(57)【要約】【課題】検体や試薬等の液体を流路毎に正確に分割、定量でき、さらに、分割、定量された各液体を個別に独立して送液することができ、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの分割定量送液方法および検査装置を提供すること。【解決手段】液体貯留部に貯留された液体を、分岐部および複数の分岐流路を介して複数の液体定量部に送液し、複数の液体定量部に満充填して保持することで分割、定量する。その後、分岐部に粘度の高い高流路抵抗体を注入して液体貯留部および複数の分岐流路間の流路抵抗値を増大させ、複数の液体定量部に保持された液体を下流に送液する。これによって、検体や試薬等の液体を流路毎に正確に分割、定量でき、さらに、分割、定量された各液体を個別に独立して送液することができ、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの分割定量送液方法および検査装置を提供することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留する液体貯留部と、
前記液体貯留部に貯留された液体を定量して保持する複数の液体定量部と、
一端が複数の前記液体定量部の各々の下流側に連通された複数の下流流路と、
一端が複数の前記液体定量部の各々の上流側に連通された複数の分岐流路と、
前記液体貯留部の下流側と複数の前記分岐流路の各々の他端とを連通させる分岐部と、
複数の前記液体定量部に保持された前記液体を複数の前記下流流路に送液するための定量送液用流路と、
前記液体貯留部と複数の前記分岐流路の各々との間の流路抵抗値を増大させる高流路抵抗体を貯留する高流路抵抗体貯留部とを備えたことを特徴とするマイクロ検査チップ。
【請求項２】
前記高流路抵抗体貯留部は前記分岐部に連通されており、
前記液体貯留部に貯留された前記液体が複数の前記液体定量部の各々に分割して送液された後に、前記高流路抵抗体が前記分岐部に注入されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項３】
前記高流路抵抗体貯留部は前記液体貯留部に連通され、
前記液体貯留部に貯留された前記液体が複数の前記液体定量部の各々に分割して送液された後に、前記高流路抵抗体が前記分岐部に注入されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項４】
前記高流路抵抗体は、前記液体貯留部に貯留される前記液体よりも粘度の高い高粘度流体であることを特徴とする請求項２または３に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項５】
前記高流路抵抗体は、温度によって固体と液体とに相変化する物質であることを特徴とする請求項２または３に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項６】
前記液体貯留部の上流側に連通された分割用空気流路を備え、前記分割用空気流路は、前記液体貯留部に貯留された前記液体を複数の前記液体定量部の各々に分割して送液する際に、前記液体貯留部に空気を注入することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項７】
複数の前記下流流路の下流側に連通された複数の分割送液用流路を備え、複数の前記分割送液用流路は、前記液体貯留部に貯留された前記液体を複数の前記液体定量部の各々に分割して送液する際に、前記液体定量部および前記下流流路の内部の空気を吸引することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項８】
前記定量送液用流路は、複数の前記液体定量部の上流側に連通された複数の定量送液用空気流路を有し、前記液体定量部に保持された前記液体を前記下流流路に送液する際に、前記液体定量部に空気を注入することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項９】
複数の前記分岐流路は、少なくともその一部に流路抵抗値の高い高抵抗流路を備えたことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項１０】
前記液体定量部と前記定量送液用流路、および前記液体定量部と前記下流流路とは、それぞれ撥水バルブを介して連通されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載のマイクロ検査チップを用いたマイクロ検査チップの分割定量送液方法において、
前記液体貯留部に貯留された前記液体を、前記分岐部および複数の前記分岐流路を介して複数の前記液体定量部に送液する分割送液工程と、
前記液体貯留部と複数の前記分岐流路の各々との間の流路抵抗値を増大させる流路抵抗値増大工程と、
複数の前記液体定量部に保持された前記液体を、複数の前記下流流路に送液する定量送液工程とを備えたことを特徴とするマイクロ検査チップの分割定量送液方法。
【請求項１２】
前記分割送液工程および前記定量送液工程は、前記マイクロ検査チップの外部から前記マイクロ検査チップに注入あるいは吸引される駆動液によって行われることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロ検査チップの分割定量送液方法。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載のマイクロ検査チップの分割定量送液方法を用いて前記液体を送液することを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの分割定量送液方法および検査装置に関し、特に、遺伝子増幅反応、抗原抗体反応などによる生体物質の検査・分析、その他の化学物質の検査・分析、有機合成等による目的化合物の化学合成などに用いられるマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの分割定量送液方法および検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシン技術および超微細加工技術を駆使することにより、従来の試料調製、化学分析、化学合成などを行うための装置、手段（例えばポンプ、バルブ、流路、センサーなど）を微細化して１チップ上に集積化した分析用チップ（以下、マイクロ検査チップと言う）が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これは、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）、バイオリアクタ、ラブ・オン・チップ（Ｌａｂ−ｏｎ−ｃｈｉｐｓ）、バイオチップとも呼ばれ、医療検査・診断分野、環境測定分野、農産製造分野でその応用が期待されている。特に、遺伝子検査に見られるように煩雑な工程、熟練した手技、機器類の操作が必要とされる場合には、自動化、高速化および簡便化に優れたマイクロ検査チップは、コスト、必要試料量、所要時間のみならず、時間および場所を選ばない分析を可能とするので、その恩恵は多大と言える。
【０００４】
上記のようなマイクロ検査チップでは、検査に用いられる検体や試薬を、必要に応じて正確に分割し、定量し、必要なタイミングで必要な場所に送液することが重要である。検体や試薬を精度良く分割、定量し、タイミングよく送液できないと、反応およびその検出結果に多大の影響が生ずる。
【０００５】
そこで、特許文献２には、第１の流路に導入された液体が、第１の流路と第２の流路とを繋ぐ第３の流路内に毛細管現象によって引き込まれ、第１の流路内の液体を取り除いた後に第３の流路内の液体を第２の流路に送液することで、第３の流路の容積に応じた体積の液滴を作成する液体の定量方法が開示されている。さらに、複数の流路への液体の分割、定量方法についても開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、チップを回転させることで発生する遠心力を用いて、チップ内の液体を移動させ、流路の容積で液量を分割、定量する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２８５８９号公報
【特許文献２】特開２００２−３５７６１６号公報
【特許文献３】特表２０００−５１４９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２で提案された方法では、液体を定量するためだけに３本の流路が必要であり、マイクロ検査チップの構造が複雑となる。また、第１の流路の液体を取り除く工程と、第３の流路内の液体を第２の流路に送液する工程とを切り替える時に、送液ポンプの力を切り替えるか、第１の流路の末端を送液工程の途中で封止する等の工夫が必要であり、マイクロ検査チップの動作が複雑になる。さらに、分割、定量後も各流路が連通されたままなので、分割された各液体を個別に独立して送液することができない、という問題がある。
【０００８】
また、特許文献３で提案された方法では、全ての流路で同時に遠心力による送液が行われるために、流路毎に個別に分割、定量、送液することができない、という問題がある。さらに、回転中心から外側に向かう方向に流路を配置する必要があるため、流路の配置の自由度が小さい、という問題もある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、検体や試薬等の液体を流路毎に正確に分割、定量でき、さらに、分割、定量された各液体を個別に独立して送液することができ、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの分割定量送液方法および検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【００１１】
１．液体を貯留する液体貯留部と、
前記液体貯留部に貯留された液体を定量して保持する複数の液体定量部と、
一端が複数の前記液体定量部の各々の下流側に連通された複数の下流流路と、
一端が複数の前記液体定量部の各々の上流側に連通された複数の分岐流路と、
前記液体貯留部の下流側と複数の前記分岐流路の各々の他端とを連通させる分岐部と、
複数の前記液体定量部に保持された前記液体を複数の前記下流流路に送液するための定量送液用流路と、
前記液体貯留部と複数の前記分岐流路の各々との間の流路抵抗値を増大させる高流路抵抗体を貯留する高流路抵抗体貯留部とを備えたことを特徴とするマイクロ検査チップ。
【００１２】
２．前記高流路抵抗体貯留部は前記分岐部に連通されており、
前記液体貯留部に貯留された前記液体が複数の前記液体定量部の各々に分割して送液された後に、前記高流路抵抗体が前記分岐部に注入されることを特徴とする前記１に記載のマイクロ検査チップ。
【００１３】
３．前記高流路抵抗体貯留部は前記液体貯留部に連通され、
前記液体貯留部に貯留された前記液体が複数の前記液体定量部の各々に分割して送液された後に、前記高流路抵抗体が前記分岐部に注入されることを特徴とする前記１に記載のマイクロ検査チップ。
【００１４】
４．前記高流路抵抗体は、前記液体貯留部に貯留される前記液体よりも粘度の高い高粘度流体であることを特徴とする前記２または３に記載のマイクロ検査チップ。
【００１５】
５．前記高流路抵抗体は、温度によって固体と液体とに相変化する物質であることを特徴とする前記２または３に記載のマイクロ検査チップ。
【００１６】
６．前記液体貯留部の上流側に連通された分割用空気流路を備え、前記分割用空気流路は、前記液体貯留部に貯留された前記液体を複数の前記液体定量部の各々に分割して送液する際に、前記液体貯留部に空気を注入することを特徴とする前記１乃至５の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【００１７】
７．複数の前記下流流路の下流側に連通された複数の分割送液用流路を備え、複数の前記分割送液用流路は、前記液体貯留部に貯留された前記液体を複数の前記液体定量部の各々に分割して送液する際に、前記液体定量部および前記下流流路の内部の空気を吸引することを特徴とする前記１乃至５の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【００１８】
８．前記定量送液用流路は、複数の前記液体定量部の上流側に連通された複数の定量送液用空気流路を有し、前記液体定量部に保持された前記液体を前記下流流路に送液する際に、前記液体定量部に空気を注入することを特徴とする前記１乃至７の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【００１９】
９．複数の前記分岐流路は、少なくともその一部に流路抵抗値の高い高抵抗流路を備えたことを特徴とする前記１乃至８の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【００２０】
１０．前記液体定量部と前記定量送液用流路、および前記液体定量部と前記下流流路とは、それぞれ撥水バルブを介して連通されていることを特徴とする前記１乃至９の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【００２１】
１１．前記１乃至１０の何れか１項に記載のマイクロ検査チップを用いたマイクロ検査チップの分割定量送液方法において、
前記液体貯留部に貯留された前記液体を、前記分岐部および複数の前記分岐流路を介して複数の前記液体定量部に送液する分割送液工程と、
前記液体貯留部と複数の前記分岐流路の各々との間の流路抵抗値を増大させる流路抵抗値増大工程と、
複数の前記液体定量部に保持された前記液体を、複数の前記下流流路に送液する定量送液工程とを備えたことを特徴とするマイクロ検査チップの分割定量送液方法。
【００２２】
１２．前記分割送液工程および前記定量送液工程は、前記マイクロ検査チップの外部から前記マイクロ検査チップに注入あるいは吸引される駆動液によって行われることを特徴とする前記１１に記載のマイクロ検査チップの分割定量送液方法。
【００２３】
１３．前記１１または１２に記載のマイクロ検査チップの分割定量送液方法を用いて前記液体を送液することを特徴とする検査装置。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、液体貯留部に貯留された液体を、分岐部および複数の分岐流路を介して複数の液体定量部に送液し、複数の液体定量部に満充填して保持することで分割、定量する。その後、分岐部に粘度の高い高流路抵抗体を注入して液体貯留部および複数の分岐流路間の流路抵抗値を増大させ、複数の液体定量部に保持された液体を下流に送液する。
【００２５】
これによって、検体や試薬等の液体を流路毎に正確に分割、定量でき、さらに、分割、定量された各液体を個別に独立して送液することができ、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの分割定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。
【００２７】
まず、本発明における検査装置について、図１を用いて説明する。図１は、本発明における検査装置の１例を示す模式図である。
【００２８】
図１において、検査装置１は、マイクロ検査チップ１００、マイクロポンプユニット２１０、加熱冷却ユニット２３０、検出部２５０および駆動制御部２７０等で構成される。
【００２９】
マイクロ検査チップ１００は、一般に分析チップ、マイクロリアクタチップなどとも称されるものと同等であり、例えば、樹脂、ガラス、シリコン、セラミックスなどを材料とし、その上に、微細加工技術により、幅および高さが数μｍ〜数百μｍのレベルの微細な流路を形成したものである。マイクロ検査チップ１００のサイズおよび形状は、通常、縦横が数十ｍｍ、厚さが数ｍｍ程度の板状である。
【００３０】
ここでは、マイクロ検査チップ１００は、例えばポリプロピレン等の撥水性の樹脂材料で形成されており、試薬や検体等の液体を流すための溝状の流路が表面に形成された流路基板１０１と、流路基板１０１の流路が形成された面に接着され、流路基板１０１の溝状の流路の蓋として機能する天板１０３とで構成されているとする。また、天板１０３には、マイクロポンプユニット２１０とマイクロ検査チップ１００との連通口等が設けられる。
【００３１】
マイクロポンプユニット２１０は、マイクロ検査チップ１００内の送液を行うためのポンプユニットで、マイクロポンプ２１１、チップ接続部２１３、駆動液タンク２１５および駆動液供給部２１７等で構成される。マイクロポンプユニット２１０は、１つあるいは複数のマイクロポンプ２１１を備えている。マイクロポンプ２１１は、マイクロ検査チップ１００内に駆動液２１６を注入あるいは吸引することで、マイクロ検査チップ１００内の送液を行う。マイクロポンプについては図１３で詳述する。チップ接続部２１３は、マイクロポンプ２１１とマイクロ検査チップ１００とを接続する。
【００３２】
駆動液供給部２１７は、駆動液タンク２１５からマイクロポンプ２１１に駆動液２１６を供給する。駆動液タンク２１５は、駆動液２１６の補充のために駆動液供給部２１７から取り外して交換可能である。マイクロポンプ２１１上には１個または複数個のポンプが形成されており、複数個の場合は、各々独立にあるいは連動して駆動可能である。
【００３３】
マイクロ検査チップ１００とマイクロポンプ２１１とはチップ接続部２１３で接続されて連通され、マイクロポンプ２１１が駆動されてマイクロポンプ２１１からチップ接続部２１３を介してマイクロ検査チップ１００に注入あるいは吸引される駆動液２１６によって、あるいは駆動液２１６に押された空気等の気体によって、マイクロ検査チップ１００内の複数の収容部に収容されている各種試薬や検体が、マイクロ検査チップ１００内で送液される。
【００３４】
加熱冷却ユニット２３０は、冷却部２３１および加熱部２３３等で構成され、マイクロ検査チップ１００内の反応の促進および抑制のために、検体、試薬およびその混合液等の加熱および冷却を行う。冷却部２３１はペルチエ素子等で構成される。加熱部２３３は、ヒータ等で構成される。もちろん、加熱部２３３もペルチエ素子で構成してもよい。
【００３５】
検出部２５０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザ等の光源２５１と、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子２５３等で構成され、マイクロ検査チップ１００内の反応によって得られる生成液に含まれる標的物質を、マイクロ検査チップ１００上の検出領域２５５の位置で光学的に検出する。
【００３６】
駆動制御部２７０は、図示しないマイクロコンピュータやメモリ等で構成され、検査装置１内の各部の駆動、制御、検出等を行う。
【００３７】
（第１の実施の形態）
次に、本発明におけるマイクロ検査チップの第１の実施の形態について、図２を用いて説明する。図２は、本発明におけるマイクロ検査チップ１００の第１の実施の形態の構成を示す模式図である。
【００３８】
図２において、マイクロ検査チップ１００の流路基板１０１の表面には、分割用空気流路１４１、液体貯留部１１３、液体注入口１１３ｉ、第１の流路１１１ａ、第２の流路１１１ｂおよび高流路抵抗体貯留部１６１が形成されている。ここでは、液体貯留部１１３に貯留された液体が、第１の流路１１１ａと第２の流路１１１ｂとに２分割され、定量され、別個に送液される例を示すが、これに限るわけではなく、３分割以上の分割でも有効である。
【００３９】
分割用空気流路１４１と液体貯留部１１３とは、連結流路１４５を介して連通されている。図３に後述するように、液体貯留部１１３には、液体注入口１１３ｉから液体１５１が注入される。図３で後述するように、液体注入口１１３ｉは、液体１５１の注入後、例えば粘着テープ等の封止部材１１３ｓで封止される。
【００４０】
第１の流路１１１ａは、第１の分岐流路１１９ａ、第１の液体定量部１２５ａ、第１の下流流路１３１ａ、第１の定量送液用空気流路１４３ａ等で構成されている。第１の分岐流路１１９ａは、その一部に例えば流路断面積を狭くすることで流路抵抗を高く設定した第１の高抵抗流路１１７ａを有している。第１の液体定量部１２５ａと第１の定量送液用空気流路１４３ａとは、撥水バルブ１２３ａで連通されている。
【００４１】
また、第１の液体定量部１２５ａと第１の下流流路１３１ａとは、撥水バルブ１２７ａで連通されている。第１の分岐流路１１９ａと第１の液体定量部１２５ａとは、撥水バルブ１２３ａの位置で、第１の細流路１２１ａを介して連通されている。撥水バルブについては、図１４で詳述する。
【００４２】
第２の流路１１１ｂの構成も同様で、上述した第１の流路１１１ａの構成の「第１」を「第２」に、サフィックス「ａ」を「ｂ」に読み替えればよい。第１の分岐流路１１９ａと第２の分岐流路１１９ｂとは、分岐部１１５で液体貯留部１１３と連通されている。
【００４３】
本実施の形態では、液体を分割して異なる容積に定量するために、第１の液体定量部１２５ａと第２の液体定量部１２５ｂとは、その流路長を変えることで異なる容積を有するものとするが、もちろん、同じ容積に定量するのであれば同じ容積であってよい。また、液体貯留部１１３は、少なくとも第１の液体定量部１２５ａの容積と第２の液体定量部１２５ｂの容積との和以上の容積を有することが必要である。
【００４４】
分割用空気流路１４１、第１の定量送液用空気流路１４３ａおよび第２の定量送液用空気流路１４３ｂの各々の上流端には、図１に示したマイクロポンプ２１１との連通口Ｐ１、Ｐ２およびＰ３が設けられている。マイクロ検査チップ１００が検査装置１に挿入されると、連通口Ｐ１、Ｐ２およびＰ３は、マイクロポンプ２１１に連通され、必要に応じて、マイクロポンプ２１１から駆動液２１６が注入される。液体貯留部１１３への液体１５１の注入前には、各流路は空気１５３で満たされている。
【００４５】
ここに、第１の定量送液用空気流路１４３ａ、第２の定量送液用空気流路１４３ｂおよび連通口Ｐ２、Ｐ３は、本発明における定量送液用流路として機能する。
【００４６】
さらに、分岐部１１５には、高流路抵抗体注入路１６３を介して、高流路抵抗体貯留部１６１が連通されている。高流路抵抗体貯留部１６１には、分岐部１１５に注入されることで、第１の分岐流路１１９ａ、第２の分岐流路１１９ｂおよび液体貯留部１１３の間の流路抵抗値を増大させる高流路抵抗体１６５が予め充填されている。
【００４７】
高流路抵抗体１６５は、例えば水とエチレングリコールとの混合液のような粘度の高い流体であり、高流路抵抗体１６５の分岐部１１５への注入は、高流路抵抗体貯留部１６１の上流に設けられたマイクロポンプ２１１との連通口Ｐ４から注入される駆動液２１６によって行われる。あるいは、マイクロポンプ２１１との連通口Ｐ４を設けずに、高流路抵抗体貯留部１６１に、例えば天板１０３側から機械的に押圧力を加えることで、高流路抵抗体１６５を分岐部１１５に注入してもよい。
【００４８】
あるいは、高流路抵抗体１６５は、例えば温度によって固体と液体とに相変化する物質であり、分岐部１１５への注入時には、例えば図１で述べた加熱部２３３によって加熱して流動化され、マイクロポンプ２１１との連通口Ｐ４から注入される駆動液２１６によって注入される。注入後は加熱の停止、あるいは例えば図１で示した冷却部２３１での冷却等により固化させることで、第１の分岐流路１１９ａと第２の分岐流路１１９ｂおよび液体貯留部１１３の間の流路抵抗値を増大させることができる。
【００４９】
続いて、第１の実施の形態における液体の分割定量送液方法を、図３乃至図６を用いて説明する。図３は、第１の実施の形態における液体の分割定量送液方法を示すフローチャートであり、図４は後述する分割送液工程が完了した時点での流路の状態を、図５は、後述する流路抵抗値増大工程が完了した時点での流路の状態を、図６は後述する定量送液工程の途中での流路の状態を示す模式図である。
【００５０】
図３において、ステップＳ１０１で、ピペット等を用いて、試薬や検体等の液体１５１が液体注入口１１３ｉから液体貯留部１１３内に注入される（液体注入工程）。液体注入完了後、ステップＳ１１１で、液体注入口１１３ｉが封止部材１１３ｓで封止される（封止工程）。ここまでが、マイクロ検査チップ１００単体で行われるステップである。
【００５１】
次に、ステップＳ１２１で、マイクロ検査チップ１００が検査装置１に挿入され、連通口Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４がマイクロポンプ２１１に連通される。ステップＳ１３１で、マイクロポンプ２１１から連通口Ｐ１を介して駆動液２１６が分割用空気流路１４１に注入される。駆動液２１６に押された分割用空気流路１４１内の空気１５３の圧力Ｐ１Ａによって、液体貯留部１１３内に貯留された液体１５１が分岐部１１５側に押し出される。
【００５２】
この時の駆動液２１６の注入圧力Ｐ１Ｌは、駆動液２１６に押された空気１５３の圧力Ｐ１Ａによって、液体１５１が撥水バルブ１２３ａ、１２３ｂ、１２７ａおよび１２７ｂを通過できない圧力とする。
【００５３】
分岐部１１５側に押し出された液体１５１は、２分割されて、第１の分岐流路１１９ａおよび第２の分岐流路１１９ｂを介して第１の液体定量部１２５ａおよび第２の液体定量部１２５ｂに送液される（分割送液工程）。
【００５４】
図４に、分割送液工程が完了した時点での流路の状態を示す。連通口Ｐ１から注入された駆動液２１６によって分割用空気流路１４１内の空気１５３が押されて液体貯留部１１３に流入し、液体貯留部１１３に流入した空気１５３に押された液体貯留部１１３内の液体１５１が、分岐部１１５、第１の分岐流路１１９ａおよび第２の分岐流路１１９ｂを介して、第１の液体定量部１２５ａおよび第２の液体定量部１２５ｂ内に満充填されている。
【００５５】
この時の液体貯留部１１３内の空気１５３の圧力Ｐ１Ａでは、液体１５１は撥水バルブ１２３ａ、１２３ｂ、１２７ａおよび１２７ｂを通過できないので、液体１５１が第１の液体定量部１２５ａおよび第２の液体定量部１２５ｂ内に満充填されると、送液はその状態で停止される。液体１５１が満充填された状態で、マイクロポンプ２１１からの駆動液２１６の注入が停止される。
【００５６】
図３に戻って、ステップＳ１４１で、マイクロポンプ２１１から、連通口Ｐ４を介して、駆動液２１６が高流路抵抗体貯留部１６１に注入され、駆動液２１６に押された空気１５３の圧力により、高流路抵抗体１６５が高流路抵抗体注入路１６３を介して分岐部１１５に注入される（流路抵抗値増大工程）。この時の連通口Ｐ４を介したマイクロポンプ２１１の送液力は、液体１５１よりも高粘度の高流路抵抗体１６５を分岐部１１５に注入できるだけの送液力が必要である。
【００５７】
図５に、流路抵抗値増大工程が完了した時点での流路の状態を示す。連通口Ｐ４を介して注入された駆動液２１６に押された空気１５３に押された高流路抵抗体１６５が分岐部１１５に注入されることで、第１の分岐流路１１９ａ、第２の分岐流路１１９ｂおよび液体貯留部１１３の間の流路抵抗値が増大する。
【００５８】
図３に戻って、ステップＳ１５１で、マイクロポンプ２１１から、連通口Ｐ２を介して、駆動液２１６が第１の定量送液用空気流路１４３ａに注入される。この時の駆動液２１６の注入圧力Ｐ２Ｌは、駆動液２１６に押された空気１５３の圧力Ｐ２Ａによって、液体１５１が撥水バルブ１２７ａを通過できる圧力とする。
【００５９】
駆動液２１６に押された第１の定量送液用空気流路１４３ａ内の空気１５３の圧力Ｐ２Ａによって、第１の液体定量部１２５ａ内に満充填された液体１５１が、撥水バルブ１２７ａを介して第１の下流流路１３１ａに送液される（定量送液工程）。
【００６０】
この時、第１の分岐流路１１９ａ内の液体１５１は、第１の定量送液用空気流路１４３ａ内の空気１５３によって分岐部１５１側に押されるので、第１の液体定量部１２５ａ内に流出することはない。従って、第１の下流流路１３１ａに送液される液体１５１の容積は第１の液体定量部１２５ａの容積に等しく、正確に定量されて送液されることになる。
【００６１】
また、上述したように、高粘度の高流路抵抗体１６５によって、第１の分岐流路１１９ａ、第２の分岐流路１１９ｂおよび液体貯留部１１３の間の流路抵抗値が増大している。従って、第１の定量送液用空気流路１４３ａ内の空気１５３の圧力で第１の液体定量部１２５ａ内の液体１５１が第１の下流流路１３１ａに送液されることによる、第２の分岐流路１１９ｂおよび第２の液体定量部１２５ｂ内に満充填された液体１５１の状態の影響は、非常に軽微である。
【００６２】
図６に定量送液工程の途中の流路の状態を示す。第１の液体定量部１２５ａ内に満充填された液体１５１が、駆動液２１６に押された第１の定量送液用空気流路１４３ａ内の空気１５３に押されて、撥水バルブ１２７ａを介して第１の下流流路１３１ａに送液されている。この時、第２の分岐流路１１９ｂおよび第２の液体定量部１２５ｂ内に満充填された液体１５１の状態への影響は非常に軽微である。
【００６３】
第２の液体定量部１２５ｂ内に満充填された液体１５１を第２の下流流路１３１ｂに送液する場合も同様であり、検体や試薬等の液体１５１を流路毎に個別に正確に分割、定量でき、さらに、分割、定量された各液体１５１を個別に独立して下流に送液することができる。
【００６４】
第１の実施の形態では、液体１５１の送液に空気１５３の圧力を用いた。空気１５３の圧力を与える手段としては、空気を直接送り込むポンプを用いてもよいが、ここでは、図１３で詳述する駆動液２１６を注入するマイクロポンプ２１１を用い、駆動液２１６と液体１５１とが混じり合わないように、間に空気１５３を挟む構成にした。
【００６５】
これによって、駆動液２１６からの圧力を液体１５１に伝達する空気１５３の量を一定の微少量に抑えることができるので、圧縮された空気１５３のダンパー成分による送液速度のバラツキや時間遅延等の送液の不安定要素を無くして、安定した送液を行うことができる。
【００６６】
さらに、第１の実施の形態では、第１の分岐流路１１９ａおよび第２の分岐流路１１９ｂの一部を、例えば流路断面積を狭くすることで流路抵抗を高く設定した第１の高抵抗流路１１７ａおよび第２の高抵抗流路１１７ｂとした。これによって、高粘度の高流路抵抗体１６５が第１の分岐流路１１９ａおよび第２の分岐流路１１９ｂに流入することを抑制することができる。
【００６７】
なお、第１の実施の形態では、第１の液体定量部１２５ａおよび第２の液体定量部１２５ｂの両端には、撥水バルブ１２３ａ、１２７ａおよび１２３ｂ、１２７ｂを設け、第１の液体定量部１２５ａおよび第２の液体定量部１２５ｂに液体１５１を満充填することで正確な定量を行うとしたが、撥水バルブは必須ではなく、マイクロポンプ２１１による液体貯留部１１３から第１の液体定量部１２５ａおよび第２の液体定量部１２５ｂへの送液の精度が必要十分であれば、撥水バルブを必ずしも設ける必要はない。
【００６８】
また、第１の実施の形態では、分割用空気流路１４１、第１の定量送液用空気流路１４３ａおよび第２の定量送液用空気流路１４３ｂを設けたが、これは必須ではなく、液体１５１と駆動液２１６との間に空気を介在させることができれば、上記の各空気流路はなくてもよい。
【００６９】
上述したように、第１の実施の形態によれば、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１を、分岐部１１５と第１の分岐流路１１９ａおよび第２の分岐流路１１９ｂとを介して、第１の液体定量部１２５ａおよび第２の液体定量部１２５ｂに分割、送液し、満充填する。次に、分岐部１１５に高粘度の高流路抵抗体１６５を注入して、第１の分岐流路１１９ａ、第２の分岐流路１１９ｂおよび液体貯留部１１３の間の流路抵抗値を増大させる。その後に、第１の液体定量部１２５ａあるいは第２の液体定量部１２５ｂに満充填された液体１５１を、第１の下流流路１３１ａあるいは第２の下流流路１３１ｂに送液する。
【００７０】
これによって、検体や試薬等の液体を流路毎に正確に分割、定量でき、さらに、分割、定量された各液体を個別に独立して送液することができ、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの分割定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【００７１】
（第２の実施の形態）
次に、本発明におけるマイクロ検査チップの第２の実施の形態について、図７を用いて説明する。図７は、本発明におけるマイクロ検査チップ１００の第２の実施の形態の構成を示す模式図である。
【００７２】
図７において、第２の実施の形態では、図２の第１の実施の形態におけるマイクロポンプ２１１との連通口Ｐ１と分割用空気流路１４１との代わりに、大気開放穴Ａ１と空気流路１７１とが設けられている。同様に、マイクロポンプ２１１との連通口Ｐ２およびＰ３と第１の定量送液用空気流路１４３ａおよび第２の定量送液用空気流路１４３ｂとの代わりに、大気開放穴Ａ２およびＡ３と空気流路１７３ａおよび１７３ｂとが設けられている。
【００７３】
さらに、空気流路１７３ａおよび１７３ｂには、開閉バルブＢａおよびＢｂが設けられている。開閉バルブＢａおよびＢｂは、マイクロ検査チップ１００上に組み込まれていてもよいし、検査装置１内に設けられていて、マイクロ検査チップ１００が検査装置１に挿入されることで空気流路１７３ａおよび１７３ｂに接続されてもよい。
【００７４】
また、第１の下流流路１３１ａおよび第２の下流流路１３１ｂの下流には、連通口Ｐ５およびＰ６を介してマイクロポンプ２１１と連通される分割送液用流路１７５ａおよび１７５ｂが設けられている。分割送液用流路１７５ａおよび１７５ｂの内部は、予め駆動液２１６が充填されている。あるいは、マイクロ検査チップ１００が検査装置１に挿入された後に、分割送液用流路１７５ａおよび１７５ｂの内部に駆動液２１６が充填されることでもよい。その他の点は、第１の実施の形態と同じであるので説明は省略する。
【００７５】
ここに、分割送液用流路１７５ａ、１７５ｂおよび連通口Ｐ５、Ｐ６は、本発明における定量送液用流路としても機能する。
【００７６】
続いて、第２の実施の形態における液体の分割定量送液方法を、図８および図９を用いて説明する。図８は、第２の実施の形態における液体の分割定量送液方法を示すフローチャートであり、図９は後述する流路抵抗値増大工程が完了した時点での流路の状態を示す模式図である。
【００７７】
図８において、ステップＳ１０１とステップＳ１１１は、図３の第１の実施の形態と同じであるので説明は省略する。ステップＳ２２１で、マイクロ検査チップ１００が検査装置１に挿入され、連通口Ｐ４、Ｐ５およびＰ６がマイクロポンプ２１１に連通される。ステップＳ２２３で、開閉バルブＢａおよびＢｂが閉じられる。
【００７８】
ステップＳ２３１で、マイクロポンプ２１１によって、連通口Ｐ５およびＰ６を介して、駆動液２１６が分割送液用流路１７５ａおよび１７５ｂから吸引される。開閉バルブＢａおよびＢｂは閉じられているので、大気開放穴Ａ２およびＡ３から、空気流路１７３ａおよび１７３ｂを介して、第１の液体定量部１２５ａおよび第２の液体定量部１２５ｂへの空気１５３の流入はない。
【００７９】
マイクロポンプ２１１に吸引された駆動液２１６に引かれて、第１の分岐流路１１９ａ、第２の分岐流路１１９ｂ、第１の液体定量部１２５ａおよび第２の液体定量部１２５ｂ内の空気１５３が下流流路１３１ａおよび１３１ｂ内に流入する。この空気１５３の移動に引かれて、液体貯留部１１３内に貯留された液体１５１が分岐部１１５に流入する。それによって、空気１５３が大気開放穴Ａ１から空気流路１７１を介して液体貯留部１１３内に流入する。
【００８０】
さらに駆動液２１６が吸引されることで、液体貯留部１１３内に貯留された液体１５１が、分岐部１１５、第１の分岐流路１１９ａおよび第２の分岐流路１１９ｂを介して、第１の液体定量部１２５ａおよび第２の液体定量部１２５ｂに流入し、満充填される（分割送液工程）。
【００８１】
この時の駆動液２１６の吸引圧力は、駆動液２１６に引かれた液体１５１が、撥水バルブ１２７ａおよび１２７ｂを通過できない圧力とする。従って、液体１５１が第１の液体定量部１２５ａおよび第２の液体定量部１２５ｂ内に満充填されると、送液はその状態で停止される。液体１５１が満充填された状態で、マイクロポンプ２１１による駆動液２１６の吸引が停止される。
【００８２】
ステップＳ１４１（流路抵抗値増大工程）は、第１の実施の形態と同じであるので、説明は省略する。
【００８３】
図９に、流路抵抗値増大工程が完了した時点での流路の状態を示す。液体１５１が、第１の分岐流路１１９ａ、第２の分岐流路１１９ｂを介して、第１の液体定量部１２５ａおよび第２の液体定量部１２５ｂに満充填されている。また、高流路抵抗体１６５が分岐部１１５に注入されることで、第１の分岐流路１１９ａ、第２の分岐流路１１９ｂおよび液体貯留部１１３の間の流路抵抗値が増大している。
【００８４】
図８に戻って、ステップＳ２５１で、開閉バルブＢａが開かれる。ステップＳ２５３で、マイクロポンプ２１１によって、連通口Ｐ５を介して、駆動液２１６がさらに吸引される。この時の駆動液２１６の吸引圧力は、駆動液２１６に引かれた液体１５１が、撥水バルブ１２７ａを通過できる圧力とする。これによって、第１の液体定量部１２５ａ内の液体１５１が撥水バルブ１２７ａを越えて第１の下流流路１３１ａに送液される（定量送液工程）。一方、第１の液体定量部１２５ａには、大気開放穴Ａ２から空気流路１７３ａを介して空気１５３が流入する。
【００８５】
この時、第１の液体定量部１２５ａ内の液体１５１と第１の分岐流路１１９ａ内の液体１５１とは、空気流路１７３ａを介して第１の液体定量部１２５ａ内に流入する空気１５３によって分断されるので、第１の液体定量部１２５ａ内に流出することはない。従って、第１の下流流路１３１ａに送液される液体１５１の容積は第１の液体定量部１２５ａの容積に等しく、正確に定量されて送液されることになる。
【００８６】
また、高粘度の高流路抵抗体１６５によって、第１の分岐流路１１９ａ、第２の分岐流路１１９ｂおよび液体貯留部１１３の間の流路抵抗値が増大している。従って、分割送液用流路１７５ａ内の駆動液２１６の吸引によって第１の液体定量部１２５ａ内の液体１５１が第１の下流流路１３１ａに送液されることによる、第２の分岐流路１１９ｂおよび第２の液体定量部１２５ｂ内に満充填された液体１５１の状態の影響は、非常に軽微である。
【００８７】
なお、第２の実施の形態では、分割送液用流路１７５ａおよび１７５ｂに予め充填された駆動液２１６を吸引することで液体１５１を分割、定量、送液するとしたが、駆動液を予め充填することは必須ではなく、第１の下流流路１３１ａおよび第２の下流流路１３１ｂ内の空気をマイクロポンプで直接吸引することでもよい。
【００８８】
上述したように、第２の実施の形態によれば、第１の下流流路１３１ａおよび第２の下流流路１３１ｂの下流側から空気１５３を吸引することで、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１を、分岐部１１５と第１の分岐流路１１９ａおよび第２の分岐流路１１９ｂとを介して、第１の液体定量部１２５ａおよび第２の液体定量部１２５ｂに分割、送液し、満充填する。
【００８９】
次に、分岐部１１５に高粘度の高流路抵抗体１６５を注入して、第１の分岐流路１１９ａ、第２の分岐流路１１９ｂおよび液体貯留部１１３の間の流路抵抗値を増大させる。その後に、下流側から空気１５３を吸引することで、第１の液体定量部１２５ａあるいは第２の液体定量部１２５ｂに満充填された液体１５１を、第１の下流流路１３１ａあるいは第２の下流流路１３１ｂに送液する。
【００９０】
これによって、検体や試薬等の液体を流路毎に正確に分割、定量でき、さらに、分割、定量された各液体を個別に独立して送液することができ、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの分割定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【００９１】
（第３の実施の形態）
次に、本発明におけるマイクロ検査チップの第３の実施の形態について、図１０を用いて説明する。図１０は、本発明におけるマイクロ検査チップ１００の第３の実施の形態の構成を示す模式図である。
【００９２】
図１０において、第３の実施の形態は、図２の第１の実施の形態に対して高流路抵抗体貯留部１６１の位置が異なっている。高流路抵抗体貯留部１６１は分割用空気流路１４１と液体貯留部１１３との間に配置されており、分割用空気流路１４１とは連結流路１４５を介して連通され、液体貯留部１１３とは高流路抵抗体注入路１６３を介して連通されている。高流路抵抗体貯留部１６１内には、高流路抵抗体１６５が予め充填されている。その他は第１の実施の形態と同じであるので、説明は省略する。
【００９３】
続いて、第３の実施の形態における液体の分割定量送液方法を、図１１および図１２を用いて説明する。図１１は、第３の実施の形態における液体の分割定量送液方法を示すフローチャートであり、図１２は後述する定量送液工程の途中での流路の状態を示す模式図である。
【００９４】
図１１において、ステップＳ１０１からステップＳ１２１までは図３の第１の実施の形態と同じであるので、説明は省略する。ステップＳ３３１で、マイクロポンプ２１１から連通口Ｐ１を介して駆動液２１６が分割用空気流路１４１に注入される。駆動液２１６に押された分割用空気流路１４１内の空気１５３の圧力によって、高流路抵抗体貯留部１６１に充填されている高流路抵抗体１６５が、高流路抵抗体注入路１６３を介して液体貯留部１１３に流入する。液体貯留部１１３に流入した高流路抵抗体１６５に押された高流路抵抗体注入路１６３内の空気１５３の圧力によって、液体貯留部１１３内に貯留された液体１５１が分岐部１１５側に押し出される。
【００９５】
この時の駆動液２１６の注入圧力は、駆動液２１６に押された分割用空気流路１４１内の空気１５３の圧力によって液体１５１よりも粘度の高い高流路抵抗体１６５を送液でき、かつ、高流路抵抗体１６５に押された空気１５３の圧力によって、液体１５１が撥水バルブ１２３ａ、１２３ｂ、１２７ａおよび１２７ｂを通過できない圧力とする。
【００９６】
分岐部１１５側に押し出された液体１５１は、２分割されて、第１の分岐流路１１９ａおよび第２の分岐流路１１９ｂを介して第１の液体定量部１２５ａおよび第２の液体定量部１２５ｂに送液され、満充填される（分割送液工程）。高流路抵抗体１６５も、液体１５１の後を追うようにして液体貯留部１１３から分岐部１１５に流入する。
【００９７】
高流路抵抗体１６５が第１の分岐流路１１９ａおよび第２の分岐流路１１９ｂの高抵抗流路１１７ａおよび１１７ｂに達すると、急激に流路抵抗値が高くなるために、高流路抵抗体１６５の送液速度が、ほぼ停止状態とみなされるほど急激に減速される。これによって、第１の分岐流路１１９ａ、第２の分岐流路１１９ｂおよび液体貯留部１１３の間の流路抵抗値が増大する（流路抵抗値増大工程）。
【００９８】
ステップＳ１５１で、マイクロポンプ２１１から、連通口Ｐ２を介して、駆動液２１６が第１の定量送液用空気流路１４３ａに注入される。この時の駆動液２１６の注入圧力Ｐ２Ｌは、駆動液２１６に押された空気１５３の圧力によって、液体１５１が撥水バルブ１２７ａを通過できる圧力とする。
【００９９】
駆動液２１６に押された第１の定量送液用空気流路１４３ａ内の空気１５３の圧力Ｐ２Ａによって、第１の液体定量部１２５ａ内に満充填された液体１５１が、撥水バルブ１２７ａを介して第１の下流流路１３１ａに送液される（定量送液工程）。
【０１００】
この時、第１の分岐流路１１９ａ内の液体１５１は、第１の定量送液用空気流路１４３ａ内の空気１５３によって分岐部１５１側に押されるので、第１の液体定量部１２５ａ内に流出することはない。従って、第１の下流流路１３１ａに送液される液体１５１の容積は第１の液体定量部１２５ａの容積に等しく、正確に定量されて送液されることになる。
【０１０１】
また、上述したように、高粘度の高流路抵抗体１６５によって、第１の分岐流路１１９ａ、第２の分岐流路１１９ｂおよび液体貯留部１１３の間の流路抵抗値が増大している。従って、第１の定量送液用空気流路１４３ａ内の空気１５３の圧力で第１の液体定量部１２５ａ内の液体１５１が第１の下流流路１３１ａに送液されることによる、第２の分岐流路１１９ｂおよび第２の液体定量部１２５ｂ内に満充填された液体１５１の状態の影響は、非常に軽微である。
【０１０２】
さらに、定量送液工程において、マイクロポンプ２１１から連通口Ｐ１を介して液体貯留部１１３内の駆動液２１６に圧力をかけ続けることで、液体貯留部１１３方向への液体１５１の逆流に対する抑止効果が、より高まる。
【０１０３】
また、高抵抗流路１１７ａおよび１１７ｂの流路抵抗値を十分に高くしておけば、マイクロポンプ２１１によって液体貯留部１１３内の駆動液２１６に印加される圧力に多少バラツキが生じても、液体１５１の逆流量にはほとんど影響せず、安定した逆流防止機能が期待できる。この時の高抵抗流路１１７ａおよび１１７ｂの流路抵抗値は、液体貯留部１１３およびその上流の各流路の流路抵抗値よりも十分高いことが望ましい。
【０１０４】
図１２に、定量送液工程の途中での流路の状態を示す。第１の液体定量部１２５ａ内に満充填された液体１５１が、駆動液２１６に押された第１の定量送液用空気流路１４３ａ内の空気１５３に押されて、撥水バルブ１２７ａを介して第１の下流流路１３１ａに送液されている。この時、第２の分岐流路１１９ｂおよび第２の液体定量部１２５ｂ内に満充填された液体１５１の状態への影響は非常に軽微である。
【０１０５】
第２の液体定量部１２５ｂ内に満充填された液体１５１を第２の下流流路１３１ｂに送液する場合も同様であり、検体や試薬等の液体１５１を流路毎に個別に正確に分割、定量でき、さらに、分割、定量された各液体１５１を個別に独立して下流に送液することができる。
【０１０６】
上述したように、第３の実施の形態では、高流路抵抗体１６５および液体１５１の送液に駆動液２１６を注入するマイクロポンプ２１１を用い、駆動液２１６と高流路抵抗体１６５および液体１５１とが混じり合わないように、間に空気１５３を挟む構成にした。
【０１０７】
これによって、駆動液２１６からの圧力を高流路抵抗体１６５および液体１５１に伝達する空気１５３の量を一定の微少量に抑えることができるので、圧縮された空気１５３のダンパー成分による送液速度のバラツキや時間遅延等の送液の不安定要素を無くして、安定した送液を行うことができる。
【０１０８】
なお、高流路抵抗体１６５が水溶性でなければ、分割用空気流路１４１は必ずしも必要ではなく、高流路抵抗体１６５を駆動液２１６で直接送液してもよい。この場合、空気１５３のダンパー成分による送液速度のバラツキや時間遅延等の送液の不安定要素を排除することができ、より安定した分割、定量、送液を行うことができる。
【０１０９】
また、第１の実施の形態と同様に、分割用空気流路１４１、第１の定量送液用空気流路１４３ａおよび第２の定量送液用空気流路１４３ｂは必須ではなく、液体１５１と駆動液２１６との間に空気を介在させることができれば、なくてもよい。
【０１１０】
ここで、高流路抵抗体１６５について述べる。高流路抵抗体１６５は、送液される液体１５１よりも粘度が高ければ、その材料、組成は選ばない。粘度に関しては、送液される液体１５１に対して１桁程度以上粘度が高ければ、完全な逆流阻止はできなくても、逆流量を大幅に減らせるので、十分に効果が得られる。一般に、液体は温度が下がるほど粘度が増加する。また、高分子系の液体の場合、せん断速度によって粘度が変わる場合もある。このような場合でも、使用時における分岐部１１５での実効的な粘度が送液される液体の粘度よりも高ければ、本発明の効果は得られる。
【０１１１】
上述したように、第３の実施の形態によれば、液体貯留部に貯留された液体を、分岐部および複数の分岐流路を介して複数の液体定量部に送液し、複数の液体定量部に満充填して保持することで分割、定量する。同時に、液体貯留部の上流側に配置された高流路抵抗体貯留部に予め充填された高流路抵抗体も送液することで、液体の分割、定量後に、分岐部に粘度の高い高流路抵抗体を注入して、液体貯留部および複数の分岐流路間の流路抵抗値を増大させ、複数の液体定量部に保持された液体を下流に送液する。これによって、検体や試薬等の液体を流路毎に正確に分割、定量でき、さらに、分割、定量された各液体を個別に独立して送液することができ、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの分割定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【０１１２】
次に、上述した実施の形態に用いられるマイクロポンプ２１１の１例について、図１３を用いて説明する。マイクロポンプ２１１は、アクチュエータを設けた弁室の流出入孔に逆止弁を設けた逆止弁型のポンプなど各種のものが使用できるが、圧電素子を駆動源とするピエゾポンプを用いることが好適である。図１３は、マイクロポンプ２１１の構成の１例を示す模式図で、図１３（ａ）はピエゾポンプの１例を示した断面図、図１３（ｂ）はその上面図、図１３（ｃ）はピエゾポンプの他の例を示した断面図である。
【０１１３】
図１３（ａ）および（ｂ）において、マイクロポンプ２１１は、第１液室４０８、第１流路４０６、加圧室４０５、第２流路４０７および第２液室４０９が形成された基板４０２、基板４０２上に積層された上側基板４０１、上側基板４０１上に積層された振動板４０３、振動板４０３の加圧室４０５と対向する側に積層された圧電素子４０４と、圧電素子４０４を駆動するための図示しない駆動部とが設けられている。
【０１１４】
駆動部と圧電素子４０４の両面上の２つの電極とは、フレキシブルケーブル等による配線で接続されており、該配線を通じて駆動部の駆動回路により圧電素子４０４に駆動電圧を印加する構成となっている。第１液室４０８、第１流路４０６、加圧室４０５、第２流路４０７および第２液室４０９は、駆動液２１６で満たされる。
【０１１５】
１例として、基板４０２として、厚さ５００μｍの感光性ガラス基板を用い、深さ１００μｍに達するまでエッチングを行うことにより、第１液室４０８、第１流路４０６、加圧室４０５、第２流路４０７および第２液室４０９を形成している。第１流路４０６は幅を２５μｍ、長さを２０μｍとしている。また、第２流路４０７は幅を２５μｍ、長さを１５０μｍとしている。
【０１１６】
ガラス基板である上側基板４０１を基板４０２上に積層することにより、第１液室４０８、第１流路４０６、第２液室４０９および第２流路４０７の上面が形成される。上側基板４０１の加圧室４０５の上面に当たる部分は、エッチングなどにより加工されて貫通している。
【０１１７】
上側基板４０１の上面には、厚さ５０μｍの薄板ガラスからなる振動板４０３が積層され、その上に、例えば厚さ５０μｍのチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）セラミックス等からなる圧電素子４０４が積層され貼付されている。駆動部からの駆動電圧により、圧電素子４０４とこれに貼付された振動板４０３が振動し、これにより加圧室４０５の体積が増減する。
【０１１８】
第１流路４０６と第２流路４０７とは、幅および深さが同じで、長さが第１流路４０６よりも第２流路４０７の方が長くなっており、第１流路４０６では、差圧が大きくなると流路の出入り口およびその周辺で乱流が発生し、流路抵抗が増加する。一方、第２流路４０７では流路の長さが長いので差圧が大きくなっても層流になり易く、第１流路４０６に比べて差圧の変化に対する流路抵抗の変化割合が小さくなる。すなわち、差圧の大小によって第１流路４０６と第２流路４０７との液体の流れ易さの関係が変化する。これを利用して、圧電素子４０４に対する駆動電圧波形を制御して送液を行っている。
【０１１９】
例えば、圧電素子４０４に対する駆動電圧により、加圧室４０５の内方向へ素早く振動板４０３を変位させて、大きい差圧を与えながら加圧室４０５の体積を減少させ、次いで加圧室４０５から外方向へゆっくり振動板４０３を変位させて、小さい差圧を与えながら加圧室４０５の体積を増加させると、流体は加圧室４０５から第２液室４０９の方向（図１３（ａ）のＢ方向）へ送液される。
【０１２０】
逆に、加圧室４０５の外方向へ素早く振動板４０３を変位させて、大きい差圧を与えながら加圧室４０５の体積を増加させ、次いで加圧室４０５から内方向へゆっくり振動板４０３を変位させて、小さい差圧を与えながら加圧室４０５の体積を減少させると、流体は加圧室４０５から第１液室４０８の方向（図１３（ａ）のＡ方向）へ送液される。
【０１２１】
なお、第１流路４０６と第２流路４０７における差圧の変化に対する流路抵抗の変化割合の相違は、必ずしも流路の長さの違いによる必要はなく、他の形状的な相違に基づくものであってもよい。
【０１２２】
上記のように構成されたマイクロポンプ２１１によれば、ポンプの駆動電圧および周波数を変えることによって、所望する流体の送液方向、送液速度を制御できるようになっている。図１３（ａ）（ｂ）には図示されていないが、第１液室４０８には図１に示す駆動液タンク２１５につながるポートが設けられており、第１液室４０８は「リザーバ」の役割を演じ、ポートで駆動液タンク２１５から駆動液２１６の供給を受けている。第２液室４０９は図１に示したマイクロポンプユニット２１０の流路を形成し、その先に図１に示したチップ接続部２１３があり、図１に示したマイクロ検査チップ１００と繋がる。
【０１２３】
図１３（ｃ）において、マイクロポンプ２１１は、シリコン基板４７１、圧電素子４０４、基板４７４および図示しないフレキシブル配線で構成される。シリコン基板４７１は、シリコンウエハをフォトリソグラフィ技術により所定の形状に加工したものであり、エッチングにより加圧室４０５、ダイヤフラム４０３、第１流路４０６、第１液室４０８、第２流路４０７、および第２液室４０９が形成されている。加圧室４０５、第１流路４０６、第１液室４０８、第２流路４０７、および第２液室４０９は、駆動液２１６で満たされる。
【０１２４】
基板４７４には、第１液室４０８の上部にポート４７２が、第２液室４０９の上部にポート４７３がそれぞれ設けられており、例えばこのマイクロポンプ２１１をマイクロ検査チップ１００と別体とする場合には、ポート４７３を介してマイクロ検査チップ１００のポンプ接続部と連通させることができる。例えば、ポート４７２、４７３が穿孔された基板４７４と、マイクロ検査チップ１００のポンプ接続部近傍とを上下に重ね合わせることによって、マイクロポンプ２１１をマイクロ検査チップ１００に接続することができる。
【０１２５】
また、上述したように、マイクロポンプ２１１は、シリコンウエハをフォトリソグラフィ技術により所定の形状に加工したものであるため、１枚のシリコン基板上に複数のマイクロポンプ２１１を形成することも可能である。この場合、マイクロ検査チップ１００と接続するポート４７３の反対側のポート４７２には、駆動液タンク２１５が接続されていることが望ましい。マイクロポンプ２１１が複数個ある場合、それらのポート４７２は、共通の駆動液タンク２１５に接続されていてもよい。
【０１２６】
上述したマイクロポンプ２１１は、小型で、マイクロポンプ２１１からマイクロ検査チップ１００までの配管等によるデッドボリュームが小さく、圧力変動が少ないうえに瞬時に正確な吐出圧力制御が可能なことから、駆動制御部２７０での正確な送液制御が可能である。
【０１２７】
本発明におけるマイクロ検査チップ１００の実施の形態では、第１の液体定量部１２５ａおよび第２の液体定量部１２５ｂの両端に、撥水バルブ１２３ａ、１２３ｂ、１２７ａおよび１２７ｂを設けている。ここで、撥水バルブの一般的な構造と動作について、図１４を用いて説明する。図１４は、撥水バルブの一般的な構造と動作について説明するための模式図で、図１４（ａ）は液体の送液が撥水バルブで遮断されている状態を、図１４（ｂ）は撥水バルブを越えて送液されている状態を示す。
【０１２８】
図１４（ａ）において、撥水バルブ５０１は、細径の送液制御通路５１１で構成されている。送液制御通路５１１とは、その断面積Ｓ１（送液方向に対して垂直な断面の断面積）が、上流側流路５２１の断面積Ｓ２および下流側流路５２３の断面積Ｓ３よりも小さい細流路である。
【０１２９】
流路壁５３１がプラスチック樹脂などの撥水性の材質で形成されている場合には、上流側流路５２１内に充填された液体５４１は、弱い送液圧力Ｐ１（例えば３ｋＰａ程度）で送液制御通路５１１内に流入し、送液制御通路５１１と下流側流路５２３との境界部の流路壁５３１との表面張力の差によって、下流側流路５２３へ通過することが規制される。
【０１３０】
図１４（ｂ）において、下流側流路５２３へ液体５４１を流出させる際には、マイクロポンプ（図示せず）によって所定圧力以上の送液圧力Ｐ２（例えば１０ｋＰａ程度）を加え、これによって表面張力に抗して液体５４１を送液制御通路５１１から下流側流路５２３へ押し出す。液体５４１が下流側流路５２３へ流出した後は、液体５４１の先端部を下流側流路５２３へ押し出すのに要した送液圧力Ｐを維持せずとも、液体５４１が下流側流路５２３へ流れていく。
【０１３１】
すなわち、上流側流路５２１から下流側流路５２３への正方向への送液圧力が、所定圧力Ｐ２に達するまでは送液制御通路５１１から先への液体５４１の通過が遮断され、所定圧力Ｐ２以上の送液圧力が加わることにより、液体５４１は送液制御通路５１１を通過する。
【０１３２】
上述したように、上流側流路５２１および下流側流路５２３と送液制御通路５１１のサイズとは、上流側流路５２１および下流側流路５２３への液体５４１の通過を規制できれば特に限定されないが、１例として、縦横が１５０μｍ×３００μｍの上流側流路５２１および下流側流路５２３に対して、縦横が２５μｍ×２５μｍ程度となるように送液制御通路５１１が形成される。
【０１３３】
また、液体５４１が送液制御通路５１１を通過するのを規制するための送液圧力差（Ｐ２−Ｐ１）を大きくするために、下流側流路５２３の送液制御通路５１１と接する部分の流路壁５３１の壁面５３１ａは、図１４に示したように、送液制御通路５１１に対して直角に立ち上がっていることが望ましい。
【０１３４】
以上に述べたように、本発明によれば、液体貯留部に貯留された液体を、分岐部および複数の分岐流路を介して複数の液体定量部に送液し、複数の液体定量部に満充填して保持することで分割、定量する。その後、分岐部に粘度の高い高流路抵抗体を注入して液体貯留部および複数の分岐流路間の流路抵抗値を増大させ、複数の液体定量部に保持された液体を下流に送液する。これによって、検体や試薬等の液体を流路毎に正確に分割、定量でき、さらに、分割、定量された各液体を個別に独立して送液することができ、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの分割定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【０１３５】
なお、本発明に係るマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの分割定量送液方法および検査装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明における検査装置の１例を示す模式図である。
【図２】本発明におけるマイクロ検査チップの第１の実施の形態の構成を示す模式図である。
【図３】第１の実施の形態における液体の分割定量送液方法を示すフローチャートである。
【図４】分割送液工程が完了した時点での流路の状態を示す模式図である。
【図５】流路抵抗値増大工程が完了した時点での流路の状態を示す模式図である。
【図６】定量送液工程の途中での流路の状態を示す模式図である。
【図７】マイクロ検査チップの第２の実施の形態の構成を示す模式図である。
【図８】第２の実施の形態における液体の分割定量送液方法を示すフローチャートである。
【図９】流路抵抗値増大工程が完了した時点での流路の状態を示す模式図である。
【図１０】マイクロ検査チップの第３の実施の形態の構成を示す模式図である。
【図１１】第３の実施の形態における液体の分割定量送液方法を示すフローチャートである。
【図１２】定量送液工程の途中での流路の状態を示す模式図である。
【図１３】マイクロポンプの構成の１例を示す模式図である。
【図１４】撥水バルブの一般的な構造と動作について説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１  検査装置
１００  マイクロ検査チップ
１０１  流路基板
１０３  天板
１１１ａ  第１の流路
１１１ｂ  第２の流路
１１３  液体貯留部
１１３ｉ  液体注入口
１１３ｓ  封止部材
１１５  分岐部
１１７ａ  第１の高抵抗流路
１１７ｂ  第２の高抵抗流路
１１９ａ  第１の分岐流路
１１９ｂ  第２の分岐流路
１２１ａ  第１の細流路
１２１ｂ  第２の細流路
１２３ａ  撥水バルブ
１２３ｂ  撥水バルブ
１２５ａ  第１の液体定量部
１２５ｂ  第２の液体定量部
１２７ａ  撥水バルブ
１２７ｂ  撥水バルブ
１３１ａ  第１の下流流路
１３１ｂ  第２の下流流路
１４１  分割用空気流路
１４３ａ  第１の送液用空気流路
１４３ｂ  第２の送液用空気流路
１４５  連結流路
１５１  液体
１５３  空気
１６１  高流路抵抗体貯留部
１６３  高流路抵抗体注入路
１６５  高流路抵抗体
１７１、１７３ａ、１７３ｂ  空気流路
１７５ａ、１７５ｂ  分割送液用流路
２１０  マイクロポンプユニット
２１１  マイクロポンプ
２１３  チップ接続部
２１５  駆動液タンク
２１６  駆動液
２１７  駆動液供給部
２３０  加熱冷却ユニット
２３１  冷却部
２３３  加熱部
２５０  検出部
２５１  光源
２５３  受光素子
２５５  検出領域
２７０  駆動制御部
Ａ１、Ａ２、Ａ３  大気開放穴
Ｂａ、Ｂｂ  開閉バルブ
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６  （マイクロポンプ２１１との）連通口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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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