(57)【要約】本発明は、溶液の成分を順次変化させ、変化させた溶液を分配することができる送液装置及び送液方法に関する。チャンバチップ１７には、注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２、分岐後チャンバ２３Ａと２３Ｂ、誘導流路２４、及び分岐後流路２５Ａと２５Ｂが設けられている。回転軸１３まわりの回転がある回転速度に達すると遠心力が毛細管力を上回り、注入チャンバ２１内の溶液は誘導流路２４を介して分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａへ流入する。分岐室２９Ａが溶液で満杯となった後もさらに注入チャンバ２１から分岐室２９Ａへ溶液が供給される。溶液は障壁２２ｃの先端と壁面２２ａとの間の隙間２８を通って分岐室２９Ａから隣接する分岐室２９Ｂへ流入する。
2009008128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心を有する回転可能な回転基体と、前記回転中心まわりに前記回転基体を回転させる回転駆動部とを備え、前記回転基体に導入された溶液の一定量を段階的に送液させる送液装置であって、
前記回転基体には、
１）注入口を除いて空間的に閉じられた容積Ｖ１の注入チャンバと、
２）前記注入チャンバよりも前記回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられた分岐チャンバであって、
回転中心側の第１壁面と、前記第１壁面と対向する遠心側の第２壁面と、前記第２壁面から前記第１壁面へ向かって延びる１つ以上のｎ個の障壁とを備え、
前記ｎ個の障壁によって（ｎ＋１）個の分岐室に区画され、互いに隣接する前記分岐室は前記障壁の先端と前記第１壁面との間の隙間を介して互いに連通し、
前記（ｎ＋１）個の分岐室の第１〜第ｎ番目の分岐室の合計容量Ｖ２は、前記注入チャンバの容量Ｖ１よりも小さい分岐チャンバと、
３）前記分岐チャンバよりも前記回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられた分岐後チャンバと、
４）前記注入チャンバと前記分岐チャンバとを接続する誘導流路であって、
前記注入チャンバと接続し、毛細管力によって前記注入チャンバ内の溶液を保持しうる第１端部と、
前記分岐チャンバの前記第１壁面に接続し、前記分岐チャンバの第１分岐室と対向する第２端部を有する誘導流路と、
５）前記分岐チャンバと前記分岐後チャンバとを接続する分岐後流路であって、前記分岐チャンバと接続する端部は毛細管力によって前記分岐チャンバ内の溶液を保持しうる分岐後流路と、が形成され、
前記第２端部と前記障壁の壁面が、純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下の疎水性を有し、かつ前記隙間が１．３ｍｍ以上である、送液装置。
【請求項２】
前記２以上の分岐室のうちの１以上の分岐室に、前記溶液の成分を変化させる試薬が配置されている、請求項１に記載の送液装置。
【請求項３】
前記２以上の分岐室のうちの１以上の分岐室に、別個の前記分岐後流路が接続され、かつ
前記分岐後流路のそれぞれは、別個の前記分岐後チャンバに接続している、請求項１に記載の送液装置。
【請求項４】
前記２以上の分岐室のうちの前記第１分岐室を除く分岐室のそれぞれに、別個の前記分岐後流路が接続され、
前記分岐後流路のそれぞれは、別個の前記分岐後チャンバに接続しており、かつ
前記誘導流路の前記第２端部からの遠心方向への延長線と、前記第１分岐室とそれに隣接する分岐室とを区画する障壁との距離が、１ｍｍ〜８ｍｍである、請求項１に記載の送液装置。
【請求項５】
溶液を定量して、かつ定量された溶液を段階的に送液する送液方法であって、
請求項１に記載の回転基体を準備するステップ、
前記注入口から前記注入チャンバに溶液を注入するステップ、
前記回転基体を第１回転速度で回転させて、前記誘導流路の第１端部の溶液に、その毛細管力を上回る遠心力を作用させて、前記注入チャンバ内の溶液を、前記誘導流路を介して前記分岐チャンバの第１分岐室に流入させるステップ、
前記第１分岐室が溶液で満たされた後も、前記回転基体を前記第１回転速度で回転させて、前記注入チャンバの溶液を前記第１分岐室に供給して、前記第１分岐室の溶液を、前記隙間を通して隣接する他の前記分岐室へ流入させるステップ、および
前記回転基体を前記第１回転速度よりも速い第２回転速度で回転させ、前記分岐後流路の前記端部の溶液に、その毛細管力を上回る遠心力を作用させて、前記分岐チャンバの溶液を、前記分岐後流路を介して前記分岐後チャンバに流入させるステップ、を含む送液方法。
【請求項６】
溶液を定量して、定量された溶液を試薬と段階的に反応させる反応方法であって、
請求項２に記載の回転基体を準備するステップ、
前記注入口から前記注入チャンバに溶液を注入するステップ、
前記回転基体を第１回転速度で回転させ、前記誘導流路の第１端部の溶液に、その毛細管力を上回る遠心力を作用させて、前記注入チャンバ内の溶液を、前記誘導流路を介して前記分岐チャンバの第１分岐室に流入させるステップ、
前記第１分岐室が満たされた後も、前記回転基体を回転させて、前記第１分岐室に供給された溶液を、前記隙間を通して隣接する他の前記分岐室へ流入させ、さらに所定の時間回転基体を回転させるステップ、
前記回転基体を、前記第１回転速度よりも速い第２回転速度で回転させ、前記分岐後流路の前記端部の溶液に、その毛細管力を上回る遠心力を作用させて、前記分岐チャンバの溶液を、前記分岐後流路を介して前記分岐後チャンバに流入させるステップ、を含む反応方法。
【請求項７】
血液試料から血球成分を取り除いて、一定量の血漿成分を得る方法であって、
請求項４に記載の回転基体を準備するステップ、
前記注入口から前記注入チャンバに血液試料を注入するステップ、
前記回転基体を第１回転速度で回転させ、前記誘導流路の第１端部の前記血液試料に、その毛細管力を上回る遠心力を作用させて、前記注入チャンバ内の前記血液試料を、前記誘導流路を介して前記分岐チャンバの第１分岐室に流入させるステップ、
前記第１分岐室が血液試料で満たされる前に、前記回転基体を前記第１の回転速度より遅い第２の回転速度で回転させ、前記第１分岐室内の血液試料の血球を前記第２の面に沈降させて血漿を分離するステップ、
前記第１分岐室で分離された血漿を、前記隙間を通して前記第１分岐室から隣接する他の前記分岐室へ流入させるステップ、
前記回転基体を前記第２回転速度よりも速い第３回転速度で回転させ、前記分岐後流路の前記端部の前記血漿に、その毛細管力を上回る遠心力を作用させて、前記分岐チャンバの溶液を、前記分岐後流路を介して前記分岐後チャンバに流入させるステップ、を含む方法。
【請求項８】
回転中心を有する回転基体であって、
１）注入口を除いて空間的に閉じられた、容積Ｖ１の注入チャンバと、
２）前記注入チャンバよりも回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられた分岐チャンバであって、
回転中心側の第１壁面と、前記第１壁面と対向する遠心側の第２壁面と、前記第２壁面から前記第１壁面へ向かって延びる１つ以上のｎ個の障壁とを備え、
前記ｎ個の障壁によって（ｎ＋１）個の分岐室に区画され、互いに隣接する前記分岐室は前記障壁の先端と前記第１壁面との間の隙間を介して互いに連通し、
前記（ｎ＋１）個の分岐室の第１〜第ｎ番目の分岐室の合計容量Ｖ２は、前記注入チャンバの容量Ｖ１よりも小さい分岐チャンバと、
３）前記分岐チャンバよりも前記回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられた分岐後チャンバと、
４）前記注入チャンバと前記分岐チャンバとを接続する誘導流路であって、
前記注入チャンバと接続し、毛細管力によって前記注入チャンバ内の溶液を保持しうる第１端部と、
前記分岐チャンバの前記第１壁面に接続し、前記分岐チャンバの前記第１分岐室と対向する第２端部を有する誘導流路と、
５）前記分岐チャンバと前記分岐後チャンバとを接続する分岐後流路であって、前記分岐チャンバと接続する端部は毛細管力によって前記分岐チャンバ内の溶液を保持しうる分岐後流路と、を備え、
前記第２端部と前記障壁の壁面が、純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下の疎水性を有し、かつ前記隙間が１．３ｍｍ以上である、回転基体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転基体に形成された微小流路部位において、溶液を送液するための送液装置、およびその装置を用いた送液方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、診療所や家庭でのＰＯＣＴ（Point of care test：その場診断）用途の健康診断チップとして使用される種々のバイオセンサが開発されている。これらのバイオセンサの多くは、マイクロタス（μ−ＴＡＳ：Micro Total Analysis System）と呼ばれる微小流路構造を有するカード型デバイスである。このようなカード型デバイスのバイオセンサ等において、向心力または遠心力を利用して、微少な試料溶液を計量分配し、分配された溶液を送液する送液装置が開示されている（特許文献１参照）。以下、図１を参照して特許文献１の送液装置を説明する。【０００３】
図１の送液装置は回転可能な基板１を備える。基板１は、注入チャンバＲ３；第１試料チャンバＲ４；オーバーフローチャンバＲ５；第２試料チャンバＲ６；第１試料チャンバＲ４と第２試料チャンバＲ６を接続する毛管通路Ｘ４を含む。第１試料チャンバＲ４と移動毛管通路Ｘ２が、試料の量を画定するセグメントとなる。
試料をセグメントから第１試料チャンバＲ４に移すための移動毛管通路Ｘ２；注入チャンバＲ３と第１試料チャンバＲ４の間に設定される分岐ポイント；分岐ポイントとオーバーフローチャンバＲ５を繋ぐオーバーフロー毛管通路Ｘ３；Ｒ３から分岐ポイントまでの毛管通路Ｘ１；第１試料チャンバＲ４への均一な試料の移動を防ぐための、移動通路内に配置された毛管ストッパ；チャンバＲ３〜Ｒ６からの空気抜き用のチャンネルＶ１〜Ｖ３が設けられている。【０００４】
注入チャンバＲ３に注入された試料溶液はＲ３に溜まる。基板１を第１回転速度で回転させると、Ｒ３に溜まる溶液は、毛管通路Ｘ１および移動毛管通路Ｘ２を流れ、毛管ストッパを超えて第１試料チャンバＲ４に流入する。第１試料チャンバＲ４の容積以上の溶液が流入すると、余剰溶液はセグメントで規定された移動毛管通路Ｘ２を満たし、分岐ポイントまで達する。液面が分岐ポイントを超えると、余剰溶液はオーバーフロー毛管通路Ｘ３に流入し、オーバーフローチャンバＲ５に溜まっていく。【０００５】
Ｒ３内の溶液の全てが、第１試料チャンバＲ４またはオーバーフローチャンバＲ５に分配された後に、第１回転速度よりも大きい第２回転速度で基板１を回転させる。すると、セグメントで計量された溶液が第２試料チャンバＲ６へ流入する。このように、基板１の回転速度を適宜に操作することで、試料溶液を計量分配して、第２試料チャンバＲ６に送液することができる。【０００６】
特許文献１に開示された構成では、オーバーフローチャンバＲ５の下流側に試料チャンバは接続されていない。よって、一旦オーバーフローチャンバＲ５に溜まった溶液を利用することはできない。また、オーバーフローチャンバＲ５に流入する溶液は、注入チャンバＲ３から第１試料チャンバＲ４に一旦溜まることなく、オーバーフローチャンバＲ５に直接流入した溶液である。毛管通路Ｘ１の幅は約１０〜５００μｍ；深さは５μｍであるため、セグメントで計量される以上の溶液は、毛管通路Ｘ１からオーバーフロー毛管通路Ｘ３へとひと続きに連続で流れていくためである。
【特許文献１】特表２００５−５１８５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示された構成では、セグメントで計量された溶液（試料溶液）を分配して送液することができる。しかしながら、計量された溶液に何らかの処理（例えば、試薬との反応や、固形成分の遠心分離除去）を施した後に、その処理後の溶液を分配することはできない。本発明の課題は、溶液を計量分配するだけでなく、計量された溶液に何らかの処理を施したり、何らかの処理を受けた後の溶液を分配したりすることができる、送液装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、以下に示す送液装置、およびそれを用いた送液方法に関する。［１］第１の態様の送液装置は、回転中心を有する回転可能な回転基体と、前記回転中心まわりに前記回転基体を回転させる回転駆動部とを備える送液装置であって、回転基体には、１）注入チャンバと、２）分岐チャンバと、３）分岐後チャンバと、４）誘導流路と、５）分岐後流路とが形成される。
１）注入チャンバ（容積Ｖ１）は、注入口を除いて空間的に閉じられている。２）分岐チャンバは、注入チャンバよりも回転中心から離れた位置に設けられており、空気口を除いて空間的に閉じられている。また分岐チャンバは、回転中心側の第１壁面と、第１壁面と対向する遠心側の第２壁面と、第２壁面から前記第１壁面へ向かって延びる１つ以上のｎ個の障壁とを備えている。障壁の壁面は、純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下の疎水性を有することを特徴とする。このｎ個の障壁によって、分岐チャンバは（ｎ＋１）個の分岐室に区画されており、互いに隣接する分岐室は、各障壁の先端と第１壁面との間の隙間を介して互いに連通している。ここで隙間は１．３ｍｍ以上であることを特徴とする。さらに、（ｎ＋１）個の分岐室の第１〜第ｎ番目の分岐室の合計容量Ｖ２は、前記注入チャンバの容量Ｖ１よりも小さい。３）分岐後チャンバは、分岐チャンバよりも回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられている。４）誘導流路は、注入チャンバと分岐チャンバとを接続している。また誘導流路は、注入チャンバと接続する第１端部と、分岐チャンバの第１壁面に接続する第２端部とを有する。第１端部は、毛細管力によって前記注入チャンバ内の溶液を保持する。また第２端部は、分岐チャンバの第１分岐室と対向しており、第２端部の表面は、純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下の疎水性を有することを特徴とする。注入チャンバに流入された溶液は、誘導流路を介して、第２端部から第１分岐室に流入する。５）分岐後流路は、分岐チャンバと分岐後チャンバとを接続する。分岐後流路の、分岐チャンバと接続する端部は、毛細管力によって前記分岐チャンバ内の溶液を保持する。【０００９】
前記［１］の回転基体の注入チャンバに注入された溶液を分岐チャンバで分配して、分配された溶液を送液することができる。
つまり、まず［１］に記載の回転基体の注入チャンバに、注入口から溶液を注入する。注入された溶液は、誘導流路の第１端部の毛細管力によって、注入チャンバ内に保持される。【００１０】
次に、回転基体を第１回転速度で回転させて、誘導流路を介して注入チャンバ内の溶液を分岐チャンバの第１分岐室に流入させる。このとき、誘導流路の第１端部の溶液には、その毛細管力を上回る遠心力が作用する。誘導流路の第２端部の表面が、疎水性（純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下）を有するので、第２端部から液滴形状の溶液が第１分岐室へと飛翔する。【００１１】
第１分岐室が溶液で満たされた後も、回転基体を第１回転速度で回転させて、注入チャンバの溶液を第１分岐室に供給する。その結果、第１分岐室の溶液が、隙間を通って隣接する他の分岐室へ流入する。つまり第１分岐室の溶液は、障壁を乗り超えてオーバーフローすることにより、第１分岐室から隣接する他の分岐室へ供給される。障壁の壁面が疎水性（純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下）を有するので、第１分岐室に溜まった溶液の体積は、第１分岐室の容積で規定される。その結果、第１分岐室には規定容量の溶液が蓄えられる。【００１２】
一方、障壁の壁面が親水性（例えば、純水との静止接触角において４０°以下）であると、障壁と接触した溶液は、毛細管現象により、自発的に障壁の周囲を濡らすので、第１分岐室内の溶液が次の分岐室へ流入する。よって、第１分岐室に溜まった溶液の容量を、第１分岐室の容積で規定することができない。
本発明の送液装置のように、障壁の壁面が疎水性を有すると、第１分岐室から次の分岐室に溶液が溢れる前に、第１分岐室に溜まる溶液の液面は障壁を濡らさない。そのため、第１分岐室に溜まる溶液の液面は凸形状に盛り上がる。【００１３】
第１分岐室に溜まる溶液の液面は凸形状に盛り上がるため、前記隙間が１．３ｍｍ以下であると、盛り上がった液面が第１壁面に接触する。すると、第１壁面に設けられた誘導流路の第２端部の溶液と、第１分岐室内の溶液が液通する。液通により、注入チャンバの溶液は、第１分岐室に流入することなく、障壁を超えてそのまま第１分岐室に隣接する分岐室（第２分岐室）に流入する。一方、本発明の送液装置のように、隙間が１．３ｍｍ以上あると、盛り上がった液面も第１壁面に接触することができない。そのため、第２端部から液適様に溶液は飛翔する。よって注入チャンバの溶液は、第１分岐室内の溶液と空間を隔てて分割されたままとなる。つまり、注入チャンバの溶液の全ては、一旦第１分岐室に流入してから次の分岐室（第２分岐室）に分配され、注入チャンバの溶液がそのまま障壁を超えて次の分岐室（第２分岐室）に流れてしまうことを防止する。【００１４】
分岐後流路が接続された分岐室に蓄えられた溶液は、分岐後流路の端部の毛細管力によって、分岐室に保持される。その後、回転基体を第１回転速度よりも速い第２回転速度で回転させて、分岐後流路を介して分岐チャンバの溶液を分岐後チャンバに流入させる。このとき、分岐後流路の端部の溶液に、その毛細管力を上回る遠心力を作用させる。
かかる構成により、分岐チャンバの各分岐室から、分岐後流路を介して分岐後チャンバに反応溶液を分配することができる。【００１５】
本発明の第２の態様は、［１］に記載の送液装置であって、その分岐チャンバ内に試薬が配置された装置、およびそれを用いた反応方法に関する。
［２］第２の態様の送液装置は、［１］に記載の送液装置であって、分岐チャンバの２以上の分岐室のうちの１以上の分岐室に試薬が配置されている。全ての分岐室に試薬が配置されていても構わない。また、分岐後チャンバに試薬が配置されていてもよい。試薬は、注入チャンバに注入される溶液の成分を変化させることができる。【００１６】
前記［２］に記載の送液装置を用いれば、注入チャンバに注入された溶液の成分を順次に反応させることができる。
つまり、まず［２］に記載の回転基体の注入チャンバに、注入口から溶液を注入する。注入された溶液は、誘導流路の第１端部の毛細管力によって、注入チャンバ内に保持される。【００１７】
回転基体を第１回転速度で回転させて、注入チャンバの溶液を分岐チャンバの第１分岐室に送液する。第１分岐室に試薬（第１試薬）が配置されていれば、溶液は第１試薬と反応する。第１分岐室内の溶液を、障壁を超えて次の分岐室（第２分岐室）に送液する。次の分岐室（第２分岐室）に第２試薬が配置されていれば、溶液は第２試薬と反応することができる。さらに、第２分岐室内の溶液を、障壁を超えて第２分岐室に隣接する次の分岐室（第３分岐室）に流入させても構わない。
所定の時間第１回転速度で回転させて、第１分岐室で第１試薬と反応させ；さらに第１試薬と反応した溶液を第２分岐室で第２試薬と反応させることができる。【００１８】
回転基体を第１回転速度よりも速い第２回転速度で回転させることで、分岐後流路の端部の溶液に、その毛細管力を上回る遠心力を作用させる。それにより分岐チャンバの各分岐室から、分岐後流路を介して分岐後チャンバに反応溶液を分配することができる。【００１９】
分岐チャンバの分岐室のそれぞれに、分岐後流路と分岐後チャンバを設けることができる。すなわち、分岐チャンバの分岐室のそれぞれに、それぞれ別個の分岐後流路が接続され；分岐後流路のそれぞれに、別個の分岐後チャンバが接続されていてもよい。この構成により、分岐室それぞれに分配された溶液を、別個の分岐後チャンバへ送液することができる。【００２０】
本発明の第３の態様は、以下に示す送液装置、およびそれを用いて、血球が除去された血漿成分を得る方法に関する。
［３］第３の態様の送液装置は、［１］の送液装置における分岐チャンバの２以上の分岐室のうち、第１分岐室には分岐後流路が接続されず、かつ第１分岐室以外の分岐室の一以上に、それぞれ別個の分岐後流路が接続されている装置である。第１分岐室以外の全ての分岐室に分岐後流路が接続されていてもよい。そして分岐後流路のそれぞれは、別個の分岐後チャンバに接続されている。【００２１】
さらに第３の態様の送液装置は、誘導流路の第２端部からの遠心方向への延長線と、第１分岐室と、それに隣接する分岐室（第２分岐室）とを区画する障壁との距離が、１ｍｍ以上８ｍｍ以下とされていることを特徴とする。【００２２】
前記［３］の送液装置を用いれば、血液試料から血球成分を取り除くことができる。まず注入口から注入チャンバに血液試料を供給する。血液試料が供給された回転基体を第１回転速度で回転させると、誘導流路の端部に保持された溶液に作用する遠心力が毛細管力を上回り、注入チャンバの血液試料は誘導流路を介して分岐チャンバの第１分岐室へ流入する。【００２３】
注入チャンバの溶液を、誘導流路を介して第１分岐室に送液するとき、誘導流路の第２端部の表面が疎水性を有するので、第２端部から液滴形状の血液試料が第１分岐室へ飛翔する。そのため、注入チャンバの血液試料と、分岐チャンバの第１分岐室の溶液とは、液通することなく分断される。【００２４】
さらに第１分岐室に流入した血液試料の血球成分（比重が大きい）は第２壁面側（遠心方向側）に沈降し、血漿成分（比重が小さい）は第１壁面側（回転中心側）に、互いに分離する。血液試料の血球成分に作用する沈降力は遠心力に比例し、遠心力は回転中心からの距離に依存する。そのため、回転中心に近い注入チャンバ内では血球分離は起こりにくく、回転中心から遠い第１分岐室内で起こりやすい。また、前記［３］の送液装置の第１分岐室には分岐後流路が接続されていないため、第１回転速度を大きくすることができる。第１回転速度を大きくすれば、迅速に血球分離を起こすことができる。【００２５】
第１分岐室に流入した血液試料の血球成分は、遠心方向の沈降力以外にも、障壁を超えて隣接する分岐室（第２分岐室）に流入しようとする液の流れによる力を受ける。前記［３］の送液装置の誘導流路の、第２端部からの遠心方向への延長線と、第１分岐室と第２分岐室とを区画する障壁との距離は、１ｍｍ以上ある。よって、障壁を超えようとする液の流れによる力を受けても、血球成分は障壁を超えることはできず、第１分岐室内に沈降する。【００２６】
第１分岐室が血液試料で満たされる前に、つまり血液試料が障壁を超えて、隙間を通って次の分岐室にあふれる前に、回転基体の回転速度を第２回転速度へ減少させる。前述の通り、第１分岐室では血球成分が第２壁面側（遠心方向側）に沈降して分離されている。よって、第１分岐室から障壁を超えて次の分岐室（第２分岐室）に移る溶液は、第１分岐室の第１壁面側（回転中心側）に分離された血漿試料だけとなる。第２回転速度へ減少させると、第２分岐室以降の分岐室に接続された分岐後流路の端部にかかる毛管力によって、溶液（血漿試料）を各分岐室に保持しやすい。【００２７】
回転基板の回転速度を、第２回転速度よりも速いある速度（第３回転速度）に上昇させると、分岐後流路の端部における毛細管力を遠心力が上回る。その結果、分岐チャンバの第２分岐室以降の分岐室内の血漿試料が、分岐後流路を介して分岐後チャンバに流入する。かかる構成により、第１分岐室で血球成分を取り除き、血漿試料を第２分岐室以降の分岐室から、分岐後チャンバに流入させることができる。【００２８】
本発明の送液装置に含まれる回転基体は、前記の通り、１）注入チャンバと、２）分岐チャンバと、３）分岐後チャンバと、４）誘導流路と、５）分岐後流路を含む。回転基体自体に１）〜５）を含む流路部位を形成してもよいが、回転基体は、回転中心を有する回転基体本体と、１）〜５）を含む流路部位が形成されたチャンバチップを有していてもよい。例えば、チャンバチップは、回転基体本体に、着脱可能に取り付けられることが好ましい。また、１の回転基体本体に、複数のチャンバチップが取り付けられてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の送液方法によれば、注入チャンバに供給された溶液のうちの一定量を、分岐チャンバの分岐室で定量することができ、かつ分岐室で定量された溶液は注入チャンバ内の溶液と分断されている（液通していない）。
そして、分岐室で定量された溶液を、それに隣接する分岐室（例えば、第１分岐室に隣接する第２分岐室）に送液したり、分岐後チャンバに送液したりすることにより、注入チャンバに供給された溶液の一定量を分配することができる。【００３０】
また、本発明の送液方法によれば、注入チャンバに供給された溶液は、一旦第１分岐室に流入してから、隣接する分岐室に送液され、第１分岐室以外の分岐室に直接送液されることはない。よって、段階的な送液が実現される。【００３１】
したがって、例えば分岐チャンバの第１分岐室に、溶液の成分と反応する試薬を配置すれば、一定量の溶液の成分を変化させ、成分が変化した後の溶液のみを隣接する分岐室に分配することができる。【００３２】
また、第１分岐室で血液試料から遠心分離によって血球成分を分離すれば、血漿成分のみを隣接する分岐室に分配することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の送液装置の一例を示す部分平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る送液装置を示す模式的な平面図である。
【図３】実施の形態１のチャンバチップの平面図である。
【図４】図３のチャンバチップのIII−III線での断面図である。
【図５Ａ】注入チャンバへ試料溶液を注入した状態のチャンバチップの平面図である。
【図５Ｂ】回転速度ＲＶ１で回転中（オーバーフロー前）のチャンバチップの平面図である。
【図５Ｃ】分岐室２９Ａから分岐室２９Ｂへ溶液がオーバーフローしている状態のチャンバチップの平面図である。
【図５Ｄ】オーバーフローが終了したときのチャンバチップの平面図である。
【図５Ｅ】各分岐室から分岐後チャンバへ送液している状態のチャンバチップの平面図である。
【図６】溶液に作用する毛細管力と遠心力を示す模式図である。
【図７】チャンバチップの第１の代案を示す平面図であり、分岐室２９Ｂにのみ分岐後チャンバが接続されている。
【図８】チャンバチップの第１の代案を示す平面図であり、分岐チャンバが３つの分岐室を有する。
【図９】比較例のチャンバチップを示す模式的な平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
（実施の形態１）
本発明の送液装置は、回転基体、およびそれを回転駆動させる駆動部を有する。回転基体は前述の通り、１）注入チャンバと、２）分岐チャンバと、３）分岐後チャンバと、４）誘導流路と、５）分岐後流路を含む。【００３５】
図２には本発明の送液装置の一例が示される。図２に示される送液装置１１は、回転基体１２；回転基体１２が固定された回転軸１３；回転軸１３を回転駆動するモータ１４；及びモータ１４の駆動回路１５を備える。回転軸１３はその軸線である回転中心Ｃが鉛直方向に延びる姿勢で配置される。回転基体１２はモータ１４によって回転駆動されて、平面視で時計方向Ｒ１および反時計方向Ｒ２のいずれにも回転可能である。【００３６】
図２に示された回転基体１２は、円板状の回転基体本体１６と、回転基体本体１６に設けられた収容孔１６ａに取り外し可能に収容された複数（図２では８つ）のチャンバチップ１７とを有する。【００３７】
チャンバチップ１７には、溶液を注入される注入チャンバ；複数の分岐室を有する分岐チャンバ；分岐後チャンバ；注入チャンバと分岐チャンバとを接続する誘導流路；分岐チャンバと分岐後チャンバを接続する分岐後流路を含む流路部位が形成されている。【００３８】
前述のように、回転基体には流路部位が形成されているが、前記流路部位は回転基体に取り外し可能に収容されたチャンバチップ１７に形成されていてもよい。図３および図４を参照して、流路部位が形成されたチャンバチップ１７を説明する。【００３９】
以下の説明において、回転中心Ｃに対する位置や向きは、回転基体本体１６に取り付けられたチャンバチップ１７の状態を基準とする。図３および図４に示されたチャンバチップ１７Ａには、注入チャンバ２１；分岐チャンバ２２；および２つの分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂが設けられている。【００４０】
これらのチャンバ２１，２２，２３Ａおよび２３Ｂのうち、注入チャンバ２１が平面視で最も回転中心Ｃ側に配置される。分岐チャンバ２２は、平面視で注入チャンバ２１よりも回転中心Ｃから離れた位置に設けられている。つまり、分岐チャンバ２２は注入チャンバ２１よりも回転軸１３の径方向ｒ（図２参照）の外側に位置している。
また、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂは、平面視で分岐チャンバ２２よりも回転中心Ｃから離れた位置に設けられる。つまり、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂは分岐チャンバ２２よりも回転軸１３の径方向ｒの外側に位置している。【００４１】
注入チャンバ２１と分岐チャンバ２２は、回転軸１３の径方向ｒに延びる誘導流路２４によって接続されている。また、分岐チャンバ２２と分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂはそれぞれ、回転軸１３の半径方向ｒに延びる別個の分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂによって接続されている。後に詳述するように、注入チャンバ２１に注入された溶液は分岐チャンバ２２に流入し；分岐チャンバ２２で分配され；分岐後チャンバ２３Ａまたは分岐後チャンバ２３Ｂに流入する。溶液は回転基体１２の回転によって生じる遠心力により流路及びチャンバを移動する。【００４２】
注入チャンバ２１はチャンバチップ１７Ａの内部に形成され、空間的に閉じられている。図３で示されたように、注入チャンバ２１は略直方体状の空間であり、平面視では矩形状であり得る。チャンバチップ１７Ａには、注入チャンバ２１の頂壁からチャンバチップ１７Ａの上面に貫通し、注入チャンバ２１の内部をチャンバチップ１７Ａの外部と連通させる注入口２６が形成されている。注入チャンバ２１の遠心方向の壁面、すなわち径方向ｒの外側に位置する壁面２１ａには、誘導流路２４の入口端部２４ａが接続している。注入口２６は、誘導流路２４の入口端部２４ａよりも回転中心Ｃに近い位置に形成されている。【００４３】
分岐チャンバ２２はチャンバチップ１７Ａの内部に形成され、空間的に閉じられている。図３または図４で示されたように、分岐チャンバ２２は、その内部に障壁が形成された略直方体状の空間であって、平面視では回転軸１３の径方向ｒと直交する方向に細長い矩形状の空間である。チャンバチップ１７Ａには、分岐チャンバ２２の頂壁からチャンバチップ１７Ａの上面に貫通し、分岐チャンバ２２の内部をチャンバチップ１７Ａの外部と連通させる空気口２７が形成されている。空気口２７は分岐チャンバ２２内に溶液が流入する際に、分岐チャンバ２２内の空気をチャンバチップ１７Ａの外部に排出する機能を有する。分岐チャンバ２２の向心方向の壁面、すなわち径方向ｒの内側に位置する壁面（第１壁面）２２ａに、誘導流路２４の出口端部２４ｂが接続している。【００４４】
分岐チャンバ２２の壁面のうち壁面２２ａと対向する遠心方向の壁面、すなわち径方向ｒの外側に位置する壁面（第２壁面）２２ｂの一部は、壁面２２ａに向けて突出している。それにより、障壁２２ｃが形成されている。障壁２２ｃの基端側（遠心方向側）は、壁面２２ｂに一体に接続されており、障壁２２ｃの先端（回転中心側）は壁面２１ａに対して隙間２８をあけて対向している。【００４５】
また、障壁２２ｃの下端は分岐チャンバ２２の底壁（後述する下面基板３６の上面）に一体に接続しており；かつ障壁２２ｃの上端は分岐チャンバ２２の頂壁（後述する上面基板３７の下面）に一体に接続している。そのため障壁２２ｃは、分岐チャンバ２２の内部を、互いに隣接する２つの分岐室２９Ａと２９Ｂとに分割している。分岐室２９Ａと２９Ｂは互いに、障壁２２ｃの先端と壁面２２ａとの間の隙間２８を介して連通している。【００４６】
図３に示されたように、誘導流路２４の出口端部２４ｂは、分岐チャンバ２２の壁面２２ａと接続しており、平面視で障壁２２ｃよりも分岐室（第１分岐室）２９Ａ側に位置している。つまり誘導流路２４の出口端部２４ｂは、回転軸１３の径方向ｒに関して、分岐室２９Ａと対向している。【００４７】
分岐室２９Ａの容量は正確に規定されていることが好ましい。分岐室２９Ａの容量とは、障壁２２ｃを乗り超えて分岐室２９Ｂへ溶液が流入することなく、またはオーバーフローを起こすことなく、分岐室２９Ａ内に蓄えることができる溶液の最大容量をいう。また、分岐室２９Ａの容量は注入チャンバ２１の容量よりも小さいことが好ましい。【００４８】
隙間２８は毛管流路ではなく、毛細管現象が生じない程度の大きさを有する。また障壁２２ｃの深さは、分岐チャンバ２２の深さに等しくされていてもよい。【００４９】
障壁２２ｃの壁面は、純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下の疎水性であることが望ましい。障壁２２ｃの材質を疎水性材料としてもよいし、表面改質して前述の疎水性を付与してもよい。障壁２２ｃの壁面を疎水性とすることによって、分岐室２９Ａに収容可能な溶液の容量を規定することができる。障壁２２ｃの壁面が純水との静止接触角において４０°以下の表面であると、障壁２２ｃに接触した溶液は、毛細管現象により障壁２２ｃを濡らして、自発的に次の分岐室へ流入する。そのため分岐室２９Ａに収容可能な溶液の容量を規定することができない。
「疎水性である障壁２２ｃの壁面」とは、少なくとも障壁２２ｃの、壁面２２ａと対向する面を含む。【００５０】
障壁２２ｃと壁面２２ａとの隙間２８の大きさは１．３ｍｍ以上あることが好ましい。特に、障壁２２ｃと、誘導流路２４の出口端部２４ｂとの隙間が、１．３ｍｍ以上あることが好ましい。
障壁２２ｃの壁面が疎水性であると、分岐室２９Ａに溜められた溶液の液面は凸形状に盛り上がり、分岐室２９Ｂに溢れる前に障壁２２ｃを濡らさない。通常、溶液（例えば水溶液）面の盛り上がりは、１．３ｍｍ未満である。よって隙間２８の大きさが１．３ｍｍ未満であると、盛り上がった溶液面が壁面２２ａに接触することがある。溶液面が壁面２２ａに接触すると、壁面２２ａに設けられた誘導流路２４の出口端部２４ｂの溶液と、分岐室２９Ａ内の溶液が液通する。そのため、注入チャンバ２１の溶液がそのまま障壁２２ｃを超えて分岐室２９Ｂに流入する。【００５１】
一方、隙間２８が１．３ｍｍ以上であると、盛り上がった溶液面が壁面２２ａに接触しない。よって、注入チャンバ２１の溶液と、分岐室２９Ａの溶液は、空間を隔てて分断されたままとなる。そのため、注入チャンバ２１の溶液の全ては一旦、分岐室２９Ａに流入し、分岐室２９Ａから分岐室２９Ｂに流入する。つまり、注入チャンバ２１の溶液が直接、分岐室２９Ｂに流入することはない。かかる構成により、溶液を段階的に送液して、分配することが可能となる。【００５２】
障壁２２ｃの形状は特に限定されない。図３に示されるように、平面視での障壁２２ｃの幅（径方向ｒと直交する方向の寸法）がほぼ一定とされていてもよい（矩形状）。障壁２２ｃの形状は、壁面２１ａとの隙間２８が確保され、かつ分岐室２９Ａおよび２９Ｂの容積（特に、分岐室２９Ａの容積）が正確に規定される限り、特に限定されない。【００５３】
分岐チャンバ２２の遠心側の壁面２２ｂには、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの入口端部２５ａおよび２５ａ’が接続している。つまり、分岐後流路２５Ａの入口端部２５ａが分岐室２９Ａに接続して、かつ分岐後流路２５Ｂの入口端部２５ａ’が分岐室２９Ｂに接続している。【００５４】
分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂは、チャンバチップ１７Ａの内部に形成される。図３に示されるように、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂは全体としては扁平な円柱状の空間であり、平面視では概ね円形とされうるが、特に形状は限定されない。分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂの頂壁からチャンバチップ１７Ａの上面に貫通し、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂの内部をチャンバチップ１７Ａの外部と連通させる空気口３０Ａおよび３０Ｂが形成されている。空気口３０Ａおよび３０Ｂは、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂに溶液が流入する際に、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂ内の空気をチャンバチップ１７Ａの外部に排出する機能を有する。【００５５】
分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂの回転中心側の壁面には、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの出口端部２５ｂおよび２５ｂ’が接続している。【００５６】
注入チャンバ２１の溶液を、誘導流路２４を通して分岐チャンバ２２へ確実に送液するためには、誘導流路２４を微細流路とする必要がある。誘導流路２４の出口端部２４ｂの表面が疎水性（純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下）であると、出口端部２４ｂから液滴形状の溶液が、分岐室２９Ａへ向かって飛翔することができる。
同様に、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａまたは２９Ｂの溶液が、分岐後流路２５Ａまたは２５Ｂを通って分岐後チャンバ２３Ａまたは２３Ｂへ、確実に送液されるためには、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂは微細な流路である必要がある。【００５７】
具体的には、誘導流路２４ならびに分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの体積は、注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２ならびに分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂの容積と同等か又はそれよりも小さいことが好ましい。また、誘導流路２４ならびに分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの幅と深さは、注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２ならびに分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂの幅と深さよりも小さいことが好ましい。
誘導流路２４ならびに分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの流路断面積は、１μｍ２〜４ｍｍ２であることが好ましく、２５μｍ２〜１０００００μｍ２以下であることがより好ましく、約１００００μｍ２であることがさらに好ましい。【００５８】
誘導流路２４の断面積は、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの断面積と同じであってもよく、小さくてもよい。誘導流路２４の流路断面積が、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの流路断面積より大きいと、溶液を送液するときに分岐チャンバに溶液を留めやすい場合があるが、特に限定されない。溶液を送液するための力を発生させるメカニズムは、各流路の断面積だけに依らず、各チャンバの幅や深さを適宜に設計することで、分岐室２９Ａおよび２９Ｂに作用する遠心力Ｆｇ（図６参照）などを変化させることによっても達成される。送液方法の詳細は後に説明する。【００５９】
誘導流路２４の入口端部２４ａは、注入チャンバ２１の溶液を解除可能に保持するバルブとして機能する。同様に、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの入口端部２５ａおよび２５ａ’は、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａおよび２９Ｂの溶液を解除可能に保持するバルブとして機能する。以下、このバルブ機能について詳述する。【００６０】
まず、誘導流路２４の入口端部２４ａ、ならびに分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの入口端部２５ａおよび２５ａ’のいずれの表面も、疎水性を有する。微細流路（誘導流路２４や分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂ）の入口端部（２４ａ，２５ａおよび２５ａ’）の表面を疎水性とすると、溶液は表面張力による毛細管力Ｆｃにより入口端部で保持されて、微細流路は溶液３２で濡れない（図６を参照）。つまり入口端部（２４ａ，２５ａおよび２５ａ’）の流路壁面が疎水性を有すると、溶液と流路壁面の接触角θが鈍角となる。そのため、溶液３２を注入チャンバ２１や分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａまたは２９Ｂ内に保持しようとする力である毛細管力Ｆｃが発生する。【００６１】
毛細管力Ｆｃは、流路壁面と溶液３２の界面に生じる表面張力Ｔ１〜Ｔｎの合力であり、回転軸１３の径方向ｒの内側方向（向心方向）に作用する。換言すると毛細管力Ｆｃは、入口端部（２４ａ，２５ａおよび２５ａ’）から、注入チャンバ２１や分岐チャンバ２２の内部に向かう方向に発生する。毛細管力Ｆｃの大きさは、以下の式（１）で表される。符号Ｔは水の表面張力、θは溶液の流路壁面に対する接触角、ｃは流路の周囲長をそれぞれ表す。【００６２】
【数１】
2009008128.tif 000003
【００６３】
前述のように入口端部（２４ａ、２５ａおよび２５ａ’）、および出口端部２４ｂと障壁２２ｃの壁面は疎水性を有する。一方、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの残りの部分の壁面、および注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２の残りの部分の壁面は親水性であっても疎水性であってもよい。また分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂの壁面も、親水性であっても疎水性であってもよい。【００６４】
分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａおよび２９Ｂのそれぞれには、反応試薬３１Ａおよび３１Ｂが担持されていてもよい。反応試薬は、分岐室２９Ａおよび２９Ｂに溜まった溶液に溶解し、反応を引き起こすことができる。反応試薬３１Ａおよび３１Ｂ（不図示）のそれぞれの担持位置は、分岐室２９Ａおよび２９Ｂ内にあればよく、好適には壁面２２ｂに近い位置（遠心側）に担持される。【００６５】
試薬３１Ａおよび３１Ｂの担持方法は、当業者に公知の技術を用いてなされる。反応試薬３１Ａおよび３１Ｂを含む溶液を、塗布後に乾燥させて担持してもよい。乾燥方法は、真空乾燥、凍結乾燥などを選択することができる。分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂのそれぞれにも、反応試薬３１Ｃおよび３１Ｄ（不図示）が担持されうる。【００６６】
図４に示されたように、チャンバチップ１７Ａは、チャンバ基板３５；下面基板３６；及び上面基板３７の積層体である３層構造を有しうる。
チャンバ基板３５には、注入チャンバ２１；分岐チャンバ２２；分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂが、厚み方向に貫通するように設けられ、かつ上面側に誘導流路２４；分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂが形成されている。
下面基板３６はチャンバ基板３５の下面に接合されている。下面基板３６には孔等は形成されていない。下面基板３６の上面が注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂの底壁を構成する。【００６７】
図４に示されるチャンバチップ１７Ａは３層構造を有するが、もちろん３層構造以外であっても構わない。例えばチャンバチップ１７は、切削加工で流路とチャンバを形成することにより、チャンバ基板３５と下面基板３６を一体化した基板と、上面基板３７とからなる２層構造であってもよい。【００６８】
また図４に示されるチャンバチップの各流路は、チャンバ断面の上面基板３７に接するように形成されているが、各流路の配置も特に限定されない。例えば、下面基板３６側に流路が配置されていてもよく、チャンバの遠心側の断面の中央付近に流路が配置されていてもよい。【００６９】
図２に示された送液装置１１を使用した溶液の送液方法を説明する。
まず、図５Ａに示すように、溶液３２を注入口２６から注入チャンバ２１に注入し、注入チャンバ２１を溶液３２で満たす。誘導流路２４の疎水性を有する入口端部２４ａで生じる毛細管力（図６参照）により、注入チャンバ２１内の溶液３２は誘導流路２４内に浸入することなく、入口端部２４ａで保持される。【００７０】
次に、回転軸１３を中心に回転基体１２（図２参照）を回転させる。回転により、毛細管力によって入口端部２４ａで保持されていた溶液３２に、遠心力Ｆｇ（図６参照）が作用する。回転基体１２の回転速度が一定の速度（回転速度ＲＶ１）に達して、遠心力Ｆｇが入口端部２４ａにおける毛細管力Ｆｃ（前述の式（１）参照）を上回ると、入口端部２４ａの毛細管力による溶液３２の保持が解除される。
その結果、図５Ｂに示すように、注入チャンバ２１内の溶液３２が誘導流路２４を通って分岐チャンバ２２に流入する。誘導流路２４の出口端部２４ｂの表面は、純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下の疎水性を有する。よって、出口端部２４ｂから液滴形状の溶液が、分岐室２９Ａへと飛翔する。前述のように誘導流路２４の出口端部２４ｂは分岐室２９Ａと対向して設けられているので、注入チャンバ２１から誘導流路２４を介して分岐チャンバ２２に流入する溶液３２は、分岐室２９Ａに進入する。【００７１】
分岐室２９Ａに流入した溶液３２は、試薬３１Ａ（不図示）を溶解させ、試薬３１Ａによる化学反応が起こる。前述のように分岐室２９Ａの容量は注入チャンバ２１の容量よりも小さく設定されている。よって回転速度ＲＶ１での回転を続けると、分岐室２９Ａが溶液３２で満たされた後も、さらに注入チャンバ２１からの溶液３２の供給が続く。【００７２】
前記障壁２２ｃの壁面が疎水性であるので、分岐室２９Ａに溜まる溶液は、分岐室２９Ｂに溢れる前に障壁２２ｃを濡らさない。よって、分岐室２９Ａに溜まる溶液は凸形状に盛り上がる。隙間２８が１．３ｍｍ以上であると、凸形状に盛り上がった溶液は壁面２２ａに接触することがないので、注入チャンバ２１内の溶液と、分岐室２９Ａ内の溶液は空間を隔てて分断されたままとなり、出口端部２４ｂから溶液が液適様に飛翔する。【００７３】
出口端部２４ｂから溶液３２の供給がさらに続くと、図５Ｃに示すように、溶液３２は障壁２２ｃの先端と壁面２２ａとの隙間２８を通って、分岐室２９Ａから分岐室２９Ｂへ流入する。つまり、障壁２２ｃを乗り超えてオーバーフローすることにより、分岐室２９Ａから分岐室２９Ｂへ溶液３２が供給される。【００７４】
隙間２８の大きさが１．３ｍｍ以上あれば、凸形状に盛り上がった溶液３２は、壁面２２ａに接触することないので、やはり注入チャンバ２１の溶液３２と分岐室２９Ａ内の溶液３２は、依然として空間を隔てて分断されたままとなる。よって、出口端部２４ｂから溶液３２は液適様に飛翔する。そのため注入チャンバ２１の溶液３２がそのまま、障壁２２ｃを超えて次の分岐室２９Ｂに流入することはない。つまり、注入チャンバ２１の溶液３２の全てが一旦、分岐室２９Ａに溜まってから、次の分岐室２９Ｂに流れ込む。よって、分岐室２９Ｂへ流れ込む溶液３２の全ては、試薬３１Ａによる化学反応が引き起こされた後の溶液である。【００７５】
分岐室２９Ｂへ流れ込んだ溶液３２は、さらに分岐室２９Ｂに担持された試薬３１Ｂを溶解し、試薬３１Ｂによる化学反応を起こす。よって、分岐室２９Ｂ内の溶液は、試薬３１Ａによる化学反応、および試薬３１Ｂによる化学反応が起こった溶液となる。【００７６】
図５Ｄに示されるように、注入チャンバ２１内の溶液３２のすべてが、分岐チャンバ２２へ供給された状態では、分岐室２９Ａには規定容量の溶液が蓄えられ、分岐室２９Ｂには注入チャンバ２１の容積から分岐室２９Ａの容積を引いた差に相当する容量の溶液が蓄えられる。
前記障壁２２ｃの壁面が、純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下の疎水性であると、分岐室２９Ａに溜まった溶液の容量は分岐室２９Ａの容積となる。一方、前記障壁２２ｃの壁面が、純水との静止接触角において４０°以下であると、障壁２２ｃと接触した溶液は、毛細管現象により自発的に障壁２２ｃの周囲を濡らして、分岐室２９Ａの溶液が次の分岐室２９Ｂへと流入する。そのため、第１分岐室２９Ａに溜まった溶液の容量は、分岐室２９Ａの容積とならない。【００７７】
前述の回転速度ＲＶ１の回転により、分岐室２９Ａおよび２９Ｂに蓄えられた溶液３２には遠心力が作用する。しかしながら、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの入口端部２５ａおよび２５ａ’に毛細管力が生じるので、分岐室２９Ａおよび２９Ｂ内の溶液３２は、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂに流入することなく保持される。【００７８】
回転基体本体１６を、前述の回転速度ＲＶ１を上回る速度（回転速度ＲＶ２）で回転させると、遠心力Ｆｇが入口端部２５ａおよび２５ａ’における毛細管力Ｆｃ（前述の式（１）参照）を上回り、入口端部２５ａおよび２５ａ’による溶液３２の保持が解除される。その結果、図５Ｅに示すように、分岐室２９Ａおよび２９Ｂのそれぞれの溶液３２は、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂを通って、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂに流入する（図５Ｅ参照）。【００７９】
その結果、分岐後チャンバ２３Ａには、試薬３１Ａ（不図示）による化学反応が引き起こされた、分岐室２９Ａの容積に相当する溶液３２が蓄えられる。一方、分岐後チャンバ２３Ｂには、試薬３１Ａによる化学反応、および試薬３１Ｂ（不図示）による化学反応が引き起こされた溶液であって、注入チャンバ２１の容積から分岐室２９Ａの容積を引いた差に相当する容量の溶液３２が蓄えられる。【００８０】
もちろん、分岐後チャンバ２３Ａに試薬３１Ｃ（不図示）を担持しておき、溶液３２と反応させてもよい。その場合に溶液３２は、試薬３１Ａとの反応後に、試薬３１Ｃとの反応が引き起こされた溶液となる。同様に、分岐後チャンバ２３Ｂに試薬３１Ｄ（不図示）を担持しておき、溶液３２と反応させてもよい。その場合に、分岐後チャンバ２３Ｂの溶液３２は、試薬３１Ａとの反応、および試薬３１Ｂとの反応の後に、さらに試薬３１Ｄとの反応が起こった溶液となる。【００８１】
例えば、注入チャンバ２１の容量が１０μＬ；分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａの容量が５μＬである場合は、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂのそれぞれに、５μＬの溶液３２が供給される。【００８２】
例えば、分岐室２９Ａに試薬３１Ａを反応検出のための共通試薬として配置し；分岐室２９Ｂと分岐後チャンバ２３Ａのそれぞれに、試薬３１Ｂと試薬３１Ｃを特異的反応のための個別試薬として配置すると、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂのそれぞれで、試薬３１Ｂとの反応および試薬３１Ｃとの反応が検出できる。
より具体的には、試薬３１ＡとしてＮＡＤとジアホラーゼとフェリシアン化カリウムを分岐室２９Ａに担持させ；試薬３１ＢとしてＬ−アスパラギン酸と２−オキソグルタル酸を分岐室２９Ｂに担持させ；試薬３１Ｃとして乳酸リチウムを分岐後チャンバ２３Ａに担持させる。
分岐後チャンバ２３Ａでは、乳酸＋ＮＡＤ⇔ピルビン酸＋ＮＡＤＨの反応を触媒する酵素である、ＬＤＨ（乳酸デヒドロゲナーゼ）活性に応じた、フェリシアン化カリウムがフェロシアン化カリウムに変化する反応を生じさせることができる。
一方、分岐後チャンバ２３Ｂでは、Ｌ−アスパラギン酸＋２−オキソグルタル酸⇔ピルビン酸＋グルタミン酸の反応を触媒する酵素である、ＡＳＴ（アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ）活性に応じた、フェリシアン化カリウムがフェロシアン化カリウムに変化する反応を生じさせることができる。【００８３】
一方、試薬３１ＢとしてＬ−アラニンと２−オキソグルタル酸を分岐室２９Ｂに担持させると、ＡＬＴ（アラニン・アミノトランスフェラーゼ）活性に応じた、フェリシアン化カリウムがフェロシアン化カリウムに変化する反応を生じさせることができる。【００８４】
これらの反応により溶液の色が、フェリシアン化カリウムによる黄色から、透明に変化するので、吸光度の変化で反応を光学的に検出することもできるし、電極を用いて電気化学的に検出することもできる。血清中のＬＤＨ、ＡＳＴまたはＡＬＴ活性の上昇は、心、肺および腎などの各種疾患、悪性腫瘍、白血病、悪性貧血などにみられる。よって、これらの活性を測定することは、臨床面ではこれらの疾患の診断、経過観察などにおいて有用である。【００８５】
以上のように、注入チャンバ２１から、遠心力によって分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａに供給した溶液３２を、隔壁２２ｃを超えて隣接する他方の分岐室２９Ｂにオーバーフローさせて、それによって溶液３２を定量する。定量された溶液３２を分配し、かつ分配された溶液３２に化学反応を起こさせている。これは、誘導流路２４の出口端部２４ｂを疎水性として、隙間２８を分岐室２９Ａにおける液面の盛り上がりよりも大きくして、注入チャンバ２１の溶液と、分岐室２９Ａ内の溶液とを分断しているために実現される。
つまりかかる構成によれば、分岐チャンバ２２内の溶液を、分岐室毎に分配する部位（障壁部分２２ｃ）と、注入チャンバ２１の溶液が供給される部位（誘導流路２４の出口端部２４ｂ）とが空間的に分離される。そのため、注入チャンバ２１内の溶液が分岐室２９Ｂへと直接に流入する動作は起こらない。この点が、分岐室同士を毛細管で連結させたオーバーフロー用の流路構造と異なる。このようにして、溶液の成分を順次変化させ、変化させた溶液を分配することができる。【００８６】
以下に本発明の送液装置の他の実施形態を示すが、本発明の送液装置は、分岐室の数；各分岐室の容量；分岐室に対する分岐後チャンバの数、などを含むチャンバや流路の配置の自由度が高い。よって、溶液の定量および分配、ならびに送液の順序などを組み合わせた複雑な送液制御が実現される。【００８７】
（実施の形態２）
図７に示されるチャンバチップ１７Ｂは、血液試料から血球成分を除去する機能を有するバイオセンサとして用いられうる。
図３に示されるチャンバチップ１７Ａと異なり、図７に示されるチャンバチップ１７Ｂの分岐室２９Ａには分岐後流路や分岐後チャンバが接続されていない。また、誘導流路２４の出口端部２４ｂからの延長線と、障壁２２ｃとの距離ｄが１ｍｍ以上８ｍｍ以下であることが好ましい。【００８８】
以下、図７に示されるチャンバチップ１７Ｂを用いて、血液試料から血球成分を取り除く手順を説明する。
まず、注入口２６から注入チャンバ２１に血液試料が供給される。基板を第１回転速度で回転させると、誘導流路２４の入口端部２４ａに保持された溶液に作用する遠心力が毛細管力を上回り、注入チャンバ２１内の血液試料は誘導流路２４を介して分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａに流入する。分岐室２９Ａに流入した血液試料のうち、比重の大きな血球成分は壁面２２ｂ側に沈降し；比重の小さな血漿成分は壁面２２ａ側に移動して、互いが分離する。一方、血球成分と血漿成分の分離は分岐室２９Ａで起こり、注入チャンバ内では起こりにくい。なぜなら、下記式に示されるように、血球成分に作用する沈降力ｆＤは、遠心力ｒω２に比例し、回転半径ｒに依存するためである。下記式においてｄは血球の直径であり、σは血球の密度であり、ρは溶液の密度である。【００８９】
【数２】
2009008128.tif 000004
【００９０】
このとき、誘導流路２４の出口端部２４ｂの表面が疎水性であるので、血液試料は出口端部２４ｂから液滴形状となって分岐室２９Ａへと飛翔する。そのため、分岐室２９Ａに流入した溶液と、注入チャンバ２１の血液試料とは連続することなく分断される。
分岐室２９Ａには分岐後流路が接続されていないため、第１回転速度を大きくすることができ、迅速に血球成分と血漿成分との分離を起こすことができる。第１回転速度は１０００ｒｐｍ以上１００００ｒｐｍ以下が望ましく、より好適には５０００ｒｐｍである。【００９１】
分岐室２９Ａが血液試料で満たされ、血漿試料が障壁２２ｃを超えて分岐室２９Ｂに流入する前に、基板の回転を第２回転速度へ減少させる。第２回転速度は、分岐室２９Ｂの分岐後流路２５Ｂの入口端部２５ａにかかる毛管力が遠心力を上回り、分岐室２９Ｂに流入した血漿試料が、分岐室２９Ｂに溜まることができる回転速度であればよい。第２回転速度は、１０００ｒｐｍ以上３０００ｒｐｍ以下が望ましく、好適には１３００ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ以下である。【００９２】
分岐室２９Ａが血液試料で満たされるころには、分岐室２９Ａの血液試料の血球成分と血漿成分は分離されている。よって、障壁２２ｃを超えて分岐室２９Ｂに移る溶液は、分岐室２９Ａの壁面２２ａ側に分離された血漿試料のみとなる。【００９３】
分岐室２９Ａに流入した血液試料に含まれる血球成分は、遠心方向の沈降力ｆＤと、障壁に向かう液の流れによる２方向の力を受け、その合力方向へと導かれる。誘導流路２４の出口端部２４ｂからの遠心方向への延長線と、障壁２２ｃとの距離ｄが１ｍｍ以上あるので、障壁２２ｃを超えることはできず、全て分岐室２９Ａ内に沈降する。【００９４】
回転駆動部が回転基板の回転速度を、前述の第２回転速度よりも速いある速度（第３回転速度）に上昇させると、遠心力が分岐後流路２５Ｂの入口端部２５ａ’における毛細管力を上回る。すると、分岐室２９Ｂの血漿試料は分岐後流路２５Ｂを介して分岐後チャンバ２３Ｂに流入する。かかる構成により、分岐室２９Ａで血球を除去し；血漿試料のみを分岐室２９Ｂに移送し；さらに血漿試料を分岐後チャンバ２３Ｂに流入させることができる。【００９５】
実施の形態２のその他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。【００９６】
（実施の形態３）
図８に示されるチャンバチップ１７Ｃは、分岐チャンバ２２に４つの分岐室２９Ａ〜２９Ｄを有し；分岐室２９Ａ〜２９Ｄはそれぞれ、分岐後流路２５Ａ〜２５Ｄに接続され；分岐後流路２５Ａ〜２５Ｄはそれぞれ、分岐後チャンバ２３Ａ〜２３Ｄに接続している。分岐室２９Ａと２９Ｂは障壁２２ｃで分岐されており；分岐室２９Ｂと２９Ｃは障壁２２ｃ’で分岐されており；分岐室２９Ｃと２９Ｄは障壁２２ｃ”で分岐されている。【００９７】
注入チャンバ２１の容量Ｖ１は、分岐室２９Ａ〜２９Ｃの合計容量Ｖ２よりも大きい。実施の形態１の図３に示されるチャンバチップと同様に、注入チャンバ２１に溶液を注入し、第１回転速度で回転させて、各分岐室（２９Ａ〜２９Ｄ）に溶液を分配する。障壁（２２ｃ、２２ｃ’および２２ｃ”）の壁面が疎水性を有し、かつ障壁と壁面２２ａとの隙間が１．３ｍｍ以上であるので、前述の通り、分岐室２９Ａ〜２９Ｃに分配される溶液の容量はそれぞれ、分岐室２９Ａ〜２９Ｃの容積によって規定され、各分岐室に溶液が正確に定量される。【００９８】
図８に示されるチャンバチップ１７Ｃの他の構成は、図３に示されるチャンバチップ１７Ａと同様である。【００９９】
図８に示されるチャンバチップ１７Ｃを用いれば、より溶液を多段階に送液でき、かつより分配数が多くなる。したがって、一度の送液操作で多項目検査が可能となる。
例えば分岐室２９ＡにＮＡＤ＋、ジアホラーゼおよびフェリシアン化カリウムを含む試薬３１Ａ（不図示）を配置し；分岐室２９Ｂに２−オキソグルタル酸、およびグルタミン酸デヒドロゲナーゼを含む試薬３１Ｂ（不図示）を配置し；分岐室２９ＣにＬ−アスパラギン酸を含む試薬３１Ｃ（不図示）を配置する。さらに分岐後チャンバ２３Ａに乳酸リチウムを含む試薬３１Ｄを配置し；分岐後チャンバ２３ＢにＬ−アラニンを含む試薬３１Ｅを配置する。すると、分岐後チャンバ２３ＡではＬＤＨを測定することができ；分岐後チャンバ２３ＢではＡＬＴを測定することができ；２３ＣではＡＳＴを測定することができる。
【実施例】
【０１００】
（実施例１）
図２から図４に示される実施の形態１に係るチャンバチップ１７Ａを作製して、生体中の血液等に含まれる酵素である「乳酸デヒドロゲナーゼ（以下ＬＤＨと略す）」の濃度の測定を行うことによって、送液動作を評価した。【０１０１】
チャンバチップ１７Ａの作製について説明する。キャビティ中に、注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂ、誘導流路２４、ならびに分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂに対応する突出部分を切削加工により形成した鉄鋼材料製の金型を製作した。製作した金型を使用して、ウレタン樹脂のインジェクション成型により、チャンバ基板３５を作製した。【０１０２】
分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａおよび２９Ｂの容積を、いずれも５μＬに設定した。各チャンバの深さを１ｍｍとした。
誘導流路２４ならびに分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの、幅を２００μｍ、深さを３５μｍとした。
障壁２２ｃの幅を０．５ｍｍとし、深さを１ｍｍとした（チャンバの深さと同一）。隙間２８の大きさを２ｍｍとした。分岐室２９Ａは平面視で幅３ｍｍ、分岐室２９Ａ側の障壁２２ｃの高さは１．６５ｍｍとした。これにより分岐室２９Ａ内の容積は５μＬと規定される。分岐室２９Ｂは平面視で幅３ｍｍ、分岐室２９Ｂ側の障壁２２ｃの高さは２ｍｍとした。これにより分岐室２９Ｂは、６μＬの容積を有する。【０１０３】
ウレタン樹脂製のチャンバ基板３５の下面にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の下面基板３６を接合した。さらに、チャンバ基板３５の上面に樹脂製の粘着シートからなる上面基板３７を接合した。【０１０４】
ウレタン樹脂からなるチャンバ基板３５、ＰＥＴからなる下面基板３６、樹脂製の粘着シートからなる上面基板３７はいずれも、純水との静止接触角は７８°以上８９°以下の表面を有する。よって、障壁２２ｃの壁面は疎水性となる。上面基板３７に注入口２６と、空気口２７，３０Ａおよび３０Ｂを形成した。【０１０５】
分岐室２９Ａに試薬３１Ａとして、ニコチンアミドジヌクレオチド酸化体（以下「ＮＡＤ＋」と略す）、ジアホラーゼ、およびフェリシアン化カリウムを；分岐後チャンバ２３Ａおよび分岐後チャンバ２３Ｂのそれぞれに、試薬３１Ｃおよび試薬３１Ｄとして乳酸リチウムを、分岐室またはチャンバ内に滴下して、室温で真空乾燥１５分間、乾燥させた。【０１０６】
各試薬濃度を以下に示す。
フェリシアン化カリウム（１００ｍＭ）：０．４μＬ
ジアホラーゼ（１０００Ｕ／ｍＬ）：０．５μＬ
乳酸リチウム（１Ｍ）：０．４μＬ
ＮＡＤ＋（１００ｍＭ）：０．４μＬ【０１０７】
一方、隙間２８を２ｍｍとして、障壁２２ｃの壁面を親水性とした以外は、実施の形態１のチャンバチップ１７Ａと同一構造のチャンバチップ１７Ｄを、同一の方法で製作した。さらに、隙間２８を０．５ｍｍとして、障壁２２ｃの壁面を疎水性とした以外は、第１実施形態のチャンバチップ１７Ａと同一構造のチャンバチップ１７Ｅを、同一の方法で製作した（図９参照）。【０１０８】
以下において、実施の形態１のチャンバチップに言及する場合には参照番号１７Ａを使用し；隙間２８は２ｍｍで、障壁２２ｃが親水性であるチャンバチップに言及する場合には参照番号１７Ｄを使用し（比較例１）；隙間２８は０．５ｍｍで、障壁２２ｃは疎水性であるチャンバチップに言及する場合には参照番号１７Ｅを使用する（比較例２）。【０１０９】
次に、送液操作を説明する。５０ｍＭのＴｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液にＬＤＨを終濃度が４００Ｕ／Ｌとなるように溶解させた溶液１０μＬを試料溶液とした。試料溶液は目視で透明である。
試料溶液を、チャンバチップ１７Ａ，１７Ｄまたは１７Ｅの注入チャンバ２１に注入した（図５Ａ参照）。次に、各チャンバチップ１７Ａ，１７Ｄまたは１７Ｅを装着した回転基体本体（図２参照）を、８００ｒｐｍで回転させた。回転したチャンバチップ１７Ａ，１７Ｄおよび１７Ｅのいずれにおいても、溶液３２は誘導流路２４の入口端部２４ａで保持されて、注入チャンバ２１内に留まった。【０１１０】
続いて、回転体基体本体の回転を８００ｒｐｍから２０ｒｐｍ／秒の割合で上昇させ続けた。チャンバチップ１７Ａ，１７Ｄおよび１７Ｅのいずれにおいても、１２５６ｒｐｍに達するまでに、注入チャンバ２１内の溶液３２が誘導流路２４を通って、出口端部２４ｂから液滴様に飛翔して、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａに流入した（図５Ｂ参照）。溶液が出口端部２４ｂから飛翔したときの具体的な回転速度は、チャンバチップ１７Ａは１１２８ｒｐｍ；チャンバチップ１７Ｄは１２０４ｒｐｍ；チャンバチップ１７Ｅは１２５６ｒｐｍであり、概ね同様であった。【０１１１】
チャンバチップ１７Ａ（実施例１）では、まず分岐室２９Ａにのみ溶液３２が溜まった。分岐室２９Ａに留まった溶液３２は、試薬３１Ａを溶解させて黄色を呈した。分岐室２９Ａへの流入量の増加に伴い、溶液面が障壁２２ｃの頂面に達し、凸状に盛り上がった。盛り上がり高さは、障壁２２ｃの頂面から０．７５ｍｍであった。【０１１２】
分岐室２９Ａ内の溶液３２は、その後隙間２８を通って（障壁２２ｃを乗り超えて）分岐室２９Ｂに移動した（図５Ｃ参照）。分岐室２９Ａ内には、引き続き出口端部２４ｂから液滴として飛び出した溶液が流入し、一旦、分岐室２９Ａで混合、拡散して黄色を呈していた。【０１１３】
注入チャンバ２１からの溶液３２の流入の終了後に、分岐室２９Ａと２９Ｂにはそれぞれ障壁２２ｃの高さまで溶液が満たされた。それぞれ４．９μＬ、５．１μＬと、ほぼ同じ容積の液が分配された。溶液の色は両方ともに、黄色を呈していた。【０１１４】
チャンバチップ１７Ｄ（比較例１）では、まず分岐室２９Ａにのみ溶液３２が溜まった。分岐室２９Ａに留まった溶液３２は、試薬３１Ａを溶解させて黄色を呈した。分岐室２９Ａへの流入量の増加に伴い、溶液面が障壁２２ｃの頂面に達し、凸状に盛り上がった。盛り上がり高さは、障壁２２ｃの頂面から０．６１ｍｍであった。【０１１５】
分岐室２９Ａ内の溶液３２は、その後隙間２８を通って（障壁２２ｃを乗り超えて）分岐室２９Ｂに移動した（図５Ｃ参照）。分岐室２９Ａ内には、引き続き注入チャンバ２１から溶液３２が流入したが、この溶液３２は出口端部２４ｂから液滴として飛び出し、一旦分岐室２９Ａに混合、拡散して黄色を呈していた。【０１１６】
注入チャンバ２１からの溶液３２の流入の終了後も、分岐室２９Ａから分岐室２９Ｂへの流入は止まらなかった。その結果、分岐室２９Ａにおける溶液面は、平面視で障壁２２ｃの高さを頂点とする凹形状となった。分岐室２９Ａおよび２９Ｂに収容された溶液の容積はそれぞれ、４．１μＬおよび５．９μＬとなった。つまり、分岐室２９Ａの容積で、分岐室２９Ａに収容される溶液３２の容積を規定することができなかった。溶液の色は両方ともに、黄色を呈していた。その後、そのままの回転速度で回転させると、分岐室２９Ｂの溶液が分岐後チャンバ２３Ｂに流れてしまった。【０１１７】
チャンバチップ１７Ｅ（比較例２）では、まず分岐室２９Ａにのみ溶液３２が溜まった。試薬３１Ａを溶解させ、溶液は黄色を呈した。分岐室２９Ａへの流入量の増加に伴って、溶液面は障壁２２ｃの頂面に達し、凸状に盛り上がった。盛り上がった溶液面は、分岐チャンバ２２の壁面２２ａに接触した。【０１１８】
その後、隙間２８全面を満たしながら溶液３２は拡がり、障壁２２ｃを乗り超えて分岐室２９Ｂに移動した。注入チャンバ２１から溶液３２の流入が止まった後も、分岐チャンバ２２の壁面２２ａに接触した溶液は、障壁２２ｃの右側壁面（分岐室２９Ｂの面を構成する面）まで吸着したままであった。分岐室２９Ａおよび２９Ｂに収容された溶液の容量は、６．７μＬおよび３．３μＬとなった。つまり、分岐室２９Ａの容積では、分岐室２９Ａに収容される溶液３２の容積を規定できなかった。
しかも、分岐室２９Ａ内の溶液は黄色を呈していたが、分岐室２９Ｂ内の溶液はほぼ透明であった。このことから、注入チャンバ２１から、分岐室２９Ａを経ることなく、直接分岐室２９Ｂ内に溶液が流入したことが推測された。【０１１９】
さらに基板の回転速度を、先ほどと同様の上昇率で上昇させた。分岐室２９Ａおよび２９Ｂのそれぞれの溶液は、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂに送液された。チャンバチップ１７Ａ，１７Ｄおよび１７Ｅのいずれについても、回転速度が２１２０ｒｐｍに達するまでに、分岐室２９Ａおよび２９Ｂから、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂへの溶液３２の移動が生じた。【０１２０】
チャンバチップ１７Ａを使用した場合には、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａと２９Ｂからの流れ出しの起きる回転速度は、１３７０ｒｐｍと１４１０ｒｐｍで僅かに異なるが、分岐後チャンバ２３Ａと２３Ｂにそれぞれ５μＬの溶液が満たされた。
チャンバチップ１７Ｄを使用した場合には、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａと２９Ｂからの流れ出しの起きる回転速度は、分岐室２９Ａで１５９４ｒｐｍ；分岐室２９Ｂで１２０４ｒｐｍであった。つまり、注入チャンバ２１から分岐チャンバへ送液する時の回転速度である１２０４ｒｐｍのまま、分岐室２９Ｂから溶液が流れてしまった。
チャンバチップ１７Ｅを使用した場合には、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａと２９Ｂとからの流れ出しの起きる回転速度は、分岐室２９Ａで１２８０ｒｐｍ；分岐室２９Ｂで２１２０ｒｐｍであった。【０１２１】
分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂに送液された溶液の、３０℃雰囲気中で送液完了の１０秒後と３分後の吸光度を測定した。両時間における吸光度の差を吸光度変化として求めた。【０１２２】
チャンバチップ１７Ａ（実施例１）での、分岐後チャンバ２３Ａと２３Ｂにおけるそれぞれの吸光度変化は、−０．４１と−０．３９であり、ほぼ等しかった。これは、ＬＤＨに起因する乳酸＋ＮＡＤ⇔ピルビン酸＋ＮＡＤＨの酵素反応が起こり、最終的にフェリシアン化カリウムがフェロシアン化カリウムに変化し、溶液の色が黄色から透明に変化したことを示している。【０１２３】
チャンバチップ１７Ｄ（比較例１）での、分岐後チャンバ２３Ａと２３Ｂにおけるそれぞれの吸光度変化は、−０．４３と−０．７３であり、大きく異なっていた。吸光度変化は生じているので、ＬＤＨに起因する酵素反応は生じている。しかしながら、サンプル溶液が定量できていないため溶液量が異なるため、互いの吸光度変化が大きく異なる。さらに、分岐室２９Ｂから分岐後チャンバ２３Ｂへの溶液流出は、分岐室２９Ａから分岐後チャンバ２３Ａへの溶液流出が始まる前から起こっていた。そのため、反応時間が異なるために、応答値である吸光度がばらついたことが示唆される。【０１２４】
チャンバチップ１７Ｅ（比較例２）での、分岐後チャンバ２３Ａと２３Ｂにおけるそれぞれの吸光度変化は、−０．９２と−０．０３であり、大きく異なっていた。つまり、分岐後チャンバ２３ＢでのＬＤＨに起因する酵素反応は起こっていない。このことからも、分岐室２９Ｂには、注入チャンバ２１から、分岐室２９Ａを経ずに直接流入したことが示唆されている。【０１２５】
以上の結果のように、実施例１に示したチャンバチップ１７Ａは、注入チャンバ２１に供給された溶液３２を、分配および定量でき、かつ試薬応答を精度よく検出することができることを確認した。
これに対して障壁２２ｃの壁面が疎水性を有さないチャンバチップ１７Ｄ（比較例１）か、または隙間２８が小さいチャンバチップ１７Ｅ（比較例２）は、試薬応答を精度よく検出することができなかった。【０１２６】
（実施例２）
図７に示す実施の形態２に係るチャンバチップ１７Ｂを製作した。製作したチャンバチップ１７Ｂを用いて、血液試料から血球成分を取り除き、実施例１と同様にして生体中の血液等に含まれる酵素である乳酸デヒドロゲナーゼ（以下ＬＤＨと略す）の濃度の測定を行うことによって、血球分離動作を評価した。チャンバチップ１７Ｂの製作は実施例１と同様である。【０１２７】
分岐室２９Ｂは平面視で幅２ｍｍ、分岐室２９Ｂ側の障壁２２ｃの高さは３ｍｍとし、これにより分岐室２９Ｂの容積は６μＬとした。誘導流路２４の出口端部２４ｂと、障壁２２ｃの距離を２．５ｍｍとした。【０１２８】
分岐室２９Ｂに、試薬３１Ｂとしてニコチンアミドジヌクレオチド酸化体（以下、ＮＡＤ＋と略す）と、ジアホラーゼとフェリシアン化カリウムを；分岐後チャンバ２３Ｂに、試薬３１Ｄとして乳酸リチウムを、真空乾燥させた。
比較のために、誘導流路の出口端部２４ｂと障壁２２ｃの距離を０．３ｍｍとした以外は、第２実施形態のチャンバチップ１７と同一構造のチャンバチップ１７Ｂ’を、同一の方法で製作した。
以下において、実施の形態２のチャンバチップを参照番号１７Ｂとし（実施例２）；出口端部２４ｂと障壁２２ｃの距離を０．３ｍｍとしたチャンバチップを参照番号１７Ｂ’とする（比較例３）。【０１２９】
次に、送液操作を説明する。試料溶液を、当日採血した血液（１０μＬ）とした。試料溶液は目視で赤色である。試料溶液を、チャンバチップ１７Ｂまたは１７Ｂ’の注入チャンバ２１に注入した。【０１３０】
試料液を注入されたチャンバチップ１７Ｂまたは１７Ｂ’を装着した回転基体本体（図２参照）を、３０００ｒｐｍで回転させた。チャンバチップ１７Ｂおよび１７Ｂ’のいずれも、溶液３２は注入チャンバ２１から誘導流路２４を通って、出口端部２４ｂから液滴様に飛翔して、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａに流入した。
分岐室２９Ａに溜まった血液は遠心力を受けて、血球が分岐チャンバの壁面２２ｂ側に０．５ｍｍ／ｓの速度で沈降した。３秒後に、障壁２２ｃの高さにまで溶液面が到達したため、回転速度を２０００ｒｐｍにして回転を続けた。【０１３１】
分岐室２９Ａの溶液３２は、障壁２２ｃを超えて、隙間２８を通って分岐室２９Ｂに流入した。各チャンバチップ１７Ｂおよび１７Ｂ’ともに、分岐室２９Ｂに流入した溶液はすべて血漿であった。【０１３２】
さらに、注入チャンバ２１の血液試料は、出口端部２４ｂから液滴様として分岐室２９Ａに注入された。注入チャンバ２１の全ての血液試料が分岐チャンバ２２に送液されたとき、チャンバチップ１７Ｂの分岐室２９Ｂに分配された溶液は血漿のみであり、黄色を呈していた。一方、チャンバチップ１７Ｂ’の分岐室２９Ｂに分配された溶液は、血球が若干混じった血漿であり、桃色を呈していた。
１７Ｂと１７Ｂ’のいずれの場合にも、分岐室２９Ａに分配された溶液の容積は、５．０μＬ、分岐室２９Ｂに分配された溶液の容積は５．０μＬであり、同じであった。【０１３３】
さらに、回転速度を上昇させて、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ｂの溶液を分岐後チャンバ２３Ｂに送液した。チャンバチップ１７Ｂおよび１７Ｂ’のいずれの場合も、回転速度が２３３０ｒｐｍに達するまでに、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ｂから分岐後チャンバ２３Ｂへ溶液３２が移動した。【０１３４】
分岐後チャンバ２３Ｂに送液された溶液の吸光度を測定した。分岐後チャンバに送液されてから１０秒後と３分後（３０℃雰囲気中）の吸光度を測定した。両時間の吸光度の差を吸光度変化として求めた。【０１３５】
チャンバチップ１７Ｂ（実施例２）における吸光度変化は、−０．４であった。これは、ＬＤＨに起因する乳酸＋ＮＡＤ⇔ピルビン酸＋ＮＡＤＨの酵素反応が起こり、最終的にフェリシアン化カリウムがフェロシアン化カリウムに変化し、溶液の色が黄色から透明に変化したことを示している。
チャンバチップ１７Ｂ’（比較例３）では、血球混入による赤色がバックグラウンドとなり、分岐後チャンバ２９Ｂで吸光度が測定できず、吸光度変化が求められなかった。【０１３６】
以上の結果に見られるように、実施例２のチャンバチップ１７Ｂは、注入チャンバ２１に供給された血液試料から血球成分のみを分離して血漿成分のみを分配および定量でき、試薬応答を精度よく検出することができることが確認された。これに対して、誘導流路２４の出口端部２４ｂと、障壁２２ｃの距離が小さい比較例３のチャンバチップ１７Ｂ’では、試薬応答を精度よく検出することができなかった。【０１３７】
（実施例３）
図８に示されるチャンバチップ１７Ｃを製作して、生体中の血液試料に含まれる多種類の酵素の活性を同時に測定することによって、チャンバチップ１７Ｃの送液動作を評価した。図８に示されるチャンバチップ１７Ｃの分岐チャンバ２２は、４つの分岐室２９Ａ〜２９Ｄを有し；４つの分岐室２９Ａ〜２９Ｄはそれぞれ、分岐後チャンバ２３Ａ〜２３Ｄに接続される。チャンバチップ１７Ｃによって、例えば、ＬＤＨ、ＡＬＴおよびＡＳＴを同時に測定することができる。【０１３８】
３つの分岐室２９Ａ、２９Ｂおよび２９Ｃは、平面視で幅を２ｍｍとし；分岐室２９Ａと２９Ｂとの間の障壁２２ｃ、分岐室２９Ｂと２９Ｃとの間の障壁２２ｃ’、分岐室２９Ｃと２９Ｄとの間の障壁２２ｃ”の高さをそれぞれ、２．５ｍｍとした。分岐室２９Ａ、２９Ｂおよび２９Ｃはそれぞれ、５μＬの容積を有する。一方、分岐室２９Ｄは、平面視で幅を３ｍｍとし；障壁２２の高さを３ｍｍとした。
誘導流路２４の出口端部２４ｂと障壁２２ｃとの距離は、２．５ｍｍとした。【０１３９】
分岐室２９ＡにＮＡＤ＋とジアホラーゼとフェリシアン化カリウム（試薬３１Ａ）を；分岐室２９Ｂに２−オキソグルタル酸とグルタミン酸デヒドロゲナーゼ（試薬３１Ｂ）を；分岐室２９ＣにＬ−アスパラギン酸（試薬３１Ｃ）を；分岐後チャンバ２３Ａに乳酸リチウム（試薬３１Ｄ）を；分岐後チャンバ２３ＢにＬ−アラニン（試薬３１Ｅ）を、それぞれ真空乾燥により配置した。【０１４０】
送液操作を説明する。試料溶液３２として、終濃度１００Ｕ／Ｌ ＬＤＨと、１００Ｕ／Ｌ ＡＬＴと、２００Ｕ／Ｌ ＡＳＴになるように、５０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液  １８μＬに溶解させた溶液を用いた。試料溶液は目視で透明である。【０１４１】
試料溶液３２をチャンバチップ１７Ｃの注入チャンバ２１に注入した。チャンバチップ１７Ｃを装着した回転基体本体（図２参照）を８００ｒｐｍで回転させたところ、溶液３２はチャンバチップ１７Ｃの誘導流路２４の入口端部２４ａで保持されて、注入チャンバ２１に留まった。続いて、回転体基体本体の回転を８００ｒｐｍから２０ｒｐｍ／秒の速度で上昇させ続けた。１２１０ｒｐｍにおいて、注入チャンバ２１内の溶液３２は誘導流路２４を通って、出口端部２４ｂから液滴様に飛翔し、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａに流入した。【０１４２】
出口端部２４ｂから液滴様に飛翔する溶液３２は、まず分岐室２９Ａにのみ流入して、試薬３１Ａを溶解させて黄色を呈した。分岐室２９Ａに流入した溶液３２の液面は、流入量の増加に伴い障壁２２ｃの頂面に達して凸状に盛り上がった。液面の盛り上がり高さは、障壁２２ｃの頂面から０．６８ｍｍであった。その後に分岐室２９Ａ内の溶液３２は、隙間２８を通って（障壁２２ｃを乗り越えて）分岐室２９Ｂに移動した。分岐室２９Ａには、引き続き注入チャンバ２１から液体３２が流入したが、溶液３２は出口端部２４ｂから液滴として飛翔して、一旦、分岐室２９Ａに流入して、混合および拡散して黄色を呈した。【０１４３】
分岐室２９Ｂに流入した溶液３２は、試薬３１Ｂを溶解させた。さらに、分岐室２９Ｂへの流入量の増加に伴い、溶液３２の液面は障壁２２ｃの頂面に達し、凸状に盛り上がった。その後、分岐室２９Ｂ内の溶液３２は、その後隙間２８を通って（障壁２２ｃ’を乗り越えて）分岐室２９Ｃに流入した。分岐室２９Ｃに流入した溶液３２は試薬３１Ｃを溶解させた。さらに、流入量の増加に伴い溶液３２ｂの液面は障壁２２ｃの頂面に達し、凸状に盛り上がった。その後、分岐室２９Ｃ内の溶液３２は隙間２８を通って（障壁２２ｃ”を乗り越えて）分岐室２９Ｄにまで達した。【０１４４】
注入チャンバ２１から液体３２の流入が止まり、分岐室２９Ａ、２９Ｂおよび２９Ｃにはそれぞれ、４．９μＬ、５．１μＬおよび５．０μＬと、ほぼ同じ容積の溶液が分配された。残りの溶液は分岐室２９Ｄへと分配され、分岐室２９Ｄへ分配された溶液量はほぼ３μＬであった。溶液の色はすべて、黄色を呈していた。【０１４５】
次に、回転速度を再度同じ上昇率で上昇させた。回転速度が２１２０ｒｐｍに達するまでに、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａ、２９Ｂおよび２９Ｃのそれぞれから、分岐後チャンバ２３Ａ、２３Ｂおよび２３Ｃへの溶液３２の移動が生じた。分岐後チャンバ２３Ａ〜Ｃに溶液３２が送液されてから、３０℃雰囲気中で５分間反応させた。反応後の各分岐後チャンバ内の溶液の色は、目視で、分岐後チャンバ２３Ｃの溶液が最も濃く、分岐後チャンバ２３Ｂ、分岐後チャンバ２３Ａの溶液の順に薄かった。分岐後チャンバ２３Ａの溶液はまだ黄色を呈していた。【０１４６】
分岐後チャンバ２３Ａでは、乳酸リチウム、ＮＡＤ、ジアホラーゼ、フェリシアン化カリウムが混ぜ合わされる。
ＬＤＨに起因する、乳酸＋ＮＡＤ⇔ピルビン酸＋ＮＡＤＨの酵素反応が起こり、ＬＤＨ １００Ｕ／Ｌに相当する分だけ、最終的にジアホラーゼの酵素反応により、フェリシアン化カリウムがフェロシアン化カリウムに変化する。溶液の色が黄色から透明へと変化したことを示している。ＬＤＨ １００Ｕ／Ｌに相当する分変化は小さいので、溶液の色はほぼ黄色のままであったことを示している。【０１４７】
一方、分岐後チャンバ２３Ｂでは、Ｌ−アラニン、２−オキソグルタル酸、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、ＮＡＤ、ジアホラーゼ、フェリシアン化カリウムが混ぜ合わされる。
Ｌ−アラニン＋２−オキソグルタル酸⇔ピルビン酸＋グルタミン酸の反応を触媒する酵素である、ＡＬＴ活性に応じた第一の反応で、グルタミン酸が生成する。
生成したグルタミン酸は、さらに、グルタミン酸＋ＮＡＤ⇔２−オキソグルタル酸＋ＮＡＤＨのグルタミン酸デヒドロゲナーゼが介在した第２の酵素反応によって変化し、ＡＬＴ １００Ｕ／Ｌに相当する分だけ最終的にジアホラーゼの酵素反応により、フェリシアン化カリウムがフェロシアン化カリウムに変化し、溶液の色が黄色から透明へと変化したことを示している。【０１４８】
分岐後チャンバ２３Ｃでは、Ｌ−アスパラギン酸、２−オキソグルタル酸、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、ＮＡＤ、ジアホラーゼ、フェリシアン化カリウムが混ぜ合わされる。
Ｌ−アスパラギン酸＋２−オキソグルタル酸⇔ピルビン酸＋グルタミン酸の反応を触媒する酵素である、ＡＳＴ活性に応じた第一の反応で、グルタミン酸が生成する。
生成したグルタミン酸は、さらに、グルタミン酸＋ＮＡＤ⇔２−オキソグルタル酸＋ＮＡＤＨの酵素反応が起こり、ＡＳＴ ２００Ｕ／Ｌに相当する分だけ最終的にジアホラーゼの酵素反応により、フェリシアン化カリウムがフェロシアン化カリウムに変化し、溶液の色が黄色から透明へと変化したことを示している。
ＡＳＴ ２００Ｕ／Ｌに相当する分変化は大きいので、溶液の色はほぼ透明になるまで変化したことを示している。【０１４９】
以上の結果に見られるように、本実施例に示したチャンバチップ１７は、注入チャンバ２１に供給した液体３２を分岐及び定量化でき、１つのチップ構成で複数種類の試薬応答を同時に精度よく検出することができることが確認できた。【０１５０】
本出願は、２００７年７月６日出願の特願２００７−１７９０８０に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
本発明の送液装置によれば、微量のサンプルで多項目の検査が可能となる。よって、本発明の送液装置は、ＰＯＣＴ用途のバイオセンサとしても有用である。【０１５２】
［符号の説明］
１  基板
１１  送液装置
１２  回転基体
１３  回転軸
１４  モータ
１５  駆動回路
１６  回転基体本体
１６ａ  収容孔
１７  チャンバチップ
２１  注入チャンバ
２１ａ  注入チャンバの壁面
２２  分岐チャンバ
２２ａ  分岐チャンバの壁面
２２ｂ  分岐チャンバの壁面
２２ｃ  障壁
２３Ａ  分岐後チャンバ
２３Ｂ  分岐後チャンバ
２４  誘導流路
２４ａ  誘導流路の入口端部
２４ｂ  誘導流路の出口端部
２５Ａ  分岐後流路
２５ａ  入口端部
２５ｂ  出口端部
２５Ｂ  分岐後流路
２５ａ’  入口端部
２５ｂ’  出口端部
２６  注入口
２７  分岐チャンバの空気口
２８  隙間
２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ  分岐室
３０Ａ  分岐後チャンバの空気口
３０Ｂ  分岐後チャンバの空気口
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ    反応試薬
３２  溶液
３５  チャンバ基板
３６  下面基板
３７  上面基板
Ｃ  回転中心
Ｒ１，Ｒ２  回転方向
Ｒ３  注入チャンバ
Ｒ４  第１試料チャンバ
Ｒ５  オーバーフローチャンバ
Ｒ６  第２試料チャンバ
Ｘ１〜Ｘ４  毛管通路
Ｖ１〜Ｖ３  空気抜き用のチャンネル
ｄ  誘導流路２４の出口端部２４ｂからの延長線と、障壁２２ｃとの距離
【図１】
2009008128.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年11月2日(2009.11.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心を有する回転可能な回転基体と、前記回転中心まわりに前記回転基体を回転させる回転駆動部とを備え、前記回転基体に導入された溶液の一定量を段階的に送液させる送液装置であって、
前記回転基体には、
１）注入口を除いて空間的に閉じられた容積Ｖ１の注入チャンバと、
２）前記注入チャンバよりも前記回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられた分岐チャンバであって、
回転中心側の第１壁面と、前記第１壁面と対向する遠心側の第２壁面と、前記第２壁面から前記第１壁面へ向かって延びる１つ以上のｎ個の障壁とを備え、
前記ｎ個の障壁によって（ｎ＋１）個の分岐室に区画され、互いに隣接する前記分岐室は前記障壁の先端と前記第１壁面との間の隙間を介して互いに連通し、
前記（ｎ＋１）個の分岐室の第１〜第ｎ番目の分岐室の合計容量Ｖ２は、前記注入チャンバの容量Ｖ１よりも小さい分岐チャンバと、
３）前記分岐チャンバよりも前記回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられた分岐後チャンバと、
４）前記注入チャンバと前記分岐チャンバとを接続する誘導流路であって、
前記注入チャンバと接続し、毛細管力によって前記注入チャンバ内の溶液を保持しうる第１端部と、
前記分岐チャンバの前記第１壁面に接続し、前記分岐チャンバの第１分岐室と対向する第２端部を有する誘導流路と、
５）前記分岐チャンバと前記分岐後チャンバとを接続する分岐後流路であって、前記分岐チャンバと接続する端部は毛細管力によって前記分岐チャンバ内の溶液を保持しうる分岐後流路と、が形成され、
前記第２端部と前記障壁の壁面が、純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下の疎水性を有し、かつ前記隙間が１．３ｍｍ以上である、送液装置。
【請求項２】
前記２以上の分岐室のうちの１以上の分岐室に、前記溶液の成分を変化させる試薬が配置されている、請求項１に記載の送液装置。
【請求項３】
前記２以上の分岐室のうちの１以上の分岐室に、別個の前記分岐後流路が接続され、かつ
前記分岐後流路のそれぞれは、別個の前記分岐後チャンバに接続している、請求項１に記載の送液装置。
【請求項４】
前記２以上の分岐室のうちの前記第１分岐室を除く分岐室のそれぞれに、別個の前記分岐後流路が接続され、
前記分岐後流路のそれぞれは、別個の前記分岐後チャンバに接続しており、かつ
前記誘導流路の前記第２端部からの遠心方向への延長線と、前記第１分岐室とそれに隣接する分岐室とを区画する障壁との距離が、１ｍｍ〜８ｍｍである、請求項１に記載の送液装置。
【請求項５】
溶液を定量して、かつ定量された溶液を段階的に送液する送液方法であって、
請求項１に記載の回転基体を準備するステップ、
前記注入口から前記注入チャンバに溶液を注入するステップ、
前記回転基体を第１回転速度で回転させて、前記誘導流路の第１端部の溶液に、その毛細管力を上回る遠心力を作用させて、前記注入チャンバ内の溶液を、前記誘導流路を介して前記分岐チャンバの第１分岐室に流入させるステップ、
前記第１分岐室が溶液で満たされた後も、前記回転基体を前記第１回転速度で回転させ
て、前記注入チャンバの溶液を前記第１分岐室に供給して、前記第１分岐室の溶液を、前記隙間を通して隣接する他の前記分岐室へ流入させるステップ、および
前記回転基体を前記第１回転速度よりも速い第２回転速度で回転させ、前記分岐後流路の前記端部の溶液に、その毛細管力を上回る遠心力を作用させて、前記分岐チャンバの溶液を、前記分岐後流路を介して前記分岐後チャンバに流入させるステップ、を含む送液方法。
【請求項６】
溶液を定量して、定量された溶液を試薬と段階的に反応させる反応方法であって、
請求項２に記載の回転基体を準備するステップ、
前記注入口から前記注入チャンバに溶液を注入するステップ、
前記回転基体を第１回転速度で回転させ、前記誘導流路の第１端部の溶液に、その毛細管力を上回る遠心力を作用させて、前記注入チャンバ内の溶液を、前記誘導流路を介して前記分岐チャンバの第１分岐室に流入させるステップ、
前記第１分岐室が満たされた後も、前記回転基体を回転させて、前記第１分岐室に供給された溶液を、前記隙間を通して隣接する他の前記分岐室へ流入させ、さらに所定の時間回転基体を回転させるステップ、
前記回転基体を、前記第１回転速度よりも速い第２回転速度で回転させ、前記分岐後流路の前記端部の溶液に、その毛細管力を上回る遠心力を作用させて、前記分岐チャンバの溶液を、前記分岐後流路を介して前記分岐後チャンバに流入させるステップ、を含む反応方法。
【請求項７】
血液試料から血球成分を取り除いて、一定量の血漿成分を得る方法であって、
請求項４に記載の回転基体を準備するステップ、
前記注入口から前記注入チャンバに血液試料を注入するステップ、
前記回転基体を第１回転速度で回転させ、前記誘導流路の第１端部の前記血液試料に、その毛細管力を上回る遠心力を作用させて、前記注入チャンバ内の前記血液試料を、前記誘導流路を介して前記分岐チャンバの第１分岐室に流入させるステップ、
前記第１分岐室が血液試料で満たされる前に、前記回転基体を前記第１の回転速度より遅い第２の回転速度で回転させ、前記第１分岐室内の血液試料の血球を前記第２の面に沈降させて血漿を分離するステップ、
前記第１分岐室で分離された血漿を、前記隙間を通して前記第１分岐室から隣接する他の前記分岐室へ流入させるステップ、
前記回転基体を前記第２回転速度よりも速い第３回転速度で回転させ、前記分岐後流路の前記端部の前記血漿に、その毛細管力を上回る遠心力を作用させて、前記分岐チャンバの溶液を、前記分岐後流路を介して前記分岐後チャンバに流入させるステップ、を含む方法。
【請求項８】
回転中心を有する回転基体であって、
１）注入口を除いて空間的に閉じられた、容積Ｖ１の注入チャンバと、
２）前記注入チャンバよりも回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられた分岐チャンバであって、
回転中心側の第１壁面と、前記第１壁面と対向する遠心側の第２壁面と、前記第２壁面から前記第１壁面へ向かって延びる１つ以上のｎ個の障壁とを備え、
前記ｎ個の障壁によって（ｎ＋１）個の分岐室に区画され、互いに隣接する前記分岐室は前記障壁の先端と前記第１壁面との間の隙間を介して互いに連通し、
前記（ｎ＋１）個の分岐室の第１〜第ｎ番目の分岐室の合計容量Ｖ２は、前記注入チャンバの容量Ｖ１よりも小さい分岐チャンバと、
３）前記分岐チャンバよりも前記回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられた分岐後チャンバと、
４）前記注入チャンバと前記分岐チャンバとを接続する誘導流路であって、
前記注入チャンバと接続し、毛細管力によって前記注入チャンバ内の溶液を保持しうる第１端部と、
前記分岐チャンバの前記第１壁面に接続し、前記分岐チャンバの前記第１分岐室と対向する第２端部を有する誘導流路と、
５）前記分岐チャンバと前記分岐後チャンバとを接続する分岐後流路であって、前記分岐チャンバと接続する端部は毛細管力によって前記分岐チャンバ内の溶液を保持しうる分岐後流路と、を備え、
前記第２端部と前記障壁の壁面が、純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下の疎水性を有し、かつ前記隙間が１．３ｍｍ以上である、回転基体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転基体に形成された微小流路部位において、溶液を送液するための送液装置、およびその装置を用いた送液方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、診療所や家庭でのＰＯＣＴ（Point of care test：その場診断）用途の健康診断チップとして使用される種々のバイオセンサが開発されている。これらのバイオセンサの多くは、マイクロタス（μ−ＴＡＳ：Micro Total Analysis System）と呼ばれる微小流路構造を有するカード型デバイスである。このようなカード型デバイスのバイオセンサ等において、向心力または遠心力を利用して、微少な試料溶液を計量分配し、分配された溶液を送液する送液装置が開示されている（特許文献１参照）。以下、図１を参照して特許文献１の送液装置を説明する。
【０００３】
図１の送液装置は回転可能な基板１を備える。基板１は、注入チャンバＲ３；第１試料チャンバＲ４；オーバーフローチャンバＲ５；第２試料チャンバＲ６；第１試料チャンバＲ４と第２試料チャンバＲ６を接続する毛管通路Ｘ４を含む。第１試料チャンバＲ４と移動毛管通路Ｘ２が、試料の量を画定するセグメントとなる。
試料をセグメントから第１試料チャンバＲ４に移すための移動毛管通路Ｘ２；注入チャンバＲ３と第１試料チャンバＲ４の間に設定される分岐ポイント；分岐ポイントとオーバーフローチャンバＲ５を繋ぐオーバーフロー毛管通路Ｘ３；Ｒ３から分岐ポイントまでの毛管通路Ｘ１；第１試料チャンバＲ４への均一な試料の移動を防ぐための、移動通路内に配置された毛管ストッパ；チャンバＲ３〜Ｒ６からの空気抜き用のチャンネルＶ１〜Ｖ３が設けられている。
【０００４】
注入チャンバＲ３に注入された試料溶液はＲ３に溜まる。基板１を第１回転速度で回転させると、Ｒ３に溜まる溶液は、毛管通路Ｘ１および移動毛管通路Ｘ２を流れ、毛管ストッパを超えて第１試料チャンバＲ４に流入する。第１試料チャンバＲ４の容積以上の溶液が流入すると、余剰溶液はセグメントで規定された移動毛管通路Ｘ２を満たし、分岐ポイントまで達する。液面が分岐ポイントを超えると、余剰溶液はオーバーフロー毛管通路Ｘ３に流入し、オーバーフローチャンバＲ５に溜まっていく。
【０００５】
Ｒ３内の溶液の全てが、第１試料チャンバＲ４またはオーバーフローチャンバＲ５に分配された後に、第１回転速度よりも大きい第２回転速度で基板１を回転させる。すると、セグメントで計量された溶液が第２試料チャンバＲ６へ流入する。このように、基板１の回転速度を適宜に操作することで、試料溶液を計量分配して、第２試料チャンバＲ６に送液することができる。
【０００６】
特許文献１に開示された構成では、オーバーフローチャンバＲ５の下流側に試料チャンバは接続されていない。よって、一旦オーバーフローチャンバＲ５に溜まった溶液を利用することはできない。また、オーバーフローチャンバＲ５に流入する溶液は、注入チャンバＲ３から第１試料チャンバＲ４に一旦溜まることなく、オーバーフローチャンバＲ５に直接流入した溶液である。毛管通路Ｘ１の幅は約１０〜５００μｍ；深さは５μｍであるため、セグメントで計量される以上の溶液は、毛管通路Ｘ１からオーバーフロー毛管通路Ｘ３へとひと続きに連続で流れていくためである。
【特許文献１】特表２００５−５１８５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示された構成では、セグメントで計量された溶液（試料溶液）を分配して送液することができる。しかしながら、計量された溶液に何らかの処理（例えば、試薬との反応や、固形成分の遠心分離除去）を施した後に、その処理後の溶液を分配することはできない。本発明の課題は、溶液を計量分配するだけでなく、計量された溶液に何らかの処理を施したり、何らかの処理を受けた後の溶液を分配したりすることができる、送液装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、以下に示す送液装置、およびそれを用いた送液方法に関する。［１］第１の態様の送液装置は、回転中心を有する回転可能な回転基体と、前記回転中心まわりに前記回転基体を回転させる回転駆動部とを備える送液装置であって、回転基体には、１）注入チャンバと、２）分岐チャンバと、３）分岐後チャンバと、４）誘導流路と、５）分岐後流路とが形成される。
１）注入チャンバ（容積Ｖ１）は、注入口を除いて空間的に閉じられている。２）分岐チャンバは、注入チャンバよりも回転中心から離れた位置に設けられており、空気口を除いて空間的に閉じられている。また分岐チャンバは、回転中心側の第１壁面と、第１壁面と対向する遠心側の第２壁面と、第２壁面から前記第１壁面へ向かって延びる１つ以上のｎ個の障壁とを備えている。障壁の壁面は、純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下の疎水性を有することを特徴とする。このｎ個の障壁によって、分岐チャンバは（ｎ＋１）個の分岐室に区画されており、互いに隣接する分岐室は、各障壁の先端と第１壁面との間の隙間を介して互いに連通している。ここで隙間は１．３ｍｍ以上であることを特徴とする。さらに、（ｎ＋１）個の分岐室の第１〜第ｎ番目の分岐室の合計容量Ｖ２は、前記注入チャンバの容量Ｖ１よりも小さい。３）分岐後チャンバは、分岐チャンバよりも回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられている。４）誘導流路は、注入チャンバと分岐チャンバとを接続している。また誘導流路は、注入チャンバと接続する第１端部と、分岐チャンバの第１壁面に接続する第２端部とを有する。第１端部は、毛細管力によって前記注入チャンバ内の溶液を保持する。また第２端部は、分岐チャンバの第１分岐室と対向しており、第２端部の表面は、純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下の疎水性を有することを特徴とする。注入チャンバに流入された溶液は、誘導流路を介して、第２端部から第１分岐室に流入する。５）分岐後流路は、分岐チャンバと分岐後チャンバとを接続する。分岐後流路の、分岐チャンバと接続する端部は、毛細管力によって前記分岐チャンバ内の溶液を保持する。
【０００９】
前記［１］の回転基体の注入チャンバに注入された溶液を分岐チャンバで分配して、分配された溶液を送液することができる。
つまり、まず［１］に記載の回転基体の注入チャンバに、注入口から溶液を注入する。注入された溶液は、誘導流路の第１端部の毛細管力によって、注入チャンバ内に保持される。
【００１０】
次に、回転基体を第１回転速度で回転させて、誘導流路を介して注入チャンバ内の溶液を分岐チャンバの第１分岐室に流入させる。このとき、誘導流路の第１端部の溶液には、その毛細管力を上回る遠心力が作用する。誘導流路の第２端部の表面が、疎水性（純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下）を有するので、第２端部から液滴形状の溶液が第１分岐室へと飛翔する。
【００１１】
第１分岐室が溶液で満たされた後も、回転基体を第１回転速度で回転させて、注入チャンバの溶液を第１分岐室に供給する。その結果、第１分岐室の溶液が、隙間を通って隣接する他の分岐室へ流入する。つまり第１分岐室の溶液は、障壁を乗り超えてオーバーフローすることにより、第１分岐室から隣接する他の分岐室へ供給される。障壁の壁面が疎水
性（純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下）を有するので、第１分岐室に溜まった溶液の体積は、第１分岐室の容積で規定される。その結果、第１分岐室には規定容量の溶液が蓄えられる。
【００１２】
一方、障壁の壁面が親水性（例えば、純水との静止接触角において４０°以下）であると、障壁と接触した溶液は、毛細管現象により、自発的に障壁の周囲を濡らすので、第１分岐室内の溶液が次の分岐室へ流入する。よって、第１分岐室に溜まった溶液の容量を、第１分岐室の容積で規定することができない。
本発明の送液装置のように、障壁の壁面が疎水性を有すると、第１分岐室から次の分岐室に溶液が溢れる前に、第１分岐室に溜まる溶液の液面は障壁を濡らさない。そのため、第１分岐室に溜まる溶液の液面は凸形状に盛り上がる。
【００１３】
第１分岐室に溜まる溶液の液面は凸形状に盛り上がるため、前記隙間が１．３ｍｍ以下であると、盛り上がった液面が第１壁面に接触する。すると、第１壁面に設けられた誘導流路の第２端部の溶液と、第１分岐室内の溶液が液通する。液通により、注入チャンバの溶液は、第１分岐室に流入することなく、障壁を超えてそのまま第１分岐室に隣接する分岐室（第２分岐室）に流入する。一方、本発明の送液装置のように、隙間が１．３ｍｍ以上あると、盛り上がった液面も第１壁面に接触することができない。そのため、第２端部から液適様に溶液は飛翔する。よって注入チャンバの溶液は、第１分岐室内の溶液と空間を隔てて分割されたままとなる。つまり、注入チャンバの溶液の全ては、一旦第１分岐室に流入してから次の分岐室（第２分岐室）に分配され、注入チャンバの溶液がそのまま障壁を超えて次の分岐室（第２分岐室）に流れてしまうことを防止する。
【００１４】
分岐後流路が接続された分岐室に蓄えられた溶液は、分岐後流路の端部の毛細管力によって、分岐室に保持される。その後、回転基体を第１回転速度よりも速い第２回転速度で回転させて、分岐後流路を介して分岐チャンバの溶液を分岐後チャンバに流入させる。このとき、分岐後流路の端部の溶液に、その毛細管力を上回る遠心力を作用させる。
かかる構成により、分岐チャンバの各分岐室から、分岐後流路を介して分岐後チャンバに反応溶液を分配することができる。
【００１５】
本発明の第２の態様は、［１］に記載の送液装置であって、その分岐チャンバ内に試薬が配置された装置、およびそれを用いた反応方法に関する。
［２］第２の態様の送液装置は、［１］に記載の送液装置であって、分岐チャンバの２以上の分岐室のうちの１以上の分岐室に試薬が配置されている。全ての分岐室に試薬が配置されていても構わない。また、分岐後チャンバに試薬が配置されていてもよい。試薬は、注入チャンバに注入される溶液の成分を変化させることができる。
【００１６】
前記［２］に記載の送液装置を用いれば、注入チャンバに注入された溶液の成分を順次に反応させることができる。
つまり、まず［２］に記載の回転基体の注入チャンバに、注入口から溶液を注入する。注入された溶液は、誘導流路の第１端部の毛細管力によって、注入チャンバ内に保持される。
【００１７】
回転基体を第１回転速度で回転させて、注入チャンバの溶液を分岐チャンバの第１分岐室に送液する。第１分岐室に試薬（第１試薬）が配置されていれば、溶液は第１試薬と反応する。第１分岐室内の溶液を、障壁を超えて次の分岐室（第２分岐室）に送液する。次の分岐室（第２分岐室）に第２試薬が配置されていれば、溶液は第２試薬と反応することができる。さらに、第２分岐室内の溶液を、障壁を超えて第２分岐室に隣接する次の分岐室（第３分岐室）に流入させても構わない。
所定の時間第１回転速度で回転させて、第１分岐室で第１試薬と反応させ；さらに第１
試薬と反応した溶液を第２分岐室で第２試薬と反応させることができる。
【００１８】
回転基体を第１回転速度よりも速い第２回転速度で回転させることで、分岐後流路の端部の溶液に、その毛細管力を上回る遠心力を作用させる。それにより分岐チャンバの各分岐室から、分岐後流路を介して分岐後チャンバに反応溶液を分配することができる。
【００１９】
分岐チャンバの分岐室のそれぞれに、分岐後流路と分岐後チャンバを設けることができる。すなわち、分岐チャンバの分岐室のそれぞれに、それぞれ別個の分岐後流路が接続され；分岐後流路のそれぞれに、別個の分岐後チャンバが接続されていてもよい。この構成により、分岐室それぞれに分配された溶液を、別個の分岐後チャンバへ送液することができる。
【００２０】
本発明の第３の態様は、以下に示す送液装置、およびそれを用いて、血球が除去された血漿成分を得る方法に関する。
［３］第３の態様の送液装置は、［１］の送液装置における分岐チャンバの２以上の分岐室のうち、第１分岐室には分岐後流路が接続されず、かつ第１分岐室以外の分岐室の一以上に、それぞれ別個の分岐後流路が接続されている装置である。第１分岐室以外の全ての分岐室に分岐後流路が接続されていてもよい。そして分岐後流路のそれぞれは、別個の分岐後チャンバに接続されている。
【００２１】
さらに第３の態様の送液装置は、誘導流路の第２端部からの遠心方向への延長線と、第１分岐室と、それに隣接する分岐室（第２分岐室）とを区画する障壁との距離が、１ｍｍ以上８ｍｍ以下とされていることを特徴とする。
【００２２】
前記［３］の送液装置を用いれば、血液試料から血球成分を取り除くことができる。まず注入口から注入チャンバに血液試料を供給する。血液試料が供給された回転基体を第１回転速度で回転させると、誘導流路の端部に保持された溶液に作用する遠心力が毛細管力を上回り、注入チャンバの血液試料は誘導流路を介して分岐チャンバの第１分岐室へ流入する。
【００２３】
注入チャンバの溶液を、誘導流路を介して第１分岐室に送液するとき、誘導流路の第２端部の表面が疎水性を有するので、第２端部から液滴形状の血液試料が第１分岐室へ飛翔する。そのため、注入チャンバの血液試料と、分岐チャンバの第１分岐室の溶液とは、液通することなく分断される。
【００２４】
さらに第１分岐室に流入した血液試料の血球成分（比重が大きい）は第２壁面側（遠心方向側）に沈降し、血漿成分（比重が小さい）は第１壁面側（回転中心側）に、互いに分離する。血液試料の血球成分に作用する沈降力は遠心力に比例し、遠心力は回転中心からの距離に依存する。そのため、回転中心に近い注入チャンバ内では血球分離は起こりにくく、回転中心から遠い第１分岐室内で起こりやすい。また、前記［３］の送液装置の第１分岐室には分岐後流路が接続されていないため、第１回転速度を大きくすることができる。第１回転速度を大きくすれば、迅速に血球分離を起こすことができる。
【００２５】
第１分岐室に流入した血液試料の血球成分は、遠心方向の沈降力以外にも、障壁を超えて隣接する分岐室（第２分岐室）に流入しようとする液の流れによる力を受ける。前記［３］の送液装置の誘導流路の、第２端部からの遠心方向への延長線と、第１分岐室と第２分岐室とを区画する障壁との距離は、１ｍｍ以上ある。よって、障壁を超えようとする液の流れによる力を受けても、血球成分は障壁を超えることはできず、第１分岐室内に沈降する。
【００２６】
第１分岐室が血液試料で満たされる前に、つまり血液試料が障壁を超えて、隙間を通って次の分岐室にあふれる前に、回転基体の回転速度を第２回転速度へ減少させる。前述の通り、第１分岐室では血球成分が第２壁面側（遠心方向側）に沈降して分離されている。よって、第１分岐室から障壁を超えて次の分岐室（第２分岐室）に移る溶液は、第１分岐室の第１壁面側（回転中心側）に分離された血漿試料だけとなる。第２回転速度へ減少させると、第２分岐室以降の分岐室に接続された分岐後流路の端部にかかる毛管力によって、溶液（血漿試料）を各分岐室に保持しやすい。
【００２７】
回転基板の回転速度を、第２回転速度よりも速いある速度（第３回転速度）に上昇させると、分岐後流路の端部における毛細管力を遠心力が上回る。その結果、分岐チャンバの第２分岐室以降の分岐室内の血漿試料が、分岐後流路を介して分岐後チャンバに流入する。かかる構成により、第１分岐室で血球成分を取り除き、血漿試料を第２分岐室以降の分岐室から、分岐後チャンバに流入させることができる。
【００２８】
本発明の送液装置に含まれる回転基体は、前記の通り、１）注入チャンバと、２）分岐チャンバと、３）分岐後チャンバと、４）誘導流路と、５）分岐後流路を含む。回転基体自体に１）〜５）を含む流路部位を形成してもよいが、回転基体は、回転中心を有する回転基体本体と、１）〜５）を含む流路部位が形成されたチャンバチップを有していてもよい。例えば、チャンバチップは、回転基体本体に、着脱可能に取り付けられることが好ましい。また、１の回転基体本体に、複数のチャンバチップが取り付けられてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の送液方法によれば、注入チャンバに供給された溶液のうちの一定量を、分岐チャンバの分岐室で定量することができ、かつ分岐室で定量された溶液は注入チャンバ内の溶液と分断されている（液通していない）。
そして、分岐室で定量された溶液を、それに隣接する分岐室（例えば、第１分岐室に隣接する第２分岐室）に送液したり、分岐後チャンバに送液したりすることにより、注入チャンバに供給された溶液の一定量を分配することができる。
【００３０】
また、本発明の送液方法によれば、注入チャンバに供給された溶液は、一旦第１分岐室に流入してから、隣接する分岐室に送液され、第１分岐室以外の分岐室に直接送液されることはない。よって、段階的な送液が実現される。
【００３１】
したがって、例えば分岐チャンバの第１分岐室に、溶液の成分と反応する試薬を配置すれば、一定量の溶液の成分を変化させ、成分が変化した後の溶液のみを隣接する分岐室に分配することができる。
【００３２】
また、第１分岐室で血液試料から遠心分離によって血球成分を分離すれば、血漿成分のみを隣接する分岐室に分配することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（実施の形態１）
本発明の送液装置は、回転基体、およびそれを回転駆動させる駆動部を有する。回転基体は前述の通り、１）注入チャンバと、２）分岐チャンバと、３）分岐後チャンバと、４）誘導流路と、５）分岐後流路を含む。
【００３４】
図２には本発明の送液装置の一例が示される。図２に示される送液装置１１は、回転基体１２；回転基体１２が固定された回転軸１３；回転軸１３を回転駆動するモータ１４；及びモータ１４の駆動回路１５を備える。回転軸１３はその軸線である回転中心Ｃが鉛直方向に延びる姿勢で配置される。回転基体１２はモータ１４によって回転駆動されて、平面視で時計方向Ｒ１および反時計方向Ｒ２のいずれにも回転可能である。
【００３５】
図２に示された回転基体１２は、円板状の回転基体本体１６と、回転基体本体１６に設けられた収容孔１６ａに取り外し可能に収容された複数（図２では８つ）のチャンバチップ１７とを有する。
【００３６】
チャンバチップ１７には、溶液を注入される注入チャンバ；複数の分岐室を有する分岐チャンバ；分岐後チャンバ；注入チャンバと分岐チャンバとを接続する誘導流路；分岐チャンバと分岐後チャンバを接続する分岐後流路を含む流路部位が形成されている。
【００３７】
前述のように、回転基体には流路部位が形成されているが、前記流路部位は回転基体に取り外し可能に収容されたチャンバチップ１７に形成されていてもよい。図３および図４を参照して、流路部位が形成されたチャンバチップ１７を説明する。
【００３８】
以下の説明において、回転中心Ｃに対する位置や向きは、回転基体本体１６に取り付けられたチャンバチップ１７の状態を基準とする。図３および図４に示されたチャンバチップ１７Ａには、注入チャンバ２１；分岐チャンバ２２；および２つの分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂが設けられている。
【００３９】
これらのチャンバ２１，２２，２３Ａおよび２３Ｂのうち、注入チャンバ２１が平面視で最も回転中心Ｃ側に配置される。分岐チャンバ２２は、平面視で注入チャンバ２１よりも回転中心Ｃから離れた位置に設けられている。つまり、分岐チャンバ２２は注入チャンバ２１よりも回転軸１３の径方向ｒ（図２参照）の外側に位置している。
また、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂは、平面視で分岐チャンバ２２よりも回転中心Ｃから離れた位置に設けられる。つまり、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂは分岐チャンバ２２よりも回転軸１３の径方向ｒの外側に位置している。
【００４０】
注入チャンバ２１と分岐チャンバ２２は、回転軸１３の径方向ｒに延びる誘導流路２４によって接続されている。また、分岐チャンバ２２と分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂはそれぞれ、回転軸１３の半径方向ｒに延びる別個の分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂによ
って接続されている。後に詳述するように、注入チャンバ２１に注入された溶液は分岐チャンバ２２に流入し；分岐チャンバ２２で分配され；分岐後チャンバ２３Ａまたは分岐後チャンバ２３Ｂに流入する。溶液は回転基体１２の回転によって生じる遠心力により流路及びチャンバを移動する。
【００４１】
注入チャンバ２１はチャンバチップ１７Ａの内部に形成され、空間的に閉じられている。図３で示されたように、注入チャンバ２１は略直方体状の空間であり、平面視では矩形状であり得る。チャンバチップ１７Ａには、注入チャンバ２１の頂壁からチャンバチップ１７Ａの上面に貫通し、注入チャンバ２１の内部をチャンバチップ１７Ａの外部と連通させる注入口２６が形成されている。注入チャンバ２１の遠心方向の壁面、すなわち径方向ｒの外側に位置する壁面２１ａには、誘導流路２４の入口端部２４ａが接続している。注入口２６は、誘導流路２４の入口端部２４ａよりも回転中心Ｃに近い位置に形成されている。
【００４２】
分岐チャンバ２２はチャンバチップ１７Ａの内部に形成され、空間的に閉じられている。図３または図４で示されたように、分岐チャンバ２２は、その内部に障壁が形成された略直方体状の空間であって、平面視では回転軸１３の径方向ｒと直交する方向に細長い矩形状の空間である。チャンバチップ１７Ａには、分岐チャンバ２２の頂壁からチャンバチップ１７Ａの上面に貫通し、分岐チャンバ２２の内部をチャンバチップ１７Ａの外部と連通させる空気口２７が形成されている。空気口２７は分岐チャンバ２２内に溶液が流入する際に、分岐チャンバ２２内の空気をチャンバチップ１７Ａの外部に排出する機能を有する。分岐チャンバ２２の向心方向の壁面、すなわち径方向ｒの内側に位置する壁面（第１壁面）２２ａに、誘導流路２４の出口端部２４ｂが接続している。
【００４３】
分岐チャンバ２２の壁面のうち壁面２２ａと対向する遠心方向の壁面、すなわち径方向ｒの外側に位置する壁面（第２壁面）２２ｂの一部は、壁面２２ａに向けて突出している。それにより、障壁２２ｃが形成されている。障壁２２ｃの基端側（遠心方向側）は、壁面２２ｂに一体に接続されており、障壁２２ｃの先端（回転中心側）は壁面２１ａに対して隙間２８をあけて対向している。
【００４４】
また、障壁２２ｃの下端は分岐チャンバ２２の底壁（後述する下面基板３６の上面）に一体に接続しており；かつ障壁２２ｃの上端は分岐チャンバ２２の頂壁（後述する上面基板３７の下面）に一体に接続している。そのため障壁２２ｃは、分岐チャンバ２２の内部を、互いに隣接する２つの分岐室２９Ａと２９Ｂとに分割している。分岐室２９Ａと２９Ｂは互いに、障壁２２ｃの先端と壁面２２ａとの間の隙間２８を介して連通している。
【００４５】
図３に示されたように、誘導流路２４の出口端部２４ｂは、分岐チャンバ２２の壁面２２ａと接続しており、平面視で障壁２２ｃよりも分岐室（第１分岐室）２９Ａ側に位置している。つまり誘導流路２４の出口端部２４ｂは、回転軸１３の径方向ｒに関して、分岐室２９Ａと対向している。
【００４６】
分岐室２９Ａの容量は正確に規定されていることが好ましい。分岐室２９Ａの容量とは、障壁２２ｃを乗り超えて分岐室２９Ｂへ溶液が流入することなく、またはオーバーフローを起こすことなく、分岐室２９Ａ内に蓄えることができる溶液の最大容量をいう。また、分岐室２９Ａの容量は注入チャンバ２１の容量よりも小さいことが好ましい。
【００４７】
隙間２８は毛管流路ではなく、毛細管現象が生じない程度の大きさを有する。また障壁２２ｃの深さは、分岐チャンバ２２の深さに等しくされていてもよい。
【００４８】
障壁２２ｃの壁面は、純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下の疎水性で
あることが望ましい。障壁２２ｃの材質を疎水性材料としてもよいし、表面改質して前述の疎水性を付与してもよい。障壁２２ｃの壁面を疎水性とすることによって、分岐室２９Ａに収容可能な溶液の容量を規定することができる。障壁２２ｃの壁面が純水との静止接触角において４０°以下の表面であると、障壁２２ｃに接触した溶液は、毛細管現象により障壁２２ｃを濡らして、自発的に次の分岐室へ流入する。そのため分岐室２９Ａに収容可能な溶液の容量を規定することができない。
「疎水性である障壁２２ｃの壁面」とは、少なくとも障壁２２ｃの、壁面２２ａと対向する面を含む。
【００４９】
障壁２２ｃと壁面２２ａとの隙間２８の大きさは１．３ｍｍ以上あることが好ましい。特に、障壁２２ｃと、誘導流路２４の出口端部２４ｂとの隙間が、１．３ｍｍ以上あることが好ましい。
障壁２２ｃの壁面が疎水性であると、分岐室２９Ａに溜められた溶液の液面は凸形状に盛り上がり、分岐室２９Ｂに溢れる前に障壁２２ｃを濡らさない。通常、溶液（例えば水溶液）面の盛り上がりは、１．３ｍｍ未満である。よって隙間２８の大きさが１．３ｍｍ未満であると、盛り上がった溶液面が壁面２２ａに接触することがある。溶液面が壁面２２ａに接触すると、壁面２２ａに設けられた誘導流路２４の出口端部２４ｂの溶液と、分岐室２９Ａ内の溶液が液通する。そのため、注入チャンバ２１の溶液がそのまま障壁２２ｃを超えて分岐室２９Ｂに流入する。
【００５０】
一方、隙間２８が１．３ｍｍ以上であると、盛り上がった溶液面が壁面２２ａに接触しない。よって、注入チャンバ２１の溶液と、分岐室２９Ａの溶液は、空間を隔てて分断されたままとなる。そのため、注入チャンバ２１の溶液の全ては一旦、分岐室２９Ａに流入し、分岐室２９Ａから分岐室２９Ｂに流入する。つまり、注入チャンバ２１の溶液が直接、分岐室２９Ｂに流入することはない。かかる構成により、溶液を段階的に送液して、分配することが可能となる。
【００５１】
障壁２２ｃの形状は特に限定されない。図３に示されるように、平面視での障壁２２ｃの幅（径方向ｒと直交する方向の寸法）がほぼ一定とされていてもよい（矩形状）。障壁２２ｃの形状は、壁面２１ａとの隙間２８が確保され、かつ分岐室２９Ａおよび２９Ｂの容積（特に、分岐室２９Ａの容積）が正確に規定される限り、特に限定されない。
【００５２】
分岐チャンバ２２の遠心側の壁面２２ｂには、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの入口端部２５ａおよび２５ａ’が接続している。つまり、分岐後流路２５Ａの入口端部２５ａが分岐室２９Ａに接続して、かつ分岐後流路２５Ｂの入口端部２５ａ’が分岐室２９Ｂに接続している。
【００５３】
分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂは、チャンバチップ１７Ａの内部に形成される。図３に示されるように、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂは全体としては扁平な円柱状の空間であり、平面視では概ね円形とされうるが、特に形状は限定されない。分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂの頂壁からチャンバチップ１７Ａの上面に貫通し、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂの内部をチャンバチップ１７Ａの外部と連通させる空気口３０Ａおよび３０Ｂが形成されている。空気口３０Ａおよび３０Ｂは、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂに溶液が流入する際に、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂ内の空気をチャンバチップ１７Ａの外部に排出する機能を有する。
【００５４】
分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂの回転中心側の壁面には、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの出口端部２５ｂおよび２５ｂ’が接続している。
【００５５】
注入チャンバ２１の溶液を、誘導流路２４を通して分岐チャンバ２２へ確実に送液する
ためには、誘導流路２４を微細流路とする必要がある。誘導流路２４の出口端部２４ｂの表面が疎水性（純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下）であると、出口端部２４ｂから液滴形状の溶液が、分岐室２９Ａへ向かって飛翔することができる。
同様に、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａまたは２９Ｂの溶液が、分岐後流路２５Ａまたは２５Ｂを通って分岐後チャンバ２３Ａまたは２３Ｂへ、確実に送液されるためには、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂは微細な流路である必要がある。
【００５６】
具体的には、誘導流路２４ならびに分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの体積は、注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２ならびに分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂの容積と同等か又はそれよりも小さいことが好ましい。また、誘導流路２４ならびに分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの幅と深さは、注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２ならびに分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂの幅と深さよりも小さいことが好ましい。
誘導流路２４ならびに分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの流路断面積は、１μｍ２〜４ｍｍ２であることが好ましく、２５μｍ２〜１０００００μｍ２以下であることがより好ましく、約１００００μｍ２であることがさらに好ましい。
【００５７】
誘導流路２４の断面積は、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの断面積と同じであってもよく、小さくてもよい。誘導流路２４の流路断面積が、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの流路断面積より大きいと、溶液を送液するときに分岐チャンバに溶液を留めやすい場合があるが、特に限定されない。溶液を送液するための力を発生させるメカニズムは、各流路の断面積だけに依らず、各チャンバの幅や深さを適宜に設計することで、分岐室２９Ａおよび２９Ｂに作用する遠心力Ｆｇ（図６参照）などを変化させることによっても達成される。送液方法の詳細は後に説明する。
【００５８】
誘導流路２４の入口端部２４ａは、注入チャンバ２１の溶液を解除可能に保持するバルブとして機能する。同様に、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの入口端部２５ａおよび２５ａ’は、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａおよび２９Ｂの溶液を解除可能に保持するバルブとして機能する。以下、このバルブ機能について詳述する。
【００５９】
まず、誘導流路２４の入口端部２４ａ、ならびに分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの入口端部２５ａおよび２５ａ’のいずれの表面も、疎水性を有する。微細流路（誘導流路２４や分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂ）の入口端部（２４ａ，２５ａおよび２５ａ’）の表面を疎水性とすると、溶液は表面張力による毛細管力Ｆｃにより入口端部で保持されて、微細流路は溶液３２で濡れない（図６を参照）。つまり入口端部（２４ａ，２５ａおよび２５ａ’）の流路壁面が疎水性を有すると、溶液と流路壁面の接触角θが鈍角となる。そのため、溶液３２を注入チャンバ２１や分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａまたは２９Ｂ内に保持しようとする力である毛細管力Ｆｃが発生する。
【００６０】
毛細管力Ｆｃは、流路壁面と溶液３２の界面に生じる表面張力Ｔ１〜Ｔｎの合力であり、回転軸１３の径方向ｒの内側方向（向心方向）に作用する。換言すると毛細管力Ｆｃは、入口端部（２４ａ，２５ａおよび２５ａ’）から、注入チャンバ２１や分岐チャンバ２２の内部に向かう方向に発生する。毛細管力Ｆｃの大きさは、以下の式（１）で表される。符号Ｔは水の表面張力、θは溶液の流路壁面に対する接触角、ｃは流路の周囲長をそれぞれ表す。
【００６１】
【数１】
2009008128.tif 000018
【００６２】
前述のように入口端部（２４ａ、２５ａおよび２５ａ’）、および出口端部２４ｂと障
壁２２ｃの壁面は疎水性を有する。一方、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの残りの部分の壁面、および注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２の残りの部分の壁面は親水性であっても疎水性であってもよい。また分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂの壁面も、親水性であっても疎水性であってもよい。
【００６３】
分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａおよび２９Ｂのそれぞれには、反応試薬３１Ａおよび３１Ｂが担持されていてもよい。反応試薬は、分岐室２９Ａおよび２９Ｂに溜まった溶液に溶解し、反応を引き起こすことができる。反応試薬３１Ａおよび３１Ｂ（不図示）のそれぞれの担持位置は、分岐室２９Ａおよび２９Ｂ内にあればよく、好適には壁面２２ｂに近い位置（遠心側）に担持される。
【００６４】
試薬３１Ａおよび３１Ｂの担持方法は、当業者に公知の技術を用いてなされる。反応試薬３１Ａおよび３１Ｂを含む溶液を、塗布後に乾燥させて担持してもよい。乾燥方法は、真空乾燥、凍結乾燥などを選択することができる。分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂのそれぞれにも、反応試薬３１Ｃおよび３１Ｄ（不図示）が担持されうる。
【００６５】
図４に示されたように、チャンバチップ１７Ａは、チャンバ基板３５；下面基板３６；及び上面基板３７の積層体である３層構造を有しうる。
チャンバ基板３５には、注入チャンバ２１；分岐チャンバ２２；分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂが、厚み方向に貫通するように設けられ、かつ上面側に誘導流路２４；分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂが形成されている。
下面基板３６はチャンバ基板３５の下面に接合されている。下面基板３６には孔等は形成されていない。下面基板３６の上面が注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂの底壁を構成する。
【００６６】
図４に示されるチャンバチップ１７Ａは３層構造を有するが、もちろん３層構造以外であっても構わない。例えばチャンバチップ１７は、切削加工で流路とチャンバを形成することにより、チャンバ基板３５と下面基板３６を一体化した基板と、上面基板３７とからなる２層構造であってもよい。
【００６７】
また図４に示されるチャンバチップの各流路は、チャンバ断面の上面基板３７に接するように形成されているが、各流路の配置も特に限定されない。例えば、下面基板３６側に流路が配置されていてもよく、チャンバの遠心側の断面の中央付近に流路が配置されていてもよい。
【００６８】
図２に示された送液装置１１を使用した溶液の送液方法を説明する。
まず、図５Ａに示すように、溶液３２を注入口２６から注入チャンバ２１に注入し、注入チャンバ２１を溶液３２で満たす。誘導流路２４の疎水性を有する入口端部２４ａで生じる毛細管力（図６参照）により、注入チャンバ２１内の溶液３２は誘導流路２４内に浸入することなく、入口端部２４ａで保持される。
【００６９】
次に、回転軸１３を中心に回転基体１２（図２参照）を回転させる。回転により、毛細管力によって入口端部２４ａで保持されていた溶液３２に、遠心力Ｆｇ（図６参照）が作用する。回転基体１２の回転速度が一定の速度（回転速度ＲＶ１）に達して、遠心力Ｆｇが入口端部２４ａにおける毛細管力Ｆｃ（前述の式（１）参照）を上回ると、入口端部２４ａの毛細管力による溶液３２の保持が解除される。
その結果、図５Ｂに示すように、注入チャンバ２１内の溶液３２が誘導流路２４を通って分岐チャンバ２２に流入する。誘導流路２４の出口端部２４ｂの表面は、純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下の疎水性を有する。よって、出口端部２４ｂから液滴形状の溶液が、分岐室２９Ａへと飛翔する。前述のように誘導流路２４の出口端部２
４ｂは分岐室２９Ａと対向して設けられているので、注入チャンバ２１から誘導流路２４を介して分岐チャンバ２２に流入する溶液３２は、分岐室２９Ａに進入する。
【００７０】
分岐室２９Ａに流入した溶液３２は、試薬３１Ａ（不図示）を溶解させ、試薬３１Ａによる化学反応が起こる。前述のように分岐室２９Ａの容量は注入チャンバ２１の容量よりも小さく設定されている。よって回転速度ＲＶ１での回転を続けると、分岐室２９Ａが溶液３２で満たされた後も、さらに注入チャンバ２１からの溶液３２の供給が続く。
【００７１】
前記障壁２２ｃの壁面が疎水性であるので、分岐室２９Ａに溜まる溶液は、分岐室２９Ｂに溢れる前に障壁２２ｃを濡らさない。よって、分岐室２９Ａに溜まる溶液は凸形状に盛り上がる。隙間２８が１．３ｍｍ以上であると、凸形状に盛り上がった溶液は壁面２２ａに接触することがないので、注入チャンバ２１内の溶液と、分岐室２９Ａ内の溶液は空間を隔てて分断されたままとなり、出口端部２４ｂから溶液が液適様に飛翔する。
【００７２】
出口端部２４ｂから溶液３２の供給がさらに続くと、図５Ｃに示すように、溶液３２は障壁２２ｃの先端と壁面２２ａとの隙間２８を通って、分岐室２９Ａから分岐室２９Ｂへ流入する。つまり、障壁２２ｃを乗り超えてオーバーフローすることにより、分岐室２９Ａから分岐室２９Ｂへ溶液３２が供給される。
【００７３】
隙間２８の大きさが１．３ｍｍ以上あれば、凸形状に盛り上がった溶液３２は、壁面２２ａに接触することないので、やはり注入チャンバ２１の溶液３２と分岐室２９Ａ内の溶液３２は、依然として空間を隔てて分断されたままとなる。よって、出口端部２４ｂから溶液３２は液適様に飛翔する。そのため注入チャンバ２１の溶液３２がそのまま、障壁２２ｃを超えて次の分岐室２９Ｂに流入することはない。つまり、注入チャンバ２１の溶液３２の全てが一旦、分岐室２９Ａに溜まってから、次の分岐室２９Ｂに流れ込む。よって、分岐室２９Ｂへ流れ込む溶液３２の全ては、試薬３１Ａによる化学反応が引き起こされた後の溶液である。
【００７４】
分岐室２９Ｂへ流れ込んだ溶液３２は、さらに分岐室２９Ｂに担持された試薬３１Ｂを溶解し、試薬３１Ｂによる化学反応を起こす。よって、分岐室２９Ｂ内の溶液は、試薬３１Ａによる化学反応、および試薬３１Ｂによる化学反応が起こった溶液となる。
【００７５】
図５Ｄに示されるように、注入チャンバ２１内の溶液３２のすべてが、分岐チャンバ２２へ供給された状態では、分岐室２９Ａには規定容量の溶液が蓄えられ、分岐室２９Ｂには注入チャンバ２１の容積から分岐室２９Ａの容積を引いた差に相当する容量の溶液が蓄えられる。
前記障壁２２ｃの壁面が、純水との静止接触角において４０°以上１３０°以下の疎水性であると、分岐室２９Ａに溜まった溶液の容量は分岐室２９Ａの容積となる。一方、前記障壁２２ｃの壁面が、純水との静止接触角において４０°以下であると、障壁２２ｃと接触した溶液は、毛細管現象により自発的に障壁２２ｃの周囲を濡らして、分岐室２９Ａの溶液が次の分岐室２９Ｂへと流入する。そのため、第１分岐室２９Ａに溜まった溶液の容量は、分岐室２９Ａの容積とならない。
【００７６】
前述の回転速度ＲＶ１の回転により、分岐室２９Ａおよび２９Ｂに蓄えられた溶液３２には遠心力が作用する。しかしながら、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの入口端部２５ａおよび２５ａ’に毛細管力が生じるので、分岐室２９Ａおよび２９Ｂ内の溶液３２は、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂに流入することなく保持される。
【００７７】
回転基体本体１６を、前述の回転速度ＲＶ１を上回る速度（回転速度ＲＶ２）で回転させると、遠心力Ｆｇが入口端部２５ａおよび２５ａ’における毛細管力Ｆｃ（前述の式（
１）参照）を上回り、入口端部２５ａおよび２５ａ’による溶液３２の保持が解除される。その結果、図５Ｅに示すように、分岐室２９Ａおよび２９Ｂのそれぞれの溶液３２は、分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂを通って、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂに流入する（図５Ｅ参照）。
【００７８】
その結果、分岐後チャンバ２３Ａには、試薬３１Ａ（不図示）による化学反応が引き起こされた、分岐室２９Ａの容積に相当する溶液３２が蓄えられる。一方、分岐後チャンバ２３Ｂには、試薬３１Ａによる化学反応、および試薬３１Ｂ（不図示）による化学反応が引き起こされた溶液であって、注入チャンバ２１の容積から分岐室２９Ａの容積を引いた差に相当する容量の溶液３２が蓄えられる。
【００７９】
もちろん、分岐後チャンバ２３Ａに試薬３１Ｃ（不図示）を担持しておき、溶液３２と反応させてもよい。その場合に溶液３２は、試薬３１Ａとの反応後に、試薬３１Ｃとの反応が引き起こされた溶液となる。同様に、分岐後チャンバ２３Ｂに試薬３１Ｄ（不図示）を担持しておき、溶液３２と反応させてもよい。その場合に、分岐後チャンバ２３Ｂの溶液３２は、試薬３１Ａとの反応、および試薬３１Ｂとの反応の後に、さらに試薬３１Ｄとの反応が起こった溶液となる。
【００８０】
例えば、注入チャンバ２１の容量が１０μＬ；分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａの容量が５μＬである場合は、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂのそれぞれに、５μＬの溶液３２が供給される。
【００８１】
例えば、分岐室２９Ａに試薬３１Ａを反応検出のための共通試薬として配置し；分岐室２９Ｂと分岐後チャンバ２３Ａのそれぞれに、試薬３１Ｂと試薬３１Ｃを特異的反応のための個別試薬として配置すると、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂのそれぞれで、試薬３１Ｂとの反応および試薬３１Ｃとの反応が検出できる。
より具体的には、試薬３１ＡとしてＮＡＤとジアホラーゼとフェリシアン化カリウムを分岐室２９Ａに担持させ；試薬３１ＢとしてＬ−アスパラギン酸と２−オキソグルタル酸を分岐室２９Ｂに担持させ；試薬３１Ｃとして乳酸リチウムを分岐後チャンバ２３Ａに担持させる。
分岐後チャンバ２３Ａでは、乳酸＋ＮＡＤ⇔ピルビン酸＋ＮＡＤＨの反応を触媒する酵素である、ＬＤＨ（乳酸デヒドロゲナーゼ）活性に応じた、フェリシアン化カリウムがフェロシアン化カリウムに変化する反応を生じさせることができる。
一方、分岐後チャンバ２３Ｂでは、Ｌ−アスパラギン酸＋２−オキソグルタル酸⇔ピルビン酸＋グルタミン酸の反応を触媒する酵素である、ＡＳＴ（アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ）活性に応じた、フェリシアン化カリウムがフェロシアン化カリウムに変化する反応を生じさせることができる。
【００８２】
一方、試薬３１ＢとしてＬ−アラニンと２−オキソグルタル酸を分岐室２９Ｂに担持させると、ＡＬＴ（アラニン・アミノトランスフェラーゼ）活性に応じた、フェリシアン化カリウムがフェロシアン化カリウムに変化する反応を生じさせることができる。
【００８３】
これらの反応により溶液の色が、フェリシアン化カリウムによる黄色から、透明に変化するので、吸光度の変化で反応を光学的に検出することもできるし、電極を用いて電気化学的に検出することもできる。血清中のＬＤＨ、ＡＳＴまたはＡＬＴ活性の上昇は、心、肺および腎などの各種疾患、悪性腫瘍、白血病、悪性貧血などにみられる。よって、これらの活性を測定することは、臨床面ではこれらの疾患の診断、経過観察などにおいて有用である。
【００８４】
以上のように、注入チャンバ２１から、遠心力によって分岐チャンバ２２の分岐室２９
Ａに供給した溶液３２を、隔壁２２ｃを超えて隣接する他方の分岐室２９Ｂにオーバーフローさせて、それによって溶液３２を定量する。定量された溶液３２を分配し、かつ分配された溶液３２に化学反応を起こさせている。これは、誘導流路２４の出口端部２４ｂを疎水性として、隙間２８を分岐室２９Ａにおける液面の盛り上がりよりも大きくして、注入チャンバ２１の溶液と、分岐室２９Ａ内の溶液とを分断しているために実現される。
つまりかかる構成によれば、分岐チャンバ２２内の溶液を、分岐室毎に分配する部位（障壁部分２２ｃ）と、注入チャンバ２１の溶液が供給される部位（誘導流路２４の出口端部２４ｂ）とが空間的に分離される。そのため、注入チャンバ２１内の溶液が分岐室２９Ｂへと直接に流入する動作は起こらない。この点が、分岐室同士を毛細管で連結させたオーバーフロー用の流路構造と異なる。このようにして、溶液の成分を順次変化させ、変化させた溶液を分配することができる。
【００８５】
以下に本発明の送液装置の他の実施形態を示すが、本発明の送液装置は、分岐室の数；各分岐室の容量；分岐室に対する分岐後チャンバの数、などを含むチャンバや流路の配置の自由度が高い。よって、溶液の定量および分配、ならびに送液の順序などを組み合わせた複雑な送液制御が実現される。
【００８６】
（実施の形態２）
図７に示されるチャンバチップ１７Ｂは、血液試料から血球成分を除去する機能を有するバイオセンサとして用いられうる。
図３に示されるチャンバチップ１７Ａと異なり、図７に示されるチャンバチップ１７Ｂの分岐室２９Ａには分岐後流路や分岐後チャンバが接続されていない。また、誘導流路２４の出口端部２４ｂからの延長線と、障壁２２ｃとの距離ｄが１ｍｍ以上８ｍｍ以下であることが好ましい。
【００８７】
以下、図７に示されるチャンバチップ１７Ｂを用いて、血液試料から血球成分を取り除く手順を説明する。
まず、注入口２６から注入チャンバ２１に血液試料が供給される。基板を第１回転速度で回転させると、誘導流路２４の入口端部２４ａに保持された溶液に作用する遠心力が毛細管力を上回り、注入チャンバ２１内の血液試料は誘導流路２４を介して分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａに流入する。分岐室２９Ａに流入した血液試料のうち、比重の大きな血球成分は壁面２２ｂ側に沈降し；比重の小さな血漿成分は壁面２２ａ側に移動して、互いが分離する。一方、血球成分と血漿成分の分離は分岐室２９Ａで起こり、注入チャンバ内では起こりにくい。なぜなら、下記式に示されるように、血球成分に作用する沈降力ｆＤは、遠心力ｒω２に比例し、回転半径ｒに依存するためである。下記式においてｄは血球の直径であり、σは血球の密度であり、ρは溶液の密度である。
【００８８】
【数２】
2009008128.tif 000019
【００８９】
このとき、誘導流路２４の出口端部２４ｂの表面が疎水性であるので、血液試料は出口端部２４ｂから液滴形状となって分岐室２９Ａへと飛翔する。そのため、分岐室２９Ａに流入した溶液と、注入チャンバ２１の血液試料とは連続することなく分断される。
分岐室２９Ａには分岐後流路が接続されていないため、第１回転速度を大きくすることができ、迅速に血球成分と血漿成分との分離を起こすことができる。第１回転速度は１０００ｒｐｍ以上１００００ｒｐｍ以下が望ましく、より好適には５０００ｒｐｍである。
【００９０】
分岐室２９Ａが血液試料で満たされ、血漿試料が障壁２２ｃを超えて分岐室２９Ｂに流
入する前に、基板の回転を第２回転速度へ減少させる。第２回転速度は、分岐室２９Ｂの分岐後流路２５Ｂの入口端部２５ａにかかる毛管力が遠心力を上回り、分岐室２９Ｂに流入した血漿試料が、分岐室２９Ｂに溜まることができる回転速度であればよい。第２回転速度は、１０００ｒｐｍ以上３０００ｒｐｍ以下が望ましく、好適には１３００ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ以下である。
【００９１】
分岐室２９Ａが血液試料で満たされるころには、分岐室２９Ａの血液試料の血球成分と血漿成分は分離されている。よって、障壁２２ｃを超えて分岐室２９Ｂに移る溶液は、分岐室２９Ａの壁面２２ａ側に分離された血漿試料のみとなる。
【００９２】
分岐室２９Ａに流入した血液試料に含まれる血球成分は、遠心方向の沈降力ｆＤと、障壁に向かう液の流れによる２方向の力を受け、その合力方向へと導かれる。誘導流路２４の出口端部２４ｂからの遠心方向への延長線と、障壁２２ｃとの距離ｄが１ｍｍ以上あるので、障壁２２ｃを超えることはできず、全て分岐室２９Ａ内に沈降する。
【００９３】
回転駆動部が回転基板の回転速度を、前述の第２回転速度よりも速いある速度（第３回転速度）に上昇させると、遠心力が分岐後流路２５Ｂの入口端部２５ａ’における毛細管力を上回る。すると、分岐室２９Ｂの血漿試料は分岐後流路２５Ｂを介して分岐後チャンバ２３Ｂに流入する。かかる構成により、分岐室２９Ａで血球を除去し；血漿試料のみを分岐室２９Ｂに移送し；さらに血漿試料を分岐後チャンバ２３Ｂに流入させることができる。
【００９４】
実施の形態２のその他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９５】
（実施の形態３）
図８に示されるチャンバチップ１７Ｃは、分岐チャンバ２２に４つの分岐室２９Ａ〜２９Ｄを有し；分岐室２９Ａ〜２９Ｄはそれぞれ、分岐後流路２５Ａ〜２５Ｄに接続され；分岐後流路２５Ａ〜２５Ｄはそれぞれ、分岐後チャンバ２３Ａ〜２３Ｄに接続している。分岐室２９Ａと２９Ｂは障壁２２ｃで分岐されており；分岐室２９Ｂと２９Ｃは障壁２２ｃ’で分岐されており；分岐室２９Ｃと２９Ｄは障壁２２ｃ”で分岐されている。
【００９６】
注入チャンバ２１の容量Ｖ１は、分岐室２９Ａ〜２９Ｃの合計容量Ｖ２よりも大きい。実施の形態１の図３に示されるチャンバチップと同様に、注入チャンバ２１に溶液を注入し、第１回転速度で回転させて、各分岐室（２９Ａ〜２９Ｄ）に溶液を分配する。障壁（２２ｃ、２２ｃ’および２２ｃ”）の壁面が疎水性を有し、かつ障壁と壁面２２ａとの隙間が１．３ｍｍ以上であるので、前述の通り、分岐室２９Ａ〜２９Ｃに分配される溶液の容量はそれぞれ、分岐室２９Ａ〜２９Ｃの容積によって規定され、各分岐室に溶液が正確に定量される。
【００９７】
図８に示されるチャンバチップ１７Ｃの他の構成は、図３に示されるチャンバチップ１７Ａと同様である。
【００９８】
図８に示されるチャンバチップ１７Ｃを用いれば、より溶液を多段階に送液でき、かつより分配数が多くなる。したがって、一度の送液操作で多項目検査が可能となる。
例えば分岐室２９ＡにＮＡＤ＋、ジアホラーゼおよびフェリシアン化カリウムを含む試薬３１Ａ（不図示）を配置し；分岐室２９Ｂに２−オキソグルタル酸、およびグルタミン酸デヒドロゲナーゼを含む試薬３１Ｂ（不図示）を配置し；分岐室２９ＣにＬ−アスパラギン酸を含む試薬３１Ｃ（不図示）を配置する。さらに分岐後チャンバ２３Ａに乳酸リチウムを含む試薬３１Ｄを配置し；分岐後チャンバ２３ＢにＬ−アラニンを含む試薬３１Ｅ
を配置する。すると、分岐後チャンバ２３ＡではＬＤＨを測定することができ；分岐後チャンバ２３ＢではＡＬＴを測定することができ；２３ＣではＡＳＴを測定することができる。
【実施例】
【００９９】
（実施例１）
図２から図４に示される実施の形態１に係るチャンバチップ１７Ａを作製して、生体中の血液等に含まれる酵素である「乳酸デヒドロゲナーゼ（以下ＬＤＨと略す）」の濃度の測定を行うことによって、送液動作を評価した。
【０１００】
チャンバチップ１７Ａの作製について説明する。キャビティ中に、注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂ、誘導流路２４、ならびに分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂに対応する突出部分を切削加工により形成した鉄鋼材料製の金型を製作した。製作した金型を使用して、ウレタン樹脂のインジェクション成型により、チャンバ基板３５を作製した。
【０１０１】
分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａおよび２９Ｂの容積を、いずれも５μＬに設定した。各チャンバの深さを１ｍｍとした。
誘導流路２４ならびに分岐後流路２５Ａおよび２５Ｂの、幅を２００μｍ、深さを３５μｍとした。
障壁２２ｃの幅を０．５ｍｍとし、深さを１ｍｍとした（チャンバの深さと同一）。隙間２８の大きさを２ｍｍとした。分岐室２９Ａは平面視で幅３ｍｍ、分岐室２９Ａ側の障壁２２ｃの高さは１．６５ｍｍとした。これにより分岐室２９Ａ内の容積は５μＬと規定される。分岐室２９Ｂは平面視で幅３ｍｍ、分岐室２９Ｂ側の障壁２２ｃの高さは２ｍｍとした。これにより分岐室２９Ｂは、６μＬの容積を有する。
【０１０２】
ウレタン樹脂製のチャンバ基板３５の下面にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の下面基板３６を接合した。さらに、チャンバ基板３５の上面に樹脂製の粘着シートからなる上面基板３７を接合した。
【０１０３】
ウレタン樹脂からなるチャンバ基板３５、ＰＥＴからなる下面基板３６、樹脂製の粘着シートからなる上面基板３７はいずれも、純水との静止接触角は７８°以上８９°以下の表面を有する。よって、障壁２２ｃの壁面は疎水性となる。上面基板３７に注入口２６と、空気口２７，３０Ａおよび３０Ｂを形成した。
【０１０４】
分岐室２９Ａに試薬３１Ａとして、ニコチンアミドジヌクレオチド酸化体（以下「ＮＡＤ＋」と略す）、ジアホラーゼ、およびフェリシアン化カリウムを；分岐後チャンバ２３Ａおよび分岐後チャンバ２３Ｂのそれぞれに、試薬３１Ｃおよび試薬３１Ｄとして乳酸リチウムを、分岐室またはチャンバ内に滴下して、室温で真空乾燥１５分間、乾燥させた。
【０１０５】
各試薬濃度を以下に示す。
フェリシアン化カリウム（１００ｍＭ）：０．４μＬ
ジホラーゼ（１０００Ｕ／ｍＬ）：０．５μＬ
乳酸リチウム（１Ｍ）：０．４μＬ
ＮＡＤ＋（１００ｍＭ）：０．４μＬ
【０１０６】
一方、隙間２８を２ｍｍとして、障壁２２ｃの壁面を親水性とした以外は、実施の形態１のチャンバチップ１７Ａと同一構造のチャンバチップ１７Ｄを、同一の方法で製作した。さらに、隙間２８を０．５ｍｍとして、障壁２２ｃの壁面を疎水性とした以外は、第１実施形態のチャンバチップ１７Ａと同一構造のチャンバチップ１７Ｅを、同一の方法で製
作した（図９参照）。
【０１０７】
以下において、実施の形態１のチャンバチップに言及する場合には参照番号１７Ａを使用し；隙間２８は２ｍｍで、障壁２２ｃが親水性であるチャンバチップに言及する場合には参照番号１７Ｄを使用し（比較例１）；隙間２８は０．５ｍｍで、障壁２２ｃは疎水性であるチャンバチップに言及する場合には参照番号１７Ｅを使用する（比較例２）。
【０１０８】
次に、送液操作を説明する。５０ｍＭのＴｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液にＬＤＨを終濃度が４００Ｕ／Ｌとなるように溶解させた溶液１０μＬを試料溶液とした。試料溶液は目視で透明である。
試料溶液を、チャンバチップ１７Ａ，１７Ｄまたは１７Ｅの注入チャンバ２１に注入した（図５Ａ参照）。次に、各チャンバチップ１７Ａ，１７Ｄまたは１７Ｅを装着した回転基体本体（図２参照）を、８００ｒｐｍで回転させた。回転したチャンバチップ１７Ａ，１７Ｄおよび１７Ｅのいずれにおいても、溶液３２は誘導流路２４の入口端部２４ａで保持されて、注入チャンバ２１内に留まった。
【０１０９】
続いて、回転体基体本体の回転を８００ｒｐｍから２０ｒｐｍ／秒の割合で上昇させ続けた。チャンバチップ１７Ａ，１７Ｄおよび１７Ｅのいずれにおいても、１２５６ｒｐｍに達するまでに、注入チャンバ２１内の溶液３２が誘導流路２４を通って、出口端部２４ｂから液滴様に飛翔して、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａに流入した（図５Ｂ参照）。溶液が出口端部２４ｂから飛翔したときの具体的な回転速度は、チャンバチップ１７Ａは１１２８ｒｐｍ；チャンバチップ１７Ｄは１２０４ｒｐｍ；チャンバチップ１７Ｅは１２５６ｒｐｍであり、概ね同様であった。
【０１１０】
チャンバチップ１７Ａ（実施例１）では、まず分岐室２９Ａにのみ溶液３２が溜まった。分岐室２９Ａに留まった溶液３２は、試薬３１Ａを溶解させて黄色を呈した。分岐室２９Ａへの流入量の増加に伴い、溶液面が障壁２２ｃの頂面に達し、凸状に盛り上がった。盛り上がり高さは、障壁２２ｃの頂面から０．７５ｍｍであった。
【０１１１】
分岐室２９Ａ内の溶液３２は、その後隙間２８を通って（障壁２２ｃを乗り超えて）分岐室２９Ｂに移動した（図５Ｃ参照）。分岐室２９Ａ内には、引き続き出口端部２４ｂから液滴として飛び出した溶液が流入し、一旦、分岐室２９Ａで混合、拡散して黄色を呈していた。
【０１１２】
注入チャンバ２１からの溶液３２の流入の終了後に、分岐室２９Ａと２９Ｂにはそれぞれ障壁２２ｃの高さまで溶液が満たされた。それぞれ４．９μＬ、５．１μＬと、ほぼ同じ容積の液が分配された。溶液の色は両方ともに、黄色を呈していた。
【０１１３】
チャンバチップ１７Ｄ（比較例１）では、まず分岐室２９Ａにのみ溶液３２が溜まった。分岐室２９Ａに留まった溶液３２は、試薬３１Ａを溶解させて黄色を呈した。分岐室２９Ａへの流入量の増加に伴い、溶液面が障壁２２ｃの頂面に達し、凸状に盛り上がった。盛り上がり高さは、障壁２２ｃの頂面から０．６１ｍｍであった。
【０１１４】
分岐室２９Ａ内の溶液３２は、その後隙間２８を通って（障壁２２ｃを乗り超えて）分岐室２９Ｂに移動した（図５Ｃ参照）。分岐室２９Ａ内には、引き続き注入チャンバ２１から溶液３２が流入したが、この溶液３２は出口端部２４ｂから液滴として飛び出し、一旦分岐室２９Ａに混合、拡散して黄色を呈していた。
【０１１５】
注入チャンバ２１からの溶液３２の流入の終了後も、分岐室２９Ａから分岐室２９Ｂへの流入は止まらなかった。その結果、分岐室２９Ａにおける溶液面は、平面視で障壁２２
ｃの高さを頂点とする凹形状となった。分岐室２９Ａおよび２９Ｂに収容された溶液の容積はそれぞれ、４．１μＬおよび５．９μＬとなった。つまり、分岐室２９Ａの容積で、分岐室２９Ａに収容される溶液３２の容積を規定することができなかった。溶液の色は両方ともに、黄色を呈していた。その後、そのままの回転速度で回転させると、分岐室２９Ｂの溶液が分岐後チャンバ２３Ｂに流れてしまった。
【０１１６】
チャンバチップ１７Ｅ（比較例２）では、まず分岐室２９Ａにのみ溶液３２が溜まった。試薬３１Ａを溶解させ、溶液は黄色を呈した。分岐室２９Ａへの流入量の増加に伴って、溶液面は障壁２２ｃの頂面に達し、凸状に盛り上がった。盛り上がった溶液面は、分岐チャンバ２２の壁面２２ａに接触した。
【０１１７】
その後、隙間２８全面を満たしながら溶液３２は拡がり、障壁２２ｃを乗り超えて分岐室２９Ｂに移動した。注入チャンバ２１から溶液３２の流入が止まった後も、分岐チャンバ２２の壁面２２ａに接触した溶液は、障壁２２ｃの右側壁面（分岐室２９Ｂの面を構成する面）まで吸着したままであった。分岐室２９Ａおよび２９Ｂに収容された溶液の容量は、６．７μＬおよび３．３μＬとなった。つまり、分岐室２９Ａの容積では、分岐室２９Ａに収容される溶液３２の容積を規定できなかった。
しかも、分岐室２９Ａ内の溶液は黄色を呈していたが、分岐室２９Ｂ内の溶液はほぼ透明であった。このことから、注入チャンバ２１から、分岐室２９Ａを経ることなく、直接分岐室２９Ｂ内に溶液が流入したことが推測された。
【０１１８】
さらに基板の回転速度を、先ほどと同様の上昇率で上昇させた。分岐室２９Ａおよび２９Ｂのそれぞれの溶液は、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂに送液された。チャンバチップ１７Ａ，１７Ｄおよび１７Ｅのいずれについても、回転速度が２１２０ｒｐｍに達するまでに、分岐室２９Ａおよび２９Ｂから、分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂへの溶液３２の移動が生じた。
【０１１９】
チャンバチップ１７Ａを使用した場合には、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａと２９Ｂからの流れ出しの起きる回転速度は、１３７０ｒｐｍと１４１０ｒｐｍで僅かに異なるが、分岐後チャンバ２３Ａと２３Ｂにそれぞれ５μＬの溶液が満たされた。
チャンバチップ１７Ｄを使用した場合には、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａと２９Ｂからの流れ出しの起きる回転速度は、分岐室２９Ａで１５９４ｒｐｍ；分岐室２９Ｂで１２０４ｒｐｍであった。つまり、注入チャンバ２１から分岐チャンバへ送液する時の回転速度である１２０４ｒｐｍのまま、分岐室２９Ｂから溶液が流れてしまった。
チャンバチップ１７Ｅを使用した場合には、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａと２９Ｂとからの流れ出しの起きる回転速度は、分岐室２９Ａで１２８０ｒｐｍ；分岐室２９Ｂで２１２０ｒｐｍであった。
【０１２０】
分岐後チャンバ２３Ａおよび２３Ｂに送液された溶液の、３０℃雰囲気中で送液完了の１０秒後と３分後の吸光度を測定した。両時間における吸光度の差を吸光度変化として求めた。
【０１２１】
チャンバチップ１７Ａ（実施例１）での、分岐後チャンバ２３Ａと２３Ｂにおけるそれぞれの吸光度変化は、−０．４１と−０．３９であり、ほぼ等しかった。これは、ＬＤＨに起因する乳酸＋ＮＡＤ⇔ピルビン酸＋ＮＡＤＨの酵素反応が起こり、最終的にフェリシアン化カリウムがフェロシアン化カリウムに変化し、溶液の色が黄色から透明に変化したことを示している。
【０１２２】
チャンバチップ１７Ｄ（比較例１）での、分岐後チャンバ２３Ａと２３Ｂにおけるそれぞれの吸光度変化は、−０．４３と−０．７３であり、大きく異なっていた。吸光度変化
は生じているので、ＬＤＨに起因する酵素反応は生じている。しかしながら、サンプル溶液が定量できていないため溶液量が異なるため、互いの吸光度変化が大きく異なる。さらに、分岐室２９Ｂから分岐後チャンバ２３Ｂへの溶液流出は、分岐室２９Ａから分岐後チャンバ２３Ａへの溶液流出が始まる前から起こっていた。そのため、反応時間が異なるために、応答値である吸光度がばらついたことが示唆される。
【０１２３】
チャンバチップ１７Ｅ（比較例２）での、分岐後チャンバ２３Ａと２３Ｂにおけるそれぞれの吸光度変化は、−０．９２と−０．０３であり、大きく異なっていた。つまり、分岐後チャンバ２３ＢでのＬＤＨに起因する酵素反応は起こっていない。このことからも、分岐室２９Ｂには、注入チャンバ２１から、分岐室２９Ａを経ずに直接流入したことが示唆されている。
【０１２４】
以上の結果のように、実施例１に示したチャンバチップ１７Ａは、注入チャンバ２１に供給された溶液３２を、分配および定量でき、かつ試薬応答を精度よく検出することができることを確認した。
これに対して障壁２２ｃの壁面が疎水性を有さないチャンバチップ１７Ｄ（比較例１）か、または隙間２８が小さいチャンバチップ１７Ｅ（比較例２）は、試薬応答を精度よく検出することができなかった。
【０１２５】
（実施例２）
図７に示す実施の形態２に係るチャンバチップ１７Ｂを製作した。製作したチャンバチップ１７Ｂを用いて、血液試料から血球成分を取り除き、実施例１と同様にして生体中の血液等に含まれる酵素である乳酸デヒドロゲナーゼ（以下ＬＤＨと略す）の濃度の測定を行うことによって、血球分離動作を評価した。チャンバチップ１７Ｂの製作は実施例１と同様である。
【０１２６】
分岐室２９Ｂは平面視で幅２ｍｍ、分岐室２９Ｂ側の障壁２２ｃの高さは３ｍｍとし、これにより分岐室２９Ｂの容積は６μＬとした。誘導流路２４の出口端部２４ｂと、障壁２２ｃの距離を２．５ｍｍとした。
【０１２７】
分岐室２９Ｂに、試薬３１Ｂとしてニコチンアミドジヌクレオチド酸化体（以下、ＮＡＤ＋と略す）と、ジアホラーゼとフェリシアン化カリウムを；分岐後チャンバ２３Ｂに、試薬３１Ｄとして乳酸リチウムを、真空乾燥させた。
比較のために、誘導流路の出口端部２４ｂと障壁２２ｃの距離を０．３ｍｍとした以外は、第２実施形態のチャンバチップ１７と同一構造のチャンバチップ１７Ｂ’を、同一の方法で製作した。
以下において、実施の形態２のチャンバチップを参照番号１７Ｂとし（実施例２）；出口端部２４ｂと障壁２２ｃの距離を０．３ｍｍとしたチャンバチップを参照番号１７Ｂ’とする（比較例３）。
【０１２８】
次に、送液操作を説明する。試料溶液を、当日採血した血液（１０μＬ）とした。試料溶液は目視で赤色である。試料溶液を、チャンバチップ１７Ｂまたは１７Ｂ’の注入チャンバ２１に注入した。
【０１２９】
試料液を注入されたチャンバチップ１７Ｂまたは１７Ｂ’を装着した回転基体本体（図２参照）を、３０００ｒｐｍで回転させた。チャンバチップ１７Ｂおよび１７Ｂ’のいずれも、溶液３２は注入チャンバ２１から誘導流路２４を通って、出口端部２４ｂから液滴様に飛翔して、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａに流入した。
分岐室２９Ａに溜まった血液は遠心力を受けて、血球が分岐チャンバの壁面２２ｂ側に０．５ｍｍ／ｓの速度で沈降した。３秒後に、障壁２２ｃの高さにまで溶液面が到達した
ため、回転速度を２０００ｒｐｍにして回転を続けた。
【０１３０】
分岐室２９Ａの溶液３２は、障壁２２ｃを超えて、隙間２８を通って分岐室２９Ｂに流入した。各チャンバチップ１７Ｂおよび１７Ｂ’ともに、分岐室２９Ｂに流入した溶液はすべて血漿であった。
【０１３１】
さらに、注入チャンバ２１の血液試料は、出口端部２４ｂから液滴様として分岐室２９Ａに注入された。注入チャンバ２１の全ての血液試料が分岐チャンバ２２に送液されたとき、チャンバチップ１７Ｂの分岐室２９Ｂに分配された溶液は血漿のみであり、黄色を呈していた。一方、チャンバチップ１７Ｂ’の分岐室２９Ｂに分配された溶液は、血球が若干混じった血漿であり、桃色を呈していた。
１７Ｂと１７Ｂ’のいずれの場合にも、分岐室２９Ａに分配された溶液の容積は、５．０μＬ、分岐室２９Ｂに分配された溶液の容積は５．０μＬであり、同じであった。
【０１３２】
さらに、回転速度を上昇させて、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ｂの溶液を分岐後チャンバ２３Ｂに送液した。チャンバチップ１７Ｂおよび１７Ｂ’のいずれの場合も、回転速度が２３３０ｒｐｍに達するまでに、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ｂから分岐後チャンバ２３Ｂへ溶液３２が移動した。
【０１３３】
分岐後チャンバ２３Ｂに送液された溶液の吸光度を測定した。分岐後チャンバに送液されてから１０秒後と３分後（３０℃雰囲気中）の吸光度を測定した。両時間の吸光度の差を吸光度変化として求めた。
【０１３４】
チャンバチップ１７Ｂ（実施例２）における吸光度変化は、−０．４であった。これは、ＬＤＨに起因する乳酸＋ＮＡＤ⇔ピルビン酸＋ＮＡＤＨの酵素反応が起こり、最終的にフェリシアン化カリウムがフェロシアン化カリウムに変化し、溶液の色が黄色から透明に変化したことを示している。
チャンバチップ１７Ｂ’（比較例３）では、血球混入による赤色がバックグラウンドとなり、分岐後チャンバ２９Ｂで吸光度が測定できず、吸光度変化が求められなかった。
【０１３５】
以上の結果に見られるように、実施例２のチャンバチップ１７Ｂは、注入チャンバ２１に供給された血液試料から血球成分のみを分離して血漿成分のみを分配および定量でき、試薬応答を精度よく検出することができることが確認された。これに対して、誘導流路２４の出口端部２４ｂと、障壁２２ｃの距離が小さい比較例３のチャンバチップ１７Ｂ’では、試薬応答を精度よく検出することができなかった。
【０１３６】
（実施例３）
図８に示されるチャンバチップ１７Ｃを製作して、生体中の血液試料に含まれる多種類の酵素の活性を同時に測定することによって、チャンバチップ１７Ｃの送液動作を評価した。図８に示されるチャンバチップ１７Ｃの分岐チャンバ２２は、４つの分岐室２９Ａ〜２９Ｄを有し；４つの分岐室２９Ａ〜２９Ｄはそれぞれ、分岐後チャンバ２３Ａ〜２３Ｄに接続される。チャンバチップ１７Ｃによって、例えば、ＬＤＨ、ＡＬＴおよびＡＳＴを同時に測定することができる。
【０１３７】
３つの分岐室２９Ａ、２９Ｂおよび２９Ｃは、平面視で幅を２ｍｍとし；分岐室２９Ａと２９Ｂとの間の障壁２２ｃ、分岐室２９Ｂと２９Ｃとの間の障壁２２ｃ’、分岐室２９Ｃと２９Ｄとの間の障壁２２ｃ”の高さをそれぞれ、２．５ｍｍとした。分岐室２９Ａ、２９Ｂおよび２９Ｃはそれぞれ、５μＬの容積を有する。一方、分岐室２９Ｄは、平面視で幅を３ｍｍとし；障壁２２の高さを３ｍｍとした。
誘導流路２４の出口端部２４ｂと障壁２２ｃとの距離は、２．５ｍｍとした。
【０１３８】
分岐室２９ＡにＮＡＤ＋とジアホラーゼとフェリシアン化カリウム（試薬３１Ａ）を；分岐室２９Ｂに２−オキソグルタル酸とグルタミン酸デヒドロゲナーゼ（試薬３１Ｂ）を；分岐室２９ＣにＬ−アスパラギン酸（試薬３１Ｃ）を；分岐後チャンバ２３Ａに乳酸リチウム（試薬３１Ｄ）を；分岐後チャンバ２３ＢにＬ−アラニン（試薬３１Ｅ）を、それぞれ真空乾燥により配置した。
【０１３９】
送液操作を説明する。試料溶液３２として、終濃度１００Ｕ／Ｌ ＬＤＨと、１００Ｕ／Ｌ ＡＬＴと、２００Ｕ／Ｌ ＡＳＴになるように、５０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液
１８μＬに溶解させた溶液を用いた。試料溶液は目視で透明である。
【０１４０】
試料溶液３２をチャンバチップ１７Ｃの注入チャンバ２１に注入した。チャンバチップ１７Ｃを装着した回転基体本体（図２参照）を８００ｒｐｍで回転させたところ、溶液３２はチャンバチップ１７Ｃの誘導流路２４の入口端部２４ａで保持されて、注入チャンバ２１に留まった。続いて、回転体基体本体の回転を８００ｒｐｍから２０ｒｐｍ／秒の速度で上昇させ続けた。１２１０ｒｐｍにおいて、注入チャンバ２１内の溶液３２は誘導流路２４を通って、出口端部２４ｂから液滴様に飛翔し、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａに流入した。
【０１４１】
出口端部２４ｂから液滴様に飛翔する溶液３２は、まず分岐室２９Ａにのみ流入して、試薬３１Ａを溶解させて黄色を呈した。分岐室２９Ａに流入した溶液３２の液面は、流入量の増加に伴い障壁２２ｃの頂面に達して凸状に盛り上がった。液面の盛り上がり高さは、障壁２２ｃの頂面から０．６８ｍｍであった。その後に分岐室２９Ａ内の溶液３２は、隙間２８を通って（障壁２２ｃを乗り越えて）分岐室２９Ｂに移動した。分岐室２９Ａには、引き続き注入チャンバ２１から液体３２が流入したが、溶液３２は出口端部２４ｂから液滴として飛翔して、一旦、分岐室２９Ａに流入して、混合および拡散して黄色を呈した。
【０１４２】
分岐室２９Ｂに流入した溶液３２は、試薬３１Ｂを溶解させた。さらに、分岐室２９Ｂへの流入量の増加に伴い、溶液３２の液面は障壁２２ｃの頂面に達し、凸状に盛り上がった。その後、分岐室２９Ｂ内の溶液３２は、その後隙間２８を通って（障壁２２ｃ’を乗り越えて）分岐室２９Ｃに流入した。分岐室２９Ｃに流入した溶液３２は試薬３１Ｃを溶解させた。さらに、流入量の増加に伴い溶液３２ｂの液面は障壁２２ｃの頂面に達し、凸状に盛り上がった。その後、分岐室２９Ｃ内の溶液３２は隙間２８を通って（障壁２２ｃ”を乗り越えて）分岐室２９Ｄにまで達した。
【０１４３】
注入チャンバ２１から液体３２の流入が止まり、分岐室２９Ａ、２９Ｂおよび２９Ｃにはそれぞれ、４．９μＬ、５．１μＬおよび５．０μＬと、ほぼ同じ容積の溶液が分配された。残りの溶液は分岐室２９Ｄへと分配され、分岐室２９Ｄへ分配された溶液量はほぼ３μＬであった。溶液の色はすべて、黄色を呈していた。
【０１４４】
次に、回転速度を再度同じ上昇率で上昇させた。回転速度が２１２０ｒｐｍに達するまでに、分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａ、２９Ｂおよび２９Ｃのそれぞれから、分岐後チャンバ２３Ａ、２３Ｂおよび２３Ｃへの溶液３２の移動が生じた。分岐後チャンバ２３Ａ〜Ｃに溶液３２が送液されてから、３０℃雰囲気中で５分間反応させた。反応後の各分岐後チャンバ内の溶液の色は、目視で、分岐後チャンバ２３Ｃの溶液が最も濃く、分岐後チャンバ２３Ｂ、分岐後チャンバ２３Ａの溶液の順に薄かった。分岐後チャンバ２３Ａの溶液はまだ黄色を呈していた。
【０１４５】
分岐後チャンバ２３Ａでは、乳酸リチウム、ＮＡＤ、ジアホラーゼ、フェリシアン化カ
リウムが混ぜ合わされる。
ＬＤＨに起因する、乳酸＋ＮＡＤ⇔ピルビン酸＋ＮＡＤＨの酵素反応が起こり、ＬＤＨ
１００Ｕ／Ｌに相当する分だけ、最終的にジアホラーゼの酵素反応により、フェリシアン化カリウムがフェロシアン化カリウムに変化する。溶液の色が黄色から透明へと変化したことを示している。ＬＤＨ １００Ｕ／Ｌに相当する分変化は小さいので、溶液の色はほぼ黄色のままであったことを示している。
【０１４６】
一方、分岐後チャンバ２３Ｂでは、Ｌ−アラニン、２−オキソグルタル酸、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、ＮＡＤ、ジアホラーゼ、フェリシアン化カリウムが混ぜ合わされる。
Ｌ−アラニン＋２−オキソグルタル酸⇔ピルビン酸＋グルタミン酸の反応を触媒する酵素である、ＡＬＴ活性に応じた第一の反応で、グルタミン酸が生成する。
生成したグルタミン酸は、さらに、グルタミン酸＋ＮＡＤ⇔２−オキソグルタル酸＋ＮＡＤＨのグルタミン酸デヒドロゲナーゼが介在した第２の酵素反応によって変化し、ＡＬＴ １００Ｕ／Ｌに相当する分だけ最終的にジアホラーゼの酵素反応により、フェリシアン化カリウムがフェロシアン化カリウムに変化し、溶液の色が黄色から透明へと変化したことを示している。
【０１４７】
分岐後チャンバ２３Ｃでは、Ｌ−アスパラギン酸、２−オキソグルタル酸、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、ＮＡＤ、ジアホラーゼ、フェリシアン化カリウムが混ぜ合わされる。
Ｌ−アスパラギン酸＋２−オキソグルタル酸⇔ピルビン酸＋グルタミン酸の反応を触媒する酵素である、ＡＳＴ活性に応じた第一の反応で、グルタミン酸が生成する。
生成したグルタミン酸は、さらに、グルタミン酸＋ＮＡＤ⇔２−オキソグルタル酸＋ＮＡＤＨの酵素反応が起こり、ＡＳＴ ２００Ｕ／Ｌに相当する分だけ最終的にジアホラーゼの酵素反応により、フェリシアン化カリウムがフェロシアン化カリウムに変化し、溶液の色が黄色から透明へと変化したことを示している。
ＡＳＴ ２００Ｕ／Ｌに相当する分変化は大きいので、溶液の色はほぼ透明になるまで変化したことを示している。
【０１４８】
以上の結果に見られるように、本実施例に示したチャンバチップ１７は、注入チャンバ２１に供給した液体３２を分岐及び定量化でき、１つのチップ構成で複数種類の試薬応答を同時に精度よく検出することができることが確認できた。
【０１４９】
本出願は、２００７年７月６日出願の特願２００７−１７９０８０に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明の送液装置によれば、微量のサンプルで多項目の検査が可能となる。よって、本発明の送液装置は、ＰＯＣＴ用途のバイオセンサとしても有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】従来の送液装置の一例を示す部分平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る送液装置を示す模式的な平面図である。
【図３】実施の形態１のチャンバチップの平面図である。
【図４】図３のチャンバチップのIII−III線での断面図である。
【図５Ａ】注入チャンバへ試料溶液を注入した状態のチャンバチップの平面図である。
【図５Ｂ】回転速度ＲＶ１で回転中（オーバーフロー前）のチャンバチップの平面図である。
【図５Ｃ】分岐室２９Ａから分岐室２９Ｂへ溶液がオーバーフローしている状態のチャンバチップの平面図である。
【図５Ｄ】オーバーフローが終了したときのチャンバチップの平面図である。
【図５Ｅ】各分岐室から分岐後チャンバへ送液している状態のチャンバチップの平面図である。
【図６】溶液に作用する毛細管力と遠心力を示す模式図である。
【図７】チャンバチップの第１の代案を示す平面図であり、分岐室２９Ｂにのみ分岐後チャンバが接続されている。
【図８】チャンバチップの第１の代案を示す平面図であり、分岐チャンバが３つの分岐室を有する。
【図９】比較例のチャンバチップを示す模式的な平面図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１  基板
１１  送液装置
１２  回転基体
１３  回転軸
１４  モータ
１５  駆動回路
１６  回転基体本体
１６ａ  収容孔
１７  チャンバチップ
２１  注入チャンバ
２１ａ  注入チャンバの壁面
２２  分岐チャンバ
２２ａ  分岐チャンバの壁面
２２ｂ  分岐チャンバの壁面
２２ｃ  障壁
２３Ａ  分岐後チャンバ
２３Ｂ  分岐後チャンバ
２４  誘導流路
２４ａ  誘導流路の入口端部
２４ｂ  誘導流路の出口端部
２５Ａ  分岐後流路
２５ａ  入口端部
２５ｂ  出口端部
２５Ｂ  分岐後流路
２５ａ’  入口端部
２５ｂ’  出口端部
２６  注入口
２７  分岐チャンバの空気口
２８  隙間
２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ  分岐室
３０Ａ  分岐後チャンバの空気口
３０Ｂ  分岐後チャンバの空気口
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ    反応試薬
３２  溶液
３５  チャンバ基板
３６  下面基板
３７  上面基板
Ｃ  回転中心
Ｒ１，Ｒ２  回転方向
Ｒ３  注入チャンバ
Ｒ４  第１試料チャンバ
Ｒ５  オーバーフローチャンバ
Ｒ６  第２試料チャンバ
Ｘ１〜Ｘ４  毛管通路
Ｖ１〜Ｖ３  空気抜き用のチャンネル
ｄ  誘導流路２４の出口端部２４ｂからの延長線と、障壁２２ｃとの距離
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009008128.tif 000020
【図２】
2009008128.tif 000021
【図３】
2009008128.tif 000022
【図４】
2009008128.tif 000023
【図５Ａ】
2009008128.tif 000024
【図５Ｂ】
2009008128.tif 000025
【図５Ｃ】
2009008128.tif 000026
【図５Ｄ】
2009008128.tif 000027
【図５Ｅ】
2009008128.tif 000028
【図６】
2009008128.tif 000029
【図７】
2009008128.tif 000030
【図８】
2009008128.tif 000031
【図９】
2009008128.tif 000032
【国際調査報告】
2009008128.tif 000033
2009008128.tif 000034
2009008128.tif 000035
2009008128.tif 000036