(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心線（Ｓ）まわりに少なくとも第１の回転方向（Ｒ１，Ｒ２）に回転可能な回転基板（２）と、
前記回転基板に形成され、注入口（１１）を除いて空間的に閉じられた第１の槽（６Ａ）と、
前記回転基板に形成され、空気口（１２）を除いて空間的に閉じられた第２の槽（７Ａ）と、
前記回転基板に形成され、前記第１の槽と接続する第１の流路端部（１３）と、前記第２の槽と接続する第２の流路端部（１４）とを備え、前記第１の槽と前記第２の槽とを連通させ、前記第１の流路端部は前記第１の槽から前記回転基板の前記第１の回転方向に沿って延び、かつ前記第１の流路端部は前記第１の槽内の液体（９）を毛細管力（Ｆｃ）により保持する第１の流路（８Ａ）と、
前記毛細管力を上回り、かつ前記第１の回転方向に向いた慣性力（Ｆｉ）が前記第１の流路端部の前記液体に作用するように、前記回転基板を前記回転中心線まわりに回転駆動可能な回転駆動部（４）と
を備えることを特徴とする送液装置。
【請求項２】
前記回転駆動部は、前記第１の回転方向に前記回転基板を回転させた後、第１の加速度（ａ２）を有する速度特性（４２）で前記回転基板を停止させ、前記第１の加速度（ａ２）により前記第１の流路端部の前記液体に前記毛細管力を上回る慣性力を生じさせることを特徴とする、請求項１に記載の送液装置。
【請求項３】
前記第１の流路端部が前記第１の回転方向となす角度が−４５°以上＋４５°以下であることを特徴とする、請求項２に記載の送液装置。
【請求項４】
前記回転駆動部は、前記第１の回転方向とは逆向きの第２の回転方向（Ｒ１，Ｒ２）に第２の加速度（ｂ１）を有する速度特性（４３）で前記回転基板を回転させ、前記第２の加速度により前記第１の流路端部の前記液体に前記毛細管力を上回る慣性力を生じさせることを特徴とする、請求項１に記載の送液装置。
【請求項５】
前記第１の流路端部が前記第２の回転方向となす角度が１３５°以上２３５°以下であることを特徴とする請求項４に記載の送液装置。
【請求項６】
前記第２の槽は前記第１の槽よりも前記回転中心線に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の送液装置。
【請求項７】
前記第１の流路の前記第２の流路端部は、第１の回転方向と直交する方向に沿って延びて前記第２の槽に接続していることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の送液装置。
【請求項８】
前記第１の流路の前記第１の流路端部が疎水性を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の送液装置。
【請求項９】
前記第１の流路の全体が疎水性を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の送液装置。
【請求項１０】
前記回転基板全体が疎水性を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の送液装置。
【請求項１１】
前記第１の流路の前記第２の流路端部が親水性を有することを特徴とする請求項８に記載の送液装置。
【請求項１２】
前記第１の流路の前記第１の流路端部を除く全体が親水性を有することを特徴とする請求項８に記載の送液装置。
【請求項１３】
前記第１の槽及び前記第２の槽は親水性を有し、
前記第１の流路の前記第１の流路端部は疎水性を有し、かつ
前記第１の流路の前記第１の流路端部を除く全体が親水性を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の送液装置。
【請求項１４】
前記回転基板に、少なくとも前記第１の槽、前記第２の槽、及び前記第１の流路を備える流路部位（５）が複数個形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の送液装置。
【請求項１５】
前記回転基板に形成され、空気口を除いて空間的に閉じられた第３の槽（７Ｂ）と、
前記回転基板に形成され、前記第１の槽と接続する第３の流路端部（１３）と、前記第３の槽と接続する第４の流路端部（１４）とを備え、前記第１の槽と前記第３の槽とを連通させ、前記第３の流路端部は前記第１の槽から前記回転基板の前記第１の回転方向とは逆向きの第２の回転方向に延び、かつ前記第３の流路端部は前記第１の槽内の液体を毛細管力により保持する第２の流路（８Ｂ）とをさらに備え、
前記回転駆動部は、前記毛細管力を上回り、かつ前記第２の回転方向に向いた慣性力が前記第３の流路端部の前記液体に作用するように、前記回転基板を前記回転中心線まわりに回転駆動可能であることを特徴とする、請求項１に記載の送液装置。
【請求項１６】
前記回転基板に形成され、空気口を除いて空間的に閉じられた第４の槽（７Ｃ）と、
前記回転基板に形成され、前記第２の槽と接続する第５の流路端部（１３）と、前記第４の槽と接続する第６の流路端部（１４）とを備え、前記第２の槽と前記第４の槽とを連通させ、前記第５の流路端部は前記第２の槽から前記回転基板の前記第１の回転方向又は第１の回転方向とは逆向きの第２の回転方向に延び、かつ前記第５の流路端部は前記第２の槽内の液体を毛細管力により保持する第３の流路（８Ｄ）とをさらに備え、
前記回転駆動部は、前記毛細管力を上回り、かつ前記第５の流路端部が前記第２の槽から延びる向きの慣性力が前記液体に作用するように、前記回転基板を前記回転中心線まわりに回転駆動可能であることを特徴とする、請求項１に記載の送液装置。
【請求項１７】
前記回転駆動部は、
前記回転基板を回転させるモータ（３１）と、
前記モータに速度特性を与える速度特性印加部（３４）と
を備えることを特徴とする、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の送液装置。
【請求項１８】
前記回転駆動部は、
回転中の前記回転基板の回転速度を検出する回転速度検出器（３５）と、
前記回転速度検出器の検出した前記回転速度に基づいて、前記速度特性印加部が前記モータに与える速度特性を補正する回転速度補正部（３６）と
を備えることを特徴とする、請求項１７に記載の送液装置。
【請求項１９】
回転中心線（Ｓ）まわりに少なくとも第１の回転方向（Ｒ１，Ｒ２）に回転可能である、送液装置用の回転基板（２）であって、
注入口を除いて空間的に閉じられた第１の槽（６Ａ）と、
空気口を除いて空間的に閉じられた第２の槽（７Ａ）と、
前記第１の槽と接続する第１の流路端部と、前記第２の槽と接続する第２の流路端部とを備え、前記第１の槽と前記第２の槽とを連通させ、前記第１の流路端部は前記第１の槽から前記回転基板の前記第１の回転方向に延びる第１の流路（８Ａ）と
が形成されていることを特徴とする回転基板。
【請求項２０】
回転中心線（Ｓ）まわりに少なくとも第１の回転方向（Ｒ１，Ｒ２）に回転可能であって、空間的に閉じられた第１の槽（６Ａ）と、空間的に閉じられた第２の槽（７Ａ）と、前記第１の槽と接続する第１の流路端部（１３）と、前記第２の槽と接続する第２の流路端部（１４）とを備え、前記第１の槽と前記第２の槽とを連通させ、前記第１の流路端部は前記第１の槽から前記回転基板の前記第１の回転方向に延び、かつ前記第１の流路端部は前記第１の槽内の液体（９）を毛細管力により保持する流路（８Ａ）とを形成した回転基板を準備し、
前記毛細管力を上回り、かつ前記第１の回転方向に向いた慣性力が前記第１の流路端部の前記液体に作用するように、前記回転基板を前記回転中心線まわりに回転させることを特徴とする、送液方法。
【請求項２１】
前記第１の回転方向に第１の加速度を有する速度特性で前記回転基板を回転させ、
前記第１の加速度よりも絶対値の大きい第２の加速度を有する速度特性で前記回転基板の前記第１の回転方向の回転を停止させ、それによって前記毛細管力を上回る前記第１の回転方向を向いた慣性力を前記第１の流路端部の前記液体に生じさせることを特徴とする、請求項２０に記載の送液方法。
【請求項２２】
前記第１の回転方向と逆向きの第２の回転方向に、第３の加速度を有する速度特性で前記回転基板を回転させ、それによって前記毛細管力を上回る前記第１の回転方向を向いた慣性力を前記第１の流路端部の前記液体に生じさせ、
前記第３の加速度よりも絶対値の小さい第４の加速度を有する加速度特性で前記回転基板の前記第２の回転方向の回転を停止させることを特徴とする、請求項２０に記載の送液方法。
【請求項２３】
前記回転基板は前記第１の槽と前記回転基板の外部を連通させる注入口（１１）を備え、
前記回転基板を回転させる前に、前記第１の槽に前記注入口から前記液体を注入する請求項２０から請求項２２のいずれか１項に記載の送液方法。
【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方法及び送液装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な健康診断チップが開発されている。これら健康診断チップの殆どは、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。流路を微細化すると、生体から抽出するサンプル量は微量でよい点等で非常に有用である。また、流路の微細化により健康診断チップを含む装置全体を小型化できれば、比較的大規模の病院だけでなく、診療所や家庭での診断を行うＰＯＣＴ（Point of care test：その場診断）用途に用いることが可能となる。
【０００３】
マクロな系では、送液手段としてポンプが一般的に用いられる。しかしながら、極少量の流体を扱う微小流路では、ポンプに接続したチューブで発生する無効体積（デッドボリューム）を無視することができない。
【０００４】
ＰＯＣＴ用途で好適に用いられる送液方法の一つに遠心力を駆動源とした方法がある。この送液方法には、デッドボリュームが発生しない、同時かつ並列に多数の処理を実行できる等の長所がある。例えば、特許文献１には、毛細管バルブ方式のマイクロ流路送液方法が開示されている。この送液方法は、マイクロ流路に発生する毛細管力によって流れを阻止していた流体を、回転基板を回転させることで発生する遠心力によって力の釣り合いを崩し、一つのマイクロ槽から他のマイクロ槽へと送液するものである。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されたマイクロ流路送液方法では、回転に伴い発生する遠心性の力を駆動源とするため、バルブの配置位置は供給側のマイクロ槽よりも回転基板の回転軸に対して半径方向外向き（遠心性の方向）に限定され、かつ、送液も基本的には遠心方向の一方向のみに限定される。この駆動原理上の制約のため、特許文献１に開示されたマイクロ流路送液方法は、回転基板の設計の自由度が少なく、流路構造の配置及び送液の挙動には限界があり、送液に多くの機能を持たせるということができない。
【０００６】
【特許文献１】特２００１−５０３８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、一方向に限定されない自由度の高い送液挙動制御を実現し、設計自由度が高く、かつ送液に種々の機能を持たせることができる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】
【０００８】
本発明の第１の態様は、回転中心線（Ｓ）まわりに少なくとも第１の回転方向（Ｒ１，Ｒ２）に回転可能な回転基板（２）と、前記回転基板に形成され、注入口（１１）を除いて空間的に閉じられた第１の槽（６Ａ）と、前記回転基板に形成され、空気口（１２）を除いて空間的に閉じられた第２の槽（７Ａ）と、前記回転基板に形成され、前記第１の槽と接続する第１の流路端部（１３）と、前記第２の槽と接続する第２の流路端部（１４）とを備え、前記第１の槽と前記第２の槽とを連通させ、前記第１の流路端部は前記第１の槽から前記回転基板の前記第１の回転方向に沿って延び、かつ前記第１の流路端部は前記第１の槽内の液体（９）を毛細管力（Ｆｃ）により保持する第１の流路（８Ａ）と、前記毛細管力を上回り、かつ前記第１の回転方向に向いた慣性力（Ｆｉ）が前記第１の流路端部の前記液体に作用するように、前記回転基板を前記回転中心線まわりに回転駆動可能な回転駆動部（４）とを備えることを特徴とする送液装置を提供する。
【０００９】
ここで回転方向は、回転中心線に対して直交する仮想の線に対して直交し、かつこの仮想の線と同一の平面上にある方向として定義する。例えば、回転基板が回転軸に固定される場合、この回転軸の半径方向に対して直交する接線方向が回転方向である。第１の回転方向は、平面視で回転中心線に対して時計方向及び反時計方向のいずれでもよい。
【００１０】
注入口から注入された第１の槽内の液体は、毛細管力により第１の流路の第１の端部で保持される。回転駆動部により回転基板が回転することにより、第１の端部で保持されている液体に第１の回転方向に慣性力が作用する。この慣性力が毛細管力を上回ると、第１の槽内の液体は第１の流路に流れ込み、第２の槽に送液される。第２の槽内の空気は空気口を介して外部に排出される。
【００１１】
毛細管力により第１の槽内の液体を保持し、かついったん慣性力が毛細管力を上回ると第１の槽から第２の槽へ確実に液体が送液されるためには、第１の流路は微細な流路である必要がある。具体的には、第１の流路の幅は、例えば２０μｍ以上２０００μｍ以下に設定することが好ましい。
【００１２】
注入口は、例えば回転基板に形成された第１の槽内と回転基板の外部とを連通させる流路である。この場合、注入口の開口部の面積は第１の槽の面積よりも十分に小さい必要がある。同様に、空気口は、例えば回転基板に形成された第２の槽内と回転基板の外部とを連通させる流路である。また、第２の槽の一部又は全部を空気は透過するが液体は透過しない材料で形成することにより、空気口として機能させてもよい。
【００１３】
遠心性の力ではなく、慣性力が第１の端部に液体を保持する毛細管力を上回ることで第１の流路を介して第１の槽から第２の槽に液体が送液される。従って、第１の槽と第１の流路の境界である第１の端部を第１の槽に対して外側、ないしは回転中心線から遠い位置に配置する必要がない。この点で第１及び第２の槽や第１の流路の配置に関する設計の自由度が高い。
【００１４】
遠心性の力を駆動源とする場合、一方向、すなわち液体の供給側の槽から回転中心線に対して遠ざかる遠心方向のみへの送液が可能である。これに対して、第１の発明の送液装置では、第１の回転方向、すなわち第１の流路端部が延びる方向を時計方向と反時計方向の２方向のいずれかに設定することで、第１の槽からこれらの２方向のいずれにも送液を行うことができる。換言すれば、第１の発明の送液装置は、一方向に限定されない自由度の高い送液挙動制御を実現できる。
【００１５】
慣性力が毛細管力を上回ったことにより、第１の流路を第１の槽から第２の槽に向かって流れる液体は、その速度を減速させる成分として流路壁面から流路抵抗を受ける。しかし、微細な流路では与えた慣性力に比べ流路抵抗が小さいため、第１の槽からいずれの方向にも液体を送液することができる。換言すれば、第２の槽を第１の槽よりも回転中心線に近い側に配置し、第１の槽から求心性の方向へ送液することも可能である。これによって、より複雑な液体の送液を容易に実現することができ、流路の設計の自由度も増すため、送液装置の設計が容易となる。
【００１６】
具体的には、前記回転駆動部は、いったん第１の回転方向、すなわち第１の流路端部が第１の槽から延びる方向に回転させた回転基板を急制動することで、第１の流路端部の液体に慣性力を生じさせる。すなわち、前記回転駆動部は、前記第１の回転方向に前記回転基板を回転させた後、第１の加速度（ａ２）を有する速度特性（４２）で前記回転基板を停止させ、前記第１の加速度（ａ２）により前記第１の流路端部の前記液体に前記毛細管力を上回る慣性力を生じさせる。
【００１７】
回転基板を第１の回転方向に回転させると、第１の流路端部の液体には、遠心性の方向、すなわち回転中心線から遠ざかる方向に遠心力が作用する。この遠心力の作用する方向は、第１の槽から第１の流路端部が延びる向きとは異なるので、液体は第１の流路に流入することなく毛細管力によって第１の槽内に保持される。第１の回転方向に回転している回転基板を急制動すると、第１の槽に蓄えられて第１の流路端部に保持されている液体は、慣性の法則により第１の回転方向に運動し続けようとする。その結果、第１の流路端部に保持されている液体には第１の回転方向の慣性力が作用する。具体的には、回転基板の回転を停止させる際の第１の加速度に比例する第１の回転方向の慣性力が、第１の流路端部の液体に作用する。この慣性力が第１の流路端部に液体を保持する毛細管力を上回ることで、第１の流路端部に保持されていた液体が第１の流路に流れ込み、第１の流路を通って第２の流路端部から第２の槽に流入する。
【００１８】
この急制動で生じる慣性力による送液を実現するには、前記第１の流路端部が前記第１の回転方向となす角度が−４５°以上＋４５°以下に設定すればよい。従って、第１の流路端部の向きについての設計の自由度が高く、生産性等の面で好ましい。
【００１９】
代案としては、回転駆動部は第２の回転方向、すなわち第１の流路端部が第１の槽から延びる方向と逆向きに回転基板を急回転させることで第１の流路端部の液体に慣性力を生じさせる、すなわち、前記回転駆動部は、前記第１の回転方向とは逆向きの第２の回転方向（Ｒ１，Ｒ２）に第２の加速度（ｂ１）を有する速度特性（４３）で前記回転基板を回転させ、前記第２の加速度により前記第１の流路端部の前記液体に前記毛細管力を上回る慣性力を生じさせる。
【００２０】
第１の回転方向が平面視で回転中心線に対して時計方向であれば、第２の回転方向は回転中心線に対して反時計方向である。逆に、第１の回転方向が平面視で回転中心線に対して反時計方向であれば、第２の回転方向は回転中心線に対して時計方向である。
【００２１】
第２の回転方向に回転基板を急回転させると、第１の槽に蓄えられて第１の流路端部に保持されている液体は、慣性の法則により静止した状態を維持しようとする。その結果、第１の流路端部に保持されている液体には、第２の回転方向とは逆向き、すなわち第１の回転方向の慣性力が作用する。具体的には、第２の回転方向に回転基板を急回転させる際の第２の加速度に比例する第１の回転方向の慣性力が、第１の流路端部の液体に作用する。この慣性力が第１の流路端部に液体を保持する毛細管力を上回ることで、第１の流路端部に保持されていた液体が第１の流路に流れ込み、第１の流路を通って第２の流路端部から第２の槽に流入する。回転基板を急回転させるだけで、第１の槽から第２の槽へ素早い送液を実現できる。従って、回転基板の急回転により送液は、化学反応等の混合後の反応時間が短い場合の送液に適している。
【００２２】
この急回転で生じる慣性力による送液を実現するには、前記第１の流路端部が前記第２の回転方向となす角度が１３５°以上２３５°以下に設定すればよい。従って、第１の流路端部の向きについての設計の自由度が高く、生産性等の面で好ましい。前述のように、前記第２の槽は前記第１の槽よりも前記回転中心線に近い位置に配置されてもよい。
【００２３】
前記第１の流路の前記第２の流路端部は、第１の回転方向と直交する方向に沿って延びて前記第２の槽に接続していることが好ましい。いったん第２の槽に流入した液体が、前述の回転基板の急制動又は急回転の際に生じる慣性力によって第２の流路端部から第１の槽に向かって第１の流路を逆流するのを防止できる。
【００２４】
前記第１の流路の前記第１の流路端部が疎水性を有することが好ましい。
【００２５】
疎水性を有するとは、第１の流路の第１の流路端部が疎水性材料からなり、又は疎水性を付与する処理が施されていることを意味する。第１の流路端部が疎水性を有することにより、第１の槽に蓄えられた液体を確実に第１の流路端部で保持することができる。詳細には、前述のように第１の流路の流路幅が十分狭く、かつ第１の流路端部が疎水性を有していれば、液体は表面張力により第１の流路内へ濡れず、第１の流路端部に保持される。
【００２６】
前記第１の流路の全体が疎水性を有していてもよい。この場合、第１の流路端部で液体をより確実に保持できるだけでなく、第１の流路の長さ全体で液体を保持ができる。また、この場合、第１の流路の長さが長い程、第１の槽内に液体をより強固に保持される。従って、第１の流路の全体が疎水性を有する場合、ある量の液体を第１の槽から第２の槽に送液するためには、前述の回転基板の急制動又は急回転を繰り返す必要がある。この急制動又は急回転の繰り返し回数を制御することにより、より正確に定められた量の液体を第１の槽から第２の槽に送液することができる。また、急制動又は急回転の繰り返しを行う時間を調節することで、定められた量の液体を第１の槽から第２の槽に送液するのに要する時間を制御できる。この送液に要する時間の制御は、混合後の所定の反応時間を経て別の混合を行う場合等の送液に適している。
【００２７】
前記回転基板全体が疎水性を有していてもよい。回転基板全体を疎水性とすれば、例えば第１の流路端部のような特定の部位のみでなく、回転基板の全体を疎水性材料とするか、回転基板の全体に疎水性を付与する処理を施せばよいので、回転基板の生産性を向上することができる。
【００２８】
前記第１の流路の前記第２の流路端部は親水性を有することが好ましい。
【００２９】
親水性を有するとは、第１の流路の第２の流路端部が親水性材料からなり、又は親水性を付与する処理が施されていることを意味する。第２の流路端部が親水性を有していれば、前述の回転基板の急制動又は急回転で生じる慣性力により第１の流路に流入した液体は、湿潤効果と毛細管現象によって確実に第２の流路端部から第２の槽に流入する。従って、より確実に所望の送液挙動を実現できる。
【００３０】
前記第１の流路の前記第１の流路端部を除く全体が親水性を有していてもよい。第１の流路の前記第１の流路端部を除く全体が親水性を有していれば、湿潤効果と毛細管現象によってより確実に第２の槽に液体が流入する。
【００３１】
第１の槽に蓄えられた液体を非湿潤効果により第１の流路端部で確実に保持し、かつ回転基板の急制動又は急回転により生じる慣性力でいったん第１の流路端部での保持が解除されると液体が確実に第１の槽から第２の槽に送液されるためには、前記第１の槽及び前記第２の槽は親水性を有し、前記第１の流路の前記第１の流路端部は疎水性を有し、かつ
前記第１の流路の前記第１の流路端部を除く全体が親水性を有することが好ましい。
【００３２】
前記回路基板に、少なくとも前記第１の槽、前記第２の槽、及び前記第１の流路を備える流路部位（５）が複数個形成されていることが好ましい。複数の流路部位を一つの回転基板に集積化して設けることにより、前述の回転基板の急制動又は急回転を１回実行すれば、各流路部位の第１の槽内の液体を同時に第２の槽に送液することができる。よって、同時並列処理数を増加させて、多数の検体を短時間で処理することができる。また、一つの回転基板に多数の流路部位を形成させることは、回転基板の製造コスト面から見ても、一つの検体の処理コストを下げることに貢献する。
【００３３】
送液装置は、前記回転基板に形成され、空気口を除いて空間的に閉じられた第３の槽（７Ｂ）と、前記回転基板に形成され、前記第１の槽と接続する第３の流路端部（１３）と、前記第３の槽と接続する第４の流路端部（１４）とを備え、前記第１の槽と前記第３の槽とを連通させ、前記第３の流路端部は前記第１の槽から前記回転基板の前記第１の回転方向とは逆向きの第２の回転方向に延び、かつ前記第３の流路端部は前記第１の槽内の液体を毛細管力により保持する第２の流路（８Ｂ）とをさらに備え、前記回転駆動部は、前記毛細管力を上回り、かつ前記第２の回転方向に向いた慣性力が前記第３の流路端部の前記液体に作用するように、前記回転基板を前記回転中心線まわりに回転駆動可能であってもよい。
【００３４】
第１の流路が第１の槽と接続する第１の流路端部は第１の回転方向に延び、第２の流路が第１の槽と接続する第３の流路端部は第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向を向いている。換言すれば、第１の槽と接続している第１及び第３の流路端部は互いに逆方向に延びている。よって、回転駆動部が回転基板を回転させる方向（時計方向又は反時計方向）により、第１の槽から第１の流路を経て第２の槽に液体を送液することも、第１の槽から第２の流路を経て第３の槽に液体を送液することもできる。換言すれば、回転駆動部が回転基板を回転させる方向により、第２の槽と第３の槽のいずれか一方を選択して第１の槽から液体を送液することができる。また、回転駆動部が回転基板を回転させる方向を切り換えることにより、第１の槽から第２の槽と第３の槽に対して連続的に液体を送液することもできる。よって、一つの流路群で、複雑な反応を実現することができる。
【００３５】
また、送液装置は、前記回転基板に形成され、空気口を除いて空間的に閉じられた第４の槽（７Ｃ）と、前記回転基板に形成され、前記第２の槽と接続する第５の流路端部（１３）と、前記第４の槽と接続する第６の流路端部（１４）とを備え、前記第２の槽と前記第４の槽とを連通させ、前記第５の流路端部は前記第２の槽から前記回転基板の前記第１の回転方向又は第１の回転方向とは逆向きの第２の回転方向に延び、かつ前記第５の流路端部は前記第２の槽内の液体を毛細管力により保持する第３の流路（８Ｄ）とをさらに備え、前記回転駆動部は、前記毛細管力を上回り、かつ前記第５の流路端部が前記第２の槽から延びる向きの慣性力が前記液体に作用するように、前記回転基板を前記回転中心線まわりに回転駆動可能であってもよい。
【００３６】
多段階での送液を実現することができる。詳細には、第１の流路を介して第１の槽から第２の槽に液体を送液し、続いて第２の装置に蓄えられた液体を第３の流路を介して第４の槽に送液できる。よって、より複雑な反応機能を実現することができる。例えば、一つの流路群で抽出、混合、反応、及び検出を順次実行することができる。
【００３７】
前記回転駆動部は、前記回転基板を回転させるモータ（３１）と、前記モータに速度特性を与える速度特性印加部（３４）とを備える。
【００３８】
モータとしては、例えばＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ、ＡＣモータ、又はステッピングモータを使用することができる。ステッピングモータを採用した場合、前述した回転と急制動を外部の駆動信号を印加するだけで、容易に実現することができる。
【００３９】
また、前記回転駆動部は、回転中の前記回転基板の回転速度を検出する回転速度検出器（３５）と、前記回転速度検出器の検出した前記回転速度に基づいて、前記速度特性印加部が前記モータに与える速度特性を補正する回転速度補正部（３６）とを備えてもよい。実際の回転速度をフィードバックして速度特性を補正しつつ、回転基板を回転駆動できるため、送液量が安定し、かつ送液量の繰り返し再現性も向上する。
【００４０】
本発明の第２の態様は、前述の送液装置に使用される回転基板を提供する。すなわち、本発明の第２の態様は、回転中心線（Ｓ）まわりに少なくとも第１の回転方向（Ｒ１，Ｒ２）に回転可能である、送液装置用の回転基板（２）であって、注入口を除いて空間的に閉じられた第１の槽（６Ａ）と、空気口を除いて空間的に閉じられた第２の槽（７Ａ）と、前記第１の槽と接続する第１の流路端部と、前記第２の槽と接続する第２の流路端部とを備え、前記第１の槽と前記第２の槽とを連通させ、前記第１の流路端部は前記第１の槽から前記回転基板の前記第１の回転方向に延びる第１の流路（８Ａ）とが形成されていることを特徴とする回転基板を提供する。
【００４１】
本発明の第３の態様は、回転中心線（Ｓ）まわりに少なくとも第１の回転方向（Ｒ１，Ｒ２）に回転可能であって、空間的に閉じられた第１の槽（６Ａ）と、空間的に閉じられた第２の槽（７Ａ）と、前記第１の槽と接続する第１の流路端部（１３）と、前記第２の槽と接続する第２の流路端部（１４）とを備え、前記第１の槽と前記第２の槽とを連通させ、前記第１の流路端部は前記第１の槽から前記回転基板の前記第１の回転方向に延び、かつ前記第１の流路端部は前記第１の槽内の液体（９）を毛細管力により保持する流路（８Ａ）とを形成した回転基板を準備し、前記毛細管力を上回り、かつ前記第１の回転方向に向いた慣性力が前記第１の流路端部の前記液体に作用するように、前記回転基板を前記回転中心線まわりに回転させることを特徴とする、送液方法を提供する。
【００４２】
具体的には、前記第１の回転方向に第１の加速度を有する速度特性で前記回転基板を回転させ、前記第１の加速度よりも絶対値の大きい第２の加速度を有する速度特性で前記回転基板の前記第１の回転方向の回転を停止させ、それによって前記毛細管力を上回る前記第１の回転方向を向いた慣性力を前記第１の流路端部の前記液体に生じさせる。例えば、第１の加速度の大きさは６００rpm/secであり、第２の加速度の大きさは１０００rpm/sec以上６００００rpm/sec以下である。
【００４３】
回転基板を第１の回転方向に回転させると、第１の流路端部の液体には、遠心性の方向、すなわち回転中心線から遠ざかる方向に遠心力が作用する。この遠心力の作用する方向は、第１の槽から第１の流路端部が延びる向きとは異なるので、液体は第１の流路に流入することなく毛細管力によって第１の槽内に保持される。次に、第１の加速度よりも絶対値の大きい第２の加速度を有する速度特性で回転基板の第１の回転方向の回転を停止させると、第１の槽に蓄えられて第１の流路端部に保持されている液体は、慣性の法則により第１の回転方向に運動し続けようとする。その結果、第１の流路端部に保持されている液体には第２の加速度に比例する第１の回転方向の慣性力が作用する。この慣性力が第１の流路端部に液体を保持する毛細管力を上回ることで、第１の流路端部に保持されていた液体が第１の流路に流れ込み、最終的には第２の槽に流入する。
【００４４】
代案としては、前記第１の回転方向と逆向きの第２の回転方向に、第３の加速度を有する速度特性で前記回転基板を回転させ、それによって前記毛細管力を上回る前記第１の回転方向を向いた慣性力を前記第１の流路端部の前記液体に生じさせ、前記第３の加速度よりも絶対値の小さい第４の加速度を有する加速度特性で前記回転基板の前記第２の回転方向の回転を停止させる。例えば、第３の加速度の大きさは６００rpm/secであり、第４の加速度の大きさは１０００rpm/sec以上６００００rpm/secである。
【００４５】
第２の回転方向に回転基板を急回転させると、第１の槽に蓄えられ、第１の流路端部に保持されている液体は、慣性の法則により静止した状態を維持しようとする。その結果、第１の流路端部に保持されている液体には第２の回転方向に回転基板を急回転させる際の第３の加速度に比例する第１の回転方向の慣性力が作用する。この慣性力が第１の流路端部に液体を保持する毛細管力を上回ることで、第１の流路端部に保持されていた液体が第１の流路に流れ込み、最終的には第２の槽に流入する。
【００４６】
前述の回転基板の急制動や急回転を実行する前に、第１の槽と回転基板の外部を連通させる注入口から第１の槽に液体を注入する。
【発明の効果】
【００４７】
本発明の送液装置及び送液方法では、遠心性や求心性の力ではなく回転基板の急制動又は急回転により生じる慣性力が液体を保持する毛細管力を上回ることで、送液を実現している。従って、一方向に限定されない自由度の高い送液挙動制御を実現することができ、設計自由度も高く、かつ送液に種々の機能を持たせることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００４９】
（第１実施形態）
図１から図４は、本発明の第１実施形態に係る送液装置１を示す。
【００５０】
この送液装置１は、回転基板２、この回転基板２が固定される回転軸３、及び回転軸３を回転駆動する回転駆動部４を備える。回転軸３はその軸線（回転中心軸線）Ｓが鉛直方向に延びる姿勢で配置されており、その上端側に回転基板２が固定されている。回転基板２は平面視で円形であり、回転基板２の中心は回転軸３の軸線Ｓと一致している。一方、回転軸３の下端側は後述するモータ３１に連結されている。回転基板２の外形は流路部位５が収まる寸法で任意に設定できる。回転基板２の直径は、例えば１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下程度に設定される。また、回転基板２の厚みは０．２ｍｍ以上２０ｍｍ以下に設定される。
【００５１】
回転基板２は回転軸３と共に回転する。以下の説明では、図２において矢印Ｒ１，Ｒ２で示すように、回転軸３の回転方向を回転軸３の半径方向ｒに対して直交する方向として定義する。換言すれば、回転方向は回転軸３の軸線Ｓに対して直交する仮想の線に対して直交し、かつこの仮想の線と同一の平面上にある方向として定義する。回転基板２は２方向、すなわち平面視で時計方向Ｒ１及び反時計方向Ｒ２に回転可能である。
【００５２】
図１に示すように、回転基板２には複数の流路部位５が回転軸３の周囲に放射状に配置されている。図２、図３Ａ、及び図３Ｂを併せて参照すると、流路部位５は、供給槽（第１の槽）６Ａ、被供給槽（第２の槽）７Ａ、及び流路（第１の流路）８Ａを備える。複数の流路部位５を一つの回転基板２に集積化して設けることにより、後述する回転基板２の急制動又は急回転を１回実行すれば、各流路部位５の供給槽６Ａ内の液体を同時に被供給槽７Ａに送液することができる。従って、流路部位５の集積化により同時並列処理数を増加させて、多数の検体を短時間で処理することができる。また、一つの回転基板２に多数の流路部位５を形成することは、回転基板２の製造コスト面から見ても、一つの検体の処理コストを下げることに貢献する。
【００５３】
供給槽６Ａは送液の対象である溶液ないしは液体９（例えば図７Ａ参照）が蓄えられる槽である。供給槽６Ａは回転基板２の内部に形成され、空間的に閉じられている。ただし、回転基板２には、供給槽６Ａの上壁から回転基板２の上面に貫通し、供給槽６Ａの内部を回転基板２の外部と連通させる断面円形の注入口１１が形成されている。この注入口１１は供給槽６Ａへの液体９の注入に使用される。被供給槽７Ａは、供給槽６Ａから液体９が送液される槽である。被供給槽７Ａは回転基板２の内部に形成され、空間的に閉じられている。ただし、回転基板２には被供給槽７Ａの上壁から回転基板２の上面に貫通し、被供給槽７Ａの内部を回転基板２の外部と連通させる断面円形の空気口１２が形成されている。この空気口１２は被供給槽７Ａに液体９が流入する際に、被供給槽７Ａ内の空気を回転基板２の外部に排出する機能を有する。流路８Ａは、供給槽６Ａと被供給槽７Ａを流体的に互いに連通させる流路である。流路８Ａは回転基板２の内部に形成され、空間的に閉じられている。また、流路８Ａの両端、すなわち入口端部（第１の流路端部）１３と出口端部（第２の流路端部）１４は、それぞれ供給槽６Ａと被供給槽７Ａに接続されている。
【００５４】
供給槽６Ａについて詳述する。図２を参照すると、供給槽６Ａは平面視で略長方形状であり、左側の側壁に流路８Ａの入口端部１３が開口している。注入口１１は、入口端部１３よりも回転軸３に近い位置に設けられている。具体的には、注入口１１は図２において供給槽６Ａの右上隅に設けられている。また、注入口１１の平面視での面積は、供給槽６Ａの平面視での面積よりも十分小さく設定されている。注入口１１の位置及び面積をこのように設定することで、回転基板２の回転中に作用する半径方向ｒで外向きの遠心力によって液体９が注入口１１から漏れないしは飛散せず、流路８Ａに流れる。従って、注入口１１の位置及び面積をこのように設定した場合には、液体９を供給槽６Ａに注入して回転基板２を回転させる際に、注入口１１を開放したままであってもよい。逆に、注入口１１が入口端部１３よりも回転軸３から遠い位置に設けられている場合や、注入口１１の面積が供給槽６Ａの面積に対して比較的大きい場合には、回転基板２の回転時に供給槽６Ａ内の液体９が注入口１１から漏れないしは飛散するのを防止するために、回転基板２を回転させる前に注入口１１を封止する必要がある。供給槽６Ａの寸法及び体積は、試料（液体９）の液量に従って決定する必要があるが、好適には、体積が０．１μＬ以上１００μＬ以下であることが好ましい。
【００５５】
被供給槽７Ａについて詳述する。被供給槽７Ａは平面視で略長方形状である。また、被供給槽７Ａは、供給槽６Ａと半径方向ｒに並んで、かつ供給槽６Ａよりも回転軸３から遠い位置に配置されている。平面視で被供給槽７Ａの回転軸３側の側壁に流路８Ａの出口端部１４が開口している。回転基板２の回転中に作用する半径方向ｒで外向きの遠心力によって液体９が空気口１２から漏れないしは飛散しないように、空気口１２の平面視での面積は被供給槽７Ａの平面視での面積よりも十分小さく設定されている。被供給槽７Ａの寸法及び体積は、試料（液体９）の液量に従って決定する必要があるが、好適には、体積が０．１μＬ以上１００μＬ以下であることが好ましい。
【００５６】
流路８Ａについて詳述する。流路８Ａを通って供給槽６Ａから被供給槽７Ａに液体９が確実に送液されるためには、流路８Ａは微細な流路である必要がある。具体的には、流路８Ａの体積は、供給槽６Ａ及び被供給槽７Ａと同等又はそれよりも小さいことが好ましい。また、流路８Ａの幅は、供給槽６Ａ及び被供給槽７Ａの幅よりも狭いことが好ましい。例えば、流路８Ａの幅は、２０μｍ以上２０００μｍ以下程度であることが好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下程度であることがより好ましい。さらに、流路８Ａの深さは、供給槽６Ａ及び被供給槽７Ａよりも浅いことが好ましい。例えば、流路８Ａの幅が５０μｍ以上５００μｍ以下程度の場合、流路８Ａの深さは１０μｍ以上１００μｍ以下程度であることが好ましい。本実施形態では流路８Ａは蛇行しており、平面視でＳ字形状を呈している。
【００５７】
供給槽６Ａと接続している流路８Ａの入口端部１３は、供給槽６Ａ内に蓄えられた液体９を解除可能に保持するバルブとしての機能を有する。入口端部１３は供給槽６Ａから回転基板２の２つの回転方向のうち時計方向Ｒ１に延びている。入口端部１３をこの向きとすることで、回転基板２の回転時に液体９に作用する慣性力で供給槽６Ａ内の液体９を流路８Ａ内に流入させることができる。一方、被供給槽７Ａと接続している流路８Ａの出口端部１４は、被供給槽７Ａに向かって回転軸３の半径方向ｒ、すなわち回転基板２の回転方向（時計方向Ｒ１及び反時計方向Ｒ２）に対して直交する方向に延びている。出口端部１４をこの向きとすることで、いったん被供給槽７Ａに流入した液体が、出口端部１４から供給槽６Ａに向かって流路８Ａを逆流するのを防止できる。
【００５８】
次に、流路部位５を構成する壁面の濡れ性について説明する。まず、流路８Ａの入口端部１３の流路壁は、疎水性材料により構成されているか、疎水性を付与する処理が施されている。入口端部１３が疎水性を有することにより、供給槽６Ａに蓄えられた液体を毛細管力により確実に入口端部１３で保持することができる。一方、流路部位５の残りの部分、すなわち供給槽６Ａの壁面、被供給槽７Ａの壁面、及び流路８Ａの入口端部１３を除く全体（出口端部１４を含む）の壁面は親水性材料により構成されているか、親水性を付与する処理が施されている。これらの部分が親水性を有することにより、供給槽６Ａから流路８Ａに流入した液体は、湿潤効果と毛細管現象によって確実に被供給槽７Ａへ流れる。
【００５９】
疎水性材料の例としては、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、炭化ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素等に代表される半導体材料、アルミナ、サファイア、フォルステライト、炭化ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素の群から選ばれる無機絶縁材料、ポリエチレン、エチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、不飽和ポリエステル、含フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル・ブタジエンスチレン共重合体、シリコン樹脂、ポリフェニレンオキサイド及びポリスルホン等の群から選ばれる有機材料がある。好適に用いられる材料は、ＰＥＴ，ＰＣである。疎水性を付与できる材料としては、フッ素樹脂系の塗布剤、シリコン系の塗布剤等がある。好適には、フッ素樹脂計の塗布剤が用いられる。
【００６０】
親水性材料の例としては、ガラス、石英ガラス、アルミ、銅、ステンレスなどの金属材料等がある。ただし、金属材料は事前に表面に付着する有機物を取り除いた清純な表面を持つ。親水性を付与できる材料しては、ＴｒｉｔｏｎＸに代表される界面活性剤、水酸基、スルホン酸基、カルボキシル基等の親水基を持つ高分子化合物等がある。好適には、界面活性剤が用いられる。
【００６１】
次に、図３Ａ、図３Ｂ、及び図４を参照して、回転基板２の積層構造について説明する。回転基板２は、上面基板２１、流路基板２２、槽基板２３、及び下面基板２４を積層状態で接合した４層構造を有する。上面基板２１には、注入口１１と空気口１２が板厚方向に貫通するように設けられている。流路基板２２には、供給槽６Ａ、被供給槽７Ａ、及び流路８Ａに対応する形状であり、かつ板厚方向に貫通する溝孔２６が設けられている。槽基板２３には、供給槽６Ａ及び被供給槽７Ａに対応する形状であり、かつ板厚方向に貫通する溝孔２７が設けられている。下面基板２４は供給槽６Ａ及び被供給槽７Ａの底面を構成し、溝や孔は設けられていない。この多層構造の回転基板２は各基板を接合することで製作できるので、生産性が優れている。また、流路８Ａの深さは流路基板２２の厚みで決まり、供給槽６Ａ及び被供給槽７Ａの深さは流路基板２２と槽基板２３を合わせた厚みで決まる。従って、流路８Ａの深さが供給槽６Ａ及び被供給槽７Ａの深さよりも浅い構造を容易に製作することができ、かつ流路８Ａの深さと供給槽６Ａ及び被供給槽７Ａの深さを互いに独立に設定することができる。例えば、流路８Ａの深さが１００μｍ程度である場合、流路８Ａ、供給槽６Ａ、及び被供給槽７Ａの形状を切断したシート状の流路基板２２を使用できるため、生産性の面から好ましい。さらに、供給槽６Ａ及び被供給槽７Ａの底部となる下面基板２４は他の基板とは別体であるので、接合前に下面基板２４に反応試薬等を担持させることも容易である。例えば、被供給槽７Ａの底部に、供給槽６Ａから送液された液体と反応させる目的で反応試薬を担持させておくことができる。
【００６２】
各層の基板の接合は、当業者に知られた種々の方法を採用できる。例えば、各層の基板の間に接着性材料又は接着性を有するシートを介在させてもよく、超音波接合、熱圧着接合、ラミネータ加工等の他の接合方法を採用してもよい。流路と槽の形成方法も、当業者に知られた種々の方法を採用できる。例えば、半導体微細加工技術に代表されるフォトリソグラフィー加工、プラスチック成型に代表されるインジェクションモールド、切削加工、マスター基板から複製をつくる転写加工等が挙げられる。好適に用いられるのは、フォトリソグラフィー加工が適用される。
【００６３】
図１を参照して回転駆動部４について説明する。回転駆動部４は、回転軸３に機械的に連結され、回転軸３及び回転軸３に固定された回転基板２を回転させるモータ３１と、このモータ３１の駆動回路３２を備える。また、回転駆動部４は制御信号を出力する制御信号出力部３３と、制御信号出力部３３から入力される制御信号に基づいて、例えば図６に示すような所望の速度特性をモータ３１の駆動回路３２に与える速度特性印加部３４を備える。制御信号出力部３３は、送液装置１とは別の外部のコンピュータであってもよい。
【００６４】
モータ３１には、ＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ、ＡＣモータ、ステッピングモータ等を採用することができる。ステッピングモータは、回転基板２の急回転と急制動を外部の駆動信号を印加するだけで、容易に実現することができるため好適である。また、ＤＣモータは駆動回路３２を特に必要としない。モータ３１としてＤＣブラシレスモータを採用する場合、駆動回路３２が逆回転電圧を印加する機能を有していればより素早い急制動を実現できる。
【００６５】
また、回転駆動部４は、回転中の回転基板２の回転速度を検出する回転速度検出器３５と、速度特性印加部３４を補正する回転速度制御部３６を備えている。回転速度検出器３６が検出した回転基板２の実際の回転速度は回転速度制御部３６に送られる。回転速度制御部３６は検出された実際の回転速度と速度特性印加部３４によりモータ３１に与えるべき速度特性にずれがあれば、速度特性印加部３４が与える速度特性を補正する。このように実際の回転基板２の回転速度をフィードバックして速度特性を補正しつつ回転基板２を駆動することにより、安定した送液を実現し、かつ送液の繰り返し再現性を向上することができる。
【００６６】
次に、第１実施形態の送液装置１を使用した送液方法を説明する。図５のフローチャートを参照すると、まず液体９を回転基板２の注入口１１から注入して供給槽６Ａ内に充填する（工程Ａ）。図７Ａを参照すると、前述のように供給槽６Ａと接続する流路８Ａの入口端部１３は疎水性を有し、かつ流路８Ａは微細な流路であるので、液体９は表面張力による毛細管力Ｆｃにより入口端部１３で保持され、流路８Ａ内は液体９で濡れない。入口端部１３の流路壁面が疎水性を有するので液体９で濡れず、液体９と流路壁面の接触角θｃが鈍角となるので液体９を供給層６Ａ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９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は反時計方向Ｒ２、すなわち入口端部１３から供給槽６Ａ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。
【００６７】
【数１】
0003910208.tif 000002
【００６８】
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。
【００６９】
供給槽６Ａ内の液体９を入口端部１３で保持する非湿潤性の現象である毛細管力Ｆｃは、前述のように入口端部１３が疎水性を有することにより生じる。また、毛細管力Ｆｃにより入口端部１３に液体９を保持するためには、流路８Ａが微細な流路である必要がある。本実施形態では、前述のように流路８Ａの幅を２０μｍ以上２０００μｍ以下程度に設定し、かつ供給槽６Ａの深さを供給槽６Ａ及び被供給槽７Ａよりも浅く設定しているので、毛細管力Ｆｃにより入口端部１３に液体９を確実に保持することができる。
【００７０】
次に、回転基板２の回転時の液体９の飛散防止のために必要であれば、注入口１１を封止する（工程Ａ’）。前述のように回転軸３に近い位置に注入口１１を設けるほど、回転に伴う液体の飛散は起こりにくい。また、注入口１１の開口面積が供給槽６Ａに比べ十分に小さいほど飛散が起こりにくいが、反面、工程Ａにおいて供給槽６Ａ内を液体９で充たすことが困難となる。よって、工程Ａ’を行うことで、供給槽６Ａへの液体９の確実な注入と、回転基板２の回転時の液体９の飛散防止を両立することができる。
【００７１】
次に、回転基板２を時計方向Ｒ１（入口端部１３が供給槽６Ａから延びる方向）に一定の加速度ａ１を有する速度特性４１で回転駆動する（工程Ｂ）。図６の時刻０から時刻ｔ１（実線）に工程Ｂにおける回転基板２の回転速度と回転方向を示す。加速度ａ１の向きは時計方向Ｒ１である。時刻０に回転基板２が回転を開始する。回転基板２の回転速度は加速度ａ１で上昇し、時刻ｔ１には回転速度ＲＶ１に達する。図７Ｂに示すように、工程Ｂにおいて回転基板２が時計方向Ｒ１に回転中は、入口端部１３で毛細管力Ｆｃにより保持されている液体９に対して半径方向ｒで外向きに遠心力Ｆｇが作用する。しかし、入口端部１３は時計方向Ｒ１に延びており、遠心力Ｆｇが作用する方向は入口端部１３が延びる方向と直交する。従って、遠心力Ｆｇが作用しても入口端部１３の液体９は毛細管力Ｆｃで保持された状態で維持される。
【００７２】
次に、速度特性４１で回転中の回転基板２を一定の加速度ａ２を有する速度特性４２で急制動する（工程Ｃ）。図６の時刻ｔ１から時刻ｔ２（実線）に工程Ｃにおける回転基板２の回転速度と回転方向を示す。時刻ｔ１に回転速度ＲＶ１から回転基板２の回転速度の低下が始まる。回転基板２の回転速度は加速度（時計方向Ｒ１を正の向きとすると減速度）ａ２で減速し、時刻ｔ２に回転基板２の時計方向Ｒ１の回転が停止する。工程Ｂ，Ｃの速度波形は単発の三角波形状となっている。工程Ｂの加速度ａ１の向きは時計方向Ｒ１であるのに対し、工程Ｃの加速度ａ２の向きは反時計方向Ｒ２である。換言すれば、工程Ｃの加速度ａ２は、工程Ｂの加速度ａ１とは逆向きである。また、工程Ｃの加速度ａ２の絶対値は工程Ｂの加速度ａ１の絶対値よりも十分大きい。
【００７３】
図７Ｃを参照すると、工程Ｃにより回転基板２を急制動することにより入口端部１３の液体９には慣性力Ｆｉが作用する。詳細には、工程Ｂにおいて時計方向Ｒ１に回転している回転基板２を工程Ｃで急制動すると、供給槽６Ａに蓄えられて入口端部１３に保持されている液体９は、慣性の法則により時計方向Ｒ１に運動し続けようとする。その結果、入口端部１３に保持されている液体９には時計方向Ｒ１の慣性力Ｆｉが作用する。慣性力Ｆｉの大きさは工程Ｃで回転基板２の回転を急制動する際の加速度ａ２の絶対値に比例する。慣性力Ｆｉと加速度ａ２の間には以下の式（２）の関係がある。
【００７４】
【数２】
0003910208.tif 000003
【００７５】
ここでｍは入口端部１３に保持されている液体９の質量を示す。また、右辺のマイナス符号は慣性力Ｆｉの向きが加速度ａ２の向きと逆向きであることを示す。
【００７６】
前述のように入口端部１３は供給槽６Ａから時計方向Ｒ１へ延び、毛細管力Ｆｃは反時計方向Ｒ２に作用する。従って、慣性力Ｆｉは毛細管力Ｆｃを相殺して入口端部１３の液体９が流路８Ａを濡らす方向に作用する。慣性力Ｆｉが入口端部１３に液体９を保持する毛細管力Ｆｃを上回る、つまり入口端部１３の断面積にかかる圧力を上回ると、入口端部１３に保持されていた液体９は流路８Ａ内に流入する。前述のように慣性力Ｆｉの大きさは工程Ｃの加速度ａ２の絶対値に比例するので、慣性力Ｆｉが毛細管力Ｆｃを上回るためには工程Ｃの加速度ａ２の絶対値が大きいこと、換言すれば工程Ｃで回転基板２の回転速度が急激に低下することが必要である。一方、工程Ｂは停止状態にある回転基板２をある程度の回転速度ＲＶ１で回転させる目的で実行されるので、工程Ｂでは回転基板２を急激に加速する必要は必ずしもない。これらの理由より、本実施形態では工程Ｃの加速度ａ２を工程Ｂの加速度ａ１よりも十分大きく設定している。例えば、加速度ａ１は６００rpm／sec以下に設定され、加速度ａ２は１０００rpm／sec以上６００００rpm／sec以下の範囲で設定される。工程Ｂの継続時間（図６の時刻０から時刻ｔ１）は最終的な到達速度である回転速度ＲＶ１と加速度ａ１で決まる。また、工程Ｃの継続時間（図６の時刻ｔ１から時刻ｔ２）は減速開始時の回転速度ＲＶ１と加速度ａ２で決まる。特に、以下の条件が好適である。工程Ｂの加速度ａ１を１００rpm／secに設定し、３０秒間加速させる（時刻０から時刻ｔ１）。その後、回転速度が３０００rpmに達したときに、工程Ｃの急制動を行う。工程Ｃの加速度ａ２をほぼ６０００rpm／secに設定すると、回転基板２の制動が０．５秒間で完了する（時刻ｔ１から時刻ｔ２が３０．５秒）。この速度特性４１、４２であれば、１μＬから１０μＬまでの容積の液体を送液することができる。
【００７７】
前述のように入口端部１３を除く流路８Ａの全体、供給槽６Ａ、及び被供給槽７Ａは親水性を有するので、いったん慣性力Ｆｉによって入口端部１３での液体９の保持が解除されると、湿潤性効果ないしは毛細管現象により供給槽６Ａ内の液体９が流路８Ａを通って被供給槽７Ａへ流れる。流路８Ａ及び被供給槽７Ａ内の空気は、空気口１２を通って回転基板２の外部に排出される。液体９は毛細管現象により流路８Ａ及び被供給槽７Ａの隅々まで行き渡るので、被供給槽７Ａ内に確実かつ定量的に液体９を注入することができる。
【００７８】
毛細管現象について詳述する。図７Ｄに示すように、親水性を有する流路８Ａの流路壁面が濡れると、液体と流路壁面の接触角θｃが鋭角になる。流路壁面と液体９の界面には表面張力Ｓ１〜Ｓｎが図の方向に生じ、その合力である毛細管力Ｆｃ’は時計方向Ｒ１、すなわち供給槽６Ａから入口端部１３が延びる方向に生じる。従って、いったん入口端部１３による保持が解除されて流路８Ａに流入した液体９に作用する毛細管力Ｆｃ’は、液体９が流路８Ａを充たす方向に作用する。毛細管力Ｆｃ’の大きさは前述の式（１）と同様に表される。
【００７９】
入口端部１３の向きについて説明する。本実施形態では入口端部１３の向きは時計方向Ｒ１である。入口端部１３に保持されている液体９が急制動（工程Ｃ）により発生する慣性力Ｆｉで確実に流路８Ａ内に流れ込むようにするためには、入口端部１３が慣性力Ｆｉの作用する方向である時計方向Ｒ１に沿って延びている必要がある。具体的には、入口端部１３の向きは、時計方向Ｒ１となす角度が−４５°以上＋４５°以下となるように設定すればよい。このように入口端部１３の向きについての設計の自由度が高く、生産性等の面で好ましい。逆に、仮に入口端部１３が時計方向Ｒ１に対して直交する方向に延びていると、慣性力Ｆｉにより入口端部１３に保持された液体９を流路８Ａ内に流入させることができない。
【００８０】
供給槽６Ａから被供給槽７Ａに流す液体９の容量は、供給槽６Ａに対する入口端部１３の位置によって規定することができる。例えば、供給槽６Ａの半径方向ｒの最外周の位置に入口端部１３が接続されている場合、供給槽６Ａ内の液体９のほぼすべてが、流路８Ａを介して被供給槽７Ａに送液される。これは、工程Ｃで回転基板２を急制動する直前まで、工程Ｂで回転基板２は回転するので供給槽６Ａ内の液体９には半径方向ｒで外向きに常に遠心力が作用しているためである。逆に、入口端部１３の位置を半径方向ｒの内側、すなわち回転軸３側へ移動させると、供給槽６Ａ内に満たされた液体９のうち、入口端部１３よりも外周にある溶液は、回転基板２が急制動されても被供給槽７Ａに送液されない。かかる構成は、被供給槽７Ａへ送液する液量を規定したい場合に有用である。しかし、入口端部１３より半径方向ｒで外側に位置する液体９であっても粘性により、わずかに被供給槽７Ａへと送液される場合もある。よって、入口端部１３の位置で被供給槽７Ａへ送液する液量に厳密な定量性を持たせることはできず、ある程度の精度で液量を規定はできる程度である。
【００８１】
実施形態の送液装置１は、以下に列挙するように種々の利点を有する。
【００８２】
第１に、遠心性の力ではなく、慣性力Ｆｉが入口端部１３に液体９を保持する毛細管力Ｆｃを上回ることで、流路８Ａを介して供給槽６Ａから被供給槽７Ａに液体９が送液される。従って、供給槽６Ａと流路８Ａの境界である入口端部１３を供給槽６Ａに対して外側、ないしは回転軸３から最も遠い位置に配置する必要がない。この点で供給槽６Ａ、被供給槽７Ａ、及び流路８Ａの配置に関する設計の自由度が高い。
【００８３】
第２に、遠心性の力を駆動源とする場合、一方向、すなわち液体の供給側の槽から回転中心線に対して遠ざかる遠心方向のみへの送液が可能である。これに対して、本実施形態の送液装置１では、慣性力Ｆｉの向きである時計方向Ｒ１に入口端部１３が延びる方向を設定している。また、後に図３０を参照して説明するように、回転基板２を回転駆動するシーケンスを変更するだけで、入口端部１３が延びる方向を反時計方向Ｒ２に設定することもできる。従って、入口端部１３が延びる方向を時計方向Ｒ１と反時計方向Ｒ２の２方向のいずれかに設定することで、供給槽６Ａからこれらの２方向のいずれにも送液を行うことができる。換言すれば、本実施形態の送液装置１は、一方向に限定されない自由度の高い送液挙動制御を実現できる。
【００８４】
第３に、慣性力Ｆｉが毛細管力Ｆｃを上回ったことにより流路８Ａを供給槽６Ａから被供給槽７Ａに向かって流れる液体は、その速度を減速させる成分として流路壁面から流路抵抗を受ける。しかし、微細な流路である流路８Ａでは、与えた慣性力Ｆｉに比べ流路抵抗が小さいため、供給槽６Ａからいずれの方向にも液体９を送液することができる。換言すれば、後に図３１を参照して詳述するように、被供給槽７Ａを供給槽６Ａよりも回転軸３に近い側に配置し、供給槽６Ａから求心性の方向へ送液することも可能である。これによって、より複雑な液体の送液を容易に実現することができ、流路の設計の自由度も増すため、送液装置の設計が容易となる。
【００８５】
回転基板２を回転駆動するシーケンスは、図５及び図６に示すものに限定されず、例えば以下の代案がある。
【００８６】
図８及び図９は回転駆動のシーケンスの第１の代案を示す。この代案では回転基板２を時計方向Ｒ１に回転させる工程Ｂ（図９の時刻ｔ０から時刻ｔ１）と回転基板２を急制動する工程Ｃ（図９の時刻ｔ２から時刻ｔ３）の間に、加速度を０とする工程、すなわち回転基板２を一定の回転速度ＲＶ１で一定時間回転させる工程Ｄ（図９の時刻ｔ１から時刻ｔ２）を実行する。工程Ｄで定速回転を維持した後に、工程Ｃにおいて急制動で発生する慣性力Ｆｉにより液体９を送液することができる。血液中のタンパクの量を測定する場合、測定の前段階として被測定物質である血液を、粒状成分である血球と液体成分である血漿に分離し、血漿に含まれるタンパクが溶解した溶液のみを送液する必要がある。図８及び図９に示す回転駆動のシーケンスは、この種のより複雑な送液制御に適している。具体的には、工程Ｄで一定時間だけ回転基板２を定速回転させることにより、血液の血球・血漿分離が可能であり、分離後に工程Ｃで血漿成分だけを送液することができる。なお、工程Ｄに代えて、工程Ｂ，Ｃの加速度ａ１，ａ２と異なる加速度で一定時間だけ回転基板２を回転させてもよい。
【００８７】
図１０は回転駆動のシーケンスの第２の代案の速度波形及び回転方向を示す。この第２の代案では、図５において破線α１で概念的に示すように、回転基板２を時計方向Ｒ１に回転させる工程Ｂと回転基板２を急制動する工程Ｃとを繰り返す。そのため、回転基板２の速度波形は、連続する三角波形状からなるのこぎり波形状を呈する。供給槽６Ａ内に蓄えられた液体９の体積が流路８Ａの総体積に比べ大きい場合、第２の代案のシーケンスで回転基板２を回転駆動すれば、供給槽６Ａから被供給槽７Ａに液体９を間欠的に連続送液できる。従って、第２の代案のシーケンスは、比較的大容量の液体９を供給槽６Ａから被供給槽７Ａに送液する場合に有効である。
【００８８】
図１１及び図１２は回転駆動のシーケンスの第３の代案を示す。この第３の代案は、回転基板２を時計方向Ｒ１に回転させる工程Ｂ（図１２の時刻０から時刻ｔ１）と回転基板２を急制動する工程Ｃ（図１２の時刻ｔ１から時刻ｔ２）を繰り返し、かつ工程Ｂ及び工程Ｃが終了する毎に、一定の時間だけ回転基板２を回転が停止した状態で維持するインターバルの工程Ｅ（図１２の時刻ｔ２から時刻ｔ３）を実行する。例えば、工程Ｂで供給槽６Ａから被供給槽７Ａに液体９を送液した後、被供給槽７Ａに予め担持させた酵素と送液された液体９とを工程Ｅのインターバル期間中に反応させることができる。工程Ｅに代えて、工程Ｂ及び工程Ｃが終了する毎に回転基板２を一定時間だけ一定の低速で回転させてもよい。
【００８９】
図１３は回転駆動のシーケンスの第４の代案の速度波形及び回転方向を示す。この第４の代案では、図８の破線α２で概念的に示すように、工程Ｂ、工程Ｄ、及び工程Ｃをこの順に繰り返す。
【００９０】
図１４及び図１５に示す回転駆動のシーケンスの第５の代案では、工程Ｂ、工程Ｄ、工程Ｃ、及び工程Ｅをこの順に繰り返す。
【００９１】
以上の説明では、工程Ｂ及び工程Ｃにおける回転基板２の回転はいずれも等加速度運動である。しかし、毛細管力Ｆｃを上回る慣性力Ｆｉが発生する限り、これらの工程において回転基板２の回転の加速度が変動してもよい。
【００９２】
送液装置１の構造に関する種々の代案を以下に説明する。これらの代案は第１実施形態に限定されず、後述する第２から第１０実施形態についても適用可能である。
【００９３】
回転基板２の外形形状は円盤形に限定されず、立方体、直方体、五角形等の多角形、星形等であってもよい。供給槽６Ａ、被供給槽７Ａの形状は略長方形状に限定されず、円柱等、任意に設定できる。
【００９４】
注入口１１及び空気口１２の断面形状は円形に限定されず、楕円形、多角形等の他の形状であってもよい。注入口１１は、供給槽６Ａの上壁から回転基板２の上面に貫通するに限定されず任意の場所に配されていてよい。また、空気口１２は被供給槽７Ａ内を回転基板２に連通させる流路に限定されず、被供給槽７Ａ又は流路８Ａを構成する壁面の一部に空気を透過するが液体を透過しない材料を取り付けて構成してもよい。この場合、回転基板２の回転時の液体９の漏れを考慮する必要がないので、空気口１２を比較的大きな面積とすることができる。
【００９５】
以下は、回転基板２の積層構造の代案である。
【００９６】
図１６に示す第１の代案の回転基板２は、上面基板２１、流路基板２２、及び槽基板２３からなる３層構造を有する。上面基板２１には注入口１１と空気口１２が設けられている。流路基板２２には、供給槽６Ａ、被供給槽７Ａ、及び流路８Ａに対応する形状の溝孔２６が設けられている。槽基板２３には供給槽６Ａ及び被供給槽７Ａに対応する有底の窪み２８が設けられている。
【００９７】
図１７に示す第２の代案の回転基板２は、注入口１１と空気口１２を設けた上面基板２１、板厚方向に貫通する溝孔２６を設けた流路基板２２、並びに供給槽６Ａ及び被供給槽７Ａの底部となる下面基板２４からなる３層構造を有する。
【００９８】
図１８に示す第３の代案の回転基板２は、注入口１１と空気口１２を設けた上部基板２９と、供給槽６Ａ、被供給槽７Ａ、及び流路８Ａを設けた下部基板３０からなる２層構造である。
【００９９】
フォトリソグラフィー加工を用いた第３の代案の回転基板２の製作方法の一例を以下に示す。この製作工程は、下部基板３０にフォトレジストを塗布し、リソグラフィーにより流路８Ａを形成する工程、供給槽６Ａ及び被供給槽７Ａを形成する工程、上部基板２９に注入口１１及び空気口１２を形成する工程、並びに下部基板３０の流路部位５の上部を上部基板１９で封止する工程からなる。まず、流路８Ａを形成する工程から順に説明する。清浄に処理されたガラス基板にネガ型厚膜フォトレジストを塗布する。ここで、用いるフォトレジストは流路のサイズに適したレジストを選択する。例えば、ＫＭＰＲ１０３０（化薬マイクロケム）等が厚膜形成度合い、アスペクト比の面から優れている。スピンコーターなど回転塗布型のものなどが用いられる。スピンコーターにてＫＭＰＲ１０３０を回転塗布する場合には、プレ回転５００ｒｐｍで１０秒、本回転１０００ｒｐｍで３０秒行う。なお、本回転の回転速度を変化させることにより、膜厚を変化させることが可能となる。一例を示すと、本回転１０００ｒｐｍで５７μｍ、１０７０ｒｐｍで４８μｍなどが可能である。その後、９５℃で２０分プレベークを行い、流路と槽が描かれたマスクを露光する。露光強度と露光時間は膜厚によって適性に補正するものとする。一例を挙げると、露光強度は１７００ｍＪ／ｃｍ２程度が望ましい。次に９５℃で６分ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）し、現像を行い、流路と槽パターンをフォトリソグラフィーにより形成させる。次に、下部基板３０の槽部位を切削加工もしくはサンドブラスト加工により形成させる。最後に、注入口１１と空気口１２を開けた上部基板２９を下部基板３０に貼り付ける。
【０１００】
次に、供給槽６Ａ、被供給槽７Ａ、及び流路８Ａの壁面の濡れ性の代案を説明する。
【０１０１】
第１の代案としては、生産性を考慮して入口端部１３のみでなく流路８Ａの全体が疎水性を有していてもよい。この場合、入口端部１３で液体９をより確実に保持できるだけでなく、流路８Ａの長さ全体で液体９を保持ができる。また、流路８Ａの長さが長い程、供給槽６Ａ内に液体９をより強固に保持できる。従って、流路８Ａの全体が疎水性を有する場合、ある量の液体９を供給槽６Ａから被供給槽７Ａに送液するためには、図１０、図１２、図１３、図１５に示すように、慣性力を発生させるための工程を繰り返す必要がある。この繰り返し回数を制御することにより、より正確に定められた量の液体９を供給槽６Ａから被供給槽７Ａに送液することができる。また、慣性力を発生させる工程を繰り返して行う時間を調節することで、定められた量の液体９を供給槽６Ａから被供給槽７Ａに送液するのに要する時間を制御できる。この送液に要する時間の制御は、混合後の所定の反応時間を経て別の混合を行う場合等の送液に適している。
【０１０２】
第２の代案としては、流路部位５全体が疎水性を有していてもよい。流路部位５全体を疎水性材料により構成するか、流路部位５全体に疎水性を付与する処理する処理を施せばよいので、生産性を向上することができる。
【０１０３】
さらに、第３の代案としては、回転基板２全体が疎水性を有していてもよい。回転基板２全体を疎水性材料により構成するか、回転基板２全体に疎水性を付与する処理を施せばよいので、生産性がさらに向上する。
【０１０４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る送液装置１の構造は、図１から図４を参照して説明した第１実施形態と同様である。従って、以下の説明においてこれらの図面を参照する。第２実施形態の送液装置１は回転駆動部４により実行される回転基板２を回転させる工程ないしはシーケンスが第１実施形態と異なる。この相違を概説すると、第１実施形態では、回転駆動部４は入口端部１３の延びる方向である時計方向Ｒ１に回転基板２を回転させ（工程Ｂ）、続いてこの回転を急制動することで入口端部１３による液体９の保持を解除する慣性力Ｆｉを発生させる。これに対し、第２実施形態では、回転駆動部４は入口端部１３の延びる方向と逆向きの反時計方向Ｒ２に回転基板２を急回転（急加速）させ、その際に発生する慣性力Ｆｉで入口端部１３による液体９の保持を解除する。
【０１０５】
第２実施形態の送液装置１を使用した送液方法を説明する。図１９のフローチャートを参照すると、まず液体９を回転基板２の注入口１１から注入して供給槽６Ａ内に充填し（工程Ａ）、必要があれば注入口１１を封止する。図２１Ａを参照すると、入口端部１３は疎水性を有するので、入口端部１３が延びる方向（時計方向Ｒ１）と逆向きの反時計方向Ｒ２の毛細管力Ｆｃが入口端部１３の液体９に作用する。この毛細管力Ｆｃにより供給槽６Ａ内の液体９は入口端部１３で保持される。
【０１０６】
次に、停止状態の回転基板２を反時計方向Ｒ２（入口端部１３が供給槽６Ａから延びる方向と逆向き）に一定の加速度ｂ１を有する速度特性４３で急激に回転駆動する（工程Ｆ）。図２０の時刻０から時刻ｔ１（実線）に、工程Ｆにおける回転基板２の回転速度と回転方向を示す。加速度ｂ１の向きは反時計方向Ｒ２である。時刻０に回転基板２が回転を開始する。回転基板２の回転速度は加速度ｂ１で上昇し、時刻ｔ１には回転速度ＲＶ２に達する。図２１Ｂに示すように、この反時計方向Ｒ２の回転により入口端部１３の液体９に慣性力Ｆｉが作用する。詳細には、回転基板２が反時計方向Ｒ１の回転を開始しても、供給槽６Ａに蓄えられて入口端部１３に保持されている液体９は、慣性の法則により停止した状態を維持しようとする。その結果、入口端部１３に保持されている液体９には時計方向Ｒ１の慣性力Ｆｉが作用する。慣性力Ｆｉの大きさは工程Ｆで回転基板２の回転を回転させる際の加速度ｂ１の絶対値に比例する。この慣性力Ｆｉは毛細管力Ｆｃを相殺して入口端部１３の液体９が流路８Ａを濡らす方向に作用し、慣性力Ｆｉが毛細管力Ｆｃを上回ると、入口端部１３に保持されていた液体９は流路８Ａ内に流入する。流路８Ａ及び供給槽６Ａは親水性を有するので、いったん入口端部１３での保持が解除されると図２１Ｃに示すように液体には被供給槽７Ａに向かう毛細管力Ｆｃ’が作用する。この毛細管現象により流路８Ａ及び被供給槽７Ａの隅々まで行き渡るので、被供給槽７Ａ内に確実かつ定量的に液体９を注入することができる。
【０１０７】
次に、回転基板２を一定の加速度ｂ２を有する速度特性４４で制動する（工程Ｇ）。図２０の時刻ｔ１から時刻ｔ２（実線）に、工程Ｇにおける回転基板２の回転速度と回転方向を示す。時刻ｔ１に回転速度ＲＶ２から回転基板２の回転速度の低下が始まる。回転基板２の回転速度は加速度（反時計方向Ｒ２を正の向きとすると減速度）ｂ２で減速し、時刻ｔ２に回転基板２の反時計方向Ｒ２の回転が停止する。工程Ｆの加速度ｂ１の向きは反時計方向Ｒ２であるのに対し、工程Ｇの加速度ｂ２の向きは時計方向Ｒ１である。換言すれば、工程Ｇの加速度ｂ２は、工程Ｆの加速度ｂ１とは逆向きである。
【０１０８】
慣性力Ｆｉの大きさは工程Ｆの加速度ｂ１の絶対値に比例するので、慣性力Ｆｉが毛細管力Ｆｃを上回るためには工程Ｆの加速度ｂ１の絶対値が大きいこと、換言すれば工程Ｆで回転基板２が急回転されることが必要である。一方、工程Ｇは単に回転基板２の回転を停止させる目的で実行されるので、必ずしも急激な減速は必要ない。これらの理由より、本実施形態では工程Ｆの加速度ｂ１を工程Ｇの加速度ｂ２よりも十分大きく設定している。例えば、加速度ｂ１は１０００rpm／sec以上６００００rpm／sec以下の範囲で設定され、加速度ｂ２は６００rpm／sec以下に設定され。工程Ｆの継続時間（図２０の時刻０から時刻ｔ１）は停止状態から到達する回転速度ＲＶ２と加速度ｂ１で決まる。また、工程Ｇの継続時間（図２０の時刻ｔ１から時刻ｔ２）は減速開始時の回転速度ＲＶ２と加速度ｂ２で決まる。
【０１０９】
第２実施形態の送液装置１では、工程Ｇで回転基板２を急回転させるだけで、供給槽６Ａから第１被供給槽へ素早い送液を実現できるので、化学反応等の混合後の反応時間が短い場合の送液に適している。
【０１１０】
図２２及び図２３は第２実施形態における回転駆動のシーケンスの第１の代案を示す。この代案では回転基板２を反時計方向Ｒ２に急回転させる工程Ｆ（図２３の時刻ｔ０から時刻ｔ１）と回転基板２を制動する工程Ｇ（図２３の時刻ｔ２から時刻ｔ３）の間に、回転基板２を一定の回転速度ＲＶ２で一定時間回転させる工程Ｈ（図２３の時刻ｔ１から時刻ｔ２）を実行する。回転基板２を定速で回転させる工程Ｈを実行することで、より複雑な送液制御を実行することが可能となる。
【０１１１】
図２４は回転駆動のシーケンスの第２の代案の速度波形及び回転方向を示す。この第２の代案では、図１９において破線α３で概念的に示すように、回転基板２を反時計方向Ｒ２に急回転させる工程Ｆと回転基板２を制動する工程Ｇとを繰り返す。間欠的な連続送液が可能となるので、比較的大容量の液体９を供給槽６Ａから被供給槽７Ａに送液する場合に有効である。
【０１１２】
図２５及び図２６は回転駆動のシーケンスの第３の代案を示す。この第３の代案は、回転基板２を反時計方向Ｒ２に回転させる工程Ｆ（図２６の時刻ｔ１から時刻ｔ２）と回転基板２を制動する工程Ｇ（図２６の時刻ｔ２から時刻ｔ３）を繰り返し、かつ工程Ｆ及び工程Ｇが終了する毎に、一定の時間だけ回転基板２を回転が停止した状態で維持するインターバルの工程Ｉ（図２６の時刻ｔ３から時刻ｔ４）を実行する。インターバルの工程Ｉを設けることで、被供給槽７Ａ内での液体９の反応を行いつつ、間欠的な連続送液を行うことができる。
【０１１３】
図２７は回転駆動のシーケンスの第４の代案の速度波形及び回転方向を示す。この第４の代案では、図２２の破線α４で概念的に示すように、工程Ｆ、工程Ｈ、及び工程Ｇをこの順に繰り返す。
【０１１４】
図２８及び図２９に示す回転駆動のシーケンスの第５の代案では、工程Ｆ、工程Ｈ、工程Ｇ、及び工程Ｉをこの順に繰り返す。
【０１１５】
図３０は第１及び第２実施形態の変形例に係る送液装置１を示す。図２と図３０を比較すれば明らかなように、第１及び第２実施形態では流路８Ａの入口端部１３は供給槽６Ａから時計方向Ｒ１に延びている。これに対し、本変形例では流路８Ａの入口端部１３は供給槽６Ａから反時計方向Ｒ２に延びている。本変形例の送液装置１で第１実施形態と同様に急制動（工程Ｃ）により発生する慣性力Ｆｉで入口端部１３での液体９の保持を解除するには、図６、図９、図１０、図１２、図１３、及び図１５において破線β１で示すように、工程Ｂ及び工程Ｃ（実行する場合には工程Ｄ）の回転基板２の回転方向を反時計方向Ｒ２に設定する必要がある。一方、本変形例の送液装置１で第２実施形態と同様に急回転（工程Ｆ）により発生する慣性力Ｆｉで入口端部１３での液体９の保持を解除するには、図２０、図２３、図２４、図２６、図２７、及び図２９において破線β２で示すように、工程Ｆ及び工程Ｇ（実行する場合には工程Ｈ）の回転基板２の回転方向を時計方向Ｒ１に設定する必要がある。
【０１１６】
入口端部１３の向きと回転基板２の回転方向には、概ね以下の関係がある。入口端部１３での保持を解除するためには、入口端部１３が供給槽６Ａから延びる方向の慣性力Ｆｉが発生する必要がある。従って、急制動（工程Ｃ）により慣性力Ｆｉを発生させる場合には、急制動の開始時に、入口端部１３が供給槽６Ａから延びる方向と同じ向きに回転基板２が回転している必要がある。また、急回転（工程Ｆ）により慣性力Ｆｉを発生させる場合には、入口端部１３が供給槽６Ａから延びる方向と逆向きに回転基板２を回転させる必要がある。
【０１１７】
（第３実施形態）
図３１に示す本発明の第３実施形態の送液装置１では、被供給槽７Ａが供給槽６Ａよりも、回転基板２の内側、すなわち回転軸３に近い位置に配置されている。流路８Ａの入口端部１３は供給槽６Ａから時計方向Ｒ１に延びている。第１実施形態のように時計方向Ｒ１で回転する回転基板２を急制動するか（図６及び図８の工程Ｃ）、又は第２実施形態のように反時計方向Ｒ２に回転基板２を急回転すると（図２０及び図２２の工程Ｆ）、時計方向Ｒ１の慣性力Ｆｉが発生する。この慣性力Ｆｉが毛細管力Ｆｃを上回ることで、入口端部１３での液体９の保持が解除され、供給槽６Ａ内の液体９は流路８Ａを通って被供給槽７Ａに流入する。前述のように被供給槽７Ａは供給槽６Ａよりも回転軸３に近い位置に配置されているので、液体９は回転軸３の半径方向ｒに内向きに、すなわち回転中心である回転軸３に向かう方向に流れる。遠心力を駆動力とする送液では送液の方向は回転中心から遠ざかる方向にのみ限定される。しかし、本発明では慣性力Ｆｉを駆動力として行うので、本実施形態のような求心方向への送液も可能であり、複雑な送液挙動を単純な流路構成で実現できる。
【０１１８】
第３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。
【０１１９】
図３２は第３実施形態の第１の変形例を示す。入口端部１３は供給槽６Ａから反時計方向Ｒ２に延びている。従って、反時計方向Ｒ２で回転する回転基板２を急制動するか（図６及び図８の工程Ｃ）、又は時計方向Ｒ１に回転基板２を急回転すると（図２０及び図２２の工程Ｆ）、反時計方向Ｒ２の慣性力Ｆｉが発生する。この慣性力Ｆｉにより入口端部１３により液体の保持を解除すると、液体９は流路８Ａを回転軸３側へ向かって流れて被供給槽７Ａに流入する。
【０１２０】
図３３に示す第２の変形例では流路８Ａは蛇行するとなく、半径方向ｒに内向きに延びている。また、図３４に示す第３の変形例では供給槽６Ａと被供給槽７Ａは、半径方向ｒと直交する方向に並んで配置されている。
【０１２１】
（第４実施形態）
図３５に示す本発明の第４実施形態の送液装置１は、流路部位５は供給槽６Ａ、被供給槽７Ａに加え、追加の被供給槽（第３の槽）７Ｂを備える。被供給槽７Ａと同様に、被供給槽７Ｂは回転基板２に空気口１２を除いて空間的な閉じた状態に形成されている。また、流路部位５は、供給槽６Ａと被供給槽７Ａを連通させる流路８Ａに加え、供給槽６Ａと被供給槽７Ｂを接続する流路（第２の流路）８Ｂを備える。流路８Ａと同様に、流路８Ｂは回転基板２に空間的に閉じた状態で形成されている。
【０１２２】
被供給槽７Ａと被供給槽７Ｂは、ともに供給槽６Ａよりも半径方向ｒの外側に配置されている。被供給槽７Ａは供給槽６Ａよりも時計方向Ｒ１側（図３５において左側）に配置されている。従って、流路８Ａの入口端部１３は供給槽６Ａから時計方向Ｒ１に延びている。一方、被供給槽７Ｂは供給槽６Ａよりも反時計方向Ｒ２側（図３５において右側）に配置されている。従って、流路８Ｂの入口端部（第４の流路端部）１３は供給槽６Ａから反時計方向Ｒ２に延びている。流路８Ａの出口端部１４は逆流防止のために半径方向ｒに外向きに延びている。同様に、流路８Ｂの出口端部（第５の流路端部）１４も半径方向ｒに外向きに延びている。流路８Ａ及び流路８Ｂの入口端部１３は、いずれも疎水性を有している。流路８Ａ及び流路８Ｂの入口端部１３以外の部分と供給槽６Ａ、被供給槽７Ａ、及び被供給槽７Ｂは親水性を有している。
【０１２３】
注入口１１から供給槽６Ａに液体を注入した後（工程Ａ）、時計方向Ｒ１に回転する回転基板２を急制動するか（図６及び図８の工程Ｃ）、又は反時計方向Ｒ２に回転基板２を急回転すると（図２０及び図２２の工程Ｆ）、時計方向Ｒ１の慣性力Ｆｉが発生し、この慣性力Ｆｉが毛細管力Ｆｃを上回ると、流路８Ａの入口端部１３で保持されていた液体９は流路８Ａを通って供給槽６Ａから被供給槽７Ａに流れ込む。一方、時計方向Ｒ１ではなく反時計方向Ｒ２に回転する回転基板２を急制動するか、又は反時計方向Ｒ２ではなく時計方向Ｒ１に回転基板２を急回転すると、反時計方向Ｒ２の慣性力Ｆｉが発生し、この慣性力Ｆｉが毛細管力Ｆｃを上回ると、流路８Ｂの入口端部１３で保持されていた液体９は流路８Ｂを通って供給槽６Ａから被供給槽７Ｂに流れ込む。このように急制動又は急回転を行う際の回転基板２の回転方向により、供給槽６Ａから左側の被供給槽７Ａ又は右側の被供給槽７Ｂのいずれか一方に選択的に液体９を送液できる。
【０１２４】
また、回転基板２の回転方向を切り換えることにより、供給槽６Ａから被供給槽７Ａと被供給槽７Ｂに対して連続的に液体９を送液することもできる。図３６及び図３７は、この送液方向の連続的な切り換えの例を示す。図３６を参照すると、供給槽６Ａへ液体９を注入した後（工程Ａ）、回転基板２を時計方向Ｒ１に一定の加速度ａ１を有する速度特性４１で回転駆動する（工程Ｂ、図３７の時刻０から時刻ｔ１）。続いて、速度特性４１で回転中の回転基板２を一定の加速度ａ２を有する速度特性４２で急制動する（工程Ｃ、図３７の時刻ｔ１から時刻ｔ２）。その結果、流路８Ａの入口端部１３の液体９に時計方向Ｒ１の慣性力Ｆｉが作用し、供給槽６Ａ内の液体９は流路８Ａを通って被供給槽７Ａに流入する。続いて、回転基板２の回転方向を時計方向Ｒ１から反時計方向Ｒ２に反転させ、工程Ｂ（図３７の時刻ｔ２から時刻ｔ３）と工程Ｃ（図３７の時刻ｔ３から時刻ｔ４）を実行する。反時計方向Ｒ２に回転する回転基板２を急制動することで、流路８Ｂの入口端部１３の液体９に反時計方向Ｒ２の慣性力Ｆｉが作用し、供給槽６Ａ内の液体９は流路８Ｂを通って被供給槽７Ｂに流入する。
【０１２５】
第４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。
【０１２６】
図３８に示す第４実施形態の変形例では、供給槽６Ａとその左右に配置された被供給槽７Ａ及び被供給槽７Ｂは、回転軸３の半径方向ｒと直交する方向に並んで配置されている。
【０１２７】
（第５実施形態）
図３９に示す本発明の第５実施形態の送液装置１は、流路部位５は供給槽６Ａ、被供給槽７Ａに加え、追加の被供給槽（第３の槽）７Ｂを備える。被供給槽７Ａと同様に、被供給槽７Ｂは回転基板２に空気口１２を除いて空間的な閉じた状態に形成されている。また、流路部位５は、供給槽６Ａと被供給槽７Ａを連通させる流路８Ａに加え、供給槽６Ａと被供給槽７Ｂを接続する流路（第２の流路）８Ｂを備える。流路８Ａと同様に、流路８Ｂは回転基板２に空間的に閉じた状態で形成されている。
【０１２８】
被供給槽７Ａと被供給槽７Ｂは、ともに供給槽６Ａよりも半径方向ｒの外側に配置されている。被供給槽７Ａと被供給槽７Ｂは、ともに供給槽６Ａよりも時計方向Ｒ１側（図３９において左側）に配置されている。従って、流路８Ａの入口端部１３は供給槽６Ａから時計方向Ｒ１に延びている。同様に、流路８Ｂの入口端部（第４の流路端部）１３も供給槽６Ａから時計方向Ｒ１に延びている。流路８Ａの入口端部１３は、流路８Ｂの入口端部１３に比べ回転中心に近い。また、流路８Ａの入口端部１３の断面積は、流路８Ｂの入口端部１３の断面積に比べ大きい。従って、流路８Ａの入口端部１３にかかる毛細管力Ｆｃａが起こす単位面積あたりの圧力は、流路８Ｂの入口端部１３にかかる毛細管力Ｆｃｂが起こす単位面積あたりの圧力に比べ必ず小さくなる。流路８Ａの出口端部１４は逆流防止のために半径方向ｒに外向きに延びている。同様に、流路８Ｂの出口端部（第５の流路端部）１４も半径方向ｒに外向きに延びている。流路８Ａ及び流路８Ｂの入口端部１３は、いずれも疎水性を有している。流路８Ａ及び流路８Ｂの入口端部１３以外の部分と供給槽６Ａ、被供給槽７Ａ、及び被供給槽７Ｂは親水性を有している。
【０１２９】
注入口１１から供給槽６Ａに液体を注入した後（工程Ａ）、時計方向Ｒ１に回転する回転基板２を急制動するか（図６及び図８の工程Ｃ）、又は反時計方向Ｒ２に回転基板２を急回転すると（図２０及び図２２の工程Ｆ）、時計方向Ｒ１の慣性力Ｆｉが発生する。この慣性力Ｆｉの大きさによって３つの動作が実現される。第一に、この慣性力Ｆｉが、流路８Ａの入口端部１３にかかる毛細管力Ｆｃａを下回ると、この毛細管力Ｆｃａより常に大きい流路８Ｂの入口端部１３にかかる毛細管力Ｆｃｂも必ず下回るので、液体９は供給槽６Ａから被供給槽７Ａに流れ込まない。第二に、この慣性力Ｆｉが、流路８Ａの入口端部１３にかかる毛細管力Ｆｃａを上回り、かつ、流路８Ｂの入口端部１３にかかる毛細管力Ｆｃｂを下回ると、流路８Ａの入口端部１３で保持されていた液体９は流路８Ａを通って供給槽６Ａから被供給槽７Ａに流れ込む一方、流路８Ｂを通る供給槽６Ａから被供給槽７Ｂへの流れ込みは起きない。第三に、この慣性力Ｆｉが、流路８Ｂの入口端部１３にかかる毛細管力Ｆｃｂも上回ると、この毛細管力Ｆｃｂより常に大きい流路８Ａの入口端部１３にかかる毛細管力Ｆｃａも必ず上回るので、流路液体９は流路８Ａを通って供給槽６Ａから被供給槽７Ａに流れ込み、同時に、流路８Ｂを通って供給槽６Ａから被供給槽７Ｂへも流れ込む。しかも、供給槽６Ａにある溶液量の水位が流路８Ａの入口端部１３と流路８Ｂの入口端部１３の間にある時には、液体９は流路８Ａを通って供給槽６Ａから被供給槽７Ａに流れ込めず、流路８Ｂを通って供給槽６Ａから被供給槽７Ｂへの流れ込みのみ起こる。このように急制動又は急回転を行う際の加速度の大きさにより、供給槽６Ａから同じ方向に出ている太い流路を持つ被供給槽７Ａ又は細い流路を持つ被供給槽７Ｂへと選択的に液体９を送液できる。
【０１３０】
（第６実施形態）
図４０に示す本発明の第６実施形態の送液装置１は、２つの供給槽、すなわち供給槽６Ａ，６Ｂを備える。供給槽６Ａ，６Ｂは半径方向ｒに直交する方向に並んで配置されている。被供給槽７Ａは供給槽６Ａ，６Ｂよりも回転軸３から離れた位置に被供給槽７Ａが配置されている。供給槽６Ａと被供給槽７Ａを連通させる流路８Ａの入口端部１３は時計方向Ｒ１に延びている。一方、供給槽６Ｂは回転基板２に形成された空間的に閉じられた流路８Ｃにより被供給槽７Ａに連通している。流路８Ｃの入口端部１３は反時計方向Ｒ２に延びている。流路８Ａ及び流路８Ｃの入口端部１３は共に疎水性を有している。また、流路８Ａ及び流路８Ｃの出口端部１４は共に半径方向ｒに外向きに延びている。さらに、流路８Ａ及び流路８Ｃの入口端部１３以外の部分と供給槽６Ａ,６Ｂ、及び被供給槽７Ａは親水性を有している。
【０１３１】
時計方向Ｒ１に回転する回転基板２を急制動するか（図６及び図８の工程Ｃ）、又は反時計方向Ｒ２に回転基板２を急回転すると（図２０及び図２２の工程Ｆ）、時計方向Ｒ１の慣性力Ｆｉが発生し、この慣性力Ｆｉが毛細管力Ｆｃを上回ると、流路８Ａの入口端部１３で保持されていた液体９は流路８Ａを通って供給槽６Ａから被供給槽７Ａに流れ込む。一方、反時計方向Ｒ２に回転する回転基板２を急制動するか、又は時計方向Ｒ１に回転基板２を急回転すると、反時計方向Ｒ２の慣性力Ｆｉが発生し、この慣性力Ｆｉが毛細管力Ｆｃを上回ると、流路８Ｃの入口端部１３で保持されていた液体９は流路８Ｃを通って供給槽６Ａから被供給槽７Ａに流れ込む。このように本発明によれば、２つの槽にそれぞれ蓄えられた液体を別の槽で混合させる送液制御を実現することができる。
【０１３２】
第６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。
【０１３３】
（第７実施形態）
図４１に示す本発明の第７実施形態の送液装置１は、流路８Ａで供給槽６Ａに連通された被供給槽７Ａに、さらに被供給槽（第４の槽）７Ｃが接続されている。供給槽６Ａ、被供給槽７Ａ，７Ｃは半径方向ｒに並んで配置されている。詳細には、供給槽６Ａよりも外側に被供給槽７Ａが配置され、さらに被供給槽７Ａの外側に被供給槽７Ｃが配置されている。供給槽６Ａと被供給槽７Ａを連通する流路８Ａの入口端部１３は時計方向Ｒ１に延びている。また、流路８Ａの出口端部１４は半径方向ｒに外向きに延びている。被供給槽７Ａと被供給槽７Ｃを接続する流路（第３の流路）８Ｄの入口端部（第５の流路端部）１３も時計方向Ｒ１に延びている。また、流路８Ｄの出口端部（第６の流路端部）１４は半径方向ｒに外向きに延びている。流路８Ａ，８Ｄの入口端部１３は、共に疎水性を有する。また、流路８Ａ，８Ｄの入口端部１３以外の部分、供給槽６Ａ、及び被供給槽７Ａ，７Ｃは親水性を有する。
【０１３４】
時計方向Ｒ１に回転する回転基板２を急制動するか、又は反時計方向Ｒ２に回転基板２を急回転すると）、時計方向Ｒ１の慣性力Ｆｉが発生し、この慣性力Ｆｉが毛細管力Ｆｃを上回ると、流路８Ａの入口端部１３で保持されていた液体９は流路８Ａを通って供給槽６Ａから被供給槽７Ａに流れ込む。被供給槽７Ａに液体９が蓄えられた後、再び時計方向Ｒ１に回転する回転基板２を急制動するか、又は反時計方向Ｒ２に回転基板２を急回転すると）、時計方向Ｒ１の慣性力Ｆｉが発生し、この慣性力Ｆｉが毛細管力Ｆｃを上回ると、流路８Ｄの入口端部１３で保持されていた液体９は流路８Ｄを通って被供給槽７Ａから被供給槽７Ｃに流れ込む。従って、図１０、図１２、図１３、図１５、図２４、図２６、図２７、及び図２９に示すような、加速と減速を繰り返す速度特性で回転基板２を回転駆動することにより、供給槽６Ａ内の液体９を被供給槽７Ａ，７Ｃに順次送液する多段送液を実現できる。このような送液挙動により、それぞれの送液に機能を付加させることができる。例えば、一つの流路部位の各槽上で、溶液に対し、抽出、混合、反応、及び検出といった、多段にわたるより複雑な反応機能をもたせることができる。
【０１３５】
図４２に示すように、被供給槽７Ｃの下流側にさらに被供給槽７Ｄを設け、多段送液の段数を４段以上にしてもよい。
【０１３６】
第７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。
【０１３７】
（第８実施形態）
図４３に示す本発明の第８実施形態の送液装置１は、流路８Ａの入口端部１３は時計方向Ｒ１に延びているのに対し、流路８Ｄの入口端部１３が被供給槽７Ａから反時計方向Ｒ２に延びている点を除いて、第７実施形態（図４１参照）と同様の構造を有する。換言すれば、第８実施形態では、流路８Ａと流路８Ｄの入口端部１３が互いに逆向きに延びている。
【０１３８】
時計方向Ｒ１に回転する回転基板２を急制動するか、又は反時計方向Ｒ２に回転基板２を急回転すると、時計方向Ｒ１の慣性力Ｆｉが発生し、この慣性力Ｆｉが毛細管力Ｆｃを上回ると、流路８Ａの入口端部１３で保持されていた液体９は流路８Ａを通って供給槽６Ａから被供給槽７Ａに流れ込む。一方、被供給槽７Ａ内の液体９を被供給槽７Ｃに送液するには、時計方向Ｒ１ではなく反時計方向Ｒ２に回転する回転基板２を急制動するか、又は反時計方向Ｒ２ではなく時計方向Ｒ１に回転基板２を急回転する必要がある。従って、供給槽６Ａ内の液体９を被供給槽７Ａ，７Ｃに順次送液するには、例えば図３６及び図３７に示すように、時計方向Ｒ１に回転する回転基板２の急制動をまず実行し、それに続いて反時計方向Ｒ２に回転する回転基板２の急制動を実行すればよい。このように流路８Ａの入口端部１３と流路８Ｃの入口端部１３の向きを逆向きに設定しておけば、被供給槽７Ａから被供給槽７Ｃに送液する際に、被供給槽７Ａから供給槽６Ａに液体９が逆流するのをより確実に防止できる。
【０１３９】
第８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。
【０１４０】
（第９実施形態）
図４４に示す本発明の第９実施形態の送液装置１は、第４実施形態（図３５参照）の被供給槽７Ｂの下流側にさらに２つの被供給槽７Ｄ，７Ｅを設けた構成としている。被供給槽７Ｂと被供給槽７Ｄは流路８Ｅで連通され、被供給槽７Ｄと被供給槽７Ｅは流路８Ｆで連通されている。流路８Ｅ，８Ｆの入口端部１３は、共に反時計方向Ｒ２に延びている。
【０１４１】
時計方向Ｒ１に回転する回転基板２を急制動するか（図６及び図８の工程Ｃ）、又は反時計方向Ｒ２に回転基板２を急回転すると（図２０及び図２２の工程Ｆ）、時計方向Ｒ１の慣性力Ｆｉが発生し、この慣性力Ｆｉが毛細管力Ｆｃを上回ると、流路８Ａの入口端部１３で保持されていた液体９は流路８Ａを通って供給槽６Ａから被供給槽７Ａに流れ込む。一方、時計方向Ｒ１ではなく反時計方向Ｒ２に回転する回転基板２を急制動するか、又は反時計方向Ｒ２ではなく時計方向Ｒ１に回転基板２を急回転すると、反時計方向Ｒ２の慣性力Ｆｉが発生する。この反時計方向Ｒ２の慣性力Ｆｉによって、供給槽６Ａから、被供給槽７Ｂ，７Ｄを経て被供給槽７Ｅまで液体９を多段送液できる。第９実施形態の槽の配置により、例えば供給槽６Ａの液体９を被供給槽７Ｂ，７Ｄ，７Ｅにおける種々の処理に供し、残余の液体９を被供給槽７Ａに破棄する送液制御が可能である。
【０１４２】
第９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。
【０１４３】
（第１０実施形態）
図４５に示す本発明の第１０実施形態の送液装置１は、第６実施形態（図４１）の被供給槽７Ａに被供給槽７Ｃに加えて、さらに２つの槽、すなわち被供給槽７Ｆ，７Ｇを連通させた構成としている。
【０１４４】
被供給槽７Ａと被供給槽７Ｆを連通させる流路８Ｇと、被供給槽７Ａと被供給槽７Ｇを連通させる流路８Ｈは、共に時計方向Ｒ１に延びる入口端部１３を有している。また、流路８Ｇ，８Ｈの出口端部１４は共に半径方向ｒに外向きに延びている。本実施形態における被供給７Ｃ，７Ｆ，７Ｇのように、１個の槽に３個以上の槽が接続されていてもよい。
【０１４５】
第１０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。
【０１４６】
（第１１実施形態）
図４６から図４８に示す本発明の第１１実施形態の送液装置１は、回転基板２の構造が第１実施形態と相違する。具体的には、回転基板２は、回転基板本体５１と、この回転基板本体５１に対して着脱可能なチップ体５２を備える。回転基板本体５１には流路部位５は形成されておらず、各チップ体５２に流路部位５が形成されている。回転基板本体５１の上面側にはそれぞれチップ体５２が収容される複数の収容孔５３が形成されている。収容孔５３は回転軸３に対して放射状に配置されている。収容孔５３の外側の壁面には凹部５３ａが形成されている。チップ体５２の一部がこの凹部５３ａ内に配置されることにより、チップ体５２が収容孔５３内に保持される。特に、回転基板２の回転時には遠心力によってチップ体５２が凹部５３ａに向かって付勢されるので、チップ体５２は収容孔５３から脱落することなく確実に回転基板本体５１に保持される。
【０１４７】
第１１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。
【０１４８】
本発明の送液装置及び送液方法は、生体試料、特に血液等に含まれるタンパク質等の生体構成成分を分析するデバイスの駆動源として有用である。特に、血液試料は、前段階で血球血漿分離を行い、血漿に含まれるタンパク質を被測定試料とする。しかもその分離に好適に用いられるのは遠心力を用いた遠心分離である。このため回転基板を使った送液方式は遠心力を使った血球血漿分離と容易に組み合わせることができる。さらに、各槽に試薬等を担持、または、各槽上で加温などの物理的操作を施すことで、反応、精製、検出などの機能を持たせることができる。このため、血液試料中に含まれるタンパクや健康指標物質を分離、精製、反応、検出するＰＯＣＴ（Point of care test その場診断）診断バイオセンサ等の用途にも応用できる。本発明の送液方法によれば、従来の遠心性の方向によらない送液が可能なので、血球血漿分離との流路・槽の統合が容易であるという特長を持つ。つまり、血球血漿分離は、遠心力による血球と血漿の密度差を利用して分離するため、必ず遠心性の方向に、密度の大きい血球が沈降する。従来の送液方法では、分離した血漿を別の槽へ送液する際には遠心性の方向に沈降した血球成分が行く手を阻んでいたが、本発明の送液方法の流路端部は遠心性の外側に依らず、回転方向に設定できるため、容易に分離した血漿成分を送液することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【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構成図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る回転基板の部分拡大平面図。
【図３Ａ】図２のIII−III線での部分断面図。
【図３Ｂ】図２のIII'−III'線での部分断面図。
【図４】本発明の第１実施形態に係る回転基板の分解斜視図。
【図５】本発明の第１実施形態に係る送液装置の動作の第１の例を説明するためのフローチャート。
【図６】本発明の第１実施形態に係る送液装置の動作の第１の例の速度波形及び回転方向を示す線図。
【図７Ａ】回転基板の回転開始前に流路端部の溶液に作用する力を説明するための概略平面図。
【図７Ｂ】回転基板の回転開始中に流路端部の溶液に作用する力を説明するための概略平面図。
【図７Ｃ】回転基板の急停止時に流路端部の溶液に作用する力を説明するための概略平面図。
【図７Ｄ】送液時に流路端部の溶液に作用する力を説明するための概略平面図。
【図８】本発明の第１実施形態に係る送液装置の動作の第２の例を説明するためのフローチャート。
【図９】本発明の第１実施形態に係る送液装置の動作の第２の例の速度波形及び回転方向を示す線図。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る送液装置の動作の第３の例の速度波形及び回転方向を示す線図。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る送液装置の動作の第４の例を説明するためのフローチャート。
【図１２】本発明の第１実施形態に係る送液装置の動作の第４の例の速度波形及び回転方向を示す線図。
【図１３】本発明の第１実施形態に係る送液装置の動作の第５の例の速度波形及び回転方向を示す線図。
【図１４】本発明の第１実施形態に係る送液装置の動作の第６の例を説明するためのフローチャート。
【図１５】本発明の第１実施形態に係る送液装置の動作の第６の例の速度波形及び回転方向を示す線図。
【図１６】回転基板の第１の代案を示す分解斜視図。
【図１７】回転基板の第２の代案を示す分解斜視図。
【図１８】回転基板の第３の代案を示す分解斜視図。
【図１９】本発明の第２実施形態に係る送液装置の動作の第１の例を説明するためのフローチャート。
【図２０】本発明の第２実施形態に係る送液装置の動作の第１の例の速度波形及び回転方向を示す線図。
【図２１Ａ】回転基板の回転開始前に流路端部の溶液に作用する力を説明するための概略平面図。
【図２１Ｂ】回転基板の急回転時に流路端部の溶液に作用する力を説明するための概略平面図。
【図２１Ｃ】送液時に流路端部の溶液に作用する力を説明するための概略平面図。
【図２２】本発明の第２実施形態に係る送液装置の動作の第２の例を説明するためのフローチャート。
【図２３】本発明の第２実施形態に係る送液装置の動作の第２の例の速度波形及び回転方向を示す線図。
【図２４】本発明の第２実施形態に係る送液装置の動作の第３の例の速度波形及び回転方向を示す線図。
【図２５】本発明の第２実施形態に係る送液装置の動作の第４の例を説明するためのフローチャート。
【図２６】本発明の第２実施形態に係る送液装置の動作の第４の例の速度波形及び回転方向を示す線図。
【図２７】本発明の第２実施形態に係る送液装置の動作の第５の例の速度波形及び回転方向を示す線図。
【図２８】本発明の第２実施形態に係る送液装置の動作の第６の例を説明するためのフローチャート。
【図２９】本発明の第２実施形態に係る送液装置の動作の第６の例の速度波形及び回転方向を示す線図。
【図３０】第１及び第２実施形態の変形例に係る送液装置の回転基板を示す部分拡大平面図。
【図３１】本発明の第３実施形態に係る送液装置の回転基板を示す部分拡大平面図。
【図３２】本発明の第３実施形態の第１の変形例に係る送液装置の回転基板を示す部分拡大平面図。
【図３３】本発明の第３実施形態の第２の変形例に係る送液装置の回転基板を示す部分拡大平面図。
【図３４】本発明の第３実施形態の第３の変形例に係る送液装置の回転基板を示す部分拡大平面図。
【図３５】本発明の第４実施形態に係る送液装置の回転基板を示す部分拡大平面図。
【図３６】本発明の第４実施形態に係る送液装置の動作を説明するためのフローチャート。
【図３７】本発明の第４実施形態に係る送液装置の動作の速度波形及び回転方向を示す線図。
【図３８】本発明の第４実施形態の変形例に係る送液装置の回転基板を示す部分拡大平面図。
【図３９】本発明の第５実施形態の変形例に係る送液装置の回転基板を示す部分拡大平面図。
【図４０】本発明の第６実施形態に係る送液装置の回転基板を示す部分拡大平面図。
【図４１】本発明の第７実施形態に係る送液装置の回転基板を示す部分拡大平面図。
【図４２】本発明の第７実施形態の変形例に係る送液装置の回転基板を示す部分拡大平面図。
【図４３】本発明の第８実施形態に係る送液装置の回転基板を示す部分拡大平面図。
【図４４】本発明の第９実施形態に係る送液装置の回転基板を示す部分拡大平面図。
【図４５】本発明の第１０実施形態に係る送液装置の回転基板を示す部分拡大平面図。
【図４６】本発明の第１１実施形態に係る送液装置を示す模式的な構成図。
【図４７】図４６のXLVII−XLVII線での部分拡大断面図。
【図４８】本発明の第１１実施形態に係る回転基板の部分拡大平面図。
【符号の説明】
【０１５０】
１  送液装置
２  回転基板
３  回転軸
４  回転駆動部
５  流路部位
６Ａ，６Ｂ  供給槽
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ，７Ｅ，７Ｆ，７Ｇ  被供給槽
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ，８Ｆ，８Ｇ，８Ｈ  流路
９  液体
１１  注入口
１２  空気口
１３  入口端部
１４  出口端部
２１  上面基板
２２  流路基板
２３  槽基板
２４  下面基板
２６，２７  溝孔
２８  窪み
２９  上部基板
３０  下部基板
３１  モータ
３２  駆動回路
３３  制御信号出力部
３４  速度特性印加部
３５  回転速度検出器
３６  回転速度制御部
４１，４２，４３，４４  速度特性
５１  回転基板本体
５２  チップ本体
５３  収容孔
Ｒ１  時計方向
Ｒ２  反時計方向
Ｓ  軸線
ｒ  半径方向
【図１】
0003910208.tif 000004
【図２】
0003910208.tif 000005
【図３Ａ】
0003910208.tif 000006
【図３Ｂ】
0003910208.tif 000007
【図４】
0003910208.tif 000008
【図５】
0003910208.tif 000009
【図６】
0003910208.tif 000010
【図７Ａ】
0003910208.tif 000011
【図７Ｂ】
0003910208.tif 000012
【図７Ｃ】
0003910208.tif 000013
【図７Ｄ】
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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】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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