(57)【要約】【課題】作用電極上に停止させた溶液を確実に移動させる。【解決手段】流路１１４に沿って溶液を送液する駆動力を生じさせる作用電極１３２と、作用電極１３２との間に所定の電位差を生じさせて駆動力を生じさせる参照電極１３１とが形成され、作用電極１３２の溶液と接触する表面上に、疎水性の高い疎水性部分１３５と親水性の高い親水性部分１３４とが形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路に沿って溶液を送液する駆動力を生じさせる作用電極と、該作用電極との間に所定の電位差を生じさせて前記駆動力を生じさせる参照電極とが形成された流路構造体において、
前記作用電極の溶液と接触する表面上に、疎水性の高い疎水部と親水性の高い親水部とが形成されていることを特徴とする流路構造体。
【請求項２】
前記疎水部と前記親水部とが配列する配列方向が、前記駆動力に対して直交する方向であることを特徴とする請求項１に記載の流路構造体。
【請求項３】
前記駆動力に対して直交する方向に沿って前記作用電極の両端間に引かれる複数の線分を定義し、各線分上における前記疎水部の長さの総和を疎水部全長とするとき、
前記作用電極上において、前記流路の流路幅に対する前記疎水部全長の割合が互いに異なる線分の組みが少なくとも１組存在することを特徴とする請求項１又は２に記載の流路構造体。
【請求項４】
前記疎水部が複数存在し、
前記作用電極の表面上で、各疎水部がランド部を形成し、前記親水部が前記各疎水部を取り囲むグルーブ部を形成していることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の流路構造体。
【請求項５】
前記疎水部が複数存在し、
各疎水部が、前記駆動力の方向に沿って縞模様を形成していることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の流路構造体。
【請求項６】
前記流路の流路幅が、前記作用電極上で狭くなっている部分が存在していることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の流路構造体。
【請求項７】
前記流路の流路高さが、前記作用電極上で高くなっている部分が存在していることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の流路構造体。
【請求項８】
前記流路を形成するための流路形成溝が少なくとも形成された第１基板と、
前記第１基板に形成された前記流路形成溝を封止する第２基板とを備えていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の流路構造体。
【請求項９】
前記第１基板は、疎水性材料で構成されており、
前記第２基板は、親水性材料で構成されていることを特徴とする請求項８に記載の流路構造体。
【請求項１０】
前記第１基板を構成する疎水性材料は、ポリジメチルシロキサンであり、
前記第２基板を構成する親水性材料は、ガラスであることを特徴とする請求項９に記載の流路構造体。
【請求項１１】
前記流路を構成するための流路形成孔が少なくとも形成された流路形成層と、
前記流路形成層に形成された前記流路形成孔を、前記流路形成層の一方側から封止する第３基板と、
前記流路形成層に形成された前記流路形成孔を、前記流路形成層の他方側から封止する第４基板とを備えていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の流路構造体。
【請求項１２】
前記流路形成層は、疎水性材料で構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の流路構造体。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか１項に記載の流路構造体を備えた分析チップ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の分析チップを備えた分析装置。
【請求項１５】
流路に沿って溶液を送液する駆動力を生じさせる作用電極と、該作用電極との間に所定の電位差を生じさせて前記駆動力を生じさせる参照電極とが形成され、前記流路を形成するための流路形成溝が少なくとも形成された第１基板と、前記第１基板に形成された前記流路形成溝を封止する第２基板とを備えた流路構造体の製造方法であって、
前記第１基板上に前記流路形成溝を形成する流路形成溝形成工程と、
親水性の導電性材料で前記作用電極を作成し、該作用電極の一部を疎水化処理して該作用電極の溶液と接触する表面上に、疎水性の高い疎水部と親水性の高い親水部とを形成する疎水化処理工程と、
前記第２基板上に前記作用電極を設置する作用電極設置工程と、
前記第１基板に形成された前記流路形成溝を前記第２基板で封止する流路形成溝封止工程とを含んでいることを特徴とする流路構造体の製造方法。
【請求項１６】
流路に沿って溶液を送液する駆動力を生じさせる作用電極と、該作用電極との間に所定の電位差を生じさせて前記駆動力を生じさせる参照電極とが形成され、前記流路を構成するための流路形成孔が少なくとも形成された流路形成層と、前記流路形成層に形成された前記流路形成孔を、前記流路形成層の一方側から封止する第３基板と、前記流路形成層に形成された前記流路形成孔を、前記流路形成層の他方側から封止する第４基板とを備えた流路構造体の製造方法であって、
前記流路形成層に前記流路形成孔を形成する流路形成孔形成工程と、
親水性の導電性材料で前記作用電極を作成し、該作用電極の一部を疎水化処理して該作用電極の溶液と接触する表面上に、疎水性の高い疎水部と親水性の高い親水部とを形成する疎水化処理工程と、
前記第４基板上に前記作用電極を設置する作用電極設置工程と、
前記流路形成層に形成された前記流路形成孔を、前記流路形成層の一方側から前記第３基板で封止すると共に、前記流路形成層の他方側から前記第４基板で封止する流路形成孔封止工程とを含んでいることを特徴とする流路構造体の製造方法。
【請求項１７】
前記疎水化処理工程で、疎水処理剤を使用することで、前記作用電極の一部を疎水化処理することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の流路構造体の製造方法。
【請求項１８】
前記疎水化処理工程で、前記作用電極の一部に疎水性膜を形成することで、前記作用電極の一部を疎水化処理することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の流路構造体の製造方法。
【請求項１９】
前記疎水化処理工程で、前記疎水化処理の後に、さらに前記作用電極の一部の表面粗さを調整することを特徴とする請求項１７又は１８に記載の流路構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体物質及び自然環境における物質等の微量化学分析に用いる流路構造体及びその製造方法、分析チップ、並びに、分析装置に関する。より詳細には、作用電極上に停止させた溶液を確実に移動させることができる流路構造体などに関する。
【背景技術】
【０００２】
免疫分析法は、医療分野、生化学分野、及びアレルゲンなどの測定分野等において、重要な分析若しくは計測方法として知られている。しかし、従来の免疫分析法は、操作が煩雑である上に、分析に一日以上の時間を要するといった問題点があった。
【０００３】
このような中、基板にマイクロメートルオーダーの流路（以下、適宜「マイクロ流路」、又は、単に「流路」と略称する）を形成し、このマイクロ流路に抗体等を固定化することにより、分析時間の短縮化や分析操作の簡略化を図るマイクロ分析チップ（以下、適宜「分析チップ」と略称する）が提案されている。
【０００４】
このような分析チップを用いて分析を行う場合、液導入孔から分析チップ内に溶液を導入し、該溶液を分析チップの内部で反応させ、液排出孔から分析チップの外部に溶液を排出する必要がある。従来、分析チップにおける溶液の移送（送液）には、ポンプなどの外部の動力源を用いていたが、ポンプは、分析チップに比べて大型であるため、分析チップを備える分析装置全体の小型化が図りがたいという問題点がある。
【０００５】
このため、分析装置に微細加工技術を用いてマイクロポンプを組み込む技術が提案されているが、マイクロポンプの組み込みには複雑で高度な加工技術を必要とする。また、マイクロポンプの容積に加え、マイクロポンプを駆動するための周辺要素の組み込み容積が必要となるので、分析装置の十分なコンパクト化が、図り難いという問題点がある。
【０００６】
他方、マイクロポンプを用いない溶液の送液方法として、親水性のマイクロ流路の毛細管力を利用する送液方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような、毛細管力を利用した従来のマイクロ流路の基本構造を図２３に示す。図２３に示すマイクロ流路は、第２基板１１０と第１基板１１１とから構成され、注入孔１１２、排出孔１１３、及び流路１１４が形成されている。注入孔１１２に溶液を滴下すると、毛細管力によって溶液が流路１１４を移動し、排出孔１１３側に移動する。よってポンプ等の外部の動力源を必要とせずに溶液を注入孔１１２側から排出孔１１３側に移動させることができる。
【０００７】
また、特許文献１及び２には、微小なマイクロ流路において、溶液の流れを制御するために、エレクトロウェッティング技術を用いたバルブ（エレクトロウェッティングバルブと称される）を用いる方法が提案されている。
【０００８】
このエレクトロウェッティングバルブ（以下、単に「ＥＷバルブ」と略称する）の原理を、図１５を用いて説明する。溶液を分析チップに導入すると、溶液は毛細管力によって流路１１４を流れ、参照電極（reference electrode）１３１を超えて流れて作用電極（working electrode）１３２上に達するが、作用電極１３２の表面は、ほぼ全面に亘って疎水性膜で被覆されており、その疎水性により、電圧が印加されていない場合は、溶液との接触角が大きくなる。
【０００９】
このため、作用電極１３２の周辺部の溶液に作用する表面張力と、流路幅及び流路高さなどで決まる流れ抵抗とが相まって、溶液は、流路を通過することができない。すなわち、電圧が印加されていないときは、ＥＷバルブが閉じた状態となる。
【００１０】
一方、電圧が印加されているときは、作用電極１３２において、作用電極１３２と溶液との間で仮想的なキャパシタを形成するようになり、作用電極１３２に溶液が引き寄せられる効果が小さくなる。つまり、見かけ上、作用電極１３２表面の親水性が強くなる。これにより、溶液が作用電極１３２の周辺部を通過することができるようになる。すなわち、電圧が印加されているときは、ＥＷバルブが開放された状態となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−２２０６０６号公報（平成１８年８月２４日公開）
【特許文献２】特開２００５−１９９２３１号公報（平成１７年７月２８日公開）
【特許文献３】特開２００３−１４９２５２号公報（平成１５年５月２１日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１及び２に記載のマイクロ流路及びＥＷバルブを用いた技術では、単純に作用電極の表面全体を疎水性膜で被覆しているだけなので、作用電極周辺部の疎水性が高くなりすぎ、停止させた溶液を再度移動させるために参照電極及び作用電極間に印加する電圧が高くなりすぎるという問題点がある。
【００１３】
例えば、このように印加電圧が高くなりすぎた場合、溶液が電気分解され、気泡が発生することにより、作用電極上に停止させた溶液を毛細管力によって再度移動させることができなくなる可能性がある。
【００１４】
なお、以上のような問題点について上記特許文献１及び２には、何ら記載されていないし、また、そのような示唆もない。
【００１５】
本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、作用電極上に停止させた溶液を確実に移動させることができる流路構造体などを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の流路構造体は、前記課題を解決するために、流路に沿って溶液を送液する駆動力を生じさせる作用電極と、該作用電極との間に所定の電位差を生じさせて前記駆動力を生じさせる参照電極とが形成された流路構造体において、前記作用電極の溶液と接触する表面上に、疎水性の高い疎水部と親水性の高い親水部とが形成されていることを特徴とする。
【００１７】
前記構成によれば、作用電極の溶液と接触する表面上に、疎水性の高い疎水部と親水性の高い親水部とが形成されている。
【００１８】
作用電極の表面上の任意の一点における、気液界面の界面張力をσ、溶液の接触角をθとすると、作用電極の表面上の任意の一点における毛細管力に影響する界面張力の駆動力方向の成分は、σcosθに比例する。
【００１９】
このため、作用電極の表面上の疎水部の総面積をＳＡ、親水部の総面積をＳＢ、疎水部の接触角をθＡ、親水部の接触角をθＢ、とすると、作用電極上における溶液の駆動力は、σcosθＡ×ＳＡ＋σcosθＢ×ＳＢと相関がある。
【００２０】
ここで、cosθＡ＜０（なお、疎水部の一部の領域は＝０でも良い）、cosθＢ＞０であるから、作用電極上の溶液の駆動力は、作用電極の表面の全面が親水性材料で構成されている場合と比較して、負側にシフトする。
【００２１】
また、作用電極上における溶液の駆動力が正となる印加電圧は、作用電極の表面に対する面積ＳＡと面積ＳＢとの割合に依存し、面積ＳＡの割合が小さい程、印加電圧は小さくなる。
【００２２】
そこで、上述したように、本発明の流路構造体では、作用電極の溶液と接触する表面上に、疎水部と親水部とを形成している。
【００２３】
これにより、作用電極の周辺部の親水性又は疎水性の微妙な調整が可能となるので、作用電極の全面に疎水性膜を形成した従来のＥＷバルブと比べて、作用電極上における溶液の駆動力が正となる印加電圧をより小さくして適切な値とすることができる。このため、印加電圧を高くした場合に生じる溶液の電気分解による気泡発生が抑えられ、外部の動力源を備えない流路構造体において、作用電極上に停止させた溶液の移動を的確に制御することが可能となる。
【００２４】
以上より、本発明の流路構造体によれば、作用電極上に停止させた溶液を確実に移動させることができる。
【００２５】
なお、流路内において参照電極及び作用電極は、少なくとも１つずつ存在していれば良い。よって、参照電極が２つ以上であっても良く、作用電極が２つ以上であっても良い。また、作用電極及び参照電極に加えて、参照電極への電流の流れを抑制し、参照電極の電位を安定させるために１つ以上の対向電極を設けてもよい。
【００２６】
また、本発明の流路構造体は、前記構成に加えて、前記疎水部と前記親水部とが配列する配列方向が、前記駆動力に対して直交する方向であることが好ましい。
【００２７】
前記構成によれば、疎水部と親水部とが配列する配列方向に沿って作用電極の両端間に引いた線分上のすべての点が疎水部となっているような領域が存在しないため、このような領域において部分的に溶液の駆動力が正となる印加電圧が高くなってしまうことを抑制することができる。
【００２８】
また、本発明の流路構造体は、前記構成に加えて、前記駆動力に対して直交する方向に沿って前記作用電極の両端間に引かれる複数の線分を定義し、各線分上における前記疎水部の長さの総和を疎水部全長とするとき、前記作用電極上において、前記流路の流路幅に対する前記疎水部全長の割合が互いに異なる線分の組みが少なくとも１組存在しても良い。
【００２９】
前記構成によれば、駆動力に対して直交する方向に沿って、疎水部の割合が高い線分が引ける領域（親水部の割合が低い線分が引ける領域）と、疎水部の割合が低い線分が引ける領域（親水部の割合が高い線分が引ける領域）とが、作用電極上に少なくとも１組存在する。
【００３０】
よって、疎水部の割合が高い線分が引ける領域では、溶液を停止させる効果が大きくなる。また、疎水部の割合が低い線分が引ける領域も存在しているので、作用電極の表面の全面が疎水膜で被覆されている場合と比較して、その領域において疎水部の割合を小さくすることができ、溶液を移動させるのに必要な印加電圧を小さくすることができる。
【００３１】
さらに、例えば、上述した疎水部の割合が高い線分が引ける領域と、疎水部の割合が低い線分が引ける領域とを、駆動力の方向に交互に配列することで、疎水部の割合が高い領域が複数個設けられるため、溶液の停止をより確実に行うことが可能となる。
【００３２】
また、本発明の流路構造体は、前記構成に加えて、前記疎水部が複数存在し、前記作用電極の表面上で、各疎水部がランド部を形成し、前記親水部が前記各疎水部を取り囲むグルーブ部を形成していても良い。
【００３３】
前記構成によれば、疎水部と親水部との両方を有する作用電極を容易に実現することができる。また、複雑なパターンを有していないため、疎水部の形成が容易である。
【００３４】
また、本発明の流路構造体は、前記構成に加えて、前記疎水部が複数存在し、各疎水部が、前記駆動力の方向に沿って縞模様を形成していても良い。
【００３５】
前記構成によれば、疎水部と親水部との両方を有する作用電極を容易に実現することができる。また、複雑なパターンを有していないため、疎水部の形成が容易である。
【００３６】
また、本発明の流路構造体は、前記構成に加えて、前記流路の流路幅が、前記作用電極上で狭くなっている部分が存在していても良い。
【００３７】
前記構成によれば、作用電極上で、流路高さを一定に保った状態で、流路幅を狭くすることで、流路高さが一定に保たれた流路内面が占める割合が、流路幅を狭くされた流路内面が占める割合よりも高くなる。
【００３８】
よって、流路高さが一定に保たれた流路内面を疎水性材料で構成すれば、作用電極の周辺部の疎水性を高めることができる。
【００３９】
一方、流路高さが一定に保たれた流路内面を親水性材料で構成すれば、作用電極の周辺部の親水性を高めることができる。
【００４０】
例えば、流路構造体が、後述する疎水性材料から構成された第１基板と、親水性材料で構成された第２基板とからなる場合、流路の流路幅が、作用電極上で狭くなっている部分が存在することで、その部分での、作用電極上で第１基板が占める割合が、第２基板が占める割合よりも高くなるので、作用電極の周辺部の疎水性を高めることができる。
【００４１】
一方、流路構造体が、後述する第３基板、流路形成層、及び第４基板からなる場合、流路幅が、作用電極上で狭くなっている部分が存在することで、その部分での、作用電極上で流路形成層が占める割合が、第３基板及び第４基板が占める割合よりも高くなるので、作用電極の周辺部の疎水性を高めることができる。
【００４２】
これにより、電圧無印加の状態における作用電極上の流路において溶液に発生する駆動力を０又は負にすることが容易に実現できる。
【００４３】
また、本発明の流路構造体は、前記構成に加えて、前記流路の流路高さが、前記作用電極上で高くなっている部分が存在していても良い。
【００４４】
前記構成によれば、作用電極上で、流路幅を一定に保った状態で、流路高さを高くすることで、流路高さが高い流路内面が占める割合が、流路幅が一定に保たれた流路内面が占める割合よりも高くなる。
【００４５】
よって、流路高さが高い流路内面を疎水性材料で構成すれば、作用電極の周辺部の疎水性を高めることができる。
【００４６】
一方、流路高さが高い流路内面を親水性材料で構成すれば、作用電極の周辺部の親水性を高めることができる。
【００４７】
例えば、流路構造体が、後述する疎水性材料から構成された第１基板と、親水性材料で構成された第２基板とからなる場合、流路高さが、作用電極上で高くなっている部分が存在することで、その部分での、作用電極上で第１基板が占める割合が、第２基板が占める割合よりも高くなるので、作用電極の周辺部の疎水性を高めることができる。
【００４８】
一方、流路構造体が、後述する第３基板、流路形成層、及び第４基板からなる場合、流路高さが、作用電極上で高くなっている部分が存在することで、その部分での流路形成層が占める割合が、第３基板及び第４基板が占める割合よりも高くなるので、作用電極の周辺部の疎水性を高めることができる。
【００４９】
これにより、電圧無印加の状態における作用電極上の流路において溶液に発生する駆動力を０又は負にすることが容易に実現できる。
【００５０】
また、本発明の流路構造体は、前記構成に加えて、前記流路を形成するための流路形成溝が少なくとも形成された第１基板と、前記第１基板に形成された前記流路形成溝を封止する第２基板とを備えていても良い。
【００５１】
ところで、複雑な流路を毛細管のように細い管によって形成することは一般的に困難である。しかし、前記構成のように、第１基板に形成した溝部を、第２基板によって封止することで毛細管（各流路）を形成すれば、その作成は容易である。よって流路構造体を容易に製造することが可能となる。
【００５２】
また、本発明の流路構造体は、前記構成に加えて、前記第１基板は、疎水性材料で構成されており、前記第２基板は、親水性材料で構成されていても良い。
【００５３】
前記構成によれば、親水性と疎水性の両方が存在する流路内面を容易に形成することができる。また、各流路において、第１基板の溝の流路内面が疎水性となるため、第１基板及び第２基板の貼り合わせ部分からの液漏れを防止することができる。
【００５４】
また、本発明の流路構造体は、前記構成に加えて、前記第１基板を構成する疎水性材料は、ポリジメチルシロキサンであり、前記第２基板を構成する親水性材料は、ガラスであっても良い。
【００５５】
ポリジメチルシロキサンは疎水性であり、ガラスは親水性である。よって、前記構成によれば、流路形成溝を形成すること、及び２つの基板の貼り合せを容易に行うことが可能となる。また、各流路において、第１基板の溝の流路内面が疎水性となるため、第１基板及び第２基板の貼り合わせ部分からの液漏れを防止することができる。
【００５６】
また、本発明の流路構造体は、前記構成に加えて、前記流路を構成するための流路形成孔が少なくとも形成された流路形成層と、前記流路形成層に形成された前記流路形成孔を、前記流路形成層の一方側から封止する第３基板と、前記流路形成層に形成された前記流路形成孔を、前記流路形成層の他方側から封止する第４基板とを備えていても良い。
【００５７】
前記構成のように、流路形成層に流路形成孔を設けて両側から基板で挟むことは、容易に実行できる。よって、流路構造体を容易に製造することが可能となる。
【００５８】
また、本発明の流路構造体は、前記構成に加えて、前記流路形成層は、疎水性材料で構成されていても良い。
【００５９】
前記構成によれば、親水性と疎水性の両方が存在する流路内面を容易に形成することができる。また、流路形成層に形成された孔の壁面が疎水性となるため、基板の貼り合わせ部分からの液漏れを防止することができる。
【００６０】
また、本発明の分析チップは、前記構成に加えて、前記流路構造体を備えた分析チップであることが好ましい。
【００６１】
前記構成によれば、上述した各流路構造体の機能を有する分析チップを実現できる。
【００６２】
また、本発明の分析装置は、前記構成に加えて、前記分析チップを備えることが好ましい。
【００６３】
前記構成によれば、上述した各流路構造体の機能を有する分析チップを利用することができる分析装置を実現できる。
【００６４】
また、本発明の流路構造体の製造方法は、前記課題を解決するために、流路に沿って溶液を送液する駆動力を生じさせる作用電極と、該作用電極との間に所定の電位差を生じさせて前記駆動力を生じさせる参照電極とが形成され、前記流路を形成するための流路形成溝が少なくとも形成された第１基板と、前記第１基板に形成された前記流路形成溝を封止する第２基板とを備えた流路構造体の製造方法であって、前記第１基板上に前記流路形成溝を形成する流路形成溝形成工程と、親水性の導電性材料で前記作用電極を作成し、該作用電極の一部を疎水化処理して該作用電極の溶液と接触する表面上に、疎水性の高い疎水部と親水性の高い親水部とを形成する疎水化処理工程と、前記第２基板上に前記作用電極を設置する作用電極設置工程と、前記第１基板に形成された前記流路形成溝を前記第２基板で封止する流路形成溝封止工程とを含んでいることを特徴とする。
【００６５】
前記方法によれば、流路形成溝形成工程では、第１基板上に流路形成溝を形成する。また、疎水化処理工程では、親水性の導電性材料で作用電極を作成し、作用電極の一部を疎水化処理して作用電極の溶液と接触する表面上に、疎水性の高い疎水部と親水性の高い親水部とを形成する。また、作用電極設置工程では、親水性の導電性材料で、第２基板上に作用電極を設置する。また、流路形成溝封止工程では、第１基板に形成された流路形成溝を第２基板で封止する。
【００６６】
これにより、上述した流路構造体を容易に作成することができる。
【００６７】
また、本発明の流路構造体の製造方法は、前記課題を解決するために、流路に沿って溶液を送液する駆動力を生じさせる作用電極と、該作用電極との間に所定の電位差を生じさせて前記駆動力を生じさせる参照電極とが形成され、前記流路を構成するための流路形成孔が少なくとも形成された流路形成層と、前記流路形成層に形成された前記流路形成孔を、前記流路形成層の一方側から封止する第３基板と、前記流路形成層に形成された前記流路形成孔を、前記流路形成層の他方側から封止する第４基板とを備えた流路構造体の製造方法であって、前記流路形成層に前記流路形成孔を形成する流路形成孔形成工程と、親水性の導電性材料で前記作用電極を作成し、該作用電極の一部を疎水化処理して該作用電極の溶液と接触する表面上に、疎水性の高い疎水部と親水性の高い親水部とを形成する疎水化処理工程と、前記第４基板上に前記作用電極を設置する作用電極設置工程と、前記流路形成層に形成された前記流路形成孔を、前記流路形成層の一方側から前記第３基板で封止すると共に、前記流路形成層の他方側から前記第４基板で封止する流路形成孔封止工程とを含んでいることを特徴とする。
【００６８】
前記方法によれば、流路形成孔形成工程では、流路形成層に流路形成孔を形成する。また、疎水化処理工程では、親水性の導電性材料で作用電極を作成し、作用電極の一部を疎水化処理して作用電極の溶液と接触する表面上に、疎水性の高い疎水部と親水性の高い親水部とを形成する。また、作用電極設置工程では、第４基板上に作用電極を設置する。また、流路形成孔封止工程では、流路形成層に形成された流路形成孔を、流路形成層の一方側から第３基板で封止すると共に、流路形成層の他方側から第４基板で封止する。
【００６９】
これにより、上述した流路構造体を容易に作成することができる。
【００７０】
また、本発明の流路構造体の製造方法は、前記方法において、前記疎水化処理工程で、疎水処理剤を使用することで、前記作用電極の一部を疎水化処理しても良いし、前記作用電極の一部に疎水性膜を形成することで、前記作用電極の一部を疎水化処理しても良い。
【００７１】
また、本発明の流路構造体の製造方法は、前記方法において、前記疎水化処理工程で、前記疎水化処理の後に、さらに前記作用電極の一部の表面粗さを調整しても良い。これにより、疎水化処理後の作用電極の一部の疎水性をさらに高くすることができる。
【００７２】
特に、作用電極の材料として金（接触角：６０°〜８５°）を用い、親水性の金の表面を疎水性膜で被覆する方法を簡便な方法として例示できる。
【発明の効果】
【００７３】
本発明の流路構造体は、以上のように、作用電極の溶液と接触する表面上に、疎水性の高い疎水部と親水性の高い親水部とが形成されているものである。
【００７４】
また、本発明の流路構造体の製造方法は、以上のように、第１基板上に流路形成溝を形成する流路形成溝形成工程と、親水性の導電性材料で作用電極を作成し、作用電極の一部を疎水化処理して作用電極の溶液と接触する表面上に、疎水性の高い疎水部と親水性の高い親水部とを形成する疎水化処理工程と、第２基板上に作用電極を設置する作用電極設置工程と、第１基板に形成された流路形成溝を第２基板で封止する流路形成溝封止工程とを含んでいる方法である。
【００７５】
また、本発明の流路構造体の製造方法は、以上のように、流路形成層に流路形成孔を形成する流路形成孔形成工程と、親水性の導電性材料で作用電極を作成し、作用電極の一部を疎水化処理して作用電極の溶液と接触する表面上に、疎水性の高い疎水部と親水性の高い親水部とを形成する疎水化処理工程と、第４基板上に作用電極を設置する作用電極設置工程と、流路形成層に形成された流路形成孔を、流路形成層の一方側から第３基板で封止すると共に、流路形成層の他方側から第４基板で封止する流路形成孔封止工程とを含んでいる方法である。
【００７６】
それゆえ、作用電極上に停止させた溶液を確実に移動させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】（ａ）本発明における流路構造体の実施の一形態の全体構造を示す組立構造図であり、（ｂ）は、前記流路構造体を分解したときの第２基板の構成を示す構成図であり、（ｃ）は、第１基板の構成を示す構成図である。
【図２】前記流路構造体に関し、図１（ａ）に示すＡ−Ａ’断面の断面図である。
【図３】前記流路構造体に関し、作用電極の一例の近傍を拡大した部分拡大図である。
【図４】（ａ）は、前記流路構造体に関し、作用電極の他の一例の近傍を拡大した部分拡大図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれ、作用電極のさらに他の一例の近傍を拡大した部分拡大図である。
【図５】前記流路構造体に関し、ＥＷバルブの動作原理を説明するための概念図である。
【図６】（ａ）本発明における流路構造体の他の実施の形態の全体構造を示す組立構造図であり、（ｂ）は、前記流路構造体を分解したときの第４基板（第２基板）の構成を示す構成図であり、（ｃ）は、流路形成層（中間層）の構成を示す構成図であり、（ｄ）は、第３基板の構成を示す構成図である。
【図７】前記流路構造体に関し、図６（ａ）に示すＢ−Ｂ’断面の断面図である。
【図８】（ａ）は、本発明における流路構造体のさらに他の実施の形態の全体構造を示す組立構造図であり、（ｂ）は、前記流路構造体を分解したときの第２基板の構成を示す構成図であり、（ｃ）は、第１基板の構成を示す構成図である。
【図９】前記流路構造体に関し、作用電極の近傍における流路構造の一例を拡大した部分拡大図である。
【図１０】前記流路構造体に関し、作用電極の近傍における流路構造の他の一例を拡大した部分拡大図である。
【図１１】本発明における流路構造体のさらに他の実施の形態の全体構造を示す組立構造図である。
【図１２】本発明における流路構造体のさらに他の実施の形態の全体構造を示す組立構造図である。
【図１３】本発明における流路構造体のさらに他の実施の形態の全体構造を示す組立構造図である。
【図１４】本発明における流路構造体のさらに他の実施の形態の全体構造を示す組立構造図である。
【図１５】（ａ）は、本発明における流路構造体のさらに他の実施の一形態の全体構造を示す組立構造図であり、（ｂ）は、前記流路構造体を分解したときの第２基板の構成を示す構成図であり、（ｃ）は、第１基板の構成を示す構成図である。
【図１６】本発明における分析チップの実施の一形態の全体構造を示す構成図である。
【図１７】前記分析チップを分解したときの第１基板及び第２基板のそれぞれの構成を示す構成図である。
【図１８】本発明における分析装置の実施の一形態及び装着前の前記分析チップの外観を示す斜視図である。
【図１９】接触角を説明するための概念図である。
【図２０】（ａ）前記流路構造体に関し、流路内の溶液に作用する圧力と、前記圧力に影響を及ぼす界面張力との関係を説明するための概念図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す流路構造体をｙ−ｚ平面に平行な平面で切断したときの切断面を示す断面図である。
【図２１】前記圧力を算出する理論式を説明するための説明図である。
【図２２】前記圧力を算出する理論式を説明するための説明図である。
【図２３】従来の毛細管力を利用した流路構造体の全体構造を示す組立構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００７８】
本発明の一実施形態について図１〜図２３に基づいて説明すれば、次の通りである。以下の特定の実施形態で説明する構成以外の構成については、必要に応じて説明を省略する場合があるが、他の実施形態で説明されている場合は、その構成と同じである。また、説明の便宜上、各実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００７９】
〔１．従来のＥＷバルブの課題の詳細な検討〕
まず、図１９〜２１に基づき、毛細管力を利用したマイクロ流路（以下、単に「流路」と称する）における溶液の流れについて説明する。毛細管力による溶液に作用する圧力（駆動力）Ｐは、流路内面と溶液との接触角（図１９参照）に大きく影響される。
【００８０】
例えば、流路内面が均一の材料で構成され、流路内を溶液が流れる方向（図２０（ａ）のｘ軸方向）に対して垂直な流路断面の形状が円形である場合、溶液に作用する圧力Ｐは、気液界面の界面張力をσ、流路内面の接触角をθ、流路断面の半径をｒとするとき、図２１の式１で与えられる。
【００８１】
つまり、ｃｏｓθが正である場合には、溶液は、流路内を移動することができ、他方、ｃｏｓθが０又は負である場合には、溶液は、流路内を移動することができずに停止する。すなわち、毛細管力を利用して溶液を移動させるためには、ｃｏｓθが正（親水性）である材料を用いることが必要となる。
【００８２】
一方、流路内面が疎水性の場合は、ｃｏｓθが０又は負であり、溶液を流さない方向に作用する圧力Ｐが生じる。よって、親水性材料で構成される親水性壁面と疎水性材料で構成される疎水性壁面との両方が存在する流路内面においては、親水性壁面の割合と、疎水性壁面の割合とを調整することにより、原理的には、毛細管現象が生じる状態と毛細管現象が生じない状態とを実現できる。
【００８３】
次に、図２０（ａ）及び（ｂ）に示すように、流路断面（図２０（ａ）のｙ−ｚ平面に平行な流路断面）が矩形形状の流路構造の場合、流路高さをｈ、流路幅をｗ、第１基板１１１の接触角をθ１、第２基板１１０の接触角をθ２、気液界面の界面張力をσとし、流路の上面で働く界面張力σのｘ軸方向成分（以下、単に「成分」という）をＦ１、下面で働く界面張力σの成分をＦ２、左右両側面で働く界面張力σの成分をＦ３とするとき、成分Ｆ１〜Ｆ３は、それぞれ、図２１の式２、式３、及び式４で与えられる。
【００８４】
流路内の溶液に作用する圧力Ｐは、成分Ｆ１〜Ｆ３の和を断面積ｗｈで割ったものであるので、この場合の流路内の溶液に作用する圧力Ｐは、図２１の式５で与えられる。
【００８５】
圧力Ｐが正の値になる場合は、毛細管現象が生じ溶液が移動し、圧力Ｐが負の値になる場合は毛細管現象が生じず、溶液の動きが停止する。この関係と、作用電極１３２と第２基板１１０との親水性の程度の差を利用し、作用電極１３２が形成された流路１１４で溶液に作用する表面張力による圧力Ｐを調整することができる。
【００８６】
次に、作用電極１３２及び参照電極１３１の両電極に電圧を印加すると溶液に電圧が印加されてキャパシタ効果が生じる。このキャパシタ効果により作用電極１３２の表面に対する溶液の接触角θが小さくなり、溶液は作用電極１３２上を通過できるようになる。つまり、電圧印加の有無により溶液の流れを制御することができる。
【００８７】
以上では、ｙ−ｚ平面に平行な流路断面の形状が矩形である場合について説明したが、流路断面の形状はこれに限定されるものではなく、円形状、楕円形状、半円状、及び逆三角形状等のいずれであってもよい。流路断面の形状が矩形以外の場合であっても、流路断面の内周（流路内面側の周）を接触角θの値に応じて分割した分割領域ごとの界面張力の成分を求め、各分割領域の構成比率に応じて界面張力の成分を積算して（和分をとって）流路内の溶液全体に働く圧力Ｐを求めることができる（図２１の式５参照）。
【００８８】
この原理から、ＥＷバルブにより溶液の流れ（「移動」又は「停止」）を制御するには、両電極に電圧をかけない状態において作用電極１３２上で溶液に作用する圧力Ｐを０又は負とし、両電極に電圧をかけた状態においては正となるように適切に調整する必要がある。
【００８９】
しかし、毛細管力を利用して溶液を送液する送液方法において、溶液の流れを円滑にするために作用電極１３２の周辺部の流路内面の親水性を高くしすぎると、溶液の流れを停止させることが困難になる。その一方、溶液の流れを停止させ易くするために、作用電極１３２の周辺部の流路内面の疎水性を高くしすぎると、参照電極１３１及び作用電極１３２間に印加する電圧が高くなりすぎてしまう可能性がある。このように印加電圧が高くなりすぎた場合、溶液が電気分解され、気泡が発生することにより、毛細管力によって溶液を移動させることができなくなる可能性がある。
【００９０】
次に、作用電極１３２の周辺部の流路内面の親水性又は疎水性を調整する手法の一つとしては、流路内面の構成材料の選択が考えられるが、構成材料は、固有の親水性又は疎水性を有するので、単に流路内面の構成材料を選択するのみでは、親水性又は疎水性の微妙な調整は困難である。
【００９１】
また、親水性又は疎水性を調整するもう１つの手法としては、流路幅ｗ及び流路高さｈの調整が考えられるが、分析のためにある程度の溶液量を確保する必要があるという制約と、流路の微小性により、流路幅ｗ及び流路高さｈの微妙な調整は困難であり、親水性又は疎水性の微妙な調整は現実的には困難である。
【００９２】
それゆえ、従来のＥＷバルブのように、作用電極１３２の表面全体に亘って単純に疎水性膜を形成するだけでは、上述した流路内面の構成材料の選択、並びに、流路幅ｗ及び流路高さｈの調整を用いる手法とあまり変わらないので、外部の動力源を備えない流路構造体において、溶液の「移動」と「停止」とを確実に制御することは現実的には非常に難しい。
【００９３】
本発明は、以上のような従来のＥＷバルブが有する課題を詳細に検討した結果見出されたものである。以下、このような課題を解決する本願発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００９４】
〔２．実施の形態１〕
図１〜３に基づき、本発明の実施の形態１に関する流路構造体１０について説明する。図１（ａ）は、流路構造体１０の全体構造を示す組立構造図であり、図１（ｂ）は、流路構造体１０を分解したときの第２基板１１０の構成を示す構成図であり、図１（ｃ）は、第１基板１１１の構成を示す構成図である。
【００９５】
また、図２は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ’断面の断面図である。さらに、図３は、作用電極１３２の一例の近傍を拡大した部分拡大図である。
【００９６】
図１（ａ）に示すように、本実施の形態にかかる流路構造体１０は、第１基板１１１（ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）：接触角１００°〜１２０°）と、第２基板１１０（ガラス：接触角５°〜３０°）とが、重ね合わされた（接合された）構造である。
【００９７】
すなわち、流路構造体１０は、流路形成溝１１４ａが少なくとも形成された第１基板１１１と、第１基板１１１に形成された流路形成溝１１４ａを封止する第２基板１１０とを備える。
【００９８】
ところで、複雑な流路を毛細管のように細い管によって形成することは一般的に困難である。しかし、流路構造体１０のように、第１基板１１１に形成した流路形成溝１１４ａを、第２基板１１０によって封止することで毛細管（流路１１４など）を形成すれば、その作成は容易である。よって流路構造体１０を容易に製造することが可能となる。
【００９９】
次に、上述したＰＤＭＳは疎水性材料であり、ガラスは親水性材料である。よって、流路形成溝１１４ａを形成すること、及び２つの第１基板１１１及び第２基板１１０の貼り合せを容易に行うことが可能となる。また、各流路において、第１基板１１１の流路形成溝１１４ａの流路内面が疎水性となるため、第１基板１１１及び第２基板１１０の貼り合わせ部分からの液漏れを防止することができる。
【０１００】
次に、第１基板１１１には、溶液を流路構造体１０の内部に注入するする注入孔（液導入孔）１１２と、溶液を流路構造体１０の外部に排出する排出孔（液排出孔）１１３と、注入孔１１２と排出孔１１３とを繋ぐ流路１１４を形成するための流路形成溝１１４ａと、が形成されている（図１（ｃ）参照）。
【０１０１】
第２基板１１０には、ＥＷバルブ用の参照電極１３１及び作用電極１３２と、各電極を延長する引き出し電極１３３と、外部接続端子用電極（外部接続端子）１３６と、が形成されている。ここで、流路構造体１０の全体を紙面に対して手前から俯瞰すると、参照電極１３１が占める範囲は、流路１１４が占める範囲に含まれ（流路幅ｗ＞参照電極幅）、作用電極１３２が占める範囲は、流路１１４が占める範囲と交わりをもつ（流路幅ｗ＜作用電極幅）ように配置されている（図１（ａ）参照）。
【０１０２】
図１、図２からわかるように、流路１１４は、流路幅ｗ（溝幅）、流路高さｈ（溝高さ）ともに一定である。
【０１０３】
また、図３に示す例では、作用電極１３２の表面上で、複数の疎水性部分（疎水部，ランド部）１３５と、親水性部分（親水部，グルーブ部）１３４とが配列する配列方向は、溶液が流れる方向（圧力Ｐの方向）に対して直交する方向となっている。
【０１０４】
以上より、疎水性部分１３５と親水性部分１３４とが配列する配列方向に沿って作用電極１３２の両端間に引いた線分上のすべての点が疎水性部分１３５となっているような領域が存在しないため、このような領域において部分的に圧力Ｐが正となる印加電圧が高くなってしまうことを抑制することができる。
【０１０５】
上述のとおり、ＥＷバルブにより溶液の流れ（「移動」又は「停止」）を制御するには、電圧をかけない状態において作用電極１３２の周辺部における溶液に作用する圧力Ｐを０又は負とし、電圧をかけた状態においては正となるように設計する必要がある。
【０１０６】
作用電極１３２の表面の全体が親水性であると、作用電極１３２の表面の親水性が設計値より強くなった場合、電圧をかけない状態において作用電極１３２の周辺部における溶液に作用する圧力Ｐが正となり、溶液が停止せずにそのまま移動するおそれがある。
【０１０７】
そこで本実施の形態では、作用電極１３２が、溶液の流れる方向に対して直交する方向で、疎水性部分１３５と親水性部分１３４との両方を有する領域を備える構成としている（図３参照）。
【０１０８】
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、１気圧、２５℃で測定した接触角が９０°未満である場合をいい、「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。
【０１０９】
上述のとおり、図２０（ａ）及び（ｂ）に示すような流路構造の場合、流路１１４内の作用電極１３２上の溶液に作用する圧力Ｐは、図２１の式５で与えられる。
【０１１０】
一方、本実施の形態のように、作用電極１３２が、溶液の流れる方向に対して直交する方向で、疎水性部分１３５と親水性部分１３４との両方を有する領域を備える構成の場合は、疎水性部分１３５の接触角をθ３、疎水性部分１３５と親水性部分１３４との両方を有する流路断面（図３の破線で示すａ−ａ’断面）での、配列方向に沿う線分上における疎水性部分１３５の全長の総和（疎水部全長）の、流路幅ｗに対する割合を比（疎水部全長／流路幅）ａとするとき、この断面部分に働く圧力Ｐは図２１の式６に示す関係となる。
【０１１１】
なお、比ａの値は、特に限定されるものではないが、０．２≦ａ≦０．８の範囲が好ましい。０．２より小さい場合は、溶液を確実に停止させる効果が小さくなる。０．８より大きくなると、印加電圧が高くなり、溶液の電気分解による気泡発生の恐れがある。
【０１１２】
ここで、比ａ＞０、ｃｏｓθ２＞０、ｃｏｓθ３＜０であるから、疎水性部分１３５と親水性部分１３４との両方を有する流路断面では、疎水性部分１３５を有さない流路断面（比ａ＝０）に比べ、圧力Ｐが負側にシフトする。
【０１１３】
したがって、流路構造体１０によれば、電圧無印加の状態において、親水性部分１３４が設計値よりも親水性が強くなった場合でも、疎水性部分１３５と親水性部分１３４の両方を有する流路断面では、溶液に作用する圧力Ｐが０又は負に保たれ、溶液を確実に停止させることができる。
【０１１４】
また、作用電極１３２及び参照電極１３１の両電極間に電圧を印加すると溶液に電圧が印加されてキャパシタ効果が生じる。このキャパシタ効果により作用電極１３２の表面に対する溶液の接触角θが小さくなり、溶液は作用電極１３２上を通過できるようになる。つまり、電圧印加の有無により溶液の流れを制御することができる。
【０１１５】
また、疎水性部分１３５と親水性部分１３４の両方を有する流路断面における溶液に作用する圧力Ｐが正となる印加電圧は、作用電極１３２の表面の親水性部分１３４の面積ＳＡと疎水性部分１３５の面積ＳＢとの面積比に依存し、疎水性部分１３５の面積が小さい程、印加電圧は小さくなる。したがって、流路構造体１０によれば、親水性部分１３４を有することにより、作用電極１３２の全体が疎水性膜で被覆されている場合に比べて、疎水性部分１３５と親水性部分１３４の両方を有する流路断面における溶液に作用する圧力Ｐが正となる印加電圧を小さくすることができる。そのため、印加電圧を高くした場合に生じる溶液の電気分解による気泡発生が抑えられ、外部の動力源を備えない流路構造体１０において、溶液の「移動」と「停止」とを的確に制御することが可能となる。
【０１１６】
ここで、ＥＷバルブの電極構成としては、少なくとも１つの参照電極と、少なくとも１つの作用電極とを有していればよい。よって、参照電極が２つ以上であってもよく、作用電極が２つ以上であってもよい。また、作用電極、参照電極に加えて、参照電極への電流の流れを抑制し、参照電極の電位を安定させるために１つ以上の対向電極を設けてもよい。
【０１１７】
次に、第１基板１１１の厚みは０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度あり、注入孔１１２及び排出孔１１３のそれぞれは、直径１０μｍ以上の貫通孔でよい。流路幅ｗ、流路高さｈは、本実施の形態では、それぞれ６００μｍ、５０μｍとしている。
【０１１８】
また、本実施の形態では、第１基板１１１として疎水性のＰＤＭＳ基板を用い、第２基板１１０として親水性のガラス基板を用いているが、これに限定されるものではなく、流路構造体１０の利用用途に応じて適切な素材を選択すれば良い。
【０１１９】
例えば、流路構造体１０に光学的検出を行う検出部（分析部）を組み込む場合には、第１基板１１１及び第２基板１１０の何れか一方又は双方の材料として、励起光による発光が少ない透明又は半透明の材質の材料を用いることが望ましい。
【０１２０】
このような透明又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、及びフィルム等が挙げられる。なかでも、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、及びスチレン系樹脂は、透明性及び成型性の観点から好ましい。励起光による発光が少ないプラスチック材料としては、例えば、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蛍光を発しない部材を用いたポリメチルメタクリレート等が挙げられる。
【０１２１】
他方、流路構造体１０の流路内で電気的な制御や電気的な測定を行うためには、第２基板１１０及び／又は第１基板１１１の表面に電極を形成する必要がある。このため、第１基板１１１若しくは第２基板１１０の一方、又は、両方が電極形成可能な材料であることが好ましい。電極形成可能な材料としては、生産性及び再現性の観点からガラス、石英、及びシリコン等が好ましい。
【０１２２】
なお、凹凸のある部分に電極を形成することは難しいので、流路形成溝１１４ａによる凹凸のある第１基板１１１ではなく、平坦な第２基板１１０に電極を形成することが好ましい。
【０１２３】
以上で説明したように、流路構造体１０は、作用電極１３２の溶液に接触する表面上に、疎水性部分１３５と親水性部分１３４とを有する構成である。
【０１２４】
上述したように、作用電極１３２の表面上の任意の一点における、気液界面の界面張力をσ、溶液の接触角をθとすると、作用電極１３２の表面上の任意の一点における毛細管力に影響する界面張力σの圧力Ｐの方向の成分は、σcosθに比例する。
【０１２５】
このため、作用電極１３２の表面上の疎水性部分１３５の総面積をＳＡ、親水性部分１３４の総面積をＳＢ、疎水性部分１３５の接触角をθＡ、親水性部分１３４の接触角をθＢ、とすると、作用電極１３２上における溶液の圧力Ｐは、σcosθＡ×ＳＡ＋σcosθＢ×ＳＢと相関がある。
【０１２６】
ここで、cosθＡ＜０（なお、疎水性部分１３５の一部の領域は＝０でも良い）、cosθＢ＞０であるから、作用電極１３２上の溶液の圧力Ｐは、作用電極１３２の表面の全面が親水性材料で構成されている場合と比較して、負側にシフトする。
【０１２７】
また、作用電極１３２上における溶液の圧力Ｐが正となる印加電圧は、作用電極１３２の表面に対する面積ＳＡと面積ＳＢとの割合に依存し、面積ＳＡの割合が小さい程、印加電圧は小さくなる。
【０１２８】
そこで、上述したように、流路構造体１０では、作用電極１３２の表面の一部に疎水性部分１３５を有し、かつ他の一部に親水性部分１３４を有する構成としている。
【０１２９】
これにより、作用電極１３２の周辺部の親水性又は疎水性の微妙な調整が可能となるので、作用電極１３２の表面の全面に疎水性膜を形成した従来のＥＷバルブと比べて、作用電極１３２上における圧力Ｐが正となる印加電圧をより小さくして適切な値とすることができる。このため、印加電圧を高くした場合に生じる溶液の電気分解による気泡発生が抑えられ、外部の動力源を備えない流路構造体１０において、作用電極１３２上に停止させた溶液の移動を的確に制御することが可能となる。
【０１３０】
以上より、流路構造体１０によれば、作用電極１３２上に停止させた溶液を確実に移動させることができる。
【０１３１】
（流路構造体１０の製造方法）
次に、流路構造体１０の製造方法は、以下の（１）〜（４）の各工程を少なくとも含んでいれば良い。
（１）第１基板１１１上に流路形成溝１１４ａを形成する（流路形成溝形成工程）。
（２）親水性の導電性材料で作用電極１３２を作成し、作用電極１３２の一部を疎水化処理して作用電極１３２の溶液と接触する表面上に、疎水性部分１３５と親水性部分１３４とを形成する（疎水化処理工程）。
（３）第２基板１１０上に作用電極１３２を設置する（作用電極設置工程）。
（４）第１基板１１１に形成された流路形成溝１１４ａを第２基板１１０で封止する（流路形成溝封止工程）。なお、上述した（１）〜（４）の各工程の順序は、必要に応じて適宜決定すれば良い。これにより、上述した流路構造体１０を容易に作成することができる。
【０１３２】
また、上述した疎水化処理工程では、疎水処理剤を用いたり、疎水性の官能基を有する疎水性膜を作用電極１３２の表面に形成したりして作用電極１３２の一部を疎水化処理しても良い。
【０１３３】
例えば、作用電極１３２の表面にフォトレジスト膜を塗布して露光・現像・パターン形成を行い、その後、このレジスト膜をマスクとして露出した部分に疎水処理剤を塗布するか、疎水性膜を形成すれば良い。また、作用電極１３２の表面の全面に疎水処理剤を塗布するか、疎水性膜を形成し、その後、フォトリソグラフィやエッチングを行って疎水性材料の一部を除去しても良い。
【０１３４】
また、上記の疎水性膜もしくは疎水処理剤を用いた疎水化処理工程で、作用電極１３２の疎水処理された部分の表面粗さを調整することで、疎水性をさらに高くしても良い。
【０１３５】
例えば、作用電極１３２の表面にフォトレジスト膜を塗布して露光・現像・パターン形成を行い、その後、このフォトレジスト膜をマスクとして露出した部分をガスで叩いてその部分の表面粗さを調整した後、疎水処理剤を塗布するか、疎水性膜を形成しても良い。表面粗さを調整し、表面積を増大させることにより、疎水処理部分の疎水性を高くすることができる。
【０１３６】
なお、Ｗｅｎｚｅｌが提案する理論によれば、平面の面積１ｃｍ２に対する実際の面積がＳｒｃｍ２であるとき、平面での接触角θと見かけ上の接触角θｗは、
ｃｏｓθｗ＝Ｓｒ×ｃｏｓθとなる。
【０１３７】
よって、表面積が増加する（Ｓｒ＞１）と、疎水性の場合（θ＞９０°）はより疎水性（θｗ＞θ）に、親水性の場合（θ＜９０°）はより親水性（θｗ＜θ）になる。
【０１３８】
なお、疎水化処理工程は、以上で説明した手法に限られない。
【０１３９】
（ＥＷバルブの動作原理）
図５に本実施の形態にかかる流路構造体１０の流路１１４における溶液の流れを示す。図５（ａ）は、電圧印加ＯＦＦの状態、図５（ｂ）は、電圧印加ＯＮの状態を示している。
【０１４０】
図３及び図５に示すように、ＥＷバルブ用の作用電極１３２は、流路内面の一面を構成する親水性の第２基板１１０の流路部分を覆うように形成（流路形成溝１１４ａに対向する位置に形成）されており、作用電極１３２の表面の疎水性部分１３５は、疎水性膜（フッ化炭素膜）で被覆されている。
【０１４１】
電圧印加がＯＦＦの状態においては、溶液は、作用電極１３２を通過することができない（図５（ａ）参照）。他方、作用電極１３２とＥＷバルブ用の参照電極１３１との間に電圧が印加（０．８Ｖ〜１．５Ｖ程度）されると、作用電極１３２上を溶液が通過することができるようになる（図５（ｂ）参照）。
【０１４２】
このことを、図５を参照しつつ説明する。注入孔１１２から注液（導入）された溶液は、参照電極１３１上に接しながら流路１１４を流れ、流路１１４の特定領域（溶液を停止させたい領域）に設けられた作用電極１３２の周辺部に達する。なお、ここでは、作用電極１３２は金（接触角：６０°〜８５°）で構成されており、かつ、疎水性部分１３５は疎水性膜（接触角：９５〜１２０°）で被覆されているものとする。
【０１４３】
電圧を印加していない場合は、表面張力により発生する圧力Ｐが０又は負となり、溶液の流れが停止させられる（図５（ａ）参照）。すなわち、電圧印加がＯＦＦのとき、バルブは閉じた状態となる。
【０１４４】
他方、引き出し電極１３３に電圧が印加されると、参照電極１３１上を通過した溶液が帯電して、作用電極１３２と溶液の間で仮想的なキャパシタが形成され、溶液が作用電極１３２に引き寄せられる。この結果、溶液の作用電極１３２に対する接触角θが小さくなる。つまり、見掛け上、作用電極１３２の表面全体にわたって親水性が強くなり、親水性の影響が大きくなるので、表面張力により発生する圧力Ｐ（毛細管力）が正となる。これにより、溶液が作用電極１３２を通過することができることになる（図５（ｂ）参照）。すなわち、電圧印加がＯＮのとき、バルブは開放された状態となる。
【０１４５】
このように、ＥＷバルブを確実に動作させるためには、電圧印加がＯＦＦのとき、溶液が停止するように設計する必要がある。
【０１４６】
本実施の形態では、このような条件を満たすため、図３に示すように、作用電極１３２の表面に、疎水性部分１３５と親水性部分１３４の両方を有する領域を設けている。ここで、親水性部分１３４の接触角をθ２、疎水性部分１３５の接触角をθ３としたとすると、θ２＜９０°≦θ３の関係がある。
【０１４７】
流路高さをｈ、流路幅をｗとし、第１基板１１１の接触角をθ１、液界面の界面張力をσ、溶液の流れる方向に垂直な流路断面での疎水性部分１３５の長さの総和の、流路幅ｗに対する割合を比ａとするとき、疎水性部分１３５と親水性部分１３４との両方を有する領域における溶液に作用する圧力Ｐは、図２１の式６で求められる。したがって、疎水性部分１３５と親水性部分１３４との両方を有する流路断面では、親水性部分１３４のみの場合に比べ、圧力Ｐが負側にシフトする。
【０１４８】
作用電極１３２の表面の全面が親水性の場合は、親水性部分１３４の接触角θが設計した値より小さくなった場合、毛細管力が働き、溶液が停止しなくなる場合が生じる。本実施の形態では、作用電極１３２の表面に、溶液の流れる方向に対して直交する方向で、疎水性部分１３５と親水性部分１３４との両方が配列する領域を備えていることにより、親水性部分１３４の接触角θが設計した値より小さくなった場合でも、疎水性部分１３５を含む流路領域で溶液が停止し、設計からのずれによる誤動作を防止することができる。
【０１４９】
また、本実施の形態では、作用電極１３２の全体が疎水性を示す場合に比べて、疎水性部分１３５を含む流路断面における溶液に作用する圧力Ｐが正となる印加電圧を小さくすることができる。そのため、印加電圧を高くした場合に生じる溶液の電気分解による気泡発生が抑えられ、外部の動力源を備えない流路構造体１０において、溶液の「移動」と「停止」を的確に制御することが可能となる。
【０１５０】
なお、比ａの値は、特に限定されないが、上述のように、０．２≦ａ≦０．８の範囲が好ましい。また、流路高さｈ、流路幅ｗが変わった場合でも、比ａの値を変えることで毛細管力を調整することができる。
【０１５１】
また、作用電極１３２の全体に対する疎水性部分１３５の面積の総和の作用電極１３２全体に対する割合を比ｂとした場合、比ｂの値は、０．６以下であることが好ましい。０．６よりも大きくなると、印加電圧が高くなり、溶液が電気分解する電圧に近づき、電気分解による気泡発生の恐れがある。
【０１５２】
流路構造体１０のように、第２基板１１０に親水性基板（ガラス基板）を用い、流路形成溝１１４ａを形成する第１基板１１１に疎水性基板（ＰＤＭＳ基板）を用いる場合においては、流路幅ｗを狭くすることにより疎水性の影響を大きくできるので（毛細管力が小さくなる方向に働く）、これと作用電極１３２の表面に対する接触角θの変化をバランスさせることにより、溶液の流れを的確に制御することができる。
【０１５３】
ここで、作用電極１３２の表面に親水性部分１３４と疎水性部分１３５とを設ける方法としては、上述したように、作用電極１３２の構成材料として親水性材料を用い、かつ疎水性部分１３５が形成される領域を疎水性となるように処理するという手法を用いることができる。
【０１５４】
作用電極１３２の構成材料として導電性の金を用いることが好ましい。金以外にカーボンやビスマスを用いても良い。これらの材料は、作用電極１３２に電圧を印加した状態において、水素等の発生が少なく電極が劣化しにくいという利点がある。
【０１５５】
疎水性膜としては、フッ素含有物質若しくはチオール基を含む物質が適している。これらの物質を用いることにより、接触角を９０°よりも大きくすることができ、電圧を印加しない状態で、ＥＷバルブで溶液を停止しやすくなるので、ＥＷバルブの開閉動作を安定に行うことができる。疎水性膜（薄膜）は、上記物質に限定されるものではなく、接触角θが９０°より大きなものであればよい。
【０１５６】
また、疎水性膜の厚みは、１００ｎｍ以下であることが好ましい。これにより、ＥＷバルブの開閉動作に必要な電圧を低減することができ、分析装置等の分析システム全体の小型が可能となる。
【０１５７】
本実施の形態の流路構造体１０では、作用電極１３２自体に親水性の金（接触角：６０°〜８５°）を用い、疎水性部分１３５を疎水性となるようにフッ化炭素膜（接触角：１００°〜１２０°）を形成している。
【０１５８】
次に、作用電極１３２の表面に形成した親水性部分１３４及び疎水性部分１３５の形状としては、例えば、図３に示すように、複数の疎水性部分１３５が、島状に配列するパターンが好ましい。すなわち、作用電極１３２の表面上で、各疎水性部分１３５がランド部を形成し、親水性部分１３４が各疎水性部分１３５を取り囲むグルーブ部を形成していても良い。
【０１５９】
これにより、疎水性部分１３５と親水性部分１３４との両方を有する作用電極１３２を容易に実現することができる。また、複雑なパターンを有していないため、疎水性部分１３５の形成が容易である。
【０１６０】
なお、本実施の形態では、縦５０μｍ、横５０μｍの疎水性部分１３５が５０μｍ間隔でマトリクス状に配列されたパターンを用いている。
【０１６１】
以上の構成では、溶液の流れる方向に対して直交する方向で、疎水性部分１３５と親水性部分１３４との両方を有する領域が複数備えられており、電圧を印加しない状態で、ＥＷバルブで溶液を停止しやすくなるので、バルブの開閉動作を安定に行うことができる。
【０１６２】
また、以上の構成では、溶液の流れる方向に対して直交する方向に沿って作用電極１３２の両端間に引かれる複数の線分を定義し、各線分上における疎水性部分１３５の長さの総和を疎水部全長とするとき、作用電極１３２上において、流路幅ｗに対する疎水部全長の割合（比ａ）が互いに異なる線分の組みが少なくとも１組存在している。
【０１６３】
よって、溶液の流れる方向に対して直交する方向に沿って、比ａが高い線分が引ける領域（比ｂが低い線分が引ける領域）と、比ａが低い線分が引ける領域（比ｂが高い線分が引ける領域）とが、作用電極１３２上に少なくとも１組存在する。
【０１６４】
よって、比ａが高い線分が引ける領域（疎水性部分の割合が高い領域）では、溶液を停止させる効果が大きくなる。また、比ａが低い線分が引ける領域（親水性部分の割合が高い領域）も存在しているので、作用電極１３２の表面の全面が疎水膜で被覆されている場合と比較して、その領域において疎水性部分１３５の割合を小さくすることができ、溶液を移動させるのに必要な印加電圧を小さくすることができる。
【０１６５】
さらに、例えば、上述した比ａが高い線分が引ける領域と、比ａが低い線分が引ける領域とを、溶液の流れる方向に交互に配列することで、比ａが高い線分が引ける領域が複数個設けられるため、溶液の「移動」又は「停止」を的確に制御することが可能となる。
【０１６６】
なお、疎水性部分１３５の形状は、以上のような島状の形状に限定されるものではなく、例えば、図４（ａ）に示すように、溶液の流れる方向に平行に配列する直線状のパターン（縞模様）を形成していても良い。
【０１６７】
以上の構成では、溶液の流れる方向に対して直交する方向で、疎水性部分１３５と親水性部分１３４との両方を有する領域が作用電極全体に備えられており、電圧を印加しない状態で、ＥＷバルブで溶液を停止しやすくなるので、バルブの開閉動作を安定に行うことができる。また、形状が単純なため、作製が容易となる利点がある。
【０１６８】
また、疎水性部分１３５の形状は、図４（ｂ）〜（ｃ）に示すように、溶液の流れる方向に直交する方向に沿って配列する直線状のパターン（縞模様）を形成していても良い。
【０１６９】
なお、図４（ｂ）に示す疎水性部分１３５のパターンでは、疎水性部分１３５の疎水部全長は、流路幅ｗと同じ長さ（比ａ＝１）なので、溶液を「停止」させる効果が高いものの、ａ−ａ’断面における印加電圧が高くなり易い。
【０１７０】
一方、図４（ｃ）及び（ｄ）に示す疎水性部分１３５のパターンでは、疎水性部分１３５の疎水部全長は、図４（ｂ）よりも小さい（比ａ＜１）ので、ａ−ａ’断面における印加電圧が高くなりにくい。
【０１７１】
また、図１に示す流路構造体１０の流路１１４における流路幅ｗと流路高さｈは、特に限定はしないが、溶液の濡れと毛細管力よって溶液が浸透していくことが可能な寸法に設定することが好ましい。流路高さｈは、好ましくは、１μｍ〜５ｍｍ程度に設定し、流路幅ｗは、好ましくは１μｍ〜５ｍｍ程度に設定する。
【０１７２】
この流路構造体１０は、例えば作用電極１３２の上流側の領域を、溶液を混合する領域として用い、作用電極１３２よりも下流側の領域に抗体等を固定化し、この下流側の領域で抗原を含む溶液を流して抗原抗体反応させ、さらに蛍光色素を付けた標識抗体を含む溶液を流して抗原抗体反応させ、当該下流側の領域に励起光を照射してその蛍光の量により抗原の量を測定するというマイクロ分析チップとして利用できる。
【０１７３】
各流路の流路内面の「親水性」や「疎水性」は、基板材料が親水性の基板又は疎水性の基板を用いることにより容易に実現できるが、本明細書では、親水性や疎水性は基板材料自身の持つ性質に由来するものに限定されない。例えば、疎水性材料からなる基板表面に親水性処理を施すことにより、「親水性」を実現することができる。また、親水性材料からなる基板表面の疎水膜の形成等の疎水処理を施すことにより「疎水性」としてもよい。
【０１７４】
親水化処理としては、例えば酸素プラズマ処理やＵＶ処理などを用いることができる。また、界面活性剤や親水性の官能基を持つ試薬を表面に塗布することによって親水性を高めてもよい。他方、疎水化処理としては、フッ酸処理や、テトラフルオロエチレン被膜を形成する等の方法がある。
【０１７５】
〔３．実施の形態２〕
次に、上記実施の形態１とは異なる構造の流路構造体２０について、図６〜図７を用いて詳細に説明する。
【０１７６】
図６（ａ）流路構造体２０の全体構造を示す組立構造図であり、図６（ｂ）は、流路構造体２０を分解したときの第４基板（第２基板）の構成を示す構成図であり、図６（ｃ）は、流路形成層（中間層）の構成を示す構成図であり、図６（ｄ）は、第３基板の構成を示す構成図である。図７は、図６（ａ）に示すＢ−Ｂ’断面の断面図である。
【０１７７】
なお、第２基板（第４基板）１１０は、上記実施の形態１と同様である。このため、第３基板１１５及び中間層（流路形成層）１１６について、構造を詳細に説明する。
【０１７８】
図６（ａ）に示すように、本実施の形態にかかる流路構造体２０は、第２基板１１０（ガラス：接触角５°〜３０°）と、第３基板１１５（ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）：接触角１００°〜１２０°）と、中間層１１６（フィルムレジスト：接触角１００°〜１２０°）とが、重ね合わされた（接合された）構造である。
【０１７９】
すなわち、流路構造体２０は、流路形成孔１１４ｂが少なくとも形成された中間層１１６と、中間層１１６に形成された流路形成孔１１４ｂを、中間層１１６の一方側から封止する第３基板１１５と、中間層１１６に形成された流路形成孔１１４ｂを、中間層１１６の他方側から封止する第２基板１１０とを備えている。
【０１８０】
これにより、中間層１１６に流路形成孔１１４ｂを設けて両側から基板で挟むことは、容易に実行できる。よって、流路構造体２０を容易に製造することが可能となる。
【０１８１】
第３基板１１５には、溶液を流路構造体２０の内部に注入（導入）する注入孔１１２と、溶液を流路構造体２０の外部に排出する排出孔１１３と、が形成されている（図６（ｄ）参照）。
【０１８２】
中間層１１６には、注入孔１１２、排出孔１１３、及び、注入孔１１２と排出孔１１３とを繋ぐ流路１１４を形成するための流路形成孔１１４ｂが形成されている（図６（ｃ）参照）。
【０１８３】
第２基板１１０には、ＥＷバルブ用の参照電極１３１及び作用電極１３２と、各電極を延長する引き出し電極１３３と、外部接続端子用電極１３６と、が形成されている。ここで、流路構造体２０の全体を紙面に対して手前から俯瞰すると、参照電極１３１が占める範囲は、流路１１４が占める範囲に含まれ（流路幅ｗ＞参照電極幅）、作用電極１３２が占める範囲は、流路１１４が占める範囲と交わりをもつ（流路幅ｗ＜作用電極幅）ように配置されている（図６（ｂ）参照）。
【０１８４】
図６及び図７からわかるように、流路１１４は、流路幅ｗ（溝幅）、流路高さｈ（溝高さ）ともに一定である。
【０１８５】
また、作用電極１３２の表面は、図３に示すように、溶液の流れる方向に対して直交する方向で、疎水性部分１３５と親水性部分１３４との両方を有する領域を備えている。
【０１８６】
第３基板１１５の厚みは０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度あり、注入孔１１２及び排出孔１１３は、直径１０μｍ以上の貫通孔でよい。
【０１８７】
中間層１１６の厚みは、流路高さｈに相当するため、溶液の濡れと毛細管力によって溶液が浸透していくことが可能な寸法に設定される。好ましくは、１μｍ〜５ｍｍ程度に設定され、この場合、流路高さｈが一定となり、流路幅ｗのみで毛細管力を調整することが可能である。流路幅ｗ、流路高さｈは、本実施の形態では、それぞれ６００μｍ、５０μｍとしている。
【０１８８】
なお、中間層１１６は、疎水性材料で構成されていても良い。これにより、親水性と疎水性の両方が存在する流路内面を容易に形成することができる。また、中間層１１６に形成された流路形成孔１１４ｂの壁面が疎水性となるため、基板の貼り合わせ部分からの液漏れを防止することができる。
【０１８９】
また、中間層１１６として、フォトレジストを用いてもよい。この場合は、第２基板１１０上に、フォトリソグラフィ法により、中間層１１６を直接形成することにより、貼りあわせる方法に比べて、位置合せの精度を上げることができる。
【０１９０】
また、本実施の形態の流路構造体２０では、第３基板１１５として疎水性のＰＤＭＳ基板を用い、第２基板１１０として親水性のガラス基板を用いているが、これに限定されるものではなく、流路構造体２０の利用用途に応じて適切な素材を選択するのがよい。
【０１９１】
例えば、流路構造体２０に光学的検出を行う検出部（分析部）を組み込む場合には、第３基板１１５及び第２基板１１０の何れか一方又は双方の材料として、励起光による発光が少ない透明又は半透明の材質の材料を用いることが望ましい。
【０１９２】
このような透明又は半透明な材料としては、流路構造体１０で説明したとおりである。
【０１９３】
他方、流路構造体２０の流路１１４の内部で電気的な制御や電気的な測定を行うためには、第２基板１１０及び／又は第３基板１１５の表面に電極を形成する必要がある。このため、第３基板１１５又は第２基板１１０の一方又は両方が電極形成可能な材料であることが好ましい。電極形成可能な材料としては、流路構造体１０で説明したとおりである。
【０１９４】
（流路形成孔１１４ｂの形成方法）
中間層１１６の流路形成孔１１４ｂ、並びに、注入孔１１２及び排出孔１１３（貫通孔）の形成方法としては、例えば、機械加工による方法、レーザー加工による方法、薬品やガスによるエッチングによる方法等がある。また、上述のとおり、フォトリソグラフィ法を用いてフォトレジストに流路形成孔１１４ｂ、注入孔１１２、及び排出孔１１３のパターンを形成してもよい。
【０１９５】
（流路構造体２０の製造方法）
次に、流路構造体２０の製造方法は、以下の（１）〜（４）の各工程を少なくとも含んでいれば良い。
（１）中間層１１６に流路形成孔１１４ｂを形成する（流路形成孔形成工程）。
（２）親水性の導電性材料で作用電極１３２を作成し、作用電極１３２の一部を疎水化処理して作用電極１３２の溶液と接触する表面上に、疎水性部分１３５と親水性部分１３４とを形成する（疎水化処理工程）。
（３）第２基板１１０上に作用電極１３２を設置する（作用電極設置工程）。
（４）中間層１１６に形成された流路形成孔１１４ｂを、中間層１１６の一方側から第３基板１１５で封止すると共に、中間層１１６の他方側から第２基板１１０で封止する（流路形成孔封止工程）なお、上述した（１）〜（４）の各工程の順序は、必要に応じて適宜決定すれば良い。これにより、上述した流路構造体２０を容易に作成することができる。
【０１９６】
なお、疎水化処理工程については、流路構造体１０の製造方法で説明したとおりであるので、ここでは、説明を省略する。
【０１９７】
また、流路構造体２０の作用電極１３２上の疎水性部分１３５及び親水性部分１３４の形成パターンは、流路構造体１０と同様であるので、ここでは、説明を省略する（図３，図４参照）。
【０１９８】
〔４．実施の形態３〕
次に、本実施の形態にかかる流路構造体３０を、図８に示す。
【０１９９】
図８（ａ）は、流路構造体３０の全体構造を示す組立構造図であり、図８（ｂ）は、流路構造体３０を分解したときの第２基板１１０の構成を示す構成図であり、図８（ｃ）は、第１基板１１１の構成を示す構成図である。
【０２００】
本実施の形態の流路構造体３０は、図８（ａ）に示すように、第１基板１１１（ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）：疎水性）と、第２基板１１０（ガラス：親水性）とが、重ね合わせられた（接合された）構造である点は、上記実施の形態１と同様である。
【０２０１】
また、本実施の形態の流路構造体３０では、作用電極１３２の周辺部における隘路１１４ｃの流路幅ｗ’を、他の部分の流路幅ｗよりも狭くしたこと以外は、上記実施の形態１と同様である。よって、基板構成、流路、注入孔等は、上記実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【０２０２】
図９は、流路構造体３０の作用電極１３２の周辺部を部分的に拡大した部分拡大図である。なお、流路１１４の流路高さは、ｈとする。
【０２０３】
同図に示すように、作用電極１３２上で、流路高さｈを一定に保った状態で、隘路１１４ｃの流路幅ｗ’を他の部分の流路幅ｗよりも狭くすることで、流路高さｈが一定に保たれた流路内面が占める割合が、流路幅ｗを狭くされた（流路幅ｗ’の）流路内面が占める割合よりも高くなる。
【０２０４】
よって、第１基板１１１を疎水性材料で構成すれば、作用電極１３２の周辺部の疎水性を高めることができる。
【０２０５】
一方、第１基板１１１を親水性材料で構成すれば、作用電極１３２の周辺部の親水性を高めることができる。
【０２０６】
例えば、本実施の形態の流路構造体３０のように、疎水性材料から第１基板１１１と、親水性材料で構成された第２基板１１０とからなる場合、流路幅ｗが、作用電極１３２上で狭くなっている隘路１１４ｃが存在することで、隘路１１４ｃでの、第１基板１１１が占める割合が、第２基板１１０が占める割合よりも高くなるので、作用電極１３２の周辺部の疎水性を高めることができる。
【０２０７】
なお、上述した流路構造体２０の流路１１４に隘路１１４ｃを設けても、流路構造体３０とほぼ同様の効果を得られる。
【０２０８】
よって、電圧印加がＯＦＦの状態において、流路構造体３０において毛細管力が働かないように、図２１の式６の変数となる流路高さｈ、流路幅ｗ、及び流路幅ｗ’のそれぞれを適切に設定すると、作用電極１３２上の溶液に発生する表面張力による圧力Ｐを０又は負にする設計が容易となる。
【０２０９】
（実施の形態３の変形例）
次に、図１０に基づき、実施の形態３の流路構造体３０の変形例である流路構造体４０について説明する。図１０は、流路構造体３０の全体構成を示す組立構造図である。
【０２１０】
図１０に示す流路構造体４０では、流路構造体３０と異なり、流路１１４の流路幅ｗは一定であるが、流路高さｈ’が他の部分の流路高さｈよりも高くなっている段差部１１４ｄを作用電極１３２の周辺部に設けている。
【０２１１】
なお、流路構造体４０は、段差部１１４ｄ以外の構成は、流路構造体１０と同じであるので、ここでは説明を省略する。
【０２１２】
上記の構成では、作用電極１３２上で、流路幅ｗを一定に保った状態で、段差部１１４ｄの流路高さｈ’他の部分の流路高さｈよりも高くすることで、流路高さｈ’の流路内面が占める割合が、流路幅ｗが一定に保たれた流路内面が占める割合よりも高くなる。
【０２１３】
よって、第１基板１１１を疎水性材料で構成すれば、作用電極１３２の周辺部の疎水性を高めることができる。
【０２１４】
一方、第１基板１１１を親水性材料で構成すれば、作用電極１３２の周辺部の親水性を高めることができる。
【０２１５】
例えば、流路構造体４０が、上述のように、疎水性材料で構成された第１基板１１１と、親水性材料で構成された第２基板１１０とからなる場合、段差部１１４ｄが存在することで、段差部１１４ｄでの、作用電極１３２上で第２基板１１０が占める割合が、第２基板１１０が占める割合よりも高くなるので、作用電極１３２の周辺部の疎水性を高めることができる。
【０２１６】
なお、上述した流路構造体２０の流路１１４に段差部１１４ｄを設けても、流路構造体４０とほぼ同様の効果を得られる。
【０２１７】
よって、電圧印加がＯＦＦの状態において、流路構造体４０において毛細管力が働かないように、図２１の式６の変数となる流路高さｈ、流路高さｈ’、及び流路幅ｗを設定する。上記構成を採用すると、作用電極１３２上の溶液に発生する表面張力による圧力Ｐを０又は負にする設計が容易となる。
【０２１８】
〔５．実施の形態４〕
次に、図１１に基づき、実施の形態４の流路構造体５０について説明する。図１１は、実施の形態４の流路構造体５０の全体構成を示す組立構造図である。
【０２１９】
本実施の形態の流路構造体５０は、作用電極１３２及び参照電極１３１からなるＥＷバルブを２つ直列に配置した点以外の構成は、上記実施の形態１の流路構造体１０とほぼ同様である。よって、各構成要素に関する説明や溶液を停止させるための設計要件等の説明は省略する。
【０２２０】
この流路構造体５０では、流路１１４で２段階に溶液の停止と移動を制御することが可能となる。なお、本実施形態では、ＥＷバルブを直列に２つ配置しているが、ＥＷバルブは、必要に応じて３つ以上配置してもよい。
【０２２１】
（実施の形態４の変形例）
次に、図１２に基づき、実施の形態４の流路構造体５０の変形例である流路構造体６０について説明する。図１２は、流路構造体６０の全体構成を示す組立構造図である。
【０２２２】
流路構造体６０は、２つの直列に配置されたＥＷバルブ毎に、図９に示す隘路１１４ｃを設けている点で、実施の形態４の流路構造体５０と異なる。
【０２２３】
この流路構造体６０では、隘路１１４ｃで疎水性をより高くしつつ、流路１１４で２段階に溶液の停止と移動を制御することが可能となる。なお、本実施形態では、ＥＷバルブを直列に２つ配置しているが、ＥＷバルブは、必要に応じて３つ以上配置してもよい。
【０２２４】
〔６．実施の形態５〕
次に、図１３に基づき、実施の形態５の流路構造体７０について説明する。図１３は、実施の形態５の流路構造体７０の全体構成を示す組立構造図である。
【０２２５】
本実施の形態の流路構造体７０は、図１３に示すように、作用電極１３２ａ及び作用電極１３２ａからなるＥＷバルブと、作用電極１３２ｂ及び参照電極１３１ｂからなるＥＷバルブとの２つのＥＷバルブを並列に配置した点、及び流路１１４が第２流路（流路）１５１ａ及び第２流路（流路）１５１ｂに分岐している点以外の構成は、上記実施の形態１の流路構造体１０とほぼ同様である。よって、各構成要素に関する説明や溶液を停止させるための設計要件等の説明は省略する。
【０２２６】
流路構造体７０では、２つの注入孔（液導入孔）１１２ａ及び注入孔（液導入孔）１１２ｂと、注入孔１１２ａ及び注入孔１１２ｂにそれぞれ連続する第２流路１５１ａ及び第２流路１５１ｂと、第２流路１５１ａ及び第２流路１５１ｂのそれぞれに連続する流路１１４と、流路１１４に連続する排出孔１１３と、を有している。
【０２２７】
ここで、作用電極１３２ａ及び作用電極１３２ａは、第２流路１５１ａの内部に、作用電極１３２ｂ及び参照電極１３１ｂは、第２流路１５１ｂの内部に形成されている。
【０２２８】
上記構成では、異なる溶液を順次、流路１１４に送り込むことが可能となる。なお、本実施の形態の流路構造体７０では、ＥＷバルブを並列に２つ配置した構造となっているが、必要に応じてＥＷバルブを３つ以上配置しても良く、上記実施の形態４のようにＥＷバルブを２つ以上直列させる構成を組合せても良い。
【０２２９】
（実施の形態５の変形例）
次に、図１４に基づき、実施の形態５の流路構造体７０の変形例である流路構造体８０について説明する。図１４は、流路構造体７０の全体構成を示す組立構造図である。
【０２３０】
図１４に示すように、流路構造体７０では、２つの注入孔１１２ａ及び注入孔１１２ｂと、注入孔１１２ａ及び注入孔１１２ｂにそれぞれ連続する第２流路１５１ａ及び第２流路１５１ｂと、第２流路１５１ａ及び第２流路１５１ｂにそれぞれ連続する、第２流路１５１ａ及び第２流路１５１ｂよりも流路幅の狭い第３流路１５２ａ及び第３流路１５２ｂと、２つの第３流路１５２ａ及び第３流路１５２ｂに連続する流路１１４と、流路１１４に連続する排出孔１１３と、を有している。
【０２３１】
ここで、参照電極１３１ａ及び１３１ｂは、それぞれ第２流路１５１ａ及び１５１ｂの内部に形成されており、作用電極１３２ａ及び１３２ｂは、それぞれ第２流路１５１ａ及び１５１ｂが、第３流路１５２ａ及び１５２ｂに切り替わる出口近傍に形成されている。
【０２３２】
基板構成は、上記実施の形態３と同様である。すなわち、作用電極１３２ａ及び１３２ｂ上のそれぞれの流路幅を狭くした構造になっている。このため、実施の形態５にかかるＥＷバルブは、上記実施の形態３と同様の効果が得られるものが２つ並列に配置されたものである。
【０２３３】
この構成では、作用電極１３２ａ及び１３２ｂの周辺部の疎水性を高めつつ、異なる溶液を順次流路１１４に送り込むことが可能となる。なお、本実施の形態の流路構造体８０では、ＥＷバルブを並列に２つ配置した構造となっているが、必要に応じてＥＷバルブを３つ以上配置しても良く、上記実施の形態４のようにＥＷバルブを２つ以上直列させる構成を組合せても良い。
【０２３４】
〔７．実施の形態６〕
次に、図１５に基づき、実施の形態６の流路構造体９０について説明する。図１５（ａ）は、流路構造体９０の全体構造を示す組立構造図であり、図１５（ｂ）は、流路構造体９０を分解したときの第２基板１１０の構成を示す構成図であり、図１５（ｃ）は、第１基板１１１の構成を示す構成図である。
【０２３５】
実施の形態６の流路構造体９０は、参照電極１３１の電位を安定にするため、対向電極１３７を設置したこと以外は、上記実施の形態１と同様である。対向電極１３７を設置することで、電位の基準になる参照電極１３１への電流の流れを防止することができ、作用電極１３２の電位を安定させることができる。この効果により、より高精度にＥＷバルブを電気的に駆動することが可能となる。
【０２３６】
なお、以上で説明した実施の形態３〜６では、実施の形態１と同様に、第１基板１１１と第２基板１１０を重ね合わせた構造としたが、実施の形態２と同様に、第３基板１１５、中間層１１６及び第２基板１１０を重ね合わせた構造であっても良い。この場合も同様の効果を得ることができる。
【０２３７】
〔８．実施の形態７〕
実施の形態１〜６にかかる流路構造体１０〜９０は、流路に抗体等を固定化し、電極を設け、抗原抗体反応、酵素標識付き抗体と抗原−抗体複合体との反応、酵素基質反応を行わせ、酵素基質反応により生じた電極活性物質の量を電極で検出するというマイクロ分析チップとして利用できる。
【０２３８】
実施の形態７は、実施の形態１〜６にかかる流路構造体１０〜９０をマイクロ分析チップに発展させたものである。以下、実施の形態７のマイクロ分析チップ（分析チップ）２３０２の具体的構成の詳細を順次説明する。
【０２３９】
（全体構造）
次に、図１６に基づき、実施の形態７のマイクロ分析チップ（分析チップ）２３０２の全体構造について説明する。図１６は、マイクロ分析チップ２３０２の全体構造を示す構成図である。
【０２４０】
図１６に示すように、マイクロ分析チップ２３０２は、第１注入孔（液導入孔）２００１、第２注入孔（液導入孔）２００２、第１液溜め部（流路）２００３、第２液溜め部（流路）２００４、注入路（流路）２００５、注入路（流路）２００６、ミキサー部（流路）２００７、第１流路（流路）２００８、第１隘路（流路）２００９、第２流路（流路）２０１０、第２隘路（流路）２０１１、第３隘路（流路）２０１３、排出孔（液排出孔）２０１４、及び第３流路（流路）２０１６を備える。
【０２４１】
第１注入孔２００１及び第２注入孔２００２のそれぞれには、第１の溶液及び第２の溶液が注入（導入）される。
【０２４２】
第１液溜め部２００３及び第２液溜め部２００４のそれぞれは、第１注入孔２００１及び第２注入孔２００２に連続している。
【０２４３】
注入路２００５及び注入路２００６のそれぞれは、第１液溜め部２００３及び第２液溜め部２００４に連続している。
【０２４４】
第１流路２００８には、反応部（分析部）２０１７が設けられ、第２流路２０１０には、検出部（分析部）２０１２が設けられている。
【０２４５】
注入路２００５には、作用電極（不図示）が形成され、更に、第１液溜め部２００３には、参照電極（不図示）が形成され、第１開閉バルブとして機能する。
【０２４６】
一方、注入路２００６には、作用電極（不図示）が形成され、更に、第２液溜め部２００４には、参照電極（不図示）が形成され、第２開閉バルブとして機能する。すなわち、この実施の形態は、上記実施の形態５を利用したものである。さらに、マイクロ分析チップ２３０２の端部に、外部接続端子２０１５が設けられている。
【０２４７】
第１注入孔２００１から第１の溶液が注入されると、第１液溜め部２００３に第１の溶液が注入される。第２注入孔２００２も同様に、第２の溶液が注入されると第２液溜め部２００４に第２の溶液が注入される。
【０２４８】
上記作用電極と参照電極とにより、注入された溶液のミキサー部２００７への流入を停止又は開始することができる。ミキサー部２００７は第１の溶液と第２の溶液を混合できる構造としている。
【０２４９】
ミキサー部２００７には、第１流路２００８が第１隘路２００９を介して接続されている。第１流路２００８に設けられた反応部２０１７には、溶液に含まれる被検出物質と反応する物質が配置されている。
【０２５０】
なお、図１６に示す例では、ミキサー部２００７と反応部２０１７とは第１隘路２００９を介して接続されているが、第１隘路２００９を介すことなく直接接続されていてもよい。
【０２５１】
第２流路２０１０は、第２隘路２０１１を介して第１流路２００８と接続されており、第２流路２０１０には検出部２０１２が設けられている。検出部２０１２は、被検出物質を直接又は間接的に検出することができるよう構成されている。なお、被検出物質を直接検出できる構成である場合には、第２流路２０１０を有さない構成とすることができる。
【０２５２】
また、マイクロ分析チップ２３０２は、外部接続端子２０１５を有しており、外部接続端子２０１５を介して外部電源への接続、電気的制御信号の入力、検出信号の出力などを行えるようになっている。これにより、電源やＩＣ（Integrated circuit）などの制御回路を外付けとすることができるので、その分、マイクロ分析チップ２３０２のコンパクト化を図れる。
【０２５３】
すなわち、外部接続端子２０１５外部接続端子を介して作用電極及び参照電極間に電位差を生じさせることで、作用電極上で停止した溶液を移動させるための駆動力を生じさせることができる。また、反応部２０１７及び検出部２０１２での検出結果（分析結果）を、外部接続端子２０１５を介して出力できる。
【０２５４】
これにより、第１注入孔２００１及び第２注入孔２００２を介して溶液を流路の内部に導入し、流路の内部に導入された溶液の特性を、反応部２０１７及び検出部２０１２で反応・検出（分析）し、流路の内部に導入された溶液を排出孔２０１４から排出する一連の工程を実行することができる。
【０２５５】
また、反応部２０１７に抗体等を固定化し、抗原抗体反応、酵素標識付き抗体と抗原−抗体複合体との反応、酵素基質反応を行わせ、酵素基質反応により生じた電極活性物質の量を検出部２０１２で検出することが可能となり、マイクロ分析チップ２３０２による分析が容易となる。
【０２５６】
ここで、「分析」とは、物質の鑑識、検出、又は、化学的組成を定性的若しくは定量的に識別することであり、本明細書では、化学反応によって生じる物質の鑑識、検出、又は化学的組成の識別を含むものとする。よって、「分析部」は、本実施形態のように、反応部２０１７と検出部２０１２との組合せで構成されていても良いし、検出のみを行う検出部２０１２のみで構成されていても良いし、反応部２０１７及び検出部２０１２が一体化されていても良い。
【０２５７】
次に、マイクロ分析チップ２３０２の各構成要素について詳細に説明する。
【０２５８】
（溶液の注入）
第１の溶液用の第１注入孔２００１及び第２の溶液用の第２注入孔２００２より、それぞれ第１の溶液及び第２の溶液を注入する。これにより、第１液溜め部２００３及び第２液溜め部２００４にそれぞれの溶液を注入できる。
【０２５９】
第１注入孔２００１及び第２注入孔２００２のそれぞれは、外部（大気）に開放された孔であって毛細管力が働かない程度の大きさ（例えば２ｍｍΦ）としてある。毛細管力が働かない大きさである場合には、注入孔が疎水性であっても溶液を円滑に注入することができる。第１注入孔２００１及び第２注入孔２００２のそれぞれは、毛細管力の働く大きさであってもよいが、この場合には溶液を円滑に注入できるように、注入孔に親水性処理を施す等する必要がある。
【０２６０】
なお、第１注入孔２００１及び第２注入孔２００２のそれぞれに溶液を充填したカートリッジを接続する方法で溶液を注入させることもできる。この場合にはカートリッジ内の溶液が流路系に充分に流れ込むよう、第１注入孔２００１及び第２注入孔２００２のそれぞれに空気抜き用の隙間が確保できるようにするか、又は別途空気抜き孔を設けるのが好ましい。
【０２６１】
図１６の例は、２つの第１注入孔２００１及び第２注入孔２００２を有する構造であるが、注入孔は２つに限られず、３つ以上とすることもできる。例えば、第１の溶液用の第１注入孔２００１に被検出物質を含む試料を、第２の溶液用の第２注入孔２００２に試薬を、第３の溶液用の第３注入孔（不図示）に標準試料を、第４の溶液用の第４注入孔（不図示）に洗浄液を注入する等とすることができる。
【０２６２】
洗浄液を注入する第４注入孔を設けた構造であると、分析チップ内を洗浄し繰り返し使用することによって、分析チップのコストパフォーマンスを高めることができる。なお、検出処理前後に第１の溶液用の第１注入孔２００１等から洗浄液を注入して流路内を洗浄することにより、試料等の汚染を低減することもできる。これにより検出誤差を少なくすることができる。
【０２６３】
（ミキサー部）
ミキサー部２００７は第１の溶液と第２の溶液を充分混合できるように構成する。例えば、ミキサー部２００７に、第１開閉バルブ及び第２開閉バルブから流入して来た溶液が自然混合されるように、マイクロピラー構造設けるのもよい。また、Ｔ字型ミキサー、Ｍａｎｚミキサー、３次元蛇行流路を用いたミキサーなどを設けることもできる。
【０２６４】
図１６の例は２種類の溶液を混合する場合であるが、３種類以上の溶液を混合するように構成してもよい。この場合、第３の溶液の注入と、流入タイミングを制御するために、他の液溜め部、注入路と同様に電極を形成することが好ましい。
【０２６５】
（第１流路）
第１流路２００８は、反応を行う反応領域として機能する。第１流路２００８に設けられる反応部２０１７は、第１流路２００８の全部であってもよいし、その一部であってもよい。反応部２０１７には、例えば、サンプル溶液に含まれる被検出物質を特異的に認識し反応する分子が配置される。被検出物質が抗原である場合は、抗体を反応部２０１７に固定化するとよい。被検出物質を検出するためには、酵素免疫反応のサンドイッチ法を用いることができ、この場合、抗原を酵素標識抗体（二次抗体）と反応させ、抗原と酵素標識抗体が結合した複合体とする。この複合体を反応部２０１７に予め固定化しておき抗体（一次抗体）と反応させる。次に基質を導入し、二次抗体に標識されている酵素と反応させ、反応により生成された電気化学的に活性のある物質を検出部２０１２の電極上で電気化学的に検出を行う。反応部２０１７では、検出部２０１２にて検出できる物質が被検出物質の量に応じて生成される。なお、反応部２０１７における検出手段が光学的な手段であってもよい。
【０２６６】
（外部接続端子）
外部接続端子２０１５は、外部の駆動電源からマイクロ分析チップ２３０２への駆動電力を受け取ったり、駆動信号（制御信号）を受け取ったり、外部に検出結果等を出力するためのインターフェイスである。
【０２６７】
この外部接続端子２０１５の形成に金薄膜を用いると、外部接続端子２０１５の形成をＥＷバルブや検出電極などと同様に行うことができるので生産効率がよい。なお、金に代えて、銅や鉄又はアルミニウムなどの他の導電性材料を用いても良いことは勿論である。
【０２６８】
（構造体）
実施の形態７にかかるマイクロ分析チップは第１基板２１０１と第２基板２１０２を重ね合わせた２層構造になっている。２層構造の各々の層構造について図１７を用いて説明する。
【０２６９】
第１基板２１０１は、透明性及び加工性が高いものが良く、また溶液の移動の制御を行うために疎水性を有するものがよい。このような基板としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）からなるものがよい。他方、第２基板２１０２は、電極が形成し易い材料が良く、第１基板２１０１を疎水性とした場合においては親水性とする必要がある。このような基板として、ガラス、石英、及びシリコン等のいずれかからなる基板が好適である。
【０２７０】
第１基板２１０１及び／又は第２基板２１０２は、上記親水性又は疎水性の特性を有することに加え、蛍光やＵＶ光を用いて検出目的物質を測定するために、励起光による発光が少ない透明又は半透明の材質を用いることが望ましい。このような材質としては、実施の形態１に記載したものや、特許文献３で提案される材質を用いることができる。
【０２７１】
各基板に対し次のような加工を行う。第１基板２１０１に対しては、基板上部（図１７（ａ）の紙面に対して手前側）に第１注入孔２００１、第２注入孔２００２、排出孔２０１４を上向きに開口する。また、第１液溜め部２００３、第２液溜め部２００４、注入路２００５、注入路２００６、ミキサー部２００７、第１流路２００８、第１隘路２００９、第２流路２０１０、第２隘路２０１１、第３隘路２０１３、及び第３流路２０１６用の凹状溝（流路形成孔）を形成する。
【０２７２】
第２基板２１０２に対しては、その表面に電極２１０５及び電極２１０６、検出用電極（分析部）２１１２を形成し、また、第２基板２１０２の端部に外部接続端子２０１５を形成する。更に各電極を外部接続端子２０１５に接続する引き出し線を形成する。各電極の形成は、公知の方法を用いればよい。
【０２７３】
上記のように加工した第１基板２１０１及び第２基板２１０２を、加工面を内側にして張り合わせる。これにより実施の形態６にかかるマイクロ分析チップ２３０２が完成する。
【０２７４】
本実施の形態では、第１基板２１０１と第２基板２１０２とを重ね合わせた構造について説明したが、実施の形態２と同様に、第３基板、中間層（流路形成層）、第２基板（第４基板）を重ね合わせた構造であっても良い。
【０２７５】
〔９．実施の形態８〕
次に、図１８に基づき、実施の形態８の携帯可能なハンディ型の制御用ハンディ機器（分析装置）２３０１について説明する。図１８は、制御用ハンディ機器２３０１及び装着前のマイクロ分析チップ２３０２の外観を示す斜視図である。
【０２７６】
制御用ハンディ機器２３０１は、マイクロ分析チップ２３０２が装填されることにより分析装置として機能する。マイクロ分析チップ２３０２は、上記実施の形態７で説明したものである。よって、ここでは、マイクロ分析チップ２３０２の詳細な説明は省略する。
【０２７７】
図１８に示すように、制御用ハンディ機器２３０１の下部には、マイクロ分析チップ２３０２の外部接続端子２０１５を挿入するチップ接続口２３０３が設けられており、このチップ接続口２３０３の奥には、外部接続端子２０１５と電気的に接続する外部入出力端子（不図示）が設けられている。
【０２７８】
マイクロ分析チップ２３０２の外部接続端子２０１５をチップ接続口２３０３に挿入すると、制御用ハンディ機器２３０１内の外部入出力端子とマイクロ分析チップ２３０２の外部接続端子とが電気的に接続される。
【０２７９】
制御用ハンディ機器２３０１には、マイクロ分析チップ２３０２の測定結果（被検出物質の量など）を表示することができる表示部２３０４、及び、測定の開始、停止や、測定パラメータを特定するための様々なデータを入力することのできる入力部２３０５が設けられている。入力部２３０５としては、例えばタッチパネル構造が採用できる。
【０２８０】
更に制御用ハンディ機器２３０１には、図示しないが、データを処理することのできるＣＰＵ（central processing unit：情報処理部）や入力情報及び出力情報を処理するＩ／Ｏ論理回路などの情報処理部が組み込まれている。
【０２８１】
マイクロ分析チップ２３０２を制御用ハンディ機器２３０１に接続し、各種データを入力し、測定開始ボタンを押す。これにより、予めマイクロ分析チップ２３０２に備えられ、且つ第１開閉バルブ及び第２開閉バルブにより流路内への流入が停止されていた試薬液や試料液（被検液；溶液）などの溶液が流路内に順次進入する。これにより各流路内で所定の反応が行われて検出可能物質になり検出部２０１２に至り、ここで被検出物質の量に応じた電気信号（分析信号）が発せられる。この電気信号は外部接続端子２０１５から外部に出力される。
【０２８２】
外部接続端子２０１５から出力された電気信号は、外部接続端子２０１５と電気的に接続された制御用ハンディ機器の外部入出力端子が受け取り、この電気信号を制御用ハンディ機器に予め格納されたソフト情報（例えば、電気信号と分析データとの対応関係を示す情報など）に基づいて分析する。これにより、被検出物質の量又は種類などを特定することができる。
【０２８３】
制御用ハンディ機器２３０１としては、例えば、携帯電話やＰＤＡ（personal digital assistance）などの携帯電子機器を活用することができる。ここでは携帯電話を例に挙げて説明する。例えばコンピュータ機能を備えた携帯電話に、上記したチップ接続口２３０３を設け、この携帯電話にマイクロ分析チップ２３０２から発信（出力）されたデータを処理する分析ソフト（分析プログラム）を格納する。この携帯電話は通常は携帯電話として機能し、必要に応じて制御用ハンディ機器２３０１として機能させることができる。
【０２８４】
次に、制御用ハンディ機器２３０１の操作方法を例示する。携帯電話にマイクロ分析チップ２３０２を接続し、携帯電話の入力部２３０５のボタンにより各種データを入力した後、測定開始ボタンとして設定されたボタンを押す。これにより、あらかじめマイクロ分析チップ２３０２に準備され、かつ第１開閉バルブ及び第２開閉バルブにより流路内への流入が停止されていた試薬液や被検液などが流路内へ進行する。この後、マイクロ分析チップ２３０２が順次動作して検出部２０１２において検出された被検出物質量に応じた電気信号を携帯電話に出力する。携帯電話のコンピュータがこの信号をソフト的に解析し被検出物質の量や種類などを特定する。これを携帯電話の表示部２３０４に表示する。また、オペレータの指示を受け、その電送機能を利用して解析情報を離れた場所にまで電送する。
【０２８５】
このように、携帯機器を利用することにより、コストパフォーマンスに優れ、かつ利便性・使い勝って性に優れた制御用ハンディ機器２３０１を実現することができる。
【０２８６】
なお、マイクロ分析チップ２３０２と制御用ハンディ機器２３０１との間の信号伝達方式は、両者間で電気信号がやり取りできる限りどのような方式・形態でもよく、必ずしも上記のようなチップ接続口２３０３を介する方式である必要はない。
【０２８７】
より詳細には、制御用ハンディ機器２３０１の各構成要素は、集積回路（ＩＣチップ）上に形成された論理回路によってハードウェア的に実現してもよいし、ＣＰＵを用いてソフトウェア的に実現してもよい。
【０２８８】
後者の場合、制御用ハンディ機器２３０１は、各機能を実現する分析プログラムなどの各種制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）、上記各種プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである制御用ハンディ機器２３０１の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記制御用ハンディ機器２３０１に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【０２８９】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ類、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク類、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード類、マスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ類、あるいはＰＬＤ（Programmable logic device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の論理回路類などを用いることができる。
【０２９０】
また、制御用ハンディ機器２３０１を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークは、プログラムコードを伝送可能であればよく、特に限定されない。例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（Virtual Private Network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、この通信ネットワークを構成する伝送媒体も、プログラムコードを伝送可能な媒体であればよく、特定の構成または種類のものに限定されない。例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１無線、ＨＤＲ（High Data Rate）、ＮＦＣ（Near Field Communication）、ＤＬＮＡ（Digital Living Network Alliance）、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。
【０２９１】
（実施例）
次に、実施例により本発明の説明を行うが、本発明の範囲は実施例に限定されるものではない。
【０２９２】
本実施例にかかる流路構造体は、上記実施の形態１と同様の構成であり、２つの基板（第１基板１１１と第２基板１１０）が重ね合わされて構成されている。
【０２９３】
第１基板１１１への流路１１４形用の流路形成溝１１４ａの形成には、金型による樹脂成型方法を用いた。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。作製された金型型枠を設置し、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、シリコンゴムを縦２０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚み２ｍｍに整形し、上部基板を作製した。流路幅を６００μｍ、流路高さを５０μｍとした。
【０２９４】
第２基板１１０は、厚み６００μｍの石英基板をダイシングソーで縦２５ｍｍ、横１５ｍｍに切断して作製した。参照電極１３１の寸法を８００μｍ×３００μｍ、作用電極１３２の寸法を１０００μｍ×１０００μｍ、外部接続端子用電極１３６の寸法を１０００ｍｍ×１０００ｍｍ、引き出し電極１３３のライン幅を２００μｍに設計した。参照電極１３１、作用電極１３２の作製には、フォトリソ法によりレジストをパターニング後、スパッタ法によってチタン層（又はクロム層）５０ｎｍ、金層１００ｎｍを形成し、リフトオフ法によってレジスト及びレジスト上に形成されたチタン層及び金層を除去し、所望の形にパターニングされた電極を形成した。
【０２９５】
電極作製後、フォトリソ法によって、ＥＷバルブ用作用電極の内側に抜きパターンを形成後、プラズマ中でＣ４Ｆ８（八フッ化シクロブタン）ガスを導入し、フッ化炭素膜を５０ｎｍ堆積させた。フッ化炭素膜の堆積には住友精密工業製のＩＣＰ装置（ＭＵＣ−２１）を用いた。フッ化炭素膜を堆積後、リフトオフ法によってレジスト及びレジスト上に形成されたフッ化炭素膜を除去し、作用電極１３２上に疎水性部分１３５を形成した。疎水性部分１３５は、形状が縦５０μｍ、横５０μｍで、５０μｍ間隔で島（ランド部）状に複数個配置させた。フッ化炭素膜の接触角は、１１０°（室温２５℃、純水（比抵抗 １８ＭΩ・ｃｍ）における）であった。
【０２９６】
上記第１基板１１１及び第２基板１１０を張り合わせ、実施例にかかる流路構造体を作製した。
【０２９７】
（比較例１）
作用電極に疎水性膜の形成を行わない以外は、上記実施例と同様にして流路構造体を作製した。
【０２９８】
（比較例２）
フッ化炭素膜を作用電極全面に形成したこと以外は、上記実施例と同様にして流路構造体を作製した。
【０２９９】
実施例、比較例１、比較例２にかかる流路構造体に液を流す試験を行った。実施例では、注入孔に蛍光色素（フルオレセインイソシアネート：ＦＩＴＣ）溶液を滴下すると、毛細管現象により流路構造体内に溶液が入った。この後、ＥＷバルブの作用電極に溶液が達した時点で溶液の流れが停止した。作用電極及び参照電極に１．５Ｖの電圧を印加すると、作用電極上を溶液が通過し、流路内の溶液が無くなるまで溶液を流すことができた。
【０３００】
他方、比較例１では、作用電極に溶液が達した時点で溶液の流れが停止せず、ゆっくりと作用電極上を移動し通過する場合が発生した。
【０３０１】
比較例２では、作用電極に溶液が達した時点で溶液の流れが停止し、１．５Ｖ電圧を印加したときには溶液の流れが再開しなかった。さらに、印加電圧を大きくすることにより、作用電極上を溶液が通過することができるが、印加電圧を大きくすると、溶液の電気分解により気泡が発生し、途中で溶液が停止する場合が発生した。
【０３０２】
以上により、実施例の流路構造体では、溶液の流れを確実に制御できることがわかる。
【０３０３】
また、本発明は、以下のように表現することもできる。
【０３０４】
すなわち、本発明の流路構造体は、流路内に形成された第１の電極（作用電極）と、前記第１の電極の形成された領域よりも上流側に形成された第２の電極（参照電極）とを有し、前記第１の電極と前記第２の電極に接し、前記第１の電極で停止している液を、前記第１の電極と前記第２の電極に電圧を印加することにより、前進させる送液バルブが配置された流路構造体において、前記第１の電極表面に、液の流れる方向に対して直交方向において、疎水性部分と親水性部分が配置されていても良い。
【０３０５】
また、本発明の流路構造体は、前記疎水性部分と前記親水性部分の割合が異なる領域を備えていても良い。
【０３０６】
また、本発明の流路構造体は、前記流路用の溝が形成された第１基板と、前記第２の電極と前記第１の電極が形成された第２基板と、を有し、前記第１基板と前記第２基板とが重ね合わされてなるものであっても良い。
【０３０７】
また、本発明の流路構造体は、前記第１基板の表面が疎水性であり、前記第２基板の表面が親水性であっても良い。
【０３０８】
また、本発明の流路構造体は、前記第１基板はポリジメチルシロキサンからなり、前記第２基板はガラスからなっていても良い。
【０３０９】
また、本発明の流路構造体は、前記各流路用の溝の側壁部が形成された中間層と、前記中間層の溝部を両面から蓋する第２基板及び第３基板と、を有し、前記第３基板と前記中間層と前記第２基板が重ね合わされてなるものであっても良い。
【０３１０】
また、本発明の流路構造体は、前記中間層の表面が疎水性であっても良い。
【０３１１】
また、本発明の流路構造体は、前記第１の電極の疎水性部分が複数の島状に配置されていても良い。
【０３１２】
また、本発明の流路構造体は、前記第１の電極の疎水性部分が液の流れる方向に対して平行な複数のライン状に配置されていても良い。
【０３１３】
また、本発明の流路構造体は、前記第１の電極の構成材料が親水性であり、前記第１の電極の一部に疎水化処理されていても良い。
【０３１４】
また、本発明の流路構造体は、前記疎水化処理が、疎水処理剤処理であっても良い。
【０３１５】
また、本発明の流路構造体は、前記疎水化処理が、疎水性膜の形成であっても良い。
【０３１６】
また、本発明の流路構造体は、前記疎水化処理の後、表面粗さの調整が行われても良い。
【０３１７】
また、本発明の流路構造体は、前記第１の電極上に、流れの方向の前後の流路の溝幅よりも、溝幅が小さい流路部を有していても良い。
【０３１８】
また、本発明の流路構造体は、前記第１の電極上に、流れの方向の前後の流路の溝高さよりも、溝高さが大きい流路部を有していても良い。
【０３１９】
また、本発明の分析チップは、前記流路構造体を備えた分析チップであって、注入孔と、排出孔と、反応部及び／又は検出部と、外部接続端子とを備えていても良い。
【０３２０】
また、本発明の分析装置は、前記分析チップを備えた分析装置であって、チップ接続口と、外部入出力端子と、表示部と、入力部と、情報処理部とを備えていても良い。
【０３２１】
〔付記事項〕
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組合せて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０３２２】
本発明は、医療分野、生化学分野、アレルゲンなどの測定分野等における流路構造体、該流路構造体を備えた抗原の分析などに用いるマイクロ分析チップ、該マイクロ分析チップを備えた分析装置などに広く適用することができる。このため、その産業上の利用価値は大きい。
【符号の説明】
【０３２３】
１０〜９０  流路構造体（分析チップ）
１１０  第２基板（第４基板）
１１１  第１基板
１１２，１１２ａ，１１２ｂ  注入孔（液導入孔）
１１３  排出孔（液排出孔）
１１４  流路
１１４ａ  流路形成溝
１１４ｂ  流路形成孔
１１４ｃ  隘路（流路）
１１４ｄ  段差部（流路）
１１５  第３基板
１１６  中間層（流路形成層）
１３１，１３１ａ，１３１ｂ  参照電極
１３２，１３２ａ，１３２ｂ  作用電極
１３３  引き出し電極
１３４  親水性部分（親水部，グルーブ部）
１３５  疎水性部分（疎水部，ランド部）
１３６  外部接続端子用電極（外部接続端子）
１３７  対向電極
１５１ａ，１５１ｂ  第２流路（流路）
１５２ａ，１５２ｂ  第３流路（流路）
２００１  第１注入孔（液導入孔）
２００２  第２注入孔（液導入孔）
２００３  第１液溜め部（流路）
２００４  第２液溜め部（流路）
２００５，２００６  注入路（流路）
２００７  ミキサー部（流路）
２００８  第１流路（流路）
２００９  第１隘路（流路）
２０１０  第２流路（流路）
２０１１  第２隘路（流路）
２０１２  検出部（分析部）
２０１３  第３隘路（流路）
２０１４  排出孔（液排出孔）
２０１５  外部接続端子
２０１６  第３流路（流路）
２０１７  反応部（分析部）
２１０１  第１基板
２１０２  第２基板
２１０５，２１０６  電極
２１１２  検出用電極（分析部）
２３０１  制御用ハンディ機器（分析装置）
２３０２  マイクロ分析チップ（分析チップ）
２３０３  チップ接続口
２３０４  表示部
２３０５  入力部
ａ  比（疎水部全長／流路幅）
ｂ  比
σ  界面張力
θ，θ１〜θ３，θＡ，θＢ，θｗ  接触角
Ｆ１〜Ｆ３  成分
ｈ，ｈ’  流路高さ
Ｐ  圧力（駆動力）
ｒ  半径
ｗ，ｗ’  流路幅
【図１】
2012021956.tif 000003
【図２】
2012021956.tif 000004
【図３】
2012021956.tif 000005
【図４】
2012021956.tif 000006
【図５】
2012021956.tif 000007
【図６】
2012021956.tif 000008
【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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2012021956.tif 000018
【図１７】
2012021956.tif 000019
【図１８】
2012021956.tif 000020
【図１９】
2012021956.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年10月11日(2011.10.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路に沿って溶液を送液する駆動力を生じさせる単一の作用電極と、該作用電極との間に所定の電位差を生じさせて前記駆動力を生じさせる参照電極とが形成された流路構造体において、
前記単一の作用電極の溶液と接触する表面上に、疎水性の高い複数の疎水部と親水性の高い複数の親水部とが形成され、
前記複数の疎水部および前記複数の親水部のそれぞれが交互に配置される方向が、前記駆動力の方向に沿っていることを特徴とする流路構造体。
【請求項２】
前記複数の疎水部は、前記作用電極と前記参照電極との間に電位差が生じていないときの前記溶液の移動を阻止することを特徴とする請求項１に記載の流路構造体。
【請求項３】
前記複数の疎水部および前記複数の親水部のそれぞれが交互に配列する配列方向が、前記駆動力に対して直交する方向であることを特徴とする請求項１又は２に記載の流路構造体。
【請求項４】
前記駆動力に対して直交する方向に沿って前記作用電極の両端間に引かれる複数の線分を定義し、各線分上における前記疎水部の長さの総和を疎水部全長とするとき、
前記作用電極上において、前記流路の流路幅に対する前記疎水部全長の割合が互いに異なる線分の組みが少なくとも１組存在することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の流路構造体。
【請求項５】
前記作用電極の表面上で、前記複数の疎水部のそれぞれがランド部を形成し、前記親水部が前記複数の疎水部のそれぞれを取り囲むグルーブ部を形成していることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の流路構造体。
【請求項６】
前記複数の疎水部のそれぞれが、前記駆動力の方向に沿って縞模様を形成していることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の流路構造体。
【請求項７】
前記流路の流路幅が、前記作用電極上で狭くなっている部分が存在していることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の流路構造体。
【請求項８】
前記流路の流路高さが、前記作用電極上で高くなっている部分が存在していることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の流路構造体。
【請求項９】
前記流路を形成するための流路形成溝が少なくとも形成された第１基板と、
前記第１基板に形成された前記流路形成溝を封止する第２基板とを備えていることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の流路構造体。
【請求項１０】
前記第１基板は、疎水性材料で構成されており、
前記第２基板は、親水性材料で構成されていることを特徴とする請求項９に記載の流路構造体。
【請求項１１】
前記第１基板を構成する疎水性材料は、ポリジメチルシロキサンであり、
前記第２基板を構成する親水性材料は、ガラスであることを特徴とする請求項１０に記載の流路構造体。
【請求項１２】
前記流路を構成するための流路形成孔が少なくとも形成された流路形成層と、
前記流路形成層に形成された前記流路形成孔を、前記流路形成層の一方側から封止する第３基板と、
前記流路形成層に形成された前記流路形成孔を、前記流路形成層の他方側から封止する第４基板とを備えていることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の流路構造体。
【請求項１３】
前記流路形成層は、疎水性材料で構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の流路構造体。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか１項に記載の流路構造体を備えた分析チップ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の分析チップを備えた分析装置。
【請求項１６】
流路に沿って溶液を送液する駆動力を生じさせる単一の作用電極と、該作用電極との間に所定の電位差を生じさせて前記駆動力を生じさせる参照電極とが形成され、前記単一の作用電極の溶液と接触する表面上に、疎水性の高い複数の疎水部と親水性の高い複数の親水部とが形成され、前記複数の疎水部および前記複数の親水部のそれぞれが交互に配置される方向が、前記駆動力の方向に沿っており、前記流路を形成するための流路形成溝が少なくとも形成された第１基板と、前記第１基板に形成された前記流路形成溝を封止する第２基板とを備えた流路構造体の製造方法であって、
前記第１基板上に前記流路形成溝を形成する流路形成溝形成工程と、
親水性の導電性材料で前記作用電極を作成し、該作用電極の一部を疎水化処理して該作用電極の溶液と接触する表面上に、疎水性の高い前記複数の疎水部と親水性の高い前記複数の親水部とを形成する疎水化処理工程と、
前記第２基板上に前記作用電極を設置する作用電極設置工程と、
前記第１基板に形成された前記流路形成溝を前記第２基板で封止する流路形成溝封止工程とを含んでいることを特徴とする流路構造体の製造方法。
【請求項１７】
流路に沿って溶液を送液する駆動力を生じさせる単一の作用電極と、該作用電極との間に所定の電位差を生じさせて前記駆動力を生じさせる参照電極とが形成され、前記単一の作用電極の溶液と接触する表面上に、疎水性の高い複数の疎水部と親水性の高い複数の親水部とが形成され、前記複数の疎水部および前記複数の親水部のそれぞれが交互に配置される方向が、前記駆動力の方向に沿っており、前記流路を構成するための流路形成孔が少なくとも形成された流路形成層と、前記流路形成層に形成された前記流路形成孔を、前記流路形成層の一方側から封止する第３基板と、前記流路形成層に形成された前記流路形成孔を、前記流路形成層の他方側から封止する第４基板とを備えた流路構造体の製造方法であって、
前記流路形成層に前記流路形成孔を形成する流路形成孔形成工程と、
親水性の導電性材料で前記作用電極を作成し、該作用電極の一部を疎水化処理して該作用電極の溶液と接触する表面上に、疎水性の高い前記複数の疎水部と前記複数の親水性の高い親水部とを形成する疎水化処理工程と、
前記第４基板上に前記作用電極を設置する作用電極設置工程と、
前記流路形成層に形成された前記流路形成孔を、前記流路形成層の一方側から前記第３基板で封止すると共に、前記流路形成層の他方側から前記第４基板で封止する流路形成孔封止工程とを含んでいることを特徴とする流路構造体の製造方法。
【請求項１８】
前記疎水化処理工程で、疎水処理剤を使用することで、前記作用電極の一部を疎水化処理することを特徴とする請求項１６又は１７に記載の流路構造体の製造方法。
【請求項１９】
前記疎水化処理工程で、前記作用電極の一部に疎水性膜を形成することで、前記作用電極の一部を疎水化処理することを特徴とする請求項１６又は１７に記載の流路構造体の製造方法。
【請求項２０】
前記疎水化処理工程で、前記疎水化処理の後に、さらに前記作用電極の一部の表面粗さを調整することを特徴とする請求項１８又は１９に記載の流路構造体の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６８】
また、疎水性部分１３５の形状は、図４（ｂ）〜（ｄ）に示すように、溶液の流れる方向に直交する方向に延在し、溶液の流れる方向に沿って配列する直線状のパターン（縞模様）を形成していても良い。