(57)【要約】【課題】構造が簡易で流路やチャンバ等の配置面積が小さく、かつ複雑な送液制御を実現可能な送液装置及び送液方法を提供する。【解決手段】チャンバチップ１７には、注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２、分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂ、誘導流路２４、及び分岐後流路２５Ａ，２５Ｂが設けられている。回転軸１３まわりの回転がある回転速度に達しすると遠心力が毛細管力を上回り、注入チャンバ２１内の液体は誘導流路２４を介して分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａへ流入する。分岐室２９Ａが液体で満杯となった後もさらに注入チャンバ２１から分岐室２９Ａへ液体が供給される。液体は障壁２２ｃの先端と壁面２２ａとの間の隙間２８を通って分岐室２９Ａから隣接する分岐室２９Ｂへ流入する。【選択図】図２
2007330857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心を有する回転可能な回転基体と、
前記回転基体に設けられ、注入口を除いて空間的に閉じられた注入チャンバと、
前記回転基体の前記注入チャンバよりも前記回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられ、向心方向の第１の壁面と、この第１の壁面と対向する遠心方向の第２の壁面と、この第２の壁面から前記第１の壁面へ向けて延びる少なくとも１つの障壁とを備え、前記障壁は容積が規定された初期分岐室を含む複数の分岐室を画定し、隣接する前記分岐室は前記障壁の先端と前記第１の壁面との間の隙間を介して互いに連通している分岐チャンバと、
前記回転基体の前記分岐チャンバよりも前記回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられた分岐後チャンバと、
前記回転基体に形成され、前記注入チャンバと前記分岐チャンバとを接続し、前記注入チャンバと接続する第１の端部は毛細管力により前記注入チャンバ内の液体を保持し、かつ前記第１の壁面で前記分岐チャンバに開口する第２の端部は前記初期分岐室と対向する誘導流路と、
前記回転基体に形成され、前記分岐チャンバと前記分岐後チャンバとを接続し、前記分岐チャンバと接続する端部は毛細管力により前記分岐チャンバ内の液体を保持する分岐後流路と、
前記回転中心まわりに前記回転基体を回転させる回転駆動部と
を備える、送液装置。
【請求項２】
前記初期分岐室の容積は前記注入チャンバの容積よりも小さい、請求項１に記載の送液装置。
【請求項３】
前記分岐チャンバの個々の前記分岐室にそれぞれ別個の前記分岐後流路が接続され、かつ個々の前記分岐後流路にはそれぞれ別個の前記分岐後チャンバに接続されている、請求項１に記載の送液装置。
【請求項４】
前記分岐チャンバの個々の前記分岐室にそれぞれ別個の前記分岐後流路が接続され、かつ個々の前記分岐後流路は共通の前記分岐後チャンバに接続されている、請求項１に記載の送液装置。
【請求項５】
前記回転基体の前記分岐後チャンバよりも前記回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて閉じられた追加のチャンバと、
前記回転基体に形成され、前記分岐後チャンバと前記追加のチャンバとを接続し、前記分岐後チャンバと接続する端部は毛細管力により前記分岐チャンバ内の液体を保持する、追加の流路と
をさらに備える、請求項１に記載の送液装置。
【請求項６】
注入口を除いて空間的に閉じられた注入チャンバと、
前記注入チャンバよりも回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられ、向心方向の第１の壁面と、この第１の壁面と対向する遠心方向の第２の壁面と、この第２の壁面から前記第１の壁面へ向けて延びる少なくとも１つの障壁とを備え、前記障壁は容積が規定された初期分岐室を含む複数の分岐室を画定し、隣接する前記分岐室は前記障壁の先端と前記第１の壁面との間の隙間を介して互いに連通している分岐チャンバと、
前記分岐チャンバよりも前記回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられた分岐後チャンバと、
前記注入チャンバと前記分岐チャンバとを接続し、前記注入チャンバと接続する第１の端部は毛細管力により前記注入チャンバ内の液体を保持し、かつ前記第１の壁面で前記分岐チャンバに開口する第２の端部は前記初期分岐室と対向する誘導流路と、
前記分岐チャンバと前記分岐後チャンバとを接続し、前記分岐チャンバと接続する端部は毛細管力により前記分岐チャンバ内の液体を保持する分岐後流路と
を備える回転基体。
【請求項７】
注入口を除いて空間的に閉じられた注入チャンバと、
前記注入チャンバよりも回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられ、向心方向の第１の壁面と、この第１の壁面と対向する遠心方向の第２の壁面と、この第２の壁面から前記第１の壁面へ向けて延びる少なくとも１つの障壁とを備え、前記障壁は容積が規定された初期分岐室を含む複数の分岐室を画定し、隣接する前記分岐室は前記障壁の先端と前記第１の壁面との間の隙間を介して互いに連通している分岐チャンバと、
前記分岐チャンバよりも前記回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられた分岐後チャンバと、
前記注入チャンバと前記分岐チャンバとを接続し、前記注入チャンバと接続する第１の端部は毛細管力により前記注入チャンバ内の液体を保持し、かつ前記第１の壁面で前記分岐チャンバに開口する第２の端部は前記初期分岐室と対向する誘導流路と、
前記分岐チャンバと前記分岐後チャンバとを接続し、前記分岐チャンバと接続する端部は毛細管力により前記分岐チャンバ内の液体を保持する分岐後流路と
を備える回転基体を準備し、
前記注入口から前記注入チャンバに前記液体を注入し、
前記回転基体を第１の回転速度で回転させ、前記誘導流路の第１の端部の前記液体に前記毛細管力を上回る遠心力を作用させ、それによって前記誘導流路を介して前記注入チャンバから前記分岐チャンバの前記初期分岐室に前記液体を流入させ、
前記初期分岐室が満杯となった後も前記回転基体の前記第１の回転速度の回転によって前記注入チャンバから前記初期分岐室に供給された液体を、前記隙間を通って前記初期分岐室から隣接する他の前記分岐室へ流入させ、
前記回転基体を前記第１の回転速度よりも速い第２の回転速度で回転させ、前記分岐後流路の前記端部の前記液体に前記毛細管力を上回る遠心力を作用させ、それによって前記分岐後流路を介して前記分岐チャンバから前記分岐後チャンバに前記液体を流入させる、送液方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送液装置及び送液方法に関する。特に、本発明は、微小流路内での微量な液体の流れを制御して送液する送液装置及び送液方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、診療所や家庭でのＰＯＣＴ（Point of care test：その場診断）用途の健康診断チップとして使用される種々のバイオセンサが開発されている。これらのバイオセンサの多くは、マイクロタス（μ−ＴＡＳ：Micro Total Analysis System）と呼ばれる微小流路構造を持つカード型のデバイスである。特許文献１にはこの種のバイオセンサ等において微小流体を定量的に送液する技術として、向心力ないしは遠心力を利用した送液装置が開示されている。以下、図１５を参照して特許文献１の送液装置を説明する。
【０００３】
図１５の送液装置は回転可能な基板１を備え、この基板１には注入口２、チャンバ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ、注入口２とチャンバ３Ａを接続する複数の計量キャピラリ４、注入口２とオーバーフローチャンバ５を接続するオーバーフローキャピラリ６、及び注入口２とチャンバ３Ａ〜３Ｂからの空気抜き用のチャンネル７が設けられている。注入口２から注入された液体試料等の液体は、毛細管現象により計量キャピラリ４とオーバーフローキャピラリ６に流入し、計量キャピラリ４と１段目のチャンバ３Ａの接合部、及びオーバーフローキャピラリ６とオーバーフローチャンバ５の接合部に達する。基板１を第１の回転速度で回転させると、余剰の液体がオーバーフローチャンバ５へ導入され、計量キャピラリ４の液体量が定量される。次に、第１の回転速度よりも大きい第２の回転速度で基板１を回転させると、計量キャピラリ４中の液体がチャンバ３Ａへ流入し、さらにチャンバ３Ｂ，３Ｃへ流入する。
【０００４】
この特許文献１に開示された構成では、基板２が回転しない状態での毛細管現象を利用して計量キャピラリ４へ液体を誘導しているので、注入口２への液体の導入と共に浸透誘導が起こる。そのため、液体を定量するにはオーバーフローキャピラリ６とオーバーフローチャンバ５が必要で構造が複雑化し、チャンバ等の配置面積も大きくなる。また、特許文献１に開示された構成では、例えば定量、分岐、及び送液順序の制御の組み合わせのような複雑な送液制御を実現することが困難である。
【０００５】
【特許文献１】特許第３４６９５８５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来の問題に鑑み、構造が簡易で流路やチャンバ等の配置面積が小さく、かつ複雑な送液制御を実現可能な送液装置及び送液方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、回転中心を有する回転可能な回転基体と、前記回転基体に設けられ、注入口を除いて空間的に閉じられた注入チャンバと、前記回転基体の前記注入チャンバよりも前記回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられ、向心方向の第１の壁面と、この第１の壁面と対向する遠心方向の第２の壁面と、この第２の壁面から前記第１の壁面へ向けて延びる少なくとも１つの障壁とを備え、前記障壁は容積が規定された初期分岐室を含む複数の分岐室を画定し、隣接する前記分岐室は前記障壁の先端と前記第１の壁面との間の隙間を介して互いに連通している分岐チャンバと、前記回転基体の前記分岐チャンバよりも前記回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられた分岐後チャンバと、前記回転基体に形成され、前記注入チャンバと前記分岐チャンバとを接続し、前記注入チャンバと接続する第１の端部は毛細管力により前記注入チャンバ内の液体を保持し、かつ前記第１の壁面で前記分岐チャンバに開口する第２の端部は前記初期分岐室と対向する誘導流路と、前記回転基体に形成され、前記分岐チャンバと前記分岐後チャンバとを接続し、前記分岐チャンバと接続する端部は毛細管力により前記分岐チャンバ内の液体を保持する分岐後流路と、前記回転中心まわりに前記回転基体を回転させる回転駆動部とを備える、送液装置を提供する。前記初期分岐室の容積は前記注入チャンバの容積よりも小さいことが好ましい。
【０００８】
注入口から注入チャンバに液体が供給される。誘導流路の第１の端部の毛細管力により注入チャンバ内に液体が保持される。回転駆動部が回転基板を回転させると、第１の流路の端部に保持された液体に遠心力が作用する。回転基板の回転速度がある速度（第１の回転速度）に達して遠心力が毛細管力を上回ると、注入チャンバ内の液体は誘導流路を介して分岐チャンバの初期分岐室へ流入する。初期分岐室が液体で満杯となった後もさらに注入チャンバから初期分岐室へ液体が供給される。液体は障壁の先端と分岐チャンバの第１の壁面との間の隙間を通って初期分岐室から隣接する他の分岐室へ流入する。換言すれば、液体は障壁を乗り越えてオーバーフローすることにより、初期分岐室から隣接する他の分岐室へ供給される。その結果、少なくとも初期分岐室には規定された容積の液体が蓄えられる。分岐後流路の端部の毛細管力によって分岐チャンバ内に液体が保持される。回転駆動部が前述の第１の回転速度よりも速いある速度（第２の回転速度）まで回転基板の回転速度を上昇させると、遠心力が分岐後流路の端部における毛細管力を上回り、分岐チャンバ内の液体は分岐後流路を介して分岐後チャンバに流入する。
【０００９】
分岐室毎に前述の分岐後流路と分岐後チャンバを設けることができる。すなわち、前記分岐チャンバの個々の前記分岐室にそれぞれ別個の前記分岐後流路が接続され、かつ個々の前記分岐後流路にはそれぞれ別個の前記分岐後チャンバに接続されていてもよい。この構成により、個々の分岐室内の液体をそれぞれ別個の分岐後チャンバ内へ送って蓄えることができる。
【００１０】
また、複数の分岐室について１個の共通の分岐後チャンバを設けてもよい。すなわち、前記分岐チャンバの個々の前記分岐室にそれぞれ別個の前記分岐後流路が接続され、かつ個々の前記分岐後流路は共通の前記分岐後チャンバに接続されていてもよい。この構成により、いったん分岐チャンバ内の個々の分岐室に分岐させた液体を所望の順序で共通の分岐後チャンバへ送ることができる。
【００１１】
前記回転基体の前記分岐後チャンバよりも前記回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて閉じられた追加のチャンバと、前記回転基体に形成され、前記分岐後チャンバと前記追加のチャンバとを接続し、前記分岐後チャンバと接続する端部は毛細管力により前記分岐チャンバ内の液体を保持する、追加の流路とをさらに備えてもよい。
【００１２】
本発明の第２の態様は、注入口を除いて空間的に閉じられた注入チャンバと、前記注入チャンバよりも回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられ、向心方向の第１の壁面と、この第１の壁面と対向する遠心方向の第２の壁面と、この第２の壁面から前記第１の壁面へ向けて延びる少なくとも１つの障壁とを備え、前記障壁は容積が規定された初期分岐室を含む複数の分岐室を画定し、隣接する前記分岐室は前記障壁の先端と前記第１の壁面との間の隙間を介して互いに連通している分岐チャンバと、前記分岐チャンバよりも前記回転中心から離れた位置に設けられ、空気口を除いて空間的に閉じられた分岐後チャンバと、前記注入チャンバと前記分岐チャンバとを接続し、前記注入チャンバと接続する第１の端部は毛細管力により前記注入チャンバ内の液体を保持し、かつ前記第１の壁面で前記分岐チャンバに開口する第２の端部は前記初期分岐室と対向する誘導流路と、前記分岐チャンバと前記分岐後チャンバとを接続し、前記分岐チャンバと接続する端部は毛細管力により前記分岐チャンバ内の液体を保持する分岐後流路とを備える回転基体を提供する。
【００１３】
回転基体は、例えば回転中心を有する基体本体と、この基体本体に着脱可能に取り付けられる複数のチャンバチップとからなる。チャンバチップに前述の注入チャンバ、分岐チャンバ、分岐後チャンバ、誘導流路、及び分岐流路が設けられている。あるいは、回転基体は基体本体自体に注入チャンバ、分岐チャンバ、分岐後チャンバ、誘導流路、及び分岐流路を備えた構造であってもよい。
【００１４】
本発明の第３の態様は、以下の工程を含む送液方法を提供する。まず、前述の回転基体を準備する。次に、前記注入口から前記注入チャンバに前記液体を注入する。続いて、前記回転基体を第１の回転速度で回転させ、前記誘導流路の第１の端部の前記液体に前記毛細管力を上回る遠心力を作用させ、それによって前記誘導流路を介して前記注入チャンバから前記分岐チャンバの前記初期分岐室に前記液体を流入させる。さらに、前記初期分岐室が満杯となった後も前記回転基体の前記第１の回転速度の回転によって前記注入チャンバから前記初期分岐室に供給された液体を、前記隙間を通って前記初期分岐室から隣接する他の前記分岐室へ流入させる。その後、前記回転基体を前記第１の回転速度よりも速い第２の回転速度で回転させ、前記分岐後流路の前記端部の前記液体に前記毛細管力を上回る遠心力を作用させ、それによって前記分岐後流路を介して前記分岐チャンバから前記分岐後チャンバに前記液体を流入させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の送液装置及び送液方法では、遠心力により注入チャンバから分岐チャンバの初期分岐室に供給される液体が隔壁を乗り越えて隣接する他の分岐室にオーバーフローし、それによって液体の分岐と定量を実現している。従って、毛細管現象を利用した定量化の場合に必要なオーバーフロー用のキャピラリ等を設ける必要がない点で回転基体の構造が簡易であり、回転基体における流路やチャンバの配置面積を小さくできる。また、分岐室の数、個々の分岐室の容積、分岐室に対する分岐後チャンバの数等を含むチャンバや流路の配置の自由度が高く、定量、分岐、及び送液順序等を組み合わせた複雑な送液制御を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１実施形態）
図１から図３は、本発明の第１実施形態に係る送液装置１１を示す。
【００１７】
この送液装置１１は、回転基体１２、この回転基体１２が固定された回転軸１３、及び回転軸１３を回転駆動するモータ１４、及びモータ１４の駆動回路１５を備える。回転軸１３はその軸線である回転中心Ｃが鉛直方向に延びる姿勢で配置されている。回転基体１２はモータ１４によって回転駆動されて平面視で時計方向Ｒ１及び反時計方向Ｒ２に回転可能である。本実施形態では、回転基体１２は円板状の回転基体本体１６と、この回転基体本体１６に設けられた収容孔１６ａに取り外し可能に収容されている複数のチャンバチップ１７とにより構成されている。
【００１８】
図２及び図３を参照してチャンバチップ１７について説明する。以下の説明において、回転中心Ｃに対する位置や向きは、チャンバチップ１７を回転基体本体１６に取り付けた状態を基準とする。チャンバチップ１７には、注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２、及び一対の分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂが設けられている。これらのチャンバ２１，２２，２３Ａ，２３Ｂのうち、注入チャンバ２１が平面視で最も回転中心Ｃ側に配置されている。分岐チャンバ２２は、平面視で注入チャンバ２１よりも回転中心Ｃから離れた位置に設けられている。換言すれば、分岐チャンバ２２は注入チャンバ２１よりも回転軸１３の径方向ｒ（図１参照）の外側に位置している。また、分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂは、平面視で分岐チャンバ２２よりも回転中心Ｃから離れた位置に設けられている。換言すれば、分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂは分岐チャンバ２２よりも回転軸１３の径方向ｒの外側に位置している。注入チャンバ２１と分岐チャンバ２２は、回転軸１３の径方向ｒに延びる誘導流路２４によって接続されている。また、分岐チャンバ２２と分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂはそれぞれ回転軸１３の半径方向ｒに延びる別個の分岐後流路２５Ａ，２５Ｂによって互いに接続されている。後に詳述するように、注入チャンバ２１に注入された液体は、分岐チャンバ２２内で分岐し、分岐した液体はそれぞれチャンバ２３Ａ，２３Ｂに流入する。液体は回転基体１２の回転によって生じる遠心力により流路及びチャンバを移動する。
【００１９】
注入チャンバ２１はチャンバチップ１７の内部に形成され、空間的に閉じられている。本実施形態では、注入チャンバ２１は略直方体状の空間であり、平面視では矩形状である。チャンバチップ１７には、注入チャンバ２１の頂壁からチャンバチップ１７の上面に貫通し、注入チャンバ２１の内部をチャンバチップ１７の外部と連通させる注入口２６が形成されている。注入チャンバ２１の遠心方向の壁面、すなわち径方向ｒの外側に位置する壁面２１ａには誘導流路２４の入口端部２４ａが開口している。注入口２６は誘導流路２４の入口端部２４ａよりも回転中心Ｃに近い位置に形成されている。
【００２０】
分岐チャンバ２２はチャンバチップ１７の内部に形成され、空間的に閉じられている。本実施形態では、分岐チャンバ２２は全体として略直方体状の空間であり、平面視では回転軸１３の径方向ｒと直交する方向に細長い矩形状である。チャンバチップ１７には、分岐チャンバ２２の頂壁からチャンバチップ１７の上面に貫通し、分岐チャンバ２２の内部をチャンバチップ１７の外部と連通させる空気口２７が形成されている。空気口２７は分岐チャンバ２２内に液体が流入する際に、分岐チャンバ２２内の空気をチャンバチップ１７の外部に排出する機能を有する。分岐チャンバ２２の向心方向の壁面、すなわち径方向ｒの内側に位置する壁面（第１の壁面）２２ａには、誘導流路２４の出口端部２４ｂが開口している。
【００２１】
分岐チャンバ２２の壁面のうち壁面２２ａと対向する遠心方向の壁面、すなわち径方向ｒの外側に位置する壁面（第２の壁面）２２ｂから壁面２２ａに向けて、障壁２２ｃが突出している。この障壁２２ｃは基端側が壁面２２ｂに一体に接続されており、先端は壁面２１ａに対して隙間２８をあけて対向している。また、障壁２２ｃの下端は分岐チャンバ２２の底壁（後述する下面基板３６の上面）に密接し、かつ障壁２２ｃの上端は分岐チャンバ２２の頂壁（後述する上面基板３７の下面）に密接している。かかる障壁２２ｃを設けたことにより、分岐チャンバ２２の内部は互いに隣接する２つの分岐室２９Ａ，２９Ｂに分割されている。これら分岐室２９Ａ，２９Ｂは障壁２２ｃの先端と壁面２１ａとの間の隙間２８を介して互いに連通している。図２を参照すると、分岐チャンバ２２の壁面２２ａで開口している誘導流路２４の出口端部２４ｂは、平面視で障壁２２ｃよりも分岐室（初期分岐室）２９Ａ側に位置している。換言すれば、誘導流路２４の出口端部２４ｂは、回転軸１３の径方向ｒに分岐室２９Ａと対向している。分岐室２９Ａの容量は正確に規定されている。ここで分岐室２９Ａの容量とは、障壁２２ｃを乗り越えて分岐室２９Ｂへ液体が流入ないしはオーバーフローを起こすことなく分岐室２９Ａ内に蓄えることができる液体の最大体積をいう。また、分岐室２９の容積は注入チャンバ２１の容積よりも小さく設定されている。
【００２２】
本実施形態では障壁２２ｃは平面視で幅（径方向ｒと直交する方向の寸法）がほぼ一定の矩形状である。しかし、障壁２２ｃの形状は壁面２１ａとの間の隙間２８が確保され、かつ分岐室２９Ａ，２９Ｂの容積、特に誘導流路２４の出口端部２４ｂと対向する分岐室２９Ａの容積が正確に規定される限り特に限定されない。
【００２３】
分岐チャンバ２２の外側の壁面２２ｂには分岐後流路２５Ａ，２５Ｂの入口端部２５ａが開口している。詳細には、一方の分岐後流路２５Ａの入口端部２５ａが分岐室２９Ａに開口し、他方の分岐後流路２５Ｂの入口端部２５ａが分岐室２９Ｂに開口している。
【００２４】
分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂはチャンバチップ１７の内部に形成され、空間的に閉じられている。本実施では全体としては扁平な円柱状の空間であり、平面視では概ね円形である。チャンバチップ１７には、分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂの頂壁からチャンバチップ１７の上面に貫通し、分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂの内部をチャンバチップ１７の外部と連通させる空気口３１Ａ，３１Ｂが形成されている。空気口３１Ａ，３１Ｂは分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂに液体が流入する際に、分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂ内の空気をチャンバチップ１７の外部に排出する機能を有する。分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂの向心方向の壁面には、分岐後流路２５Ａ，２５Ｂの出口端部２５ｂが開口している。
【００２５】
誘導流路２４を通って注入チャンバ２１から分岐チャンバ２２に液体が確実に送液されるためには、誘導流路２４は微細な流路である必要がある。同様に、分岐後流路２５Ａ，２５Ｂを通って分岐チャンバ２２から分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂへ液体が確実に送液されるためには、分岐後流路２５Ａ，２５Ｂは微細な流路である必要がある。具体的には、誘導流路２４及び分岐後流路２５Ａ，２５Ｂの体積は、注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２、及び分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂの容積と同等又はそれよりも小さいことが好ましい。また、誘導流路２４及び分岐後流路２５Ａ，２５Ｂの幅と深さは、注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２、及び分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂの幅と深さよりも小さいことが好ましい。好ましくは、誘導流路２４及び分岐後流路２５Ａ，２５Ｂの断面積は１μｍ２以上４ｍｍ２以下であり、好適には２５μｍ２以上１０００００μｍ２以下であり、より好適には１００００μｍ２である。誘導流路２４の断面積が分岐後流路２５Ａ，２５Ｂの断面積より大きい方が分岐時に分岐チャンバに溶液を留める効果が大きい。しかし、本発明ではこれに限らず、誘導流路２４の断面積は分岐後流路２５Ａ，２５Ｂの断面積と同じであってもよく、小さくてもよい。送液を開始するための力を発生させる構造は、流路の断面積に依らず、チャンバの幅や深さを自由に設計することで、分岐室２９Ａ，２９Ｂに作用する遠心力Ｆｇ（図５参照）を変化させることによって達成される。送液方法の詳細は後に説明する。
【００２６】
注入チャンバ２１と接続している誘導流路２４の入口端部２４ａは、注入チャンバ２１内に蓄えられた液体を解除可能に保持するバルブとしての機能を有する。同様に、分岐チャンバ２２と接続している分岐後流路２５Ａ，２５Ｂの入口端部２５ａは、分岐チャンバ２２内（分岐室２９Ａ，２９Ｂ）に蓄えられた液体を解除可能に保持するバルブとして機能を有する。以下、このバルブ機能について詳述する。まず、入口端部２４ａ，２５ａは疎水性を有する。図５を参照すると、微細な流路である誘導流路２４や分岐後流路２５Ａ，２５Ｂの入口端部２４ａ，２５ａを疎水性としたことにより、液体３２は表面張力による毛細管力Ｆｃにより入口端部２４ａ，２５ａで保持され、誘導流路２４や分岐後流路２５Ａ，２５Ｂ内は液体３２で濡れない。入口端部２４ａ，２５ａの流路壁面が疎水性を有するので液体３２で濡れず液体３２と流路壁面の接触角θｃが鈍角となるので、液体３２を注入チャンバ２１や分岐チャンバ２２Ａ，２２Ｂ内に保持する方向の毛細管力Ｆｃが発生する。詳細には、流路壁面と液体３２の界面には表面張力Ｔ１〜Ｔｎが生じ、その合力である毛細管力Ｆｃは回転軸１３の径方向ｒの内側方向（向心方向）を向く。換言すれば、毛細管力Ｆｃは入口端部２４ａ，２５ａから注入チャンバ２１や分岐チャンバ２２の内部に向かう方向に発生する。毛細管力Ｆｃの大きさは、以下の式（１）で表される。
【００２７】
【数１】
2007330857.tif 000003
【００２８】
ここで、符号Ｔは水の表面張力、θｃは液体９の流路壁面に対する接触角、ｃは流路の周囲長をそれぞれ表す。
【００２９】
前述のように誘導流路２４と分岐後流路２５Ａ，２５Ｂの入口端部２４ａ，２５ａの壁面は疎水性を有するが、出口端部２４ｂ，２５ｂを含む誘導流路２４と分岐後流路２５Ａ，２５Ｂの残りの部分の壁面、及び注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２、及び分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂの壁面は、親水性であっても疎水性であってもよい。
【００３０】
図３を参照すると、本実施形態では、チャンバチップ１７は、チャンバ基板３５、下面基板３６、及び上面基板３７を積層状態で接合した３層構造を有する。チャンバ基板３５には、注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２、分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂが厚み方向に貫通するように設けられると共に、上面側に誘導流路２４と分岐後流路２５Ａ，２５Ｂが形成されている。下面基板３６はチャンバ基板３５の下面に接合されている。下面基板３６には孔等は形成されていない。下面基板３６の上面が注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２、分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂの底壁を構成する。なお、図３では、チャンバ基板３５、下面基板３６、及び上面基板３７からなる３層構造のチャンバチップ１７を一例として示しているが、チャンバチップ１７の積層構造はこれに限定されない。例えば、チャンバチップ１７は、切削加工で流路とチャンバを形成することにより、チャンバ基板３５と下面基板３６を一体化したものと上面基板３７とからなる２層構造としてもよい。また、チャンバに対する流路の位置も図３のものに限定されない。図３では流路はチャンバ断面の上面基板３７に接するように形成されているが、下面基板３６側に流路が配置されていてもよく、チャンバの遠心側の断面の中央付近に流路が配置されていてもよい。
【００３１】
次に、第１実施形態の送液装置１１を使用した送液方法を説明する。まず、図４Ａに示すように、液体３２を注入口２６から注入チャンバ２１に注入し、注入チャンバ２１内を液体３２で満杯にする。誘導流路２４の疎水性を有する入口端部２４ａで生じる毛細管力により、液体３２は誘導流路２４内に進入することなく入口端部２４ａで保持される（図５参照）。
【００３２】
次に、回転軸１３まわりに回転基体本体１６を回転させる。この回転により、入口端部２４ａで毛細管力によって保持されている液体３２に遠心力Ｆｇ（図５参照）が作用する。回転基体本体１６の回転速度がある速度（回転速度ＲＶ１）に達して遠心力Ｆｇが誘導流路２４の入口端部２４ａにおける毛細管力Ｆｃ（前述の式（１）参照）を上回ると、誘導流路２４の入口端部２４ａによる液体３２の保持が解除される。その結果、図４Ｂに示すように注入チャンバ２１内の液体３２は誘導流路２４を通って分岐チャンバ２２に流入する。前述のように誘導流路２４の出口端部２４ｂは分岐室２９Ａと対向して設けられているので、注入チャンバ２１から誘導流路２４を介して分岐チャンバ２２に流入する液体３２は、分岐室２９Ａに進入する。
【００３３】
前述のように分岐室２９Ａの容量は注入チャンバ２１の容量よりも小さく設定されているので、回転速度ＲＶ１での回転を継続すると分岐室２９Ａが液体３２で満杯となった後もさらに注入チャンバ２１から分岐チャンバ２１へ液体３２が供給される。その結果、図４Ｃに示すように、液体３２は障壁２２ｃの先端と壁面２２ａとの間の隙間２８を通って分岐室２９Ａから分岐室２９Ｂへ流入する。換言すれば、障壁２２ｃを乗り越えてオーバーフローすることにより、分岐室２９Ａから分岐室２９Ｂへ液体３２が供給される。
【００３４】
図４Ｄで示すように注入チャンバ２１内の液体３２がすべて分岐チャンバ２２へ供給された状態では、分岐室２９Ａには規定された容量に相当する体積の液体３２が蓄えられ、分岐室２９Ｂには注入チャンバの容積から分岐室２９Ａの容積を引いた差に相当する体積の液体３２が蓄えられる。前述の回転速度ＲＶ１での回転により分岐室２９Ａ，２９Ｂに蓄えられた液体３２には遠心力が作用する。しかし、分岐後流路２５Ａ，２５Ｂの入口端部２５ａに生じる毛細管力により、分岐室２９Ａ，２９Ｂ内の液体３２は分岐後流路２５Ａ，２５Ｂに流入することなく保持される。
【００３５】
回転基体本体１６が前述の回転速度ＲＶ１を上回るある速度（回転速度ＲＶ２）に達して遠心力Ｆｇが分岐後流路２５Ａ，２５Ｂの入口端部２５ａにおける毛細管力Ｆｃ（前述の式（１）参照）を上回ると、分岐後流路２５Ａ，２５Ｂの入口端部２５ａによる液体３２の保持が解除される。その結果、図４Ｅに示すように分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａ，２９Ｂ内の液体３２は、それぞれ分岐後流路２５Ａ，２５Ｂを通って分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂに流入する。最終的には分岐後チャンバ２３Ａには分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａの容量に相当する体積の液体３２が蓄えられ、分岐後チャンバ２３Ｂには注入チャンバの容積から分岐室２９Ａの容積を引いた差に相当する体積の液体３２が蓄えられる。例えば、注入チャンバ２１の容量が１０μＬで分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａの容量が５μＬである場合、分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂにそれぞれ５μＬの液体３２が供給される。
【００３６】
以上のように、遠心力によって注入チャンバ２１から分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａに供給された液体３２が、隔壁２２ｃを乗り越えて隣接する他方の分岐室２９Ｂにオーバーフローし、それによって液体３２の分岐と定量を実現している。従って、図１５を参照して説明した毛細管現象を利用した定量化の場合に必要なオーバーフロー用のキャピラリ等を回転基体１２に設ける必要がない。この点で回転基体１２の構造が簡易であり、回転基体１２における流路やチャンバの配置面積を小さくできる。また、以下に種々の代案や他の実施形態を示すように、本発明の送液装置は分岐室の数、個々の分岐室の容積、分岐室に対する分岐後チャンバの数等を含むチャンバや流路の配置の自由度が高く、定量、分岐、及び送液順序等を組み合わせた複雑な送液制御を実現できる。
【００３７】
図６から図１０はチャンバチップ１７の代案を示す。これらの流体チップ１７は、空気口３１を除いて閉じた空間である単一の分岐後チャンバ２３を備えている。分岐チャンバ２２の各分岐室２９Ａ，２９Ｂは、分岐後流路２５Ａ，２５Ｂによりこの共通の分岐後チャンバ２３に接続されている。また、これらの流体チップ１７には平面視で分岐後チャンバ２３よりも回転軸１３の径方向ｒの外側に後段チャンバ（追加のチャンバ）４１を備えている。後段チャンバ４１は流体チップ１７の外部と連通する空気口４２を除いて空間的に閉じられている。また、後段チャンバ４１は平面視では回転軸１３の径方向ｒと直交する方向に細長い矩形状である。さらに、これらの流体チャンバ１７には回転軸１３の径方向ｒに延びる後段側流路４３が形成されており、この後段側流路４３によって分岐後チャンバ２３と後段チャンバ４１が互いに接続されている。分岐後チャンバ２３に接続した後段側流路４３の一方の端部は疎水性を有しており毛細管力により分岐後チャンバ２３内の液体を保持できるようになっている。また、これらのチャンバチップ１７では所望の送液順序を実現するために、誘導流路２４、分岐後流路２５Ａ，２５Ｂの入口端部２４ａ，２５ｂの回転軸１３からの距離や分岐室２９Ａ，２９Ｂの幅もしくは深さの設定により、誘導流路２４、分岐後流路２５Ａ，２５Ｂの入口端部２４ａ，２５ｂにおいて液体３２に作用する遠心力やこれらの入口端部２４ａ，２５ｂに液体３２を保持する毛細管力を調整している。
【００３８】
図６に示すチャンバチップ１７では、注入チャンバ２１と分岐室２９Ａ，２９Ｂの容量をそれぞれ１５μＬ、１０μＬ、及び５μＬに設定している。また、図６のチャンバチップ１７では、２つの分岐後流路２５Ａ，２５Ｂの入口端部２５ａの回転軸からの距離を等しく設定している。第１の回転速度（例えば８１３ｒｐｍ）で注入チャンバ２１から分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａへ液体３２が流入し、さらに分岐室２９Ａから分岐室２９Ｂへの液体３２のオーバーフローが起こる。オーバーフロー完了時には、分岐室２９Ａ，２９Ｂにそれぞれ１０μＬと５μＬの液体３２が収容される。第２の回転速度（例えば９７９ｒｐｍ）まで回転速度が上昇すると、分岐室２９Ａ内の１０μＬの液体３２が分岐後流路２５Ａを通って分岐後チャンバ２３に流入する。さらに、第３の回転速度（例えば１０６８ｒｐｍ）まで回転速度が上昇すると、分岐後チャンバ２３内の１０μＬの液体３２が後段側流路４３を通って後段チャンバ４１に流入する。第４の回転速度（例えば１３１２ｒｐｍ）まで回転速度が上昇すると、分岐室２９Ｂ内の５μＬの液体３２が分岐後流路２５Ｂを通って分岐後チャンバ２３に流入する。さらに、第５の回転速度（例えば１５０２ｒｐｍ）まで回転速度が上昇すると、分岐後チャンバ２３内の５μＬの液体３２が後段側流路４３を通って後段チャンバ４１に流入する。この送液動作により、１０μＬの溶液と５μＬの溶液を、この順番で分岐後チャンバ２３に対して注入し排出できる。これらの送液動作には、チャンバの定量送液のみならず、逐次反応の作用を持たせることができる。つまり、分岐後チャンバ２３に反応溶液を送り込み、反応後に廃液し、その後に別の反応溶液を分岐後チャンバ２３に送り込むことができる。このような送液動作は複数の化学反応をチップ上で実行する際に特に重要である。また、分岐後チャンバ２３に反応溶液を送り込み、反応後に廃液し、その後に洗浄用の溶液を分岐後チャンバ２３に送り込むことができる。これらの操作は、抗原−抗体反応等の免疫反応をチップ上で行う際には特に重要である。
【００３９】
図７に示すチャンバチップ１７では、注入チャンバ２１と分岐室２９Ａ，２９Ｂの容量をそれぞれ１５μＬ、１０μＬ、及び５μＬに設定している。また、図７のチャンバチップ１７では、容量の小さい分岐室２９Ｂの幅を容量の大きい分岐室２９Ａよりも十分狭く設定し、分岐室２９Ｂに接続する分岐後流路２５Ｂの入口端部２５ｂを分岐室２９Ａに接続する分岐後流路２５Ａの入口端部２５ａよりも回転軸１３から離れた位置に配置している。第１の回転速度（例えば８１３ｒｐｍ）で注入チャンバ２１から分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａへ液体３２が流入し、さらに分岐室２９Ａから分岐室２９Ｂへの液体３２のオーバーフローが起こる。オーバーフロー完了時には、分岐室２９Ａ，２９Ｂにそれぞれ１０μＬと５μＬの液体３２が収容される。第２の回転速度（例えば８８０ｒｐｍ）まで回転速度が上昇すると、分岐室２９Ｂ内の５μＬの液体３２が分岐後流路２５Ｂを通って分岐後チャンバ２３に流入する。さらに、第３の回転速度（例えば９９０ｒｐｍ）まで回転速度が上昇すると、分岐室２９Ａ内の１０μＬの液体３２が分岐後流路２５Ａを通って分岐後チャンバ２３に流入する。この流入により、その後分岐後チャンバ２３内の１５μＬの液体３２がそのまま後段側流路４３を通って後段チャンバ４１に流入する。この送液動作により、最初に５μＬの溶液を、次に１０μＬの溶液を分岐後チャンバ２３に注入することができる。これらの送液動作には、チャンバの定量送液のみならず、順次反応の作用を持たせることができる。つまり、分岐後チャンバ２３に反応溶液を送り込み、所定時間後に別の反応溶液を分岐後チャンバ２３に送り込むことができる。これらの操作は多段酵素反応をチップ上で行う際には特に重要である。
【００４０】
図８に示すチャンバチップ１７では、注入チャンバ２１と分岐室２９Ａ，２９Ｂの容量をそれぞれ１５μＬ、５μＬ、及び１０μＬに設定している。また、図８のチャンバチップ１７では容量の大きい分岐室２９Ｂの幅を容量の小さい分岐室２９Ａよりも十分広く設定し、２つの分岐後流路２５Ａ，２５Ｂの入口端部２５ａの回転軸１３からの距離を等しく設定している。第１の回転速度（例えば８１３ｒｐｍ）で注入チャンバ２１から分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａへ液体３２が流入し、さらに分岐室２９Ａから分岐室２９Ｂへの液体３２のオーバーフローが起こる。オーバーフロー完了時には、分岐室２９Ａ，２９Ｂにそれぞれ５μＬと１０μＬの液体３２が収容される。第２の回転速度（例えば１０４４ｒｐｍ）まで回転速度が上昇すると、分岐室２９Ａ内の５μＬの液体３２が分岐後流路２５Ａを通って分岐後チャンバ２３に流入する。さらに、第３の回転速度（例えば１１６３ｒｐｍ）まで回転速度が上昇すると、分岐室２９Ｂ内の１０μＬの液体３２が分岐後流路２５Ｂを通って分岐後チャンバ２３に流入する。この流入により、その後分岐後チャンバ２３内の１５μＬの液体３２がそのまま後段側流路４３を通って後段チャンバ４１に流入する。この送液動作により、５μＬの溶液を先に、次に１０μＬの溶液を、分岐後チャンバ２３に注入できる。図７及び図８のチャンバチップ１７に見られるように、分岐室２９Ａ，２９Ｂのいずれからでも送液を開始できる。
【００４１】
図９に示すチャンバチップ１７では、注入チャンバ２１と分岐室２９Ａ，２９Ｂの容量をそれぞれ１５μＬ、５μＬ、及び１０μＬに設定している。また、図９のチャンバチップ１７では容量の大きい分岐室２９Ｂの幅を容量の小さい分岐室２９Ａよりも広く設定し、分岐室２９Ｂに接続する分岐後流路２５Ｂの入口端部２５ｂを分岐室２９Ａに接続する分岐後流路２５Ａの入口端部２５ａよりも回転軸１３から離れた位置に配置している。第１の回転速度（例えば８１３ｒｐｍ）で注入チャンバ２１から分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａへ液体３２が流入し、さらに分岐室２９Ａから分岐室２９Ｂへの液体３２のオーバーフローが起こる。オーバーフロー完了時には、分岐室２９Ａ，２９Ｂにそれぞれ５μＬと１０μＬの液体３２が収容される。第２の回転速度（例えば８６７ｒｐｍ）まで回転速度が上昇すると、分岐室２９Ｂ内の１０μＬの液体３２が分岐後流路２５Ｂを通って分岐後チャンバ２３に流入する。さらに、第３の回転速度（例えば１０６０ｒｐｍ）まで回転速度が上昇すると、分岐室２９Ａ内の５μＬの液体３２が分岐後流路２５Ａを通って分岐後チャンバ２３に流入する。この流入により、その後分岐後チャンバ２３内の１５μＬの液体３２がそのまま後段側流路４３を通って後段チャンバ４１に流入する。この送液動作により、１０μＬの溶液を先に、次に５μＬの溶液を分岐後チャンバ２３に注入できる。図８及び図９のチャンバチップ１７に見られるように、分岐室２９Ａ，２９Ｂのいずれからでも、５μＬの溶液と１０μＬの溶液のいずれからでも送液を開始できる。
【００４２】
図１０に示すチャンバチップ１７では、注入チャンバ２１と分岐室２９Ａ，２９Ｂの容量をそれぞれ１５μＬ、５μＬ、及び１０μＬに設定している。また、図１０のチャンバチップ１７では容量の大きい分岐室２９Ｂの幅を容量の小さい分岐室２９Ａよりも広く設定し、分岐室２９Ｂに接続する分岐後流路２５Ｂの入口端部２５ｂを分岐室２９Ａに接続する分岐後流路２５Ａの入口端部２５ａよりも回転軸１３から離れた位置に配置している。図９のチャンバチップ１７との違いは、分岐室２９Ａの幅が図９に示されるそれと比較して若干広いことと、分岐後チャンバ２３の幅が図９に示めされるそれと比較し狭いことである。第１の回転速度（例えば８１３ｒｐｍ）で注入チャンバ２１から分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａへ液体３２が流入し、さらに分岐室２９Ａから分岐室２９Ｂへの液体３２のオーバーフローが起こる。オーバーフロー完了時には、分岐室２９Ａ，２９Ｂにそれぞれ５μＬと１０μＬの液体３２が収容される。第２の回転速度（例えば８６７ｒｐｍ）まで回転速度が上昇すると、分岐室２９Ｂ内の１０μＬの液体３２が分岐後流路２５Ｂを通って分岐後チャンバ２３に流入する。さらに、第３の回転速度（例えば９７８ｒｐｍ）まで回転速度が上昇すると、分岐後チャンバ２３内の１０μＬの液体３２が後段側流路４３を通って後段チャンバ４１に流入する。第４の回転速度（例えば１１７１ｒｐｍ）まで回転速度が上昇すると、分岐室２９Ａ内の５μＬの液体３２が分岐後流路２５Ａを通って分岐後チャンバ２３に流入する。第５の回転速度（例えば１３７２ｒｐｍ）まで回転速度が上昇すると、分岐室２９Ａ内の５μＬの液体３２が後段側流路４３を通って後段チャンバ４１に流入する。この送液動作では、分岐後チャンバ２３に最初に送液された溶液を引き続いて後段チャンバ４１に送液しているが、分岐チャンバ２３に最初に送液された溶液とその後に分岐後チャンバ２３に送液される溶液とをまとめて後段チャンバ４１に送液してもよい。
【００４３】
図１１は回転基体１２の構造に関する代案を示す。この代案では、回転基体本体１６を例えば図３で示すような３層構造とし、回転基体本体１６自体に注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２、分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂ、誘導流路２４、及び分岐後流路２５Ａ，２５Ｂを設けている。
【００４４】
（第２実施形態）
図１２に示す本発明の第２実施形態は、チャンバチップ１７を血清中に含まれる抗原の一種であるＣＲＰ（C-reactive protein）の濃度を電気化学的に測定するバイオセンサとして構成した例である。
【００４５】
このチャンバチップ１７の注入チャンバ２１の容量は１３μＬに設定されている。また、分岐チャンバ２２は２つの障壁２２ｃ，２２ｄを備え、３つの分岐室２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃに分かれている。これらの分岐室２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃの容量は、それぞれ５μＬ、５μＬ、及び３μＬに設定されている。３つの分岐室２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃは別個の分岐後流路２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃにより共通の分岐後チャンバ２３に接続されている。また、誘導流路２４の出口端部は３つの分岐室２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃのうち中央の分岐室２９Ｂと対向している（分岐室２９Ｂが本発明における初期分岐室として機能する）。分岐室２９Ｂと接続する分岐後流路２５Ｂの入口端部２５ｂを分岐室２９Ａと接続する分岐後流路２５Ａの入口端部２５ａよりも回転軸１３に近い位置に配置している。また、分岐室２９Ｃと接続する分岐後流路２５Ｃの入口端部２５ｃを分岐後流路２５Ｂの入口端部２５ｂよりも回転軸１３に近い位置に配置している。この分岐後流路２５Ａ〜２５Ｃの入口端部２５ｂの位置の配置に加え、分岐室２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃのチャンバ幅の設定により、回転基板本体１６（図１参照）の回転速度の上昇に伴って分岐室２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃの順でその内部の液体が分岐後チャンバ２３へ供給されるようにしている。分岐後チャンバ２３の外側には図６から図１０に示す代案と同様の後段チャンバ４１が設けられており、分岐後チャンバ２３と後段チャンバ４１は後段側流路４３で接続されている。後段チャンバ４１の遠心方向の壁面から向心方向の壁面に向けて仕切り壁４１ａが突出している。この仕切り壁４１ａにより後段チャンバ４１は検出室４４と破棄室４５に分かれている。破棄室４５が後段側流路４３の出口端部と対向している。
【００４６】
注入チャンバ２１内には試薬が担持されている。また、分岐後チャンバ２３にはＣＲＰ（以下、固着ＣＲＰ５１Ａ）と、ＡＬＰ（アルカルホスファターゼ）標識抗体５３が担持されている。さらに、分岐後流路２５Ｃには電気化学検出用酸化還元体５４が担持されている。さらにまた、後段チャンバ４１の検出室４４には測定用の電極５５が配置されている。
【００４７】
以下、ＣＲＰ濃度の測定手順を説明する。まず、注入口２６から注入チャンバ２１内に被測定対象であるＣＲＰ５１Ｂを含有する血清５６を注入する。誘導流路２４の入口端部で毛細管力によって保持されることにより、血清５６は注入チャンバ２１内に保持される（図１２）。次に、回転基体本体１６を回転軸１３回りに時計方向Ｒ１に第１の回転速度ＲＶ１（例えば８６８ｒｐｍ）で回転させる。この回転で発生する遠心力により注入チャンバ２１内の血清５６は誘導流路２４を通って分岐チャンバ２３の分岐室２９Ｂに流入し、分岐室２９Ｂから障壁２２ｃ，２２ｄを乗り越えて隣接する分岐チャンバ２９Ａ，２９Ｃに流入する（図１３Ａ）。オーバーフロー完了時には、分岐室２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃにはそれぞれ５μＬ、５μＬ、及び３μＬの血清５６が収容される。
【００４８】
次に、回転速度を第２の回転速度ＲＶ２（例えば１０５４ｒｐｍ）まで上昇させ、分岐室２９Ａ内の血清５６を分岐後流路２５Ａから分岐後チャンバ２３に流入させる（図１３Ｂ）。分岐チャンバ２３内では競合反応が生じる。詳細には、血清５６のＣＲＰ５１Ｂ及び固着ＣＲＰ５１ＡにＡＬＰ標識抗体５３が競合的に結合する。固着ＣＲＰ５１ＡにＡＬＰ標識抗体５３が結合する割合は血清５６のＣＲＰ５１Ｂの濃度に依存する。ＡＬＰ標識抗体５３には、血清中のＣＲＰ５１Ｂに結合するもの、固着ＣＲＰ５１Ａに結合するもの、及びいずれのＣＲＰ５１Ａ，Ｂとも結合を生じないものがある。
【００４９】
競合反応後、回転速度を第３の回転速度ＲＶ３（例えば１１２３ｒｐｍ）まで上昇させ、分岐後チャンバ２３中の血清５６を後段側流路４３から後段チャンバ４１に流入させる（図１３Ｃ）。後段側流路４３は破棄室４５に向かっているので、血清５６は図において右側の破棄室４５に流入する。この破棄室４５に流入する血清には、血清中のＣＲＰ５１Ｂと結合したＡＬＰ標識抗体５３と、ＣＲＰ５１と結合していないＡＬＰ標識抗体５３が含まれる。一方、分岐後チャンバ２３には固着ＣＲＰ５１ＡとＡＬＰ標識抗体５３が残存する。この回転速度ＲＶ３での血清の送液は、固着ＣＲＰ５１Ａと結合しているＡＬＰ標識抗体５３と固着ＣＲＰ５１Ａに対して遊離しているＡＬＰ標識抗体５３を分離する機能がある。
【００５０】
続いて、回転速度を第４の回転速度ＲＶ４（例えば１２５４ｒｐｍ）まで上昇させ、分岐室２９Ｂ内の血清５６を分岐後流路２５Ｂから分岐後チャンバ２３へ流入させ、さらに分岐チャンバ２３から後段側流路４３を経て後段チャンバ４１の破棄室４５に流入させる（図１３Ｄ）。この回転速度ＲＶ４での血清５６の送液には分岐後チャンバ２３内の固着ＣＲＰ５１Ａを洗浄する機能がある。
【００５１】
洗浄後、回転速度を第５の回転速度ＲＶ５（例えば１３９１ｒｐｍ）まで上昇させる。この回転速度ＲＶ５での回転により分岐室２９Ｃ内の血清５６が分岐後流路２５Ｃから分岐後チャンバ２３に流入する（図１３Ｅ）。分岐後流路２５Ｃに担持されている電気化学検出用酸化還元体５４は血清５６と共に分岐後チャンバ２３に流入する。固着ＣＲＰ５１Ａに結合しているＡＬＰ標識抗体５３と電気化学検出用還元体５４との間に酸化還元反応が生じる。
【００５２】
次に、回転速度を第６の回転速度ＲＶ６（例えば１４４３ｒｐｍ）まで上昇させ、分岐後チャンバ２３内の血清５６を後段側流路４３から後段チャンバ４１に流入させる（図１３Ｆ）。血清５６は仕切り壁４１ａを超えて図において左側の検出室４４に流入する。電極５５と血清５６との間の電気化学的反応により固着ＣＲＰ５１Ａに結合しているＡＬＰ標識抗体５３の量（前述のように血清５６中に含まれていたＣＲＰ５１Ｂの濃度に依存する）を測定できる。
【００５３】
第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
（実施例）
図１から図３に示す本発明の第１実施形態に係るチャンバチップ１７を実際に製作して送液操作を実行した。
【００５５】
まず、チャンバチップ１７の製作について説明する。キャビティ中に注入チャンバ２１、分岐チャンバ２２、分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂ、誘導流路２４、及び分岐後流路２５Ａ，２５Ｂに対応する突出部分を切削加工により形成した鉄鋼材料製の金型を製作した。この金型を使用したウレタン樹脂のインジェクション成型により、チャンバ基板３６を製作した。分岐チャンバ２２の分岐室２９Ａ，２９Ｂの容積は、共に５μＬに設定した。誘導流路２４及び分岐後流路２５Ａ，２５Ｂは、幅を２００μｍとし深さを３５μｍとした。このウレタン樹脂製のチャンバ基板３６の下面にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の下面基板３６を接合した。さらに、チャンバ基板３６の上面に樹脂製の粘着シートからなる上面基板３７を接合した。上面基板３７には注入口２６と空気口２７，３１Ａ，３１Ｂを形成した。
【００５６】
比較のために、図１４に示すように分岐チャンバ２２に障壁２２ｃを設けていない以外は第１実施形態のチャンバチップ１７と同一構造のチャンバチップを同一の方法で製作した。以下の説明では、第１実施形態のチャンバチップに言及する場合には参照番号１７Ａを使用し、障壁２２ｃを有しない比較例のチャンバチップに言及する場合には参照番号１７Ｂを使用する。
【００５７】
次に、送液操作を説明する。所定量のサンプル溶液と試薬を混合した液体３２をチャンバチップ１７Ａ，１７Ｂの注入チャンバ２１に注入した（図４Ａ参照）。次に、各チャンバチップ１７Ａ，１７Ｂを装着した回転基体本体（図１参照）を８００ｒｐｍで回転させたところ、いずれのチャンバチップ１７Ａ，１７Ｂについても液体３２は誘導流路２４の入口端部２４ａで保持されて注入チャンバ２１内に留まった。続いて、回転体基体本体の回転を８００ｒｐｍから２０ｒｐｍ／秒の割合で上昇させ続けた。チャンバチップ１７Ａ，１７Ｂともに、１６２０ｒｐｍに達するまでに注入チャンバ２１内の液体３２が誘導流路２４を通って分岐チャンバ２２に流入した（図４Ｂ参照）。液体が流れ出した詳細な回転速度は、チャンバチップ１７Ａについては１６０８ｒｐｍ、チャンバチップ１７Ｂについては１５４０ｒｐｍであり、概ね同時であった。チャンバチップ１７Ａについては、まず分岐室２９Ａにのみ液体３２が溜まり、流入量の増加に伴い分岐室２９Ａ内の液体３２が隙間２８を通って（障壁２２ｃを乗り越えて）分岐室２９Ｂに移動した（図４Ｃ参照）。いずれのチャンバチップ１７Ａ，１７Ｂについても、液体３２は分岐チャンバ２２内で保持された。この状態で回転速度を再度同じ上昇率で上昇させた。いずれのチャンバチップ１７Ａ，１７Ｂについても回転速度が２１００ｒｐｍに達するまでに分岐チャンバ２２から分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂへの液体３２の移動が生じた。液体が流れ出した詳細な回転速度は表１に示すとおりである。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
チャンバチップ１７Ａを使用した場合には以上の送液操作により、分岐チャンバ２２からの流れ出しの起きる回転速度は１９９０ｒｐｍと２０６０ｒｐｍで僅かに異なるものの、分岐後チャンバ２３Ａ，２３Ｂにそれぞれ５μＬの液体が満たされた。換言すれば、注入チャンバ２１に供給した液体３２を分岐及び定量化できることが確認できた。これに対して障壁２２ｃを有しない比較例のチャンバチップ１７Ｂでは、すべての液体３２（１０μＬ）が一方の分岐後チャンバ２３Ａに送られ、他方の分岐チャンバ２３Ｂには液体３２が供給されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る送液装置を示す模式的な平面図。
【図２】第１実施形態のチャンバチップの平面図。
【図３】図２のIII−III線での断面図。
【図４Ａ】注入チャンバへ試料溶液を供給した状態のチャンバチップの平面図。
【図４Ｂ】回転速度ＲＶ１で回転中（オーバーフロー前）のチャンバチップの平面図。
【図４Ｃ】オーバーフロー中のチャンバチップの平面図。
【図４Ｄ】オーバーフロー完了時のチャンバチップの平面図。
【図４Ｅ】分岐後チャンバへの送液中のチャンバチップの平面図。
【図５】液体に作用する毛細管力と遠心力を示す模式図。
【図６】チャンバチップに関する第１の代案を示す平面図。
【図７】チャンバチップに関する第２の代案を示す平面図。
【図８】チャンバチップに関する第３の代案を示す平面図。
【図９】チャンバチップに関する第４の代案を示す平面図。
【図１０】チャンバチップに関する第５の代案を示す平面図。
【図１１】回転基体の構造に関する代案を示す模式的な平面図。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るチャンバチップを示す模式的な平面図（
【図１３Ａ】本発明の第２実施形態に係るチャンバチップを示す模式的な平面図（オーバーフロー時）。
【図１３Ｂ】本発明の第２実施形態に係るチャンバチップを示す模式的な平面図（競合反応）。
【図１３Ｃ】本発明の第２実施形態に係るチャンバチップを示す模式的な平面図（分離）。
【図１３Ｄ】本発明の第２実施形態に係るチャンバチップを示す模式的な平面図（洗浄）。
【図１３Ｅ】本発明の第２実施形態に係るチャンバチップを示す模式的な平面図（酵素との反応）。
【図１３Ｆ】本発明の第２実施形態に係るチャンバチップを示す模式的な平面図（測定）。
【図１４】比較例のチャンバチップを示す模式的な平面図。
【図１５】従来の送液装置の一例を示す部分平面図。
【符号の説明】
【００６１】
１１  送液装置
１２  回転基体
１３  回転軸
１４  モータ
１５  駆動回路
１６  回転基体本体
１６ａ  収容孔
１７  チャンバチップ
２１  注入チャンバ
２１ａ，２１ｂ  壁面
２２  分岐チャンバ
２２ｃ，２２ｄ  障壁
２３，２３Ａ，２３Ｂ  分岐後チャンバ
２４  誘導流路
２４ａ  入口端部
２４ｂ  出口端部
２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ  分岐後流路
２５ａ  入口端部
２５ｂ  出口端部
２６  注入口
２７，３１，３１Ａ，３１Ｂ  空気口
２８  隙間
２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ  分岐室
３２  液体
３５  チャンバ基板
３６  下面基板
３７  上面基板
４１  後段チャンバ
４２  空気口
４３  後段側流路
４４  検出室
４５  破棄室
５１Ａ  固着ＣＲＰ
５１Ｂ  被測定対象のＣＲＰ
５３  ＡＬＰ標識抗体
５４  電気化学検出用酸化還元体
５５  電極
５６  血清
Ｃ  回転中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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【図１４】
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【図１５】
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