(57)【要約】【課題】異なる液量の液体試料を計量することができる計量部を有するチップおよびこれを用いた液体試料の計量方法を提供する。【解決手段】計量部が、液体試料を計量するための計量部本体と、該計量部本体の一端に接続された第１の開口と、該計量部本体の他端に接続された第２の開口と、流路を介して該計量部本体に接続された廃液溜と、を含み、該計量部本体における上記第１の開口側の内壁または上記第２の開口側の内壁は、一定の容積をもつ、１以上の凹部を有することを特徴とするチップ、およびこれを用いた液体試料の計量方法。【選択図】図２
2008101983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して導入された液体試料を計量し、前記第１の回転軸とは異なる、少なくとも１つの回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して前記計量された液体試料を排出する計量部を有するチップであって、
前記計量部は、液体試料を導入するために利用される遠心力または液体試料を排出するために利用される遠心力の強さまたは方向に応じて、異なる体積の液体試料を計量することが可能な構造を有することを特徴とする、チップ。
【請求項２】
第１の回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して導入された液体試料を計量し、第２の回転軸または第３の回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して前記計量された液体試料を排出する計量部を有するチップであって、
前記計量部は、
液体試料を計量するための、１以上の計量部本体と、
液体試料を導入および／または排出するための、第１の開口および第２の開口と、
流路を介して前記計量部本体の少なくとも１つに接続された、前記計量部本体と同じ数の廃液溜と、を含み、
前記第２の回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して排出される、計量された液体試料の体積と、前記第３の回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して排出される、計量された液体試料の体積とは異なることを特徴とする、請求項１に記載のチップ。
【請求項３】
前記計量部は、
液体試料を計量するための計量部本体と、
前記計量部本体の一端に接続された第１の開口と、
前記計量部本体の他端に接続された第２の開口と、
流路を介して前記計量部本体に接続された廃液溜と、を含み、
前記計量部本体における前記第１の開口側の内壁または前記第２の開口側の内壁は、一定の容積をもつ、１以上の凹部を有することを特徴とする、請求項２に記載のチップ。
【請求項４】
前記計量部は、
互いに連結された第１の計量部本体および第２の計量部本体と、
流路を介して前記第１の計量部本体および前記第２の計量部本体に接続された第１の廃液溜および第２の廃液溜と、を含み、
前記第１の計量部本体および前記第２の計量部本体、ならびに前記第１の廃液溜および前記第２の廃液溜は、下記（ｉ）および（ｉｉ）を満たすように配置されることを特徴とする、請求項２に記載のチップ。
（ｉ）前記第２の回転軸を中心とした回転により、計量された液体試料を前記計量部から排出するときには、前記第１の計量部本体で計量された液体試料のみが排出される。
（ｉｉ）前記第３の回転軸を中心とした回転により、計量された液体試料を前記計量部から排出するときには、前記第１の計量部本体および前記第２の計量部本体で計量された液体試料が排出される。
【請求項５】
前記第２の回転軸を中心とした回転により、前記第１の計量部本体で計量された液体試料は、前記第１の開口から排出されるとともに、前記第２の計量部本体で計量された液体試料は、前記第１の廃液溜に移送され、
前記第３の回転軸を中心とした回転により、前記第１の計量部本体および前記第２の計量部本体で計量された液体試料は、前記第２の開口から排出される、請求項４に記載のチップ。
【請求項６】
前記計量部は、
前記第１の計量部本体を有し、その一端が前記第１の開口である第１の流路と、
前記第２の計量部本体を有する第２の流路と、
その一端が前記第２の開口である第３の流路と、
その一端が前記第１の廃液溜に接続された第４の流路と、
その一端が前記第２の廃液溜に接続された第５の流路と、を含み、
前記第１の流路の他端、前記第２の流路の一端および前記第４の流路の他端は、第１の合流部にて互いに接続され、
前記第２の流路の他端、前記第３の流路の他端および前記第５の流路の他端は、第２の合流部にて互いに接続され、
前記第１の合流部の、前記第２の流路と前記第４の流路とが交わる部分における壁面Ｉは、前記第２の回転軸と前記壁面Ｉ上の前記第１の回転軸に最も近い点ａとを結ぶ線に直交し、前記点ａを通る直線に対して、前記第２の回転軸から離れる方向へ傾きを有しており、
前記第２の合流部の、前記第２の流路と前記第３の流路または前記第５の流路とが交わる部分における壁面ＩＩは、前記第３の回転軸と前記壁面ＩＩ上の前記第１の回転軸に最も遠い点ｂとを結ぶ線に直交し、前記点ｂを通る直線に対して、前記第３の回転軸から離れる方向へ傾きを有しており、かつ、
前記第１の計量部本体と前記第１の回転軸との距離は、前記第２の計量部本体と前記第１の回転軸との距離より短いことを特徴とする、請求項５に記載のチップ。
【請求項７】
前記第１の流路および前記第２の流路は、前記第１の開口から前記第２の開口へ向かうに従い、前記第１の回転軸から離れる方向へ傾斜していることを特徴とする、請求項６に記載のチップ。
【請求項８】
前記計量部は、
略直線上に縦に並んだ、内容積の異なる第１の計量部本体と第２の計量部本体と、を含み、
前記第１の計量部本体の底部には、前記第２の計量部本体の方向に向けられた開口部を有する流路が接続されていることを特徴とする、請求項１に記載のチップ。
【請求項９】
前記第２の計量部本体の内容積は、前記第１の計量部本体の内容積よりも小さいことを特徴とする、請求項８に記載のチップ。
【請求項１０】
請求項２〜７のいずれかのチップを用いた液体試料の計量方法であって、以下の工程（ａ）および（ｂ）を含むことを特徴とする、液体試料の計量方法。
（ａ）前記第１の回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して、液体試料をチップ内の計量部に導入する工程、
（ｂ）計量されるべき液体試料の体積に応じて選択された前記第２の回転軸または前記第３の回転軸のいずれかを中心とした回転による遠心力を利用して、計量された液体試料を計量部から排出する工程。
【請求項１１】
請求項８または９に記載のチップを用いた液体試料の計量方法であって、以下の工程（ｃ）および（ｄ）を含むことを特徴とする、液体試料の計量方法。
（ｃ）計量されるべき液体試料の体積に応じて強さの調節された、第１の回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して、液体試料をチップ内の計量部に導入する工程、
（ｄ）前記第１の回転軸とは異なる回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して、計量された液体試料を計量部から排出する工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡ、タンパク質、細胞または血液等の生化学検査に使用するバイオチップや化学合成または環境分析などに使用するμ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）などとして有用な、液体試料の計量を行なうための計量部を有するチップに関し、より詳しくは、異なる液量を計量することが可能な計量部を有するチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
内部に流体回路を有する小型チップ（以下、単にチップと称する。）は、実験室で行なっている一連の実験操作を、数ｃｍ角で厚さ数ｍｍ程度のチップ内で行なうことから、試料および試薬が微量で済み、コストが安く、反応速度が速く、ハイスループットな検査ができ、試料を採取した現場で直ちに検査結果を得ることができるなど多くの利点を有し、たとえば血液検査等の生化学検査用として好適に用いられている。
【０００３】
ここで、従来のチップの一例を示す。図８は、特許文献１に開示されている試料プロセッサ・カードの平面図である。図８において、血液試料は開口２８から導入され、適切な方向の遠心力を印加することにより、試料保持室３６に保持された後、試料分離室５０に運ばれる。試料分離室５０は、血液中の固体粒状物質を分離させるためのものである。次に、固体粒状物質が分離された血液試料は、適切な方向の遠心力のもと、試料保持室６１に保持された後、試料計量室６３にて計量される。計量時の過剰の血液試料は、溢流室６５に溢流される。ついで、計量された血液試料は、反応試剤計量室５４で計量された反応試剤と混合室６０にて混合・反応し、該反応液はキュベット室６２に移送されて光源および検出器を用いて分析、検査される。このように、試料計量室６３や反応試剤計量室５４のような計量部を有することで、正確な分析を行なうことを可能にする。
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示されるチップのように、従来のチップは、それが有する計量部の内容積に相当する一定の液量しか計量することができないのが通常であった。一方、たとえば血液の検査項目によって血液試料の必要量が異なるなど、必要な試料量は常に一定というわけではない。したがって、異なる量の試料を計量しようとする場合には、計量しようとする量に応じたあらたなチップをデザインし直さなければならず、また、異なる量の試料を計量しようとするたびに、異なる容積の計量部を有するチップと交換しなければならないという煩雑さがあった。
【０００５】
特許文献２には、マイクロチップに搭載できる程度に小型で、任意の量の液体を定量的に計量することのできる微量液体制御装置が提案されている。しかし、この装置にはパッシブバルブやガスポンプが用いられており、システムとして非常に複雑である。また、特許文献２に記載の微量液体制御装置は、マイクロチップに搭載して使用されるものであって、マイクロチップとは独立した装置であるため、マイクロチップ自体が計量機能を有しているわけではない。
【特許文献１】米国特許第４，８８３，７６３号明細書
【特許文献２】特開２００６−２３２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、異なる液量の液体試料を計量することができる計量部を有するチップおよびこれを用いた液体試料の計量方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１の回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して導入された液体試料を計量し、該第１の回転軸とは異なる、少なくとも１つの回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して計量された液体試料を排出する計量部を有するチップであって、該計量部は、液体試料を導入するために利用される遠心力または液体試料を排出するために利用される遠心力の強さまたは方向に応じて、異なる体積の液体試料を計量することが可能な構造を有することを特徴とするチップを提供する。
【０００８】
また本発明は、第１の回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して導入された液体試料を計量し、第２の回転軸または第３の回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して前記計量された液体試料を排出する計量部を有するチップであって、該計量部は、液体試料を計量するための、１以上の計量部本体と、液体試料を導入および／または排出するための、第１の開口および第２の開口と、流路を介して計量部本体の少なくとも１つに接続された、該計量部本体と同じ数の廃液溜と、を含み、上記第２の回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して排出される、計量された液体試料の体積と、上記第３の回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して排出される、計量された液体試料の体積とは異なることを特徴とするチップを提供する。
【０００９】
ここで、本発明のチップにおいては、上記計量部は、液体試料を計量するための計量部本体と、該計量部本体の一端に接続された第１の開口と、該計量部本体の他端に接続された第２の開口と、流路を介して該計量部本体に接続された廃液溜と、を含み、該計量部本体における上記第１の開口側の内壁または上記第２の開口側の内壁は、一定の容積をもつ、１以上の凹部を有する構成とすることが好ましい。
【００１０】
また本発明は、計量部が、互いに連結された第１の計量部本体および第２の計量部本体と、流路を介して該第１の計量部本体および該第２の計量部本体に接続された第１の廃液溜および第２の廃液溜と、を含み、第１の計量部本体および第２の計量部本体、ならびに第１の廃液溜および第２の廃液溜は、下記（ｉ）および（ｉｉ）を満たすように配置されることを特徴とするチップを提供する。
【００１１】
（ｉ）前記第２の回転軸を中心とした回転により、計量された液体試料を前記計量部から排出するときには、前記第１の計量部本体で計量された液体試料のみが排出される。
【００１２】
（ｉｉ）前記第３の回転軸を中心とした回転により、計量された液体試料を前記計量部から排出するときには、前記第１の計量部本体および前記第２の計量部本体で計量された液体試料が排出される。
【００１３】
ここで、上記第２の回転軸を中心とした回転により、上記第１の計量部本体で計量された液体試料は、上記第１の開口から排出されるとともに、上記第２の計量部本体で計量された液体試料は、上記第１の廃液溜に移送され、上記第３の回転軸を中心とした回転により、上記第１の計量部本体および上記第２の計量部本体で計量された液体試料は、上記第２の開口から排出される構成とすることが好ましい。
【００１４】
また本発明は、計量部が、第１の計量部本体を有し、その一端が第１の開口である第１の流路と、第２の計量部本体を有する第２の流路と、その一端が第２の開口である第３の流路と、その一端が第１の廃液溜に接続された第４の流路と、その一端が第２の廃液溜に接続された第５の流路と、を含み、第１の流路の他端、第２の流路の一端および第４の流路の他端は、第１の合流部にて互いに接続され、第２の流路の他端、第３の流路の他端および第５の流路の他端は、第２の合流部にて互いに接続され、第１の合流部の、第２の流路と第４の流路とが交わる部分における壁面Ｉは、第２の回転軸と壁面Ｉ上の第１の回転軸に最も近い点ａとを結ぶ線に直交し、該点ａを通る直線に対して、第２の回転軸から離れる方向へ傾きを有しており、第２の合流部の、第２の流路と第３の流路または第５の流路とが交わる部分における壁面ＩＩは、第３の回転軸と壁面ＩＩ上の第１の回転軸に最も遠い点ｂとを結ぶ線に直交し、該点ｂを通る直線に対して、第３の回転軸から離れる方向へ傾きを有しており、かつ、第１の計量部本体と第１の回転軸との距離は、第２の計量部本体と第１の回転軸との距離より短いことを特徴とするチップを提供する。
【００１５】
ここで、上記第１の流路および上記第２の流路は、上記第１の開口から上記第２の開口へ向かうに従い、上記第１の回転軸から離れる方向へ傾斜していることが好ましい。
【００１６】
さらに本発明は、計量部が、略直線上に縦に並んだ、内容積の異なる第１の計量部本体と第２の計量部本体と、を含み、第１の計量部本体の底部には、第２の計量部本体の方向に向けられた開口部を有する流路が接続されていることを特徴とするチップを提供する。
【００１７】
ここで、上記第２の計量部本体の内容積は、上記第１の計量部本体の内容積よりも小さい方が好ましい。
【００１８】
さらに、本発明の液体試料の計量方法は、上記チップを用いた液体試料の計量方法であって、以下の工程（ａ）および（ｂ）を含むことを特徴とする液体試料の計量方法を提供する。
（ａ）第１の回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して、液体試料をチップ内の計量部に導入する工程、
（ｂ）計量されるべき液体試料の体積に応じて選択された第２の回転軸または第３の回転軸のいずれかを中心とした回転による遠心力を利用して、計量された液体試料を計量部から排出する工程。
【００１９】
また、本発明の液体試料の計量方法は、上記チップを用いた液体試料の計量方法であって、以下の工程（ｃ）および（ｄ）を含むことを特徴とする、液体試料の計量方法。
（ｃ）計量されるべき液体試料の体積に応じて強さの調節された、第１の回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して、液体試料をチップ内の計量部に導入する工程、
（ｄ）前記第１の回転軸とは異なる回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して、計量された液体試料を計量部から排出する工程。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のチップおよび液体試料の計量方法によれば、1つのチップで異なる液量を計量することができるため、計量しようとする量に応じたあらたなチップをデザインし直す必要がなく、また、異なる量の試料を計量しようとするたびに、異なる容積の計量部を有するチップと交換しなければならないという煩雑さが解消される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明のチップは、特に限定されるものではないが、たとえば数ｃｍ角、厚さ数ｍｍ程度の板状であり、その内部に流体回路を有している。流体回路は、液体試料や液体試料との反応に用いる反応試剤を計量するための計量部のほか、通常、液体試料を流体回路内に導入するための試料導入部、反応試剤を貯留する反応試剤保持部、液体試料と反応試剤との混合および反応を行なう混合部、混合液中の対象成分の検出等が行なわれる検出部などの、適切な位置に配置された各部と、これらを連結する流路とから主に構成される。ただし、本発明のチップにおいては、計量部以外の上記された各部をすべて具備する必要はなく、上記各部のうち１つまたは複数部を有しない場合もある。
【００２２】
混合液中の対象成分の検出は、たとえば検出部に光を照射して、出射される光の強度などを検出すること等により行なわれる。典型的には、本発明のチップは、上記流体回路が形成された板状基板と、他の同サイズの板状基板とを、貼り合わせて形成される。
【００２３】
本発明に係るチップの大きな特徴は、その計量部が異なる複数の液量を計量可能なように構成されている点である。具体的には、ある回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して導入された液体試料を計量し、別の回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して計量された液体試料を排出する計量部において、該計量部は、液体試料を導入するために利用される遠心力または液体試料を排出するために利用される遠心力の強さまたは方向に応じて、異なる体積の液体試料を計量することが可能な構造を有する。
【００２４】
ここで、１つの計量部を用いて、異なる量を計量する比較的簡単な手段として、図１に示すような液体試料導入時の遠心力の方向を変える方法を挙げることができる。図１は、液体試料導入時におけるＵ字型構造を有する計量部本体に印加される遠心力の方向と計量される液体試料の体積との関係を示す模式図である。図１（ａ）に示されるように、計量部本体に対してほぼ直角に遠心力Ｆが印加される場合には、Ｕ字型構造を有する計量部本体に、ほぼ完全に液体試料が満たされる。一方、図１（ｂ）に示されるように、計量部本体に対して斜め方向の遠心力Ｆが印加される場合には、Ｕ字型構造を有する計量部本体が液体試料によって完全に満たされることはなく、計量される液体試料の体積は、図１（ａ）の場合と比較して小さくなる。このように、遠心力の印加方向を調整することによって計量する液体試料の体積を制御することが可能である。通常、遠心力の印加は、チップを回転装置に載置してチップを回転させることにより行なうが、遠心力の印加方向の調整は、チップを回転装置に載置する際の載置位置（載置角度）を調整することにより行なうことができる。すなわち、所望の方向の遠心力が印加されるよう、回転装置の回転軸に対するチップの位置（角度）を調整する。
【００２５】
本発明は、上記例と同様に、異なる体積の液体試料を計量することができるチップを提供し、その計量部は、液体試料を導入するために利用される遠心力または液体試料を排出するために利用される遠心力の方向や強さに応じて、異なる体積の液体試料を計量できることを特徴とする。上記例においては所望の体積の液体試料を計量しようとする場合、精密な遠心力方向の制御が必要とされる一方、本発明のチップにおいては、比較的自由度の高い遠心力方向を採用することができ、またそれが有する計量部の構造に起因して、異なる体積の液体試料を精度よく、しかも再現性よく計量することができる。以下、実施の形態を示して、本発明を詳細に説明する。
【００２６】
＜第１の実施形態＞
図２は、本発明の第１の実施形態のチップにおける計量部を模式的に示す平面図である。図２に示される計量部２０１は、液体試料を計量するための計量部本体２０２と、計量部本体２０２の一端に接続された第１の開口２０３と、計量部本体２０２の他端に接続された第２の開口２０４と、流路２０５を介して計量部本体２０２に接続された廃液溜２０６と、を含み、計量部本体２０２における第１の開口２０３側の内壁は、一定の容積をもつ、１つの凹部２０７を有している。図２に示される計量部において、第１の開口２０３は、液体試料を導入するための開口であるが、計量された液体試料を排出する排出口ともなり得る。また、第２の開口２０４は、液体試料排出口として機能するものである。廃液溜２０６は、液体試料を導入した際に計量部本体２０２から溢れ出る過剰な液体試料を貯留させるためのものである。
【００２７】
本実施形態のチップが有する計量部の大きな特徴は、計量部本体２０２における第１の開口２０３側の内壁が１つの凹部２０７を有している点にある。このような構成により、液体試料を排出するために用いられる遠心力の方向を変える、すなわちチップを回転させる際の回転中心となる回転軸の、チップに対する位置を変えることによって、計量される液体試料の体積を変えることが可能となる。
【００２８】
ここで、計量部本体２０２の形状は特に限定されるものでなく、計量する量を考慮して適宜選択されるものである。また、凹部２０７の形状も特に限定されるものではなく、Ｕ字形状の窪みであってもよく、または、たとえば四角形状等の他の形状の窪みであってもよい。凹部の数は１つの計量部本体２０２に対して１つであってもよく、複数であってもよい。また、図２においては、凹部２０７は、第１の開口２０３側の内壁に設けられているが、これの代わりに、またはこれとともに第２の開口２０４側の内壁に設けることもできる。ただし、第１の開口２０３側および第２の開口２０４側の内壁の双方に凹部２０７をそれぞれ１つ設ける場合には、それらは異なる容積を有している必要がある。なお、流路２０５の内径は特に限定されるものではなく、たとえば５０〜１０００μｍ程度である。
【００２９】
次に、同じく図２を参照して、本実施形態のチップを用いた液体試料の計量方法を説明する。当該計量方法は、基本的に次の（ａ）および（ｂ）の工程を含む。
（ａ）前記第１の回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して、液体試料をチップ内の計量部に導入する工程、
（ｂ）計量されるべき液体試料の体積に応じて選択された前記第２の回転軸または前記第３の回転軸のいずれかを中心とした回転による遠心力を利用して、計量された液体試料を計量部から排出する工程。
【００３０】
以下、各工程について詳細に説明する。まず、第１の回転軸を中心とする回転による遠心力を利用して液体試料を第１の開口２０３から計量部本体２０２に導入する（工程（ａ））。第１の回転軸とは、たとえば図２に示される回転軸Ａのように、液体試料をチップの流体回路内に導入するための開口部（図示せず）から導入された液体試料が計量部本体２０２内に流れ込むことを可能にするような遠心力をもたらす回転軸である。チップへの遠心力の印加は、典型的にはチップを回転装置に載置してチップを回転させることにより行なう。このとき、過剰の液体試料は流路２０５を通って廃液溜２０６にて貯留される。これにより、計量部本体２０２が液体試料で満たされる。
【００３１】
続く工程において、計量されるべき液体試料の体積に応じて選択された第２の回転軸または第３の回転軸のいずれかを中心とした回転による遠心力を利用して、第１の開口２０３または第２の開口２０４より、計量された液体試料を計量部から排出する（工程（ｂ））。本実施形態のチップにおいては、液体試料を第１の開口２０３から排出させるか、第２の開口２０４から排出させるかにより、排出される液体試料の体積が異なり、液体試料を排出させる開口の選択は、第２の回転軸または第３の回転軸のいずれを選択するかに依存する。ここで、第２の回転軸とは、たとえば図２に示される回転軸Ｂのように、液体試料が計量部本体２０２から第２の開口２０４を通って排出されることを可能にするような遠心力をもたらす回転軸である。また、第３の回転軸とは、たとえば図２に示される回転軸Ｃのように、液体試料が計量部本体２０２から第１の開口２０３を通って排出されることを可能にするような遠心力をもたらす回転軸である。
【００３２】
たとえば、図２に示される回転軸Ｂを中心にチップを回転させたときには、液体試料は第２の開口２０４から排出されるが、このとき排出された液体試料の体積は、計量部本体２０２内に存在していた液体試料の容積と同じになる。一方、回転軸Ｃを中心とした回転により液体試料を排出させるときには、液体試料は第１の開口２０３から排出されるが、このとき凹部２０７内に液体試料が残留するため、第１の開口２０３から排出される液体試料の体積は、第２の開口２０４から排出させる場合と比較して凹部２０７の容積の分だけ小さい。このように、回転軸の選択により、すなわち、遠心力の方向を変えることにより、計量部本体２０２から排出される液体試料の体積を変えることができる。なお、液体試料の排出の際、廃液溜２０６に貯留された液体試料は、第２の回転軸または第３の回転軸を中心とした回転によっても廃液溜２０６に留まったままである。なお、計量部本体２０２から排出された液体試料は、チップ内の計量部とは異なる部分において、必要な処理に供される。たとえば、計量された液体試料は、混合部において反応試剤と混合される。
【００３３】
＜第２の実施形態＞
図３は、本発明の第２の実施形態のチップにおける計量部を模式的に示す平面図である。図３に示される計量部３０１は、第１の計量部本体３０２を有し、その一端が第１の開口３０３である第１の流路３０４と、第２の計量部本体３０５を有する第２の流路３０６と、その一端が第２の開口３０７である第３の流路３０８と、その一端が第１の廃液溜３０９に接続された第４の流路３１０と、その一端が第２の廃液溜３１１に接続された第５の流路３１２と、を含む。そして、第１の流路３０４の他端、第２の流路３０６の一端および第４の流路３１０の他端は、第１の合流部３１３にて互いに接続されており、また、第２の流路３０６の他端、第３の流路３０８の他端および第５の流路３１２の他端は、第２の合流部３１４にて互いに接続されている。このように、本実施形態のチップの計量部は、２つの計量部本体と２つの廃液溜とが複数の流路を介して連結された構造を有している。また、計量部本体３０２と計量部本体３０５とは同じ高さに位置するのではなく、計量部本体３０２がより高い位置に配置される。ここで、「高い」とは、液体試料を計量部３０１に導入するために利用される第１の回転軸との距離が短いことをいう。なお、上記各流路の内径は、十分に細いことが好ましく、具体的には５０〜１０００μｍ程度であることが好ましく、１００〜３００μｍ程度であることがより好ましい。また、第１の流路３０４および第２の流路３０６は、第１の開口３０３から第２の開口３０７へ向かうに従い、第１の回転軸（たとえば、図３の回転軸Ａ）から離れる方向へ傾斜していることが好ましい。
【００３４】
図３に示される計量部の構造をより詳細に説明する。図４は、本実施形態における第１の合流部３１３を拡大して示す平面図である。図４に示されるように、第１の合流部３１３は、第２の流路３０６と第４の流路３１０とが交わる部分における壁面Ｉが、第２の回転軸と壁面Ｉ上の第１の回転軸に最も近い点ａとを結ぶ線に直交し、該点ａを通る直線Ｘに対して、第２の回転軸から離れる方向へ傾きを有するように構成される。ここで、第１の回転軸は、たとえば図３において回転軸Ａとして例示されており、第２の回転軸は、たとえば図３および図４において回転軸Ｂとして例示されている。
【００３５】
また、図５は、本実施形態における第２の合流部３１４を拡大して示す平面図である。図５に示されるように、第２の合流部３１４は、第２の流路３０６と第３の流路３０８または第５の流路３１２とが交わる部分における壁面ＩＩが、第３の回転軸と壁面ＩＩ上の第１の回転軸に最も遠い点ｂとを結ぶ線に直交し、該点ｂを通る直線Ｙに対して、第３の回転軸から離れる方向へ傾きを有するように構成される。ここで、第１の回転軸は、たとえば図３において回転軸Ａとして例示されており、第３の回転軸は、たとえば図３および図５において回転軸Ｃとして例示されている。なお、図５（ａ）において、壁面ＩＩは、第２の流路３０６と第５の流路３１２とが交わる部分における壁面であり、図５（ｂ）において、壁面ＩＩは、第２の流路３０６と第３の流路３０８とが交わる部分における壁面であるとみなされる。
【００３６】
ここで、直線ＸまたはＹと壁面ＩまたはＩＩとがなす角度は、第２の回転軸や第３の回転軸をどこに採るかにより変わるものであるが、本実施形態においては、それぞれの回転軸について、少なくともある一点を採用したときに上記壁面Ｉおよび壁面ＩＩに関する要求を満足すればよい。少なくともその回転軸を採用すれば、本発明の目的が達成されるからである。
【００３７】
以上のような構成の本発明に係る計量部によれば、液体試料を排出するために用いられる遠心力の方向を変える、すなわちチップを回転させる際の回転中心となる回転軸の、チップに対する位置を変えることによって、計量される液体試料の体積を変えることが可能となる。
【００３８】
次に、図３を参照して、本実施形態のチップを用いた液体試料の計量方法を説明する。まず、第１の回転軸を中心とする回転による遠心力を利用して液体試料を第１の開口３０３から計量部本体３０２および３０５に導入する（工程（ａ））。第１の回転軸とは、たとえば図３に示される回転軸Ａのように、液体試料をチップの流体回路内に導入するための開口部（図示せず）から導入された液体試料が計量部本体３０２および３０５内に流れ込むことを可能にするような遠心力をもたらす回転軸である。チップへの遠心力の印加は、典型的にはチップを回転装置に載置してチップを回転させることにより行なう。このとき、過剰の液体試料は第５の流路３１２を通って廃液溜３１１にて貯留される。これにより、計量部本体３０２および３０５が液体試料で満たされる。
【００３９】
続く工程において、計量されるべき液体試料の体積に応じて選択された第２の回転軸または第３の回転軸のいずれかを中心とした回転による遠心力を利用して、第１の開口３０３または第２の開口３０７より、計量された液体試料を計量部から排出する（工程（ｂ））。本実施形態のチップにおいては、液体試料を第１の開口３０３から排出させるか、第２の開口３０７から排出させるかにより、排出される液体試料の体積が異なり、液体試料を排出させる開口の選択は、第２の回転軸または第３の回転軸のいずれを選択するかに依存する。ここで、第２の回転軸とは、たとえば図３に示される回転軸Ｂのように、液体試料が第１の開口３０３を通って排出されることを可能にするような遠心力をもたらす回転軸である。また、第３の回転軸とは、たとえば図３に示される回転軸Ｃのように、液体試料が第２の開口３０７を通って排出されることを可能にするような遠心力をもたらす回転軸である。
【００４０】
たとえば、図３に示される回転軸Ｂを中心にチップを回転させたときには、第１の計量部本体３０４で計量された液体試料のみが第１の開口３０３から排出される一方、第２の計量部本体３０５で計量された液体試料は、第１の廃液溜３０９に移送されて第１の開口３０３から排出されない。したがって、実質的に計量されて排出される液体試料の体積は、第１の計量部本体３０２で計量された液体試料の体積となる。これに対し、回転軸Ｃを中心にチップを回転させたときには、第１の計量部本体３０２および第２の計量部本体３０５で計量された液体試料が第２の開口３０７より排出されることとなる。このように、回転軸の選択により、すなわち、遠心力の方向を変えることにより、計量部から排出される液体試料の体積を変えることができる。
【００４１】
＜第３の実施形態＞
図６は、本発明の第３の実施形態のチップにおける計量部を模式的に示す平面図である。図６に示される計量部は、略直線上に縦に並んだ、内容積の異なる第１の計量部本体６０１と第２の計量部本体６０２と、を含み、第１の計量部本体６０１の底部には、第２の計量部本体６０２の方向に向けられた開口部６０３を有する流路６０４が接続されている。ここで、略直線上とは、第１の計量部本体６０１のおよそ真下に第２の計量部本体６０２が配置されることを意味し、これにより流路６０４の開口部６０３から流出した液体試料が第２の計量部本体６０２内に入ることを保証する。このような構造によれば、液体試料を導入するために利用される遠心力の強さに応じて、異なる体積の液体試料を計量することが可能となる。
【００４２】
ここで、第１の計量部本体６０１および第２の計量部本体６０２の形状は特に限定されるものでなく、計量する量を考慮して適宜選択されるものである。たとえば、図６に示されるようなＵ字形状とすることができる。また、第１の計量部本体６０１の内容積は第２の計量部本体６０２の内容積より大きいことが好ましい。流路６０４の断面形状は特に制限されるものではなく、たとえば四角形状または円形状を挙げることができる。流路６０４の内径についても特に制限されるものではなく、たとえば５０〜１０００μｍ程度である。
【００４３】
次に、同じく図６を参照して、本実施形態のチップを用いた液体試料の計量方法を説明する。なお、図６において第１の計量部本体６０１の内容積は第２の計量部本体６０２の内容積より大きいものとする。当該計量方法は、基本的に次の（ｃ）および（ｄ）の工程を含む。
（ｃ）計量されるべき液体試料の体積に応じて強さの調節された、第１の回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して、液体試料をチップ内の計量部に導入する工程、
（ｄ）第１の回転軸とは異なる回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して、計量された液体試料を計量部から排出する工程。
【００４４】
以下、各工程について詳細に説明する。まず、計量されるべき液体試料の体積に応じて強さの調節された、第１の回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して、液体試料をチップ内の計量部に導入する（工程（ｃ））。導入された液体試料は、第１の計量部本体６０１または第２の計量部本体６０２のいずれかで計量されることとなる。第１の回転軸とは、たとえば図６に示される回転軸Ａのように、液体試料をチップの流体回路内に導入するための開口部（図示せず）から導入された液体試料が第１の計量部本体６０１内に流れ込むことを可能にするような遠心力をもたらす回転軸である。チップへの遠心力の印加は、典型的にはチップを回転装置に載置してチップを回転させることにより行なう。
【００４５】
このとき、第１の回転軸を中心とした回転による遠心力の強さは、液体試料が第１の計量部本体６０１または第２の計量部本体６０２のいずれで計量させるかに応じて選択される。すなわち、第１の計量部本体６０１の底部には流路６０４が設けられており、その開口部６０３は第２の計量部本体６０２の方向に向けられているが、遠心力が比較的小さい場合には、第１の計量部本体６０１に導入された液体試料は、流路６０４を通ることができず第１の計量部本体６０１に留まり、第１の計量部本体６０１にて計量される。一方、遠心力が比較的大きい場合には、液体試料は流路６０４を通って第２の計量部本体６０２に至り、第２の計量部本体６０２にて計量される。第１の計量部本体６０１から第２の計量部本体６０２に移送された液体試料のうち、第２の計量部本体６０２の内容積を越える過剰分は、図示されていない廃液溜にて貯留される。
【００４６】
ここで、液体試料を第２の計量部本体６０２に導入するために必要な遠心力の強さは、液体試料の種類、流路６０４の内径等に依存するものであり、これらに応じて適宜調整される。具体的な一例を示せば、液体試料が水であり、流路６０４が３００μｍ×２００μｍ角の断面形状を有し、該流路５０４と回転軸との距離が６０ｍｍである場合、液体試料が該流路６０４を通過し第２の計量部本体６０２に導入されるのに必要な回転数は５００〜７００ｒｐｍ程度以上である。
続く工程において、上記第１の回転軸とは異なる回転軸を中心とした回転による遠心力を利用して、計量された液体試料を計量部から排出する（工程（ｄ））。このとき、液体試料が第１の計量部本体６０１で計量されていた場合には、より大きい体積の液体試料が排出され、液体試料が第２の計量部本体６０２で計量されていた場合には、より小さい体積の液体試料が排出される。このように、液体試料を導入するために利用される遠心力の強さを変えることにより、計量部から排出される液体試料の体積を変えることができる。
【００４７】
以上のように、本発明のチップは計量部に特徴を有するが、流体回路の計量部以外の構造は、従来公知のものを採用することができる。図７は、本発明のチップの一例を模式的に示す平面図である。以下、図７を参照して、本発明のチップを用いた血液試料の検査方法を簡単に述べる。まず、全血、血しょう、血清等の血液試料が試料導入部７０１より流体回路内に導入される。導入された血液試料は、たとえば回転軸Ｄを中心した回転による遠心力によって、計量部７０２に運ばれ計量される。なお、図７に示される計量部７０２の構造は単に概念的に記載したものであって、実際には図２、図３または図６に示されるような構造を有する。本発明のチップにおいては、上記したように、液体試料を導入するために利用される遠心力または液体試料を排出するために利用される遠心力の強さまたは方向に応じて、異なる体積の液体試料を計量することが可能である。ついで、計量された試料は、たとえば回転軸Ｅを中心した回転による遠心力によって、第１の混合部７０４に運ばれ、別方向の遠心力により第１の反応試剤保持部７０５から運ばれてきた反応試剤１と混合される。次に、該混合液は、第２の混合部７０６に運ばれ、別方向の遠心力により第１の反応試剤保持部７０７から運ばれてきた反応試剤２とさらに混合される。このようにして第２の混合部７０６において得られた混合液は、検出部７０８に導入され、該検出部７０８に光を照射し、出射される光の強度等を検出するなどの方法により、混合液内の対象成分の検出が行なわれる。なお、上記一連の操作途中において、別の操作が行なわれることがあってもよい。たとえば、試料導入部７０１と計量部７０２との間に血液分離部を設けたり、あるいは反応試剤保持部７０５と第１の混合部７０４との間に計量部を設けてもよい。
【００４８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】液体試料導入時におけるＵ字型構造を有する計量部本体に印加される遠心力の方向と計量される液体試料の体積との関係を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態のチップにおける計量部を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態のチップにおける計量部を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における第１の合流部を拡大して示す平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における第２の合流部を拡大して示す平面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態のチップにおける計量部を模式的に示す平面図である。
【図７】本発明のチップの一例を模式的に示す平面図である。
【図８】従来のチップの一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
２０１，３０１  計量部、２０２  計量部本体、２０３，３０３  第１の開口、２０４，３０７  第２の開口、２０５，６０４  流路、２０６  廃液溜、２０７  凹部、３０２，６０１  第１の計量部本体、３０４  第１の流路、３０５，６０２  第２の計量部本体、３０６  第２の流路、３０８  第３の流路、３０９  第１の廃液溜、３１０  第４の流路、３１１  第２の廃液溜、３１２  第５の流路、３１３  第１の合流部、３１４  第２の合流部、６０３  開口部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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