(57)【要約】【課題】  本発明は、マイクロチップに搭載できるような小型であって、任意の量の液体を定量的に高精度に計量することのできる微量液体制御装置及びそれを用いた微量液体制御方法を提供する。【解決手段】  一端部が液体注入口であり、他端部が液体排出口である第１の流路と、一端部が第１の流路の流路壁に開口しており、他端部がパッシブバルブを介して第１のガスポンプに接続されている、第１の流路より細い、ｎ個の第２の流路よりなり（ｎは２以上の整数）、第２の流路を容積の小さい流路から大きい流路に順次Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 ・・・Ａn で表し、容積の最も小さい第２の流路Ａ1 の容積がａである場合、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 ・・・Ａn の容積がａ×２n-1 であることを特徴とする微量液体制御装置。【選択図】  図６
2006023209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部が液体注入口であり、他端部が液体排出口である第１の流路と、一端部が第１の
流路の流路壁に開口しており、他端部がパッシブバルブを介して第１のガスポンプに接続
されている、第１の流路より細い、ｎ個の第２の流路よりなり（ｎは２以上の整数）、第
２の流路を容積の小さい流路から大きい流路に順次Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 ・・・Ａn で表し、
容積の最も小さい第２の流路Ａ1 の容積がａである場合、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 ・
・・Ａn の容積がａ×２n-1 であることを特徴とする微量液体制御装置。
【請求項２】
液体注入口と、液体注入口に最も近い位置に開口している第２の流路の間の第１の流路
に、液体注入口側から第１のバルブ及び第２のバルブが設置され、他端部に可逆性ガスポ
ンプが接続された第３の流路の一端部が、第１のバルブと第２のバルブの間の第１の流路
の流路壁に開口していると共に第２のバルブと液体注入口に最も近い位置に開口している
第２の流路の間の第１の流路に第２のガスポンプが接続されていることを特徴とする請求
項１記載の微量液体制御装置。
【請求項３】
第２の流路の容積が、それぞれ１ｐｌ〜１００μｌであることを特徴とする請求項１又
は２記載の微量液体制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の微量液体制御装置の第１の流路の流体排出口が、液
体クロマトグラフ用分離カラムに接続されていることを特徴とする液体クロマトグラフ。
【請求項５】
請求項４記載の液体クロマトグラフの分離カラムが、分析装置に接続されていることを
特徴とする分析検出器。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項記載の微量液体制御装置が少なくとも２個併設されている
ことを特徴とするグラジエント装置。
【請求項７】
請求項６記載のグラジエント装置の微量液体制御装置の第１の流路の流体排出口が、液
体クロマトグラフ用分離カラムに接続されていることを特徴とする液体クロマトグラフ。
【請求項８】
請求項７記載の液体クロマトグラフの分離カラムが、分析装置に接続されていることを
特徴とする分析検出器。
【請求項９】
請求項１〜３のいずれか１項記載の微量液体制御装置が基板内に形成されていることを
特徴とするマイクロチップ。
【請求項１０】
請求項４又は７記載の液体クロマトグラフが基板内に形成されていることを特徴とする
マイクロチップ。
【請求項１１】
請求項５又は８記載の分析検出器が基板内に形成されていることを特徴とするマイクロ
チップ。
【請求項１２】
請求項１記載の微量液体制御装置において、
液体注入口から液体を第１の流路に注入する第１の工程、
第１の流路から毛管現象により液体が第２の流路に引き込まれた後、第１の流路に残留
する液体を排除する第２の工程、及び、
第１のガスポンプを作動させて第２の流路内の液体の所定量を第１の流路に排出し、液
滴を作成し、次いでこの液滴を第１の流路の液体排出口から排出する第３の工程
からなることを特徴とする微量液体制御方法。
【請求項１３】
請求項２記載の微量液体制御装置において、
第１のバルブを開放し、第２のバルブを閉鎖して、液体注入口から第１の流路を介して
第３の流路に液体を注入する第１の工程、
第１のバルブを閉鎖し、第２のバルブを開放すると共に、可逆性ガスポンプを作動させ
て第３の流路内の液体を第１の流路に供給する第２の工程、
第１の流路から毛管現象により液体が第２の流路に引き込まれた後、可逆性ガスポンプ
を作動させて、第１の流路に残留する液体を第３流路に吸引する第３の工程、
第１のガスポンプを作動させて第２の流路内の液体の所定量を第１の流路に排出し、液
滴を作成する第４の工程、及び、
第２のガスポンプを作動させて、この液滴を第１の流路の液体排出口から排出する第５
の工程
からなることを特徴とする微量液体制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微量の液体を所定量供給しうる微量液体制御装置、それを用いたグラジエン
ト装置、液体クロマトグラフ、分析検出器、マイクロチップ及び微量液体制御装置を用い
た微量液体制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、クロマトグラフや電気泳動を用いて、化学的に分析する方法は広く利用され
ているが、これらの方法で正確に分析するためには、サンプル等の微量液体を定量的に取
り扱うことが必要とされている。
【０００３】
又、最近、マイクロチップを用いて微量なサンプルを分析する方法が盛んに研究されて
いるが、マイクロチップを用いる際にも微量なサンプル等を定量的に取り扱うことが必要
であり、微量液体を定量的に制御する方法が検討されている。
【０００４】
例えば、それぞれ所定の方向に延長される第１の流路ならびに第２の流路と、前記第１
の流路ならびに前記第２の流路のそれぞれの流路壁において開口して前記第１の流路と前
記第２の流路とを連結する前記第１の流路ならびに前記第２の流路の太さより細い第３の
流路とを有し、前記第１の流路に導入された液体が、前記１の流路の流路壁において開口
する前記第３の流路の開口部を介して毛細管現象により前記第３の流路内に引き込まれた
後、前記第１の流路に残留する前記液体を取り除き、前記第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提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３５７６１６号公報
【０００５】
上記微量液体制御機構では簡単な操作で液体を定量的に扱うことができるが、第３の流
路の容積に応じた体積の液滴を作成するのであるから、第３の流路の容積に応じた体積の
液滴しか定量できず、任意の量の液体を定量することはできなっかった。
【０００６】
又、高速液体クロマトグラフを用いて、溶離液の組成を順次変化して分離カラムに供給
し、分離カラムに保持された溶質を溶出する、所謂、グラジエント溶出法を利用した分析
方法は、短時間で分離できる、類似の構造の化学物質を分離できる等の長所を有している
ので広く使用されている。
【０００７】
上記高速液体クロマトグラフにおいては、溶離液の組成を順次変化して分離カラムに供
給することが必要であり、そのためのグラジエント装置が種々提案されている。
【０００８】
例えば、第１移動相を供給するラインと第２移動相を供給するラインの間にトラッピン
グカラムとミキシング機構を設け、第１移動相はトラッピングカラム、ミキシング機構の
順に通過させ、第２移動相はミキシング機構、トラッピングカラムの順に通過させる構成
とした液体クロマトグラフのグラジエント装置が提案されている（例えば、特許文献２参
照。）。
【０００９】
又、異なるグラジエント装置としては、（１）一定の流量で溶離液を流す高圧送液手段
と、（２）この高圧送液手段によって搬送される溶離液の流路を分岐させて、有機溶媒比
、ｐＨ、塩濃度その他の組成が異なる溶離液をそれぞれ各分岐流路中に所定量一時格納す
る溶離液格納手段と、（３）前記分岐流路に一時格納された溶離液を順次選択して分離カ
ラム側に搬送する溶離液選択手段からなる液体クロマトグラフのグラジエント装置が提案
されている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献２】特許第３２２５０７７号
【特許文献３】特開２００２−３６５２７２号公報
【００１０】
一方、部材中に微小流路、反応槽、液体クロマトグラフ、分析装置等を形成したマイク
ロチップは、少量の検体で容易に検査したり測定することができるので、最近、盛んに研
究されている。
【００１１】
このマイクロチップにおいて、液体クロマトグラフを使用する場合は、当然、分離液の
グラジエント装置が必要であるが、マイクロチップに搭載できるような小型のグラジエン
ト装置はなかった。
【００１２】
前者のグラジエント装置では、トラッピングカラムとミキシング機構が必須であり、又
、後者のグラジエント装置では、溶離液格納手段と溶離液選択手段が必須なので、グラジ
エント装置を小型化するのは困難であり、マイクロ流体デバイスに搭載できるように小型
化することはできなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、上記欠点に鑑み、マイクロチップに搭載できるような小型であって、
任意の量の液体を定量的に高精度に計量することのできる微量液体制御装置及びそれを用
いた微量液体制御方法を提供することにある。
【００１４】
又、他の目的は、マイクロチップに搭載できるような小型であって、高精度にグラジエ
ント変化された溶離液を安定して供給することのできるグラジエント装置を提供すること
にある。
【００１５】
更に異なる目的は、上記微量液体制御装置及びグラジエント装置を用いた液体クロマト
グラフ、分析検出器及びマイクロチップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１記載の微量液体制御装置は、一端部が液体注入口であり、他端部が液体排出口
である第１の流路と、一端部が第１の流路の流路壁に開口しており、他端部がパッシブバ
ルブを介して第１のガスポンプに接続されている、第１の流路より細い、ｎ個の第２の流
路よりなり（ｎは２以上の整数）、第２の流路を容積の小さい流路から大きい流路に順次
Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 ・・・Ａn で表し、容積の最も小さい第２の流路Ａ1 の容積がａである
場合、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 ・・・Ａn の容積がａ×２n-1 であることを特徴とす
る。
【００１７】
請求項１記載の微量液体制御装置を図面を参照して説明する。図１は請求項１記載の微
量液体制御装置の一例を示す平面模式図である。尚、図１に記載の微量液体制御装置はｎ
＝４の微量液体制御装置である。
【００１８】
図中１は第１の流路であり、一端部が液体注入口２となされ、他端部が液体排出口３と
なされている。第１の流路１の流路壁には第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 が開口して
おり、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 の他端部はパッシブバルブ４、４・・を介して
第１のガスポンプ５、５・・に接続されている。
【００１９】
上記ガスポンプは、気体を排出・吸入しうるポンプであればよく、例えば、水素ポンプ
、エアシリンダー、ピストン等が挙げられ、マイクロチップ化する場合は水素ポンプが好
適に使用される。
【００２０】
第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 は第１の流路１より細くなされており、第１の流路
１に液体が供給されると、毛管現象により第１の流路１内の液体が第２の流路Ａ1 、Ａ2 
、Ａ3 、Ａ4 に引き込まれ、第１の流路１内の残留液体を排除しても、第２の流路Ａ1 、
Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 内の液体は毛管現象により排出されることはない。
【００２１】
又、パッシブバルブ４、４・・は第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 より更に細くなさ
れており、気体は通過するが液体は加圧しない限り、通過することはないように設計され
ている。
【００２２】
第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 の容積は、第２の流路Ａ1 の容積が最も小さく、次
Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 の順に大きくなされている。容積の最も小さい第２の流路Ａ1 の
容積をａで表すと、
第２の流路Ａ2 の容積は、ａ×２2-1 ＝２ａ
第２の流路Ａ3 の容積は、ａ×２3-1 ＝４ａ
第２の流路Ａ4 の容積は、ａ×２4-1 ＝８ａ
である。
【００２３】
請求項２記載の微量液体制御装置は、液体注入口と、液体注入口に最も近い位置に開口
している第２の流路の間の第１の流路に、液体注入口側から第１のバルブ及び第２のバル
ブが設置され、他端部に可逆性ガスポンプが接続された第３の流路の一端部が、第１のバ
ルブと第２のバルブの間の第１の流路の流路壁に開口していると共に第２のバルブと液体
注入口に最も近い位置に開口している第２の流路の間の第１の流路に第２のガスポンプが
接続されていることを特徴とする請求項１記載の微量液体制御装置である。
【００２４】
請求項２記載の微量液体制御装置を図面を参照して説明する。図６は請求項２記載の微
量液体制御装置の一例を示す平面模式図である。尚、図６に記載の微量液体制御装置はｎ
＝４の微量液体制御装置である。
【００２５】
図中８基板であり、２枚の基板８内に微量液体制御装置が形成されている。
【００２６】
上記基板の素材は、特に限定されるものではなく、例えば、従来から使用されてきてい
る、ガラス、石英、シリコン等の無機材料や高分子樹脂が挙げられる。無機材料は精度、
加工性等が優れれており、例えば、半導体微細加工技術において広く用いられている光リ
ソグラフィー技術を利用すれば、ガラスやシリコン基板上にミクロンオーダーの溝を自在
に形成することができる。
【００２７】
又、高分子樹脂は、マイクロチップを大量に、容易に且つ安価に生産し、かつ容易に廃
棄でき、軽い、割れない等のメリットがあり、さらには、転写金型を利用した射出成形や
ホットプレス成形を行うことにより、非常に高い生産性にて表面に溝や孔を形成すること
が可能であることから、好適に用いられる。
【００２８】
上記高分子樹脂の種類は、特に限定されるものではないが、加熱により簡単に表面加工
出来るという点では、熱可塑性樹脂が好ましく、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリス
チレン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等が挙げ
られ、耐酸・アルカリ性を有する樹脂、例えば、ポリオレフィン系樹脂やポリアクリル系
樹脂がより好ましい。
【００２９】
一方、熱硬化性樹脂は、加熱により可塑化して簡単に表面加工するという利点は有さな
いが、予め硬化剤等を混合した前駆体液を転写金型に導入しておき、その場硬化させるこ
とにより、樹脂表面を附形することが可能である。この場合、前駆体が液状のため、転写
金型の形状をより忠実に転写するという利点がある。又、一般に、静的に硬化された樹脂
は、低い線膨張率、低い成形収縮率を示すことからも、有利に用いることができる。この
ような熱硬化樹脂としては、コストや易取扱い性の点から、エポキシ樹脂を有利に用いる
ことができる。
【００３０】
図中１は第１の流路であり、一端部が液体注入口２となされ、他端部が液体排出口３と
なされている。第１の流路１の流路壁には第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 が開口して
おり、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 の他端部はパッシブバルブ４、４・・を介して
第１のガスポンプ５、５・・に接続されている。
【００３１】
第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 は第１の流路１より細くなされており、第１の流路
１に液体が供給されると、毛管現象により第１の流路１内の液体が第２の流路Ａ1 、Ａ2 
、Ａ3 、Ａ4 に引き込まれ、第１の流路１内の残留液体を排除しても、第２の流路Ａ1 、
Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 内の液体は毛管現象により排出されることはない。
【００３２】
又、パッシブバルブ４、４・・は第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 より更に細くなさ
れており、気体は通過するが液体は加圧しない限り、通過することはないように設計され
ている。
【００３３】
液体注入口２と、液体注入口２に最も近い位置に開口している第２の流路Ａ4 の間の第
１の流路１に液体注入口２側から第１のバルブＶ1 及び第２のバルブＶ2 が設置され、第
１のバルブＶ1 と第２のバルブＶ2 の間の第１の流路１の流路壁に第３の流路９の一端部
が開口している。
【００３４】
第３の流路９の他端部には、可逆性ガスポンプ１０が接続されており、可逆性ガスポン
プ１０を作動させることにより、第３の流路９内に液体を可逆的に給排水できるようにな
されている。
【００３５】
又、第２のバルブＶ2 と液体注入口２に最も近い位置に開口している第２の流路Ａ4 の
間の第１の流路１に第２のガスポンプ１１が接続されている。
【００３６】
第１のバルブＶ1 、第２のバルブＶ2 、可逆性ガスポンプ１０及びガスポンプ５、５・
・は、基板８の端部に設置された電極パッド１３、１３・・に導体リード１４、１４・・
により接続されており、電極パッド１３、１３・・を電源、コンピュータ等に接続するこ
とにより、制御作動するようになされている。
【００３７】
尚、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 の容積は、微小であり、特に、マイクロチップ
で使用する場合は、それぞれ１ｐｌ〜１００μｌであるのが好ましい。
【００３８】
又、ｎは２以上の整数であり、ｎを大きくすると、供給する液体の制御範囲はは大きく
なるが、マイクロチップ化するのは困難になるので、ｎは一般に２〜２０であり、好まし
くは４〜１０である。
【００３９】
次に、上記微量液体制御装置を用いて微量液体を制御方法を説明する。
【００４０】
請求項１２記載の微量液体制御方法は、請求項１記載の微量液体制御装置において、液
体注入口から液体を第１の流路に注入する第１の工程、第１の流路から毛管現象により液
体が第２の流路に引き込まれた後、第１の流路に残留する液体を排除する第２の工程、及
び、第１のガスポンプを作動させて第２の流路内の液体の所定量を第１の流路に排出し、
液滴を作成し、次いで、この液滴を第１の流路の液体排出口から排出する第３の工程から
なることを特徴とする。
【００４１】
請求項１２記載の微量液体制御方法を図面を参照して説明する。図２は上記微量液体制
御装置の第１の流路に液体を供給した状態を示す平面模式図であり、図３は上記微量液体
制御装置の第１の流路から毛管現象により液体が第２の流路に引き込まれた状態を示す平
面模式図である。
【００４２】
図４は上記微量液体制御装置の第１の流路から毛管現象により液体が第２の流路に引き
込まれた後、第１の流路に残留する液体を排除した状態を示す平面模式図であり、図５は
上記微量液体制御装置の第２の流路に残留する液体を第１のガスポンプを作動させて第１
の流路に排出し液滴を作成した状態を示す平面模式図である。
【００４３】
第１の工程は、図２に示したように、微量液体制御装置の第１の流路１に液体注入口２
から液体６を供給する工程である。第１の流路１に液体６を供給すると液体６は毛管現象
により第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 に引き込まれる。
【００４４】
第２の工程は、図２に示したように、第１の流路１から毛管現象により液体が第２の流
路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 に引き込まれた後、第１の流路１に残留する液体６を排除する
工程である。液体６を排除する方法は公知の任意の方法が採用されてよく、例えば、液体
注入口２又は液体排出口３から加圧又は減圧する方法が採用される。
【００４５】
第１の流路１に残留する液体６を排除すると、図４に示したように、第２の流路Ａ1 、
Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 に液体が残留する。第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 は第１の流路１
より細くなされているので、第１の流路１内の残留液体を排除しても、第２の流路Ａ1 、
Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 内の液体は毛管現象により排出されることはない。
【００４６】
第３の工程は、図５に示したように、第１のガスポンプ５、５・・を作動させ、ガスを
パッシブバルブ４、４・・を通って第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 に供給して、第２
の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 内の液体の所定量を第１の流路１に排出し、液滴７を作成
し、次いで、この液滴７を第１の流路１の液体排出口３から排出する工程である。
【００４７】
前述の通り、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 の容積は、容積の最も小さい第２の流
路Ａ1 の容積がａ、第２の流路Ａ2 の容積が２ａ、第２の流路Ａ3 の容積が４ａ、第２の
流路Ａ4 の容積が８ａとなされているので、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 及びＡ4 を適宜
選択して、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 内の液体を第１の流路１に排出することに
より、ａ〜１５ａの所定量の液滴７を作成することができる。
【００４８】
即ち、ａ〜１５ａの所定量の液滴７を作成するための第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ
4 の組合せは以下の通りである。
第２の流路Ａ1 ＝ａ
第２の流路Ａ2 ＝２ａ
第２の流路Ａ1 ＋Ａ2 ＝３ａ
第２の流路Ａ3 ＝４ａ
第２の流路Ａ1 ＋Ａ3 ＝５ａ
第２の流路Ａ2 ＋Ａ3 ＝６ａ
第２の流路Ａ1 ＋Ａ2 ＋Ａ3 ＝７ａ
第２の流路Ａ4 ＝８ａ
第２の流路Ａ1 ＋Ａ4 ＝９ａ
第２の流路Ａ2 ＋Ａ4 ＝１０ａ
第２の流路Ａ1 ＋Ａ2 ＋Ａ4 ＝１１ａ
第２の流路Ａ3 ＋Ａ4 ＝１２ａ
第２の流路Ａ1 ＋Ａ3 ＋Ａ4 ＝１３ａ
第２の流路Ａ2 ＋Ａ3 ＋Ａ4 ＝１４ａ
第２の流路Ａ1 ＋Ａ2 ＋Ａ3 ＋Ａ4 ＝１５ａ
【００４９】
従って、ｎ＝５の場合には、Ａ5 の容積がａ×２5-1 ＝１６ａとなり、ａ〜３１ａの所
定量の液滴７を作成することができ、ｎ＝６の場合には、Ａ6 の容積がａ×２6-1 ＝３２
ａとなり、ａ〜６３ａの所定量の液滴７を作成することができる。
【００５０】
上記液滴７を第１の流路１の液体排出口３から排出することにより、次工程に所定量の
液体を制御して供給することができる。
【００５１】
請求項１３記載の微量液体制御方法は、請求項２記載の微量液体制御装置において、第
１のバルブを開放し、第２のバルブを閉鎖して、液体注入口から第１の流路を介して第３
の流路に液体を注入する第１の工程、第１のバルブを閉鎖し、第２のバルブを開放すると
共に、可逆性ガスポンプを作動させて第３の流路内の液体を第１の流路に供給する第２の
工程、第１の流路から毛管現象により液体が第２の流路に引き込まれた後、可逆性ガスポ
ンプを作動させて、第１の流路に残留する液体を第３流路に吸引する第３の工程、第１の
ガスポンプを作動させて第２の流路内の液体の所定量を第１の流路に排出し、液滴を作成
する第４の工程、及び、第２のガスポンプを作動させて、この液滴を第１の流路の液体排
出口から排出する第５の工程からなることを特徴とする。
【００５２】
請求項１３記載の微量液体制御方法を図面を参照して説明する。図７は請求項２記載の
微量液体制御装置の第３の流路に液体を供給した状態を示す平面模式図であり、図８は請
求項２記載の微量液体制御装置の第３の流路から第１の流路に液体を供給し、第１の流路
から毛管現象により液体が第２の流路に引き込まれた状態を示す平面模式図である。
【００５３】
図９は、請求項２記載の微量液体制御装置の第１の流路から毛管現象により液体が第２
の流路に引き込まれた後、第１の流路に残留する液体を第３の流路に吸引した状態を示す
平面模式図であり、図１０は、請求項２記載の微量液体制御装置の第２の流路に残留する
液体を第１のガスポンプを作動させて第１の流路に排出し液滴を作成した状態を示す平面
模式図である。
【００５４】
第１の工程は、第１のバルブＶ1 を開放し、第２のバルブＶ2 を閉鎖して、図７に示し
たように、液体注入口２から第１の流路１を介して第３の流路９に液体６を注入する工程
である。
【００５５】
第２の工程は、第１のバルブＶ1 を閉鎖し、第２のバルブＶ2 を開放すると共に、可逆
性ガスポンプ１０を作動させて第３の流路９内の液体６を第１の流路１に供給する工程で
ある。
【００５６】
こうすることにより、第３の流路９において、第１の流路１に供給する液体６の量を計
量することができる。
【００５７】
又、第１の流路１に供給された液体６は、図８に示したように、第１の流路１から毛管
現象により液体６が第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 に引き込まれる。
【００５８】
第３の工程は、図８に示したように、第１の流路１から毛管現象により液体６が第２の
流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 に引き込まれた後、可逆性ガスポンプ１４を作動させて、第
１の流路１に残留する液体６を第３流路９に吸引する工程である。このとき、当然のこと
ながら、第１のバルブＶ1 は閉鎖され、第２のバルブＶ2 は開放されている。
【００５９】
可逆性ガスポンプ１４を作動させて、第１の流路１に残留する液体６を第３の流路９に
吸引すると、図９に示したように、第１の流路１に残留していた液体６は第３の流路９に
吸引されるが、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 に毛管現象により引き込まれた液体は
、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 は第１の流路１より細くなされているので、毛管現
象により吸引されず残留する。
【００６０】
第４の工程は、第１のガスポンプ５、５・・を作動させ、ガスをパッシブバルブ４、４
・・を通って第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 に供給して、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ
3 、Ａ4 内の液体の所定量を第１の流路１に排出し、液滴７を作成する工程である。この
とき、第２のバルブＶ2 は閉鎖されているのが好ましい。
【００６１】
第５の工程は、第２のガスポンプ１１を作動させて、ガスを第１の流路１に供給し、第
１の流路１内に作成された液滴７を第１の流路１の液体排出口３から排出する工程であり
、液滴７を第１の流路１の液体排出口３から排出することにより、次工程に所定量の液体
を制御して供給することができる。
【００６２】
上記微量液体制御方法では、次工程へ不必要な液体を供給することなく、必要な液体だ
けを所定量制御して供給することができる。
【００６３】
請求項７記載の液体クロマトグラフは、請求項１〜３のいずれか１項記載の微量液体制
御装置の第１の流路の流体排出口が、液体クロマトグラフ用分離カラムに接続されている
ことを特徴とする。
【００６４】
請求項１〜３項記載の微量液体制御装置は、第１の流路の流体排出口から液体クロマト
グラフ用分離カラムへ、微量の所定量の検査試料、溶離液等を正確に供給することができ
るので、液体クロマトグラフ用分離カラムに接続することにより、液体クロマトグラフが
得られ、容易に且つ正確に分離できる。
【００６５】
上記液体クロマトグラフ用分離カラムとしては、従来より使用されている任意の分離カ
ラムが使用でき、例えば、吸着担体が装填されている分離カラムが挙げられる。
【００６６】
上記吸着担体は、一般に液体クロマトグラフィーで使用されている吸着担体であれば特
に限定されず、例えば、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリメタクリレート樹脂
、ポリヒドロキシメタクリレート樹脂、シリカ、アルミナ等の微粒子；ポリオレフィン系
樹脂、オレフィン−ハロゲン化オレフィン共重合体、ハロゲン化ポリオレフィン系樹脂、
ポリスルホン樹脂、セルロース等の有機高分子からなる有機多孔質体や、シリカ、アルミ
ナ等の多孔質セラミック、多孔質ガラス等の無機多孔質体等等の開放構造の多孔質体；綿
、麻等の植物性繊維、絹、羊毛等の動物性繊維、再生繊維、ポリエステル繊維、ポリアミ
ド繊維等の合成繊維繊維状材料；パーフルオロイオン交換膜、フェノール−アルデヒドス
ルホン酸、ポリスチレン−ジビニルベンゼンスルホン酸、フェノールアルデヒドカルボン
酸等の選択透過性物質；モノリス型多孔質カラム材料等が挙げられる。
【００６７】
尚、上記モノリス型多孔質カラム材料とは、ポリアクリルアミドゲル、スチレン−ジビ
ニルベンゼン共重合体、シリカゲル等が微細流路内で合成され、貫通孔が形成されている
ものである（例えば、非特許文献１参照。）。
【００６８】
上記吸着担体は単独で使用されてもよいし、２種類以上が併用されてもよい。尚、上記
吸着担体は、その表面を耐薬品性の改善、あるいは、圧力損失の低下、分離性能の改善な
どを目的として各種表面修飾剤で処理されていてもよい。
【非特許文献１】Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ，Ｖｏｌ．２１  Ｎｏ．３（２０００）１９５−２０２
【００６９】
上記吸着担体には、吸着担体が特定成分を分離、吸着するための分子や官能基が導入さ
れてもよい。このような化合物や官能基は、特に限定されないが、試料中の各種イオンと
結合可能な官能基、配位結合可能な官能基、キレート結合可能な官能基等の官能基や該官
能基を有する化合物が挙げられ、例えば、スルホン基、第４級アンモニウム基、オクタデ
シル基、オクチル基、ブチル基、アミノ基、トリメチル基、シアノプロピル基、アミノプ
ロピル基、ニトロフェニルエチル基、ピレニルエチル基、ジエチルアミノエチル基、スル
ホプロピル基、カルボキシル基、カルボキシメチル基、スルホキシエチル基、オルトリン
酸基、ジエチル（２−ヒドロキシプロピル）アミノエチル基、フェニル基、イミノジ酢酸
基、エチレンジアミン基、硫黄原子を含むキレート形成基（例えば、各種メルカプト基、
ジチオカルバミン酸基、チオ尿素基等）の官能基及びこれらの官能基を有する化合物が挙
げられる。これらは単独で使用されてもよいし、２種類以上が併用されてもよい。
【００７０】
請求項５記載の分析検出器は、請求項４記載の液体クロマトグラフの分離カラムが、分
析装置に接続されていることを特徴とする。
【００７１】
即ち、質量分析計等の分析装置を液体クロマトグラフの分離カラムに接続することによ
り、分離カラムで分離された物質が分析される。
【００７２】
上記分析装置としては、従来からマイクロチップに使用されている任意の分析装置であ
れば、特に限定されず、例えば、質量分析計（ＭＳ）；ボルタンメトリ法、ストリッピン
グボルタンメトリ法、アンペロメトリ法、ポテンシオメトリー法、クーロンメトリ法等の
電気化学的測定装置；光学的測定装置等が挙げられる。
【００７３】
請求項６記載のグラジエント装置は、請求項１〜３のいずれか１項記載の微量液体制御
装置が少なくとも２個併設されていることを特徴とする。
【００７４】
例えば、図６に示した微量液体制御装置を２個併設し、一方の微量液体制御装置に高濃
度の溶離液を供給し、他方の微量液体制御装置に低濃度の溶離液を供給する。次いで、一
方の微量液体制御装置の液体排出口から高濃度の溶離液を一定時間ごとに排出量を増加し
ながら排出する。同時に、他方の微量液体制御装置の液体排出口から低濃度の溶離液を一
定時間ごとに排出量を減少しながら排出する。そして両方の微量液体制御装置から排出さ
れた溶離液を混合して次工程に供給することにより、高精度にグラジエント変化された溶
離液を安定して供給することのできる。
【００７５】
請求項７記載の液体クロマトグラフは、請求項６記載のグラジエント装置の微量液体制
御装置の第１の流路の流体排出口が、液体クロマトグラフ用分離カラムに接続されている
ことを特徴とする。
【００７６】
請求項６記載のグラジエント装置は、微量液体制御装置の第１の流路の流体排出口から
薄い濃度の液体から濃い濃度の液体まで、次第に濃度が高くなる液体、濃い濃度の液体か
ら薄い濃度の液体まで、次第に濃度が低くなる液体又は次第に含有している含有物の濃度
が変更される液体を供給することができるので、液体クロマトグラフ用分離カラムに接続
することにより、液体クロマトグラフが得られ、グラジエント溶離することができる。
【００７７】
請求項８記載の分析検出器は、請求項７記載の液体クロマトグラフの分離カラムが、分
析装置に接続されていることを特徴とする。
【００７８】
即ち、質量分析計等の前述の分析装置を液体クロマトグラフの分離カラムに接続するこ
とにより、分離カラムで分離された物質が分析される。
【００７９】
請求項９のマイクロチップは、請求項１〜３のいずれか１項記載の微量液体制御装置が
基板内に形成されていることを特徴とする。
【００８０】
請求項１０のマイクロチップは、請求項４又は７記載の液体クロマトグラフが基板内に
形成されていることを特徴とする。
【００８１】
請求項１１のマイクロチップは、請求項５又は８記載の分析検出器が基板内に形成され
ていることを特徴とする。
【００８２】
上記基板内には、微量液体制御装置やグラジエント装置や液体クロマトグラフが形成さ
れているが、微量液体制御装置やグラジエント装置や液体クロマトグラフは液体を供給可
能な微細流路で接続されている。微細流路は、その幅及び深さが１ｍｍ未満のマイクロス
ケールである流路が好ましい。
【発明の効果】
【００８３】
本発明の微量液体制御装置の構成は上述の通りであり、微量の液体を定量的に高精度に
計量することのでき、マイクロチップに搭載できるような小型化が可能である。
【００８４】
又、この微量液体制御装置を用いた液体クロマトグラフ及び分析検出器は、高精度に定
量された液体が供給され、好適に分離分析することができる。
【００８５】
更に、この微量液体制御装置、微量液体制御装置が接続された液体クロマトグラフ又は
分析検出器が基板内に形成されているマイクロチップは、小型であり、高精度に定量した
液体を安定して供給することができ、好適に分離分析することができる。
【００８６】
本発明のグラジエント装置の構成は上述の通りであり、高精度にグラジエント変化され
た液体を安定して供給することのでき、マイクロチップに搭載できるような小型化が可能
である。
【００８７】
又、このグラジエント装置を用いた液体クロマトグラフ及び分析検出器は、高精度にグ
ラジエント変化された溶離液を安定して供給することのでき、好適に分離分析することが
できる。
【００８８】
更に、このグラジエント装置、グラジエント装置が接続された液体クロマトグラフ又は
分析検出器が基板内に形成されているマイクロチップは、小型であり、高精度にグラジエ
ント変化された溶離液を安定して供給することのでき、好適に分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】請求項１記載の微量液体制御装置の一例を示す平面模式図である。
【図２】請求項１記載の微量液体制御装置の第１の流路に液体を供給した状態を示す平面模式図である。
【図３】請求項１記載の微量液体制御装置の第１の流路から毛管現象により液体が第２の流路に引き込まれた状態を示す平面模式図である。
【図４】請求項１記載の微量液体制御装置の第１の流路から毛管現象により液体が第２の流路に引き込まれた後、第１の流路に残留する液体を排除した状態を示す平面模式図である。
【図５】請求項１記載の微量液体制御装置の第２の流路に残留する液体を第１のガスポンプを作動させて第１の流路に排出し液滴を作成した状態を示す平面模式図である。
【図６】請求項２記載の微量液体制御装置の一例を示す平面模式図である。
【図７】請求項２記載の微量液体制御装置の第３の流路に液体を供給した状態を示す平面模式図である。
【図８】請求項２記載の微量液体制御装置の第３の流路から第１の流路に液体を供給し、第１の流路から毛管現象により液体が第２の流路に引き込まれた状態を示す平面模式図である。
【図９】請求項２記載の微量液体制御装置の第１の流路から毛管現象により液体が第２の流路に引き込まれた後、第１の流路に残留する液体を第３の流路に吸引した状態を示す平面模式図である。
【図１０】請求項２記載の微量液体制御装置の第２の流路に残留する液体を第１のガスポンプを作動させて第１の流路に排出し液滴を作成した状態を示す平面模式図である。
【符号の説明】
【００９０】
１    第１の流路
２    液体注入口
３    液体排出口
４    パッシブバルブ
５    第１のガスポンプ
６    液体
７    液滴
８    基板
９    第３の流路
１０  可逆性ガスポンプ
１１  第２のガスポンプ
１２  ガス流路
１３  電極パッド
１４  導体リード
Ａ    第２の流路
Ｖ    バルブ
【図１】
2006023209.tif 000003
【図２】
2006023209.tif 000004
【図３】
2006023209.tif 000005
【図４】
2006023209.tif 000006
【図５】
2006023209.tif 000007
【図６】
2006023209.tif 000008
【図７】
2006023209.tif 000009
【図８】
2006023209.tif 000010
【図９】
2006023209.tif 000011
【図１０】
2006023209.tif 000012