(57)【要約】  比較的簡単な流路構成で内部の液体を定量して分割可能なマイクロチップを提供することを課題とする。そのためには、空気抜き口１１１を閉鎖させた状態で送液路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、第１流路ｒ１内に注入された液体のうち上流路ｒ１１内の液体を排出路ｒ３から送液させ、その後に空気抜き口１１１を閉鎖させた状態で吸引ポンプを作動させることにより、第１流路ｒ１内に注入された液体のうち定量路ｒ１２内の液体を送液路ｒ５から送液させるマイクロチップ送液システムとする。
2009136600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
注入された液体から所定量の液体を分割して送液するマイクロチップであって、
液体を注入する注入口と、
空気抜き口と、
送液方向上流側を前記注入口に接続する上流路と、該上流路に連結して所定量の容積を備える定量路と、該定量路に連結し送液方向下流側を前記空気抜き口に接続される下流路と、を備える第１流路と、
一方の端部を前記定量路の上流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される排出路と、
一方の端部を前記定量路の下流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される送液路と、
を有することを特徴とするマイクロチップ。
【請求項２】
注入された液体から所定量の液体を分割して送液するマイクロチップであって、
液体を注入する注入口と、
空気抜き口と、
送液方向上流側を前記注入口に接続する上流路と、該上流路に接続されており所定量の容積を備える複数の定量路が連なった連結路と、該連結路に連結し送液方向下流側を前記空気抜き口に接続される下流路と、を備える第１流路と、
一方の端部を前記連結路の上流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される排出路と、
一方の端部を前記複数の定量路の隣接する定量路間の連結部又は前記複数の定量路のうち最も送液方向下流側の定量路の下流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される複数の送液路と、
を有することを特徴とするマイクロチップ。
【請求項３】
注入された液体から所定量の液体を分割して送液するマイクロチップであって、
液体を注入する注入口と、
該注入口に連結し、注入された液体を貯留する液体貯留部と、
該液体貯留部に連結する第２流路と、
開口部と、
送液方向上流側を前記開口部に接続されており経路中で前記第２流路と接続する上流路と、該上流路に接続されており所定量の容積を備える複数の定量路が連なった連結路と、該連結路に連結し送液方向下流側を吸引ポンプに接続される下流路と、を備える第１流路と、
一方の端部を前記連結路の上流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される排出路と、
一方の端部を前記複数の定量路の隣接する定量路間の連結部又は前記複数の定量路のうち最も送液方向下流側の定量路の下流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される複数の送液路と、
を有することを特徴とするマイクロチップ。
【請求項４】
前記定量路間の連結部の流路断面積が、前記複数の定量路の各定量路の流路断面積よりも小さくなるよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項５】
液体を貯留する廃液貯留部を有し、
前記排出路は、前記廃液貯留部に接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマイクロチップ。
【請求項６】
液体を注入する注入口と、空気抜き口と、送液方向上流側を前記注入口に接続する上流路、該上流路に連結して所定量の容積を備える定量路、及び、該定量路に連結し送液方向下流側を前記空気抜き口に接続される下流路を備える第１流路と、一方の端部を前記定量路の上流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される排出路と、一方の端部を前記定量路の下流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される送液路と、を有するマイクロチップと、
前記吸引ポンプと、
前記空気抜き口を開閉する開閉機構と、
前記吸引ポンプと前記開閉機構を制御する制御部と、を有するマイクロチップ送液システムであって、
前記制御部は、
前記開閉機構により前記空気抜き口を閉鎖させた状態で、前記排出路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記第１流路内に注入された液体のうち前記上流路内の液体を前記排出路に送液させ、
その後に前記空気抜き口を閉鎖させた状態で、前記送液路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記第１流路内に注入された液体のうち前記定量路内の液体を前記送液路に送液させることを特徴とするマイクロチップ送液システム。
【請求項７】
液体を注入する注入口と、空気抜き口と、送液方向上流側を前記注入口に接続する上流路、該上流路に接続されており所定量の容積を備える複数の定量路が連なった連結路、及び、該連結路に連結し送液方向下流側を前記空気抜き口に接続される下流路を備える第１流路と、一方の端部を前記連結路の上流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される排出路と、一方の端部を前記複数の定量路の隣接する定量路間の連結部又は前記複数の定量路のうち最も送液方向下流側の定量路の下流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される複数の送液路と、を有するマイクロチップと、
前記吸引ポンプと、
前記空気抜き口を開閉する開閉機構と、
前記吸引ポンプと前記開閉機構を制御する制御部と、を備えたマイクロチップ送液システムであって、
前記制御部は、
前記開閉機構により前記空気抜き口を閉鎖させた状態で、前記排出路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記第１流路内に注入された液体のうち前記上流路内の液体を、前記排出路に送液させ、
その後に前記空気抜き口を閉鎖させた状態で、前記複数の送液路にそれぞれ接続する吸引ポンプを順次作動させることにより、前記連結路の送液方向上流側の定量路から送液方向下流側の定量路の順に、前記第１流路内に注入された液体のうち前記複数の定量路のそれぞれの定量路内の液体を、それぞれの定量路の下流端に接続する送液路に順次送液させることを特徴とするマイクロチップ送液システム。
【請求項８】
液体を注入する注入口と、該注入口に連結し注入された液体を貯留する液体貯留部と、該液体貯留部に連結する第２流路と、開口部と、送液方向上流側を前記開口部に接続されており経路中で前記第２流路と接続する上流路、該上流路に接続されており所定量の容積を備える複数の定量路が連なった連結路、及び、該連結路に連結し送液方向下流側を吸引ポンプに接続される下流路を備える第１流路と、一方の端部を前記連結路の上流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される排出路と、一方の端部を前記複数の定量路の隣接する定量路間の連結部又は前記複数の定量路のうち最も送液方向下流側の定量路の下流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される複数の送液路と、を有するマイクロチップと、
前記吸引ポンプと、
前記開口部を開閉する開閉機構と、
前記吸引ポンプと前記開閉機構を制御する制御部と、を備えたマイクロチップ送液システムであって、
前記制御部は、
前記開閉機構により前記開口部を閉鎖させた状態で、前記下流路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記液体貯留部の液体を前記第１流路の前記下流路まで送液させ、
続いて、前記開口部を開口させた状態で、前記排出路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記第１流路内に注入された液体のうち前記上流路内の液体を前記排出路に送液させ、
その後に前記開口部を開口させた状態で、前記複数の送液路にそれぞれ接続する吸引ポンプを順次作動させることにより、前記連結路の送液方向上流側の定量路から送液方向下流側の定量路の順に、前記第１流路内に注入された液体のうち前記複数の定量路のそれぞれの定量路内の液体を、それぞれの定量路の下流端に接続する送液路に順次送液させることを特徴とするマイクロチップ送液システム。
【請求項９】
両端部を注入口と空気抜き口に接続された第１流路であって、前記注入口に接続する上流路と、該上流路に連結して所定量の容積を備える定量路と、該定量路に連結して前記空気抜き口に接続される下流路と、を備える第１流路と、
一方の端部を前記定量路の上流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される排出路と、
一方の端部を前記定量路の下流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される送液路と、
を有するマイクロチップの送液方法であって、
前記空気抜き口を開口させた状態で前記第１流路に前記注入口から液体を注入する液体注入工程と、
前記空気抜き口を閉鎖させた状態で、前記排出路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記第１流路内に注入された液体のうち前記上流路内の液体を前記排出路に送液する排出工程と、
前記空気抜き口を閉鎖させた状態で、前記送液路に接続する吸引ポンプを作動させて、前記第１流路内に注入された液体のうち前記定量路内の液体を前記送液路に送液する送液工程と、
を有することを特徴とするマイクロチップの送液方法。
【請求項１０】
液体を注入する注入口と、該注入口に連結し、注入された液体を貯留する液体貯留部と、該液体貯留部に連結する第２流路と、
送液方向上流側を開口部及び前記第２流路とに接続された上流路と、該上流路に接続されており所定量の容積を備える複数の定量路が連なった連結路と、前記連結路に連結し送液方向下流側を空気抜き口に接続される下流路と、を備える第１流路と、
一方の端部を前記連結路の上流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される排出路と、
一方の端部を前記複数の定量路の隣接する定量路間の連結部又は前記複数の定量路のうち最も送液方向下流側の定量路の下流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される複数の送液路と、を有するマイクロチップの送液方法であって、
前記空気抜き口を開口させた状態で、前記第１流路に前記注入口から液体を注入する液体注入工程と、
前記空気抜き口を閉鎖させた状態で、前記排出路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記第１流路内に注入された液体のうち前記上流路内の液体を前記排出路に送液する排出工程と、
前記連結路の送液方向上流側の定量路から送液方向下流側の定量路の順に各定量路内の液体を送液するために、前記空気抜き口を閉鎖させた状態で、前記複数の送液路にそれぞれ接続する吸引ポンプを順次作動させて、前記第１流路内に注入された液体のうち前記複数の定量路のそれぞれの定量路内の液体を、それぞれの定量路の下流端に接続する送液路に送液する送液工程と、
を有することを特徴とするマイクロチップの送液方法。
【請求項１１】
液体を注入する注入口と、該注入口に連結し、注入された液体を貯留する液体貯留部と、該液体貯留部に連結する第２流路と、開口部と、送液方向上流側を前記開口部に接続されており経路中で前記第２流路と接続する上流路、該上流路に接続されており所定量の容積を備える複数の定量路が連なった連結路、及び、該連結路に連結し送液方向下流側を吸引ポンプに接続される下流路を備える第１流路と、一方の端部を前記連結路の上流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される排出路と、一方の端部を前記複数の定量路の隣接する定量路間の連結部又は前記複数の定量路のうち最も送液方向下流側の定量路の下流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される複数の送液路と、を有するマイクロチップと、を有するマイクロチップの送液方法であって、
前記開口部を開口させた状態で、前記注入口から前記液体貯留部に液体を注入する初期工程と、
前記開口部を閉鎖させた状態で、前記下流路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記液体貯留部の液体を前記第１流路の前記下流路まで送液する液体注入工程と、
前記開口部を開口させた状態で、前記排出路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記第１流路内に注入された液体のうち前記上流路内の液体を、前記排出路に送液する排出工程と、
前記開口部を開口させた状態で、前記連結路の送液方向上流側の定量路から送液方向下流側の定量路の順に、前記複数の送液路にそれぞれ接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記第１流路内に注入された液体のうち前記複数の定量路のそれぞれの定量路内の液体を、それぞれの定量路の下流端に接続する送液路に送液する送液工程と、
を有することを特徴とするマイクロチップの送液方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は液体を送液する微細流路を有するマイクロチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシン技術及び超微細加工技術を駆使することにより、従来の試料調製、化学分析、化学合成などを行うための装置、手段（例えばポンプ、バルブ、流路、センサーなど）を微細化して１チップ上に集積化したシステムが開発されている（例えば特許文献１）。これは、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）とも呼ばれ、マイクロチップといわれる部材中に、検体（例えば、検査を受ける被験者の尿、唾液、血液をＤＮＡ処理した抽出溶液など）と試薬を混合させ、その反応を検出することにより検体の特性を調べる方法である。【０００３】
マイクロチップは、樹脂材料やガラス材料からなる基体に、フォトリソプロセス（パターン像を薬品によってエッチングして溝を作成する方法）や、レーザ光を利用して溝加工を行い、試薬や検体を流すことができる微細な流路と試薬を蓄える貯留部を設けており、様々なパターンが提案されている（例えば特許文献１）。【０００４】
そして、これらマイクロチップを用いて検体の特性を調べる際は、マイクロポンプなどでマイクロチップ内に収容されている試薬や検体等の液体を流路内へ送液することにより、試薬と検体とを反応させて被検出部に導き検出を行う。被検出部では、例えば光学的な検出方法などによって目的物質の検出が行われる。【０００５】
マイクロチップにおいては、微細流路内の微量の液体を所定の混合比で混合させてから反応等を行わせている。このような場合には両者の混合比を精度良く管理するために、液体の定量化が大変重要となってくる。このような課題に対しては、一般的にはマイクロピペット等を用いて定量化した液体をマイクロチップ内に注入している。しかしこのような方法では、注入液漏れの虞があり、精度が良くないという問題と、必要な試薬を必要な数だけ液を定量する必要があり煩雑であるという問題がある。【０００６】
このような問題に対して特許文献２では、第１の流路と第２の流路を連通する第３の流路の内部に、第１の流路からの液体を毛細管現象により引き込ませた後、第１の流路に残留する液体を取り除き、第３の流路の容積に応じた体積の液滴を作成する微量液体制御機構が開示されている。また特許文献３では、チップを回転させ遠心力によりチップ内の液体を移動させて、流路の容積で液体を分割、定量する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２８５８９号公報
【特許文献２】特開２００２−３５７６１６号公報
【特許文献３】特開２０００−５１４９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献２に開示された微量液体制御機構では第３の流路に毛細管力で充填したのちに第１の流路の液体を抜くために、タイミングを取るのが難しく、多数のセンサーを必要とする。また、第３の流路の第２の流路との接合部の開口の形状を精度よく形成しないと液漏れが発生したり第１の流路では、流路内の液体の無駄が多いという問題がある。【０００９】
特許文献３に開示された方法では、全ての流路に回転による力が加わるために、流路チェンネル毎の個別制御ができないという問題がある。また流路の配置は、遠心力の方向を考慮して行う必要があるため、流路配置の自由度が小さいという問題がある。【００１０】
本願発明は上記問題に鑑み、比較的簡単な流路構成で内部の液体を定量して分割可能なマイクロチップ、マイクロチップ送液システム、及びマイクロチップ送液方法を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
１．注入された液体から所定量の液体を分割して送液するマイクロチップであって、
液体を注入する注入口と、
空気抜き口と、
送液方向上流側を前記注入口に接続する上流路と、該上流路に連結して所定量の容積を備える定量路と、該定量路に連結し送液方向下流側を前記空気抜き口に接続される下流路と、を備える第１流路と、
一方の端部を前記定量路の上流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される排出路と、
一方の端部を前記定量路の下流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される送液路と、
を有することを特徴とするマイクロチップ。【００１２】
２．注入された液体から所定量の液体を分割して送液するマイクロチップであって、
液体を注入する注入口と、
空気抜き口と、
送液方向上流側を前記注入口に接続する上流路と、該上流路に接続されており所定量の容積を備える複数の定量路が連なった連結路と、該連結路に連結し送液方向下流側を前記空気抜き口に接続される下流路と、を備える第１流路と、
一方の端部を前記連結路の上流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される排出路と、
一方の端部を前記複数の定量路の隣接する定量路間の連結部又は前記複数の定量路のうち最も送液方向下流側の定量路の下流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される複数の送液路と、
を有することを特徴とするマイクロチップ。【００１３】
３．注入された液体から所定量の液体を分割して送液するマイクロチップであって、
液体を注入する注入口と、
該注入口に連結し、注入された液体を貯留する液体貯留部と、
該液体貯留部に連結する第２流路と、
開口部と、
送液方向上流側を前記開口部に接続されており経路中で前記第２流路と接続する上流路と、該上流路に接続されており所定量の容積を備える複数の定量路が連なった連結路と、該連結路に連結し送液方向下流側を吸引ポンプに接続される下流路と、を備える第１流路と、
一方の端部を前記連結路の上流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される排出路と、
一方の端部を前記複数の定量路の隣接する定量路間の連結部又は前記複数の定量路のうち最も送液方向下流側の定量路の下流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される複数の送液路と、
を有することを特徴とするマイクロチップ。【００１４】
４．前記定量路間の連結部の流路断面積が、前記複数の定量路の各定量路の流路断面積よりも小さくなるよう構成されていることを特徴とする前記１乃至３のいずれかに記載のマイクロチップ。【００１５】
５．液体を貯留する廃液貯留部を有し、
前記排出路は、前記廃液貯留部に接続されていることを特徴とする前記１乃至４のいずれかに記載のマイクロチップ。【００１６】
６．液体を注入する注入口と、空気抜き口と、送液方向上流側を前記注入口に接続する上流路、該上流路に連結して所定量の容積を備える定量路、及び、該定量路に連結し送液方向下流側を前記空気抜き口に接続される下流路を備える第１流路と、一方の端部を前記定量路の上流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される排出路と、一方の端部を前記定量路の下流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される送液路と、を有するマイクロチップと、
前記吸引ポンプと、
前記空気抜き口を開閉する開閉機構と、
前記吸引ポンプと前記開閉機構を制御する制御部と、を有するマイクロチップ送液システムであって、
前記制御部は、
前記開閉機構により前記空気抜き口を閉鎖させた状態で、前記排出路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記第１流路内に注入された液体のうち前記上流路内の液体を前記排出路に送液させ、
その後に前記空気抜き口を閉鎖させた状態で、前記送液路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記第１流路内に注入された液体のうち前記定量路内の液体を前記送液路に送液させることを特徴とするマイクロチップ送液システム。【００１７】
７．液体を注入する注入口と、空気抜き口と、送液方向上流側を前記注入口に接続する上流路、該上流路に接続されており所定量の容積を備える複数の定量路が連なった連結路、及び、該連結路に連結し送液方向下流側を前記空気抜き口に接続される下流路を備える第１流路と、一方の端部を前記連結路の上流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される排出路と、一方の端部を前記複数の定量路の隣接する定量路間の連結部又は前記複数の定量路のうち最も送液方向下流側の定量路の下流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される複数の送液路と、を有するマイクロチップと、
前記吸引ポンプと、
前記空気抜き口を開閉する開閉機構と、
前記吸引ポンプと前記開閉機構を制御する制御部と、を備えたマイクロチップ送液システムであって、
前記制御部は、
前記開閉機構により前記空気抜き口を閉鎖させた状態で、前記排出路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記第１流路内に注入された液体のうち前記上流路内の液体を、前記排出路に送液させ、
その後に前記空気抜き口を閉鎖させた状態で、前記複数の送液路にそれぞれ接続する吸引ポンプを順次作動させることにより、前記連結路の送液方向上流側の定量路から送液方向下流側の定量路の順に、前記第１流路内に注入された液体のうち前記複数の定量路のそれぞれの定量路内の液体を、それぞれの定量路の下流端に接続する送液路に順次送液させることを特徴とするマイクロチップ送液システム。【００１８】
８．液体を注入する注入口と、該注入口に連結し注入された液体を貯留する液体貯留部と、該液体貯留部に連結する第２流路と、開口部と、送液方向上流側を前記開口部に接続されており経路中で前記第２流路と接続する上流路、該上流路に接続されており所定量の容積を備える複数の定量路が連なった連結路、及び、該連結路に連結し送液方向下流側を吸引ポンプに接続される下流路を備える第１流路と、一方の端部を前記連結路の上流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される排出路と、一方の端部を前記複数の定量路の隣接する定量路間の連結部又は前記複数の定量路のうち最も送液方向下流側の定量路の下流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される複数の送液路と、を有するマイクロチップと、
前記吸引ポンプと、
前記開口部を開閉する開閉機構と、
前記吸引ポンプと前記開閉機構を制御する制御部と、を備えたマイクロチップ送液システムであって、
前記制御部は、
前記開閉機構により前記開口部を閉鎖させた状態で、前記下流路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記液体貯留部の液体を前記第１流路の前記下流路まで送液させ、
続いて、前記開口部を開口させた状態で、前記排出路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記第１流路内に注入された液体のうち前記上流路内の液体を前記排出路に送液させ、
その後に前記開口部を開口させた状態で、前記複数の送液路にそれぞれ接続する吸引ポンプを順次作動させることにより、前記連結路の送液方向上流側の定量路から送液方向下流側の定量路の順に、前記第１流路内に注入された液体のうち前記複数の定量路のそれぞれの定量路内の液体を、それぞれの定量路の下流端に接続する送液路に順次送液させることを特徴とするマイクロチップ送液システム。【００１９】
９．両端部を注入口と空気抜き口に接続された第１流路であって、前記注入口に接続する上流路と、該上流路に連結して所定量の容積を備える定量路と、該定量路に連結して前記空気抜き口に接続される下流路と、を備える第１流路と、
一方の端部を前記定量路の上流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される排出路と、
一方の端部を前記定量路の下流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される送液路と、
を有するマイクロチップの送液方法であって、
前記空気抜き口を開口させた状態で前記第１流路に前記注入口から液体を注入する液体注入工程と、
前記空気抜き口を閉鎖させた状態で、前記排出路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記第１流路内に注入された液体のうち前記上流路内の液体を前記排出路に送液する排出工程と、
前記空気抜き口を閉鎖させた状態で、前記送液路に接続する吸引ポンプを作動させて、前記第１流路内に注入された液体のうち前記定量路内の液体を前記送液路に送液する送液工程と、
を有することを特徴とするマイクロチップの送液方法。【００２０】
１０．液体を注入する注入口と、該注入口に連結し、注入された液体を貯留する液体貯留部と、該液体貯留部に連結する第２流路と、
送液方向上流側を開口部及び前記第２流路とに接続された上流路と、該上流路に接続されており所定量の容積を備える複数の定量路が連なった連結路と、前記連結路に連結し送液方向下流側を空気抜き口に接続される下流路と、を備える第１流路と、
一方の端部を前記連結路の上流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される排出路と、
一方の端部を前記複数の定量路の隣接する定量路間の連結部又は前記複数の定量路のうち最も送液方向下流側の定量路の下流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される複数の送液路と、を有するマイクロチップの送液方法であって、
前記空気抜き口を開口させた状態で、前記第１流路に前記注入口から液体を注入する液体注入工程と、
前記空気抜き口を閉鎖させた状態で、前記排出路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記第１流路内に注入された液体のうち前記上流路内の液体を前記排出路に送液する排出工程と、
前記連結路の送液方向上流側の定量路から送液方向下流側の定量路の順に各定量路内の液体を送液するために、前記空気抜き口を閉鎖させた状態で、前記複数の送液路にそれぞれ接続する吸引ポンプを順次作動させて、前記第１流路内に注入された液体のうち前記複数の定量路のそれぞれの定量路内の液体を、それぞれの定量路の下流端に接続する送液路に送液する送液工程と、
を有することを特徴とするマイクロチップの送液方法。【００２１】
１１．液体を注入する注入口と、該注入口に連結し、注入された液体を貯留する液体貯留部と、該液体貯留部に連結する第２流路と、開口部と、送液方向上流側を前記開口部に接続されており経路中で前記第２流路と接続する上流路、該上流路に接続されており所定量の容積を備える複数の定量路が連なった連結路、及び、該連結路に連結し送液方向下流側を吸引ポンプに接続される下流路を備える第１流路と、一方の端部を前記連結路の上流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される排出路と、一方の端部を前記複数の定量路の隣接する定量路間の連結部又は前記複数の定量路のうち最も送液方向下流側の定量路の下流端に接続し、他方を吸引ポンプに接続される複数の送液路と、を有するマイクロチップと、を有するマイクロチップの送液方法であって、
前記開口部を開口させた状態で、前記注入口から前記液体貯留部に液体を注入する初期工程と、
前記開口部を閉鎖させた状態で、前記下流路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記液体貯留部の液体を前記第１流路の前記下流路まで送液する液体注入工程と、
前記開口部を開口させた状態で、前記排出路に接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記第１流路内に注入された液体のうち前記上流路内の液体を、前記排出路に送液する排出工程と、
前記開口部を開口させた状態で、前記連結路の送液方向上流側の定量路から送液方向下流側の定量路の順に、前記複数の送液路にそれぞれ接続する吸引ポンプを作動させることにより、前記第１流路内に注入された液体のうち前記複数の定量路のそれぞれの定量路内の液体を、それぞれの定量路の下流端に接続する送液路に送液する送液工程と、
を有することを特徴とするマイクロチップの送液方法。
【発明の効果】
【００２２】
比較的簡単な流路構成で内部の液体を定量して分割可能なマイクロチップを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１（ａ）はマイクロチップ１の上面図、図１（ｂ）は側面図を示す図である。
【図２】マイクロチップ１の被覆基板１０９を除いた時の上面図である。
【図３】実施形態に係るマイクロチップ送液システムの模式断面図である。
【図４】図３のＡ方向から見た斜視図である。
【図５】開閉機構５６により空気抜き口１１１が閉じられた状態を示した図である。
【図６】図６（ａ）は開閉機構の変形例である。図６（ｂ）は吸引機構７の変形例である。
【図７】図７（ａ）は、初期状態を説明するマイクロチップ１の模式図である。図７（ｂ）は、液体注入工程を説明するマイクロチップ１の模式図である。
【図８】図８（ａ）は、排出工程を説明するマイクロチップ１の模式図である。図８（ｂ）は、送液工程を説明するマイクロチップ１の模式図である。
【図９】マイクロチップ１内部の微細流路の説明図である。
【図１０】図１０（ａ）は、排出工程を説明するマイクロチップ１の模式図である。図１０（ｂ）は、送液工程を説明するマイクロチップ１の模式図である。
【図１１】図１１（ａ）は、初期状態を説明するマイクロチップ１の模式図である。図１１（ｂ）は、液体注入工程を説明するマイクロチップ１の模式図である。
【図１２】図１２（ａ）は排出工程を説明するマイクロチップ１の模式図である。図１２（ｂ）は、送液工程を説明するマイクロチップ１の模式図である。
【図１３】第４の実施形態における定量路ｒ１２周辺の微細流路構成の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
【００２５】
本明細書において、「マイクロチップ」とは、合成や検査など様々な用途に用いられるマイクロ総合分析システムにおけるチップのことであるが、特に生体物質を対象とした検査に用いられるものについては「検査チップ」と呼ぶこともある。「微細流路」は、狭義には、広幅に形成されることもある構造部を除いた幅の狭い流路部位のみを指すこともあるが、広義には、そのような構造部を含めた一連の流路を指す。連通する微細流路内を流れる流体は、実際は液体であることが多く、具体的には、各種の試薬類、試料液、変性剤液、洗浄液、駆動液などが該当する。
【００２６】
本発明は、マイクロチップの用途にかかわらず、マイクロチップを用いた反応検出装置に適用できる。
【００２７】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。
【００２８】
［マイクロチップの一例］
まず、本発明の第１の実施形態に係わるマイクロチップ１の一例について、図１を用いて説明する。
【００２９】
図１（ａ）はマイクロチップ１の上面図、図１（ｂ）は側面図を示す図である。図１（ｂ）に示すように、マイクロチップ１は溝形成基板１０８と、溝形成基板１０８を覆う被覆基板１０９から構成されている。
【００３０】
また図２はマイクロチップ１の被覆基板１０９を除いた時の上面図であり、マイクロチップ１内部の微細流路の説明図である。
【００３１】
本発明の実施形態に係るマイクロチップ１には、化学分析、各種検査、試料の処理・分離、化学合成などを行うための、微小な溝状の流路（微細流路）及び機能部品（流路エレメント）が、用途に応じた適当な態様で配設されている。なお、本発明の適用は図２で説明するマイクロチップ１の例に限定されるものではなく、様々な用途のマイクロチップ１に適用できる。
【００３２】
マイクロチップ１には、液体を注入される注入口１１０、空気抜き口１１１、吸引ポンプと接続する接続口１１６ａ、１１６ｂ（以下これらを総称して接続口１１６という）、両端を注入口１１０と空気抜き口１１１に接続する第１の微細流路ｒ１（以下、単に第１流路ｒ１という）、第２の微細流路ｒ３（以下、排出路ｒ３という）、第３の微細流路ｒ５（以下、送液路ｒ５という）が設けられている。
【００３３】
送液路ｒ５の下流には、反応部１３９、被検出部１４８が設けられている。反応部１３９は、送液された液体を不図示の加熱部により加熱して遺伝子増幅反応その他の反応を行う。反応後の液は、不図示の検出部により例えば光学的な検出方法などによって目的物質の検出が行われる。なお、被検出部１４８の少なくともその検出部分は、光学的測定を可能とするために透明な材質、好ましくは透明なプラスチックとなっている。
【００３４】
空気抜き口１１１は後述の開閉機構５６により開閉可能とされており、接続口１１６は後述の吸引ポンプ７１に接続されている。
【００３５】
また第１流路ｒ１は、液体の送液方向上流側である注入口１１０に近い方から、上流路ｒ１１、定量路ｒ１２、下流路ｒ１３から構成される。そして上流路ｒ１１と定量路ｒ１２は連結部ｊ３、定量路ｒ１２と下流路ｒ１３は連結部ｊ５でそれぞれ連結されている。
【００３６】
また定量路ｒ１２は、所定量の容積（例えば５μｌ）となるようにその流路断面積と長さの設定を行っている。
【００３７】
排出路ｒ３は送液方向上流側の端部を連結部ｊ３（定量路の上流端）と接続されており、他方の端部は接続口１１６ａを介して吸引ポンプ７１と接続されている。また排出路ｒ３の経路中には廃液貯留部１４１を設けている。廃液貯留部では余分な液体を蓄える。
【００３８】
送液路ｒ５は送液方向上流側の端部を連結部ｊ５（定量路の下流端）と接続されており、他方の端部は接続口１１６ｂを介して吸引ポンプ７１に接続されている。
【００３９】
マイクロチップ１の溝形成基板１０８には、上記の微細流路が形成されている。被覆基板１０９は、少なくとも溝形成基板の微細流路を密着して覆う必要があり、溝形成基板の全面を覆っていても良い。
【００４０】
図３は、第１の実施形態に係るマイクロチップ送液システムの模式断面図である。また図４は、図３のＡ方向から見た斜視図である。図３ではマイクロチップ１と吸引機構７とが接続している状態を示している。
【００４１】
［吸引機構７］
吸引機構７の吸引接続部７０は、マイクロチップ１の接続口１１６に接続する。吸引接続部７０は、必要なシール性を確保して気体あるいは駆動液の漏出を防止するために、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、シリコーン樹脂などの柔軟性（弾性、形状追随性）をもつ樹脂によって形成されることが好ましい。
【００４２】
７１は駆動液を吸引する吸引ポンプであり、内部構造を説明するために密閉蓋を外した状態で図示している。吸引ポンプ７１は、内壁７２に沿うように設けられたチューブ７３と、チューブ７３をしごくように押し付けながら回転するローター７４とから構成されている。ローター７４が図に示す反時計方向に回転すると、チューブ７３は内壁７２に押し付けられ、チューブ７３内の空間が徐々に移動し、マイクロチップ１内の空気や液体が吸引される。吸引された液は、液溜め７５に排出される。ここでは、吸引ポンプ７１はチューブを利用したチューブポンプ方式を例に説明したが、必ずしもチューブポンプ方式である必要はなく、吸引可能なポンプであれば他の方式であってもよい。
【００４３】
また、図４に示すように、吸引ポンプ７１及び吸引接続部７０は微細流路に対応して複数設けられており、それぞれ独立して、マイクロチップ１内の微細流路から液体を吸引することが可能である。
【００４４】
［開閉機構５６］
図５は、開閉機構５６により空気抜き口１１１が閉じられた状態を示した図である。開閉機構５６は不図示の駆動部により同図の上下方向（図３の矢印方向）に昇降可能であり、マイクロチップ１にある空気抜き口１１１を閉鎖させる場合、開閉機構５６が下降して空気抜き口１１１を覆うよう作動する。
【００４５】
図４、図５の説明では、吸引ポンプ７１を複数設けた例について説明したが、これに限られず、図６に示すように、微細流路に対応した開閉機構５６１の先端を開口部１１１に挿入することにより、微細流路内の遮断及び開閉を行うことにより一つの吸引ポンプ７１及び吸引接続部７０１で複数の微細流路内の吸引を独立して行えるようにしてもよい。
【００４６】
［制御部２］
図３に示す制御部２は、ＣＰＵ（中央処理装置）とＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成され、不揮発性の記憶部であるＲＯＭ９６に記憶されているプログラムをＲＡＭ９７に読み出し、当該プログラムに従ってマイクロチップ送液システムの液体注入部１５０、開閉機構５６、吸引ポンプ７１等の各部を集中制御する。
【００４７】
また、液体注入部１５０は、内部に液体を貯留しておりポンプを作動させることにより注入口１１０からマイクロチップ１の内部に液体を注入させることができる。
【００４８】
［送液方法］
図７と図８に基づいて、第１の実施形態におけるマイクロチップ１の制御部２による制御送液方法について説明する。図７（ａ）は、初期状態を説明するマイクロチップ１の模式図である。同図に示す状態においては、マイクロチップ１の内部には、液体は注入されていない。
【００４９】
図７（ｂ）は、液体注入工程を説明するマイクロチップ１の模式図である。「液体注入工程」では、開閉機構５６により空気抜き口１１１を開口させた状態である。また排出路ｒ３の下流側の吸引ポンプ７１ａ及び送液路ｒ５の下流側の７１ｂはいずれも作動させない。この状態では排出路ｒ３及び送液路ｒ５の下流側は閉じた状態である。この状態で、制御部２は液体注入部１５０を作動させることにより注入口１１０から液体を注入する。この際、排出路ｒ３及び送液路ｒ５の下流側は閉鎖されており、空気抜き口１１１は開いているので液体は連結部ｊ３、ｊ５で分岐されずに第１流路ｒ１を流れてゆく。また液体の注入量として少なくとも下流路ｒ１３まで到達する量に設定している。なお排出路ｒ３の上流側の連結部ｊ３近傍では図７に示すように流路断面積を狭めており、第１流路ｒ１よりも流路抵抗を増やしているので第１流路ｒ１を流れる液体は、連結部ｊ３から排出路ｒ３には進入し難い。送液路ｒ５の上流側の連結部ｊ５近傍でも同様の構成としている。
【００５０】
図８（ａ）は、排出工程を説明するマイクロチップ１の模式図である。「排出工程」では、制御部２は開閉機構５６により空気抜き口１１１を閉鎖させる（ｃｌｏｓｅｄ）。この状態で吸引ポンプ７１ａを作動させて、排出路ｒ３から上流路ｒ１１内の液体を吸引する。これにより図７（ｂ）において上流路ｒ１１内にあった液体は排出路ｒ３に送液される。そしてこの状態では定量路ｒ１２内の液体は移動されない。なお、排出路ｒ３に送液された液体は、下流の廃液貯留部１４１に移動される。廃液貯留部１４１の流路断面積は、排出路ｒ３の廃液貯留部１４１以外における流路断面積よりも大きくなっているので、廃液貯留部１４１に貯められた液体が逆流することを防ぐことができる。
【００５１】
図８（ｂ）は、送液工程を説明するマイクロチップ１の模式図である。「送液工程」では、制御部２は空気抜き口１１１を閉鎖させた状態で送液路ｒ５に接続する吸引ポンプ７１ｂを作動させることにより定量路ｒ１２内の液体を送液路ｒ５に送液する。定量路ｒ１２の容積はあらかじめ所定の容積（例えば５μｌ）になるように設定しているので、送液路ｒ５を送液される液体の量（符号Ｌ１）を所定の体積にすることができる。
【００５２】
本実施形態によれば、比較的簡単な流路構成で第１流路の定量路の内部の液体を、定量して分割することが可能となる。
【００５３】
［第２の実施形態］
図９、図１０に基づいて第２の実施形態に係るマイクロチップ１について説明する。第２の実施形態においてはマイクロチップ１の微細流路及び流路エレメントの配置は異なるがそれ以外は図１乃至図８に示した実施形態と同様であり同符号を付すことにより説明に代える。
【００５４】
図９は、マイクロチップ１内部の微細流路の説明図である。同図に示すマイクロチップ１の第１流路ｒ１には、上流路ｒ１１、連結路ｒ１４、下流路ｒ１３がある。連結路ｒ１４は、定量路ｒ１２０〜ｒ１２４（これらを総称して定量路ｒ１２ともいう）からなっている。各定量路ｒ１２０〜ｒ１２４は連結部ｊ５０〜ｊ５４（これらを総称して連結部ｊ５ともいう）により送液路ｒ５０〜ｒ５４（これらを総称して送液路ｒ５ともいう）と接続している。なお連結部ｒ５０〜ｒ５３は隣接する定量路間の連結部に相当する。また定量路ｒ１２４は複数の定量路のうちで最も送液方向下流側の定量路に相当し、連結部ｒ５４はその定量路ｒ１２４の下流端に相当する。また各定量路ｒ１２はそれぞれ所定の容積（例えば５μｌ）となるようにその流路断面積と長さの設定を行っている。本実施形態では全ての定量路ｒ１２は同一の容積となるように設定しているが、もちろん各々異ならせた所定量の容積になるように長さ等を異ならせるようにしてもよい。
【００５５】
［送液方法］
図１０に基づいて、第２の本実施形態におけるマイクロチップ１の制御部２による制御送液方法について説明する。
【００５６】
図１０（ａ）は、排出工程を説明するマイクロチップ１の模式図である。図１０（ｂ）は、送液工程を説明するマイクロチップ１の模式図である。「液体注入工程」に関しては図７（ｂ）で説明した第１の実施形態に係るマイクロチップ１の送液方法と同様であり説明は省略する。
【００５７】
図１０（ａ）に示す「排出工程」では、制御部２は開閉機構５６により空気抜き口１１１を閉鎖させる（ｃｌｏｓｅｄ）。この状態で吸引ポンプ７１ａを作動させて、排出路ｒ３から上流路ｒ１１内の液体を吸引する。これにより上流路ｒ１１内にあった液体は排出路ｒ３に送液される。そしてこの状態では定量路ｒ１２０その他の連結路ｒ１４内の液体は移動されない。
【００５８】
図１０（ｂ）に示す「送液工程」では、まずは連結路ｒ１４の最も上流側の定量路ｒ１２０内の液体を、下流側の連結部ｊ５０（隣接する定量路間の連結部）に接続する送液路ｒ５０に送液する。具体的には、空気抜き口１１１を閉鎖させた状態で送液路ｒ５０の下流側の吸引ポンプ７１ｂを作動させて送液路ｒ５０から定量路ｒ１２０内の液体を吸引する。前述のとおり定量路ｒ１２０の容積はあらかじめ所定の容積（例えば５μｌ）になるように設定しているので、送液路ｒ５０に送液させる液体の量を所定の体積にすることができる。
【００５９】
以下、複数の送液路（ｒ５１、ｒ５２等）にそれぞれ接続する吸引ポンプ（７１ｃ、７１ｄ等）を順次作動させる。このことにより定量路ｒ１２１、定量路ｒ１２２、定量路ｒ１２３、と連結路ｒ１４の送液方向上流側の定量路から送液方向下流側の定量路の順で順次、定量路ｒ１２内の所定量の液体を、当該定量路ｒ１２の下流側の連結部ｊ５に接続するそれぞれの送液路ｒ５に送液する。
【００６０】
本実施形態によれば、比較的簡単な流路構成で第１流路の定量路の内部の液体を、複数定量分割して送液することが可能となる。
【００６１】
［第３の実施形態］
図１１、図１２に基づいて第３の実施形態に係るマイクロチップ１について説明する。第３の実施形態においては、注入口１１０に連結した液体貯留部１４０、液体貯留部１４０の下流側に連結した第２流路ｒ２を配しておりまた第１流路ｒ１の下流側の排出路ｒ３はその下流側をポンプ７１ｋに接続されている。また、第１流路ｒ１の上流側の一端には開口部１１１ａが設けられている。それ以外の構成は、図１乃至図１０に示した第１の実施形態及び第２の実施形態と同様であり同符号を付すことにより説明に代える。
【００６２】
図１１（ａ）は、初期工程を説明するマイクロチップ１の模式図である。同図に示す状態においては、開口部１１１ａを開口させた状態で注入口１１０からマイクロチップ１の液体貯留部１４０に液体を注入させる。
【００６３】
図１１（ｂ）は、液体注入工程を説明するマイクロチップ１の模式図である。「液体注入工程」では、開閉機構５６により初期状態では開いていた開口部１１１ａを閉鎖させる。また排出路ｒ３の下流側の吸引ポンプ７１ａ及び送液路ｒ５０〜ｒ５２の下流側の７１ｂ〜７１ｄはいずれも作動させない。この状態では排出路ｒ３及び送液路ｒ５０〜ｒ５２の下流側は閉じた状態である。この状態で、制御部２は吸引ポンプ７１ｋを作動させることにより液体貯留部１４０の液体を少なくとも第１流路ｒ１の上流路ｒ１１、連結路ｒ１４、下流路ｒ１３まで送液させる。この際、排出路ｒ３及び送液路ｒ５（ｒ５０〜ｒ５２）の下流側は閉鎖されているので液体貯留部１４０からの液体は連結部ｊ３、ｊ５（ｊ５０〜ｊ５２）で分岐されずに第１流路ｒ１内を送液される。
【００６４】
図１２（ａ）は排出工程を説明するマイクロチップ１の模式図である。図１２（ｂ）は、送液工程を説明するマイクロチップ１の模式図である。図１２（ａ）に示す「排出工程」では、制御部２は開閉機構５６により開口部１１１ａを開口させてから、吸引ポンプ７１ａを作動させる。これにより上流路ｒ１１内にあった液体は排出路ｒ３に吸引される。そしてこの状態では定量路ｒ１２０その他の連結路ｒ１４内の液体及び第２流路ｒ２よりも上流側の液体は移動されない。
【００６５】
図１２（ｂ）に示す「送液工程」では、まずは連結路ｒ１４の最も上流側の定量路ｒ１２０内の液体を、下流側の連結部ｊ５０に接続する送液路ｒ５０に送液する。具体的には、開口部１１１ａを開口させた状態で送液路ｒ５０の下流側の吸引ポンプ７１ｂを作動させて送液路ｒ５０から定量路ｒ１２０内の液体を吸引する。前述のとおり定量路ｒ１２０の容積はあらかじめ所定の容積（例えば５μｌ）になるように設定しているので、送液路ｒ５０に送液させる液体の量を所定の体積にすることができる。
【００６６】
以下、複数の送液路（ｒ５１、ｒ５２等）にそれぞれ接続する吸引ポンプ（７１ｃ、７１ｄ等）を順次作動させる。このことにより定量路ｒ１２１、定量路ｒ１２２、定量路ｒ１２３、と連結路ｒ１４の送液方向上流側の定量路から下流側の順で順次、各定量路内の所定量の液体を、当該定量路の下流側の連結部ｊ５１、ｊ５２等に接続するそれぞれの送液路ｒ５１、ｒ５２等に送液する。
【００６７】
本実施形態によれば、比較的簡単な流路構成で第１流路の定量路の内部の液体を、複数定量分割して送液することが可能となる。
【００６８】
［連結部の変形例］
図１３は、第４の実施形態における定量路ｒ１２周辺の微細流路構成の拡大図である。同図においては図７等に示した第１の実施形態における変形例について説明するが、同様の構成を第２、第３の実施形態に適用してもよい。
【００６９】
第４の実施形態においては、定量路ｒ１２の流路断面積よりも、定量路ｒ１２の上流側の連結部ｊ３０、下流側の連結部ｊ５０の流路断面積を小さくしている。連結部付近の液体は、吸引の圧力のばらつきがある場合には液体の粘性の変化等により吸引されたり、されなかったりする。このような場合には送液路ｒ５に送液する定量を行った液体の体積がばらつくことになる。この影響を少なくするために図１３に示すように連結部ｊ３０、ｊ５０の流路断面積を狭くしている。このようにすることにより、排出路ｒ３あるいは送液路ｒ５に吸引される液体のばらつきを少なくさせることが可能なり、ひいては定量の精度を向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【００７０】
ｒ１  第１流路
ｒ１１  上流路
ｒ１２  定量路
ｒ１３  下流路
ｒ３  排出路
ｊ３  連結部
ｒ５  送液路
ｊ５  連結部
１１０  注入口
１１１  空気抜き口
１１６、１１６ａ、１１６ｂ  接続口
７１、７１ａ〜７１ｄ  ポンプ
５６、５６１  開閉機構
１４１  廃液貯留部
１４２  液体貯留部
ｒ１２０〜ｒ１２４  定量路
ｒ５０〜ｒ５４  送液路
ｊ５０〜ｊ５４  連結部
１１１ａ  開口部
【図２】
2009136600.tif 000003
【図３】
2009136600.tif 000004
【図９】
2009136600.tif 000005
【図１】
2009136600.tif 000006
【図４】
2009136600.tif 000007
【図５】
2009136600.tif 000008
【図６】
2009136600.tif 000009
【図７】
2009136600.tif 000010
【図８】
2009136600.tif 000011
【図１０】
2009136600.tif 000012
【図１１】
2009136600.tif 000013
【図１２】
2009136600.tif 000014
【図１３】
2009136600.tif 000015
【国際調査報告】
2009136600.tif 000016
2009136600.tif 000017
2009136600.tif 000018
2009136600.tif 000019