(57)【要約】【課題】液の停止・前進を簡便に切り替えることのできるコンパクトな送液装置を提供する。【解決手段】流路と、液体を前記流路に導入する液受け部と、前記流路内の液体を排出する排出部と、前記排出部内及び／又は前記流路内に設けられた第一の吸収体と、前記第一の吸収体よりも前記液受け部側に設けられた第二の吸収体と、を備え、前記流路と前記液受け部との合計容積をＱ０、前記第一の吸収体の吸収可能液容量をＱ１、前記第二の吸収体の吸収可能液容量をＱ２、前記第一の吸収体の吸収力をＦ１、第前記二の吸収体の吸収力をＦ２とするとき、Ｑ１＋Ｑ２≧Ｑ０≧Ｑ２及びＦ１≦Ｆ２が成立することを特徴とする送液装置。【選択図】図１
2012112724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置内に液体を導入する導入口と、
前記導入口より導入された液体を受け止める液受け部と、
前記液受け部よりも下流側に液体を流す流路と、
前記流路内の液体を排出する排出部と、
前記排出部内及び／又は前記流路内に設けられた第一の吸収体と、前記第一の吸収体よりも前記液受け部側に設けられた第二の吸収体と、を備え、
前記流路と前記液受け部との合計容積をＱ０、前記第一の吸収体の吸収可能液容量をＱ１、前記第二の吸収体の収可能液容量をＱ２、前記第一の吸収体の吸収力をＦ１、前記第二の吸収体の吸収力をＦ２とするとき、
Ｑ２≦Ｑ０≦〔Ｑ１＋Ｑ２〕およびＦ１≦Ｆ２が成立する、
ことを特徴とする送液装置。
【請求項２】
請求項１に記載の送液装置において、
前記液受け部には、検出を行う検出部又は反応を行う反応部が設けられている、
ことを特徴とする送液装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の送液装置において、
第二の吸収体の外周部の少なくとも一部が、前記排出部または前記流路の壁面と接している、
ことを特徴とする送液装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の送液装置において、
前記第二の吸収体の外周部と、前記排出部または前記流路の壁面との間に空間を有し、前記排出部または前記流路の壁面のうち、少なくとも前記空間を形成する部分の壁面が親水性である、
ことを特徴とする送液装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の送液装置において、
第二の吸収体の一部または全部が前記流路内にある、
ことを特徴とする送液装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の送液装置において、
前記流路の壁面の少なくとも一部が親水性である、
ことを特徴とする送液装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の送液装置において、
前記第一の吸収体と前記第二の吸収体とが接触している
ことを特徴とする送液装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の送液装置において、
前記流路内に、停止状態の液体を前進に切り替えることのできるバルブが設けられている、
ことを特徴とする送液装置。
【請求項９】
メイン流路と、
前記メイン流路の一方端側に設けられた空気孔と、
前記メイン流路に接続された、前記メイン流路に液体を導入する第１導入口を有する第１導入流路と、
前記第１導入流路よりも前記空気孔側で前記メイン流路に接続された、前記メイン流路に液体を導入する第２導入口を有する第２導入流路と、
前記メイン流路を挟んで前記第１導入流路と対向配置された、前記メイン流路内の液体を排出する排出口を有する排出流路と、
前記排出口内及び／又は前記排出流路内に設けられた第１吸収体および前記第１吸収体よりも前記メイン流路側に設けられた第２吸収体と、
前記第２の導入流路内に設けられた、停止状態の液体を前進に切り替えることのできるバルブと、を備え、
前記第１導入流路及び第１導入口の容積をｑ１、前記第１吸収体の吸収可能液容量をｑ１、前記第２吸収体の吸収可能液容量をｑ２、前記第１吸収体の吸収力をｆ１、前記第２吸収体の吸収力をｆ２とするとき、
ｑ１≦ｑ０≦〔ｑ１＋ｑ２〕及びｆ１≦ｆ２が成立する、
ことを特徴とする送液装置。
【請求項１０】
請求項９記載の送液装置において、
前記第２導入流路よりも前記空気孔側で前記メイン流路に接続された、前記メイン流路に液体を導入する第３導入口を有する第３導入流路と、
前記メイン流路を挟んで前記第２導入流路と対向配置された、前記メイン流路内の液体を排出する第２排出口を有する第２排出流路と、
前記第２排出口内及び／又は前記第２排出流路内に設けられた第３吸収体と、前記第３吸収体よりも前記メイン流路側に設けられた第４吸収体と、
前記第２排出流路内と、前記第３導入流路内と、にそれぞれ設けられた、停止状態の液体を前進に切り替えることのできるバルブと、をさらに備え、
前記第２導入流路及び第２導入口の合計容積をｑ５、前記第３吸収体の吸収可能液容量をｑ３、前記第４吸収体の吸収可能液容量をｑ４、前記第３吸収体の吸収力をｆ３、前記第４吸収体の吸収力をｆ４とするとき、ｑ３≦ｑ５≦〔ｑ３＋ｑ４〕及びｆ３≦ｆ４が成立する、
ことを特徴とする送液装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の送液装置において、
前記メイン流路内であって、前記第２導入流路よりも前記空気孔側に、検出を行う検出部及び／又は反応を行う反応部が設けられている、
ことを特徴とする送液装置。
【請求項１２】
請求項９、１０又は１１に記載の送液装置において、
第２吸収体の外周部の少なくとも一部が、前記排出流路または前記排出口の壁面と接している、
ことを特徴とする送液装置。
【請求項１３】
請求項９、１０又は１１に記載の送液装置において、
前記第２吸収体の外周部と、前記排出口または前記排出流路の壁面との間に空間を有し、前記排出口または前記排出流路の壁面のうち、少なくとも前記空間を形成する部分の壁面が親水性である、
ことを特徴とする送液装置。
【請求項１４】
請求項９ないし１３のいずれか１項に記載の送液装置において、
第２吸収体の一部または全部が前記排出流路内にある、
ことを特徴とする送液装置。
【請求項１５】
請求項９ないし１４いずれか１項に記載の送液装置において、
前記第１の導入流路、前記第２の導入流路、前記メイン流路及び前記排出流路の壁面の少なくとも一部が親水性である、
ことを特徴とする送液装置。
【請求項１６】
請求項９ないし１５のいずれか１項に記載の送液装置において、
前記第１の排出流路内に、停止状態の液体を前進に切り替えることのできるバルブが設けられている、
ことを特徴とする送液装置。
【請求項１７】
請求項８又は９に記載の送液装置において、
前記バルブが、エレクトロウエッティングバルブである、
ことを特徴とする送液装置。
【請求項１８】
請求項８又は９に記載の送液装置において、
前記バルブが、光バルブである、
ことを特徴とする送液装置。
【請求項１９】
請求項８又は９に記載の送液装置において、
前記バルブは、前記流路壁面に設けられた疎水性部分と、前記疎水性部分よりも上流側に設けられた押圧可能部位と、を備え、外部より圧力を加えることよって流路内の液体を前記疎水性部分を越えて送り出す構造である、
ことを特徴とする送液装置。
【請求項２０】
請求項８又は９に記載の送液装置において、
前記バルブは、前記流路壁面に設けられた疎水性部分と、前記疎水性部分よりも上流側に設けられた電極部と、を備え、電気分解による泡の圧力で液体を、前記疎水性部分を越えさせる構造である、
ことを特徴とする送液装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液吸収体を利用した送液装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＰＯＣＴ（Point Of Care Testing）に関心が高まっている。ＰＯＣＴは、病院のベッドサイドや家庭など患者に近いところで実施する臨床検査を意味するが、ＰＯＣＴによると、検査結果をすぐに患者治療に活かすことができる。よって、迅速に質の高い治療を施すことが可能となる。このようなＰＯＣＴの実現には、簡便な操作で迅速な分析を行うことのできる小型の分析装置が必須となる。
【０００３】
免疫分析法は、医療分野、生化学分野、アレルゲンなどの測定分野等において広く使用されている有用な分析法である。しかし、従来の免疫分析法は、大型な機器を必要とする。また、分析操作が煩雑で分析に一日以上の時間を必要とする。このため、従来のままの免疫分析法をＰＯＣＴに適用することはできない。
【０００４】
この問題を緩和し得るものとして、近年、基板にマイクロオーダーの流路を形成し、流路内に抗体等を固定化したマイクロ分析チップが開発され、実用化されつつある。
マイクロ分析チップは、検液等の溶液をチップ内の反応部や検出部に導き、その溶液を下流側に送液する送液手段を必要とするが、微量の検液を用いて簡単な操作で分析を行うことができ、分析時間の短縮化と装置の小型化を図ることができる。
【０００５】
このようなマイクロ分析チップに使用可能な送液方式としては、マイクロポンプを用いて送液する方式、流路と液体との間に生じる毛細管現象（界面張力）を利用して送液する方式、流路の下流側に設置した吸収体の液体吸収力を利用して送液する方式などがある。これらの方式にかかる技術について説明する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１２８９０６号公報
【特許文献２】特開２００６−２２０６０６号公報
【特許文献３】特開２００１−８８０９６号公報
【０００７】
特許文献１は、微細加工技術を用いてマイクロポンプを組み込む技術を提案している。マイクロポンプを用いる方式であると、確実な送液が行える。しかし、チップへのマイクロポンプの組み込みに高度で複雑な加工技術を必要とする他、チップ上にマイクロポンプを収容する容積に加えて、マイクロポンプを駆動するための周辺要素の組み込む容積が必要となるので、マイクロ分析チップのコンパクト化を図り難いという問題がある。
【０００８】
特許文献２は、毛細管力によって液体を移動させる方式を提案している。この方式は、ポンプを必要としないので、上記特許文献１の方式に比較し、チップのコンパクト化を図り易いという長所がある。他方、送液に毛細管力を利用するこの方式では、流路幅の大小関係が送液を律する重要な要素となるので、流路幅を自由に設定し難く、例えば流路の途中に流路幅の異なる部分を設けると、液の流れが停止したり、流速が不安定になったりするという問題を生じる。
【０００９】
特許文献３は、多孔質体等の吸収体の液体吸収力を利用して、マイクロ分析チップの送液を行う方式を提案している。この方式は、下流側に吸収体を配置し、その液体吸収力を利用して送液を行うので上記特許文献２のような問題がない。この方式の詳細を、図１３を参照しつつ説明する。
【００１０】
図１３は、従来技術に係るマイクロ分析チップを示す図であって、図１３（ａ）は平面図、図１３（ｂ）は断面図である。また、図１４は、図１３に示す送液装置に流れる液の状況を説明する図であり、図１４（ａ）〜（ｆ）の順序で、その変化を示している。図１４においては、液体が存在する部分を黒色で着色しており、且つ、液の流れを判りやすくするために、流路５１４を折れ曲がり形状としている。
【００１１】
図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、マイクロ分析チップは、流路５１４と、流路５１４の上流に接続された液受け部５１２と、流路５１４の下流に接続された排出部５１３と、排出部５１３内に設けられた吸収体５３０と、を備えている。送液装置は、流路５１４用の溝、液受け部５１２用の貫通孔及び排出部５１３用の貫通孔が設けられた第１基板５１０と、第１基板５１０の蓋をする第２基板５１１と、が重ね合わされている。
【００１２】
このマイクロ分析チップの液受け部５１２から液体が注入されると（図１４（ａ）参照）、毛細管現象によって液体が流路５１４を移動して、吸収体５３０に達する。液体が吸収体５３０に達すると（図１４（ｂ）参照）、液体が吸収体５３０に吸収され、流路を液体が継続的に流れて移送され（図１４（ｃ）参照）、吸収体５３０が完全に液体を吸いきって送液が停止する（図１４（ｄ）参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献３の吸収体を用いて液移送する方式は、吸収体の吸収力の範囲内において安定した送液を行うことができるという長所を有する。しかし、上記技術では、液体の前進・停止・前進を制御することできない。
【００１４】
マイクロ分析チップを用いて分析を行うには、流路内で所定の反応を行わせる必要があり、このために、反応用溶液、洗浄用溶液、検出用溶液などの複数種類の溶液を選択的に流路内に導入する必要がある。また、導入した溶液の流れを適正に制御する必要がある。例えば、反応用溶液については、反応を十分に進行させるために、反応部位で流れを一時的に停止させるのがよく、洗浄用溶液については、洗浄効果を高めるため、流れを止めず、反応部位や検出部位外まで流すのが好ましいが、特許文献３の技術にかかるマイクロ分析チップでは、このような使い方ができない。このことを、図１４を用いて説明する。
【００１５】
図１４（ａ）〜（ｄ）において、吸収体５３０の吸収可能液容量の方が、液受け部５１２から流路内に導入される液体（第１液）の容量よりも大きい場合、液受け部５１２から注入されて流路５１４内に入った第１液は、吸収体５３０に完全に吸収され、液の移動が停止するが、吸収体５３０には液体で埋まっていない吸収余力があり、吸収体５３０の内部や、吸収体５３０と排出部５１３の壁面との間に空隙が生じる（図１４（ｄ）参照）。この空隙が流路５１４からマイクロチップ外（排出部５１３）に空気を排出できる経路となるため、液受け部５１２から第２液を注入した場合、第２液は流路５１４内の空気を追い出しながら下流側（排出部５１３側）に移動する（図１４（ｅ）―（ｆ））。
【００１６】
この移動における液体の移動終了状態は、第１液を完全に吸収した後における吸収体５３０の吸収余力、すなわち、〔吸収体５３０の吸収可能液容量〕−〔第１液の容量〕で表される残存吸収可能液容量によって決まる。
【００１７】
残存吸収可能液容量が注入された第２液の容量よりも大きい場合には、流路５１４に液体が存在しない状態となる（図１４（ｄ）と同様な状態）。他方、注入された第２液の容量が残存吸収可能液容量よりも大きい場合には、流路５１４全体に液体が存在したままの状態となる（図１４（ｆ））。また、第２液の容量が残存吸収可能液容量よりも圧倒的に大きい場合には、第２液は殆ど動かない状態となる（図１４（ｅ）と同様な状態）。
【００１８】
このように、吸収体を用いた従来の送液技術では、分析操作者の意図に関わりなく、流路から液体が流去してしまったり、流路内に液体が溜まったりするため、反応や測定を安定して行い難いという課題を有している。この課題を解消する方法としては、流路内に、マイクロバルブやエレクトロウエッティングバルブまたは光バルブなどの開閉バルブを設けることも考えられる。
【００１９】
しかし、マイクロバルブは、上記特許文献１のマイクロポンプにおけると同様、組み込みに高度な加工技術を必要とするほか、駆動要素用のスペースを必要とするため、分析チップ装置のコンパクト化を図り難いという問題がある。他方、エレクトロウエッティングバルブや光バルブは、分析チップ装置のコンパクト化への支障が少ないものの、液流れの停止・前進の制御が一回限りであり、停止から前進へ制御した後に再び液の流れを停止させるという制御ができない。それゆえ複数種類の溶液を選択的に用い、各々の溶液の送液を制御するといった使い方ができないという問題がある。
【００２０】
本発明は、上記した各問題点を解消するものである。本発明は、簡単な構造で複数種類の溶液の前進と停止とを制御できるコンパクトなマイクロ分析チップを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するための第１の本発明は、装置内に液体を導入する導入口と、前記導入口より導入された液体を受け止める液受け部と、前記液受け部よりも下流側に液体を流す流路と、前記流路内の液体を排出する排出部と、前記排出部内及び／又は前記流路内に設けられた第一の吸収体と、前記第一の吸収体よりも前記液受け部側に設けられた第二の吸収体と、を備え、前記流路と前記液受け部との合計容積をＱ０、前記第一の吸収体の吸収可能液容量をＱ１、前記第二の吸収体の収可能液容量をＱ２、前記第一の吸収体の吸収力をＦ１、前記第二の吸収体の吸収力をＦ２とするとき、Ｑ２≦Ｑ０≦〔Ｑ１＋Ｑ２〕およびＦ１≦Ｆ２が成立することを特徴とする。
【００２２】
上記構成の作用を、図面を用いて説明する。図１（ａ）は上記構成にかかる送液装置の平面図、同（ｂ）は断面図である。図２は、この送液装置の送液動作（液の流れ）を説明する図である。
【００２３】
上記構成の送液装置の液受け部１１２に液が注入されると、液の自重や表面張力の作用により、液は流路１１４を通って下流側に流れ、液の先端が第二の吸収体１３２に達する。第二の吸収体１３２に達した液は第二の吸収体１３２に吸収されるので、液受け部１１２に注入された液は徐々に下流側に移動する。
【００２４】
ここで上記構成では、第二の吸収体１３２よりも下流側（排出部側）に第一の吸収体１３１が配置されており、かつ流路１１４と液受け部１１２の合計容積Ｑ０が第二の吸収体１３２の吸収可能液容量Ｑ２以上に設定され、上記Ｑ０が第一の吸収体１３１の吸収可能液容量Ｑ１と第二の吸収体１３２の吸収可能液容量Ｑ２との合計容量以下（Ｑ２≦Ｑ０≦〔Ｑ１＋Ｑ２〕）に設定されている。更に第二の吸収体の吸収力Ｆ２が、第一の吸収体の吸収力Ｆ１以上に設定されている。この構成であると、第二の吸収体１３２の吸収可能液容量Ｑ2以上の容量液を下流側に完全に送液することが可能となる。
【００２５】
すなわち、第二の吸収体１３２の吸収可能液容量Ｑ２以上で、かつ第一の吸収体１３１の吸収可能液容量Ｑ１と第二の吸収体１３２の吸収可能液容量Ｑ２との合計容量以下の第１液が送液装置内に導入されると、液は流路１１４内を進行し先ず第二の吸収体１３２に吸収される。そして第二の吸収体１３２の吸液量がＱ２に達し、それ以上の液を吸収できない状態になると、第一の吸収体１３１が第二の吸収体１３２が吸収できず溢れた液を吸収するようになる。つまり、第二の吸収体１３２の吸収可能液容量Ｑ２と第一の吸収体１３１の吸収可能液容量Ｑ１との合計容量までの液を、それぞれの吸収体が段階的に吸収するので、〔Ｑ1＋Ｑ２〕の液を送液することができる。
【００２６】
例えば、Ｑ２を超えかつ〔Ｑ１＋Ｑ２〕以下の容量の第１液を液受け部１１２から導入すると、液は流路１１４内を前進し、第二の吸収体１３２に達し第二の吸収体１３２と第一の吸収体１３１とに吸収されるので、流路１１４内の液が完全に流路外へと移動し、送液動作が停止する（図２（ａ）〜（ｃ）参照）。
【００２７】
ここで、第１液の流入量が第二の吸収体の吸収可能液容量Ｑ１を超える量であるので、送液停止時には、第一の吸収体１３１と第二の吸収体１３２の吸収力の差（Ｆ１とＦ２の差）により、第二の吸収体１３２に液が十分吸収された状態（飽和状態）になり、第二の吸収体１３２が飽和状態となると、流路１１４内の空気は、第二の吸収体１３２を通過することができなくなる。よって、液受け部１１２に新たな液（第２液）を注入した場合、第２液は下流側に流れることなく、液受け部１１２内で停止する。すなわち、上記構成の第１の本発明によると、複雑な機構を用いることなく、第２液を液受け部１１２内で停止させることができる（図２（ｅ）参照）。
【００２８】
なお、液受け部１１２は、液と空気とが置換できる十分な空間があり、導入口から空気を外部に逃がすことができる。よって、第２液を受け入れることができる。
【００２９】
次に、上記構成における「吸収可能液容量」および「吸収力」の測定方法を説明する。図１６は、「吸収可能液容量」および「吸収力」の測定に用いる装置を示す図である。図１６（ａ），（ｂ）に示すように、導入口を有する導入路６１２と、排出部６１３と、導入路６１２と排出部６１３とを繋ぐ流路６１４と、を備え、排出部６１３内に吸収体収容スペース６４０が設けられている。当該吸収体収容スペース６４０に、吸収体収容スペース６４０と同一サイズの吸収体が設置される。当該吸収体収容スペース６４０は、直径３ｍｍ、高さ５ｍｍとする。また、第１基板６１０、第２基板６１１の少なくとも一方は、流路６１４内部の可視化のために、透明性のある材料を用いる。
【００３０】
上記した同一サイズの吸収体とは、吸収体の外側輪郭のサイズが吸収体収容スペース６４０の内側のサイズと同一（体積も同一）であることを意味する。吸収体が、粉体や粒体からなる場合には、吸収体を密度測定用の容器に充填し、工業会規格ＴＭＩＡＳ０１０１５のタップ密度試験法でみかけ密度を測定し、吸収体収容スペース６４０の容積から吸収体の質量を算出する。算出された質量の吸収体を吸収体収容スペース６４０の高さと同じ高さまでタッピングを行い充填する。充填された吸収体により「吸収可能液容量」および「吸収力」の測定を行う。
【００３１】
測定は、次のようにして行う。導入ロから液体を導入し、吸収体収容スペース６４０に収容された吸収体が液体を十分に吸収した状態（飽和状態）とする。この際、導入口から導入する液体の容量を、吸収体が吸収可能な容量よりも多くする。導入された液体の進行が完全に停止した段階で、吸収体よりも上流側に残存している液体長を測り、流路断面積に液体長を掛けることにより、残存液容量を計測する。導入液体容量と残存液容量との差から、単に体積当たりの吸収体の吸収可能液容量を算出する。また、流路内を液が進行しているときの最高速度を測定し、これを吸収体の吸収力とする。
【００３２】
液の進行速度は、例えば次のようにして求めることができる。導入口から導入する液体に粒径１〜１０μｍのポリスチレンビーズなどの微粒子を懸濁しておく。また、流路近傍にＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサを設置しておく。そして、ＣＣＤで流路内のビーズの移動を観察し、その速度を測定する。
【００３３】
ここで、吸収体が吸水性ポリマーなどの場合には、吸液により当初の体積が膨張する。よって、吸液により体積膨張する素材を用いる場合には、吸収体収容スペース６４０の上方に膨張を吸収するスペースを設けておく。
【００３４】
膨張を吸収するスペースとしては、吸収体の体積の０．５倍以下または１倍以下とする。
【００３５】
上記課題を解決するための第２の本発明は、メイン流路と、前記メイン流路の一方端側に設けられた空気孔と、前記メイン流路に接続された、前記メイン流路に液体を導入する第１導入口を有する第１導入流路と、前記第１導入流路よりも前記空気孔側で前記メイン流路に接続された、前記メイン流路に液体を導入する第２導入口を有する第２導入流路と、前記メイン流路を挟んで前記第１導入流路と対向配置された、前記メイン流路内の液体を排出する排出口を有する排出流路と、前記排出口内及び／又は前記排出流路内に設けられた第１吸収体および前記第１吸収体よりも前記メイン流路側に設けられた第２吸収体と、前記第２の導入流路内に設けられた、停止状態の液体を前進に切り替えることのできるバルブと、を備え、前記第１導入流路及び第１導入口の容積をｑ１、前記第１吸収体の吸収可能液容量をｑ１、前記第２吸収体の吸収可能液容量をｑ２、前記第１吸収体の吸収力をｆ１、前記第２吸収体の吸収力をｆ２とするとき、ｑ１≦ｑ０≦〔ｑ１＋ｑ２〕及びｆ１≦ｆ２が成立する、ことを特徴とする送液装置である。
【００３６】
この構成の作用を、図面を参照して説明する。図８は平面図であり、図９は送液装置の液の流れを説明するための平面図であり、この構成にかかる送液装置では、バルブ２６０ｂのみが必須であり、バルブ２６０ａ及び２６０ｃは必須でない。なお、図８、９は、実施の形態５の送液装置にかかる図である。
【００３７】
上記構成では、第１導入口２１２ａから液が注入されると、液は第１導入流路２５２を通ってメイン流路２５１に移動し、メイン流路２５１の空気孔２５０側に移動すると共に、メイン流路２５１から排出流路２７１に移動して、出口内及び／又は排出流路内に設けられた第２吸収体（図示せず）に達し、第２吸収体に液が吸収されることにより流れが進行する。
【００３８】
第２導入流路２５３には、バルブ２６０ｂが設けられているので、このバルブ２６０ｂを停止状態としておけば、メイン流路２５１から第２導入流路２５３側への液の移動が起こらない。なお、上記説明においては、バルブ２６０ａおよびバルブ２６０ｃは開放状態（前進状態）にしてあるものとする。
【００３９】
ここで、第１導入流路２５２と第１導入口２１２ａとの合計容積ｑ０が、第２吸収体の吸収可能液容量ｑ１以上であり、第１および第２の吸収体の吸収可能液容量〔ｑ１＋ｑ２〕以下に設定されている。よってｑ１以上で〔ｑ１＋ｑ２〕以下の第１液を送液装置内に導入でき、この範囲内の第１液を送液装置内に導入すると、メイン流路２５１及び排出流路２７１内の液が第２吸収体及び第１吸収体に完全に吸収されて、送液が停止する（図９（ｂ）〜（ｄ）参照）。
【００４０】
送液停止時には、第１吸収体と第２吸収体の吸収力の差（ｆ１とｆ２の差）により、第２吸収体に液が十分吸収された状態（飽和状態）になっている。このときには、第２吸収体に空隙なないので、排出流路２７１内の空気は第２吸収体を通過することができない。よって、第２導入口２１２ｂから第２液を注入しても、当該液はメイン流路２５１から排出流路２７１に向かうことができない。また、空気孔２５０からの空気の流入により、第１導入流路に液が残り、この液が空気の移動の蓋をするので、当該液はメイン流路２５１から第１導入流路２５２に入ることができない（図９（ｅ）参照）。つまり、第２の本発明構成によると、複雑な機構を用いることなく、第２液をメイン流路２７１内で停止させることができることになる（図９（ｆ）参照）。
【００４１】
上記課題を解決するための第３の本発明は、上記第２の本発明の要素を備え、更に前記第２導入流路よりも前記空気孔側で前記メイン流路に接続された、前記メイン流路に液体を導入する第３導入口を有する第３導入流路と、前記メイン流路を挟んで前記第２導入流路と対向配置された、前記メイン流路内の液体を排出する第２排出口を有する第２排出流路と、前記第２排出口内及び／又は前記第２排出流路内に設けられた第３吸収体と、前記第３吸収体よりも前記メイン流路側に設けられた第４吸収体と、前記第２排出流路内と、前記第３導入流路内と、にそれぞれ設けられた、停止状態の液体を前進に切り替えることのできるバルブと、備え、前記第２導入流路及び第２導入口の合計容積をｑ５、前記第３吸収体の吸収可能液容量をｑ３、前記第４吸収体の吸収可能液容量をｑ４、前記第３吸収体の吸収力をｆ３、前記第４吸収体の吸収力をｆ４とするとき、ｑ３≦ｑ５≦〔ｑ３＋ｑ４〕及びｆ３≦ｆ４が成立することを特徴とする送液装置である。
【００４２】
上記構成では、上記第２の本発明と同様に、第２液をメイン流路２５１内で停止させることができる。また、第２導入流路、第２排出流路、第３導入流路、第４吸収体、第３吸収体が、それぞれ、上記第２の本発明の第１導入流路、排出流路、第２導入流路、第２吸収体、第１吸収体と同様に作用するので、第３導入流路から導入する第３液をメイン流路２５１内で停止させることができる。第３の本発明に係る送液装置には、さらに導入流路や排出流路を設けてもよい。
【００４３】
上記した第１〜第３の本発明の送液装置は、液を停止させた状態で反応や検出を行う必要があるマイクロ分析チップに利用することができる。
【発明の効果】
【００４４】
上記で説明したように、本発明によると、検出や反応等を行う流路や液受け部内に目的の液を停止させることができる送液装置を実現することができる。本発明に係る送液装置は、簡素な構造であるのにもかかわらず、高い信頼性を持った送液制御が行うことができるので、それを用いたマイクロ分析チップ、分析装置の使い勝手性の向上とコンパクト化に顕著な効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、実施の形態１に係る送液装置を示す図であって、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る送液装置の液の流れを説明するための平面図である。
【図３】図３は、実施の形態２に係る送液装置を示す図であって、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は断面図である。
【図４】図４は、実施の形態２に係る送液装置の液の流れを説明するための平面図である。
【図５】図５は、実施の形態３に係る送液装置を示す図であって、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は断面図である。
【図６】図６は、実施の形態３に係る送液装置の液の流れを説明するための平面図である。
【図７】図７は、実施の形態４に係る送液装置の液の流れを示す図であって、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は断面図である。
【図８】図８は、実施の形態５に係る送液装置を示す平面図である。
【図９】図９は、実施の形態５に係る送液装置の液の流れを説明するための平面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態６に係る送液装置を示す平面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態６に係る送液装置の液の流れを説明するための平面図である。
【図１２】図１２は、実施の形態６に係る送液装置の液の流れを説明するための平面図である。
【図１３】図１３は、従来技術にかかるマイクロ分析チップを示す図であって、図１３（ａ）は平面図、図１３（ｂ）は断面図である。
【図１４】図１４は、従来技術にかかるマイクロ分析チップの液の流れを説明するための平面図である。
【図１５】図１５は、界面張力を説明するための図である。
【図１６】図１６は、吸収体の吸収可能液容量および吸収力の測定に用いる装置を示す図であって、図１６（ａ）は平面図、図１６（ｂ）は断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いて詳細に説明する。本実施の形態は、上記第１本発明に関するものである。
【００４７】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る送液装置を示す図であって、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は断面図である。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、実施の形態１に係る送液装置は、流路１１４と、流路１１４の上流側に接続された、液体を流路に導入する導入口を備えた液受け部１１２と、流路１１４の下流側（液受け部１１２とは反対側）に接続され、流路１１４内の空気を排出するための排出部１１３を有しており、排出部１１３内及び／又は流路１１４内に第二の吸収体１３２と、その下流側に第一の吸収体１３１がそれぞれ設けられている。
【００４８】
〈流路〉
本実施の形態では、第１基板１１０に設けられた溝と、第１基板１１０を蓋する第２基板１１１とが重ね合わされることにより流路１１４が形成されている。流路１１４は、互いに対向して配置された基板同士の間に形成された空洞で構成し、または基板内部を掘削した空洞又は管を配置することにより構成することもできる。
【００４９】
流路１１４は、排出部１１３と、液受け部１１２と、を接続している。流路が分岐している場合や流路が複数存在する場合においては、排出部に接続された流路を排出流路と称し、導入口に接続された液受け部に相当する部分を導入流路と称する。また、排出流路および導入流路に接続された流路をメイン流路と称する。
【００５０】
排出流路、導入流路、メイン流路等は、送液装置に設けられる流路の一部分であって、排出部および液受け部の形態に応じてその形状を変化させる。また、流路１１４は、好ましくは送液対象である液体を毛細管現象により送液できるものとする。次に毛細管現象による送液について説明する。
【００５１】
一般に、流路の断面形状（流路における液体の流れ方向に垂直な断面形状）が円形状で、この流路の壁面（液体が接する表面）が均一（例えば、同一の材料で構成されている）である場合、液体に作用する圧力（毛細管現象による送液の圧力）Ｐは、気液界面の界面張力をσ、流路壁面の接触角をθ、流路の半径をｒとするとき、次の式１で示される。
【００５２】
Ｐ＝２σｃｏｓθ／ｒ・・・（式１）
【００５３】
式１において、Ｐが正である場合には、液体は流路内の空間を進むことができ、Ｐが０又は負である場合には、液体は流路内の空間を進むことができない。ここで、σ、ｒはともに正の値であるため、毛細管現象により送液する（Ｐの値を正とする）ためには、流路の表面においてｃｏｓθが正である必要がある。つまり、水を溶媒とする液体の場合には、流路面（流路の表面）が親水性であるときに、毛細管現象により液を流すことができることになる。
【００５４】
ただし、流路面に疎水性部分が存在していてもよい。親水、疎水の両方の特性が並存する場合は、それぞれの界面張力の和により流路内に生じる毛細管現象が決定されるので、界面張力の和が親水性（ｃｏｓθが正）となるようにすればよい。
【００５５】
ここで、親水性とは、比抵抗が１８ｍΩ・ｃｍよりも大きい純水（２５℃）を用いて、１気圧、２５℃の条件で測定した接触角が９０°未満である場合をいう（図１５参照）。疎水性とは、上記純水の接触角が９０°以上である場合をいう。ただし、接触角の送液方向に作用する成分である余弦（コサイン）は、９０°付近で大きく変動するので、送液機能を安定して確保する観点から、純水に対する接触角が８５°以下であることがより好ましく、接触角が７５°以下であることがさらに好ましく、接触角が６０°以下であることが最も好ましい。
【００５６】
また、流路は、毛細管現象が生じる程度の大きさの流路を指す。例えば流路の幅や高さは、０．１μｍから１０ｍｍであることが好ましく、１０μｍから１ｍｍであることがより好ましい。
【００５７】
〈基板）
基板に用いる材料は、送液装置の目的や用途等に応じて選択すればよく、特に限定されることはない。例えば、光学的な検出を行う場合には光学的な面を考慮し、電気的な検出を行う場合には電気絶縁性を考慮し、溝等の微細加工を必要とする場合には加工し易さを考慮するなど、それぞれの用途に適した材料を選択する。
【００５８】
吸収体に吸収させる溶液が水である場合には、第１基板１１０、第２基板１１１の少なくとも一方に、親水性の材料を用いるか、又は親水化処理を行うことが好ましい。親水化処理方法としては、例えば、親水処理剤処理やプラズマ処理、ＵＶ処理、親水性膜のコーティング、表面粗さの制御等が挙げられる。
【００５９】
また、光学的な操作（検出、バルブ等）を行う場合には、基板の少なくとも一方には透明又は半透明の材料を用いることになるが、このような透明または半透明な材料としては、ガラス、石英、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、フィルム等が挙げられる。具体的には、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂が、透明性や成型性の観点から好ましい。また、操作用の光による励起発光が特に少ないプラスチック材料として、ポリメチルメタクリレートの水素原子をフッ素原子に置換したフッ化ポリメチルメタクリレート等のフッ素系のプラスチック材料や、触媒や安定剤等の添加剤に非蛍光材料を用いたポリメチルメタクリレート等が挙げられる。
【００６０】
また、電気的な操作（検出、バルブ等）を行う場合には、流路や第１基板１１０、第２基板１１１の表面に電極を形成する必要があるため、第１基板１１０又は第２基板１１１の材料は、電極を形成することが可能な材料を用いる。電極形成が可能な材料としては、ガラス、石英、シリコン等が、生産性、再現性の観点から好ましい。なお、凹凸面に電極を形成することは難しいので、流路用溝等の凹凸が形成されていない基板（本実施の形態では第２基板１１１）に電極を形成するのが好ましい。
【００６１】
第１基板１１０、第２基板１１１の厚みは特に限定されない。例えば、０．１〜１０ｍｍ程度とする。実施の形態１では、第１基板１１０の厚みを０．５ｍｍ、第２基板の厚みを２ｍｍとしている。
【００６２】
また、実施の形態１では、第１基板１１０の厚みが０．５ｍｍであるのに対し、この溝の深さは、５０μｍの深さで形成されている。この溝の深さは、毛細管現象により送液できる程度の深さであればよく、例えば、５μｍ〜５００μｍ程度の深さで形成することが好ましい。なお、この溝は、第１基板をエッチング、切削等の機械的な加工、ホットエンボス法、金型成形法等で形成することができる。
【００６３】
また、流路１１４を構成する溝は、その断面形状（液体を送液する方向に対して垂直な面における断面形状）が矩形となるように形成されている。この断面形状は、毛細管現象を生じる流路構造であれば特に限定されるものではなく、例えば、円形状、楕円形状、半円状、逆三角形状等であってもよい。
【００６４】
〈液受け部、排出部〉
液受け部１１２は、外気に開放された導入口を備え、排出部１１３は、外気に開放された孔を備えている。液受け部１１２、排出部１１３は、それぞれ流路１１２と接続されている。
【００６５】
排出部１１３及び液受け部１１２は、第１基板に貫通孔を設けることにより形成できる。穴の大きさは、例えば直径０．５ｍｍ〜１０ｍｍとする。
【００６６】
〈吸収体〉
上記排出部内部には、第一の吸収体１３１と、第二の吸収体１３２とが、配置されている。第二の吸収体１３２は、第一の吸収体１３１よりも上流側（液受け部１１２側）に配置されている。なお、第二の吸収体１３２の一部が、流路１１４内に配置されていてもよいし、そうでなくともよい。
【００６７】
第一の吸収体１３１および第二の吸収体１３２は、液体を吸収する構造物である。このような構造物としては、繊維、多孔質体、吸水性高分子等の材料およびそれらの材料を含んで形成された構造物等があり、具体的には、コットン等の植物繊維・羊毛等の動物繊維・ガラス繊維・化学繊維等の繊維材料、モレキュラーシーブス（ゼオライト）・炭酸カルシウム・多孔質樹脂・レジストによる微細構造物等の多孔質材料、ポリアクリル酸ナトリウム微粒子等の吸水性ポリマー材料等が挙げられる。
【００６８】
吸収体が吸収する溶液の媒体が水である場合は、第一の吸収体１３１および第二の吸収体１３２として親水性材料を用いる。材料自体の親水性が低い場合や無い場合には、材料に親水化の処理を行うって親水性度を増したものを用いる。親水化処理としては、例えば、親水処理剤処理やプラズマ処理、ＵＶ処理、親水性膜のコーティング、表面粗さの制御等を用いることができる。
【００６９】
水以外の溶媒を用いた溶液の場合は、吸収体材料として、当該溶媒に対し親和性を有する材料を用いる。
【００７０】
第二の吸収体１３２の吸収力Ｆ２は、第一の吸収体１３１の吸収力Ｆ１よりも大きく構成されている。このような吸収力に差のある構成としては、例えば、第一の吸収体１３１をコットンで構成し、第二の吸収体１３２をモレキュラーシーブス（ゼオライト）粉末で構成する。
【００７１】
第二の吸収体１３２は、液保持力が高いことから、多孔質材料や吸水性ポリマー材料を用いることが好ましい。
【００７２】
また、第二の吸収体１３２の吸収可能液容量Ｑ２は、流路１１４及び液受け部１１２の容積Ｑ０よりも同等以下に構成されており、第一の吸収体１３１の吸収可能液容量Ｑ１は、〔Ｑ０−Ｑ２〕よりも大きく構成されている。すなわち、Ｑ０は、〔Ｑ１＋Ｑ２〕の同等以下の容積に構成されている。
【００７３】
〈吸収体と壁面の関係（１）〉
関係（１）は、第二の吸収体１３２の外周部の少なくとも一部が、排出部１１３または流路１１４の壁面と接している構造の場合である。この構造においては、液体は次のように移動する。
【００７４】
液受け部１１２の導入口から導入された液は、流路１１４および排出部１１３壁面を伝わり、第二の吸収体１３２へ伝わる。その後、第二の吸収体１３２が吸収し切れない液体が、壁面または両吸収体の界面を伝わり第一の吸収体１３２に移動し吸収される。この構造では、流路１１４または排出部１１３の壁面に働く界面張力による毛細管力とともに、第二の吸収体１３２の外周部での界面張力による毛細管力も作用するので、壁面に沿って液が移動し易くなり、溶液の伝達が容易に行われる。
【００７５】
〈吸収体と壁面の関係（２）〉
関係（１）は、第二の吸収体１３２の外周部と、排出部１１３または流路１１４の壁面との間に空隙を有し、排出部１１３または流路１１４の壁面のうち、少なくとも空隙を形成する部分の壁面が親水性である構造の場合である。
【００７６】
この構造においては、第二の吸収体１３２に吸収された液体が蒸発等で減少した場合、第二の吸収体１３２内又は第二の吸収体１３２の外周部に空気の通り道ができ、これにより流路系内の空気が流路系外に流れる恐れが生じる。しかしながら、空間を形成する部分の壁面が親水性である構造である場合には、第二の吸収体１３２と壁面との間に形成される空隙に強い毛細管力が働くので、当該空隙が液体で満たされることになる。この結果、第二の吸収体１３２と壁面とで形成される空隙を介して流路系内の空気が系外に抜け出ることが防止される。
【００７７】
つまり、第二の吸収体１３２の外周部と、排出部１１３または流路１１４の壁面との間に空隙を有する場合であっても、第二の吸収体１３２を空気の通過を防止する栓として機能させるために、空隙部分の壁面を親水性にすることが好ましい。
【００７８】
〈流路と吸収体の配置〉
第二の吸収体１３２が流路内に存在すると、吸収後の吸収体からの液体の蒸発を防止することができる。よって、第二の吸収体１３２の一部または全部が流路１１４内にある構造とするのが好ましい。
【００７９】
〈２つの吸収体の配置関係〉
第一の吸収体１３１と第二の吸収体１３２は、接触していてもよく、接触していなくてもよい。本実施の形態１では、第一の吸収体１３１と第二の吸収体１３２とが接触しているが（図１（ｂ））、この構造であると、第二の吸収体１３２を通過した液体が直接第一の吸収体１３１に伝えられるため、第二の吸収体１３２の吸収力を第一の吸収体１３１に直接作用させることができる。よって、第一の吸収体１３１と第二の吸収体１３２との吸収力の差が小さい場合においても、第二の吸収体１３２に液を十分吸収させることができるので、好ましい。
【００８０】
上記した要素以外の要素について説明する。
【００８１】
〈検出部１４１〉
液受け部１１２には、その他の要素として、溶液に含まれる特定物質の量を検出する検出部１４１を設けることができる。例えば検出部が電気化学的な検出手段である場合には、液受け部１１２に作用電極、参照電極、対向電極が設けられることになる。作用電極、参照電極、対向電極の材料としては、一般的な電極材料でよく、例えば、金、白金、銀、塩化銀、銅、イリジウム、アルミニウム、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ニッケル、チタン、クロムなどを用いることができる。
【００８２】
また、作用電極、参照電極、対向電極の形状は、円形、角形状、線状等とでき特に限定されない。その大きさは、検出電流値に応じた大きさを確保するのがよく、例えば円形である場合には外径１０μｍから１０ｍｍ程度とし、好ましくは外形０．５ｍｍから５ｍｍ程度とする。円形以外の形状の場合も、円形の場合の面積と同程度の面積になるようにするのがよい。
【００８３】
検出部がインピーダンスの変化により検出する手段である場合は、例えば液受け部１１２の底面にインピーダンス検出用の電極を設ける。インピーダンス検出用の電極の材料としては、一般的な電極材料でよく、例えば、金、白金、銀、塩化銀、銅、イリジウム、アルミ、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ニッケル、チタン、クロムなどを用いることができる。
【００８４】
検出部が蛍光検出を行う手段の場合は、例えば液受け部１１２の側面または底面に蛍光検出部を設ける。検出部は、液受け部（注入孔）１１２内に設けることができる。
【００８５】
〈反応部〉
送液装置には、検出部１４１に代えて、または検出部と共に抗原抗体反応や酵素反応を行う反応部を設けることができる。酵素反応を行う場合は、例えば酵素反応に用いる酵素を液受け部１１２の側面または底面、または流路内に固定化しておく。また、酵素を含む溶液を反応部にまで流す方法とすることもできる。
【００８６】
抗原抗体反応を行う場合は、上記と同様、抗原抗体反応に用いる抗体または抗原を液受け部１１２内な流路内に固定化しておくことができる。また、抗体または抗原を含む溶液を反応部に流すこともできる。
【００８７】
抗原抗体反応や酵素反応を行う反応部の形状については、特に限定されることはない。
【００８８】
〈装置の使用方法〉
本実施の形態１にかかる送液装置の使用方法を、図１および図２を用いて説明する。図２は、実施の形態１に係る送液装置の液の流れを説明するための平面図である。本実施の形態に係る送液装置では、液受け部１１２から液が注入されると（図２（ａ）参照）、液は流路１１４を通って第二の吸収体１３２に達し、第二の吸収体１３２により液が吸収され、この吸収力により液が流路１１４を進行する（図２（ｂ）参照）。
【００８９】
ここで、第二の吸収体１３２の吸収可能液容量Ｑ１よりも多く、第二の吸収体１３２の吸収可能液容量Ｑ１と第一の吸収可能液容量Ｑ２の合計よりも少ない液量が導入されると、第二の吸収体１３２が飽和状態となるとともに、第二の吸収体１３２の吸収可能液容量Ｑ１を超えた溶液が第一の吸収体１３１に吸収され、この段階で送液が停止する（図２（ｃ）参照）。
【００９０】
送液停止時には、第一の吸収体１３１と第二の吸収体１３２の吸収力の差（Ｆ１とＦ２の差）により、第二の吸収体１３２に液が十分吸収された状態（飽和状態）になる。第二の吸収体１３２に十分に液が吸収された状態では、流路１１４内の空気が第二の吸収体１３２を通過することができないため、次の液を液受け部１１２の導入口から注入した場合（図２（ｄ）参照）、液が下流側（排出部１１３側）に流れない。
【００９１】
他方、液受け部１１２は、導入口が外に開放されており、液と空気が置換できる余裕空間が設けてあるので、第２液を液受け部１１２内に注入でき、かつ注入された第２液にはそれ以上の送液力が働かない（吸収体１３２により蓋されている）ので、液受け部１１２内に停止することになる（図２（ｅ）参照）。
【００９２】
吸水性ポリマー材料よって、液受け部１１２内に検出部や、酵素反応、抗体反応等を行う反応部を設ける構造とすると、検出部や反応部に液を留め置けるので、信頼性の高い検出や反応を行うことができることになる。
【００９３】
（実施の形態２）
実施の形態２は、上記実施の形態１の変形例である。実施の形態２に係る送液装置について、図３〜４を参照しつつ説明する。図３は、本実施の形態に係る送液装置を示す図であって、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は断面図であり、図４は、本実施の形態に係る送液装置の液の流れを説明するための平面図である。
【００９４】
実施の形態２では、２つの排出部１１３、１１５を設け、下流側の排出部１１３に第一の吸収体１３１を、上流側の排出部１１５に第二の吸収体１３２をそれぞれ封入した形態をとっている。これら以外については、上記実施の形態１と同様であり、２つの排出部１１３、１１５は、上記実施の形態１の排出部と同様でよい。
【００９５】
実施の形態２によっても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００９６】
（実施の形態３）
実施の形態３は、上記実施の形態１のさらなる変形例である。実施の形態３に係る送液装置について、図５〜６を参照して説明する。図５は、実施の形態３に係る送液装置を示す図であり、図６は、本実施の形態に係る送液装置の液の流れを説明するための平面図である。
【００９７】
本実施の形態は、実施の形態１の流路１１４内に、液の停止を前進に切り替えることのできるバルブ１６０が存在することが特徴であり、これ以外は上記実施の形態１と同様である。
【００９８】
バルブが設けられていると、第１液を流路（メイン流路）内で停止させることが可能となり、例えば第１液に目的物質と、当該目的物質と競合的に反応する、標識付き目的物質を含む液を流し、液を停止させた状態で反応させ、その後第２液として洗浄液を流し、標識付き目的物質の量を検出することにより、目的物質の量を検出する装置（検出装置）として利用できる。
【００９９】
上記バルブとしては、エレクトロウエッティングバルブ、光バルブが使用できる。また、流路壁面の一部に疎水性部分を設け、かつ流路の上流側に押圧可能部位を設け、外部より圧力を加えることよって流路内の液体を、疎水性部分を越えて送り出す構造とすることができる。また、流路壁面に設けられた疎水性部分と、これよりも上流側の流路内に液体を電気分解して泡を発生させる電極部を備え、電気分解による泡の圧力で液体を、疎水性部分を越えさせる構造とすることができる。
【０１００】
上記エレクトロウエッティングバルブは、電圧を印加しない状態では疎水性であり、電圧の印加により、電極表面の接触角が親水側に変化させることにより停止していた溶液を前進させる方式のバルブである。このような、エレクトロウエッティングバルブは、液の停止・前進を切り替える作用電極と、参照電極と、を備える構成とする。作用電極および参照電極の材料は、特に限定されるものではなく、一般的な導電性の材料を用いることができる。例えば、金、白金、銀、塩化銀、銅、イリジウム、アルミニウム、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ニッケル、チタン、クロムなどが使用できる。
【０１０１】
また、作用電極の表面には、液の停止機能を確保するために、例えばテトラフルオロエチレン膜等の疎水性膜や、電極用金属の自然酸化膜等の親水性のきわめて低い膜を設けておく。
【０１０２】
上記光バルブとしては、光触媒（酸化チタン等）と、光触媒により分解される疎水性有機物と、をバルブとなる部分に形成したものが例示できる。このような光バルブでは、光触媒に反応する紫外線などの光を照射することにより、光触媒が反応して疎水性有機物が分解されて接触角が低下する結果、停止していた溶液が前進に切り替わることになる。
【０１０３】
上記光バルブ用の光触媒膜は、第２基板１１１にスパッタリング法およびリフトオフ法などにより、酸化チタン膜をパターニングすることにより形成できる。また、チタン膜を同様に成膜し、その後に熱処理や化学処理等を行い、チタン膜を酸化させて酸化チタン膜とする方法を用いてもよい。酸化チタンの初期状態の疎水性を向上させるためには、有機単分子膜等を酸化チタン表面に形成することが好ましく、オクタデシルトリクロロシランなどを用いることができる。また。第１基板１１０には光触媒と反応する光が透過する材料を用いる。
【０１０４】
本実施の形態３によっても、上記実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、本実施の形態ではバルブ１６０により流路１１４内で液を停止させることができるので、第１液についても液の流れを停止させ反応や検出を行うことが可能になる。
【０１０５】
（実施の形態４）
実施の形態４は、上記実施の形態１のさらなる変形例である。実施の形態４に係る送液装置について、図７を参照して説明する。図７は、本実施の形態に係る送液装置を示す図であって、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は断面図である。
【０１０６】
実施の形態４は、第一の吸収体１３１が排出口１１３内に封入されており、第二の吸収体１３２が流路内に封入されていることを特徴とする。その他の形態は実施の形態１と同様である。第二の吸収体１３２が接している流路１１４の内壁１８０は親水処理により親水化されている。親水化の方法は、実施の形態１に記載した方法を用いることができる。
【０１０７】
図７において第二の吸収体１３２に吸収された液体が蒸発等で減少した場合、第二の吸収体１３２内又は第二の吸収体１３２の外周部に空気の通り道ができる恐れがある。然るに第二の吸収体１３２が接している流路１１４の内壁１８０が親水処理され親水化されている構造であると、液体が流路１１４から排出される際に、第二の吸収体１３２と壁面で形成される空隙に強い毛細管力が働き、当該空隙に液が留まり易くなる。それゆえ、第二の吸収体１３２と壁面で形成される隙間が液体で埋まり、空気の通り道が遮断される。
【０１０８】
以上から、実施の形態４であると、Ｑ２≦Ｑ０≦〔Ｑ１＋Ｑ２〕およびＦ１≦Ｆ２の要件と、この要件とが相まって、第１液を前進させた後、第２液を停止させる動作を確実に行わせることができる。
【０１０９】
（実施の形態５）
実施の形態５は、上記第２の本発明にかかる実施の形態である。実施の形態５の送液装置について、図８〜図９を参照して説明する。図８は、実施の形態５の送液装置を示す平面図であり、図９は液の流れを説明するための平面図である。
【０１１０】
本実施の形態にかかる送液装置は、メイン流路２５１と、メイン流路２５１の一方端側に設けられた空気孔２５０と、メイン流路２５０に接続され、メイン流路に液体を導入する第１導入口２１２ａを有する第１導入流路２５２と、第１導入流路２５２よりも空気孔２５０側でメイン流路２５１に接続され、メイン流路２５１に液体を導入する第２導入口２１２ｂを有する第２導入流路２５３と、メイン流路２５１を挟んで第１導入流路２５２と対向配置された、メイン流路２５１内の液を排出する排出口２１３を有する排出流路２７１と、を備えている。
【０１１１】
また、第１導入流路２５２とメイン流路２５１との境界、第２導入流路２５３とメイン流路２５１との境界、排出流路２７１とメイン流路２５１との境界には、それぞれ停止状態の液体を前進に切り替えることのできるバルブが設けられている。
【０１１２】
また、排出口２１３内及び／又は排出流路２７１内には、第１吸収体（図示せず）と、第１吸収体よりもメイン流路２５１側に設けられた第２吸収体（図示せず）と、が設けられている。なお、第２吸収体の吸収力は、第１吸収体の吸収力以上となっている。
【０１１３】
また、メイン流路２５１には、検出部２４１が設けられている。また、第１導入流路２５２と第１導入口２１２ａとの合計容積が、第２吸収体の吸収可能液容量よりも大きく構成されている。
【０１１４】
第１導入流路２５２、第２導入流路２５３、メイン流路２５１、排出流路２７１は、実施の形態１の流路１１４と同様な材質、形状とすることができる。
【０１１５】
また、空気孔２５０は、上記実施の形態１の排出部と同様であり、バルブ２６０ａ〜２６０ｃは、上記実施の形態３と同様である。
【０１１６】
また、基板の材質、吸収体、吸収体と壁面との関係、排出流路と吸収体の配置、２つの吸収体の配置関係、検出部、反応部などの条件は、上記実施の形態１と同様である。
【０１１７】
本実施の形態５に係る送液装置の液の流れを図８、図９に基づいて説明する。第１液を第１導入口２１２ａ、第２液を第２導入口２１２ｂに溶液を導入すると、第１導入流路２５２および第２導入流路２５３に溶液が進入するが、バルブ２６０ａ、２６０ｂが閉じられているためここで停止する（図９（ａ）参照）。
【０１１８】
第１導入流路２５２のバルブ２６０ａを開けると、溶液はメイン流路２５１に進み、空気孔２５０側に移動してメイン流路２５１内に第１液が満たされる（図９（ｂ）参照）。このとき、バルブ２６０ｂ，２６０ｃを閉じておく。これにより、第１液の第２導入流路２５３や排出流路２７１側への移動が防止される。
【０１１９】
次に、排出流路２７１に繋がるバルブ２６０ｃを開けると、第１液が排出流路２７１の方向へ進み、第２吸収体及び第１吸収体により溶液が吸収され、第１導入流路２５２およびメイン流路２５１の溶液が排出される（図９（ｃ）、（ｄ）参照）。このとき、第１導入流路２５２の溶液は、空気孔２５０から進入した空気により分断されるため、第１導入流路２５２に一部の溶液が残る（図９（ｅ）参照）。
【０１２０】
次に、第２導入流路２５３のバルブ２６０ｂを開けると、第２液はメイン流路２５１に進み、空気孔２５０側へ第２液が進む（図９（ｆ）参照）。このとき、第２吸収体が飽和状態であるので、上記実施の形態１と同様の作用により、排出流路２７１側に溶液は移動できない。また、第１導入流路２５２に残存した溶液により、第２液は第１導入流路２５２側に移動できない。よって、第２液をメイン流路２５１内で停止させることができる。
【０１２１】
以上から、メイン流路２５１内に検出部２４１を設けることで、複数の溶液を送液する検出装置が実現できる。
【０１２２】
なお、上記検出部２４１に代えて、又は検出部２４１とともに、反応を行う反応部を設けることができる。
【０１２３】
（実施の形態６）
実施の形態６に係る送液装置について、図１０〜図１２を参照して説明する。実施の形態６は、上記第３の本発明にかかる実施の形態である。図１０は、本実施の形態に係る送液装置を示す平面図であり、図１１、図１２は、本実施の形態に係る送液装置の液の流れを説明するための平面図である。
【０１２４】
本実施の形態にかかる送液装置は、メイン流路２５１と、メイン流路２５１の一方端側に設けられた空気孔２５０と、メイン流路２５０に接続され、メイン流路に液体を導入する第１導入口２１２ａを有する第１導入流路２５２と、第１導入流路２５２よりも空気孔２５０側でメイン流路２５１に接続され、メイン流路２５１に液体を導入する第２導入口２１２ｂを有する第２導入流路２５３と、第２導入流路２５３よりも空気孔２５０側でメイン流路２５１に接続され、メイン流路２５１に液体を導入する第３導入口２１２ｃを有する第３導入流路２５４と、メイン流路２５１を挟んで第１導入流路２５２と対向配置された、メイン流路２５１内の液を排出する第１排出口２１３ａを有する第１排出流路２７１と、メイン流路２５１を挟んで第２導入流路２５３と対向配置された、メイン流路２５１内の液体を排出する第２排出口２１３ｂを有する第２排出流路２７２と、を備えている。
【０１２５】
また、第１導入流路２５２とメイン流路２５１との境界、第２導入流路２５３とメイン流路２５１との境界、第３導入流路２５４とメイン流路２５１との境界、第１排出流路２７１とメイン流路２５１との境界、第２排出流路２７２とメイン流路２５１との境界には、それぞれ停止状態の液体を前進に切り替えることのできるバルブ２６０ａ〜２６０ｅが設けられている。
【０１２６】
また、第１排出口２１３ａ内及び／又は第１排出流路２７１内には、第１吸収体（図示せず）と、第１吸収体よりもメイン流路２５１側に設けられた第２吸収体（図示せず）と、が設けられ、第２排出口２１３ｂ内及び／又は第２排出流路２７２内には、第３吸収体（図示せず）と、第３吸収体よりもメイン流路２５１側に設けられた第４吸収体（図示せず）と、が設けられている。そして、第２吸収体の吸収力は、第１吸収体の吸収力以上となっており、且つ、第４吸収体の吸収力は、第３吸収体の吸収力以上となっている。
【０１２７】
また、メイン流路２５１には、検出部２４１が設けられている。また、第１導入流路２５２と第１導入口２１２ａとの合計容積は、第２吸収体の吸収可能液容量よりも大きく構成され、且つ、第２導入流路２５３と第２導入口２１２ｂとの合計容積が、第４吸収体の吸収可能液容量よりも大きく構成されている。
【０１２８】
第１導入流路２５２、第２導入流路２５３、第３導入流路２５４、メイン流路２５１、第１排出流路２７１、第２排出流路２７２は、上記実施の形態１の流路１１４と同様に形成することができる。
【０１２９】
第１導入流路２５２、第２導入流路２５３、第３導入流路２５４、メイン流路２５１、第１排出流路２７１、第２排出流路２７２は、実施の形態１の流路１１４と同様に形成することができる。
【０１３０】
空気孔２５０は、上記実施の形態１の排出部と同様である。また、バルブ２６０ａ〜２６０ｅは、上記実施の形態３と同様である。
【０１３１】
基板材料、吸収体、吸収体と壁面の相互関係、第１排出流路と第２吸収体の配置、第１吸収体と第２吸収体の配置関係、検出部、反応部は、上記実施の形態１と同様である。
【０１３２】
また、第３吸収体と第４吸収体の配置関係や、第２排出流路と第４吸収体の配置吸収体の配置は、第１吸収体と第２吸収体の配置関係、第１排出流路と第２吸収体の配置吸収体の配置と、それぞれ同様とする。
【０１３３】
本実施の形態に係る送液装置の液の流れを説明する。第１導入口２１２ａに第１液、第２導入口２１２ｂに第２液、第３導入口２１２ｃに第３液をそれぞれ導入すると、第１導入流路２５２、第二の溶液導入流路２５３、第３導入流路２５４にそれぞれ液が進入し、バルブ２６０ａ〜２６０ｃで停止する（図１１（ａ）参照）。
【０１３４】
次に、第１導入流路２５２のバルブ２６０ａを開けると、第１液はメイン流路２５１に進み、メイン流路２５１が溶液で満たされる（図１１（ｂ）参照）。このとき、バルブ２１２ｂ〜２１２ｅは閉じられているので、第２導入流路２５３、第３導入流路２５４、第１排出流路２７１、第２排出流路２７２側に液が移動することはない。
【０１３５】
次に、第１排出流路２７１に繋がるバルブ２６０ｄを開けると、液が第１排出流路２７１の方向へ進み、第一の排出口２１３ａに設けられた第２吸収体（図示せず）および第１吸収体（図示せず）により溶液が吸収され、第一導入流路２７１及びメイン流路２５１の溶液が排出される（図１１（ｃ）、（ｄ）参照）。
【０１３６】
第１導入流路２５２内の液は、空気孔２５０から進入した空気により分断されるため、第１導入流路２５２に一部の溶液が残る（図１２（ａ）参照）。
【０１３７】
次に、第２導入流路２５３のバルブ２６０ｂを開けると、第２液はメイン流路２５１に進み、空気孔２５０側へ溶液が進む（図１２（ｂ）参照）。このとき、バルブ２１２ｃ、２１２ｅは閉じられているので、第３導入流路２５４、第２排出流路２７２側に液が移動することはない。そして上記実施の形態５と同様の作用により、排出流路２７１側及び第１導入流路２５２側に移動できないので、第２液をメイン流路２５１内で停止させることができる。
【０１３８】
次に、第２排出流路２７２のバルブ２６０ｅを開けると、第２液が第２排出流路２７２の方向へ進み（図１２（ｃ）参照）、第２排出口２１３ｂに設けられた第４吸収体（図示せず）および第３吸収体（図示せず）により溶液が吸収され、第２導入流路２５３およびメイン流路２５１の溶液が排出される（図１２（ｄ）参照）。
【０１３９】
第２導入流路２５３の溶液は、空気孔２５０から進入した空気により分断されるため、第２導入流路２５３に一部の溶液が残る（図１２（ｅ）参照）。
【０１４０】
次に、第３導入流路２５４のバルブ２６０ｃを開けると、液はメイン流路２５１に進み、空気孔２５０側へ溶液が進む（図１２（ｆ）参照）。このとき、第２吸収体及び第４吸収体が飽和状態であり、且つ、第１導入流路２５２及び第２導入流路２５３には溶液が残存しているので、上記と同様に、溶液は第１導入流路２５２、第２導入流路２５３、第１排出流路２７１、第２排出流路２７２側に移動できない。よって、第３液をメイン流路２５１内で停止させることができる。
【０１４１】
以上から、実施の形態６によると、メイン流路２５１内に設けた検出部２４１に、複数の溶液を順次送液することのできる検出装置を実現できる。
【０１４２】
なお、検出部２４１に代えて、又は検出部２４１とともに、反応を行う反応部を設けることができる。例えば、メイン流路２５１に抗体を固定した反応部と検出部２４１とが設けられている場合、第１導入流路２５２から測定対象となる抗原と酵素標識抗原を含む液、第２導入流路２５３から洗浄液、第３導入流路２５４から基質を含む液を流すと、液が停止されることにより安定した抗原抗体反応と酵素基質反応とを行うことができ、酵素基質反応による生成物を検出部で検出することができる。
【０１４３】
（実施例１）
本発明を、実施例を用いてさらに説明する。実施例１に係る送液装置の基本構造は、上記実施の形態１と同様である。図１を参照して実施例１の送液装置を更に具体的に説明する。
【０１４４】
第１基板１１０への流路の溝の形成は、金型を用いた樹脂成型法により行った。金型は、シリコン基板にフォトリソ法でレジストパターンを形成後、ドライエッチングプロセス法によりエッチングを行って作製した。流路１１４の幅は６００μｍ、流路１１４の高さは５０μｍ、流路１１４の長さは１５ｍｍとした。
【０１４５】
作製された金型に型枠を設け、シリコンゴム（ポリジメチルシロキサン、東レダウコーニング社製  ジルポット１８４）を厚みが２ｍｍになるまで流し込み、１００℃、１５分の加熱を行い、硬化させた。硬化後、金型と硬化したシリコンゴムを分離させた。
【０１４６】
次いで、シリコンゴムを縦２０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚み２ｍｍに整形し、液受け部１１２になる孔、排出部１１３になる孔として、直径２ｍｍの貫通孔をポンチを用いて開け、第１基板１１０を作製した。作製した第１基板１１０の表面に、ＴＷＥＥＮ２０(ＧＥヘルスケアジャパン製)を塗布し、１００℃で５分間乾燥させた。
【０１４７】
第２基板１１１は、厚み６００μｍのテンパックスガラス基板をダイシングソーで縦２５ｍｍ、横１５ｍｍに切断して作製した。
【０１４８】
第一の吸収体１３１としては、不織布（旭化成せんい製ＢＥＭＣＯＴ（登録商標））を直径２ｍｍにカットしたものを用意し、第二の吸収体１３２には、モレキュラーシーブス３Ａ（和光純薬製）を粉砕したものを用意した。
【０１４９】
作製した第１基板と第２基板とを重ね合わせ、排出部１１３の穴に第二の吸収体１３２及び第一の吸収体１３１を充填し、実施例１にかかる送液装置を作製した。
【０１５０】
上記実施例１に係る送液装置について、液体を流す試験を行った。液体としてリン酸緩衝液を用い、リン酸緩衝液を液受け部１１２に滴下した。すると、リン酸緩衝液は毛細管現象により送液装置内の流路１１４に入った。そして流路１１４内の液体は、第二の吸収体１３２、第一の吸収体１３１の順で吸収が行なわれ、液受け部１１２の導入口から空気が進入して、流路１１４内のリン酸緩衝液が流路１１４から完全に排出された。
【０１５１】
次いで、第２液としてのリン酸緩衝液を液受け部１１２の導入口に滴下したところ、当該溶液は流路１１４に進入することなく液受け部１１２内に停止していた。
【０１５２】
（比較例１）
比較例として、第二の吸収体を用いないこと、第一の吸収体の吸収可能液容量が、第１液と第２液の合計液量以上且つ液受け部１１２と流路１１４の合計容積以上としたこと以外は、上記実施例１と同様な送液装置を作製した。
【０１５３】
比較例にかかる送液装置について、液体を流す実験を、上記実施例１と同様の方法で行った。
【０１５４】
比較例１では、リン酸緩衝液を液受け部１１２に滴下すると、毛細管現象により送液装置内の流路１１４に溶液が入った。次いで、流路１１４内の液体は第一の吸収体１３１に吸収され、液受け部１１２から空気が進入し、流路１１４内の溶液が完全に第一の吸収体１３１に吸収されて、流路１１４から液が排出された。
【０１５５】
この後、第２液としてのリン酸緩衝液を液受け部１１２に滴下すると、当該溶液が流路１１４に進入し、第一の吸収体１３１に液が完全に吸収されて、流路１１４内の溶液が完全に排出された。
【０１５６】
以上より、実施例１では第２液の溶液が液受け部１１２に留まってそれ以上進行しなかったのに対し、比較例１では第２液の溶液が完全に排出されるのが確認された。すなわち、実施例１の送液装置は、第２液の流れを停止させて、液受け部１１２に留めおくことができることが確認された。
【０１５７】
なお、上記の実施の形態１〜６で示した種々の特徴を、組み合わせた構成の送液装置としてもよいことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０１５８】
以上に説明したように、本発明によると、簡単な構造でもって簡便な操作で液の停止・前進を切り替えることのできるコンパクトな送液装置を実現できる。このような送液装置は、チップ内で反応や検出を行うマイクロ分析チップとして利用可能であり、本発明の産業上の利用可能性は大きい。
【符号の説明】
【０１５９】
１１０  第１基板
１１１  第２基板
１１２  液受け部
１１３  排出部
１１４  流路
１１５  排出部
１３１  第一の吸収体
１３２  第二の吸収体
１４１  検出部
１６０  バルブ
１８０  流路の内壁
２１０  第１基板
２１１  第２基板
２１２  導入口
２１３  排出口
２１５  吸収体用の穴
２３１  第１吸収体
２３２  第２吸収体
２４１  検出部
２５２、２５３、２５４  導入流路
２５０  空気孔
２５１  メイン流路
２６０  バルブ
２７１、２７２  排出流路
２８０  流路の内壁
５１０  第１基板
５１１  第２基板
５１２  液受け部
５１３  排出部
５１４  流路
５３０  吸収体
６１０  第１基板
６１１  第２基板
６１２  液受け部
６１３  排出部
６１４  流路
６４０  吸収体収容スペース
【図１】
2012112724.tif 000003
【図２】
2012112724.tif 000004
【図３】
2012112724.tif 000005
【図４】
2012112724.tif 000006
【図５】
2012112724.tif 000007
【図６】
2012112724.tif 000008
【図７】
2012112724.tif 000009
【図８】
2012112724.tif 000010
【図９】
2012112724.tif 000011
【図１０】
2012112724.tif 000012
【図１１】
2012112724.tif 000013
【図１２】
2012112724.tif 000014
【図１３】
2012112724.tif 000015
【図１４】
2012112724.tif 000016
【図１５】
2012112724.tif 000017
【図１６】
2012112724.tif 000018