(57)【要約】【課題】使用するマイクロデバイスの小型化、精密な分析及び安価な実施が可能な試料注入方法、並びに、精密な分析が可能な小型のマイクロデバイスを提供する。【解決手段】  第１の開口部１６にバッファを導入し、第１の開口部１６を加圧して注入路２４内をバッファで満たす。そして、注入路２４内及び第２の開口部１８内のバッファが導入流路２８内又は定量路２６内にほぼ移動されないようにしつつ、第３の開口部２０に試料を導入し、第１及び第２の開口部１６，１８にバッファを導入し、第１の開口部１６内のバッファと第２の開口部１８内のバッファとの間に電圧を印加する。さらに、第３の開口部２０を加圧して、注入路２４内のバッファがほぼ移動されないようにしつつ導入流路２８内と定量路２６内とを試料で満たし、電気浸透現象により、定量路２６内の定量の試料を導入流路２８内の試料から分離して主流路２２内で第２の開口部１８から第１の開口部１６に向かう方向に移動させて定量の試料を注入する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路が形成されているマイクロデバイスを用いて所定の体積の試料を注入する試料注入方法であって、
主流路の一方の端部と外部とを連通している第１の開口部にバッファを導入する工程と、
前記第１の開口部を、前記主流路の他方の端部と外部とを連通している第２の開口部及び前記主流路から分岐している導入流路の端部と外部とを連通している第３の開口部よりも高い圧力にして、前記主流路における前記第１の開口部と前記導入流路における分岐部との間の部分をなしている注入路内を前記バッファで満たす工程と、
前記第３の開口部に試料を導入する工程と、
前記第１及び第２の開口部にバッファを導入し、前記第１の開口部内の前記バッファと前記第２の開口部内の前記バッファとの間に電圧を印加する工程と、
前記第３の開口部を前記第1及び第２の開口部よりも高い圧力にして、前記導入流路内と、前記所定の体積に等しい容積を有し前記主流路の前記導入流路の分岐部と前記第２の開口部との間の部分をなしている定量路内とを前記試料で満たす工程と、
電気浸透現象により、前記定量路内における前記所定の体積の前記試料を前記導入流路内の前記試料から分離して前記主流路内で前記第２の開口部から前記第１の開口部に向かう方向に移動させる工程とを、
具備することを特徴とする試料注入方法。
【請求項２】
前記定量路の内面と前記導入流路の内面とは疎水性を有することを特徴とする請求項１の試料注入方法。
【請求項３】
前記注入路は、前記定量路及び前記導入流路よりも大きな流路抵抗を有することを特徴とする請求項１の試料注入方法。
【請求項４】
前記試料で満たす工程は、前記試料が前記第２の開口部に到達したときに前記第１の開口部内の前記バッファと前記第２の開口部内の前記バッファとの間で流れ始めた電流を検知して、前記第1及び第２の開口部と前記第３の開口部との間の圧力差を解除する工程を含むことを特徴とする請求項１の試料注入方法。
【請求項５】
前記移動させる工程は、前記第１及び第２の開口部における前記バッファの液面高さを前記第３の開口部における前記試料の液面高さより高くしておく工程を含むことを特徴とする請求項１の試料注入方法。
【請求項６】
前記注入路の内面は、親水性を有することを特徴とする請求項１の試料注入方法。
【請求項７】
少なくとも１つの主流路が形成されているマイクロデバイスを用いて所定の体積の試料を注入するためのマイクロデバイスであって、
前記主流路の一方の端部と他方の端部との各々を外部と連通し、バッファが導入され、各々内のバッファ間に電圧が印加される第１及び第２の開口部と、
前記主流路から分岐している導入流路と、
前記導入流路の端部と外部とを連通し、試料が導入される第３の開口部と、
前記主流路の前記導入流路の分岐部と前記第２の開口部との間の部分をなし、前記所定の体積に等しい容積を有する定量路と、
前記主流路の前記第１の開口部と前記導入流路の分岐部との間の部分をなし、前記第３の開口部を前記第１及び第２の開口部よりも高い圧力にして前記定量路内又は前記導入流路内で試料を移動させる場合に前記注入路内でバッファがほぼ移動されないような前記定量路及び前記導入流路よりも大きな流路抵抗を有する注入路と、
前記導入流路及び前記定量路の内面に設けられ、前記注入路内又は第２の開口部内のバッファが前記導入流路内又は前記定量路内にほぼ移動されないような疎水性を有する疎水部とを、
具備することを特徴とするマイクロデバイス。
【請求項８】
前記主流路の外部とのインターフェイス部分は、前記第１乃至３の開口部のみであることを特徴とする請求項７のマイクロデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆるμＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）で使用される定量の試料を注入するための試料注入方法及びマイクロデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆるμＴＡＳで定量の試料を注入するために、様々な試料注入方法が使用されている。例えば、非特許文献１乃至５並びに特許文献１及び２には、電気浸透現象を利用した試料注入方法が開示されている。
【０００３】
非特許文献１乃至５並びに特許文献１及び２の試料注入方法では、図６（Ａ）及び６（Ｂ）に示すような板状のマイクロデバイス４０，４２が使用される。これらマイクロデバイス４０，４２には、互いに交差して所定の体積の共通部分４４をなす導入流路４６と主流路４８とが形成されている。これら導入流路４６と主流路４８とは、図６（Ａ）に示す「十字」形状又は図６（Ｂ）に示す「ダブルＴ字」形状である。
【０００４】
マイクロデバイス４０，４２の上面には、流路の各端部と外部とを連通している４つの開口部が形成されている。主流路４８の各端部に形成されている開口部は、バッファが導入されるバッファ溜５０，５２である。また、導入流路４６の一端部に形成されている開口部は、試料が導入される試料導入口５４であり、他端部に形成されている開口部は排出口５６である。
【０００５】
非特許文献１乃至５並びに特許文献１及び２の試料注入方法では、まず、導入流路４６の試料導入口５４に試料を導入する。次に、導入流路４６の両端部に電圧を印加して電気浸透現象を生じさせ、図７（Ａ）に矢印で示すように、試料導入口５４の試料を導入流路４６内で試料導入口５４から排出口５６に向かって移動させる。そして、図７（Ｂ）に示すように、導入流路４６を試料で満たし、共通部分４４に試料の一部を位置させる。この後、導入流路４６の両端部への電圧の印加を除去する。
【０００６】
そして、主流路４８の両端部に電圧を印加して電気浸透現象を生じさせ、図７（Ｃ）に矢印で示すように、共通部分４４内の試料を導入流路４６内の他の試料と分離して主流路４８内で一方の端部へと移動させる。このようにして共通部分４４の体積に等しい量の試料が分離される。この定量試料を主流路４８に配設されている図示しない分析部に注入して分析を行う。
【０００７】
また、特許文献２の試料注入方法では、導入流路４６内を移動される試料の一部が共通部分４４に的確に位置されるように、また、共通部分４４内の試料を主流路４８内で一端部に向かって移動させる際に導入流路４６内の試料が連続して主流路４８に入り込まないように、導入流路４６の両端部又は主流路４８の両端部に印加される電圧を状況に応じて調節することが行われる。
【０００８】
また、特許文献３の試料注入方法では、非特許文献１乃至５並びに特許文献１及び２と同様のマイクロデバイス４０，４２を用いている。特許文献３の試料注入方法では、主流路４８内又は導入流路４６内で液体を移動する駆動力として電気浸透現象を利用していない。代わって、主流路４８の両端部の開口部あるいは導入流路４６の両端部の開口部に圧力差を生じさせて液体を駆動する。
【非特許文献１】Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  １９９２，６４，ｐ．１９２６〜１９３２
【非特許文献２】Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  １９９３，６５，ｐ．１４８１〜１４８８
【非特許文献３】Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ２００１，７３，ｐ．２６５６〜２６６２
【非特許文献４】Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ２００２，７４，ｐ．１２２３〜１２３１
【非特許文献５】Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ２００２，７４，ｐ．１９５２〜１９６１
【特許文献１】特表２０００−５１３８１３号公報
【特許文献２】特開２０００−７４８８０号公報
【特許文献３】特開２００２−５４２４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
マイクロデバイス４０，４２において、試料導入口５４や排出口５６といった外部とのインターフェイス部分には広い面積が必要である。ここで、非特許文献１乃至５及び特許文献１乃至３の試料注入方法では，試料導入口５４、排出口５６、２つのバッファ溜５０，５２という少なくとも４つのインターフェイス部分が必要である。このため、非特許文献１乃至５及び特許文献１乃至３の試料注入方法では、マイクロデバイス４０，４２を充分に小さくすることができない、これは、１つのマイクロデバイス４０，４２に試料注入のための流路を複数配設する場合に特に問題となる。
【００１０】
また、非特許文献１乃至５並びに特許文献１及び２の試料注入方法では、導入流路４６内で試料導入口５４から排出口５６へと試料を移動させる際に、導入流路４６の両端部に電圧を印加する必要がある。このため、導入流路４６内の試料は電気泳動された状態になる。この結果、導入流路４６内に位置された試料は、位置によって成分組成が本来の成分組成とは異なったものとなる可能性がある。従って、共通部分４４に移動された試料の成分組成も本来の成分組成とは異なったものとなる可能性がある。即ち、分析部に本来の成分組成とは異なった試料が注入されて、精密な分析を行うことができない可能性がある。
【００１１】
さらに、非特許文献１乃至５並びに特許文献１及び２の試料注入方法では、所定の体積の試料を正確に分離するために、各工程の各段階に応じて導入流路４６の両端部又は主流路４８の両端部に印加する電圧を複雑に調節することが必要である。例えば、特許文献２の試料注入方法では、各流路の両端部に印加する電圧の大きさを調節したり、導入流路４６の両端部から主流路４８の両端部へと電圧を切り替えたり、各流路の端部をフローティング電圧あるいは接地電圧にしたりする必要がある。このため、非特許文献１乃至５並びに特許文献１及び２の試料注入方法では、複雑な電源制御が必要となり、電源装置が高価になりがちである。
【００１２】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、使用するマイクロデバイスの小型化、精密な分析及び安価な実施が可能な試料注入方法、及び、精密な分析が可能な小型のマイクロデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、流路が形成されているマイクロデバイスを用いて所定の体積の試料を注入する試料注入方法であって、
主流路の一方の端部と外部とを連通している第１の開口部にバッファを導入する工程と、
前記第１の開口部を、前記主流路の他方の端部と外部とを連通している第２の開口部及び前記主流路から分岐している導入流路の端部と外部とを連通している第３の開口部よりも高い圧力にして、前記主流路における前記第１の開口部と前記導入流路における分岐部との間の部分をなしている注入路内を前記バッファで満たす工程と、
前記第３の開口部に試料を導入する工程と、
前記第１及び第２の開口部にバッファを導入し、前記第１の開口部内の前記バッファと前記第２の開口部内の前記バッファとの間に電圧を印加する工程と、
前記第３の開口部を前記第1及び第２の開口部よりも高い圧力にして、前記導入流路内と、前記所定の体積に等しい容積を有し前記主流路の前記導入流路の分岐部と前記第２の開口部との間の部分をなしている定量路内とを前記試料で満たす工程と、
電気浸透現象により、前記定量路内における前記所定の体積の前記試料を前記導入流路内の前記試料から分離して前記主流路内で前記第２の開口部から前記第１の開口部に向かう方向に移動させる工程とを、
具備することを特徴とする試料注入方法である。
【００１４】
請求項２の発明は、前記定量路の内面と前記導入流路の内面とは疎水性を有することを特徴とする請求項１の試料注入方法である。
【００１５】
そして、本請求項２の発明では、定量路の内面と導入流路の内面とを疎水性とすることにより、上記バッファで満たす工程の後上記電圧を印加する工程まで、注入路内及び第２のバッファ内のバッファが導入流路内又は定量路内にほぼ移動されないようにしたものである。
【００１６】
請求項３の発明は、前記注入路は、前記定量路及び前記導入流路よりも大きな流路抵抗を有することを特徴とする請求項１の試料注入方法である。
【００１７】
そして、本請求項３の発明では、注入路を定量路及び導入流路よりも大きな流路抵抗を有するようにして、上記試料で満たす工程において、定量路内又は導入流路内で試料が移動される一方で注入路内のバッファがほぼ移動されないようにしたものである。
【００１８】
請求項４の発明は、前記試料で満たす工程は、前記試料が前記第２の開口部に到達したときに前記第１の開口部内の前記バッファと前記第２の開口部内の前記バッファとの間で流れ始めた電流を検知して、前記第1及び第２の開口部と前記第３の開口部との間の圧力差を解除する工程を含むことを特徴とする請求項１の試料注入方法である。
【００１９】
そして、本請求項４の発明では、上記試料で満たす工程において、試料が第２の開口部に到達したときに第１の開口部内のバッファと第２の開口部内のバッファとの間で流れ始めた電流を検知して、第1及び第２の開口部と第３の開口部との間の圧力差を解除することにより、第２の開口部内に試料が移動されないようにしたものである。
【００２０】
請求項５の発明は、前記移動させる工程は、前記第１及び第２の開口部における前記バッファの液面高さを前記第３の開口部における前記試料の液面高さより高くしておく工程を含むことを特徴とする請求項１の試料注入方法である。
【００２１】
そして、本請求項５の発明では、上記移動させる工程において、第１及び第２の開口部のバッファの液面高さを第３の開口部の試料の液面高さより高くしておき、定量路内の試料が導入流路内の試料から分離されて主流路内で第２の開口部から第１の開口部に向かう方向に移動される際に、導入流路内の試料が主流路内にほぼ移動されずに試料導入口に自然に戻っていくようにしたものである。
【００２２】
請求項６の発明は、前記注入路の内面は、親水性を有することを特徴とする請求項１の試料注入方法である。
【００２３】
そして、本請求項６の発明では、注入路の内面を親水性とすることにより、注入路内でバッファが円滑に移動され得るようにしたものである。
【００２４】
請求項７の発明は、少なくとも１つの主流路が形成されているマイクロデバイスを用いて所定の体積の試料を注入するためのマイクロデバイスであって、
前記主流路の一方の端部と他方の端部との各々を外部と連通し、バッファが導入され、各々内のバッファ間に電圧が印加される第１及び第２の開口部と、
前記主流路から分岐している導入流路と、
前記導入流路の端部と外部とを連通し、試料が導入される第３の開口部と、
前記主流路の前記導入流路の分岐部と前記第２の開口部との間の部分をなし、前記所定の体積に等しい容積を有する定量路と、
前記主流路の前記第１の開口部と前記導入流路の分岐部との間の部分をなし、前記第３の開口部を前記第１及び第２の開口部よりも高い圧力にして前記定量路内又は前記導入流路内で試料を移動させる場合に前記注入路内でバッファがほぼ移動されないような前記定量路及び前記導入流路よりも大きな流路抵抗を有する注入路と、
前記導入流路及び前記定量路の内面に設けられ、前記注入路内又は第２の開口部内のバッファが前記導入流路内又は前記定量路内にほぼ移動されないような疎水性を有する疎水部とを、
具備することを特徴とするマイクロデバイスである。
【００２５】
そして、本請求項７の発明では、第１の開口部にバッファを導入し、第１の開口部を第２及び第３の開口部よりも高い圧力にして注入路内をバッファで満たし、そして、疎水部の作用により注入路内及び第２の開口部内のバッファが導入流路内又は定量路内にほぼ移動されないようにしつつ、第３の開口部に試料を導入し、第１及び第２の開口部にバッファを導入し、第１の開口部内のバッファと第２の開口部内のバッファとの間に電圧を印加し、さらに、第３の開口部を第1及び第２の開口部よりも高い圧力にして、定量路及び導入流路の流路抵抗よりも大きな注入路の流路抵抗によって注入路内のバッファがほぼ移動されないようにしつつ導入流路内と定量路内とを試料で満たし、電気浸透現象により、定量路内の定量の試料を導入流路内の試料から分離して主流路内で第２の開口部から第１の開口部に向かう方向に移動させて定量の試料を注入するようにしたものである。
【００２６】
請求項８の発明は、前記主流路の外部とのインターフェイス部分は、前記第１乃至３の開口部のみであることを特徴とする請求項７のマイクロデバイスである。
【００２７】
そして、本請求項８の発明では、主流路の外部とのインターフェイス部分を第１乃至３の開口部のみとしたものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、小型化されたマイクロデバイスを使用して、精密な分析が可能な試料注入を安価に行うことが可能となっており、また、精密な分析が可能な小型のマイクロデバイスが実現されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施形態を図１乃至４を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態の試料注入方法に使用するマイクロデバイス２の概略構成を示す。このマイクロデバイス２は、親水性を有する素材からなる２枚の板状部材を互いに張り合わすことにより形成されている。本実施形態では、板状部材としてガラス板が使用されている。
【００３０】
図２（Ａ）に、マイクロデバイス２を形成する第1のガラス板４を示す。この第１のガラス板４の一面には、溝６が形成されている。この溝６の長手方向に垂直な断面は、全体に渡ってほぼ一定であり、例えば、図２（Ｂ）に示されるような長方形である。この長方形は、例えば、幅１００μｍ、深さ５０μｍである。
【００３１】
本実施形態では、この溝６はエッチング加工によって形成されている。溝６の加工法としては、フォトリソグラフィーによるパターニングの後、フッ酸によって処理するウェット法、レーザー、イオンビーム等によって加工するドライ法等がある。
【００３２】
図３に、マイクロデバイス２を形成する第２のガラス板８を示す。この第２のガラス板８は、第１のガラス板４の溝６が形成されている面に張り合わされている。第２のガラス板８には、３つの貫通孔１０，１２，１４が形成されている。これら貫通孔１０，１２，１４は、例えば、φ３程度である。貫通孔１０，１２，１４は、第1のガラス板４の溝６の端部と外部とを連通している。
【００３３】
再び図１を参照すると、２つの貫通孔１０，１２によって、バッファが滴下される第1及び第２のバッファ溜（第１及び第２の開口部）１６，１８が形成されている。これら第１及び第２のバッファ溜１６，１８は、第１のバッファ溜１６内のバッファと第２のバッファ溜１８内のバッファとの間に電圧を印加するための電極３０ａ，３０ｂ（図４参照）が挿入され得る形状となっている。さらに、これら電極３０ａ，３０ｂには、これら電極３０ａ，３０ｂ間に流れる電流を検知するための電流検知手段が配設されている。また、残りの１つの貫通孔１４によって、試料が導入される試料導入口（第３の開口部）２０が形成されている。
【００３４】
貫通孔１０，１２，１４の穴径によって、第1及び第２のバッファ溜１６，１８並びに試料導入口２０の容積が規定される。本実施形態では、第１及び第２のバッファ溜１６，１８の容積と試料導入口２０の容積は、ほぼ同じとなっている。しかしながら、試料の量は微量であるため、試料導入口２０の容積を第1及び第２のバッファ溜１６，１８の容積よりも小さくすることが可能である。
【００３５】
第１のバッファ溜１６と第２のバッファ溜１８との間に、主流路２２が形成されている。この主流路２２は、第１のバッファ溜１６側に配設された注入路２４と、第２のバッファ溜１８側に配設された定量路２６とによってなる。注入路２４には試料を分析するための図示しない分析部が配設されている。定量路２６は所定の長さＬを有し、後述するように、この長さＬがサンプルプラグ長を規定し、定量路２６の容積と同じ体積の試料が一度に分析部へと注入されるようになっている。
【００３６】
注入路２４と定量路２６との接続部において、導入流路２８が主流路２２から分岐している。導入流路２８の端部には上記した試料導入口２０が配設されている。
【００３７】
定量路２６と導入流路２８の内面は、疎水基によって修飾されており、疎水性を有する。また、注入路２４は親水性である。このため、注入路２４並びに第１及び第２のバッファ溜１６，１８がバッファで満たされている状態であっても、第１のバッファ溜１６と第２のバッファ溜１８と試料導入口２０とに各々加えられている圧力がほぼ等しいならば、定量路２６内及び導入流路２８内にバッファが移動されない構成となっている。
【００３８】
また、注入路２４は定量路２６及び導入流路２８よりも充分に長くなっている。注入路２４、定量路２６及び導入流路２８の長手方向に垂直な断面は全体に渡ってほぼ一定であるから、注入路２４の流路抵抗は定量路２６及び導入流路２８の流路抵抗よりもはるかに大きくなっている。このため、主流路２２及び第１のバッファ溜１６がバッファで満たされている状態、あるいは、注入路２４並びに第１及び第２のバッファ溜１６，１８がバッファで満たされ、試料導入口２０が試料で満たされている状態で、試料導入口２０を加圧した場合に、導入流路２８内及び定量路２６内でバッファあるいは試料が移動される一方で注入路２４内のバッファは移動されない構成となっている。
【００３９】
次に、図４を用いて、上記構成の本実施形態の試料注入方法について説明する。特に明示しない場合には、第１及び第２のバッファ溜１６，１８並びに試料導入口２０は大気圧下にあるとする。
【００４０】
まず、第１のバッファ溜１６にバッファを滴下して、第１のバッファ溜１６をバッファで満たす。そして、第１のバッファ溜１６を加圧して、注入路２４内をバッファで満たしていく。注入路２４内を満たしたバッファは、注入路２４と定量路２６との接続部に達する。定量路２６と導入流路２８とは疎水性であるが、第１のバッファ溜１６にさらに大きな圧力を加えることにより、図４（Ａ）に示すように定量路２６がバッファで満たされる。この際、図示されていないが、導入流路２８にもバッファの一部が導入される。この後、第１のバッファ溜１６への加圧を解除する。
【００４１】
そして、試料導入口２０に圧力を加える。この結果、導入流路２８内及び試料導入口２０内の気体によって、図４（Ｂ）に示されるように、導入流路２８内及び定量路２６内のバッファが第２のバッファ溜１８に追い出される。この際、注入路２４の流路抵抗は定量路２６及び導入流路２８の流路抵抗よりもはるかに大きいため、注入路２４内のバッファはほぼ移動されず、注入路２４内に気体はほとんど入らない。なお、図４（Ｂ）では、第２のバッファ溜１８内のバッファを図示していない。
【００４２】
この後、試料導入口２０への加圧を解除する。さらに、第２のバッファ溜１８にバッファを滴下して、第２のバッファ溜１８をバッファで満たす。この際、導入流路２８及び定量路２６は疎水性であるため、注入路２４及び第２のバッファ溜１８のバッファが導入流路２８及び定量路２６に流れ込むことはない。
【００４３】
続いて、試料導入口２０に試料を滴下して、試料導入口２０を試料で満たす。そして、図４（Ｃ）に示されるように、第１及び第２のバッファ溜１６，１８に電極３０ａ，３０ｂを挿入して、第１のバッファ溜１６内のバッファと第２のバッファ溜１８内のバッファとの間に電圧を印加する。この際、定量路２６は気体で満たされているため、第１のバッファ溜１６内のバッファと第２のバッファ溜１８内のバッファとの間に電流は流れない。
【００４４】
この状態で、試料導入口２０を加圧する。この結果、試料導入口２０内の試料は導入流路２８及び定量路２６を移動されて、図４（Ｄ）に示されるように導入流路２８及び定量路２６を満たす。ここで、試料は水溶性成分と脂溶性成分との両方を含むもの、例えば、血清や血漿を想定している。このため、試料は、試料導入口２０に加える圧力が比較的小さくても、疎水性を有する導入流路２８及び定量路２６を容易に移動することが可能である。
【００４５】
また、注入路２４の流路抵抗は定量路２６及び導入流路２８の流路抵抗よりも充分大きいため、試料により導入流路２８及び定量路２６を満たす際、注入路２４内のバッファはほぼ移動されない。このため、注入路２４内のバッファと定量路２６内の試料とは連続的に接続される。
【００４６】
ここで、試料が第２のバッファ溜１８に到達した瞬間、主流路２２は導通状態になり、電流検知手段により電流が検知される。電流が検知されたときに、試料導入口２０への加圧を解除する。この結果、試料は第２のバッファ溜１８内に移動されることなく、定量路２６内の第２のバッファ溜１８側の端部で停止される。
【００４７】
なお、第１及び第２のバッファ溜１６，１８へのバッファの滴下量並びに試料導入口２０への試料の滴下量は、導入流路２８及び定量路２６が試料で満たされた際に、第１及び第２のバッファ溜１６，１８のバッファの液面高さが試料導入口２０の試料の液面高さよりも高くなるように調節されている。
【００４８】
主流路２２が導通状態になると、電気浸透現象により、図４（Ｅ）の矢印Ａで示されるように、定量路２６内の試料が導入流路２８内の試料から分離されて主流路２２内を第２のバッファ溜１８から第１のバッファ溜１６へと向かう方向に移動される。分離されて移動される試料のサンプルプラグ長は定量路２６の長さＬに等しく、その体積は定量路２６の容積に等しい。分離されて移動された試料に代わって、第２のバッファ溜１８のバッファが主流路２２に流れ込む。
【００４９】
また、第１及び第２のバッファ溜１６，１８のバッファの液面高さが試料導入口２０の試料の液面高さよりも高くなっているため、導入流路２８内の試料は、図４（Ｅ）の矢印Ｂで示されるように、サイフォンの原理により試料導入口２０へと戻っていく。試料導入口２０へと戻っていく試料に代わって、主流路２２のバッファが導入流路２８に流れ込む。
【００５０】
注入路２４内を移動されている試料は、注入路２４の分析部に注入されて分析される。
【００５１】
なお、試料注入が終了した場合には、試料導入口２０を陰圧にして、導入流路２８内の試料を試料導入口２０へと移動させる。この後、試料導入口２０内の試料を除去し、第１のバッファ溜１６から、分離されて移動された試料を除去する。このようにして、マイクロデバイス２から試料が除去される。
【００５２】
そこで、本実施形態の試料注入方法にあっては次の効果を奏する。第１のバッファ溜１６、第２のバッファ溜１８及び試料導入口２０という３つのインターフェイス部分のみによって、定量の試料を注入することが可能となっている。このため、試料注入方法に使用するマイクロデバイス２を小型化することが可能となっている。また、インターフェイス部分の外付け機構を簡略化することが可能となっている。
【００５３】
そして、試料導入口２０を第１及び第２のバッファ溜１６，１８に対して加圧して、試料導入口２０内の試料を導入流路２８内及び定量路２６内で移動して定量路２６を試料で満たしている。このため、定量路２６内に試料を移動させる際には電気泳動現象が生じず、定量路２６内に位置された試料は本来の試料の成分組成と同一となっている。この定量路２６内の試料の全てを、電気浸透現象を利用して一度に分析部に注入している。このため、本来の試料の成分組成を損なうことなく、試料を分析部に注入することが可能となっている。従って、精密な分析を行うことが可能となっている。
【００５４】
そしてまた、電源は、第１のバッファ溜１６内のバッファと第２のバッファ溜１８内のバッファとに電圧を印加して、電気浸透現象により、定量路２６内の試料を主流路２２内で第１のバッファ溜１６から第２のバッファ溜１８に向かって移動させるためにのみ使用されている。このため、試料注入のための特別な電源を準備する必要がなく、試料注入を安価に行うことが可能となっている。
【００５５】
さらに、試料導入口２０を加圧して導入流路２８内及び定量路２６内を試料で満たす際には、第１のバッファ溜１６のバッファと第２のバッファ溜１８のバッファとの間に電圧を印加しておき、試料が第２のバッファ溜１８に到達したときに第１のバッファ溜１６のバッファと第２のバッファ溜１８のバッファとの間で流れ始めた電流を検知して試料導入口２０への加圧を解除しているため、定量路２６は第２のバッファ溜１８側の端部まで正確に満たされている。また、定量路２６内の定量の試料を導入流路２８内の試料から分離して主流路２２内で第２のバッファ溜１８から第１のバッファ溜１６に向かう方向に移動させる際には、第１及び第２のバッファ溜１６，１８のバッファの液面高さを試料導入口２０の試料の液面高さより高くしておき、導入流路２８内の試料が試料導入口２０に自然に戻っていくようにして、定量路２６内の試料に続いて導入流路２８内の試料が移動することを防止している。このため、正確な量の試料を分析部に注入することが可能となっており、定量性の高い分析を行うことが可能となっている。
【００５６】
さらにまた、注入路２４の内面は親水性を有し、注入路２４内でバッファが円滑に移動され得るようになっている。このため、第１のバッファ溜１６をバッファで満たし、第１のバッファ溜１６を加圧して注入路２４内をバッファで満たしていく際には、第１のバッファ溜１６にそれほど大きな圧力を加えることなく、定量路２６及び導入流路２８よりも充分長い注入路２４内を容易にバッファで満たすことが可能となっている。
【００５７】
図５に本発明の一実施形態の試料注入方法に使用するマイクロデバイスの変形例を示す。このマイクロデバイス３２は、一実施形態のマイクロデバイス２と同様な流路を複数有する。これら流路３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，…では、第１のバッファ溜１６、第２のバッファ溜１８及び試料導入口２０が直線的に順に配設されている。このような流路３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，…が、各々の主流路２２が互いにほぼ平行になるように複数並設されている。
【００５８】
以上説明した実施形態では、板状部材４，８としてガラスを用いているが、ガラスの代わりに疎水性を有する材料、例えばＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）樹脂を用いてもよい。このＰＤＭＳ樹脂は疎水性を備えているため、ガラスによる板状部材４，８の構成とは逆に、注入路２４を親水性処理することで、上述した実施形態における板状部材と同様の作用、効果を得ることができる。
【００５９】
次に、本出願の他の特徴的な技術事項を下記の通り付記する。  
記  
（付記項１）  ２枚の略透明の基板の少なくとも１枚のガラスに、幅および深さが１ｍｍ以下の溝があり、これらの基板を張り合わせることにより流路（毛細管）を構成するマイクロ流体デバイスにおいて、該デバイスが少なくとも１本の主流路を持ち、この主流路を横断することなく接続する１本の分岐流路を持ち、主流路は両端におよび分岐流路端部には開口が有り、分岐流路端部から主流路の１つの端部まで流路内壁が疎水基で修飾されていることを特徴とするマイクロデバイス、および該マイクロデバイスへの試料注入方法。
【００６０】
（付記項２）  上記主流路と上記分岐流路の分岐点から、主流路の１つの開口部までの流路内圧力損失が、前記分岐点から前記主流路のもう一方の開口部までの流路内圧力損失より大きくなるような位置に分岐点が設けられた付記項１に基づくマイクロ流体デバイス
（付記項３）マイクロデバイスへの液体注入手段に圧力差を用いる付記項１に基づくマイクロ流体デバイスへの試料注入方法
（付記項４）試料の注入完了を電流検出手段で行う付記項１に基づくマイクロ流体デバイスへの試料注入方法
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、使用するマイクロデバイスの小型化、精密な分析及び安価な実施が可能であり、いわゆるμＴＡＳで使用される定量の試料を注入するための試料注入方法、及び、精密な分析が可能な小型の、いわゆるμＴＡＳで使用される定量の試料を注入するためのマイクロデバイスを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態の試料注入方法に使用するマイクロデバイスの概略構成を示す説明図。
【図２】（Ａ）は、本発明の一実施形態の試料注入方法に使用するマイクロデバイスを形成する第１の板状部材を示す斜視図、（Ｂ）は、本発明の一実施形態の試料注入方法に使用するマイクロデバイスを形成する第１の板状部材に形成された溝を示す溝の長手方向に垂直な断面図。
【図３】本発明の一実施形態の試料注入方法に使用するマイクロデバイスを形成する第２の板状部材を示す斜視図。
【図４】（Ａ）は、本発明の一実施形態の試料注入方法の主流路をバッファで満たす工程を示す説明図、（Ｂ）は、本発明の一実施形態の試料注入方法の定量路からバッファを追い出す工程を示す説明図、（Ｃ）は、本発明の一実施形態の試料注入方法の第１のバッファ溜内のバッファと第２のバッファ溜内のバッファとの間に電圧を印加する工程を示す説明図、（Ｄ）は、本発明の一実施形態の試料注入方法の導入流路及び定量路を試料で満たす工程を示す説明図、（Ｅ）は、本発明の一実施形態の試料注入方法の定量路内の試料を導入流路内の試料から分離して主流路内を第１のバッファ溜から第２のバッファ溜に向かって移動させる工程を示す説明図。
【図５】本発明の一実施形態の試料注入方法に使用するマイクロデバイスの変形例の概略構成を示す説明図。
【図６】（Ａ）は、従来の試料注入方法に使用するマイクロデバイスの概略構成を示す説明図、（Ｂ）は、試料注入方法に使用する別のマイクロデバイスの概略構成を示す説明図。
【図７】（Ａ）は、従来技術の試料注入方法の導入流路の試料導入口に導入された試料を導入流路内で試料導入口から排出口に向かって移動させる工程を示す説明図、（Ｂ）は、同試料注入方法の試料の一部を共通部分内に位置させる工程を示す説明図、（Ｃ）は、同試料注入方法の共通部分内の試料を導入流路内の他の試料から分離して主流路内で第１のバッファ溜に向かって移動させる工程を示す説明図。
【符号の説明】
【００６３】
２…マイクロデバイス、１６…第１の開口部、１８…第２の開口部、２０…第３の開口部、２２…主流路、２４…注入路、２６…定量路、２８…導入流路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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