(57)【要約】【課題】  マイクロデバイス内において複数の液体を混合でき、かつ混合した液体を定量的に秤取することのできる微量液体秤取構造及び方法を提供する。【解決手段】  流路Ｉに第１の液体を導入して流路ＩＩＩの構造内を液で満たし、その後空気を導入することで流路Ｉに残存する第１の液体を取り除く。その後第２の液体を流路Ｉに導入すると、流路ＩＩＩの構造内の部分ＩＩＩａが部分的に小さくなっているため、第２の液体は部分ＩＩＩａの手前で第１の液体と交換される。再び空気を導入して流路Ｉに残存する第２の液体を取り除き、さらに強い圧力で流路Ｉに空気を導入すると、流路ＩＩＩの内部に秤取されている第１の液体と第２の液体は、流路ＩＶを介して流路Ｖに押し出すことができる微量液体秤取構造及び方法を利用する。【選択図】図２
2006263695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に延長される流路Ｉ及び流路ＩＩと、流路Ｉの流路壁における開口部に接続され、かつ幅、深さ、径などのいずれかのスケールのうち、少なくとも１つが小さくなっている部分ＩＩＩａを有する流路ＩＩＩと、前記流路ＩＩＩに接続され、かつ前記流路ＩＩＩと比較して幅、深さ、径などのいずれかのスケールのうち、少なくとも１つが前記流路ＩＩＩにおける部分ＩＩＩａよりも小さく、かつ流路ＩＩの流路壁における開口部と接続された流路ＩＶを有する流路構造を用い、まず、前記流路Ｉに第１の液体を導入することで、前記流路Ｉと前記流路ＩＩＩを第１の液体で満たし、その際、前記流路ＩＩＩと前記流路ＩＶの接続部、前記流路ＩＶの内部、または前記流路ＩＶと前記流路ＩＩの接続部のいずれかにおいて、前記第１の液体が止まり、続いて、前記流路Ｉに空気を導入することで、前記流路Ｉに残存する前記第１の液体を取り除き、前記流路ＩＩＩ内に一定量の液体を秤取し、その後、前記流路Ｉに第２の液体を導入することで、前記流路Ｉの流路壁に接続する前記流路ＩＩＩの開口部を介して、前記流路ＩＩＩの内部に秤取された前記第１の液体の一部分が前記第２の液体と交換されるが、その際、前記流路ＩＩＩ内において前記第１の液体の一部分が前記第２の液体と交換される割合が、前記流路ＩＩＩにおける前記部分ＩＩＩａの位置、幅、深さ、長さ、形状などによって規定され、その後更に、前記流路Ｉに空気を導入することで、前記流路Ｉに残存する第２の液体を取り除き、前記流路ＩＩＩの内部に、前記第１の液体と前記第２の液体がある一定量の割合で混合された、一定の体積の液体を秤取することのできる微量液体秤取構造及び方法。
【請求項２】
請求項１に記載の前記流路ＩＶと前記流路ＩＩの間に、前記流路ＩＶに接続される流路Ｖと、前記流路Ｖに接続され、かつ前記流路Ｖと比較して幅、深さ、径などのいずれかのスケールのうち、少なくとも１つが前記流路Ｖよりも小さく、かつ流路ＩＩの流路壁における開口部と接続された流路ＶＩを有する流路構造を用い、請求項１に記載の操作を行った後、前記流路Ｉに高い圧力で空気を導入することで、前記流路ＩＩＩに秤取された前記第１の液体及び前記第２の液体を、前記流路ＩＶを介して前記流路Ｖの流路内に押し出すことができる微量液体秤取構造及び方法。
【請求項３】
請求項２に記載の前記流路ＶＩと前記流路ＩＩの間に、前記流路ＶＩに接続され、かつ前記流路ＩＩの流路壁の開口部に接続される流路ＶＩＩと、前記流路Ｖの流路壁の開口部に接続され、かつ前記流路Ｖと比較して幅、深さ、径などのいずれかのスケールのうち、少なくとも１つが前記流路Ｖよりも小さい流路ＶＩＩＩを有する流路構造を用い、請求項１及び請求項２に記載の操作を行った後、前記流路ＩＩに第３の液体を導入することで、前記流路ＩＩと前記流路ＶＩＩを前記第３の液体で満たし、その際、前記流路ＶＩＩと前記流路ＶＩの接続部、前記流路ＶＩの内部、または前記流路ＶＩと前記流路Ｖの接続部のいずれかにおいて、前記第１の液体が止まり、その後、前記流路ＩＩに空気を導入することで、前記流路ＩＩに残存する第３の液体を取り除き、前記流路ＶＩＩの容積に応じた体積の液体を秤取し、さらに前記流路ＩＩに空気を導入することで、前記流路ＶＩＩに秤取された前記第３の液体を、前記流路ＶＩを介して前記流路Ｖの内部に押し出し、前記第１の液体、前記第２の液体及び前記第３の液体を前記流路Ｖの内部で混合することができる微量液体秤取構造及び方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の前記流路ＶＩＩは、幅、深さ、径などのいずれかのスケールのうち、少なくとも１つが小さくなっている部分ＶＩＩａを有しており、請求項１及び請求項２に記載の操作を行った後、請求項３に記載した、前記流路ＶＩＩの容積に応じた体積の前記第３の液体を秤取しその後さらに、前記流路ＩＩに第４の液体を導入することで、前記流路ＩＩの流路壁に接続する前記流路ＶＩＩの開口部を介して、前記流路ＶＩＩの内部に秤取された前記第３の液体の一部分が前記第４の液体と交換されるが、その際、前記流路ＶＩＩ内において前記第３の液体の一部分が前記第４の液体と交換される割合が、前記流路ＶＩＩにおける前記部分ＶＩＩａの位置、幅、深さ、長さ、形状などによって規定され、その後、前記流路ＩＩに空気を導入することで、前記流路ＩＩに残存する第４の液体を取り除き、さらに前記流路ＩＩに空気を導入することで、前記流路ＶＩＩに秤取された前記第３の液体及び前記第４の液体を、前記流路ＶＩを介して前記流路Ｖの内部に押し出し、前記第１の液体、前記第２の液体、前記第３の液体及び前記第４の液体を前記流路Ｖの内部で混合することができる微量液体秤取構造及び方法。
【請求項５】
請求項１、請求項２、請求項３または請求項４のいずれか１項に記載の微量液体秤取構造において、前記流路ＩＩＩは複数の前記部分ＩＩＩａを有し、または前記流路ＶＩＩは複数の前記部分ＶＩＩａを有することで、前記部分ＩＩＩａ及び前記部分ＶＩＩａの数に応じて前記流路ＩＩＩ及び前記流路ＶＩＩの内部において混合される液の数を変化させることのできる微量液体秤取構造及び方法。
【請求項６】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５のいずれか１項に記載の微量液体秤取構造において、前記流路Ｉまたは前記流路ＩＩのうち少なくとも１つが、前記流路ＩＩＩ、前記流路ＩＶ、前記流路Ｖ、前記流路ＶＩ、前記流路ＶＩＩ及び前記流路ＶＩＩＩに比べて深くなっている微量液体秤取構造及び方法。
【請求項７】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６のいずれか１項に記載の微量液体秤取構造において、前記流路ＩＩＩ、前記流路ＩＶ、前記流路Ｖ、前記流路ＶＩ、前記流路ＶＩＩ及び前記流路ＶＩＩＩが複数形成され、かつ前記流路ＩＩＩ及び前記流路ＶＩＩの形状を変化させることにより、前記第１の液体と前記第２の液体の混合比、及び前記第３の液体と前記第４の液体の混合比を変化させることのできる微量液体秤取構造及び方法。
【請求項８】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６または請求項７のいずれか１項に記載の微量液体秤取構造において、前記流路Ｉ、前記流路ＩＩ、前記流路ＩＩＩ、前記流路ＩＶ、前記流路Ｖ、前記流路ＶＩ、前記流路ＶＩＩ及び前記流路ＶＩＩＩの少なくともいずれか１つがマイクロデバイスに形成されたマイクロチャネルである微量液体秤取構造及び方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、微量液体秤取構造及び方法に関し、さらに詳細には、濃度の異なる液体を多数生成することができる微量液体秤取構造及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  コンビナトリアル・ケミストリーや生化学スクリーニングにおいては、微少量の液体を正確に秤取する技術が必要とされており、また濃度の異なる液体を多数生成する技術が望まれている。【０００３】  従来、濃度の異なる液体を多数生成する方法として、ピペットマン等のような、液体を定量的に秤取ることのできる器具を使用して、数種類の液体の混合比を変えることで濃度の異なる液体を生成する方法などがあるが、非常に手間がかかり、かつ多量のサンプルが必要になるという問題点があった。【０００４】  一方近年、半導体微細加工技術を応用して、ある特定の形状を有するマイクロ流体デバイス（以下、マイクロデバイス、または単にデバイスと呼ぶ）を作製し、そのデバイスにパルス圧などを用いて液体を流すだけで、流路構造の容積に応じた体積の液体を簡便かつ定量的に秤取できることが報告されている。【特許文献１】特許公開２００４−１６３１０４
【特許文献２】特許公開２００４−１５７０９７
【非特許文献１】「アナリティカル・ケミストリー（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）」（２００４）、７６、ｐｐ．８９５−８９９
【０００５】  またこれらのデバイスを使用することにより、２種類以上の液体を混合することが可能となり、さらにデバイス内に容積が異なる流路構造を多数並べることにより、濃度の異なる液体を定量的に多数生成することが可能となる。【０００６】  しかし上記の技術では、３種類以上の液体を混合し、濃度の条件が異なるものを多数生成するためには流路構造の立体交差が必要となるため、デバイスの作製が困難になり、また混合する液体の種類が増える場合には圧力印加の回数が増加し、操作が煩雑になるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明は、上記の問題点になされたものであり、その目的は、単純な流路構造により、簡単な操作のみで微少量の液体の正確な秤取と混合を行うことができる微量液体秤取構造及び方法を提案するものである。【０００８】  またマイクロ流体デバイスを用いて秤取を行うことにより、サンプルの必要量を減らし、省スペース、省コスト化を実現し、さらに多種類の液体を混合する場合において、流路構造を立体交差させることなくデバイス作製を簡単に行うことのできる微量液体秤取構造及び方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上記目的を達成するために、本発明は、途中に細い部分を有する流路中に秤取した第１の液体のうちの一定量を、第２の液体と交換することによって、単純な操作により、２液の正確な秤取、混合を行うことのできる方法を提供しようとするものである。【００１０】  本発明のうち請求項１に記載の発明は、所定の方向に延長される流路Ｉ及び流路ＩＩと、流路Ｉの流路壁における開口部に接続され、かつ幅、深さ、径などのいずれかのスケールのうち、少なくとも１つが小さくなっている部分ＩＩＩａを有する流路ＩＩＩと、前記流路ＩＩＩに接続され、かつ前記流路ＩＩＩと比較して幅、深さ、径などのいずれかのスケールのうち、少なくとも１つが前記流路ＩＩＩにおける部分ＩＩＩａよりも小さく、かつ流路ＩＩの流路壁における開口部と接続された流路ＩＶを有する流路構造を用い、まず、前記流路Ｉに第１の液体を導入することで、前記流路Ｉと前記流路ＩＩＩを第１の液体で満たし、その際、前記流路ＩＩＩと前記流路ＩＶの接続部、前記流路ＩＶの内部、または前記流路ＩＶと前記流路ＩＩの接続部のいずれかにおいて、前記第１の液体が止まり、続いて、前記流路Ｉに空気を導入することで、前記流路Ｉに残存する前記第１の液体を取り除き、前記流路ＩＩＩ内に一定量の液体を秤取し、その後、前記流路Ｉに第２の液体を導入することで、前記流路Ｉの流路壁に接続する前記流路ＩＩＩの開口部を介して、前記流路ＩＩＩの内部に秤取された前記第１の液体の一部分が前記第２の液体と交換されるが、その際、前記流路ＩＩＩ内において前記第１の液体の一部分が前記第２の液体と交換される割合が、前記流路ＩＩＩにおける前記部分ＩＩＩａの位置、幅、深さ、長さ、形状などによって規定され、その後更に、前記流路Ｉに空気を導入することで、前記流路Ｉに残存する第２の液体を取り除き、前記流路ＩＩＩの内部に、前記第１の液体と前記第２の液体がある一定量の割合で混合された、一定の体積の液体を秤取することのできる微量液体秤取構造及び方法である。【００１１】  したがって、本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、単純な圧力操作によって、２種類の液体がある一定の割合で混合された微小な液体を秤取することが可能となり、またその割合は、部分ＩＩＩａの位置、幅、深さ、長さ、形状などによって調節することができる。【００１２】  また本発明のうち請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の前記流路ＩＶと前記流路ＩＩの間に、前記流路ＩＶに接続される流路Ｖと、前記流路Ｖに接続され、かつ前記流路Ｖと比較して幅、深さ、径などのいずれかのスケールのうち、少なくとも１つが前記流路Ｖよりも小さく、かつ流路ＩＩの流路壁における開口部と接続された流路ＶＩを有する流路構造を用い、請求項１に記載の操作を行った後、前記流路Ｉに高い圧力で空気を導入することで、前記流路ＩＩＩに秤取された前記第１の液体及び前記第２の液体を、前記流路ＩＶを介して前記流路Ｖの流路内に押し出すことができる微量液体秤取構造及び方法である。【００１３】  したがって、本発明のうち請求項２に記載の発明によれば、流路Ｉに高い圧力で空気を導入して、流路Ｖに秤取・混合された２種類の液体を押し出すことで、２液の混合を促進し、か��液体の蒸発を防ぐことができる。【００１４】  また本発明のうち請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の前記流路ＶＩと前記流路ＩＩの間に、前記流路ＶＩに接続され、かつ前記流路ＩＩの流路壁の開口部に接続される流路ＶＩＩと、前記流路Ｖの流路壁の開口部に接続され、かつ前記流路Ｖと比較して幅、深さ、径などのいずれかのスケールのうち、少なくとも１つが前記流路Ｖよりも小さい流路ＶＩＩＩを有する流路構造を用い、請求項１及び請求項２に記載の操作を行った後、前記流路ＩＩに第３の液体を導入することで、前記流路ＩＩと前記流路ＶＩＩを前記第３の液体で満たし、その際、前記流路ＶＩＩと前記流路ＶＩの接続部、前記流路ＶＩの内部、または前記流路ＶＩと前記流路Ｖの接続部のいずれかにおいて、前記第１の液体が止まり、その後、前記流路ＩＩに空気を導入することで、前記流路ＩＩに残存する第３の液体を取り除き、前記流路ＶＩＩの容積に応じた体積の液体を秤取し、さらに前記流路ＩＩに空気を導入することで、前記流路ＶＩＩに秤取された前記第３の液体を、前記流路ＶＩを介して前記流路Ｖの内部に押し出し、前記第１の液体、前記第２の液体及び前記第３の液体を前記流路Ｖの内部で混合することができる微量液体秤取構造及び方法である。【００１５】  したがって、本発明のうち請求項３に記載の発明によれば、流路ＶＩＩに秤取された第３の液体を流路Ｖに押し出すことにより、流路Ｖの内部で３種類の液体を混合することが可能である。【００１６】  また本発明のうち請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の前記流路ＶＩＩは、幅、深さ、径などのいずれかのスケールのうち、少なくとも１つが小さくなっている部分ＶＩＩａを有しており、請求項１及び請求項２に記載の操作を行った後、請求項３に記載した、前記流路ＶＩＩの容積に応じた体積の前記第３の液体を秤取しその後さらに、前記流路ＩＩに第４の液体を導入することで、前記流路ＩＩの流路壁に接続する前記流路ＶＩＩの開口部を介して、前記流路ＶＩＩの内部に秤取された前記第３の液体の一部分が前記第４の液体と交換されるが、その際、前記流路ＶＩＩ内において前記第３の液体の一部分が前記第４の液体と交換される割合が、前記流路ＶＩＩにおける前記部分ＶＩＩａの位置、幅、深さ、長さ、形状などによって規定され、その後、前記流路ＩＩに空気を導入することで、前記流路ＩＩに残存する第４の液体を取り除き、さらに前記流路ＩＩに空気を導入することで、前記流路ＶＩＩに秤取された前記第３の液体及び前記第４の液体を、前記流路ＶＩを介して前記流路Ｖの内部に押し出し、前記第１の液体、前記第２の液体、前記第３の液体及び前記第４の液体を前記流路Ｖの内部で混合することができる微量液体秤取構造及び方法である。【００１７】  したがって、本発明のうち請求項４に記載の発明によれば、流路ＶＩＩに秤取された混合された第３と第４の液体を流路Ｖに押し出すことにより、流路Ｖの内部で４種類の液体を混合することが可能である。【００１８】  また本発明のうち請求項５に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３または請求項４のいずれか１項に記載の微量液体秤取構造において、前記流路ＩＩＩは複数の前記部分ＩＩ���ａを有し、または前記流路ＶＩＩは複数の前記部分ＶＩＩａを有することで、前記部分ＩＩＩａ及び前記部分ＶＩＩａの数に応じて前記流路ＩＩＩ及び前記流路ＶＩＩの内部において混合される液の数を変化させることのできる微量液体秤取構造及び方法である。【００１９】  したがって、本発明のうち請求項５に記載の発明によれば、部分ＩＩＩａと部分ＶＩＩａの数に応じて２種類の液体が混合された液体を同時に多数生成することが可能となり、また部分ＩＩＩと部分ＶＩＩの形状を変化させることで、２液の混合比の異なる多数の液体を同時に生成することも可能となり、さらに２液の混合比の異なる多数の液体のそれぞれに、一定量の第３の液体を混合させることも可能となる。【００２０】  また本発明のうち請求項６に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５のいずれか１項に記載の微量液体秤取構造において、前記流路Ｉまたは前記流路ＩＩのうち少なくとも１つが、前記流路ＩＩＩ、前記流路ＩＶ、前記流路Ｖ、前記流路ＶＩ、前記流路ＶＩＩ及び前記流路ＶＩＩＩに比べて深くなっている微量液体秤取構造及び方法である。【００２１】  したがって、本発明のうち請求項６に記載の発明によれば、流路Ｉや流路ＩＩの深さを深くすることで、空気の導入により液体を秤取する際、秤取される液体の体積の再現性、定量性を向上することが可能となる。【００２２】  また本発明のうち請求項７に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６のいずれか１項に記載の微量液体秤取構造において、前記流路ＩＩＩ、前記流路ＩＶ、前記流路Ｖ、前記流路ＶＩ、前記流路ＶＩＩ及び前記流路ＶＩＩＩが複数形成され、かつ前記流路ＩＩＩ及び前記流路ＶＩＩの形状を変化させることにより、前記第１の液体と前記第２の液体の混合比、及び前記第３の液体と前記第４の液体の混合比を変化させることのできる微量液体秤取構造及び方法である。【００２３】  したがって、本発明のうち請求項７に記載の発明によれば、少しずつ形状が異なる流路構造を並列化させることにより、簡単な圧力操作により濃度の異なる多数の微少な液体を同時に生成できるため、反応条件のスクリーニング等に応用した場合、同時に多数の反応条件を探索することが可能となる。【００２４】  また本発明のうち請求項８に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６または請求項７のいずれか１項に記載の微量液体秤取構造において、前記流路Ｉ、前記流路ＩＩ、前記流路ＩＩＩ、前記流路ＩＶ、前記流路Ｖ、前記流路ＶＩ、前記流路ＶＩＩ及び前記流路ＶＩＩＩの少なくともいずれか１つがマイクロデバイスに形成されたマイクロチャネルである微量液体秤取構造及び方法である。【００２５】  したがって、本発明のうち請求項８に記載の発明によれば、簡単な製造プロセスにより上記で述べた構造を正確に作製でき、また装置の省スペース化及び並列化が容易になる。
【発明の効果】
【００２６】  本発明は、以上説明したように構成されているため、単純な構成により、簡単な操作のみで微少量の液体を定量的に、かつ多数同時に秤取及び混合でき、また流路を立体交差化することなくデバイスを作製でき、さらにサンプル使用量の低減や、省スペース化を図ることができるという効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】  以下、添付の書類に基づいて、本発明による微量液体秤取構造及び方法の最良の形態を説明するものとする。【００２８】  図１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）にはそれぞれ、本発明の請求項１、２、３、４に記載の微量液体秤取構造について、最良の形態例が示されている。【００２９】  さらに図２（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）には、本発明における請求項２に記載の、微量液体秤取構造の別の最適な形態例と、その動作原理を説明するための概念説明図が示されている。【００３０】  まず図２（ａ）に示すように、ある一定の圧力より弱い圧力で流路Ｉに第１の液体を導入すると、流路Ｉの流路壁を介して流路ＩＩＩの先端までが液で満たされる。【００３１】  なお、図２において、仮に流路Ｉと流路ＩＩＩのみで構成された流路構造を考えた場合、流路Ｉに第１の液体を導入した際、流路ＩＩＩには空気の逃げ場がないため、流路ＩＩＩ内を第１の液体で完全に満たすことはできない。【００３２】  そこで、図２において、流路Ｉと流路ＩＩの流路壁には流路ＩＩＩ、流路ＩＶ、流路Ｖ、流路ＶＩが連結されていることにより、流路ＩＩは空気の逃げ場として機能し、流路ＩＩＩ内を第１の液体で完全に満たすことが可能となる。【００３３】  なおこの時、流路ＩＶの深さを流路ＩＩＩに比べて浅く、かつ幅も短くすることで、流路Ｖには第１の液体が入り込まないようにすることができる。【００３４】  次に図２（ｂ）に示すように、流路Ｉにある一定の圧力より弱い圧力で空気を導入して、流路Ｉに満たされていた第１の液体を取り除くと、流路ＩＩＩにその体積と等しい第１の液体が秤取される。【００３５】  続いて図２（ｃ）に示すように、流路Ｉにある一定の圧力より弱い圧力で第２の液体を導入すると、流路ＩＩＩに部分的に幅を狭くした部分ＩＩＩａが存在することにより、流路ＩＩＩに秤取された第１の液体のうち一定量を、第２の液体と交換することが可能となる。【００３６】  次に図２（ｄ）に示すように、流路Ｉに再び空気をある一定の圧力より弱い圧力で導入することにより、流路Ｉに満たされている第２の液体を取り除くことができ、第１の液体と第２の液体がある割合で混合された一定量の微少液体を生成することができる。【００３７】  さらに図２（ｅ）に示すように、流路Ｉから高い空気圧を印加することにより、流路ＩＩＩの中に秤取された第１の液体と第２の液体を、流路Ｖの中に押し出すことができる。この時、流路ＶＩは細いので、蒸発の影響を低減でき、また、導入時に２液の混合を促進することができる。
【実施例】
【００３８】  以下、添付の図面に基づいて、本発明による微量液体秤取構造の実施の形態を詳細に説明するものとする。【００３９】  図３（ａ）（ｂ）（ｃ）には、本発明による微量液体秤取構造の実施形態を備えたマイクロデバイス１０が示されており、図３（ａ）は図３（ｂ）におけるＡ矢視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ線による断面図であり、また図３（ｃ）は図３（ａ）におけるＣの拡大図である。【００４０】  マイクロデバイスの材質としてはＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）を使用し、ソフトリソグラフィーと呼ばれる方法によってデバイスを作製したが、流路構造の作製が可能であれば、材料としてはシリコン、ガラス、プラスチック、金属などを用いても良く、作製方法も特に限定されない。【００４１】  マイクロデバイス１０における、基板１１の下面１１ａに存在する流路１５の深さは７０μｍ、流路１４、１６、１９、２２、２４、２５、２６の深さは３２μｍ程度であり、基板１２の上面１２ａに存在する流路２１、２３の深さは５μｍ程度であるが、これらの値は０．１μｍ以上の任意の値に設定することが可能である。【００４２】  また、流路１５の幅は１ｍｍ、流路２２、２４、２５、２６の幅は１００〜１０００μｍ程度、流路２１、２３の幅は５０μｍ程度であるが、これらの値は１μｍ以上の任意の値に設定することが可能である。【００４３】  ポート１３、ポート１７はそれぞれ液体の入口、出口であり、流路１４、流路１５、流路１６は液体導入用流路、流路２６、流路２５、流路２４は流路１５の壁面から延長される液体秤取用流路である。【００４４】  なお、秤取される液体の体積は、流路２６、流路２５、流路２４の合計の体積もしくは流路２６、流路２５、流路２４、流路２３の合計の体積に等しく、この値は例えば１ｐｌ（ピコリットル）以上の任意の値に設定することが可能である。【００４５】  また、流路１９は、大気に対し開放されているポート１８、ポート２０に接続されている。【００４６】  図２（ａ）では微量液体秤取構造が９つ並列されていて、流路２４と流路２５の合計の体積と流路２６の体積の比は、左から順に１：９、２：８、３：７、４：６、５：５、６：４、７：３、８：２、９：１であり、流路２４、２５、２６の合計の体積は全て同じであり、この場合は２０ｎｌ（ナノリットル）である。【００４７】  以上の構成において、上記で述べたマイクロデバイス１０を用いた微量液体秤取構造及び方法について説明する。【００４８】  最初にポート１７から第１の液体を導入する。導入された液体は、流路１４、流路１５、流路１６内を満たしつつ、ポート１３方向へ進行し、その後、流路表面が液体にとって濡れにくい場合には、流路２６、流路２５、流路２４を満たし、流路表面が液体にとって濡れやすい場合には、流路２６、流路２５、流路２４、流路２３を満たす。【００４９】  引き続いて空気をポート１７から導入することで、流路１４、流路１５、流路１６内に満たされていた第１の液体はポート１３から出て行くため、流路２６、流路２５、流路２４、（場合によっては流路２３）内にその体積と等しい体積の液体が秤取される。【００５０】  さらにポート１７から第２の液体を導入する。導入��れた液体は、流路１４、流路１５、流路１６内を満たしつつ、ポート１３方向へ進行し、秤取された第１の液体と交換される。この時流路２５は細いので、流路２６の第１の液体が第２の液体と交換される。【００５１】  引き続いて空気をポート１７から導入することで、流路１４、流路１５、流路１６内に満たされていた第２の液体はポート１３から出て行き、流路２６は第２の液体で満たされ、流路２４は第１の液体で満たされる。また第２の液体の導入時間が長い場合、もしくは第２の液体の導入速度が速い場合には、流路２５の全部もしくは一部分も第２の液体で満たされるが、それは導入時間と導入速度を適宜調節することにより制御することができる。【００５２】  以上の操作は、例えばポート１７に取り付けたチューブに接続されている圧力印加装置（例えばマイフロー／ＨＩＰ−２４０、アービオテック株式会社製）を用いて行うことができるが、実際にはマイクロデバイス内に液体を導入する前にチューブ内に第１の液体を導入し、その後第１の液体と混ざらないように一定の間隔を空けて第２の液体を導入した後に圧力印加装置と接続して実験を行うことで、圧力印加装置を用いて一度パルス圧を印加するだけで、上記の操作を自動的に行うことができるため、操作は非常に容易である。なお、液体と空気の導入法としては、シリンジポンプなどを用いる方法でも構わない。【００５３】  第１の液体、第２の液体、さらに空気の導入時において、実際の印加圧力は、液の種類と物性、流路幅、流路の長さや深さなどの形状によって最適な値が存在するが、液体が流路２４または流路２３まで進行し、流路２２中に進行しなければどのような圧力でも良い。【００５４】  その後、より強いパルス圧を印加することで、流路２６、流路２５、流路２４内に秤取された第１の液体と第２の液体を、流路２３を通して液体混合用流路２２に押し出すことができる。これにより２液の混合が促進され、蒸発を防ぐことができる。またこの時の印加圧力としてはパルス圧を印加することが望ましいが、液体が流路２２または流路２１まで進行し、流路１９まで進行しなければどのような圧力や印加方法でも良い。【００５５】  なお、マイクロデバイス１０を用いた場合、混合用流路の数は９であり、混合する液体の数は２であったが、これらの数はデザインの変更によって、例えば前者は２から１０００、後者は２から２０程度の任意の値に設定することができる。【００５６】  また、秤取・混合する液体の体積は、デザインの変更によって、例えば１ｐｌ（ピコリットル）から１ｍｌまでの任意の値に設定することが可能である。【００５７】  なお実際に第１の液体として赤色色素（サフラニン）水溶液、第２の液体として青色色素（メチレンブルー）水溶液を用いることで、２液の混合比がそれぞれの秤取流路ごとに変化する様子の確認を行った。なお、マイクロデバイスに導入する液体としては、デバイスを侵すような液体でなければ問題はない。【００５８】  応用例として、第１の液体にタンパク質、第２の液体にタンパク質を結晶化させる試薬を用いると、タンパク質が結晶化する時の最適な条件探索を、非常に少量のサンプル消費で行うことができる。【００５９】  また第１の液体に酵素を含んだ��液、第２の液体として基質を含んだ溶液を用いて酵素基質反応を行うことで、最適な酵素反応条件を知ることができる。【００６０】  また第１の液体に細胞を含んだ溶液、第２の液体として細胞に何らかの影響を与える物質（例えば細胞に有害な物質や細胞による物質生産を促進させる物質など）を含んだ溶液を用いると、細胞に影響を与える濃度条件を知ることができ、微小な生化学スクリーニングのためのツールとして利用することもできる。【００６１】  また図３で示したマイクロデバイスにおける液交換は、部分的に流路を狭くすることによって実現したが、この他にも図４（ａ）に示すような構造を用いた場合にも、障害物２９は請求項１から請求項５に記載の部分ＩＩＩＡに相当するため、上記で述べた操作方法と同様の方法で液体を導入することにより、２種類の液体の交換及び秤取が可能になる。【００６２】  また図４（ｂ）で示すような構造を用いた場合、請求項１から請求項５に記載の流路ＩＩＩにおいて流路Ｉに近い部分の流路幅が部分ＩＩＩＡと等しい場合においても、上記で述べた操作方法と同様の方法で液体を導入することにより、２種類の液体の交換及び秤取が可能になる。【００６３】  なお、図４（ｂ）に示した構造を用いた場合には、第１の液体が第２の液体に交換される割合は、第２の液体の拡散速度によって調節することができる。つまり、導入時間を調節することにより、拡散によって入れ替わる割合を調整し、濃度の少しずつ異なる液体を生成する方法であると言えるが、このことも本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】  微量液体秤取構造及び方法を用いてタンパク質結晶化、酵素反応、生物反応、触媒反応などを行うことで、非常に高価な化学物質や有害な物質などの使用量を従来のスクリーニング系と比べて大幅に低減することが可能となるため、安価にかつ安全に様々な種類の化学・生化学反応を行うことが可能なシステムとしての利用が見込まれる。【００６５】  また、多数の反応条件を探索することが可能となるため、研究分野における有用なツールとしての利用可能性が期待される。【００６６】  この他にも、医療現場における血液等の分析・診断用のツールとして使用した場合、簡単な装置・操作によって、必要サンプル量を大幅に低減したシステムとしての利用が見込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】（ａ）は請求項１、（ｂ）は請求項２、（ｃ）は請求項３、（ｄ）は請求項４にそれぞれ記載の、本発明による微量液体秤取構造の最適な形態の例である。
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、本発明における請求項２に記載の、微量液体秤取構造の最適な形態の別の例と、その動作原理を説明するための概念説明図である。
【図３】本発明による、微量液体秤取構造及び方法の実施形態を備えたマイクロデバイスを示し、図２（ａ）は図２（ｂ）におけるＡ矢視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＢ?Ｂ線による断面図である。また図２（ｃ）は図２（ａ）における部分ＩＩＩの拡大図である。
【図４】（ａ）（ｂ）ともに、本発明における微量液体秤取構造の実施の形態例を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】  １０              マイクロデバイス  １１              基板  １１ａ            基板１１下面  １２              基板  １２ａ            基板１２上面  １３              出口側ポート  １４              流路  １５              流路  １６              流路  １７              入口側ポート  １８              出口側ポート  １９              流路  ２０              入口側ポート  ２１              流路  ２２              液体混合用流路  ２３              流路  ２４              流路  ２５              流路  ２６              流路  ２７              流路  ２８              流路  ２９              障害物  ３０              流路  ３１              液体混合用流路  ３２              流路  ３３              流路  ３４              流路  ３５              流路  ３６              流路  ３７              流路  ３８              液体混合用流路  ３９              流路  ４０              流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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