので、電気浸透流ポンプ１０４を外部に配置して、抵抗検出センサ８０、容量検出センサ１８４又は光検出センサ１９２のセンサのみカートリッジ１２に配設してもよい。
【０１４６】
このように、本実施形態では、カートリッジ１２を基台１４に連結すれば、電気接続機構としての電気接続用端子３０ａ〜３０ｄと電気接続用端子６０ａ〜６０ｄとが電気的に接続されるので、カートリッジ１２に充填された排出液１０８を確実に輸送することができると共に、外部から電気接続用端子６０ａ〜６０ｄ、３０ａ〜３０ｄを介してカートリッジ１２に信号を供給し、一方で、カートリッジ１２から電気接続用端子３０ａ〜３０ｄ、６０ａ〜６０ｄを介して外部に信号を出力することが可能となる。
【０１４７】
つまり、本実施形態では、カートリッジ１２と基台１４との連結によって、電気接続用端子３０ａ〜３０ｄ、６０ａ〜６０ｄの電気的接続も併せて行われるので、カートリッジ１２内には、電気浸透流ポンプ１０４、電源１７４、制御回路部１７０及びセンサのうち、少なくとも１つが収容される構成を採用することができる。
【０１４８】
従って、本実施形態では、例えば、（１）上記した電気浸透流ポンプ１０４及びセンサがカートリッジ１２に内蔵された構成、（２）センサのみカートリッジ１２に内蔵された構成、（３）電気浸透流ポンプ１０４、制御回路部１７０及びセンサがカートリッジ１２に内蔵された構成、（４）電気浸透流ポンプ１０４、電源１７４及びセンサがカートリッジ１２に内蔵された構成、（５）電気浸透流ポンプ１０４、電源１７４、制御回路部１７０及びセンサがカートリッジ１２に内蔵された構成、（６）電気浸透流ポンプ１０４のみカートリッジ１２に内蔵された構成を採用することが可能である。
【０１４９】
このような（１）〜（６）の構成を採用することにより、カートリッジ１２と基台１４とを連結したときに、電気接続用端子３０ａ〜３０ｄ、６０ａ〜６０ｄが電気的に接続されて、外部から電気浸透流ポンプ１０４又は制御回路部１７０に信号を供給し、あるいは、センサ又は制御回路部１７０から外部に信号を出力することが可能となる。
【０１５０】
特に、（１）、（４）及び（６）の場合には、外部から電気接続用端子３０ａ〜３０ｄ、６０ａ〜６０ｄを介して電気浸透流ポンプ１０４を制御することが可能となる。また、（３）及び（５）の場合には、外部から電気接続用端子３０ａ〜３０ｄ、６０ａ〜６０ｄを介して制御回路部１７０に信号（オン信号又はオフ信号）を与えることにより、制御回路部１７０から電気浸透流ポンプ１０４に対する制御開始又は制御停止を外部からコントロールすることが可能となる。
【０１５１】
さらにまた、本実施形態では、図２中のカートリッジ１２を模式化したものが図３、図５及び図６中のカートリッジ１２であることを説明したが、カートリッジ１２の構成を図３、図５及び図６の構成としてもよいことは勿論である。
【０１５２】
また、本実施形態では、筒状のカートリッジ１２について説明したが、該カートリッジ１２の設置条件や仕様等に応じて、例えば、カートリッジ１２の形状を薄肉の筒状（円盤状）、楕円の筒状又は立方体形状としても、上記の各効果が得られることは勿論である。
【０１５３】
さらに、本実施形態では、カートリッジ１２を基台１４に連結して使用する場合について説明したが、基台１４に連結せず、カートリッジ１２単独で使用することも可能である。この場合、外部から電気接続用端子３０ａ〜３０ｄに対して信号を直接供給し、あるいは、電気接続用端子３０ａ〜３０ｄから外部に信号を直接出力することができるので、カートリッジ１２を基台１４に連結して使用する場合と同様に、排出液１０８の実際の排出量又は注入量を、目的とする排出量又は注入量に容易に制御（管理）することが可能になる。
【０１５４】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。
【符号の説明】
【０１５５】
１０…流体システム
１２…カートリッジ
１４…基台
１６…容器本体
１８…排出液充填用筒部
２０…押し液充填用筒部
２２…蓋部材
２４、４０…継手
２６…コネクタ
３０ａ〜３０ｄ、６０ａ〜６０ｄ…電気接続用端子
７６…流路
８０…抵抗検出センサ
１００…排出口
１０２…固体隔壁
１０４…電気浸透流ポンプ
１０５…第１の空間
１０７…第２の空間
１０８…排出液
１１０…排出液充填室
１１２…押し液
１１４…押し液充填室
１１６…円板
１２４…円筒状伸縮隔壁
１８４…容量検出センサ
１９２…光検出センサ
【図１】
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【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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