(57)【要約】  本発明は、チャンバを有する流路部位を含む基板であって、基板内部に形成された流路部位のチャンバからチャンバへ、基板の回転速度に応じて段階的に送液することができる基板に関する。基板の内部の流路部位に、第１チャンバ、第２チャンバ、第３チャンバ、およびそれらを連通させる流路を形成する。さらに、第１チャンバの幅および／または深さを、第２チャンバの幅および／または深さよりも小さくする。それにより、第１チャンバにおいて遠心力を受ける溶液の体積を、第２チャンバにおいて遠心力を受ける溶液の体積よりも大きくする。
2008139697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心線まわりに回転可能であり、その内部に形成された流路部位を含む基板であって、
前記流路部位は、
Ａ）注入口を有する第１チャンバと、
Ｂ）前記第１チャンバよりも前記回転中心線から離れた部位に配置された第２チャンバと、
Ｃ）空気口を介して基板の外部雰囲気と接続するチャンバであって、前記第２チャンバよりも前記回転中心線から離れた部位に配置された第３チャンバと、
Ｄ）前記第１チャンバと前記第２チャンバとを連通させ、
前記第１チャンバと接続し、前記注入口よりも前記回転中心線から離れた部位に配置された第１流路端部、および
前記第２チャンバと接続する第２流路端部を備える第１流路と、
Ｅ）前記第２チャンバと前記第３チャンバとを連通させ、
前記第２チャンバと接続し、前記回転中心線と前記第２流路端部とを結ぶ直線上に配置されない第３流路端部、および
前記第３チャンバと接続し、前記空気口および第２流路端部よりも前記回転中心線から離れた部位に配置された第４流路端部を備える第２流路とを有し、
前記第１、第２、第３チャンバの順に、微少量の溶液を段階的に送液することができ、
前記第１流路端部の近傍における第１チャンバの底面の断面積が、前記第１流路端部の近傍における前記第１流路の断面積よりも大きく、
前記第１チャンバに一定量の溶液を収容して、前記回転中心線まわりに回転させたときの、前記第１流路端部から、前記回転中心線へ向かう求心方向に沿った前記溶液の液面までの距離である第１仮想チャンバ長さが、前記第２チャンバに前記一定量の溶液を収容して、前記回転中心線まわりに回転させたときの、前記第３流路端部から、前記回転中心線へ向かう求心方向に沿った前記溶液の液面までの距離である第２仮想チャンバ長さよりも長い、基板。
【請求項２】
前記第３流路端部の断面積が、前記第１流路端部の断面積と同じかまたは大きい、請求項１に記載の基板。
【請求項３】
前記第１流路端部の近傍における第１チャンバの幅が、前記第３流路端部の近傍における前記第２チャンバの幅よりも狭い、請求項１に記載の基板。
【請求項４】
前記第１流路端部の近傍における第１チャンバの深さが、前記第３流路端部の近傍における第２チャンバの深さよりも浅い、請求項１に記載の基板。
【請求項５】
前記第１流路端部と第２流路端部を除く前記第１流路の幅、および前記第３流路端部と第４流路端部を除く前記第２流路の幅が４μｍ以上６０μｍ未満であり、
前記第１流路端部の近傍における前記第１流路の断面積、および前記第３流路端部の近傍における前記第２流路の断面積が、遠心方向へいくにしたがって、変わらないかまたは大きくなり、かつ
前記第２流路端部の近傍における前記第１流路の断面積、および前記第４流路端部の近傍における前記第２流路の断面積が、遠心方向へいくにしたがって大きくなる、請求項１に記載の基板。
【請求項６】
前記第１流路端部と第２流路端部を除く前記第１流路の深さ、および前記第３流路端部と第４の流路端部を除く前記第２流路の深さが４μｍ以上６０μｍ未満であり、
前記第１流路端部の近傍における前記第１流路の断面積、および前記第３流路端部の近傍における前記第２流路の断面積が、遠心方向へいくにしたがって、変わらないかまたは大きくなり、かつ
前記第２流路端部の近傍における前記第１流路の断面積、および前記第４流路端部の近傍における前記第２流路の断面積が、遠心方向へいくにしたがって大きくなる、請求項１に記載の基板。
【請求項７】
前記第２チャンバは空気口を備え、かつ前記空気口を除いて空間的に閉じられている、請求項１に記載の基板。
【請求項８】
前記流路部位は、第２チャンバＡおよび第２チャンバＢを含む二以上の第２チャンバを有し、第２チャンバＡは第２チャンバＢよりも前記回転中心線の近くに配置され、
前記基板に形成された、第２チャンバＡと、第２チャンバＢとを連通させ、
前記第２流路端部よりも前記回転中心線から離れた部位にて、第２チャンバＡと接続し、前記回転中心線と前記第２流路端部とを結ぶ直線上に配置されない第５流路端部と、
前記第２チャンバＢと接続する第６流路端部とを有する第３流路を備え、
前記第２チャンバＡに一定量の溶液を収容して、前記回転中心線まわりに回転させたときの、前記第５流路端部から、前記回転中心線へ向かう求心方向に沿った前記溶液の液面までの距離である第２Ａ仮想チャンバ長さが、
前記第２チャンバＢに一定量の溶液を収容して、前記回転中心線まわりに回転させたときの、前記第３流路端部から前記回転中心線へ向かう求心方向に沿った前記溶液の液面までの距離である第２Ｂ仮想チャンバ長さよりも長い、請求項１に記載の基板。
【請求項９】
前記基板は二以上の流路部位を含む、請求項１に記載の基板。
【請求項１０】
前記基板は、前記回転中心線として作用する中心軸を備える、請求項９に記載の基板。
【請求項１１】
前記第１流路端部および前記第３流路端部が疎水性である、請求項１に記載の基板。
【請求項１２】
前記第１流路端部、前記第３流路端部および前記第５流路端部が疎水性である、請求項８に記載の基板。
【請求項１３】
前記第１流路および前記第２流路の全体が疎水性である、請求項１に記載の基板。
【請求項１４】
前記第１流路、前記第２流路の全体および前記第３流路の全体が疎水性である、請求項８に記載の基板。
【請求項１５】
前記流路部位の全体が疎水性である、請求項１に記載の基板。
【請求項１６】
前記第１チャンバに液体が収容された請求項１に記載の基板を準備する工程；
前記基板を回転中心線まわりに、第１回転速度ｒｐｍ１で回転させる工程；
前記基板を前記第１回転速度ｒｐｍ１より大きな第２回転速度ｒｐｍ２で回転させる工程を含む、多段送液方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の基板、および前記基板を前記回転中心線まわりに回転させる回転駆動部を備える、多段送液装置。
【請求項１８】
前記回転駆動部は、前記基板を前記回転中心線まわりに回転させるモータと、前記モータに速度特性を与える速度特性印加部とを含む、請求項１７に記載の多段送液装置。
【請求項１９】
前記回転駆動部は、回転中の前記基板の回転速度を測定する回転速度測定器と、前記回転速度測定器の測定した回転速度に基づいて、前記速度特性印加部が前記モータに与える速度特性を補正する回転速度補正部とをさらに含む、請求項１８に記載の多段送液装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバを有する流路部位を含む基板、およびそれを含む送液装置に関する。特に本発明は、微量な液体の流れを制御して、基板の流路部位が有するチャンバからチャンバへ段階的に送液するための多段送液装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な健康診断チップが開発されている。これら健康診断チップのほとんどは、マイクロタス（μ−ＴＡＳ：Micro Total Analysis System）と呼ばれる微小な流路部位を有するカード型のデバイスである。流路を微細化すると、生体から抽出するサンプル量の必要量は微量となる点で、非常に有用である。また、流路の微細化により健康診断チップを含む装置全体を小型化できれば、比較的大規模の病院だけでなく、診療所や家庭での診断を行うＰＯＣＴ（Point of care test：その場診断）用途に適用できる。【０００３】
マクロな系では、送液手段としてポンプが一般的に用いられる。しかしながら、極少量の流体を扱う微小流路では、ポンプに接続したチューブで発生する無効体積（デッドボリューム）の影響を無視することができない。したがってポンプは、ＰＯＣＴ用途で用いられるチップの送液手段としては適さないことが多い。【０００４】
ＰＯＣＴ用途で好適に用いられる送液方法の一つに、遠心力を駆動源とした方法がある（例えば、特許文献１〜５）。遠心力による送液方法には、デッドボリュームが発生せず、同時かつ並列に多数の処理を実行できるなどの長所がある。【０００５】
例えば非特許文献１に記載の基板は、複数の微小チャンバとマイクロ流路を有し、各微小チャンバをつなぐマイクロ流路の幅を調整している。具体的には、約１０μｍから約１００μｍの範囲で、回転中心から遠いマイクロ流路ほど、その幅を狭くしている。それにより、回転中心線から遠いマイクロ流路ほど、大きな毛細管力を発生する。
マイクロ流路に発生する毛細管力によって送液が阻止されている微小チャンバ内の液体を、基板の回転により発生する遠心力によって、隣接する遠心方向の微小チャンバへと送液する。微小チャンバ内の液体を送液するのに必要な遠心力は、マイクロ流路に発生する毛細管力に相当する。前述の通りマイクロ流路に発生する毛細管力は、回転中心線から遠ざかるに従って大きくされている。よって、回転速度を上げなければ、一つの微小チャンバから隣接する遠心方向の微小チャンバへと液体を送液することができない。その結果、段階的な送液を実現している。
【特許文献１】特開２０００−０６５７７８号公報
【特許文献２】特表２００１−５０３８５４号公報
【特許文献３】特表２００２−５０３３３１号公報
【特許文献４】特許第３３５６７８４号公報
【特許文献５】特許第３４６９５８５号公報
【非特許文献１】Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ ２０００，ｐｐ．３１１−３１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１に開示されたチャンバ多段送液基板では、流路の幅に関して２つの制約がある。【０００７】
第一の制約は、チャンバの部位（回転中心からの距離）に応じて可変させる流路の幅を、流路の深さと同等か、またはそれ以下とすることである。本発明者らは、前記第一の制約に反して、流路幅が流路深さよりも大きい扁平流路を含む基板を用いて、多段送液を試みた。チャンバ段数を３段として、内周側の流路幅を７５０μｍ；外周側の流路幅を３００μｍ；流路深さを１５μｍとしたが、多段送液をすることができなかった。具体的には、第一の回転速度で基板を回転すると、最内周のチャンバの溶液は、次に接続されているチャンバで留まることなく、最外周のチャンバまで一気に送液された。【０００８】
上記実験において所望の送液動作が実現しなかった理由は、流路幅（７５０μｍ、３００μｍ）を、流路深さ（１５μｍ）よりも大きくしたためであると考えられる。流路断面にかかる毛細管力による圧力は、流路断面の周囲長に比例し、流路の断面積に反比例する。したがって、流路断面にかかる毛細管力を大きく増加させるためには、断面積の増加分よりも、周囲長の増加分を大きくする必要がある。そのためには、幅・深さで構成される流路の断面のうち、一番短い寸法を小さくしなければならない。【０００９】
第二の制約は、回転中心線から遠いマイクロ流路ほど、その幅をより狭くすることである。約１０μｍから約１００μｍの幅もしくは深さを有する流路は、一般にフォトリソグラフィー技術を用いて作製される。流路の幅は、フォトマスクの線幅を変えることにより調整されうるが、流路幅を狭くするには作製限界がある。チャンバの段数が増加するにしたがって、より狭い幅の流路の作製が必要となる。しかしながら、流路深さが１００μｍの流路において、流路の幅を約１μｍ以下に、すなわちアスペクト比を１００以上とすることは、現状の技術では不可能である。また、流路の深さはエッチング深さによって決定されるため、各流路に相当する局所的な領域を異なる深さに形成することは難しい。【００１０】
以上の通り、マイクロ流路の断面積を調整して、段階的な送液を実現する基板を作製するプロセスは負荷が大きい。さらに、多段階的な送液を実現する基板を作製することは、不可能な場合もある。【００１１】
しかも、非特許文献１において送液試料として電解質水溶液を用いて実験がされているが、生体試料（たとえば、ヒト血漿）は電解質水溶液に比べて粘度が高く、マイクロ流路を流れにくい。また、多種のタンパクが混在した溶液は、マイクロ流路の内壁に付着性タンパクを吸着させやすく、マイクロ流路を閉窄しかねない。【００１２】
そこで本発明の目的は、微小チャンバどうしを連通するマイクロ流路の断面積を、流路毎に変えることなく、微小チャンバから微小チャンバへと、基板の回転速度に応じて段階的に送液することができる基板を提供することである。さらに本発明の目的は、当該基板を負荷の少ないプロセスで作製することである。【００１３】
また本発明の目的は、吸着抑制処理などをマイクロ流路に加えることなく、生体試料を滞りなく流すことができる基板を提供することである。【００１４】
さらに本発明の目的は、本発明の基板を用いて、微小チャンバから微小チャンバへと段階的に送液する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第一は、以下に示す微少量の溶液を段階的に送液することができる基板に関する。【００１６】
［１］  回転中心線まわりに回転可能であり、その内部に形成された流路部位を含む基板であって、
前記流路部位は、Ａ）注入口を有する第１チャンバと、Ｂ）前記第１チャンバよりも前記回転中心線から離れた部位に配置された第２チャンバと、Ｃ）空気口を介して基板の外部雰囲気と接続するチャンバであって、前記第２チャンバよりも前記回転中心線から離れた部位に配置された第３チャンバと、Ｄ）前記第１チャンバと前記第２チャンバとを連通させ、前記第１チャンバと接続し、前記注入口よりも前記回転中心線から離れた部位に配置された第１流路端部、および前記第２チャンバと接続する第２流路端部を備える第１流路と、Ｅ）前記第２チャンバと前記第３チャンバとを連通させ、前記第２チャンバと接続し、前記回転中心線と前記第２流路端部とを結ぶ直線上に配置されない第３流路端部、および前記第３チャンバと接続し、前記空気口および第２流路端部よりも前記回転中心線から離れた部位に配置された第４流路端部を備える第２流路とを有し、
前記第１、第２、第３チャンバの順に、微少量の溶液を段階的に送液することができ、
前記第１流路端部の近傍における第１チャンバの底面の断面積が、前記第１流路端部の近傍における前記第１流路の断面積よりも大きく、
前記第１チャンバに一定量の溶液を収容して、前記回転中心線まわりに回転させたときの、前記第１流路端部から、前記回転中心線へ向かう求心方向に沿った前記溶液の液面までの距離である第１仮想チャンバ長さが、前記第２チャンバに前記一定量の溶液を収容して、前記回転中心線まわりに回転させたときの、前記第３流路端部から、前記回転中心線へ向かう求心方向に沿った前記溶液の液面までの距離である第２仮想チャンバ長さよりも長い、基板。【００１７】
本発明の第二は、以下に示す微少量の溶液を段階的に送液することができる多段送液方法に関する。【００１８】
前記第１チャンバに液体が収容された前記本発明の基板を準備する工程；
前記基板を回転中心線まわりに、第１回転速度ｒｐｍ１で回転させる工程；
前記基板を前記第１回転速度ｒｐｍ１より大きな第２回転速度ｒｐｍ２で回転させる工程を含む、多段送液方法。【００１９】
本発明の第三は、以下に示す微少量の溶液を段階的に送液することができる多段送液装置に関する。【００２０】
前記本発明の基板、および前記基板を前記回転中心線まわりに回転させる回転駆動部を備える、多段送液装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の基板により、流路部位のチャンバからチャンバへと基板の回転速度に応じて段階的に送液することができる。この段階的送液は、流路部位のチャンバの形状を、回転中心線から遠ざかる距離に応じて調整することで「仮想チャンバ長さ」を制御していることにより実現される。したがって、チャンバどうしをつなぐ流路の断面積や形状を、流路ごとに変化させる必要がなく、同様の流路幅や流路深さに設計できる。【００２２】
本発明の基板において、チャンバの流路端部に作用する遠心力を発生させる溶液の体積を、より外周に配置されたチャンバほど小さくしている。遠心力は回転中心線からの距離に応じて増加する性質を有するが、本発明の基板では、より外周に配置されたチャンバほど、毛細管力を超えるための遠心力を発生させる回転速度が高くされている。その結果、チャンバからチャンバへと基板の回転速度に応じて段階的に送液することができる。【００２３】
また、マイクロ流路の形状（端部付近の断面積）を調整することで、生体試料をより確実に段階的にチャンバ間を送液することができる。本発明の基板は実用性が高く、基板に種々の機能を持たせることも可能である。さらに、送液する溶液の体積が微量であっても、段階的送液が実現される。本発明の基板の作製は容易であり、作製プロセスの負荷が少ない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態１に係る送液装置を示す模式的な構成図である。
【図２】実施の形態１に係る基板の部分拡大平面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線での部分断面図（図３Ａ）と、それに対応する平面図（図３Ｂ）である。
【図４】第一の例の基板の分解斜視図である。
【図５】第二の例の基板の分解斜視図である。
【図６】第三の例の基板の分解斜視図である。
【図７】第四の例の基板の分解斜視図である。
【図８】実施の形態１に係る送液装置を用いて段階的送液を行なうためのフローチャートである。
【図９Ａ】実施の形態１に係る送液装置の基板において、段階的送液の回転操作における溶液に作用する力を説明するための概略平面図。第１チャンバに溶液が保持されている状態を示す。
【図９Ｂ】実施の形態１に係る送液装置の基板において、段階的送液の回転操作における溶液に作用する力を説明するための概略平面図である。第１チャンバから第１流路に溶液が流入するときの状態を示す。
【図９Ｃ】実施の形態１に係る送液装置の基板において、段階的送液の回転操作における溶液に作用する力を説明するための概略平面図である。第１流路を溶液が流れるときの状態を示す。
【図９Ｄ】実施の形態１に係る送液装置の基板において、段階的送液の回転操作における溶液に作用する力を説明するための概略平面図である。第２チャンバへ溶液が流入する状態を示す。
【図９Ｅ】実施の形態１に係る送液装置の基板において、段階的送液の回転操作における溶液に作用する力を説明するための概略平面図である。第２チャンバに溶液が保持されている状態を示す。
【図９Ｆ】実施の形態１に係る送液装置の基板において、段階的送液の回転操作における溶液に作用する力を説明するための概略平面図である。第３チャンバに溶液が流入している状態を示す。
【図１０】実施の形態２に係る基板の部分拡大平面図である。
【図１１】図１０のII−II線での部分断面図（図１１Ａ）と、それに対応する平面図（図１１Ｂ）である。
【図１２】実施の形態３に係る基板の部分拡大平面図である。
【図１３】図１２のIII−III線での部分断面図（図１３Ａ）と、それに対応する平面図（図１３Ｂ）である。
【図１４】実施の形態３に係る送液装置を用いて段階的送液を行なうためのフローチャートである。
【図１５】実施の形態４に係る基板の部分拡大平面図である。
【図１６】実施の形態５に係る基板を示す模式的な構成図である。
【図１７】実施例で作製した基板の流路部位を説明するための基板平面図である。
【図１８】実施例１の基板における、送液する溶液量と、チャンバから送液が開始される回転速度を計算した結果を示すグラフである。
【図１９】比較例１の基板における、送液する溶液量と、チャンバから送液が開始される回転速度を計算した結果を示すグラフである。
【図２０】実施例２の基板における、送液する溶液量と、チャンバから送液が開始される回転速度を計算した結果を示すグラフである。
【図２１】比較例２の基板における、送液する溶液量と、チャンバから送液が開始される回転速度を計算した結果を示すグラフである。
【図２２】実施例３の基板における、送液する溶液量と、チャンバから送液が開始される回転速度を計算した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
１．本発明の基板について
本発明の基板は流路部位を有する。基板の内部に流路部位が形成されており、１または２以上の流路部位が形成されている。流路部位のそれぞれは、２以上のチャンバおよびチャンバ同士を連通させる流路を有する。【００２６】
本発明の基板を、回転中心線周りに回転させることによって、流路部位に提供された溶液は、各チャンバに段階的に送液されうる。基板の回転方向は、前記回転中心線に対して直交する仮想の線に対して直交し、かつこの仮想の線と同一の平面上にある方向と定義される。例えば、基板が回転軸に固定される場合に、回転軸の半径方向に対して直交する接線方向が回転方向である。回転方向は、平面視で回転中心線に対して時計方向および反時計方向のいずれでもよい。【００２７】
基板の外形形状は円盤形に限定されず、立方体、直方体、五角形などの多角形、または星形などであってもよい。【００２８】
流路部位は、第１チャンバ、第２チャンバおよび第３チャンバを有し、いずれのチャンバも基板の内部に形成されている。第１チャンバ、第２チャンバ、第３チャンバの外形形状は限定されず、略長方形状、円柱など任意に設定される。【００２９】
第１チャンバは注入口を有し、前記注入口から溶液を供給される。第１チャンバは、注入口以外は、空間的に密閉されていることが好ましい。注入口は、第１チャンバの任意の部位に配置されうる。第２チャンバは第１チャンバよりも前記回転中心線から離れた位置に配置され、空間的に密閉され得る。第３チャンバは空気口を有し、前記空気口を介して基板の外部雰囲気と接続している。第３チャンバは、第２チャンバよりも前記回転中心線から離れた位置に配置される。
したがって、回転中心線から第１チャンバ、第２チャンバ、第３チャンバの順に配置される。【００３０】
第２チャンバは空気口を備え、空気口を除いて空間的に閉じられていてもよい。空気口を備えない第２チャンバに、第１チャンバから溶液が送液されると、第２チャンバに存在していた気体は、第２流路を介して通じる第３チャンバに設けられた空気口から排出される。しかし、空気口を備えない第２チャンバがある程度の溶液で満たされると、第２チャンバに接している第２流路の入口端部（第３流路端部）が溶液で塞がれてしまうため、空気の逃げ道がなくなる。そのため、第２チャンバへの溶液の流入が止まってしまうことがある。よって、第２チャンバに空気口を設けることで、第２チャンバに確実に送液することができる。【００３１】
各チャンバに形成される注入口または空気口の断面形状は、円形、楕円形、多角形、または他の形状であってもよい。空気口は、空気を透過させるが溶液は透過させない材料を用いて形成してもよい。この場合、基板の回転時の溶液の漏れを考慮する必要がないので、空気口を比較的大きな面積とすることができる。【００３２】
流路部位は、第１チャンバと第２チャンバを連通させる第１流路、および第２チャンバと第３チャンバを連通させる第２流路をさらに有する。【００３３】
第１流路は、第１チャンバと接続する第１流路端部を有し、第１流路端部は前記注入口よりも回転中心線から離れた部位に配置される。また第１流路は、第２チャンバと接続する第２流路端部をも有し、第２流路端部は第２チャンバの回転中心線側にあることが好ましい。【００３４】
第２流路は、第２チャンバと接続する第３流路端部を有し、第３流路端部は第２チャンバのうち回転中心線から離れた部位に配置されることが好ましい。第３流路端部は、回転中心と第２流路端部とを結ぶ直線上にないことを特徴とする。また第２流路は、第３チャンバと接続する第４流路端部も有する。【００３５】
第１流路の第１流路端部（第１チャンバとの接続部）の断面積に対して、第２流路の第３流路端部（第２チャンバとの接続部）の断面積を、同じかまたは大きくすることができる。従来の基板では、回転中心から遠い流路ほど、その断面積を小さくして毛細管力を高めた。しかしながら本発明の基板は、チャンバの形状を適切に変更することによって、チャンバ内の溶液が受ける遠心力を調整するので（後述）、回転中心から遠い流路ほど、流路の断面積を小さくする必要がなく、一定にすることも、大きくすることもできる。ただし、流路の断面積を調整することは、一般的に作製プロセスの負荷を高めるので、同じ断面積にすることが好ましい。
「流路端部の断面積」とは、流路端部近傍の断面積が一定でない場合には、最小の断面積を意味する。【００３６】
本発明の基板の流路部位は「第１仮想チャンバ長さ」が「第２仮想チャンバ長さ」よりも長いことを特徴とする。
「第１仮想チャンバ長さ」とは、第１チャンバに一定量（「仮想チャンバ体積」ともいう）の溶液を収容して、基板を回転中心線まわりに回転させて液面を形成させたときの、第１流路端部から、基板の回転中心に向かう方向（求心方向）に沿った前記液面までの距離を意味する。
同様に「第２仮想チャンバ長さ」とは、第２チャンバに一定量の溶液を収容して、基板を回転中心線まわりに回転させて液面を形成させたときの、前記第３流路端部から、基板の回転中心に向かう方向（求心方向）に沿った前記液面までの距離を意味する。
つまり、第１チャンバおよび第２チャンバに同一量の溶液を収容した場合に、第１仮想チャンバ長さは、第２仮想チャンバ長さよりも長くなる。【００３７】
詳細は後述するが、チャンバに収容された溶液は、基板の回転による遠心力を受けて流路に流入しようとする。該遠心力を受ける溶液の体積は、前記「仮想チャンバ長さ」が長いほど大きくなる。よって、仮想チャンバ長さが長いほど、チャンバ内の溶液が流路へ流入しやすくなる。
本発明の基板は「第１仮想チャンバ長さ」が「第２仮想チャンバ長さ」よりも長いので、第１チャンバ内の溶液を第１流路へ流入させるために必要な力（遠心力）よりも、第２チャンバ内の溶液を第２流路へ流入させるために必要な力（遠心力）を大きくすることができる。したがって遠心力（基板の回転速度）を制御することによって、溶液を、第１チャンバから第２チャンバ、次に第２チャンバから第３チャンバへと段階的に送液することが可能となる。【００３８】
「第１仮想チャンバ長さ」を「第２仮想チャンバ長さ」よりも長くする手段の例には、１）第１チャンバの幅を、第２チャンバの幅よりも狭くする；２）第１チャンバの深さを、第２チャンバの深さよりも浅くする、ことが含まれる。もちろん当該手段が、前記２つの手段に限定されるわけではなく、例えば１）と２）を組み合わせてもよい。【００３９】
１）第１チャンバの幅を、第２チャンバの幅よりも狭くする場合
第１チャンバ全体の幅を、第２チャンバの幅よりも狭くする必要は必ずしもない。第１仮想チャンバ長さを、第２仮想チャンバ長さよりも長くすればよいので、少なくとも第１流路端部の近傍における第１チャンバの幅が、第３流路端部の近傍における第２チャンバの幅よりも狭いことが好ましい。また、第１流路端部の近傍における第１チャンバの幅は、第１流路端部の近傍における第１流路の幅よりも広くすることが好ましい。【００４０】
２）第１チャンバの深さを、第２チャンバの深さよりも浅くする場合
第１チャンバ全体の深さを、第２チャンバの深さよりもする必要は必ずしもない。第１仮想チャンバ長さを、第２仮想チャンバ長さよりも長くすればよいので、少なくとも第１流路端部の近傍における第１チャンバの深さが、第３流路端部の近傍における第２チャンバの深さよりも浅いことが好ましい。また、第１流路端部の近傍における第１チャンバの深さを、第１流路端部の近傍における第１流路の深さよりも深くすることが好ましい。【００４１】
チャンバは、流路よりも大きな容積を有するので、チャンバの幅や深さの調整は、流路の幅や深さの調整と比べて容易である。【００４２】
本発明の基板の各流路は、微細な流路である必要がある。適度な毛細管力を発生させて、溶液をチャンバに保持するためである。具体的には、第１流路および第２流路の幅を、例えば４μｍ以上２０００μｍ以下とすることが好ましい。
第１流路の断面積と、第２流路の断面積とは同一であってもよく、同じ流路幅や流路深さを有していてもよい。同じ流路幅や流路深さとすれば、流路の作製が容易であり、作製プロセスに負荷がかからない。【００４３】
本発明の基板の各流路の形状は特に限定されず、適宜調整される。
例えば血漿などの生体試料を、微細なマイクロ流路（例えば、４μｍ以上６０μｍ以下の幅を有するマイクロ流路）に流すと、その粘性などによって流れにくく、さらに混在するタンパク質が、マイクロ流路の内壁に付着してマイクロ流路を閉窄することがある。そのため、微細なマイクロ流路の形状を適切に調整して、血漿などの生体試料であっても、滞りなく確実に段階送液することが好ましい。【００４４】
生体試料などを確実に送液するため、本発明の基板の第１流路端部の近傍における第１流路の断面積、および第３流路端部の近傍における第２流路の断面積のそれぞれを、遠心方向へいくにしたがって一定にするかまたは大きくし；かつ、第２流路端部の近傍における第１流路の断面積、および第４流路端部の近傍における第２流路の断面積のそれぞれを、遠心方向へいくにしたがって大きくすることが好ましい。
第１流路の断面積を、第１流路端部から第２流路端部に至るまで徐々に大きくしてもよく；また第２流路の断面積を、第３流路端部から第４流路端部に至るまで徐々に大きくしてもよい。【００４５】
このように、各流路の端部の形状（断面積の大きさ）を調整することによって、第１流路端部と第２流路端部を除く第１流路の幅、および第３流路端部と第４流路端部を除く第２流路の幅が４μｍ以上６０μｍ未満であっても、本発明の基板の流路部位に生体試料を確実に送液することができる。
同様に、各流路の端部の形状（断面積の大きさ）を調整することによって、第１流路端部近傍と第２流路端部近傍を除く第１流路の深さ、および第３流路端部と第４流路端部を除く第２流路の深さが、４μｍ以上６０μｍ未満であっても、本発明の基板の流路部位に生体試料を確実に送液することができる。【００４６】
第１流路端部および第３流路端部、ならびに存在するのであれば（後述する）第５流路端部（つまり「各流路の上流側の端部」）の内壁は、疎水性を有することが好ましい。チャンバ内の溶液が、流路端部で自発的に濡れることによって、遠心力を受けることなく各流路へ流入することを防止するためである。【００４７】
疎水性を付与するには、各流路端部を構成する材料を疎水性材料とするか、または各流路端部の内壁面に疎水性を付与する処理を施せばよい。
各流路の上流側の端部が疎水性を有していれば、各チャンバに収容された溶液を、当該端部において保持することができる。具体的には、流路の断面積が十分に小さく、かつ流路端部が疎水性を有していれば、溶液は表面張力により流路へ浸入せず、流路端部に保持される。【００４８】
また各流路の内壁の全面が疎水性を有していてもよい。流路の内壁の全面が疎水性であれば、チャンバ内の溶液を、流路端部だけでなく流路全体で保持できるので、保持力が高まる。
流路全体が疎水性を有していれば、基板の所定時間の回転により、所望量のチャンバ内の溶液を次のチャンバに送液することができる。つまり、回転時間を制御することにより、より正確に所望量の溶液をチャンバからチャンバに送液することができる。また、所定量の溶液をチャンバからチャンバに送液するために必要な時間を制御できるので、各チャンバにおける反応時間を制御することができる。【００４９】
さらに流路部位（チャンバを含む）の内壁の全面が疎水性を有していてもよい。また、基板の材料を疎水性材料にすれば、流路部位の内壁の全面に疎水性を容易に付与することができる。よって、基板の生産性が向上する。【００５０】
疎水性材料の例には、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、炭化ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素等に代表される半導体材料；アルミナ、サファイア、フォルステライト、炭化ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素の群から選ばれる無機絶縁材料；ポリエチレン、エチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、不飽和ポリエステル、含フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル・ブタジエンスチレン共重合体、シリコン樹脂、ポリフェニレンオキサイド及びポリスルホン等の群から選ばれる有機材料が含まれる。好適に用いられる疎水性材料は、ＰＥＴ、ＰＣである。【００５１】
疎水性を付与する処理の例には、フッ素系樹脂の塗布、シリコン系物質の塗布などがある。好適には、フッ素系樹脂を塗布する。【００５２】
本発明の基板の流路部位は、複数の第２チャンバ、例えば第２チャンバＡおよび第２チャンバＢを有していてもよい。第２チャンバＡは、第２チャンバＢよりも回転中心の近くに配置され、第３流路を介して互いに連通している。【００５３】
第３流路は、第２チャンバＡと接続する第５流路端部、および第２チャンバＢと接続する第６流路端部とを有する。第５流路端部は、第２チャンバＡの、回転中心から離れた部位に配置され、かつ回転中心線と第２流路端部とを結ぶ直線上に配置されないことを特徴とする。【００５４】
基板の流路部位に、第２チャンバＡおよび第２チャンバＢがある場合は「第２Ａ仮想チャンバ長さ」を「第２Ｂ仮想チャンバ長さ」よりも長くする。
「第２Ａ仮想チャンバ長さ」とは、第２チャンバＡに一定量（「仮想チャンバ体積」ともいう）の溶液を収容して、基板を回転中心線周りに回転させて液面を形成させたときの、第５流路端部から、基板の回転中心に向かう方向（求心方向）に沿った前記液面までの距離を意味する。
「第２Ｂ仮想チャンバ長さ」とは、第２チャンバＢに一定量（「仮想チャンバ体積」ともいう）の溶液を収容して、基板を回転中心線周りに回転させて液面を形成させたときの、第６流路端部から、基板の回転中心に向かう方向（求心方向）に沿った前記液面までの距離を意味する。【００５５】
第２チャンバの数を増やすことにより、送液の段数を増やすことができる。したがって、送液する溶液を混合したり、化学物質と反応させたりするなどの機能を増やすことができる。よって、一つの流路部位で複雑な処理を簡便に行うことが可能となる。【００５６】
本発明の基板は、２以上の流路部位を有していてもよい。前記の通り各流路部位は、第１〜第３チャンバ、および前記第１〜第２流路を有する。さらに各流路部位は、複数の第２チャンバを有する場合は、第３流路を備える。【００５７】
２以上の流路部位を有する基板を用いれば、基板の回転により２以上の流路部位に同時に遠心力を作用させることができる。例えば、第１回転速度の印加によって、各流路部位の第１チャンバ内の溶液を同時に第２チャンバに送液することができる。よって、並列処理数を増加させて、多数の検体を短時間で処理することができる。したがって、流路部位を集積化により並列処理数を増加させて、多数の検体を短時間で処理することができる。【００５８】
また流路部位ごとに、それに含まれるチャンバや流路の構造を変えてもよく、それにより、流路部位ごとに異なる回転速度で独立に送液を制御することができる。したがって、一の基板で複数種類の測定シーケンスを同時に実施できる。例えば、流路部位１では１段反応のグルコース測定を、流路部位２では３段反応のコレステロール測定を実施でき、多項目化に適する。【００５９】
一つの基板に複数の流路部位を形成することは、基板の製造コスト面からみても、一つの検体の処理コストを下げることに貢献する。【００６０】
本発明の基板は、回転中心線として作用する中心軸を備えていてもよい。中心軸を備えていれば、基板を回転駆動部に取り付ける機構を準備する必要がなく、基板自体をそのまま回転させることができ、送液装置が簡便になる。また、この構成は、基板の製造コスト面から見ても、一の検体の処理コストを下げる。【００６１】
２．本発明の送液方法について
本発明の送液方法は、本発明の基板の流路部位に含まれる各チャンバに、溶液を送液する方法である。本発明の送液方法を、その簡単なメカニズムを含めて以下に説明する。【００６２】
本発明の送液方法は、Ａ）本発明の基板を回転中心線まわりに、第１回転速度ｒｐｍ１で回転させる工程、Ｂ）基板を第１回転速度ｒｐｍ１より大きな第２回転速度ｒｐｍ２で回転させる工程を含み、基板の流路部位のチャンバに段階的に送液する方法である。【００６３】
本発明の基板の流路部位の第１チャンバに注入口を通して注入された溶液は、毛細管力によって、第１流路の第１流路端部で保持される。このときの毛細管力を「第１毛細管力」とする。
基板を第１回転速度で回転方向に回転させると、第１流路端部で保持されている溶液に、遠心方向（すなわち回転中心線から遠ざかる方向）の「第１遠心力」が作用する。第１遠心力が作用する溶液の体積は、第１流路端部の断面を底面積として、第１仮想チャンバ長さ（前述）を高さとした立方体領域に相当する。第１遠心力が、第１毛細管力を上回ると、第１チャンバ内の溶液が、第１流路に流れ込み、第２チャンバに送液される。第２チャンバ内の空気は空気口を介して外部に排出される。【００６４】
第２流路の入口端部である第３流路端部は、第１流路の出口端部である第２流路端部と回転中心とを結ぶ直線上に配置されない。よって、第１流路から第２チャンバに流れ込んだ溶液は、第３流路端部で「第２毛細管力」を受ける。【００６５】
第１流路の断面積と第２流路の断面積を等しくすれば、「第２毛細管力」と「第１毛細管力」を等しくすることができる。一方、第３流路端部にかかる「第２遠心力」は、回転軸からの距離が遠いため「第１遠心力」よりも、通常は大きくなる。【００６６】
前述の通り、第２チャンバの「第２仮想チャンバ長さ」は、第１チャンバの「第１仮想チャンバ長さ」より短い。「第２遠心力」がかかる溶液の体積は、第３流路端部を底面積として第２仮想チャンバ長さを高さとした立方体領域に相当するため、第１チャンバにおいて「第１遠心力」を受けた溶液の体積と比べて小さくなる。【００６７】
第１チャンバにおいて「第１遠心力」を受ける溶液の体積と、第２チャンバにおいて「第２遠心力」を受ける溶液の体積との差が大きければ、回転軸からの距離の差による「第１遠心力」と「第２遠心力」との差を相殺することができる。よって、第２チャンバに流入した溶液は、第１回転速度によっては第２流路に流入せず、いったん第２チャンバに保持される。【００６８】
そして、第１回転速度ｒｐｍ１より大きい第２回転速度ｒｐｍ２で回転することにより発生する「第２遠心力」が「第２毛細管力」を上回る。その結果、第２チャンバ内の溶液が第２流路に流れ込み、第３チャンバに送液される。第３チャンバ内の空気は空気口を介して外部に排出される。【００６９】
このように、第１チャンバに注入された溶液は、第１回転速度ｒｐｍ１で基板を回転すると、第１チャンバから第２チャンバへ送液され、第２チャンバ内に保持される。次に基板の回転速度を、第１回転速度ｒｐｍ１よりも高い回転速度である第２回転速度ｒｐｍ２にすると、第２チャンバから第３チャンバへと送液される。このように回転速度を制御して、基板の流路部位の各チャンバへ、溶液を段階的に送液することができる。第１回転速度ｒｐｍ１および第２回転速度ｒｐｍ２は、６００ｒｐｍから１００００ｒｐｍの範囲に設定されることが望ましく、より好適には１０００ｒｐｍから５０００ｒｐｍの範囲で設定される。【００７０】
第１回転速度ｒｐｍ１および第２回転速度ｒｐｍ２の差は、２００ｒｐｍ以上に設定されることが好ましく、より好適には４００ｒｐｍ以上に設定される。生体試料であるヒト血漿試料の溶液物性は個人差、日間差によるばらつきを内在する。回転速度の差を４００ｒｐｍ以上に設定することで、前述のばらつきに依存しない一様な制御が可能となり、装置による回転制御が容易となる。もちろん、送液の開始を検出して、回転制御機構にフィードバックする手段を装置に設けることで前述のばらつきは解消されうる。その場合にも、フィードバック制御の応答性の観点から回転速度の差を２００ｒｐｍ以上に設定することが好ましく、溶液のより確実な送液が実現される。【００７１】
回転速度の差を減少させる（例えば４００ｒｐｍから２００ｒｐｍに減少させる）と、後述する実施の形態３に示されるように、複数の第２チャンバを配置しても溶液の送液の開始を制御できるため、多段階送液を実現させやすくなる。それにより、溶液に多段階の処理を施すことができる。【００７２】
３．本発明の送液装置について
本発明の送液装置は、前述の基板と、基板を前記回転中心線まわりに回転させる回転駆動部を有する。送液装置を用いて、基板の流路部位の各チャンバに、溶液を段階的に送液することができる。【００７３】
送液装置の回転駆動部は、基板を回転中心線まわりに回転させるモータと、モータに速度特性を与える速度特性印加部とを含んでいてもよい。基板に所定の回転速度を印加することができ、より確実に溶液を多段送液することができる。【００７４】
基板を回転させるモータの例には、ＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ、ＡＣモータおよびステッピングモータなどが含まれる。ステッピングモータは、基板の急回転と急制動を外部の駆動信号を印加するだけで、容易に実現することができるため好適である。また、ＤＣモータは駆動回路を特に必要としない（図１参照）。ＤＣブラシレスモータを採用する場合は、駆動回路（図１参照）が逆回転電圧を印加する機能を有していれば、より素早い急制動を実現できる。【００７５】
送液装置の回転駆動部は、さらに、回転中の基板の回転速度を検出する回転速度検出器；および回転速度検出器の検出した前記回転速度に基づいて、速度特性印加部がモータに与える速度特性を補正する回転速度補正部、を備えていることが好ましい。実際の回転速度をフィードバックして速度特性を補正しつつ、基板を回転駆動させることができるため、送液量が安定し、かつ送液量の繰り返し再現性も向上する。【００７６】
次に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。【００７７】
［実施の形態１］
図１〜図４は本発明の送液装置１を示す。送液装置１は基板２および回転駆動部４を含む。図２には「第１仮想チャンバ長さＹ１」および「第２仮想チャンバ長さＹ２」を説明するために、溶液１０を図示している。【００７８】
図１に示される送液装置１は、基板２；基板２を固定する回転軸３を回転させる回転駆動部４を備える。回転軸３の回転中心線（軸線）Ｓは、鉛直線に延びている。回転軸３の上端側に基板２が固定されている。基板２は平面視で円形であり、基板２の中心は、回転軸３の回転中心線Ｓ上にある。一方、回転軸３の下端側はモータ３１に連結されている。基板２の外形は、流路部位５を形成できるように任意に設定されうるが、例えば円形であれば直径を約１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下に設定される。また基板２の厚みは、０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定されることが好ましい。【００７９】
基板２は、回転軸３と共に回転する。回転軸３の回転方向は、図２に示される矢印Ｒ１またはＲ２のように、回転軸３の半径方向ｒに対して直交する方向と定義される。つまり前記回転方向は、回転軸３の回転中心線Ｓに対して直交する仮想の線に対して直交し、かつ前記仮想の線と同一の平面上にある方向と定義される。基板２は、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。【００８０】
図１に示される回転駆動部４は、回転軸３と機械的に連結する。回転駆動部４は、回転軸３；回転軸３に固定された基板を回転させるモータ３１；モータ３１の駆動回路３２を備える。さらに回転駆動部４は、制御信号を出力する制御信号出力部３３；制御信号出力部３３から入力される制御信号に基づいて、所望の速度特性（例えば図９参照）をモータ３１の駆動回路３２に与える速度特性印加部３４を備える。制御信号出力部３３は、送液装置１とは別の外部のコンピュータであってもよい。【００８１】
回転駆動部４は、回転中の基板２の回転速度を検出する回転速度検出部３５；速度特性印加部３４を補正する回転速度制御部３６を備えていてもよい。回転速度検出部３６が検出した基板２の実際の回転速度が、回転速度制御部３６に送信される。回転速度制御部３６は、送信された実際の回転速度と、速度特性印加部３４によりモータ３１に与えるべき速度特性に「ずれ」があれば、速度特性印加部３４が与える速度特性を補正する。このように、実際の基板２の回転速度をフィードバックして速度特性を補正しつつ、基板２を駆動することにより、安定した送液を実現し、かつ送液の繰り返し再現性を向上することができる。【００８２】
図１に示される基板には、複数の流路部位５が含まれる。流路部位５は、回転軸３の周囲に放射状に配置される。【００８３】
図２には、流路部位５の一つが模式的に示される。流路部位５は、第１チャンバである供給チャンバ６；第２チャンバである被供給チャンバ７；第３チャンバである最終段チャンバ８；および第１流路９Ａ；第２流路９Ｂを備える。【００８４】
［供給チャンバ６について］
供給チャンバ６は、各チャンバへ送液する対象である溶液１０が注入されるチャンバである。供給チャンバ６は、基板２の内部に形成され、空間的に閉じられている。ただし、供給チャンバ６の内部と基板２の外部とを連通させる断面円形の注入口１１が形成されている。この注入口１１は供給チャンバ６への溶液１０の注入に使用される。【００８５】
図２に示される供給チャンバ６は、平面視で略長方形状である。回転軸３から遠い側の側壁に、第１流路９Ａと接続する第１流路端部１３Ａ（開口部）が配置される。注入口１１は、第１流路端部１３Ａよりも回転軸３に近い位置に設けられ、具体的には図２における供給チャンバ６の上隅に設けられる。注入口１１の平面視での面積は、供給チャンバ６の平面視での面積よりも十分に小さい。【００８６】
注入口１１の位置や面積をこのように設定すれば、基板２の回転により作用する遠心力（半径方向ｒで外向きの方向の力）によって、注入口１１からの溶液１０の漏れや飛散を抑制することができる。そのため、溶液１０を供給チャンバ６に注入して、注入口１１を開放したまま基板２を回転させることができる。
逆に、注入口１１が、第１流路端部１３Ａよりも回転軸３から遠い位置に設けられている場合や、注入口１１の面積が供給チャンバ６の面積に対して比較的大きい場合には、基板２を回転させるときに、注入口１１を封止することが好ましい。供給チャンバ６内の溶液１０が、注入口１１から漏れたり飛散したりするのを防止するためである。【００８７】
供給チャンバ６の寸法や体積は、試料（溶液１０）の液量に応じて決定すればよいが、０．１μＬ以上１００μＬ以下であることが好ましい。【００８８】
［被供給チャンバ７について］
被供給チャンバ７は、供給チャンバ６から第１流路９Ａを経て溶液１０が送液されるチャンバである。被供給チャンバ７は、供給チャンバ６と半径方向ｒに並んで、かつ供給チャンバ６よりも回転軸３から遠い位置に配置されている。被供給チャンバ７は基板２の内部に形成され、空間的に閉じられていてもよいが、空気口１２を設けられていてもよい。【００８９】
平面視で被供給チャンバ７の回転軸３に近い側の側壁に、第１流路９Ａの出口端部（第２流路端部）１４Ａが配置される。さらに平面視で被供給チャンバ７の回転軸３から遠い側の側壁に、第２流路９Ｂの入口端部（第３流路端部）１３Ｂが配置される。【００９０】
図２に示される被供給チャンバ７は平面視で略長方形状である。被供給チャンバ７のチャンバ幅２２は、供給チャンバ６のチャンバ幅２１より大きい（図３Ｂ参照）。【００９１】
被供給チャンバ７の寸法及び体積は、試料（溶液１０）の液量に従って決定する必要があるが、０．１μＬ以上１００μＬ以下であることが好ましい。【００９２】
［最終段チャンバ８について］
最終段チャンバ８は、被供給チャンバ７から第２流路９Ｂを経て溶液１０が送液されるチャンバである。また最終段チャンバ８は、被供給チャンバ７と半径方向ｒに並んで、かつ被供給チャンバ７よりも回転軸３から遠い位置に配置されている。【００９３】
最終段チャンバ８は基板２の内部に形成され、空間的に閉じられているが、最終段チャンバ８の内部と基板２の外部とを連通させる断面円形の空気口１２が形成されている。この空気口１２は被供給チャンバ７および最終段チャンバ８に溶液１０が流入する際に、被供給チャンバ７および最終段チャンバ８内の空気を基板２の外部に排出する機能を有する。【００９４】
空気口１２は、図２において最終段チャンバ８の左上隅に設けられている。基板２の回転中に作用する遠心力によって、空気口１２からの溶液１０の漏れや飛散を抑制するべく、空気口１２の平面視での面積を、最終段チャンバ８の平面視での面積よりも十分小さくする。【００９５】
最終段チャンバ８は平面視で略長方形状である。最終段チャンバ８のチャンバ幅２３は、被供給チャンバ７のチャンバ幅２２より大きい（図３Ｂ参照）。ただし、最終段チャンバ８の幅および深さは特に限定されず、最終段チャンバ８に流入する溶液１０が収容できる体積を有していれば任意に設定される。平面視で最終段チャンバ８の回転軸３側の側壁に、流路９Ｂの出口端部（第４流路端部）１４Ｂを配置する。【００９６】
最終段チャンバ８の寸法及び体積は、試料（溶液１０）の液量に応じて決定すればよいが、０．１μＬ以上１００μＬ以下であることが好ましい。【００９７】
さらに、複数の第３チャンバ８を、複数の流路９Ｂで連通させて配置してもよい。【００９８】
［第１流路９Ａについて］
第１流路９Ａは、供給チャンバ６と被供給チャンバ７を流体的に互いに連通させる流路である。第１流路９Ａは基板２の内部に形成され、空間的に閉じられている。また、流路９Ａの両端、すなわち第１流路端部１３Ａと第２流路端部１４Ａは、それぞれ供給チャンバ６と被供給チャンバ７に接続されている。【００９９】
第１流路９Ａを経て、供給チャンバ６から被供給チャンバ７に、溶液１０を確実に送液するため、第１流路９Ａを微細な流路とする必要がある。具体的には、第１流路９Ａの体積は、供給チャンバ６および被供給チャンバ７の体積と、同等またはそれよりも小さくすることが好ましい。【０１００】
また第１流路９Ａの幅は、供給チャンバ６および被供給チャンバ７の幅よりも狭いことが好ましい。例えば流路９Ａの幅は、４μｍ以上２０００μｍ以下程度であることが好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下程度であることがより好ましい。
流路９Ａの深さは、供給チャンバ６および被供給チャンバ７よりも浅いことが好ましい。例えば、流路９Ａの幅が約１０μｍ以上５００μｍ以下である場合、流路９Ａの深さは約１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。流路の幅および深さは、作製手法上の限界と、適切な毛細管力の発生の視点から調整されればよい。【０１０１】
供給チャンバ６と接続している第１流路９Ａの第１流路端部１３Ａは、供給チャンバ６に収容された溶液１０のバルブとして機能する。第１流路９Ａは、第１流路端部１３Ａから遠心方向に延びているので、基板２を回転させたときに溶液１０に作用する遠心力によって、供給チャンバ６内の溶液１０を第１流路９Ａ内に流入させることができる。
供給チャンバ６の注入口１１よりも遠心外側にある溶液の全てを、遠心力で流路９Ａに流入させるために、第１流路端部１３Ａを、回転中心から最も離れたチャンバ６の最外周辺に配置することが好ましい。【０１０２】
第１流路９Ａは、回転軸３に近い方から遠心方向に延びて、第２流路端部１４Ａに接続している。それにより、いったん被供給チャンバ７に流入した溶液が、供給チャンバ６に向かって流路９Ａを逆流するのを防止する。このように、第１流路９Ａは遠心方向に延びていればよいので、設計の自由度が高く、生産性等の面で好ましい。【０１０３】
［第２流路９Ｂについて］
第２流路９Ｂは、被供給チャンバ７と最終段チャンバ８を流体的に互いに連通させる流路である。第２流路９Ｂは基板２の内部に形成され、空間的に閉じられている。第２流路９Ｂの両端、すなわち第３流路端部１３Ｂと第４流路端部１４Ｂは、それぞれ被供給チャンバ７と最終段チャンバ８に接続されている。【０１０４】
第３流路端部１３Ｂは、回転軸３と第２流路端部１４Ａとを結ぶ直線上に配置されない。第３流路端部１３Ｂを前記直線上からずらすことにより、第１流路９Ａを通って被供給チャンバ７に流入した溶液１０は、そのまま第２流路９Ｂに流れ込むことができず、いったん被供給チャンバ７に留まる。【０１０５】
流路９Ｂを通って被供給チャンバ７から最終段チャンバ８に溶液１０が確実に送液されるためには、流路９Ｂを微細な流路とする必要がある。第３流路端部の断面積は、第１流路端部の断面積と同じでとしても、大きくしてもよく、小さくしてもよい。好ましくは、流路９Ｂの体積・幅・深さを、流路９Ａのそれらと同等程度とする。【０１０６】
被供給チャンバ７と接続している第２流路９Ｂの第３流路端部１３Ｂは、被供給チャンバ７に収容された溶液１０を保持するバルブとして機能する。第２流路９Ｂは、第３流路端部１３Ｂから、遠心方向に延びているので、基板２の回転数を上げて、溶液１０に遠心力を作用させることにより、被供給チャンバ７の溶液１０を、第２流路９Ｂに流入させることができる。【０１０７】
第２流路９Ｂは、回転軸３に近い方から遠心方向に延びて、第４流路端部１４Ｂに接続している。それにより、いったん最終段チャンバ８に流入した溶液が、被供給チャンバ７に向かって流路９Ｂを逆流するのを防止する。【０１０８】
［流路部位５を構成する壁面について］
第１流路９Ａの第１流路端部１３Ａの流路壁、および第２流路９Ｂの第３流路端部１３Ｂの流路壁は、疎水性材料により構成されているか、疎水化処理が施されていることが好ましい。第１流路端部１３Ａ、および第３流路端部１３Ｂに疎水性を付与すれば、供給チャンバ６、および被供給チャンバ７のそれぞれに収容された溶液を、毛細管力で保持しやすくなる。【０１０９】
第１流路９Ａの第１流路端部１３Ａの流路壁、および第２流路９Ｂの第３流路端部１３Ｂの流路壁の水の静止接触角は、約３５°以上１２０°以下が好ましい。流路壁が約３５°以下の接触角を有すると、基板が回転していなくても、毛細管現象により溶液が第１流路端部１３Ａ、および第３流路端部１３Ｂから流路内に自発的に浸入する。一方、流路壁が約１２０°以上の接触角を有すると撥水性が高過ぎるため、最高回転速度印加時においても、溶液が第１流路端部１３Ａ、および第３流路端部１３Ｂから流路内に浸入しない。
第１流路９Ａの第１流路端部１３Ａの流路壁、および第２流路９Ｂの第３流路端部１３Ｂの流路壁の水の静止接触角は、好適には６６°以上９０°以下である。一例を挙げると、流路壁の水の静止接触角を８２°から６６°にすると、回転開始回転速度が４５％減少する。よって、チャンバ段数を多くするためには、流路壁の疎水性は接触角で９０°とすることがより望ましい。【０１１０】
第１流路端部１３Ａの流路壁、および第３流路端部１３Ｂの流路壁以外の流路部位５の内壁（「残りの部分」ともいう）は、疎水性を有していてもよいが、親水性を有していてもよい。「残りの部分」には、供給チャンバ６の壁面、被供給チャンバ７の壁面、最終段チャンバ８の壁面、及び第１流路９Ａの第１流路端部１３Ａを除く全体（第２流路端部１４Ａを含む）の壁面、第２流路９Ｂの第３流路端部１３Ｂを除く全体（第４流路端部１４Ｂを含む）の壁面が含まれる。
前記「残りの部分」が親水性を有していれば、供給チャンバ６から第１流路９Ａに流入した溶液、または被供給チャンバ７から第２流路９Ｂに流入した溶液は、湿潤効果と毛細管現象によって、確実に被供給チャンバ７、または最終段チャンバ８へ流入する。【０１１１】
ここで、供給チャンバ６の壁面、被供給チャンバ７の壁面、最終段チャンバ８の壁面の水の静止接触角は、約４５°以上１０５°以下を有することが好ましい。チャンバ壁面の接触角が４５°以下であると、チャンバ側壁の親水性により、チャンバ内に蓄えられた溶液の水面は平面視で凹形状を持つ円弧となる。そのような凹形状の水面となると、仮想チャンバ長さが小さくなる。水面の凹形状の曲率は、チャンバ幅が狭いほど大きくなり、低速回転時に顕著になる。このため、第１仮想チャンバ長さと第２チャンバ長さの差が小さくなり、段階送液を実現しにくくなる。【０１１２】
一例として、チャンバ幅２ｍｍの供給チャンバ６に５μＬの溶液を注入した場合、接触角が６５°であると、水面曲率によって第１仮想チャンバ長さは０．４ｍｍ減少し、第１回転速度と第２回転速度の差は８０ｒｐｍ減少する。
一方、チャンバ幅２ｍｍの供給チャンバ６に５μＬの溶液を注入した場合、接触角が４５°であると、第１回転速度で供給チャンバ６から流れ出した溶液は、被供給チャンバ７にとどまらずに最終段チャンバにまで送液されるので、段階送液が実現されない。
さらに、チャンバ幅２ｍｍの供給チャンバ６に５μＬの溶液を注入した場合、接触角が１０５°以上であると、凸形状の水面曲率による第１仮想チャンバ長さは０．３ｍｍ減少し、第１回転速度が２００ｒｐｍ小さくなり、段階送液が実現されない。【０１１３】
親水性を付与するには、その部位を親水性材料により構成するか、その部位に親水化処理を施せばよい。親水性材料の例には、ガラス、石英ガラス；アルミ、銅、ステンレスなどの金属材料等が含まれる。ただし、金属材料は事前に表面に付着する有機物を取り除いて表面を清純にする。親水化処理の例には、ＴｒｉｔｏｎＸに代表される界面活性剤；水酸基、スルホン酸基、カルボキシル基等の親水基を持つ高分子化合物の塗布などが含まれる。好適には、界面活性剤を塗布する。ただし、上記親水化剤が第１流路９Ａの第１流路端部１３Ａ、および第２流路９Ｂの第３流路端部１３Ｂの流路壁を親水化しないように留意するべきである。特に、第１流路９Ａの第１流路端部１３Ａの前段に配置された供給チャンバ６の壁面から、親水化材が溶出して、第１流路９Ａの第１流路端部１３Ａの流路壁を親水化する可能性があるので留意する。そこで、付着面から離れにくい親水化材が好適に用いられる。【０１１４】
［基板２の積層構造の第１例］
基板２は、図３Ａおよび図４に示されるように、積層構造を有していてもよい。基板２は４層構造を有し、上面板材４１；流路板材４２；チャンバ板材４３；および下面板材４４を含む。【０１１５】
上面板材４１には、板厚方向に貫通する注入口１１および空気口１２が設けられる。流路板材４２には板厚方向に貫通する溝孔４６が設けられる。溝孔４６は、供給チャンバ６、被供給チャンバ７、最終段チャンバ８および流路９Ａ、流路９Ｂに対応する形状を有する。チャンバ板材４３には板厚方向に貫通する溝孔４７が設けられる。溝孔４７は、供給チャンバ６、被供給チャンバ７および最終段チャンバ８に対応する形状を有する。下面板材４４は供給チャンバ６、被供給チャンバ７及び最終段チャンバ８の底面を構成し、溝や孔は設けられない。【０１１６】
４層構造を有する基板２は、各板材を接合することで製作できるので、生産性に優れる。流路９Ａおよび９Ｂの深さは流路板材４２の厚みで決定される。また、供給チャンバ６、被供給チャンバ７および最終段チャンバ８の深さは、流路板材４２の厚みとチャンバ板材４３の厚みの合計で決定される。
したがって、流路９Ａおよび流路９Ｂの深さを、供給チャンバ６、被供給チャンバ７および最終段チャンバ８の深さよりも、容易に浅くすることができる。かつ流路９Ａおよび９Ｂの深さと、供給チャンバ６、被供給チャンバ７および最終段チャンバ８の深さを、独立に設定することができる。【０１１７】
例えば、流路９Ａおよび９Ｂの深さが約１００μｍであれば、流路９Ａおよび流路９Ｂ、ならびに供給チャンバ６、被供給チャンバ７および最終段チャンバ８の形状を有する溝孔４６を形成した流路板材４２を使用して、基板を容易に作製できる。そのため、生産性の面から好ましい。【０１１８】
さらに、供給チャンバ６および被供給チャンバ７の底部となる下面板材４４は、他の板材とは別体であるので、接合前の下面板材４４に、反応試薬等を容易に担持させることができる。例えば、被供給チャンバ７の底部に、供給チャンバ６から送液された溶液と反応させる目的で反応試薬を担持させておくことができる。【０１１９】
各板材の接合は、任意の方法を採用して行なえばよい。例えば、各板材の間に接着性材料または接着性を有するシートを介在させてもよいし、超音波接合、熱圧着接合またはラミネータ加工などの他の接合方法を採用してもよい。
流路とチャンバの形成方法も、任意の方法を採用して行なえばよい。例えば、半導体微細加工技術に代表されるフォトリソグラフィー加工、プラスチック成型に代表されるインジェクションモールド、切削加工、マスター基板から複製をつくる転写加工等が挙げられる。好適に用いられるのは、フォトリソグラフィー加工が適用される。【０１２０】
［基板２の積層構造の第２例］
基板２は、図５に示されるように３層構造を有しうる。図５に示される基板２は、注入口１１と空気口１２が設けられた上面板材４１；供給チャンバ６、被供給チャンバ７、最終段チャンバ８、および流路９Ａ、流路９Ｂに対応する形状の溝孔４６が設けられた流路板材４２；および供給チャンバ６、被供給チャンバ７および最終段チャンバ８に対応する有底の凹部４７が設けられチャンバ板材４３を含む。【０１２１】
［基板２の積層構造の第３例］
基板２は、図６に示されるように３層構造を有しうる。図６に示される基板２は、注入口１１と空気口１２を設けた上面板材４１；チャンバ６〜８に対応する板厚方向に貫通する溝孔と、流路９Ａおよび９Ｂに対応する凹部とを設けた流路板材４９；供給チャンバ６、被供給チャンバ７及び最終段チャンバ８の底部となる下面板材４４を含む。【０１２２】
［基板２の積層構造の第４例］
基板２は、図７に示されるように２層構造を有しうる。図７に示される基板２は、注入口１１と空気口１２を設けた上面板材４１；供給チャンバ６、被供給チャンバ７、及び最終段チャンバ８、及び流路９Ａ、流路９Ｂに対応する凹部を設けた下部板材５０を含む。【０１２３】
図７に示される２層構造の基板２は、例えばフォトリソグラフィー加工を用いて製作されうる。この製作工程は、１）下部板材５０にフォトレジストを塗布し、リソグラフィーにより流路９Ａ、９Ｂを形成する工程；２）供給チャンバ６、被供給チャンバ７及び最終段チャンバ８を形成する工程；３）上面板材４１に注入口１１および空気口１２を形成する工程；並びに４）下部板材５０の流路部位の上部を、上面板材４１で封止する工程を含む。【０１２４】
具体的な例を説明する。清浄化処理されたガラス基板に、ネガ型厚膜フォトレジストを塗布する。用いるフォトレジストは、流路のサイズに適したレジストを選択する。例えば、ＫＭＰＲ１０３０（化薬マイクロケム）などが形成される膜の厚さ、流路のアスペクト比などの面から好ましい。また、スピンコーターなど回転塗布型のレジストが用いられる。スピンコーターにてＫＭＰＲ１０３０を回転塗布する場合には、プレ回転として５００ｒｐｍで１０秒、本回転として１０００ｒｐｍで３０秒行う。本回転の回転速度を変化させることにより、膜厚を変化させることができる。一例を示すと、本回転を１０００ｒｐｍとすると５７μｍの膜厚が；１０７０ｒｐｍとする４８μｍの膜厚が得られる。
その後、９５℃で２０分間のプレベークを行い、流路とチャンバが描かれたマスクを露光する。露光強度と露光時間は膜厚によって適正に調整すればよい。一例を挙げると、露光強度は、約１７００ｍＪ／ｃｍ２が好ましい。９５℃で６分間のＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）をして現像を行い、流路とチャンバパターンをフォトリソグラフィーにより形成させる。
次に、下部板材５０のチャンバ部位を切削加工もしくはサンドブラスト加工により形成する。最後に、注入口１１と空気口１２を開けた上面板材４１を下部板材５０に貼り付ける。【０１２５】
［流路部位のチャンバに溶液を送液する方法］
図１に示される送液装置１を使用して、基板２の流路部位のチャンバに溶液を送液する方法とメカニズムを、図８のフローチャート、および図９を参照して説明する。
送液方法には、Ａ）基板２を第１回転速度ｒｐｍ１で回転駆動する工程Ａ、およびＢ）第２回転速度ｒｐｍ２で回転駆動する工程Ｂが含まれる。工程Ａの前に、Ｃ）溶液１０を基板２の注入口１１から注入して、供給チャンバ６に充填する工程Ｃを含みうる。工程Ｃで、供給チャンバ６に注入する溶液１０の容量を、仮想チャンバ体積とする。【０１２６】
基板２の回転時に溶液１０が飛散するのを防止するために必要であれば、注入口１１を封止する（工程Ｃ’）。回転軸３に近い位置に注入口１１を設ければ、回転に伴う溶液の飛散は起こりにくい。また、注入口１１の開口面積が供給チャンバ６に比べ十分に小さいほど飛散が起こりにくいが、反面、工程Ｃにおいて供給チャンバ６内を溶液１０で充たすことが困難となる。よって、工程Ｃ’を行うことで、供給チャンバ６への溶液１０の確実な注入と、基板２の回転時の溶液１０の飛散防止を両立することができる。【０１２７】
図９Ａおよび図９Ｂの、供給チャンバ６と接続する第１流路９Ａの第１流路端部１３Ａは、疎水性を有し、かつ流路９Ａは微細な流路である。第１流路端部１３Ａの流路壁面は疎水性を有するので溶液１０で濡れず、溶液１０と流路壁面の接触角θｃ１は鈍角となる。そのため、毛細管現象による流路９Ａへの流入が生じず、溶液１０を供給チャンバ６に保持しようとする毛細管力Ｆｃ１が発生する。よって、溶液１０は毛細管力Ｆｃ１により第１流路端部１３Ａで保持され、流路９Ａに溶液１０が流入しない。【０１２８】
詳細には、流路９Ａの壁面と溶液１０の界面には表面張力Ｔ１〜Ｔｎが生じる。その合力である毛細管力Ｆｃ１は、求心性の方向（第１流路端部１３Ａから供給チャンバ６の内部に向かう方向）に発生する。一般に、毛細管力Ｆｃの大きさ、および毛細管力Ｆｃが流路端部１３に作用する圧力Ｐｃは、以下の式（１）および式（２）で表される。符号「Ｔ」は水の表面張力；「θｃ」は溶液の流路壁面に対する接触角；「ｃ」は流路の周囲長；「Ｓ」は流路の断面積を示す。【０１２９】
【数１】
2008139697.tif 000003
【０１３０】
【数２】
2008139697.tif 000004
【０１３１】
供給チャンバ６の溶液１０を、第１流路端部１３Ａで保持する力である毛細管力Ｆｃ１は、非湿潤性の現象に基づく力であるので、第１流路端部１３Ａが疎水性を有することにより生じる。また、毛細管力Ｆｃ１により第１流路端部１３Ａに溶液１０を保持するためには、流路９Ａが微細な流路である必要がある。【０１３２】
前述のように流路９Ａの幅を約４μｍ以上２０００μｍ以下とし、かつ流路９Ａの深さを供給チャンバ６、被供給チャンバ７および最終段チャンバ８の深さよりも浅く設定すれば、毛細管力Ｆｃ１により第１流路端部１３Ａに溶液１０を確実に保持することができる。【０１３３】
基板２を第１回転速度ｒｐｍ１で回転駆動する（工程Ａ）。図９Ｂに示すように、基板２が回転しているときに、第１流路端部１３Ａで毛細管力Ｆｃ１により保持される溶液１０に対して、外向きの半径方向ｒの遠心力Ｆｇ１が作用する。
遠心力Ｆｇ１の大きさは、１）遠心力が作用する溶液の体積に比例し、２）回転軸から第１の流路端部１３Ａまでの距離である回転半径に比例し、かつ３）回転速度の２乗に比例する。【０１３４】
遠心力Ｆｇ１による第１流路端部１３Ａにかかる遠心圧力Ｐｇ１が、毛細管力Ｆｃ１によって第１流路端部１３Ａにかかる毛細管圧力Ｐｃ１より大きくなると、第１流路端部１３Ａの溶液１０が、流路９Ａに浸入する。遠心圧力Ｐｇ１が、毛細管圧力Ｐｃ１よりも小さい場合は、遠心力Ｆｇ１が作用しても、溶液１０は第１流路端部１３Ａで保持される。【０１３５】
前述のように、遠心圧力Ｐｇの大きさは回転速度の２乗に比例する。遠心圧力Ｐｇ１が毛細管圧力Ｐｃ１を上回るときの回転速度を「第１回転速度ｒｐｍ１」とする。つまり、基板２を第１回転速度ｒｐｍ１で回転駆動することによって、第１チャンバ６の溶液１０を流路９Ａ内へと浸入させることができる。回転方向は、時計方向、反時計方向のいずれでもよい。【０１３６】
停止している状態から、第１回転速度ｒｐｍ１にいたる時間や、加速度は任意に設定される。第１回転速度ｒｐｍ１よりも低い回転速度で基板２を回転駆動させている間は、第１チャンバ６に溶液１０は保持されたままである。そこで、溶液１０が血液の場合には、所定の時間、第１回転速度ｒｐｍ１よりも低い回転速度で基板２を回転させて、血液内に含まれる血球を遠心分離してもよい。【０１３７】
第１流路端部１３Ａを除く流路９Ａの全体、第１チャンバ６、および第２チャンバ７が親水性を有していれば、遠心圧力Ｐｇ１による第１流路端部１３Ａでの溶液１０の保持が解除されると、湿潤性効果または毛細管現象により、第１チャンバ６の溶液１０が流路９Ａを通って第２チャンバ７へ流入する。このとき、流路９Ａや第２チャンバ７の空気は、空気口１２を通って基板２の外部に排出される。溶液１０は毛細管現象により流路９Ａ及び第２のチャンバ７の隅々まで行き渡るので、第２のチャンバ７に確実かつ定量的に溶液１０が注入されうる。【０１３８】
毛細管現象について、図９Ｃを参照して説明する。親水性を有する流路９Ａの流路壁面が濡れると、溶液と流路壁面の接触角θｃ１’が鋭角になる。流路壁面と溶液１０の界面には表面張力Ｓ１〜Ｓｎが図の方向に生じ、その合力である毛細管力Ｆｃ'は遠心性の方向に生じる。従って、いったん第１流路端部１３Ａによる保持が解除されて流路９Ａに流入した溶液１０には、溶液１０が流路９Ａを充たす方向に毛細管力Ｆｃ'が作用する。毛細管力Ｆｃ'の大きさは、前述の式（１）と同様に表される。【０１３９】
次に、いったん流路９Ａの第２流路端部１４Ａから第２チャンバ７に流入した溶液１０は、引き続き遠心力Ｆｇ１を受けるが、第３流路端部１３Ｂは、回転軸３と第２流路端部１４Ａとを結ぶ直線上にないので、溶液１０は第２チャンバ７の外周側の側壁にぶつかる。そして、前述のように第２チャンバ７と接続する流路９Ｂの第３流路端部１３Ｂは、疎水性を有し、かつ流路９Ｂは微細な流路であるので、第３流路端部１３Ｂにおける溶液１０は、表面張力による毛細管力Ｆｃ２を受ける（図９Ｅ）。【０１４０】
前述したように、遠心力Ｆｇ'は回転半径に比例して式（３）に示すように大きくなる。符号「ρ」は溶液の密度、「Ｖ」は遠心力Ｆｇが作用する溶液の体積、「ｒ」は回転半径、「ω」は回転角速度をそれぞれ表す。【０１４１】
【数３】
2008139697.tif 000005
【０１４２】
ただし、回転速度ｒｐｍと回転角速度ωには次の式（４）の関係が成り立つ。【０１４３】
【数４】
2008139697.tif 000006
【０１４４】
第２チャンバ７は、第１チャンバ６より外周側に配置されるので、「回転軸３から第３流路端部１３Ｂまでの距離（回転半径）ｒ２ｄ」は「回転軸３から第１流路端部１３Ａまでの距離（回転半径）ｒ１ｄ」よりも大きい（図９Ａや図９Ｅを参照）。したがって、式（３）から導かれるように、他の条件（溶液の密度；作用する溶液の体積；回転角速度）が同じであれば、第２チャンバ７の第３流路端部１３Ｂに作用する遠心力Ｆｇ２は、第１チャンバ６の第１流路端部１３Ａに作用する遠心力Ｆｇ１よりも大きくなる。【０１４５】
第２流路９Ｂの断面積と第１流路９Ａの断面積とが等しく、第３流路端部１３Ｂにかかる毛細管力Ｆｃ２が第１流路端部１３Ａにかかる毛細管力Ｆｃ１と等しい場合には、第１回転速度ｒｐｍ１で基板２を回転駆動させて第２チャンバ７に流入させた溶液１０は、遠心力との力の釣り合いから、第２チャンバ７に留まることなく流路９Ｂへ流入して、最終段チャンバ８へ流入する（図９Ｆ）。【０１４６】
そこで第２チャンバ７の幅２２（図３参照）を、第１チャンバ６の幅２１（図３参照）よりも大きくすることによって、遠心力が作用する溶液の体積Ｖを調整する。【０１４７】
まず、第１チャンバ６の第１流路端部１３Ａに作用する遠心圧力Ｐｇ１を厳密に求める。仮想チャンバ体積の溶液１０を第１チャンバ６に満たし、基板２を回転駆動させたときの溶液状態が、図９Ａ〜図９Ｄに示される。回転に伴い、溶液１０の全体が遠心力Ｆｇ１を受け、第１チャンバ６の外周側に偏る（図９Ａ）。平面視で第１流路端部１３Ａから液面まで長さを「第１仮想チャンバ長さＹ１」とする（図９Ａ）。第１流路端部１３Ａにおいて遠心圧力Ｐｇ１に寄与する溶液１０の体積を「第１寄与体積Ｖ１」で示す（図９Ｂ）。「第１寄与体積Ｖ１」は、底面積を第１流路端部１３Ａの断面；高さを第１仮想チャンバ長さＹ１とする直方体、として表される。【０１４８】
遠心圧力Ｐｇ１は、図９Ｂに示す微小体積ｄｖと、微小体積ｄｖが発生する微小遠心圧力ｄｐを用いて、式（５）のように示される。式（５）を、回転半径ｒ１ｕから回転半径ｒ１ｄまでの仮想チャンバ長さＹ１方向の全体にわたって積分すると、遠心圧力Ｐｇ１が求められる（図９Ａ参照）。【０１４９】
【数５】
2008139697.tif 000007
【０１５０】
「２ｒ１ｄ−Ｙ１」は、ｒ１ｄ＞＞Ｙ１であるので、２ｒ１ｄと近似してよい。すなわち遠心圧力Ｐｇ１は、仮想チャンバ長さＹ１に比例する。【０１５１】
同様にして、遠心圧力Ｐｇ２を求めることができる（図９Ｅを参照）。「第２寄与体積Ｖ２」が及ぼす遠心圧力Ｐｇ２は、図９Ｅに示す微小体積ｄｖと、微小体積ｄｖが発生する微小遠心圧力ｄｐを用いて、回転半径ｒ２ｕから回転半径ｒ２ｄまでの仮想チャンバ長さＹ２方向の全体にわたって積分し、式（８）のように表される。【０１５２】
【数６】
2008139697.tif 000008
【０１５３】
「２ｒ２ｄ−Ｙ２」は、ｒ２ｄ＞＞Ｙ２であるので、２ｒ２ｄと近似できる。すなわち遠心圧力Ｐｇ２は、仮想チャンバ長さＹ２に比例する。【０１５４】
第１流路端部１３Ａと第３流路端部１３Ｂの断面積は等しく、流路端部にかかる毛細管圧力Ｐｃ１とＰｃ２が等しい場合には、Ｐｇ１≧Ｐｇ２であり、ω１＜ω２を満たす必要がある。
Ｐｇ１＝Ｐｇ２のとき、ω１＜ω２の関係を満たすためには、仮想チャンバ長さＹ１とＹ２は、式（９）の関係が必要となる。【０１５５】
【数７】
2008139697.tif 000009
【０１５６】
前述のように、ｒ１ｄ＞＞Ｙ１、かつｒ２ｄ＞＞Ｙ２の仮定のもとで近似すると、式（９）で示される仮想チャンバ長さＹ１とＹ２の関係は、式（１０）に簡略化される。【０１５７】
【数８】
2008139697.tif 000010
【０１５８】
第１チャンバ６と第２チャンバ７の関係が、式（９）または式（１０）を満足していると、基板が第１回転速度ｒｐｍ１で回転することによって、第１流路９Ａから第２チャンバへ流入した溶液１０は、第１回転速度ｒｐｍ１によっては第２流路９Ｂへ流入できない。【０１５９】
工程Ａの後であって所定時間後に、基板２を「第２回転速度ｒｐｍ２」以上で回転させる（工程Ｂ）。第２回転速度ｒｐｍ２は、第１回転速度ｒｐｍ１よりも大きい。第２回転速度ｒｐｍ２を基板２に印加したときの第２遠心力Ｆｇ２は、式（３）で導かれるとおり、Ｆｇ１より大きくなる。よって、遠心力Ｆｇ２によって第３流路端部１３Ｂにかかる遠心圧力Ｐｇ２が、毛細管力Ｆｃ２によって第３流路端部１３Ｂにかかる毛細管圧力Ｐｃ２を相殺する。その結果、第３流路端部１３Ｂの溶液１０が、流路９Ｂに流入する。【０１６０】
つまり、基板２を第２回転速度ｒｐｍ２で回転駆動することによって、第２チャンバ７内の溶液１０を、流路９Ｂに流入させることができる。回転方向は、時計方向Ｒ１および反時計方向Ｒ２のいずれでもよい。
第２回転速度ｒｐｍ２にいたる時間、加速度は任意に設定される。第２回転速度ｒｐｍ２以下の回転速度で基板２を回転駆動している限りは、第２チャンバ７内に溶液１０は保持される。そこで、溶液１０が化学物質を含む水溶液の場合には、あらかじめ第２チャンバ７に化学物質と反応する試薬を保持しておき、第２チャンバ７において化学物質を含む水溶液を、所定時間反応させることができる。【０１６１】
ここで、式（９）で示される仮想チャンバ長さＹ１とＹ２は、それぞれ約０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。仮想チャンバ長さが０．１ｍｍ以下を保つようにチャンバ内に溶液を配置することは、液体の凝集力により困難である。一方、通常の基板２の直径は約１０ｍｍであるので、第１仮想チャンバ長さを５ｍｍ以上にすると、被供給チャンバ８を配置するスペースがなくなることがある。【０１６２】
前述した生体試料に内在する溶液物性のばらつきを考慮して、式（１０）に示される第２仮想チャンバ長さＹ２を約０．３ｍｍ大きく見積もり、式（１０）の関係を満足するようにチャンバの幅および深さを決定することが望ましい。かかる設計により、第１回転速度と第２回転速度の差を２００ｒｐｍ以上にすることができ、段階的な送液をより確実に実現する。【０１６３】
第１回転速度と第２回転速度の差を適切に設けるためには、第１仮想チャンバ長さＹ１と、第２仮想チャンバ長さＹ２との比率Ｙ１／Ｙ２を、１．６以上とすることが好ましい。【０１６４】
第３流路端部１３Ｂを除く流路９Ｂ全体、第２のチャンバ７および第３のチャンバ８が親水性を有していれば、第３流路端部１３Ｂでの溶液１０の保持が解除されると、湿潤性効果または毛細管現象によって、第２チャンバ７内の溶液１０が、流路９Ｂを通って第３チャンバ８へ流入する。流路９Ｂおよび第３チャンバ８内の空気は、空気口１２を通って基板２の外部に排出される。溶液１０は、毛細管現象により流路９Ｂおよび第３チャンバ８の隅々まで行き渡るので、第３チャンバ８内に確実かつ定量的に溶液１０を注入することができる。【０１６５】
以上のように、基板２を第１回転速度ｒｐｍ１で回転駆動することで、第１チャンバ６から第２チャンバ７へ選択的に溶液１０を送液することができ、次に基板２を第２回転速度ｒｐｍ２で回転駆動することで、第２チャンバ７から第３チャンバ８へ選択的に溶液１０を送液することができる。このようにして、段階的な送液が実現される。【０１６６】
本発明の送液装置１は、以下に列挙するように種々の利点を有する。
第１に、微小チャンバの形状を回転中心線から遠ざかる距離に応じて変化させることで、微小チャンバからチャンバへと基板の回転速度に応じて段階的に送液する。従って、微小チャンバどうしをつなぐマイクロ流路の断面積および形状は変化させる必要がなく、同じ流路幅・流路深さに設計できる。かかる構成により、微小流路の作製が容易であり、作製プロセスに負荷がかからない。【０１６７】
第２に、流路端部に作用し、毛細管力と相対する遠心力を発生させる溶液の体積を外周のチャンバほど減少させる。それにより、通常は回転中心線からの距離に応じて増加する性質を有する遠心力が毛細管力を上回るために必要な回転速度が、外周に行くほど高くなる。それにより、微小チャンバからチャンバへの、基板の回転速度に応じた段階的な送液を実現する。従って、作製実現度も高く、かつ送液に種々の機能を持たせることも可能である。送液する溶液の体積が小さくなっても、実現可能な方法である。【０１６８】
［実施の形態２］
実施の形態２に係る送液装置１は、図１に示される回転駆動装置；図１０および図１１に示される基板２を含む。以下の説明においてこれらの図面を参照する。【０１６９】
実施の形態２の基板２は、その流路部位５が実施の形態１の基板２と異なる。相違を概説すると、実施の形態１では「チャンバの幅」を変化させることによって、式（９）または式（１０）に示した仮想チャンバ長さの関係を満たし、段階的な送液を実現した。一方、実施の形態２では「チャンバの深さ」を変化させる。【０１７０】
実施の形態２の基板２の流路部位５を、図１０および図１１を用いて説明する。平面視で第１チャンバ６の幅２１と第２チャンバ７の幅２２はほぼ等しい（図１１Ｂ）。一方、第１チャンバ６の深さ２４は、第２チャンバ７の深さ２５より小さい（図１１Ａ）。【０１７１】
注入口１１から第１チャンバ６に満たされた溶液１０には、第１流路端部１３Ａで第１流路９Ａに溶液１０が入るのを妨げる向きの第１毛細管力Ｆｃ１が作用する。基板２を回転駆動すると、遠心力Ｆｇ１が半径方向ｒの遠心方向に生じる。回転速度が第１回転速度ｒｐｍ１に達すると、溶液１０のうちの寄与体積Ｖ１により第１流路端部１３Ａに作用する遠心圧力Ｐｇ１が、毛細管力Ｆｃ１による毛細管圧力Ｐｃ１を上回る。すると、溶液１０が流路９Ａに流れ込み、第２チャンバ７に流入する。【０１７２】
第１チャンバ６の深さ２４は、第２チャンバ７の深さ２５より浅いので、第２チャンバ７に溶液１０が満たされたときの第２仮想チャンバ長さＹ２は、第１仮想チャンバ長さＹ１より短くなる。実施の形態２の基板２の、第１仮想チャンバ長さＹ１と第２仮想チャンバ長さＹ２の関係が、式（９）または式（１０）を満たせば、第２寄与体積Ｖ２が発生させる遠心圧力Ｐｇ２は、第３流路端部１３Ｂに作用する第２毛細管圧力Ｐｃ２よりも小さくなる。よって、溶液１０は第２チャンバ７に留まることができる。【０１７３】
その後に、第１回転速度ｒｐｍ１より大きい第２回転速度ｒｐｍ２で、基板２を回転駆動する（工程Ｂ）。第２回転速度ｒｐｍ２によって発生する第２遠心力Ｆｇ２は、式（８）で表され、第２毛細管圧力Ｐｃ２を初めて上回るため、第２チャンバ７の溶液１０は、流路９Ｂへ流れ込み、第３のチャンバ８に流入する。【０１７４】
以上のように、実施の形態２の基板２は、第１回転速度ｒｐｍ１で回転駆動することで、第１チャンバ６から第２チャンバ７へ選択的に溶液１０を送液することができる。さらに、第２回転速度ｒｐｍ２で回転駆動することで、第２チャンバ７から第３チャンバ８へ選択的に溶液１０を送液することができる。このようにして段階的な送液が実現される。【０１７５】
実施の形態２の基板２は、実施の形態１の基板のように、チャンバ幅を調整する必要がないので、平面視上の流路部位５の形成面積を小さくすることができる。よって、基板２に、複数の流路部位５を集積化する場合に有利であり、製造コストを下げることができる。【０１７６】
第３チャンバ８の深さ２６は、第２チャンバ７の深さ２５より大きくしているが、第３チャンバ８の深さ２６の深さは任意に設定され、仮想チャンバ体積１５が漏れることなく収まる体積を有していればよい。また、第３チャンバ８の数も１つに限定されず、２以上の第３チャンバ８を流路で連通させて配置してもよい。
また、チャンバ幅の調整（実施の形態１参照）と、チャンバ深さの調整（実施の形態２参照）を組み合わせて、両者を調整してもよい。【０１７７】
［実施の形態３］
実施の形態３に係る送液装置１は、図１に示される回転駆動装置；図１２および図１３に示される基板２を含む。以下の説明においてこれらの図面を参照する。実施の形態３の基板２は、その流路部位５のチャンバの数が、実施の形態１の基板２と異なる。つまり、流路部位５が、複数の第２チャンバ（第２チャンバ７Ａおよび第２チャンバ７Ｂ）を有する。第２チャンバ７Ａは内周側に配置され、第２チャンバ７Ｂは外周側に配置され、互いに流路９Ｃを介して連通し、半径方向に直列に配置されている。【０１７８】
図１２に示されたように、第２チャンバ７Ａと第２チャンバ７Ｂは流路９Ｃで連通され、流路９Ｃは第５流路端部１３Ｃ、および第６流路端部１４Ｃを有する。平面視で第２チャンバ７Ａの幅２２Ａは、第２チャンバ７Ｂの幅２２Ｂより小さい。
また、図１３Ａに示されたように、第２チャンバ７Ａの深さ２５Ａは、第２チャンバ７Ｂの深さ２５Ｂより小さい。【０１７９】
実施の形態３の基板２を用いて送液駆動をするためのフローチャートを図１４に示した。注入口１１から第１チャンバ６に注入された溶液１０には、第１流路端部１３Ａで、流路９Ａに溶液が入るのを妨げる向きの第１毛細管力Ｆｃ１が作用する。基板２を回転駆動すると、遠心力Ｆｇ１が半径方向ｒの遠心方向に生じる。回転速度が第１回転速度ｒｐｍ１に達すると、溶液１０のうちの寄与体積Ｖ１により第１流路端部１３Ａに作用する遠心圧力Ｐｇ１が、毛細管力Ｆｃ１による毛細管圧力Ｐｃ１を上回り、溶液１０は流路９Ａに流れ込み、第２チャンバ７Ａに流入する。【０１８０】
第２チャンバ７Ａの幅２２Ａは、第１チャンバ６の幅２１より大きいので、第２チャンバ７Ａに溶液１０が満たされたときの仮想チャンバ長さＹ２Ａは、第１仮想チャンバ長さＹ１より小さくなる。実施の形態３の基板２の、仮想チャンバ長さＹ１と仮想チャンバ長さＹ２Ａの関係が、式（９）または式（１０）を満たせば、第２の寄与体積Ｖ２Ａが発生させる遠心圧力Ｐｇ２Ａは、第５流路端部１３Ｃに作用する毛細管圧力Ｐｃ２Ａより小さくなる。よって第２チャンバ７Ａに流入した溶液１０は、第２チャンバ７Ａに留まることができる。【０１８１】
次に、第１回転速度ｒｐｍ１より大きい第２回転速度ｒｐｍ２Ａで、基板２を回転駆動する（工程Ｂ）。第２回転速度ｒｐｍ２Ａによって発生する第２遠心力Ｆｇ２Ａは、式（８）で表され、第２の毛細管圧力Ｐｃ２Ａを初めて上回る。よって、第２チャンバ７Ａの溶液１０は、流路９Ｃへ流入し、第２のチャンバ７Ｂに到達する。【０１８２】
第２チャンバ７Ｂの幅２２Ｂは、第２チャンバ７Ａの幅２２Ａより大きいので、第２チャンバ７Ｂに溶液１０が満たされたときの仮想チャンバ長さＹ２Ｂは、第２仮想チャンバ長さＹ２Ａよりも小さくなる。実施の形態３の基板２の仮想チャンバ長さＹ２ＡとＹ２Ｂの関係が、式（９）もしくは式（１０）を満たせば、第２の寄与体積Ｖ２Ｂが発生する遠心圧力Ｐｇ２Ｂは、第３流路端部１３Ｂに作用する毛細管圧力Ｐｃ２Ｂを上回らない。【０１８３】
次に、回転速度ｒｐｍ２Ａより大きい第２回転速度ｒｐｍ２Ｂで基板２を回転駆動する（工程Ｂ’）。回転速度ｒｐｍ２Ｂによって発生する第２遠心力Ｆｇ２Ｂは、式（８）で表され、第２の毛細管圧力Ｐｃ２Ｂを初めて上回る。よって、第２チャンバ７Ｂの溶液１０は、流路９Ｂへ流入し、第３チャンバ８に到達する。【０１８４】
以上のように、実施の形態３の基板２は、第１回転速度ｒｐｍ１で回転駆動することで、第１チャンバ６から第２チャンバ７Ａへ選択的に溶液１０を送液することができ；第２回転速度ｒｐｍ２Ａで回転駆動することで、第２チャンバ７Ａから第２チャンバ７Ｂへ選択的に溶液１０を送液することができ；第２回転速度ｒｐｍ２Ｂで回転駆動することで、第２チャンバ７Ｂから第３チャンバ８へ選択的に溶液１０を送液できる。このように３段階に送液することができる。【０１８５】
実施の形態３の基板２の第２チャンバの配置数は増えているので、送液の段数が増えている。したがって、基板２で行なう工程（溶液の混合や化学物質との反応など）の数を増やすことができ、複雑な処理を簡便に行うことが可能となる。【０１８６】
［実施の形態４］
実施の形態４の送液装置１は、図１に示される回転駆動装置；図１５に示される基板２を含む。以下の説明においてこれらの図面を参照する。【０１８７】
実施の形態４の基板２は、その流路部位５の流路９Ａおよび９Ｂの形状が、実施の形態１の基板２と異なる。この違いを概説すると、各流路（９Ａおよび９Ｂ）の内周側のチャンバと接続する入口（１３Ａおよび１３Ｂ）の断面積と、外周側のチャンバと接続する出口（１４Ａおよび１４Ｂ）の断面積が異なる。具体的には、出口端部近傍での流路の幅や深さが変化している。【０１８８】
図１５に示されるように、第１流路９Ａの出口端部である第２流路端部１４Ａ、および第２流路の出口端部である第４流路端部１４Ｂの近傍における出口断面積が徐々に大きくなり、それぞれ第２チャンバ７および第３チャンバ８との接続点で最大となる。図１５には平面視で、流路とチャンバとの接続付近で、角丸め形状を持つように徐々に大きくなる例が示される。もちろん、断面積を増加させる形状はこれに限定されず、例えば、流路深さが変化してもよい。断面積の増加量、および増加率も限定されない。【０１８９】
一方、第１流路の入口端部である第１流路端部１３Ａ、および第２流路の入口端部である第３流路端部１３Ｂの近傍における入口断面積は一定にされている。【０１９０】
一例を挙げると、第２流路端部１４Ａ近傍以外の第１流路９Ａの深さが０．０４ｍｍ、幅が０．２ｍｍであるときに、第２流路端部１４Ａでの流路の深さを０．０４ｍｍ（不変）、幅を０．６ｍｍとすることができる。より具体的には、第２流路端部１４Ａから０．２ｍｍ手前の地点から、角丸めの半径０．２ｍｍで徐々に大きくすればよい。この場合は、流路の断面積の増加率は３倍となる。溶液量が約５μＬである場合には、第２チャンバの幅が好適には１ｍｍ以上５ｍｍ以下となるので、流路の構造を上記構造とする場合には、流路の断面積の増加率を２５倍以下とする。【０１９１】
別の例では、第２流路端部１４Ａ近傍以外の第１流路９Ａの深さが０．０４ｍｍ、幅が０．２ｍｍであるときに、第２流路端部１４Ａでの流路の深さを０．０４ｍｍ（不変）、幅を２ｍｍとすることができる。より具体的には第２流路端部１４Ａから１ｍｍ手前の地点から、半円がチャンバに接するような曲率をもって徐々に大きくする。この場合は、流路の断面積の増加率は１０倍となる。【０１９２】
流路の形状を適切に制御することによって、段階的な送液を滞りなく確実にすることができる。特に、送液する溶液が生体試料の場合には、マイクロ流路を流れにくいことがある。例えば、生体試料の一つである血漿は、電解質水溶液に比べて粘度が高く、マイクロ流路を流れにくい。また血漿は、多種のタンパクが混在した溶液であるので、マイクロ流路の内壁に付着性タンパクが吸着しやすく、マイクロ流路を閉窄させることがある。特に、約６０μｍ以下のマイクロ流路であると、生体試料の送液が困難なことがある。【０１９３】
実施の形態４の基板の流路は、出口端部近傍の断面積が、出口に近づくにつれて大きくなるので、粘性による溶液の抵抗力を減らし、タンパク吸着による流路の閉窄も起こりにくい。よって、安定に、再現良く生体試料溶液を送液できる。よって、４μｍ以上６０μｍ以下のマイクロ流路を含む基板であっても、段階的な送液を実現することができる。【０１９４】
もちろん、実施の形態４の基板の流路の入口端部は、実施の形態１の基板と同様であるので、実施の形態４の基板を用いて段階的な送液を実現することができる。【０１９５】
［実施の形態５］
実施の形態５の送液装置１は、図１に示される回転駆動装置；図１６Ａおよび図１６Ｂに示される基板２を含む。実施の形態５の基板２は、回転基板本体５１；および回転基板本体５１に対して着脱可能なチップ体５２を備える。流路部位５は、回転基板本体５１ではなく、各チップ体５２に形成される。【０１９６】
回転基板本体５１の上面側には、各チップ体５２を収容するための収容孔５３が形成されている。複数の収容孔５３が、回転軸３に対して放射状に形成される。チップ体５２を、収容孔５３内に配置して保持する。特に回転基板２の回転時には、遠心力によってチップ体５２が付勢されるので、チップ体５２を確実に回転基板本体５１に保持して、収容孔５３から脱落を防ぐ。
【実施例】
【０１９７】
以下の実施例を参照して、本発明をより具体的に説明する。これらの実施例は、本発明を限定するものではない。【０１９８】
［実施例１］
実施例１は、実施の形態１に対応する実施例である。実施例１として、図２から図４（特に図２参照）に示される流路部位５を有する基板２を作製した。【０１９９】
基板２の設計
まず、図１７に示した基板２の流路部位５を式（９）、式（１０）を満足するよう設計した。各設計値を表１に示す。一方、比較例１として、表２に示す各設計値の基板２も設計した。【０２００】
【表１】
2008139697.tif 000011
【０２０１】
【表２】
2008139697.tif 000012
【０２０２】
実施例１の基板２に対して、想定される第１回転速度ｒｐｍ１、および第２回転速度ｒｐｍ１を計算した結果を図１８に示す。第１回転速度ｒｐｍ１とは、第１チャンバ６から第２チャンバ７へ送液される最小回転速度を意味する。第２回転速度ｒｐｍ２とは、第２チャンバ７から第３チャンバ８へ送液される最小回転速度を意味する。
図１８に示したように、第１回転速度が、第２回転速度よりも低いことがわかる。したがって、第１回転速度で第１チャンバ６から第２チャンバ７へ溶液を送液して、いったん第２チャンバ７に保持し；その後、第２回転速度で第２チャンバ７から第２チャンバ８へ送液することができることがわかる。【０２０３】
一方、比較例１の基板２に対し、同様に想定される第１回転速度ｒｐｍ１、および第２回転速度ｒｐｍ２を計算した結果を図１９に示す。図１９に示したように、第１回転速度が第２回転速度より大きくなる。よって、第１回転速度で第１チャンバから第２チャンバ７に溶液を送液すると、第２チャンバ７に留まらずに、第３チャンバ８まで流れてしまうことがわかる。【０２０４】
基板２の作製
表１の設計値を反映させた実施例１の基板２、および表２の設計値を反映させた比較例１の基板２を作製し、段階送液挙動を確認した。【０２０５】
清浄に処理されたガラス基板に、ネガ型厚膜フォトレジストＫＭＰＲ１０３０（化薬マイクロケム）を塗布した。プレ回転として５００ｒｐｍで１０秒；本回転として１０００ｒｐｍで３０秒間、スピンコーターにてＫＭＰＲ１０３０を回転塗布した。本回転の回転速度を変化させることにより、膜厚を変化させることが可能となった。
その後、９５℃で２０分間プレベークを行い、流路とチャンバが描かれたマスクを露光した。露光強度を、約１７００ｍＪ／ｃｍ２とした。９５℃で６分間ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）し、現像を行って、流路とチャンバパターンをフォトリソグラフィーにより形成させた。さらに、下部基板５０のチャンバ部位を切削加工により形成した。【０２０６】
最後に、注入口１１と空気口１２を開けた流路板材４９を下部基板５０に貼り付けた。【０２０７】
段階送液試験
試料溶液として純水、もしくは視認性を確保する目的で青色色素を混入させた純水を用いた。実施例１の基板２の注入口１１から第１チャンバ６に、ピペットで１５μＬの試料溶液を注入した。その後、送液装置１に基板２を取り付け、回転速度８９２ｒｐｍで回転駆動させたところ、第１チャンバ６から第２チャンバ７への試料溶液の送液が観測された。試料溶液は第３チャンバ８には流れず、第２チャンバ７に留まった。
その後、回転速度を回転速度１３８３ｒｐｍまで上昇させ、回転駆動させたところ、第２チャンバ７から第３チャンバ８への試料溶液の送液が観測された。【０２０８】
同様に、比較例１の基板２でも同様の試験を行った。その結果、第１チャンバ６の溶液１０は、回転速度１４００ｒｐｍまで流路９Ａに流れず、いったん流路９Ａに流れ出した溶液は、第２のチャンバを通り越し、同回転速度のまま、第３チャンバ８まで流れた。【０２０９】
このように、実験的に段階的送液が確認された。また、計算された理論値と実験において観測された回転速度は合致した。【０２１０】
［実施例２］
実施例２は、第２の実施形態に対応する実施例である。
実施例２が実施例１と違う点の一つは、チャンバの幅ではなく、チャンバの深さを変化させていることである。基板２の設計方法、および作製方法、段階送液実験の手順は実施例１と同様であるので省略する。実施例２の基板２の各設計値を表３に示す。第１回転速度および第２回転速度の計算結果を図２０に示す。【０２１１】
【表３】
2008139697.tif 000013
【０２１２】
一方、比較例２として、チャンバの深さを変えていない基板２の各設計値を表４に示す。第１回転速度および第２回転速度の計算結果を図２１に示す。【０２１３】
【表４】
2008139697.tif 000014
【０２１４】
実施例２の基板２においても、第１回転速度ｒｐｍ１が、第２回転速度ｒｐｍ２を下回っているので、段階的な送液を実現できることは確認された。また、実施例２の基板２を作製して、実験的に段階送液を確認した。実施例２の基板２の注入口１１から第１チャンバ６に、ピペットで５μＬの試料溶液を注入した。その後、送液装置１に基板２を取り付け、回転速度９６０ｒｐｍで回転駆動させたところ、第１チャンバ６から第２チャンバ７への試料溶液の送液が観測された。試料溶液は第３チャンバ８には流れず、第２チャンバ７に留まった。その後に、回転速度を回転速度１４４８ｒｐｍまで上昇させて回転駆動させたところ、第２チャンバ７から第３チャンバ８への試料溶液の送液が観測された。【０２１５】
同様に、比較例２の基板２でも同様の試験を行った。その結果、第１チャンバ６の溶液１０は回転速度１８９０ｒｐｍまで流路９Ａに流れず、いったん流路９Ａに流れ出した溶液は第２チャンバを通り越して、同回転速度のまま第３チャンバ８まで流れた。【０２１６】
このように、実験的に段階的送液が確認された。また、計算された理論値と実験において観測された回転速度は合致した。【０２１７】
［実施例３］
実施例３は、実施の形態３に対応する実施例である。
実施例３が実施例１と違う点の一つは、チャンバの段数が多いことである。基板２の設計方法、および作製方法、段階送液実験の手順は実施例１と同様であるので省略する。基板２の各設計値を表５に示す。５段のチャンバを持つ流路部位５を設計した。第１回転速度ｒｐｍ１、ならびに第２回転速度ｒｐｍ２Ａ、第２回転速度ｒｐｍ２Ｂおよび第２回転速度ｒｐｍ２ｃの計算結果を図２２に示す。
「ｒｐｍ１＜ｒｐｍ２Ａ＜ｒｐｍ２Ｂ＜ｒｐｍ２ｃ」の関係を満たすので、段階的な送液が実現されることが確認された。さらに基板２を作製して、実験的に段階送液を確認した。【０２１８】
実施例３の基板２の注入口１１から第１チャンバ６に、ピペットで１５μＬの試料溶液を注入した。その後、送液装置１に基板２を取り付けて、回転速度８８８ｒｐｍで回転駆動させたところ、第１チャンバ６から第２チャンバ７Ａへの試料溶液の送液が観測された。試料溶液は第２チャンバ７Ｂには流れず、第２チャンバ７Ａに留まった。
１５秒間、回転速度８８８ｒｐｍで回転を維持した後、回転速度を回転速度１１８０ｒｐｍまで上昇させて回転駆動させたところ、第２チャンバ７Ｂから第２チャンバ７Ｃへの試料溶液の送液が観測された。
１５秒間、回転速度１１８０ｒｐｍで回転を維持した後に、回転開始から３０秒の時点で回転速度を回転速度１３４７ｒｐｍまで上昇させたところ、第２チャンバ７Ｂから第２チャンバ７Ｃへの試料溶液の送液が観測された。第２チャンバ７Ｂの全量が、送液開始から４秒後（回転開始から３４秒後）に第２チャンバ７Ｃへ移送された。
その後、回転開始から７５秒後に回転速度を回転速度１６３５ｒｐｍまで上昇させたところ、第２チャンバ７Ｃから第３チャンバ８への試料溶液の送液が観測された。第２チャンバ７Ｃの全量が、送液開始から３秒間（回転開始から７８秒後）に第３チャンバ８へ移送された。【０２１９】
このように、実験的に４段の段階的送液が確認された。また、計算された理論値と実験において観測された回転速度はｒｐｍ１、ｒｐｍ２Ａ、ｒｐｍ２Ｂにおいて合致した。ｒｐｍ２ｃについては、理論値より実験値が小さくなった。チャンバ幅が１５ｍｍに対し、仮想チャンバ長さが理論上１ｍｍとなるが、第３チャンバ８が疎水性であり、液体が横長のチャンバで水面の部分でも表面張力が支配的となり、平面視で水面の曲率を持った様に位置し、実際には１．２ｍｍとなったためであると推測される。ｒｐｍ１とｒｐｍ２Ｂにおいて実施例１の実験における回転速度が再現した。【０２２０】
【表５】
2008139697.tif 000015
【０２２１】
［実施例４］
実施例４は、実施の形態４に対応する実施例である。本実施例が実施例１と違う点の一つは、第１流路および第２流路の両方の出口流路端部の流路幅を変化させる（拡大させる）点である。具体的には、出口流路端部の流路幅が０．６ｍｍであり、端部以外の中央部の流路幅が０．２ｍｍである。図１５に示したように、平面視で出口流路端部の手前０．２ｍｍの部分から流路幅が角丸め半径０．２ｍｍを満たす用に緩やかに拡大して、０．６ｍｍとなっている。なお、実施例４および以下に述べる比較例４Ａから４Ｃの流路深さは０．０４ｍｍとし、出口端部や入口端部においても変化させていない。【０２２２】
一方、比較例４Ａでは、実施例１と同様に、入口端部付近および出口端部付近の流路幅とも０．２ｍｍで一定の形状とした。比較例４Ｂでは、出口端部付近を０．２ｍｍで一定の形状とし、かつ入口端部付近を変化させる（収縮させる）形状とした。収縮形状は、平面視で実施例と鏡像関係にあり、具体的には、第１流路および第２流路における、流路の入口流路端部の流路幅が０．６ｍｍであり、端部以外の中央部の流路幅が０．２ｍｍとされている。
図１５に示したように、平面視で入口流路端部の奥（外周側）０．２ｍｍの部分へ流路幅が角丸め半径０．２ｍｍを満たすように緩やかに減少している。比較例４Ｃは出口端部付近も入口端部付近も変化させる形状とした。【０２２３】
試験日に採血したヒト血漿試料を用いて、段階送液試験を行った結果を表６に示す。試験は、溶液量５μＬのヒト血漿を第１チャンバに投入し、３重から９重測定を行った。試験した回数に対する、実際に血漿試料が段階的に送液できた回数の割合を示した。比較例４Ａ〜４Ｃに示した流路端部形状を持つ基板２の送液成功確率は４０％以下であった。一方、実施例４の基板２の送液成功確率は１００％であり、確実にヒト血漿試料を段階送液できる結果となった。【０２２４】
【表６】
2008139697.tif 000016
【０２２５】
送液実験手順は、回転速度１２００ｒｐｍから基板を回転させて；回転開始から３０秒後に、毎秒１０ｒｐｍの上昇率でモータの限界である回転速度３５００ｒｐｍまで回転速度を増加させた。【０２２６】
比較例４Ａの基板２の段階送液成功確率は、３回中１回（３３％）であった。成功した１回では、回転速度２０５１ｒｐｍで第１チャンバ６から第２チャンバ７へ送液されたが、その後の第２チャンバ７から第３チャンバ８への送液は、回転速度が３５００ｒｐｍに至るまで起こらなかった。
比較例４Ｂの基板２の段階送液成功確率は、９回中２回（２２％）であった。成功した２回では、回転速度１５４２ｒｐｍ（２回の平均）で第１チャンバ６から第２チャンバ７へ送液されたが、そのＣ．Ｖ．（変動係数）は４．２％と、各回の開始回転速度にばらつきがみられた。その後の第２チャンバ７から第３チャンバ８への送液は、回転速度が３５００ｒｐｍに至るまで起こらなかった。
比較例４Ｃの基板２の段階送液成功確率は、５回中２回（４０％）であった。成功した２回では、回転速度２１６０ｒｐｍ（２回の平均）で第１チャンバ６から第２チャンバ７へ送液されたが、そのＣ．Ｖ．（変動係数）は５．８％と、各回の開始回転速度にばらつきがみられた。その後の第２チャンバ７から第３チャンバ８への送液は、回転速度が３５００ｒｐｍに至るまで起こらなかった。【０２２７】
一方、実施例４の基板２の送液成功確率は、３回中３回（１００％）であった。回転速度１５１２ｒｐｍ（３回の平均）で、第１チャンバ６から第２チャンバ７へ送液され、そのＣ．Ｖ．（変動係数）は０．５％と比較例４Ａ〜４Ｃと比較して、開始回転速度のばらつきが小さい。その後の第２チャンバ７から第３チャンバ８への送液は、回転速度１９５０ｒｐｍ（３回の平均）で起こり、そのＣ．Ｖ．（変動係数）は０．５％と安定していた。【０２２８】
以上の通り、実施例４の基板２は、確実にヒト血漿試料を段階送液できるだけでなく、その回転開始の回転速度も常に一定である結果となった。【０２２９】
本出願は、２００７年５月１０日出願の特願２００７−１２５９０８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】
【０２３０】
本発明の基板および送液方法は、生体試料、特に血液等に含まれるタンパク質等の生体構成成分を分析するデバイスの駆動源として有用である。血液試料は、前段階で血球血漿分離を行って得られる血漿に含まれるタンパク質を被測定試料とする。しかも、その分離は、遠心力を用いた遠心分離で行うことが好ましい。このため、基板を使った送液方式は遠心力を使った血球血漿分離と容易に組み合わせることができる。さらに、各チャンバに試薬等を担持、または各チャンバで加温などの物理的操作を施すことで、反応、精製、検出などを行うことができる。このため、血液試料中に含まれるタンパクや健康指標物質を分離、精製、反応、検出するＰＯＣＴ（Point of care test その場診断）診断バイオセンサ等の用途にも応用できる。【０２３１】
符号の説明
１  送液装置
２  回転基板
３  回転軸
４  回転駆動部
５  流路部位
６  第１チャンバ（供給チャンバ）
７，７Ａ，７Ｂ  第２チャンバ（被供給チャンバ）
８  第３チャンバ（最終段チャンバ）
９Ａ，９Ｂ，９Ｃ  流路
１０  溶液（または生体試料溶液）
１１  注入口
１２  空気口
１３Ａ  第１流路端部（入口端部）
１３Ｂ  第３流路端部（入口端部）
１３Ｃ  第５流路端部（入口端部）
１４Ａ  第２流路端部（出口端部）
１４Ｂ  第４流路端部（出口端部）
１４Ｃ  第６流路端部（出口端部）
２１  第１チャンバの幅
２２  第２チャンバの幅
２３  第３チャンバの幅
２４  第１チャンバの深さ
２５  第２チャンバの深さ
２６  第３チャンバの深さ
２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ  流路深さ
３１  モータ
３２  駆動回路
３３  制御信号出力部
３４  速度特性印加部
３５  回転速度検出器
３６  回転速度制御部
４１  上面板材
４２  流路板材
４３  チャンバ板材
４４  下面板材
４６，４７  溝孔
４８  窪み
４９  流路板材
５０  下部板材
５１  回転基板本体
５２  チップ本体
５３  収容孔
Ｙ１  第１仮想チャンバ長さ
Ｙ２  第２仮想チャンバ長さ
Ｒ１  時計方向
Ｒ２  反時計方向
Ｓ  回転中心線（軸線）
ｒ  半径方向
ｒ１ｄ  第１チャンバの回転半径
ｒ１ｕ  第１チャンバの仮想液面回転半径
ｒ２ｄ  第２チャンバの回転半径
ｒ２ｕ  第２チャンバの仮想液面回転半径
Ｆｃ１  第１毛細管力
Ｆｃ２Ａ，Ｆｃ２Ｂ  第１毛細管力
Ｐｃ１  第１毛細管圧力
Ｐｃ２Ａ、Ｐｃ２Ｂ  第２毛細管圧力
Ｆｇ１  第１遠心力
Ｆｇ２Ａ，Ｆｇ２Ｂ  第２遠心力
Ｐｇ１  第１遠心力圧力
Ｐｇ２Ａ，Ｐｇ２Ｂ  第２遠心力圧力
Ｔ１−Ｔｎ  表面張力
θｃ１  第１の接触角
θｃ２  第２の接触角
Ｖ１  第１寄与体積
Ｖ２  第２の寄与体積
ｄｖ  微小体積要素
ｄｐ  微小遠心圧力
【図１】
2008139697.tif 000017
【図２】
2008139697.tif 000018
【図３】
2008139697.tif 000019
【図４】
2008139697.tif 000020
【図５】
2008139697.tif 000021
【図６】
2008139697.tif 000022
【図７】
2008139697.tif 000023
【図８】
2008139697.tif 000024
【図９Ａ】
2008139697.tif 000025
【図９Ｂ】
2008139697.tif 000026
【図９Ｃ】
2008139697.tif 000027
【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
2008139697.tif 000029
【図９Ｆ】
2008139697.tif 000030
【図１０】
2008139697.tif 000031
【図１１】
2008139697.tif 000032
【図１２】
2008139697.tif 000033
【図１３】
2008139697.tif 000034
【図１４】
2008139697.tif 000035
【図１５】
2008139697.tif 000036
【図１６】
2008139697.tif 000037
【図１７】
2008139697.tif 000038
【図１８】
2008139697.tif 000039
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
2008139697.tif 000042
【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年6月29日(2009.6.29)
【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】
回転中心線まわりに回転可能であり、その内部に形成された流路部位を含む基板であって、
前記流路部位は、
Ａ）注入口を有する第１チャンバと、
Ｂ）前記第１チャンバよりも前記回転中心線から離れた部位に配置された第２チャンバと、
Ｃ）空気口を介して基板の外部雰囲気と接続するチャンバであって、前記第２チャンバよりも前記回転中心線から離れた部位に配置された第３チャンバと、
Ｄ）前記第１チャンバと前記第２チャンバとを連通させ、
前記第１チャンバと接続し、前記注入口よりも前記回転中心線から離れた部位に配置された第１流路端部、および
前記第２チャンバと接続する第２流路端部を備える第１流路と、
Ｅ）前記第２チャンバと前記第３チャンバとを連通させ、
前記第２チャンバと接続し、前記回転中心線と前記第２流路端部とを結ぶ直線上に配置されない第３流路端部、および
前記第３チャンバと接続し、前記空気口および第２流路端部よりも前記回転中心線から離れた部位に配置された第４流路端部を備える第２流路とを有し、
前記第１、第２、第３チャンバの順に、微少量の溶液を段階的に送液することができ、
前記第１流路端部の近傍における第１チャンバの底面の断面積が、前記第１流路端部の近傍における前記第１流路の断面積よりも大きく、
前記第１チャンバに一定量の溶液を収容して、前記回転中心線まわりに回転させたときの、前記第１流路端部から、前記回転中心線へ向かう求心方向に沿った前記溶液の液面までの距離である第１仮想チャンバ長さが、前記第２チャンバに前記一定量の溶液を収容して、前記回転中心線まわりに回転させたときの、前記第３流路端部から、前記回転中心線へ向かう求心方向に沿った前記溶液の液面までの距離である第２仮想チャンバ長さよりも長い、基板。
【請求項２】
前記第３流路端部の断面積が、前記第１流路端部の断面積と同じかまたは大きい、請求項１に記載の基板。
【請求項３】
前記第１流路端部の近傍における第１チャンバの幅が、前記第３流路端部の近傍における前記第２チャンバの幅よりも狭い、請求項１に記載の基板。
【請求項４】
前記第１流路端部の近傍における第１チャンバの深さが、前記第３流路端部の近傍における第２チャンバの深さよりも浅い、請求項１に記載の基板。
【請求項５】
前記第１流路端部と第２流路端部を除く前記第１流路の幅、および前記第３流路端部と第４流路端部を除く前記第２流路の幅が４μｍ以上６０μｍ未満であり、
前記第１流路端部の近傍における前記第１流路の断面積、および前記第３流路端部の近傍における前記第２流路の断面積が、遠心方向へいくにしたがって、変わらないかまたは大きくなり、かつ
前記第２流路端部の近傍における前記第１流路の断面積、および前記第４流路端部の近傍における前記第２流路の断面積が、遠心方向へいくにしたがって大きくなる、請求項１に記載の基板。
【請求項６】
前記第１流路端部と第２流路端部を除く前記第１流路の深さ、および前記第３流路端部と第４の流路端部を除く前記第２流路の深さが４μｍ以上６０μｍ未満であり、
前記第１流路端部の近傍における前記第１流路の断面積、および前記第３流路端部の近
傍における前記第２流路の断面積が、遠心方向へいくにしたがって、変わらないかまたは大きくなり、かつ
前記第２流路端部の近傍における前記第１流路の断面積、および前記第４流路端部の近傍における前記第２流路の断面積が、遠心方向へいくにしたがって大きくなる、請求項１に記載の基板。
【請求項７】
前記第２チャンバは空気口を備え、かつ前記空気口を除いて空間的に閉じられている、請求項１に記載の基板。
【請求項８】
前記流路部位は、第２チャンバＡおよび第２チャンバＢを含む二以上の第２チャンバを有し、第２チャンバＡは第２チャンバＢよりも前記回転中心線の近くに配置され、
前記基板に形成された、第２チャンバＡと、第２チャンバＢとを連通させ、
前記第２流路端部よりも前記回転中心線から離れた部位にて、第２チャンバＡと接続し、前記回転中心線と前記第２流路端部とを結ぶ直線上に配置されない第５流路端部と、
前記第２チャンバＢと接続する第６流路端部とを有する第３流路を備え、
前記第２チャンバＡに一定量の溶液を収容して、前記回転中心線まわりに回転させたときの、前記第５流路端部から、前記回転中心線へ向かう求心方向に沿った前記溶液の液面までの距離である第２Ａ仮想チャンバ長さが、
前記第２チャンバＢに一定量の溶液を収容して、前記回転中心線まわりに回転させたときの、前記第３流路端部から前記回転中心線へ向かう求心方向に沿った前記溶液の液面までの距離である第２Ｂ仮想チャンバ長さよりも長い、請求項１に記載の基板。
【請求項９】
前記基板は二以上の流路部位を含む、請求項１に記載の基板。
【請求項１０】
前記基板は、前記回転中心線として作用する中心軸を備える、請求項９に記載の基板。
【請求項１１】
前記第１流路端部および前記第３流路端部が疎水性である、請求項１に記載の基板。
【請求項１２】
前記第１流路端部、前記第３流路端部および前記第５流路端部が疎水性である、請求項８に記載の基板。
【請求項１３】
前記第１流路および前記第２流路の全体が疎水性である、請求項１に記載の基板。
【請求項１４】
前記第１流路、前記第２流路の全体および前記第３流路の全体が疎水性である、請求項８に記載の基板。
【請求項１５】
前記流路部位の全体が疎水性である、請求項１に記載の基板。
【請求項１６】
前記第１チャンバに液体が収容された請求項１に記載の基板を準備する工程；
前記基板を回転中心線まわりに、第１回転速度ｒｐｍ１で回転させる工程；
前記基板を前記第１回転速度ｒｐｍ１より大きな第２回転速度ｒｐｍ２で回転させる工程を含む、多段送液方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の基板、および前記基板を前記回転中心線まわりに回転させる回転駆動部を備える、多段送液装置。
【請求項１８】
前記回転駆動部は、前記基板を前記回転中心線まわりに回転させるモータと、前記モータに速度特性を与える速度特性印加部とを含む、請求項１７に記載の多段送液装置。
【請求項１９】
前記回転駆動部は、回転中の前記基板の回転速度を測定する回転速度測定器と、前記回転速度測定器の測定した回転速度に基づいて、前記速度特性印加部が前記モータに与える速度特性を補正する回転速度補正部とをさらに含む、請求項１８に記載の多段送液装置。
【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、チャンバを有する流路部位を含む基板、およびそれを含む送液装置に関する。特に本発明は、微量な液体の流れを制御して、基板の流路部位が有するチャンバからチャンバへ段階的に送液するための多段送液装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な健康診断チップが開発されている。これら健康診断チップのほとんどは、マイクロタス（μ−ＴＡＳ：Micro Total Analysis System）と呼ばれる微小な流路部位を有するカード型のデバイスである。流路を微細化すると、生体から抽出するサンプル量の必要量は微量となる点で、非常に有用である。また、流路の微細化により健康診断チップを含む装置全体を小型化できれば、比較的大規模の病院だけでなく、診療所や家庭での診断を行うＰＯＣＴ（Point of care test：その場診断）用途に適用できる。
【０００３】
マクロな系では、送液手段としてポンプが一般的に用いられる。しかしながら、極少量の流体を扱う微小流路では、ポンプに接続したチューブで発生する無効体積（デッドボリューム）の影響を無視することができない。したがってポンプは、ＰＯＣＴ用途で用いられるチップの送液手段としては適さないことが多い。
【０００４】
ＰＯＣＴ用途で好適に用いられる送液方法の一つに、遠心力を駆動源とした方法がある（例えば、特許文献１〜５）。遠心力による送液方法には、デッドボリュームが発生せず、同時かつ並列に多数の処理を実行できるなどの長所がある。
【０００５】
例えば非特許文献１に記載の基板は、複数の微小チャンバとマイクロ流路を有し、各微小チャンバをつなぐマイクロ流路の幅を調整している。具体的には、約１０μｍから約１００μｍの範囲で、回転中心から遠いマイクロ流路ほど、その幅を狭くしている。それにより、回転中心線から遠いマイクロ流路ほど、大きな毛細管力を発生する。
マイクロ流路に発生する毛細管力によって送液が阻止されている微小チャンバ内の液体を、基板の回転により発生する遠心力によって、隣接する遠心方向の微小チャンバへと送液する。微小チャンバ内の液体を送液するのに必要な遠心力は、マイクロ流路に発生する毛細管力に相当する。前述の通りマイクロ流路に発生する毛細管力は、回転中心線から遠ざかるに従って大きくされている。よって、回転速度を上げなければ、一つの微小チャンバから隣接する遠心方向の微小チャンバへと液体を送液することができない。その結果、段階的な送液を実現している。
【特許文献１】特開２０００−０６５７７８号公報
【特許文献２】特表２００１−５０３８５４号公報
【特許文献３】特表２００２−５０３３３１号公報
【特許文献４】特許第３３５６７８４号公報
【特許文献５】特許第３４６９５８５号公報
【非特許文献１】Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ ２０００，ｐｐ．３１１−３１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１に開示されたチャンバ多段送液基板では、流路の幅に関して２つの制約がある。
【０００７】
第一の制約は、チャンバの部位（回転中心からの距離）に応じて可変させる流路の幅を
、流路の深さと同等か、またはそれ以下とすることである。本発明者らは、前記第一の制約に反して、流路幅が流路深さよりも大きい扁平流路を含む基板を用いて、多段送液を試みた。チャンバ段数を３段として、内周側の流路幅を７５０μｍ；外周側の流路幅を３００μｍ；流路深さを１５μｍとしたが、多段送液をすることができなかった。具体的には、第一の回転速度で基板を回転すると、最内周のチャンバの溶液は、次に接続されているチャンバで留まることなく、最外周のチャンバまで一気に送液された。
【０００８】
上記実験において所望の送液動作が実現しなかった理由は、流路幅（７５０μｍ、３００μｍ）を、流路深さ（１５μｍ）よりも大きくしたためであると考えられる。流路断面にかかる毛細管力による圧力は、流路断面の周囲長に比例し、流路の断面積に反比例する。したがって、流路断面にかかる毛細管力を大きく増加させるためには、断面積の増加分よりも、周囲長の増加分を大きくする必要がある。そのためには、幅・深さで構成される流路の断面のうち、一番短い寸法を小さくしなければならない。
【０００９】
第二の制約は、回転中心線から遠いマイクロ流路ほど、その幅をより狭くすることである。約１０μｍから約１００μｍの幅もしくは深さを有する流路は、一般にフォトリソグラフィー技術を用いて作製される。流路の幅は、フォトマスクの線幅を変えることにより調整されうるが、流路幅を狭くするには作製限界がある。チャンバの段数が増加するにしたがって、より狭い幅の流路の作製が必要となる。しかしながら、流路深さが１００μｍの流路において、流路の幅を約１μｍ以下に、すなわちアスペクト比を１００以上とすることは、現状の技術では不可能である。また、流路の深さはエッチング深さによって決定されるため、各流路に相当する局所的な領域を異なる深さに形成することは難しい。
【００１０】
以上の通り、マイクロ流路の断面積を調整して、段階的な送液を実現する基板を作製するプロセスは負荷が大きい。さらに、多段階的な送液を実現する基板を作製することは、不可能な場合もある。
【００１１】
しかも、非特許文献１において送液試料として電解質水溶液を用いて実験がされているが、生体試料（たとえば、ヒト血漿）は電解質水溶液に比べて粘度が高く、マイクロ流路を流れにくい。また、多種のタンパクが混在した溶液は、マイクロ流路の内壁に付着性タンパクを吸着させやすく、マイクロ流路を閉窄しかねない。
【００１２】
そこで本発明の目的は、微小チャンバどうしを連通するマイクロ流路の断面積を、流路毎に変えることなく、微小チャンバから微小チャンバへと、基板の回転速度に応じて段階的に送液することができる基板を提供することである。さらに本発明の目的は、当該基板を負荷の少ないプロセスで作製することである。
【００１３】
また本発明の目的は、吸着抑制処理などをマイクロ流路に加えることなく、生体試料を滞りなく流すことができる基板を提供することである。
【００１４】
さらに本発明の目的は、本発明の基板を用いて、微小チャンバから微小チャンバへと段階的に送液する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第一は、以下に示す微少量の溶液を段階的に送液することができる基板に関する。
【００１６】
［１］  回転中心線まわりに回転可能であり、その内部に形成された流路部位を含む基板であって、
前記流路部位は、Ａ）注入口を有する第１チャンバと、Ｂ）前記第１チャンバよりも前
記回転中心線から離れた部位に配置された第２チャンバと、Ｃ）空気口を介して基板の外部雰囲気と接続するチャンバであって、前記第２チャンバよりも前記回転中心線から離れた部位に配置された第３チャンバと、Ｄ）前記第１チャンバと前記第２チャンバとを連通させ、前記第１チャンバと接続し、前記注入口よりも前記回転中心線から離れた部位に配置された第１流路端部、および前記第２チャンバと接続する第２流路端部を備える第１流路と、Ｅ）前記第２チャンバと前記第３チャンバとを連通させ、前記第２チャンバと接続し、前記回転中心線と前記第２流路端部とを結ぶ直線上に配置されない第３流路端部、および前記第３チャンバと接続し、前記空気口および第２流路端部よりも前記回転中心線から離れた部位に配置された第４流路端部を備える第２流路とを有し、
前記第１、第２、第３チャンバの順に、微少量の溶液を段階的に送液することができ、
前記第１流路端部の近傍における第１チャンバの底面の断面積が、前記第１流路端部の近傍における前記第１流路の断面積よりも大きく、
前記第１チャンバに一定量の溶液を収容して、前記回転中心線まわりに回転させたときの、前記第１流路端部から、前記回転中心線へ向かう求心方向に沿った前記溶液の液面までの距離である第１仮想チャンバ長さが、前記第２チャンバに前記一定量の溶液を収容して、前記回転中心線まわりに回転させたときの、前記第３流路端部から、前記回転中心線へ向かう求心方向に沿った前記溶液の液面までの距離である第２仮想チャンバ長さよりも長い、基板。
【００１７】
本発明の第二は、以下に示す微少量の溶液を段階的に送液することができる多段送液方法に関する。
【００１８】
前記第１チャンバに液体が収容された前記本発明の基板を準備する工程；
前記基板を回転中心線まわりに、第１回転速度ｒｐｍ１で回転させる工程；
前記基板を前記第１回転速度ｒｐｍ１より大きな第２回転速度ｒｐｍ２で回転させる工程を含む、多段送液方法。
【００１９】
本発明の第三は、以下に示す微少量の溶液を段階的に送液することができる多段送液装置に関する。
【００２０】
前記本発明の基板、および前記基板を前記回転中心線まわりに回転させる回転駆動部を備える、多段送液装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の基板により、流路部位のチャンバからチャンバへと基板の回転速度に応じて段階的に送液することができる。この段階的送液は、流路部位のチャンバの形状を、回転中心線から遠ざかる距離に応じて調整することで「仮想チャンバ長さ」を制御していることにより実現される。したがって、チャンバどうしをつなぐ流路の断面積や形状を、流路ごとに変化させる必要がなく、同様の流路幅や流路深さに設計できる。
【００２２】
本発明の基板において、チャンバの流路端部に作用する遠心力を発生させる溶液の体積を、より外周に配置されたチャンバほど小さくしている。遠心力は回転中心線からの距離に応じて増加する性質を有するが、本発明の基板では、より外周に配置されたチャンバほど、毛細管力を超えるための遠心力を発生させる回転速度が高くされている。その結果、チャンバからチャンバへと基板の回転速度に応じて段階的に送液することができる。
【００２３】
また、マイクロ流路の形状（端部付近の断面積）を調整することで、生体試料をより確実に段階的にチャンバ間を送液することができる。本発明の基板は実用性が高く、基板に種々の機能を持たせることも可能である。さらに、送液する溶液の体積が微量であっても、段階的送液が実現される。本発明の基板の作製は容易であり、作製プロセスの負荷が少
ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
１．本発明の基板について
本発明の基板は流路部位を有する。基板の内部に流路部位が形成されており、１または２以上の流路部位が形成されている。流路部位のそれぞれは、２以上のチャンバおよびチャンバ同士を連通させる流路を有する。
【００２５】
本発明の基板を、回転中心線周りに回転させることによって、流路部位に提供された溶液は、各チャンバに段階的に送液されうる。基板の回転方向は、前記回転中心線に対して直交する仮想の線に対して直交し、かつこの仮想の線と同一の平面上にある方向と定義される。例えば、基板が回転軸に固定される場合に、回転軸の半径方向に対して直交する接線方向が回転方向である。回転方向は、平面視で回転中心線に対して時計方向および反時計方向のいずれでもよい。
【００２６】
基板の外形形状は円盤形に限定されず、立方体、直方体、五角形などの多角形、または星形などであってもよい。
【００２７】
流路部位は、第１チャンバ、第２チャンバおよび第３チャンバを有し、いずれのチャンバも基板の内部に形成されている。第１チャンバ、第２チャンバ、第３チャンバの外形形状は限定されず、略長方形状、円柱など任意に設定される。
【００２８】
第１チャンバは注入口を有し、前記注入口から溶液を供給される。第１チャンバは、注入口以外は、空間的に密閉されていることが好ましい。注入口は、第１チャンバの任意の部位に配置されうる。第２チャンバは第１チャンバよりも前記回転中心線から離れた位置に配置され、空間的に密閉され得る。第３チャンバは空気口を有し、前記空気口を介して基板の外部雰囲気と接続している。第３チャンバは、第２チャンバよりも前記回転中心線から離れた位置に配置される。
したがって、回転中心線から第１チャンバ、第２チャンバ、第３チャンバの順に配置される。
【００２９】
第２チャンバは空気口を備え、空気口を除いて空間的に閉じられていてもよい。空気口を備えない第２チャンバに、第１チャンバから溶液が送液されると、第２チャンバに存在していた気体は、第２流路を介して通じる第３チャンバに設けられた空気口から排出される。しかし、空気口を備えない第２チャンバがある程度の溶液で満たされると、第２チャンバに接している第２流路の入口端部（第３流路端部）が溶液で塞がれてしまうため、空気の逃げ道がなくなる。そのため、第２チャンバへの溶液の流入が止まってしまうことがある。よって、第２チャンバに空気口を設けることで、第２チャンバに確実に送液することができる。
【００３０】
各チャンバに形成される注入口または空気口の断面形状は、円形、楕円形、多角形、または他の形状であってもよい。空気口は、空気を透過させるが溶液は透過させない材料を用いて形成してもよい。この場合、基板の回転時の溶液の漏れを考慮する必要がないので、空気口を比較的大きな面積とすることができる。
【００３１】
流路部位は、第１チャンバと第２チャンバを連通させる第１流路、および第２チャンバと第３チャンバを連通させる第２流路をさらに有する。
【００３２】
第１流路は、第１チャンバと接続する第１流路端部を有し、第１流路端部は前記注入口
よりも回転中心線から離れた部位に配置される。また第１流路は、第２チャンバと接続する第２流路端部をも有し、第２流路端部は第２チャンバの回転中心線側にあることが好ましい。
【００３３】
第２流路は、第２チャンバと接続する第３流路端部を有し、第３流路端部は第２チャンバのうち回転中心線から離れた部位に配置されることが好ましい。第３流路端部は、回転中心と第２流路端部とを結ぶ直線上にないことを特徴とする。また第２流路は、第３チャンバと接続する第４流路端部も有する。
【００３４】
第１流路の第１流路端部（第１チャンバとの接続部）の断面積に対して、第２流路の第３流路端部（第２チャンバとの接続部）の断面積を、同じかまたは大きくすることができる。従来の基板では、回転中心から遠い流路ほど、その断面積を小さくして毛細管力を高めた。しかしながら本発明の基板は、チャンバの形状を適切に変更することによって、チャンバ内の溶液が受ける遠心力を調整するので（後述）、回転中心から遠い流路ほど、流路の断面積を小さくする必要がなく、一定にすることも、大きくすることもできる。ただし、流路の断面積を調整することは、一般的に作製プロセスの負荷を高めるので、同じ断面積にすることが好ましい。
「流路端部の断面積」とは、流路端部近傍の断面積が一定でない場合には、最小の断面積を意味する。
【００３５】
本発明の基板の流路部位は「第１仮想チャンバ長さ」が「第２仮想チャンバ長さ」よりも長いことを特徴とする。
「第１仮想チャンバ長さ」とは、第１チャンバに一定量（「仮想チャンバ体積」ともいう）の溶液を収容して、基板を回転中心線まわりに回転させて液面を形成させたときの、第１流路端部から、基板の回転中心に向かう方向（求心方向）に沿った前記液面までの距離を意味する。
同様に「第２仮想チャンバ長さ」とは、第２チャンバに一定量の溶液を収容して、基板を回転中心線まわりに回転させて液面を形成させたときの、前記第３流路端部から、基板の回転中心に向かう方向（求心方向）に沿った前記液面までの距離を意味する。
つまり、第１チャンバおよび第２チャンバに同一量の溶液を収容した場合に、第１仮想チャンバ長さは、第２仮想チャンバ長さよりも長くなる。
【００３６】
詳細は後述するが、チャンバに収容された溶液は、基板の回転による遠心力を受けて流路に流入しようとする。該遠心力を受ける溶液の体積は、前記「仮想チャンバ長さ」が長いほど大きくなる。よって、仮想チャンバ長さが長いほど、チャンバ内の溶液が流路へ流入しやすくなる。
本発明の基板は「第１仮想チャンバ長さ」が「第２仮想チャンバ長さ」よりも長いので、第１チャンバ内の溶液を第１流路へ流入させるために必要な力（遠心力）よりも、第２チャンバ内の溶液を第２流路へ流入させるために必要な力（遠心力）を大きくすることができる。したがって遠心力（基板の回転速度）を制御することによって、溶液を、第１チャンバから第２チャンバ、次に第２チャンバから第３チャンバへと段階的に送液することが可能となる。
【００３７】
「第１仮想チャンバ長さ」を「第２仮想チャンバ長さ」よりも長くする手段の例には、１）第１チャンバの幅を、第２チャンバの幅よりも狭くする；２）第１チャンバの深さを、第２チャンバの深さよりも浅くする、ことが含まれる。もちろん当該手段が、前記２つの手段に限定されるわけではなく、例えば１）と２）を組み合わせてもよい。
【００３８】
１）第１チャンバの幅を、第２チャンバの幅よりも狭くする場合
第１チャンバ全体の幅を、第２チャンバの幅よりも狭くする必要は必ずしもない。第１
仮想チャンバ長さを、第２仮想チャンバ長さよりも長くすればよいので、少なくとも第１流路端部の近傍における第１チャンバの幅が、第３流路端部の近傍における第２チャンバの幅よりも狭いことが好ましい。また、第１流路端部の近傍における第１チャンバの幅は、第１流路端部の近傍における第１流路の幅よりも広くすることが好ましい。
【００３９】
２）第１チャンバの深さを、第２チャンバの深さよりも浅くする場合
第１チャンバ全体の深さを、第２チャンバの深さよりもする必要は必ずしもない。第１仮想チャンバ長さを、第２仮想チャンバ長さよりも長くすればよいので、少なくとも第１流路端部の近傍における第１チャンバの深さが、第３流路端部の近傍における第２チャンバの深さよりも浅いことが好ましい。また、第１流路端部の近傍における第１チャンバの深さを、第１流路端部の近傍における第１流路の深さよりも深くすることが好ましい。
【００４０】
チャンバは、流路よりも大きな容積を有するので、チャンバの幅や深さの調整は、流路の幅や深さの調整と比べて容易である。
【００４１】
本発明の基板の各流路は、微細な流路である必要がある。適度な毛細管力を発生させて、溶液をチャンバに保持するためである。具体的には、第１流路および第２流路の幅を、例えば４μｍ以上２０００μｍ以下とすることが好ましい。
第１流路の断面積と、第２流路の断面積とは同一であってもよく、同じ流路幅や流路深さを有していてもよい。同じ流路幅や流路深さとすれば、流路の作製が容易であり、作製プロセスに負荷がかからない。
【００４２】
本発明の基板の各流路の形状は特に限定されず、適宜調整される。
例えば血漿などの生体試料を、微細なマイクロ流路（例えば、４μｍ以上６０μｍ以下の幅を有するマイクロ流路）に流すと、その粘性などによって流れにくく、さらに混在するタンパク質が、マイクロ流路の内壁に付着してマイクロ流路を閉窄することがある。そのため、微細なマイクロ流路の形状を適切に調整して、血漿などの生体試料であっても、滞りなく確実に段階送液することが好ましい。
【００４３】
生体試料などを確実に送液するため、本発明の基板の第１流路端部の近傍における第１流路の断面積、および第３流路端部の近傍における第２流路の断面積のそれぞれを、遠心方向へいくにしたがって一定にするかまたは大きくし；かつ、第２流路端部の近傍における第１流路の断面積、および第４流路端部の近傍における第２流路の断面積のそれぞれを、遠心方向へいくにしたがって大きくすることが好ましい。
第１流路の断面積を、第１流路端部から第２流路端部に至るまで徐々に大きくしてもよく；また第２流路の断面積を、第３流路端部から第４流路端部に至るまで徐々に大きくしてもよい。
【００４４】
このように、各流路の端部の形状（断面積の大きさ）を調整することによって、第１流路端部と第２流路端部を除く第１流路の幅、および第３流路端部と第４流路端部を除く第２流路の幅が４μｍ以上６０μｍ未満であっても、本発明の基板の流路部位に生体試料を確実に送液することができる。
同様に、各流路の端部の形状（断面積の大きさ）を調整することによって、第１流路端部近傍と第２流路端部近傍を除く第１流路の深さ、および第３流路端部と第４流路端部を除く第２流路の深さが、４μｍ以上６０μｍ未満であっても、本発明の基板の流路部位に生体試料を確実に送液することができる。
【００４５】
第１流路端部および第３流路端部、ならびに存在するのであれば（後述する）第５流路端部（つまり「各流路の上流側の端部」）の内壁は、疎水性を有することが好ましい。チャンバ内の溶液が、流路端部で自発的に濡れることによって、遠心力を受けることなく各
流路へ流入することを防止するためである。
【００４６】
疎水性を付与するには、各流路端部を構成する材料を疎水性材料とするか、または各流路端部の内壁面に疎水性を付与する処理を施せばよい。
各流路の上流側の端部が疎水性を有していれば、各チャンバに収容された溶液を、当該端部において保持することができる。具体的には、流路の断面積が十分に小さく、かつ流路端部が疎水性を有していれば、溶液は表面張力により流路へ浸入せず、流路端部に保持される。
【００４７】
また各流路の内壁の全面が疎水性を有していてもよい。流路の内壁の全面が疎水性であれば、チャンバ内の溶液を、流路端部だけでなく流路全体で保持できるので、保持力が高まる。
流路全体が疎水性を有していれば、基板の所定時間の回転により、所望量のチャンバ内の溶液を次のチャンバに送液することができる。つまり、回転時間を制御することにより、より正確に所望量の溶液をチャンバからチャンバに送液することができる。また、所定量の溶液をチャンバからチャンバに送液するために必要な時間を制御できるので、各チャンバにおける反応時間を制御することができる。
【００４８】
さらに流路部位（チャンバを含む）の内壁の全面が疎水性を有していてもよい。また、基板の材料を疎水性材料にすれば、流路部位の内壁の全面に疎水性を容易に付与することができる。よって、基板の生産性が向上する。
【００４９】
疎水性材料の例には、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、炭化ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素等に代表される半導体材料；アルミナ、サファイア、フォルステライト、炭化ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素の群から選ばれる無機絶縁材料；ポリエチレン、エチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、不飽和ポリエステル、含フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル・ブタジエンスチレン共重合体、シリコン樹脂、ポリフェニレンオキサイド及びポリスルホン等の群から選ばれる有機材料が含まれる。好適に用いられる疎水性材料は、ＰＥＴ、ＰＣである。
【００５０】
疎水性を付与する処理の例には、フッ素系樹脂の塗布、シリコン系物質の塗布などがある。好適には、フッ素系樹脂を塗布する。
【００５１】
本発明の基板の流路部位は、複数の第２チャンバ、例えば第２チャンバＡおよび第２チャンバＢを有していてもよい。第２チャンバＡは、第２チャンバＢよりも回転中心の近くに配置され、第３流路を介して互いに連通している。
【００５２】
第３流路は、第２チャンバＡと接続する第５流路端部、および第２チャンバＢと接続する第６流路端部とを有する。第５流路端部は、第２チャンバＡの、回転中心から離れた部位に配置され、かつ回転中心線と第２流路端部とを結ぶ直線上に配置されないことを特徴とする。
【００５３】
基板の流路部位に、第２チャンバＡおよび第２チャンバＢがある場合は「第２Ａ仮想チャンバ長さ」を「第２Ｂ仮想チャンバ長さ」よりも長くする。
「第２Ａ仮想チャンバ長さ」とは、第２チャンバＡに一定量（「仮想チャンバ体積」ともいう）の溶液を収容して、基板を回転中心線周りに回転させて液面を形成させたときの
、第５流路端部から、基板の回転中心に向かう方向（求心方向）に沿った前記液面までの距離を意味する。
「第２Ｂ仮想チャンバ長さ」とは、第２チャンバＢに一定量（「仮想チャンバ体積」ともいう）の溶液を収容して、基板を回転中心線周りに回転させて液面を形成させたときの、第６流路端部から、基板の回転中心に向かう方向（求心方向）に沿った前記液面までの距離を意味する。
【００５４】
第２チャンバの数を増やすことにより、送液の段数を増やすことができる。したがって、送液する溶液を混合したり、化学物質と反応させたりするなどの機能を増やすことができる。よって、一つの流路部位で複雑な処理を簡便に行うことが可能となる。
【００５５】
本発明の基板は、２以上の流路部位を有していてもよい。前記の通り各流路部位は、第１〜第３チャンバ、および前記第１〜第２流路を有する。さらに各流路部位は、複数の第２チャンバを有する場合は、第３流路を備える。
【００５６】
２以上の流路部位を有する基板を用いれば、基板の回転により２以上の流路部位に同時に遠心力を作用させることができる。例えば、第１回転速度の印加によって、各流路部位の第１チャンバ内の溶液を同時に第２チャンバに送液することができる。よって、並列処理数を増加させて、多数の検体を短時間で処理することができる。したがって、流路部位を集積化により並列処理数を増加させて、多数の検体を短時間で処理することができる。
【００５７】
また流路部位ごとに、それに含まれるチャンバや流路の構造を変えてもよく、それにより、流路部位ごとに異なる回転速度で独立に送液を制御することができる。したがって、一の基板で複数種類の測定シーケンスを同時に実施できる。例えば、流路部位１では１段反応のグルコース測定を、流路部位２では３段反応のコレステロール測定を実施でき、多項目化に適する。
【００５８】
一つの基板に複数の流路部位を形成することは、基板の製造コスト面からみても、一つの検体の処理コストを下げることに貢献する。
【００５９】
本発明の基板は、回転中心線として作用する中心軸を備えていてもよい。中心軸を備えていれば、基板を回転駆動部に取り付ける機構を準備する必要がなく、基板自体をそのまま回転させることができ、送液装置が簡便になる。また、この構成は、基板の製造コスト面から見ても、一の検体の処理コストを下げる。
【００６０】
２．本発明の送液方法について
本発明の送液方法は、本発明の基板の流路部位に含まれる各チャンバに、溶液を送液する方法である。本発明の送液方法を、その簡単なメカニズムを含めて以下に説明する。
【００６１】
本発明の送液方法は、Ａ）本発明の基板を回転中心線まわりに、第１回転速度ｒｐｍ１で回転させる工程、Ｂ）基板を第１回転速度ｒｐｍ１より大きな第２回転速度ｒｐｍ２で回転させる工程を含み、基板の流路部位のチャンバに段階的に送液する方法である。
【００６２】
本発明の基板の流路部位の第１チャンバに注入口を通して注入された溶液は、毛細管力によって、第１流路の第１流路端部で保持される。このときの毛細管力を「第１毛細管力」とする。
基板を第１回転速度で回転方向に回転させると、第１流路端部で保持されている溶液に、遠心方向（すなわち回転中心線から遠ざかる方向）の「第１遠心力」が作用する。第１遠心力が作用する溶液の体積は、第１流路端部の断面を底面積として、第１仮想チャンバ長さ（前述）を高さとした立方体領域に相当する。第１遠心力が、第１毛細管力を上回る
と、第１チャンバ内の溶液が、第１流路に流れ込み、第２チャンバに送液される。第２チャンバ内の空気は空気口を介して外部に排出される。
【００６３】
第２流路の入口端部である第３流路端部は、第１流路の出口端部である第２流路端部と回転中心とを結ぶ直線上に配置されない。よって、第１流路から第２チャンバに流れ込んだ溶液は、第３流路端部で「第２毛細管力」を受ける。
【００６４】
第１流路の断面積と第２流路の断面積を等しくすれば、「第２毛細管力」と「第１毛細管力」を等しくすることができる。一方、第３流路端部にかかる「第２遠心力」は、回転軸からの距離が遠いため「第１遠心力」よりも、通常は大きくなる。
【００６５】
前述の通り、第２チャンバの「第２仮想チャンバ長さ」は、第１チャンバの「第１仮想チャンバ長さ」より短い。「第２遠心力」がかかる溶液の体積は、第３流路端部を底面積として第２仮想チャンバ長さを高さとした立方体領域に相当するため、第１チャンバにおいて「第１遠心力」を受けた溶液の体積と比べて小さくなる。
【００６６】
第１チャンバにおいて「第１遠心力」を受ける溶液の体積と、第２チャンバにおいて「第２遠心力」を受ける溶液の体積との差が大きければ、回転軸からの距離の差による「第１遠心力」と「第２遠心力」との差を相殺することができる。よって、第２チャンバに流入した溶液は、第１回転速度によっては第２流路に流入せず、いったん第２チャンバに保持される。
【００６７】
そして、第１回転速度ｒｐｍ１より大きい第２回転速度ｒｐｍ２で回転することにより発生する「第２遠心力」が「第２毛細管力」を上回る。その結果、第２チャンバ内の溶液が第２流路に流れ込み、第３チャンバに送液される。第３チャンバ内の空気は空気口を介して外部に排出される。
【００６８】
このように、第１チャンバに注入された溶液は、第１回転速度ｒｐｍ１で基板を回転すると、第１チャンバから第２チャンバへ送液され、第２チャンバ内に保持される。次に基板の回転速度を、第１回転速度ｒｐｍ１よりも高い回転速度である第２回転速度ｒｐｍ２にすると、第２チャンバから第３チャンバへと送液される。このように回転速度を制御して、基板の流路部位の各チャンバへ、溶液を段階的に送液することができる。第１回転速度ｒｐｍ１および第２回転速度ｒｐｍ２は、６００ｒｐｍから１００００ｒｐｍの範囲に設定されることが望ましく、より好適には１０００ｒｐｍから５０００ｒｐｍの範囲で設定される。
【００６９】
第１回転速度ｒｐｍ１および第２回転速度ｒｐｍ２の差は、２００ｒｐｍ以上に設定されることが好ましく、より好適には４００ｒｐｍ以上に設定される。生体試料であるヒト血漿試料の溶液物性は個人差、日間差によるばらつきを内在する。回転速度の差を４００ｒｐｍ以上に設定することで、前述のばらつきに依存しない一様な制御が可能となり、装置による回転制御が容易となる。もちろん、送液の開始を検出して、回転制御機構にフィードバックする手段を装置に設けることで前述のばらつきは解消されうる。その場合にも、フィードバック制御の応答性の観点から回転速度の差を２００ｒｐｍ以上に設定することが好ましく、溶液のより確実な送液が実現される。
【００７０】
回転速度の差を減少させる（例えば４００ｒｐｍから２００ｒｐｍに減少させる）と、後述する実施の形態３に示されるように、複数の第２チャンバを配置しても溶液の送液の開始を制御できるため、多段階送液を実現させやすくなる。それにより、溶液に多段階の処理を施すことができる。
【００７１】
３．本発明の送液装置について
本発明の送液装置は、前述の基板と、基板を前記回転中心線まわりに回転させる回転駆動部を有する。送液装置を用いて、基板の流路部位の各チャンバに、溶液を段階的に送液することができる。
【００７２】
送液装置の回転駆動部は、基板を回転中心線まわりに回転させるモータと、モータに速度特性を与える速度特性印加部とを含んでいてもよい。基板に所定の回転速度を印加することができ、より確実に溶液を多段送液することができる。
【００７３】
基板を回転させるモータの例には、ＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ、ＡＣモータおよびステッピングモータなどが含まれる。ステッピングモータは、基板の急回転と急制動を外部の駆動信号を印加するだけで、容易に実現することができるため好適である。また、ＤＣモータは駆動回路を特に必要としない（図１参照）。ＤＣブラシレスモータを採用する場合は、駆動回路（図１参照）が逆回転電圧を印加する機能を有していれば、より素早い急制動を実現できる。
【００７４】
送液装置の回転駆動部は、さらに、回転中の基板の回転速度を検出する回転速度検出器；および回転速度検出器の検出した前記回転速度に基づいて、速度特性印加部がモータに与える速度特性を補正する回転速度補正部、を備えていることが好ましい。実際の回転速度をフィードバックして速度特性を補正しつつ、基板を回転駆動させることができるため、送液量が安定し、かつ送液量の繰り返し再現性も向上する。
【００７５】
次に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００７６】
［実施の形態１］
図１〜図４は本発明の送液装置１を示す。送液装置１は基板２および回転駆動部４を含む。図２には「第１仮想チャンバ長さＹ１」および「第２仮想チャンバ長さＹ２」を説明するために、溶液１０を図示している。
【００７７】
図１に示される送液装置１は、基板２；基板２を固定する回転軸３を回転させる回転駆動部４を備える。回転軸３の回転中心線（軸線）Ｓは、鉛直線に延びている。回転軸３の上端側に基板２が固定されている。基板２は平面視で円形であり、基板２の中心は、回転軸３の回転中心線Ｓ上にある。一方、回転軸３の下端側はモータ３１に連結されている。基板２の外形は、流路部位５を形成できるように任意に設定されうるが、例えば円形であれば直径を約１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下に設定される。また基板２の厚みは、０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定されることが好ましい。
【００７８】
基板２は、回転軸３と共に回転する。回転軸３の回転方向は、図２に示される矢印Ｒ１またはＲ２のように、回転軸３の半径方向ｒに対して直交する方向と定義される。つまり前記回転方向は、回転軸３の回転中心線Ｓに対して直交する仮想の線に対して直交し、かつ前記仮想の線と同一の平面上にある方向と定義される。基板２は、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。
【００７９】
図１に示される回転駆動部４は、回転軸３と機械的に連結する。回転駆動部４は、回転軸３；回転軸３に固定された基板を回転させるモータ３１；モータ３１の駆動回路３２を備える。さらに回転駆動部４は、制御信号を出力する制御信号出力部３３；制御信号出力部３３から入力される制御信号に基づいて、所望の速度特性（例えば図９参照）をモータ３１の駆動回路３２に与える速度特性印加部３４を備える。制御信号出力部３３は、送液装置１とは別の外部のコンピュータであってもよい。
【００８０】
回転駆動部４は、回転中の基板２の回転速度を検出する回転速度検出部３５；速度特性印加部３４を補正する回転速度制御部３６を備えていてもよい。回転速度検出部３６が検出した基板２の実際の回転速度が、回転速度制御部３６に送信される。回転速度制御部３６は、送信された実際の回転速度と、速度特性印加部３４によりモータ３１に与えるべき速度特性に「ずれ」があれば、速度特性印加部３４が与える速度特性を補正する。このように、実際の基板２の回転速度をフィードバックして速度特性を補正しつつ、基板２を駆動することにより、安定した送液を実現し、かつ送液の繰り返し再現性を向上することができる。
【００８１】
図１に示される基板には、複数の流路部位５が含まれる。流路部位５は、回転軸３の周囲に放射状に配置される。
【００８２】
図２には、流路部位５の一つが模式的に示される。流路部位５は、第１チャンバである供給チャンバ６；第２チャンバである被供給チャンバ７；第３チャンバである最終段チャンバ８；および第１流路９Ａ；第２流路９Ｂを備える。
【００８３】
［供給チャンバ６について］
供給チャンバ６は、各チャンバへ送液する対象である溶液１０が注入されるチャンバである。供給チャンバ６は、基板２の内部に形成され、空間的に閉じられている。ただし、供給チャンバ６の内部と基板２の外部とを連通させる断面円形の注入口１１が形成されている。この注入口１１は供給チャンバ６への溶液１０の注入に使用される。
【００８４】
図２に示される供給チャンバ６は、平面視で略長方形状である。回転軸３から遠い側の側壁に、第１流路９Ａと接続する第１流路端部１３Ａ（開口部）が配置される。注入口１１は、第１流路端部１３Ａよりも回転軸３に近い位置に設けられ、具体的には図２における供給チャンバ６の上隅に設けられる。注入口１１の平面視での面積は、供給チャンバ６の平面視での面積よりも十分に小さい。
【００８５】
注入口１１の位置や面積をこのように設定すれば、基板２の回転により作用する遠心力（半径方向ｒで外向きの方向の力）によって、注入口１１からの溶液１０の漏れや飛散を抑制することができる。そのため、溶液１０を供給チャンバ６に注入して、注入口１１を開放したまま基板２を回転させることができる。
逆に、注入口１１が、第１流路端部１３Ａよりも回転軸３から遠い位置に設けられている場合や、注入口１１の面積が供給チャンバ６の面積に対して比較的大きい場合には、基板２を回転させるときに、注入口１１を封止することが好ましい。供給チャンバ６内の溶液１０が、注入口１１から漏れたり飛散したりするのを防止するためである。
【００８６】
供給チャンバ６の寸法や体積は、試料（溶液１０）の液量に応じて決定すればよいが、０．１μＬ以上１００μＬ以下であることが好ましい。
【００８７】
［被供給チャンバ７について］
被供給チャンバ７は、供給チャンバ６から第１流路９Ａを経て溶液１０が送液されるチャンバである。被供給チャンバ７は、供給チャンバ６と半径方向ｒに並んで、かつ供給チャンバ６よりも回転軸３から遠い位置に配置されている。被供給チャンバ７は基板２の内部に形成され、空間的に閉じられていてもよいが、空気口１２を設けられていてもよい。
【００８８】
平面視で被供給チャンバ７の回転軸３に近い側の側壁に、第１流路９Ａの出口端部（第２流路端部）１４Ａが配置される。さらに平面視で被供給チャンバ７の回転軸３から遠い側の側壁に、第２流路９Ｂの入口端部（第３流路端部）１３Ｂが配置される。
【００８９】
図２に示される被供給チャンバ７は平面視で略長方形状である。被供給チャンバ７のチャンバ幅２２は、供給チャンバ６のチャンバ幅２１より大きい（図３Ｂ参照）。
【００９０】
被供給チャンバ７の寸法及び体積は、試料（溶液１０）の液量に従って決定する必要があるが、０．１μＬ以上１００μＬ以下であることが好ましい。
【００９１】
［最終段チャンバ８について］
最終段チャンバ８は、被供給チャンバ７から第２流路９Ｂを経て溶液１０が送液されるチャンバである。また最終段チャンバ８は、被供給チャンバ７と半径方向ｒに並んで、かつ被供給チャンバ７よりも回転軸３から遠い位置に配置されている。
【００９２】
最終段チャンバ８は基板２の内部に形成され、空間的に閉じられているが、最終段チャンバ８の内部と基板２の外部とを連通させる断面円形の空気口１２が形成されている。この空気口１２は被供給チャンバ７および最終段チャンバ８に溶液１０が流入する際に、被供給チャンバ７および最終段チャンバ８内の空気を基板２の外部に排出する機能を有する。
【００９３】
空気口１２は、図２において最終段チャンバ８の左上隅に設けられている。基板２の回転中に作用する遠心力によって、空気口１２からの溶液１０の漏れや飛散を抑制するべく、空気口１２の平面視での面積を、最終段チャンバ８の平面視での面積よりも十分小さくする。
【００９４】
最終段チャンバ８は平面視で略長方形状である。最終段チャンバ８のチャンバ幅２３は、被供給チャンバ７のチャンバ幅２２より大きい（図３Ｂ参照）。ただし、最終段チャンバ８の幅および深さは特に限定されず、最終段チャンバ８に流入する溶液１０が収容できる体積を有していれば任意に設定される。平面視で最終段チャンバ８の回転軸３側の側壁に、流路９Ｂの出口端部（第４流路端部）１４Ｂを配置する。
【００９５】
最終段チャンバ８の寸法及び体積は、試料（溶液１０）の液量に応じて決定すればよいが、０．１μＬ以上１００μＬ以下であることが好ましい。
【００９６】
さらに、複数の第３チャンバ８を、複数の流路９Ｂで連通させて配置してもよい。
【００９７】
［第１流路９Ａについて］
第１流路９Ａは、供給チャンバ６と被供給チャンバ７を流体的に互いに連通させる流路である。第１流路９Ａは基板２の内部に形成され、空間的に閉じられている。また、流路９Ａの両端、すなわち第１流路端部１３Ａと第２流路端部１４Ａは、それぞれ供給チャンバ６と被供給チャンバ７に接続されている。
【００９８】
第１流路９Ａを経て、供給チャンバ６から被供給チャンバ７に、溶液１０を確実に送液するため、第１流路９Ａを微細な流路とする必要がある。具体的には、第１流路９Ａの体積は、供給チャンバ６および被供給チャンバ７の体積と、同等またはそれよりも小さくすることが好ましい。
【００９９】
また第１流路９Ａの幅は、供給チャンバ６および被供給チャンバ７の幅よりも狭いことが好ましい。例えば流路９Ａの幅は、４μｍ以上２０００μｍ以下程度であることが好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下程度であることがより好ましい。
流路９Ａの深さは、供給チャンバ６および被供給チャンバ７よりも浅いことが好ましい。例えば、流路９Ａの幅が約１０μｍ以上５００μｍ以下である場合、流路９Ａの深さは約１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。流路の幅および深さは、作製手法
上の限界と、適切な毛細管力の発生の視点から調整されればよい。
【０１００】
供給チャンバ６と接続している第１流路９Ａの第１流路端部１３Ａは、供給チャンバ６に収容された溶液１０のバルブとして機能する。第１流路９Ａは、第１流路端部１３Ａから遠心方向に延びているので、基板２を回転させたときに溶液１０に作用する遠心力によって、供給チャンバ６内の溶液１０を第１流路９Ａ内に流入させることができる。
供給チャンバ６の注入口１１よりも遠心外側にある溶液の全てを、遠心力で流路９Ａに流入させるために、第１流路端部１３Ａを、回転中心から最も離れたチャンバ６の最外周辺に配置することが好ましい。
【０１０１】
第１流路９Ａは、回転軸３に近い方から遠心方向に延びて、第２流路端部１４Ａに接続している。それにより、いったん被供給チャンバ７に流入した溶液が、供給チャンバ６に向かって流路９Ａを逆流するのを防止する。このように、第１流路９Ａは遠心方向に延びていればよいので、設計の自由度が高く、生産性等の面で好ましい。
【０１０２】
［第２流路９Ｂについて］
第２流路９Ｂは、被供給チャンバ７と最終段チャンバ８を流体的に互いに連通させる流路である。第２流路９Ｂは基板２の内部に形成され、空間的に閉じられている。第２流路９Ｂの両端、すなわち第３流路端部１３Ｂと第４流路端部１４Ｂは、それぞれ被供給チャンバ７と最終段チャンバ８に接続されている。
【０１０３】
第３流路端部１３Ｂは、回転軸３と第２流路端部１４Ａとを結ぶ直線上に配置されない。第３流路端部１３Ｂを前記直線上からずらすことにより、第１流路９Ａを通って被供給チャンバ７に流入した溶液１０は、そのまま第２流路９Ｂに流れ込むことができず、いったん被供給チャンバ７に留まる。
【０１０４】
流路９Ｂを通って被供給チャンバ７から最終段チャンバ８に溶液１０が確実に送液されるためには、流路９Ｂを微細な流路とする必要がある。第３流路端部の断面積は、第１流路端部の断面積と同じでとしても、大きくしてもよく、小さくしてもよい。好ましくは、流路９Ｂの体積・幅・深さを、流路９Ａのそれらと同等程度とする。
【０１０５】
被供給チャンバ７と接続している第２流路９Ｂの第３流路端部１３Ｂは、被供給チャンバ７に収容された溶液１０を保持するバルブとして機能する。第２流路９Ｂは、第３流路端部１３Ｂから、遠心方向に延びているので、基板２の回転数を上げて、溶液１０に遠心力を作用させることにより、被供給チャンバ７の溶液１０を、第２流路９Ｂに流入させることができる。
【０１０６】
第２流路９Ｂは、回転軸３に近い方から遠心方向に延びて、第４流路端部１４Ｂに接続している。それにより、いったん最終段チャンバ８に流入した溶液が、被供給チャンバ７に向かって流路９Ｂを逆流するのを防止する。
【０１０７】
［流路部位５を構成する壁面について］
第１流路９Ａの第１流路端部１３Ａの流路壁、および第２流路９Ｂの第３流路端部１３Ｂの流路壁は、疎水性材料により構成されているか、疎水化処理が施されていることが好ましい。第１流路端部１３Ａ、および第３流路端部１３Ｂに疎水性を付与すれば、供給チャンバ６、および被供給チャンバ７のそれぞれに収容された溶液を、毛細管力で保持しやすくなる。
【０１０８】
第１流路９Ａの第１流路端部１３Ａの流路壁、および第２流路９Ｂの第３流路端部１３Ｂの流路壁の水の静止接触角は、約３５°以上１２０°以下が好ましい。流路壁が約３５
°以下の接触角を有すると、基板が回転していなくても、毛細管現象により溶液が第１流路端部１３Ａ、および第３流路端部１３Ｂから流路内に自発的に浸入する。一方、流路壁が約１２０°以上の接触角を有すると撥水性が高過ぎるため、最高回転速度印加時においても、溶液が第１流路端部１３Ａ、および第３流路端部１３Ｂから流路内に浸入しない。
第１流路９Ａの第１流路端部１３Ａの流路壁、および第２流路９Ｂの第３流路端部１３Ｂの流路壁の水の静止接触角は、好適には６６°以上９０°以下である。一例を挙げると、流路壁の水の静止接触角を８２°から６６°にすると、回転開始回転速度が４５％減少する。よって、チャンバ段数を多くするためには、流路壁の疎水性は接触角で９０°とすることがより望ましい。
【０１０９】
第１流路端部１３Ａの流路壁、および第３流路端部１３Ｂの流路壁以外の流路部位５の内壁（「残りの部分」ともいう）は、疎水性を有していてもよいが、親水性を有していてもよい。「残りの部分」には、供給チャンバ６の壁面、被供給チャンバ７の壁面、最終段チャンバ８の壁面、及び第１流路９Ａの第１流路端部１３Ａを除く全体（第２流路端部１４Ａを含む）の壁面、第２流路９Ｂの第３流路端部１３Ｂを除く全体（第４流路端部１４Ｂを含む）の壁面が含まれる。
前記「残りの部分」が親水性を有していれば、供給チャンバ６から第１流路９Ａに流入した溶液、または被供給チャンバ７から第２流路９Ｂに流入した溶液は、湿潤効果と毛細管現象によって、確実に被供給チャンバ７、または最終段チャンバ８へ流入する。
【０１１０】
ここで、供給チャンバ６の壁面、被供給チャンバ７の壁面、最終段チャンバ８の壁面の水の静止接触角は、約４５°以上１０５°以下を有することが好ましい。チャンバ壁面の接触角が４５°以下であると、チャンバ側壁の親水性により、チャンバ内に蓄えられた溶液の水面は平面視で凹形状を持つ円弧となる。そのような凹形状の水面となると、仮想チャンバ長さが小さくなる。水面の凹形状の曲率は、チャンバ幅が狭いほど大きくなり、低速回転時に顕著になる。このため、第１仮想チャンバ長さと第２チャンバ長さの差が小さくなり、段階送液を実現しにくくなる。
【０１１１】
一例として、チャンバ幅２ｍｍの供給チャンバ６に５μＬの溶液を注入した場合、接触角が６５°であると、水面曲率によって第１仮想チャンバ長さは０．４ｍｍ減少し、第１回転速度と第２回転速度の差は８０ｒｐｍ減少する。
一方、チャンバ幅２ｍｍの供給チャンバ６に５μＬの溶液を注入した場合、接触角が４５°であると、第１回転速度で供給チャンバ６から流れ出した溶液は、被供給チャンバ７にとどまらずに最終段チャンバにまで送液されるので、段階送液が実現されない。
さらに、チャンバ幅２ｍｍの供給チャンバ６に５μＬの溶液を注入した場合、接触角が１０５°以上であると、凸形状の水面曲率による第１仮想チャンバ長さは０．３ｍｍ減少し、第１回転速度が２００ｒｐｍ小さくなり、段階送液が実現されない。
【０１１２】
親水性を付与するには、その部位を親水性材料により構成するか、その部位に親水化処理を施せばよい。親水性材料の例には、ガラス、石英ガラス；アルミ、銅、ステンレスなどの金属材料等が含まれる。ただし、金属材料は事前に表面に付着する有機物を取り除いて表面を清純にする。親水化処理の例には、ＴｒｉｔｏｎＸに代表される界面活性剤；水酸基、スルホン酸基、カルボキシル基等の親水基を持つ高分子化合物の塗布などが含まれる。好適には、界面活性剤を塗布する。ただし、上記親水化剤が第１流路９Ａの第１流路端部１３Ａ、および第２流路９Ｂの第３流路端部１３Ｂの流路壁を親水化しないように留意するべきである。特に、第１流路９Ａの第１流路端部１３Ａの前段に配置された供給チャンバ６の壁面から、親水化材が溶出して、第１流路９Ａの第１流路端部１３Ａの流路壁を親水化する可能性があるので留意する。そこで、付着面から離れにくい親水化材が好適に用いられる。
【０１１３】
［基板２の積層構造の第１例］
基板２は、図３Ａおよび図４に示されるように、積層構造を有していてもよい。基板２は４層構造を有し、上面板材４１；流路板材４２；チャンバ板材４３；および下面板材４４を含む。
【０１１４】
上面板材４１には、板厚方向に貫通する注入口１１および空気口１２が設けられる。流路板材４２には板厚方向に貫通する溝孔４６が設けられる。溝孔４６は、供給チャンバ６、被供給チャンバ７、最終段チャンバ８および流路９Ａ、流路９Ｂに対応する形状を有する。チャンバ板材４３には板厚方向に貫通する溝孔４７が設けられる。溝孔４７は、供給チャンバ６、被供給チャンバ７および最終段チャンバ８に対応する形状を有する。下面板材４４は供給チャンバ６、被供給チャンバ７及び最終段チャンバ８の底面を構成し、溝や孔は設けられない。
【０１１５】
４層構造を有する基板２は、各板材を接合することで製作できるので、生産性に優れる。流路９Ａおよび９Ｂの深さは流路板材４２の厚みで決定される。また、供給チャンバ６、被供給チャンバ７および最終段チャンバ８の深さは、流路板材４２の厚みとチャンバ板材４３の厚みの合計で決定される。
したがって、流路９Ａおよび流路９Ｂの深さを、供給チャンバ６、被供給チャンバ７および最終段チャンバ８の深さよりも、容易に浅くすることができる。かつ流路９Ａおよび９Ｂの深さと、供給チャンバ６、被供給チャンバ７および最終段チャンバ８の深さを、独立に設定することができる。
【０１１６】
例えば、流路９Ａおよび９Ｂの深さが約１００μｍであれば、流路９Ａおよび流路９Ｂ、ならびに供給チャンバ６、被供給チャンバ７および最終段チャンバ８の形状を有する溝孔４６を形成した流路板材４２を使用して、基板を容易に作製できる。そのため、生産性の面から好ましい。
【０１１７】
さらに、供給チャンバ６および被供給チャンバ７の底部となる下面板材４４は、他の板材とは別体であるので、接合前の下面板材４４に、反応試薬等を容易に担持させることができる。例えば、被供給チャンバ７の底部に、供給チャンバ６から送液された溶液と反応させる目的で反応試薬を担持させておくことができる。
【０１１８】
各板材の接合は、任意の方法を採用して行なえばよい。例えば、各板材の間に接着性材料または接着性を有するシートを介在させてもよいし、超音波接合、熱圧着接合またはラミネータ加工などの他の接合方法を採用してもよい。
流路とチャンバの形成方法も、任意の方法を採用して行なえばよい。例えば、半導体微細加工技術に代表されるフォトリソグラフィー加工、プラスチック成型に代表されるインジェクションモールド、切削加工、マスター基板から複製をつくる転写加工等が挙げられる。好適に用いられるのは、フォトリソグラフィー加工が適用される。
【０１１９】
［基板２の積層構造の第２例］
基板２は、図５に示されるように３層構造を有しうる。図５に示される基板２は、注入口１１と空気口１２が設けられた上面板材４１；供給チャンバ６、被供給チャンバ７、最終段チャンバ８、および流路９Ａ、流路９Ｂに対応する形状の溝孔４６が設けられた流路板材４２；および供給チャンバ６、被供給チャンバ７および最終段チャンバ８に対応する有底の凹部４７が設けられチャンバ板材４３を含む。
【０１２０】
［基板２の積層構造の第３例］
基板２は、図６に示されるように３層構造を有しうる。図６に示される基板２は、注入口１１と空気口１２を設けた上面板材４１；チャンバ６〜８に対応する板厚方向に貫通す
る溝孔と、流路９Ａおよび９Ｂに対応する凹部とを設けた流路板材４９；供給チャンバ６、被供給チャンバ７及び最終段チャンバ８の底部となる下面板材４４を含む。
【０１２１】
［基板２の積層構造の第４例］
基板２は、図７に示されるように２層構造を有しうる。図７に示される基板２は、注入口１１と空気口１２を設けた上面板材４１；供給チャンバ６、被供給チャンバ７、及び最終段チャンバ８、及び流路９Ａ、流路９Ｂに対応する凹部を設けた下部板材５０を含む。
【０１２２】
図７に示される２層構造の基板２は、例えばフォトリソグラフィー加工を用いて製作されうる。この製作工程は、１）下部板材５０にフォトレジストを塗布し、リソグラフィーにより流路９Ａ、９Ｂを形成する工程；２）供給チャンバ６、被供給チャンバ７及び最終段チャンバ８を形成する工程；３）上面板材４１に注入口１１および空気口１２を形成する工程；並びに４）下部板材５０の流路部位の上部を、上面板材４１で封止する工程を含む。
【０１２３】
具体的な例を説明する。清浄化処理されたガラス基板に、ネガ型厚膜フォトレジストを塗布する。用いるフォトレジストは、流路のサイズに適したレジストを選択する。例えば、ＫＭＰＲ１０３０（化薬マイクロケム）などが形成される膜の厚さ、流路のアスペクト比などの面から好ましい。また、スピンコーターなど回転塗布型のレジストが用いられる。スピンコーターにてＫＭＰＲ１０３０を回転塗布する場合には、プレ回転として５００ｒｐｍで１０秒、本回転として１０００ｒｐｍで３０秒行う。本回転の回転速度を変化させることにより、膜厚を変化させることができる。一例を示すと、本回転を１０００ｒｐｍとすると５７μｍの膜厚が；１０７０ｒｐｍとする４８μｍの膜厚が得られる。
その後、９５℃で２０分間のプレベークを行い、流路とチャンバが描かれたマスクを露光する。露光強度と露光時間は膜厚によって適正に調整すればよい。一例を挙げると、露光強度は、約１７００ｍＪ／ｃｍ２が好ましい。９５℃で６分間のＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）をして現像を行い、流路とチャンバパターンをフォトリソグラフィーにより形成させる。
次に、下部板材５０のチャンバ部位を切削加工もしくはサンドブラスト加工により形成する。最後に、注入口１１と空気口１２を開けた上面板材４１を下部板材５０に貼り付ける。
【０１２４】
［流路部位のチャンバに溶液を送液する方法］
図１に示される送液装置１を使用して、基板２の流路部位のチャンバに溶液を送液する方法とメカニズムを、図８のフローチャート、および図９を参照して説明する。
送液方法には、Ａ）基板２を第１回転速度ｒｐｍ１で回転駆動する工程Ａ、およびＢ）第２回転速度ｒｐｍ２で回転駆動する工程Ｂが含まれる。工程Ａの前に、Ｃ）溶液１０を基板２の注入口１１から注入して、供給チャンバ６に充填する工程Ｃを含みうる。工程Ｃで、供給チャンバ６に注入する溶液１０の容量を、仮想チャンバ体積とする。
【０１２５】
基板２の回転時に溶液１０が飛散するのを防止するために必要であれば、注入口１１を封止する（工程Ｃ’）。回転軸３に近い位置に注入口１１を設ければ、回転に伴う溶液の飛散は起こりにくい。また、注入口１１の開口面積が供給チャンバ６に比べ十分に小さいほど飛散が起こりにくいが、反面、工程Ｃにおいて供給チャンバ６内を溶液１０で充たすことが困難となる。よって、工程Ｃ’を行うことで、供給チャンバ６への溶液１０の確実な注入と、基板２の回転時の溶液１０の飛散防止を両立することができる。
【０１２６】
図９Ａおよび図９Ｂの、供給チャンバ６と接続する第１流路９Ａの第１流路端部１３Ａは、疎水性を有し、かつ流路９Ａは微細な流路である。第１流路端部１３Ａの流路壁面は疎水性を有するので溶液１０で濡れず、溶液１０と流路壁面の接触角θｃ１は鈍角となる
。そのため、毛細管現象による流路９Ａへの流入が生じず、溶液１０を供給チャンバ６に保持しようとする毛細管力Ｆｃ１が発生する。よって、溶液１０は毛細管力Ｆｃ１により第１流路端部１３Ａで保持され、流路９Ａに溶液１０が流入しない。
【０１２７】
詳細には、流路９Ａの壁面と溶液１０の界面には表面張力Ｔ１〜Ｔｎが生じる。その合力である毛細管力Ｆｃ１は、求心性の方向（第１流路端部１３Ａから供給チャンバ６の内部に向かう方向）に発生する。一般に、毛細管力Ｆｃの大きさ、および毛細管力Ｆｃが流路端部１３に作用する圧力Ｐｃは、以下の式（１）および式（２）で表される。符号「Ｔ」は水の表面張力；「θｃ」は溶液の流路壁面に対する接触角；「ｃ」は流路の周囲長；「Ｓ」は流路の断面積を示す。
【０１２８】
【数１】
2008139697.tif 000044
【０１２９】
【数２】
2008139697.tif 000045
【０１３０】
供給チャンバ６の溶液１０を、第１流路端部１３Ａで保持する力である毛細管力Ｆｃ１は、非湿潤性の現象に基づく力であるので、第１流路端部１３Ａが疎水性を有することにより生じる。また、毛細管力Ｆｃ１により第１流路端部１３Ａに溶液１０を保持するためには、流路９Ａが微細な流路である必要がある。
【０１３１】
前述のように流路９Ａの幅を約４μｍ以上２０００μｍ以下とし、かつ流路９Ａの深さを供給チャンバ６、被供給チャンバ７および最終段チャンバ８の深さよりも浅く設定すれば、毛細管力Ｆｃ１により第１流路端部１３Ａに溶液１０を確実に保持することができる。
【０１３２】
基板２を第１回転速度ｒｐｍ１で回転駆動する（工程Ａ）。図９Ｂに示すように、基板２が回転しているときに、第１流路端部１３Ａで毛細管力Ｆｃ１により保持される溶液１０に対して、外向きの半径方向ｒの遠心力Ｆｇ１が作用する。
遠心力Ｆｇ１の大きさは、１）遠心力が作用する溶液の体積に比例し、２）回転軸から第１の流路端部１３Ａまでの距離である回転半径に比例し、かつ３）回転速度の２乗に比例する。
【０１３３】
遠心力Ｆｇ１による第１流路端部１３Ａにかかる遠心圧力Ｐｇ１が、毛細管力Ｆｃ１によって第１流路端部１３Ａにかかる毛細管圧力Ｐｃ１より大きくなると、第１流路端部１３Ａの溶液１０が、流路９Ａに浸入する。遠心圧力Ｐｇ１が、毛細管圧力Ｐｃ１よりも小さい場合は、遠心力Ｆｇ１が作用しても、溶液１０は第１流路端部１３Ａで保持される。
【０１３４】
前述のように、遠心圧力Ｐｇの大きさは回転速度の２乗に比例する。遠心圧力Ｐｇ１が毛細管圧力Ｐｃ１を上回るときの回転速度を「第１回転速度ｒｐｍ１」とする。つまり、基板２を第１回転速度ｒｐｍ１で回転駆動することによって、第１チャンバ６の溶液１０を流路９Ａ内へと浸入させることができる。回転方向は、時計方向、反時計方向のいずれでもよい。
【０１３５】
停止している状態から、第１回転速度ｒｐｍ１にいたる時間や、加速度は任意に設定さ
れる。第１回転速度ｒｐｍ１よりも低い回転速度で基板２を回転駆動させている間は、第１チャンバ６に溶液１０は保持されたままである。そこで、溶液１０が血液の場合には、所定の時間、第１回転速度ｒｐｍ１よりも低い回転速度で基板２を回転させて、血液内に含まれる血球を遠心分離してもよい。
【０１３６】
第１流路端部１３Ａを除く流路９Ａの全体、第１チャンバ６、および第２チャンバ７が親水性を有していれば、遠心圧力Ｐｇ１による第１流路端部１３Ａでの溶液１０の保持が解除されると、湿潤性効果または毛細管現象により、第１チャンバ６の溶液１０が流路９Ａを通って第２チャンバ７へ流入する。このとき、流路９Ａや第２チャンバ７の空気は、空気口１２を通って基板２の外部に排出される。溶液１０は毛細管現象により流路９Ａ及び第２のチャンバ７の隅々まで行き渡るので、第２のチャンバ７に確実かつ定量的に溶液１０が注入されうる。
【０１３７】
毛細管現象について、図９Ｃを参照して説明する。親水性を有する流路９Ａの流路壁面が濡れると、溶液と流路壁面の接触角θｃ１’が鋭角になる。流路壁面と溶液１０の界面には表面張力Ｓ１〜Ｓｎが図の方向に生じ、その合力である毛細管力Ｆｃ'は遠心性の方向に生じる。従って、いったん第１流路端部１３Ａによる保持が解除されて流路９Ａに流入した溶液１０には、溶液１０が流路９Ａを充たす方向に毛細管力Ｆｃ'が作用する。毛細管力Ｆｃ'の大きさは、前述の式（１）と同様に表される。
【０１３８】
次に、いったん流路９Ａの第２流路端部１４Ａから第２チャンバ７に流入した溶液１０は、引き続き遠心力Ｆｇ１を受けるが、第３流路端部１３Ｂは、回転軸３と第２流路端部１４Ａとを結ぶ直線上にないので、溶液１０は第２チャンバ７の外周側の側壁にぶつかる。そして、前述のように第２チャンバ７と接続する流路９Ｂの第３流路端部１３Ｂは、疎水性を有し、かつ流路９Ｂは微細な流路であるので、第３流路端部１３Ｂにおける溶液１０は、表面張力による毛細管力Ｆｃ２を受ける（図９Ｅ）。
【０１３９】
前述したように、遠心力Ｆｇ'は回転半径に比例して式（３）に示すように大きくなる。符号「ρ」は溶液の密度、「Ｖ」は遠心力Ｆｇが作用する溶液の体積、「ｒ」は回転半径、「ω」は回転角速度をそれぞれ表す。
【０１４０】
【数３】
2008139697.tif 000046
【０１４１】
ただし、回転速度ｒｐｍと回転角速度ωには次の式（４）の関係が成り立つ。
【０１４２】
【数４】
2008139697.tif 000047
【０１４３】
第２チャンバ７は、第１チャンバ６より外周側に配置されるので、「回転軸３から第３流路端部１３Ｂまでの距離（回転半径）ｒ２ｄ」は「回転軸３から第１流路端部１３Ａまでの距離（回転半径）ｒ１ｄ」よりも大きい（図９Ａや図９Ｅを参照）。したがって、式（３）から導かれるように、他の条件（溶液の密度；作用する溶液の体積；回転角速度）が同じであれば、第２チャンバ７の第３流路端部１３Ｂに作用する遠心力Ｆｇ２は、第１チャンバ６の第１流路端部１３Ａに作用する遠心力Ｆｇ１よりも大きくなる。
【０１４４】
第２流路９Ｂの断面積と第１流路９Ａの断面積とが等しく、第３流路端部１３Ｂにかかる毛細管力Ｆｃ２が第１流路端部１３Ａにかかる毛細管力Ｆｃ１と等しい場合には、第１回転速度ｒｐｍ１で基板２を回転駆動させて第２チャンバ７に流入させた溶液１０は、遠心力との力の釣り合いから、第２チャンバ７に留まることなく流路９Ｂへ流入して、最終段チャンバ８へ流入する（図９Ｆ）。
【０１４５】
そこで第２チャンバ７の幅２２（図３参照）を、第１チャンバ６の幅２１（図３参照）よりも大きくすることによって、遠心力が作用する溶液の体積Ｖを調整する。
【０１４６】
まず、第１チャンバ６の第１流路端部１３Ａに作用する遠心圧力Ｐｇ１を厳密に求める。仮想チャンバ体積の溶液１０を第１チャンバ６に満たし、基板２を回転駆動させたときの溶液状態が、図９Ａ〜図９Ｄに示される。回転に伴い、溶液１０の全体が遠心力Ｆｇ１を受け、第１チャンバ６の外周側に偏る（図９Ａ）。平面視で第１流路端部１３Ａから液面まで長さを「第１仮想チャンバ長さＹ１」とする（図９Ａ）。第１流路端部１３Ａにおいて遠心圧力Ｐｇ１に寄与する溶液１０の体積を「第１寄与体積Ｖ１」で示す（図９Ｂ）。「第１寄与体積Ｖ１」は、底面積を第１流路端部１３Ａの断面；高さを第１仮想チャンバ長さＹ１とする直方体、として表される。
【０１４７】
遠心圧力Ｐｇ１は、図９Ｂに示す微小体積ｄｖと、微小体積ｄｖが発生する微小遠心圧力ｄｐを用いて、式（５）のように示される。式（５）を、回転半径ｒ１ｕから回転半径ｒ１ｄまでの仮想チャンバ長さＹ１方向の全体にわたって積分すると、遠心圧力Ｐｇ１が求められる（図９Ａ参照）。
【０１４８】
【数５】
2008139697.tif 000048
【０１４９】
「２ｒ１ｄ−Ｙ１」は、ｒ１ｄ＞＞Ｙ１であるので、２ｒ１ｄと近似してよい。すなわち遠心圧力Ｐｇ１は、仮想チャンバ長さＹ１に比例する。
【０１５０】
同様にして、遠心圧力Ｐｇ２を求めることができる（図９Ｅを参照）。「第２寄与体積Ｖ２」が及ぼす遠心圧力Ｐｇ２は、図９Ｅに示す微小体積ｄｖと、微小体積ｄｖが発生する微小遠心圧力ｄｐを用いて、回転半径ｒ２ｕから回転半径ｒ２ｄまでの仮想チャンバ長さＹ２方向の全体にわたって積分し、式（８）のように表される。
【０１５１】
【数６】
2008139697.tif 000049
【０１５２】
「２ｒ２ｄ−Ｙ２」は、ｒ２ｄ＞＞Ｙ２であるので、２ｒ２ｄと近似できる。すなわち遠心圧力Ｐｇ２は、仮想チャンバ長さＹ２に比例する。
【０１５３】
第１流路端部１３Ａと第３流路端部１３Ｂの断面積は等しく、流路端部にかかる毛細管圧力Ｐｃ１とＰｃ２が等しい場合には、Ｐｇ１≧Ｐｇ２であり、ω１＜ω２を満たす必要がある。
Ｐｇ１＝Ｐｇ２のとき、ω１＜ω２の関係を満たすためには、仮想チャンバ長さＹ１とＹ２は、式（９）の関係が必要となる。
【０１５４】
【数７】
2008139697.tif 000050
【０１５５】
前述のように、ｒ１ｄ＞＞Ｙ１、かつｒ２ｄ＞＞Ｙ２の仮定のもとで近似すると、式（９）で示される仮想チャンバ長さＹ１とＹ２の関係は、式（１０）に簡略化される。
【０１５６】
【数８】
2008139697.tif 000051
【０１５７】
第１チャンバ６と第２チャンバ７の関係が、式（９）または式（１０）を満足していると、基板が第１回転速度ｒｐｍ１で回転することによって、第１流路９Ａから第２チャンバへ流入した溶液１０は、第１回転速度ｒｐｍ１によっては第２流路９Ｂへ流入できない。
【０１５８】
工程Ａの後であって所定時間後に、基板２を「第２回転速度ｒｐｍ２」以上で回転させる（工程Ｂ）。第２回転速度ｒｐｍ２は、第１回転速度ｒｐｍ１よりも大きい。第２回転速度ｒｐｍ２を基板２に印加したときの第２遠心力Ｆｇ２は、式（３）で導かれるとおり、Ｆｇ１より大きくなる。よって、遠心力Ｆｇ２によって第３流路端部１３Ｂにかかる遠心圧力Ｐｇ２が、毛細管力Ｆｃ２によって第３流路端部１３Ｂにかかる毛細管圧力Ｐｃ２を相殺する。その結果、第３流路端部１３Ｂの溶液１０が、流路９Ｂに流入する。
【０１５９】
つまり、基板２を第２回転速度ｒｐｍ２で回転駆動することによって、第２チャンバ７内の溶液１０を、流路９Ｂに流入させることができる。回転方向は、時計方向Ｒ１および反時計方向Ｒ２のいずれでもよい。
第２回転速度ｒｐｍ２にいたる時間、加速度は任意に設定される。第２回転速度ｒｐｍ２以下の回転速度で基板２を回転駆動している限りは、第２チャンバ７内に溶液１０は保持される。そこで、溶液１０が化学物質を含む水溶液の場合には、あらかじめ第２チャンバ７に化学物質と反応する試薬を保持しておき、第２チャンバ７において化学物質を含む水溶液を、所定時間反応させることができる。
【０１６０】
ここで、式（９）で示される仮想チャンバ長さＹ１とＹ２は、それぞれ約０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。仮想チャンバ長さが０．１ｍｍ以下を保つようにチャンバ内に溶液を配置することは、液体の凝集力により困難である。一方、通常の基板２の直径は約１０ｍｍであるので、第１仮想チャンバ長さを５ｍｍ以上にすると、被供給チャンバ８を配置するスペースがなくなることがある。
【０１６１】
前述した生体試料に内在する溶液物性のばらつきを考慮して、式（１０）に示される第
２仮想チャンバ長さＹ２を約０．３ｍｍ大きく見積もり、式（１０）の関係を満足するようにチャンバの幅および深さを決定することが望ましい。かかる設計により、第１回転速度と第２回転速度の差を２００ｒｐｍ以上にすることができ、段階的な送液をより確実に実現する。
【０１６２】
第１回転速度と第２回転速度の差を適切に設けるためには、第１仮想チャンバ長さＹ１と、第２仮想チャンバ長さＹ２との比率Ｙ１／Ｙ２を、１．６以上とすることが好ましい。
【０１６３】
第３流路端部１３Ｂを除く流路９Ｂ全体、第２のチャンバ７および第３のチャンバ８が親水性を有していれば、第３流路端部１３Ｂでの溶液１０の保持が解除されると、湿潤性効果または毛細管現象によって、第２チャンバ７内の溶液１０が、流路９Ｂを通って第３チャンバ８へ流入する。流路９Ｂおよび第３チャンバ８内の空気は、空気口１２を通って基板２の外部に排出される。溶液１０は、毛細管現象により流路９Ｂおよび第３チャンバ８の隅々まで行き渡るので、第３チャンバ８内に確実かつ定量的に溶液１０を注入することができる。
【０１６４】
以上のように、基板２を第１回転速度ｒｐｍ１で回転駆動することで、第１チャンバ６から第２チャンバ７へ選択的に溶液１０を送液することができ、次に基板２を第２回転速度ｒｐｍ２で回転駆動することで、第２チャンバ７から第３チャンバ８へ選択的に溶液１０を送液することができる。このようにして、段階的な送液が実現される。
【０１６５】
本発明の送液装置１は、以下に列挙するように種々の利点を有する。
第１に、微小チャンバの形状を回転中心線から遠ざかる距離に応じて変化させることで、微小チャンバからチャンバへと基板の回転速度に応じて段階的に送液する。従って、微小チャンバどうしをつなぐマイクロ流路の断面積および形状は変化させる必要がなく、同じ流路幅・流路深さに設計できる。かかる構成により、微小流路の作製が容易であり、作製プロセスに負荷がかからない。
【０１６６】
第２に、流路端部に作用し、毛細管力と相対する遠心力を発生させる溶液の体積を外周のチャンバほど減少させる。それにより、通常は回転中心線からの距離に応じて増加する性質を有する遠心力が毛細管力を上回るために必要な回転速度が、外周に行くほど高くなる。それにより、微小チャンバからチャンバへの、基板の回転速度に応じた段階的な送液を実現する。従って、作製実現度も高く、かつ送液に種々の機能を持たせることも可能である。送液する溶液の体積が小さくなっても、実現可能な方法である。
【０１６７】
［実施の形態２］
実施の形態２に係る送液装置１は、図１に示される回転駆動装置；図１０および図１１に示される基板２を含む。以下の説明においてこれらの図面を参照する。
【０１６８】
実施の形態２の基板２は、その流路部位５が実施の形態１の基板２と異なる。相違を概説すると、実施の形態１では「チャンバの幅」を変化させることによって、式（９）または式（１０）に示した仮想チャンバ長さの関係を満たし、段階的な送液を実現した。一方、実施の形態２では「チャンバの深さ」を変化させる。
【０１６９】
実施の形態２の基板２の流路部位５を、図１０および図１１を用いて説明する。平面視で第１チャンバ６の幅２１と第２チャンバ７の幅２２はほぼ等しい（図１１Ｂ）。一方、第１チャンバ６の深さ２４は、第２チャンバ７の深さ２５より小さい（図１１Ａ）。
【０１７０】
注入口１１から第１チャンバ６に満たされた溶液１０には、第１流路端部１３Ａで第１
流路９Ａに溶液１０が入るのを妨げる向きの第１毛細管力Ｆｃ１が作用する。基板２を回転駆動すると、遠心力Ｆｇ１が半径方向ｒの遠心方向に生じる。回転速度が第１回転速度ｒｐｍ１に達すると、溶液１０のうちの寄与体積Ｖ１により第１流路端部１３Ａに作用する遠心圧力Ｐｇ１が、毛細管力Ｆｃ１による毛細管圧力Ｐｃ１を上回る。すると、溶液１０が流路９Ａに流れ込み、第２チャンバ７に流入する。
【０１７１】
第１チャンバ６の深さ２４は、第２チャンバ７の深さ２５より浅いので、第２チャンバ７に溶液１０が満たされたときの第２仮想チャンバ長さＹ２は、第１仮想チャンバ長さＹ１より短くなる。実施の形態２の基板２の、第１仮想チャンバ長さＹ１と第２仮想チャンバ長さＹ２の関係が、式（９）または式（１０）を満たせば、第２寄与体積Ｖ２が発生させる遠心圧力Ｐｇ２は、第３流路端部１３Ｂに作用する第２毛細管圧力Ｐｃ２よりも小さくなる。よって、溶液１０は第２チャンバ７に留まることができる。
【０１７２】
その後に、第１回転速度ｒｐｍ１より大きい第２回転速度ｒｐｍ２で、基板２を回転駆動する（工程Ｂ）。第２回転速度ｒｐｍ２によって発生する第２遠心力Ｆｇ２は、式（８）で表され、第２毛細管圧力Ｐｃ２を初めて上回るため、第２チャンバ７の溶液１０は、流路９Ｂへ流れ込み、第３のチャンバ８に流入する。
【０１７３】
以上のように、実施の形態２の基板２は、第１回転速度ｒｐｍ１で回転駆動することで、第１チャンバ６から第２チャンバ７へ選択的に溶液１０を送液することができる。さらに、第２回転速度ｒｐｍ２で回転駆動することで、第２チャンバ７から第３チャンバ８へ選択的に溶液１０を送液することができる。このようにして段階的な送液が実現される。
【０１７４】
実施の形態２の基板２は、実施の形態１の基板のように、チャンバ幅を調整する必要がないので、平面視上の流路部位５の形成面積を小さくすることができる。よって、基板２に、複数の流路部位５を集積化する場合に有利であり、製造コストを下げることができる。
【０１７５】
第３チャンバ８の深さ２６は、第２チャンバ７の深さ２５より大きくしているが、第３チャンバ８の深さ２６の深さは任意に設定され、仮想チャンバ体積１５が漏れることなく収まる体積を有していればよい。また、第３チャンバ８の数も１つに限定されず、２以上の第３チャンバ８を流路で連通させて配置してもよい。
また、チャンバ幅の調整（実施の形態１参照）と、チャンバ深さの調整（実施の形態２参照）を組み合わせて、両者を調整してもよい。
【０１７６】
［実施の形態３］
実施の形態３に係る送液装置１は、図１に示される回転駆動装置；図１２および図１３に示される基板２を含む。以下の説明においてこれらの図面を参照する。実施の形態３の基板２は、その流路部位５のチャンバの数が、実施の形態１の基板２と異なる。つまり、流路部位５が、複数の第２チャンバ（第２チャンバ７Ａおよび第２チャンバ７Ｂ）を有する。第２チャンバ７Ａは内周側に配置され、第２チャンバ７Ｂは外周側に配置され、互いに流路９Ｃを介して連通し、半径方向に直列に配置されている。
【０１７７】
図１２に示されたように、第２チャンバ７Ａと第２チャンバ７Ｂは流路９Ｃで連通され、流路９Ｃは第５流路端部１３Ｃ、および第６流路端部１４Ｃを有する。平面視で第２チャンバ７Ａの幅２２Ａは、第２チャンバ７Ｂの幅２２Ｂより小さい。
また、図１３Ａに示されたように、第２チャンバ７Ａの深さ２５Ａは、第２チャンバ７Ｂの深さ２５Ｂより小さい。
【０１７８】
実施の形態３の基板２を用いて送液駆動をするためのフローチャートを図１４に示した
。注入口１１から第１チャンバ６に注入された溶液１０には、第１流路端部１３Ａで、流路９Ａに溶液が入るのを妨げる向きの第１毛細管力Ｆｃ１が作用する。基板２を回転駆動すると、遠心力Ｆｇ１が半径方向ｒの遠心方向に生じる。回転速度が第１回転速度ｒｐｍ１に達すると、溶液１０のうちの寄与体積Ｖ１により第１流路端部１３Ａに作用する遠心圧力Ｐｇ１が、毛細管力Ｆｃ１による毛細管圧力Ｐｃ１を上回り、溶液１０は流路９Ａに流れ込み、第２チャンバ７Ａに流入する。
【０１７９】
第２チャンバ７Ａの幅２２Ａは、第１チャンバ６の幅２１より大きいので、第２チャンバ７Ａに溶液１０が満たされたときの仮想チャンバ長さＹ２Ａは、第１仮想チャンバ長さＹ１より小さくなる。実施の形態３の基板２の、仮想チャンバ長さＹ１と仮想チャンバ長さＹ２Ａの関係が、式（９）または式（１０）を満たせば、第２の寄与体積Ｖ２Ａが発生させる遠心圧力Ｐｇ２Ａは、第５流路端部１３Ｃに作用する毛細管圧力Ｐｃ２Ａより小さくなる。よって第２チャンバ７Ａに流入した溶液１０は、第２チャンバ７Ａに留まることができる。
【０１８０】
次に、第１回転速度ｒｐｍ１より大きい第２回転速度ｒｐｍ２Ａで、基板２を回転駆動する（工程Ｂ）。第２回転速度ｒｐｍ２Ａによって発生する第２遠心力Ｆｇ２Ａは、式（８）で表され、第２の毛細管圧力Ｐｃ２Ａを初めて上回る。よって、第２チャンバ７Ａの溶液１０は、流路９Ｃへ流入し、第２のチャンバ７Ｂに到達する。
【０１８１】
第２チャンバ７Ｂの幅２２Ｂは、第２チャンバ７Ａの幅２２Ａより大きいので、第２チャンバ７Ｂに溶液１０が満たされたときの仮想チャンバ長さＹ２Ｂは、第２仮想チャンバ長さＹ２Ａよりも小さくなる。実施の形態３の基板２の仮想チャンバ長さＹ２ＡとＹ２Ｂの関係が、式（９）もしくは式（１０）を満たせば、第２の寄与体積Ｖ２Ｂが発生する遠心圧力Ｐｇ２Ｂは、第３流路端部１３Ｂに作用する毛細管圧力Ｐｃ２Ｂを上回らない。
【０１８２】
次に、回転速度ｒｐｍ２Ａより大きい第２回転速度ｒｐｍ２Ｂで基板２を回転駆動する（工程Ｂ’）。回転速度ｒｐｍ２Ｂによって発生する第２遠心力Ｆｇ２Ｂは、式（８）で表され、第２の毛細管圧力Ｐｃ２Ｂを初めて上回る。よって、第２チャンバ７Ｂの溶液１０は、流路９Ｂへ流入し、第３チャンバ８に到達する。
【０１８３】
以上のように、実施の形態３の基板２は、第１回転速度ｒｐｍ１で回転駆動することで、第１チャンバ６から第２チャンバ７Ａへ選択的に溶液１０を送液することができ；第２回転速度ｒｐｍ２Ａで回転駆動することで、第２チャンバ７Ａから第２チャンバ７Ｂへ選択的に溶液１０を送液することができ；第２回転速度ｒｐｍ２Ｂで回転駆動することで、第２チャンバ７Ｂから第３チャンバ８へ選択的に溶液１０を送液できる。このように３段階に送液することができる。
【０１８４】
実施の形態３の基板２の第２チャンバの配置数は増えているので、送液の段数が増えている。したがって、基板２で行なう工程（溶液の混合や化学物質との反応など）の数を増やすことができ、複雑な処理を簡便に行うことが可能となる。
【０１８５】
［実施の形態４］
実施の形態４の送液装置１は、図１に示される回転駆動装置；図１５に示される基板２を含む。以下の説明においてこれらの図面を参照する。
【０１８６】
実施の形態４の基板２は、その流路部位５の流路９Ａおよび９Ｂの形状が、実施の形態１の基板２と異なる。この違いを概説すると、各流路（９Ａおよび９Ｂ）の内周側のチャンバと接続する入口（１３Ａおよび１３Ｂ）の断面積と、外周側のチャンバと接続する出口（１４Ａおよび１４Ｂ）の断面積が異なる。具体的には、出口端部近傍での流路の幅や
深さが変化している。
【０１８７】
図１５に示されるように、第１流路９Ａの出口端部である第２流路端部１４Ａ、および第２流路の出口端部である第４流路端部１４Ｂの近傍における出口断面積が徐々に大きくなり、それぞれ第２チャンバ７および第３チャンバ８との接続点で最大となる。図１５には平面視で、流路とチャンバとの接続付近で、角丸め形状を持つように徐々に大きくなる例が示される。もちろん、断面積を増加させる形状はこれに限定されず、例えば、流路深さが変化してもよい。断面積の増加量、および増加率も限定されない。
【０１８８】
一方、第１流路の入口端部である第１流路端部１３Ａ、および第２流路の入口端部である第３流路端部１３Ｂの近傍における入口断面積は一定にされている。
【０１８９】
一例を挙げると、第２流路端部１４Ａ近傍以外の第１流路９Ａの深さが０．０４ｍｍ、幅が０．２ｍｍであるときに、第２流路端部１４Ａでの流路の深さを０．０４ｍｍ（不変）、幅を０．６ｍｍとすることができる。より具体的には、第２流路端部１４Ａから０．２ｍｍ手前の地点から、角丸めの半径０．２ｍｍで徐々に大きくすればよい。この場合は、流路の断面積の増加率は３倍となる。溶液量が約５μＬである場合には、第２チャンバの幅が好適には１ｍｍ以上５ｍｍ以下となるので、流路の構造を上記構造とする場合には、流路の断面積の増加率を２５倍以下とする。
【０１９０】
別の例では、第２流路端部１４Ａ近傍以外の第１流路９Ａの深さが０．０４ｍｍ、幅が０．２ｍｍであるときに、第２流路端部１４Ａでの流路の深さを０．０４ｍｍ（不変）、幅を２ｍｍとすることができる。より具体的には第２流路端部１４Ａから１ｍｍ手前の地点から、半円がチャンバに接するような曲率をもって徐々に大きくする。この場合は、流路の断面積の増加率は１０倍となる。
【０１９１】
流路の形状を適切に制御することによって、段階的な送液を滞りなく確実にすることができる。特に、送液する溶液が生体試料の場合には、マイクロ流路を流れにくいことがある。例えば、生体試料の一つである血漿は、電解質水溶液に比べて粘度が高く、マイクロ流路を流れにくい。また血漿は、多種のタンパクが混在した溶液であるので、マイクロ流路の内壁に付着性タンパクが吸着しやすく、マイクロ流路を閉窄させることがある。特に、約６０μｍ以下のマイクロ流路であると、生体試料の送液が困難なことがある。
【０１９２】
実施の形態４の基板の流路は、出口端部近傍の断面積が、出口に近づくにつれて大きくなるので、粘性による溶液の抵抗力を減らし、タンパク吸着による流路の閉窄も起こりにくい。よって、安定に、再現良く生体試料溶液を送液できる。よって、４μｍ以上６０μｍ以下のマイクロ流路を含む基板であっても、段階的な送液を実現することができる。
【０１９３】
もちろん、実施の形態４の基板の流路の入口端部は、実施の形態１の基板と同様であるので、実施の形態４の基板を用いて段階的な送液を実現することができる。
【０１９４】
［実施の形態５］
実施の形態５の送液装置１は、図１に示される回転駆動装置；図１６Ａおよび図１６Ｂに示される基板２を含む。実施の形態５の基板２は、回転基板本体５１；および回転基板本体５１に対して着脱可能なチップ体５２を備える。流路部位５は、回転基板本体５１ではなく、各チップ体５２に形成される。
【０１９５】
回転基板本体５１の上面側には、各チップ体５２を収容するための収容孔５３が形成されている。複数の収容孔５３が、回転軸３に対して放射状に形成される。チップ体５２を、収容孔５３内に配置して保持する。特に回転基板２の回転時には、遠心力によってチッ
プ体５２が付勢されるので、チップ体５２を確実に回転基板本体５１に保持して、収容孔５３から脱落を防ぐ。
【実施例】
【０１９６】
以下の実施例を参照して、本発明をより具体的に説明する。これらの実施例は、本発明を限定するものではない。
【０１９７】
［実施例１］
実施例１は、実施の形態１に対応する実施例である。実施例１として、図２から図４（特に図２参照）に示される流路部位５を有する基板２を作製した。
【０１９８】
基板２の設計
まず、図１７に示した基板２の流路部位５を式（９）、式（１０）を満足するよう設計した。各設計値を表１に示す。一方、比較例１として、表２に示す各設計値の基板２も設計した。
【０１９９】
【表１】
2008139697.tif 000052
【０２００】
【表２】
2008139697.tif 000053
【０２０１】
実施例１の基板２に対して、想定される第１回転速度ｒｐｍ１、および第２回転速度ｒｐｍ１を計算した結果を図１８に示す。第１回転速度ｒｐｍ１とは、第１チャンバ６から第２チャンバ７へ送液される最小回転速度を意味する。第２回転速度ｒｐｍ２とは、第２チャンバ７から第３チャンバ８へ送液される最小回転速度を意味する。
図１８に示したように、第１回転速度が、第２回転速度よりも低いことがわかる。したがって、第１回転速度で第１チャンバ６から第２チャンバ７へ溶液を送液して、いったん
第２チャンバ７に保持し；その後、第２回転速度で第２チャンバ７から第２チャンバ８へ送液することができることがわかる。
【０２０２】
一方、比較例１の基板２に対し、同様に想定される第１回転速度ｒｐｍ１、および第２回転速度ｒｐｍ２を計算した結果を図１９に示す。図１９に示したように、第１回転速度が第２回転速度より大きくなる。よって、第１回転速度で第１チャンバから第２チャンバ７に溶液を送液すると、第２チャンバ７に留まらずに、第３チャンバ８まで流れてしまうことがわかる。
【０２０３】
基板２の作製
表１の設計値を反映させた実施例１の基板２、および表２の設計値を反映させた比較例１の基板２を作製し、段階送液挙動を確認した。
【０２０４】
清浄に処理されたガラス基板に、ネガ型厚膜フォトレジストＫＭＰＲ１０３０（化薬マイクロケム）を塗布した。プレ回転として５００ｒｐｍで１０秒；本回転として１０００ｒｐｍで３０秒間、スピンコーターにてＫＭＰＲ１０３０を回転塗布した。本回転の回転速度を変化させることにより、膜厚を変化させることが可能となった。
その後、９５℃で２０分間プレベークを行い、流路とチャンバが描かれたマスクを露光した。露光強度を、約１７００ｍＪ／ｃｍ２とした。９５℃で６分間ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）し、現像を行って、流路とチャンバパターンをフォトリソグラフィーにより形成させた。さらに、下部基板５０のチャンバ部位を切削加工により形成した。
【０２０５】
最後に、注入口１１と空気口１２を開けた流路板材４９を下部基板５０に貼り付けた。
【０２０６】
段階送液試験
試料溶液として純水、もしくは視認性を確保する目的で青色色素を混入させた純水を用いた。実施例１の基板２の注入口１１から第１チャンバ６に、ピペットで１５μＬの試料溶液を注入した。その後、送液装置１に基板２を取り付け、回転速度８９２ｒｐｍで回転駆動させたところ、第１チャンバ６から第２チャンバ７への試料溶液の送液が観測された。試料溶液は第３チャンバ８には流れず、第２チャンバ７に留まった。
その後、回転速度を回転速度１３８３ｒｐｍまで上昇させ、回転駆動させたところ、第２チャンバ７から第３チャンバ８への試料溶液の送液が観測された。
【０２０７】
同様に、比較例１の基板２でも同様の試験を行った。その結果、第１チャンバ６の溶液１０は、回転速度１４００ｒｐｍまで流路９Ａに流れず、いったん流路９Ａに流れ出した溶液は、第２のチャンバを通り越し、同回転速度のまま、第３チャンバ８まで流れた。
【０２０８】
このように、実験的に段階的送液が確認された。また、計算された理論値と実験において観測された回転速度は合致した。
【０２０９】
［実施例２］
実施例２は、第２の実施形態に対応する実施例である。
実施例２が実施例１と違う点の一つは、チャンバの幅ではなく、チャンバの深さを変化させていることである。基板２の設計方法、および作製方法、段階送液実験の手順は実施例１と同様であるので省略する。実施例２の基板２の各設計値を表３に示す。第１回転速度および第２回転速度の計算結果を図２０に示す。
【０２１０】
【表３】
2008139697.tif 000054
【０２１１】
一方、比較例２として、チャンバの深さを変えていない基板２の各設計値を表４に示す。第１回転速度および第２回転速度の計算結果を図２１に示す。
【０２１２】
【表４】
2008139697.tif 000055
【０２１３】
実施例２の基板２においても、第１回転速度ｒｐｍ１が、第２回転速度ｒｐｍ２を下回っているので、段階的な送液を実現できることは確認された。また、実施例２の基板２を作製して、実験的に段階送液を確認した。実施例２の基板２の注入口１１から第１チャンバ６に、ピペットで５μＬの試料溶液を注入した。その後、送液装置１に基板２を取り付け、回転速度９６０ｒｐｍで回転駆動させたところ、第１チャンバ６から第２チャンバ７への試料溶液の送液が観測された。試料溶液は第３チャンバ８には流れず、第２チャンバ７に留まった。その後に、回転速度を回転速度１４４８ｒｐｍまで上昇させて回転駆動させたところ、第２チャンバ７から第３チャンバ８への試料溶液の送液が観測された。
【０２１４】
同様に、比較例２の基板２でも同様の試験を行った。その結果、第１チャンバ６の溶液１０は回転速度１８９０ｒｐｍまで流路９Ａに流れず、いったん流路９Ａに流れ出した溶液は第２チャンバを通り越して、同回転速度のまま第３チャンバ８まで流れた。
【０２１５】
このように、実験的に段階的送液が確認された。また、計算された理論値と実験において観測された回転速度は合致した。
【０２１６】
［実施例３］
実施例３は、実施の形態３に対応する実施例である。
実施例３が実施例１と違う点の一つは、チャンバの段数が多いことである。基板２の設
計方法、および作製方法、段階送液実験の手順は実施例１と同様であるので省略する。基板２の各設計値を表５に示す。５段のチャンバを持つ流路部位５を設計した。第１回転速度ｒｐｍ１、ならびに第２回転速度ｒｐｍ２Ａ、第２回転速度ｒｐｍ２Ｂおよび第２回転速度ｒｐｍ２ｃの計算結果を図２２に示す。
「ｒｐｍ１＜ｒｐｍ２Ａ＜ｒｐｍ２Ｂ＜ｒｐｍ２ｃ」の関係を満たすので、段階的な送液が実現されることが確認された。さらに基板２を作製して、実験的に段階送液を確認した。
【０２１７】
実施例３の基板２の注入口１１から第１チャンバ６に、ピペットで１５μＬの試料溶液を注入した。その後、送液装置１に基板２を取り付けて、回転速度８８８ｒｐｍで回転駆動させたところ、第１チャンバ６から第２チャンバ７Ａへの試料溶液の送液が観測された。試料溶液は第２チャンバ７Ｂには流れず、第２チャンバ７Ａに留まった。
１５秒間、回転速度８８８ｒｐｍで回転を維持した後、回転速度を回転速度１１８０ｒｐｍまで上昇させて回転駆動させたところ、第２チャンバ７Ｂから第２チャンバ７Ｃへの試料溶液の送液が観測された。
１５秒間、回転速度１１８０ｒｐｍで回転を維持した後に、回転開始から３０秒の時点で回転速度を回転速度１３４７ｒｐｍまで上昇させたところ、第２チャンバ７Ｂから第２チャンバ７Ｃへの試料溶液の送液が観測された。第２チャンバ７Ｂの全量が、送液開始から４秒後（回転開始から３４秒後）に第２チャンバ７Ｃへ移送された。
その後、回転開始から７５秒後に回転速度を回転速度１６３５ｒｐｍまで上昇させたところ、第２チャンバ７Ｃから第３チャンバ８への試料溶液の送液が観測された。第２チャンバ７Ｃの全量が、送液開始から３秒間（回転開始から７８秒後）に第３チャンバ８へ移送された。
【０２１８】
このように、実験的に４段の段階的送液が確認された。また、計算された理論値と実験において観測された回転速度はｒｐｍ１、ｒｐｍ２Ａ、ｒｐｍ２Ｂにおいて合致した。ｒｐｍ２ｃについては、理論値より実験値が小さくなった。チャンバ幅が１５ｍｍに対し、仮想チャンバ長さが理論上１ｍｍとなるが、第３チャンバ８が疎水性であり、液体が横長のチャンバで水面の部分でも表面張力が支配的となり、平面視で水面の曲率を持った様に位置し、実際には１．２ｍｍとなったためであると推測される。ｒｐｍ１とｒｐｍ２Ｂにおいて実施例１の実験における回転速度が再現した。
【０２１９】
【表５】
2008139697.tif 000056
【０２２０】
［実施例４］
実施例４は、実施の形態４に対応する実施例である。本実施例が実施例１と違う点の一つは、第１流路および第２流路の両方の出口流路端部の流路幅を変化させる（拡大させる）点である。具体的には、出口流路端部の流路幅が０．６ｍｍであり、端部以外の中央部の流路幅が０．２ｍｍである。図１５に示したように、平面視で出口流路端部の手前０．２ｍｍの部分から流路幅が角丸め半径０．２ｍｍを満たす用に緩やかに拡大して、０．６ｍｍとなっている。なお、実施例４および以下に述べる比較例４Ａから４Ｃの流路深さは０．０４ｍｍとし、出口端部や入口端部においても変化させていない。
【０２２１】
一方、比較例４Ａでは、実施例１と同様に、入口端部付近および出口端部付近の流路幅とも０．２ｍｍで一定の形状とした。比較例４Ｂでは、出口端部付近を０．２ｍｍで一定の形状とし、かつ入口端部付近を変化させる（収縮させる）形状とした。収縮形状は、平面視で実施例と鏡像関係にあり、具体的には、第１流路および第２流路における、流路の入口流路端部の流路幅が０．６ｍｍであり、端部以外の中央部の流路幅が０．２ｍｍとされている。
図１５に示したように、平面視で入口流路端部の奥（外周側）０．２ｍｍの部分へ流路幅が角丸め半径０．２ｍｍを満たすように緩やかに減少している。比較例４Ｃは出口端部付近も入口端部付近も変化させる形状とした。
【０２２２】
試験日に採血したヒト血漿試料を用いて、段階送液試験を行った結果を表６に示す。試験は、溶液量５μＬのヒト血漿を第１チャンバに投入し、３重から９重測定を行った。試験した回数に対する、実際に血漿試料が段階的に送液できた回数の割合を示した。比較例４Ａ〜４Ｃに示した流路端部形状を持つ基板２の送液成功確率は４０％以下であった。一方、実施例４の基板２の送液成功確率は１００％であり、確実にヒト血漿試料を段階送液できる結果となった。
【０２２３】
【表６】
2008139697.tif 000057
【０２２４】
送液実験手順は、回転速度１２００ｒｐｍから基板を回転させて；回転開始から３０秒後に、毎秒１０ｒｐｍの上昇率でモータの限界である回転速度３５００ｒｐｍまで回転速度を増加させた。
【０２２５】
比較例４Ａの基板２の段階送液成功確率は、３回中１回（３３％）であった。成功した１回では、回転速度２０５１ｒｐｍで第１チャンバ６から第２チャンバ７へ送液されたが、その後の第２チャンバ７から第３チャンバ８への送液は、回転速度が３５００ｒｐｍに至るまで起こらなかった。
比較例４Ｂの基板２の段階送液成功確率は、９回中２回（２２％）であった。成功した２回では、回転速度１５４２ｒｐｍ（２回の平均）で第１チャンバ６から第２チャンバ７へ送液されたが、そのＣ．Ｖ．（変動係数）は４．２％と、各回の開始回転速度にばらつきがみられた。その後の第２チャンバ７から第３チャンバ８への送液は、回転速度が３５００ｒｐｍに至るまで起こらなかった。
比較例４Ｃの基板２の段階送液成功確率は、５回中２回（４０％）であった。成功した
２回では、回転速度２１６０ｒｐｍ（２回の平均）で第１チャンバ６から第２チャンバ７へ送液されたが、そのＣ．Ｖ．（変動係数）は５．８％と、各回の開始回転速度にばらつきがみられた。その後の第２チャンバ７から第３チャンバ８への送液は、回転速度が３５００ｒｐｍに至るまで起こらなかった。
【０２２６】
一方、実施例４の基板２の送液成功確率は、３回中３回（１００％）であった。回転速度１５１２ｒｐｍ（３回の平均）で、第１チャンバ６から第２チャンバ７へ送液され、そのＣ．Ｖ．（変動係数）は０．５％と比較例４Ａ〜４Ｃと比較して、開始回転速度のばらつきが小さい。その後の第２チャンバ７から第３チャンバ８への送液は、回転速度１９５０ｒｐｍ（３回の平均）で起こり、そのＣ．Ｖ．（変動係数）は０．５％と安定していた。
【０２２７】
以上の通り、実施例４の基板２は、確実にヒト血漿試料を段階送液できるだけでなく、その回転開始の回転速度も常に一定である結果となった。
【０２２８】
本出願は、２００７年５月１０日出願の特願２００７−１２５９０８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】
【０２２９】
本発明の基板および送液方法は、生体試料、特に血液等に含まれるタンパク質等の生体構成成分を分析するデバイスの駆動源として有用である。血液試料は、前段階で血球血漿分離を行って得られる血漿に含まれるタンパク質を被測定試料とする。しかも、その分離は、遠心力を用いた遠心分離で行うことが好ましい。このため、基板を使った送液方式は遠心力を使った血球血漿分離と容易に組み合わせることができる。さらに、各チャンバに試薬等を担持、または各チャンバで加温などの物理的操作を施すことで、反応、精製、検出などを行うことができる。このため、血液試料中に含まれるタンパクや健康指標物質を分離、精製、反応、検出するＰＯＣＴ（Point of care test その場診断）診断バイオセンサ等の用途にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２３０】
【図１】実施の形態１に係る送液装置を示す模式的な構成図である。
【図２】実施の形態１に係る基板の部分拡大平面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線での部分断面図（図３Ａ）と、それに対応する平面図（図３Ｂ）である。
【図４】第一の例の基板の分解斜視図である。
【図５】第二の例の基板の分解斜視図である。
【図６】第三の例の基板の分解斜視図である。
【図７】第四の例の基板の分解斜視図である。
【図８】実施の形態１に係る送液装置を用いて段階的送液を行なうためのフローチャートである。
【図９Ａ】実施の形態１に係る送液装置の基板において、段階的送液の回転操作における溶液に作用する力を説明するための概略平面図。第１チャンバに溶液が保持されている状態を示す。
【図９Ｂ】実施の形態１に係る送液装置の基板において、段階的送液の回転操作における溶液に作用する力を説明するための概略平面図である。第１チャンバから第１流路に溶液が流入するときの状態を示す。
【図９Ｃ】実施の形態１に係る送液装置の基板において、段階的送液の回転操作における溶液に作用する力を説明するための概略平面図である。第１流路を溶液が流れるときの状態を示す。
【図９Ｄ】実施の形態１に係る送液装置の基板において、段階的送液の回転操作における溶液に作用する力を説明するための概略平面図である。第２チャンバへ溶液が流入する状態を示す。
【図９Ｅ】実施の形態１に係る送液装置の基板において、段階的送液の回転操作における溶液に作用する力を説明するための概略平面図である。第２チャンバに溶液が保持されている状態を示す。
【図９Ｆ】実施の形態１に係る送液装置の基板において、段階的送液の回転操作における溶液に作用する力を説明するための概略平面図である。第３チャンバに溶液が流入している状態を示す。
【図１０】実施の形態２に係る基板の部分拡大平面図である。
【図１１】図１０のII−II線での部分断面図（図１１Ａ）と、それに対応する平面図（図１１Ｂ）である。
【図１２】実施の形態３に係る基板の部分拡大平面図である。
【図１３】図１２のIII−III線での部分断面図（図１３Ａ）と、それに対応する平面図（図１３Ｂ）である。
【図１４】実施の形態３に係る送液装置を用いて段階的送液を行なうためのフローチャートである。
【図１５】実施の形態４に係る基板の部分拡大平面図である。
【図１６】実施の形態５に係る基板を示す模式的な構成図である。
【図１７】実施例で作製した基板の流路部位を説明するための基板平面図である。
【図１８】実施例１の基板における、送液する溶液量と、チャンバから送液が開始される回転速度を計算した結果を示すグラフである。
【図１９】比較例１の基板における、送液する溶液量と、チャンバから送液が開始される回転速度を計算した結果を示すグラフである。
【図２０】実施例２の基板における、送液する溶液量と、チャンバから送液が開始される回転速度を計算した結果を示すグラフである。
【図２１】比較例２の基板における、送液する溶液量と、チャンバから送液が開始される回転速度を計算した結果を示すグラフである。
【図２２】実施例３の基板における、送液する溶液量と、チャンバから送液が開始される回転速度を計算した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【０２３１】
１  送液装置
２  回転基板
３  回転軸
４  回転駆動部
５  流路部位
６  第１チャンバ（供給チャンバ）
７，７Ａ，７Ｂ  第２チャンバ（被供給チャンバ）
８  第３チャンバ（最終段チャンバ）
９Ａ，９Ｂ，９Ｃ  流路
１０  溶液（または生体試料溶液）
１１  注入口
１２  空気口
１３Ａ  第１流路端部（入口端部）
１３Ｂ  第３流路端部（入口端部）
１３Ｃ  第５流路端部（入口端部）
１４Ａ  第２流路端部（出口端部）
１４Ｂ  第４流路端部（出口端部）
１４Ｃ  第６流路端部（出口端部）
２１  第１チャンバの幅
２２  第２チャンバの幅
２３  第３チャンバの幅
２４  第１チャンバの深さ
２５  第２チャンバの深さ
２６  第３チャンバの深さ
２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ  流路深さ
３１  モータ
３２  駆動回路
３３  制御信号出力部
３４  速度特性印加部
３５  回転速度検出器
３６  回転速度制御部
４１  上面板材
４２  流路板材
４３  チャンバ板材
４４  下面板材
４６，４７  溝孔
４８  窪み
４９  流路板材
５０  下部板材
５１  回転基板本体
５２  チップ本体
５３  収容孔
Ｙ１  第１仮想チャンバ長さ
Ｙ２  第２仮想チャンバ長さ
Ｒ１  時計方向
Ｒ２  反時計方向
Ｓ  回転中心線（軸線）
ｒ  半径方向
ｒ１ｄ  第１チャンバの回転半径
ｒ１ｕ  第１チャンバの仮想液面回転半径
ｒ２ｄ  第２チャンバの回転半径
ｒ２ｕ  第２チャンバの仮想液面回転半径
Ｆｃ１  第１毛細管力
Ｆｃ２Ａ，Ｆｃ２Ｂ  第１毛細管力
Ｐｃ１  第１毛細管圧力
Ｐｃ２Ａ、Ｐｃ２Ｂ  第２毛細管圧力
Ｆｇ１  第１遠心力
Ｆｇ２Ａ，Ｆｇ２Ｂ  第２遠心力
Ｐｇ１  第１遠心力圧力
Ｐｇ２Ａ，Ｐｇ２Ｂ  第２遠心力圧力
Ｔ１−Ｔｎ  表面張力
θｃ１  第１の接触角
θｃ２  第２の接触角
Ｖ１  第１寄与体積
Ｖ２  第２の寄与体積
ｄｖ  微小体積要素
ｄｐ  微小遠心圧力
【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】
2008139697.tif 000058
【図２】
2008139697.tif 000059
【図３】
2008139697.tif 000060
【図４】
2008139697.tif 000061
【図５】
2008139697.tif 000062
【図６】
2008139697.tif 000063
【図７】
2008139697.tif 000064
【図８】
2008139697.tif 000065
【図９Ａ】
2008139697.tif 000066
【図９Ｂ】
2008139697.tif 000067
【図９Ｃ】
2008139697.tif 000068
【図９Ｄ】
2008139697.tif 000069
【図９Ｅ】
2008139697.tif 000070
【図９Ｆ】
2008139697.tif 000071
【図１０】
2008139697.tif 000072
【図１１】
2008139697.tif 000073
【図１２】
2008139697.tif 000074
【図１３】
2008139697.tif 000075
【図１４】
2008139697.tif 000076
【図１５】
2008139697.tif 000077
【図１６】
2008139697.tif 000078
【図１７】
2008139697.tif 000079
【図１８】
2008139697.tif 000080
【図１９】
2008139697.tif 000081
【図２０】
2008139697.tif 000082
【図２１】
2008139697.tif 000083
【図２２】
2008139697.tif 000084
【国際調査報告】
2008139697.tif 000085
2008139697.tif 000086
2008139697.tif 000087