(57)【要約】【課題】マイクロポンプの特性バラツキを簡単な方法で補正し、所定の流量で駆動液をマイクロチップに送液する反応検出装置を提供する。【解決手段】ポンプと、駆動手段と、流量検出手段と、記憶手段と、目標流量設定手段と、駆動条件算出手段と、制御手段と、を有し、制御手段は、駆動条件算出手段が求めた駆動条件に基づいて駆動手段を制御してマイクロチップに流体を注入することを特徴とする反応検出装置。【選択図】図８
2009216560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を中間流路からマイクロチップに注入するポンプと、
前記ポンプを駆動する駆動手段と、
前記中間流路に沿って配置された前記流体の流量に対応する信号を出力する流量検出手段と、
前記ポンプの圧力流量特性を記憶する記憶手段と、
前記圧力流量特性に基づいて目標無負荷流量を設定する目標流量設定手段と、
前記中間流路の前記マイクロチップ側を開放した状態で前記ポンプを駆動して前記流体を移動させ、前記流量検出手段の出力に基づいて前記目標無負荷流量が得られる前記駆動手段の駆動条件を求める駆動条件算出手段と、
前記駆動手段を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記駆動条件算出手段が求めた前記駆動条件に基づいて前記駆動手段を制御して前記マイクロチップに前記流体を注入することを特徴とする反応検出装置。
【請求項２】
前記駆動条件は、前記駆動手段が発生する駆動電圧の最大電圧であることを特徴とする請求項１に記載の反応検出装置。
【請求項３】
前記駆動条件は、前記駆動手段が発生する駆動電圧の立ち上がり時間であることを特徴とする請求項１に記載の反応検出装置。
【請求項４】
前記駆動条件は、前記駆動手段が発生する駆動電圧の立ち下がり時間であることを特徴とする請求項１に記載の反応検出装置。
【請求項５】
前記駆動条件は、前記駆動手段が発生する駆動電圧の周波数であることを特徴とする請求項１に記載の反応検出装置。
【請求項６】
前記駆動条件は、前記駆動手段が発生する駆動電圧波形のデューティ比であることを特徴とする請求項１に記載の反応検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は反応検出装置に関する。
【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、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、センサなど）を微細化して１チップ上に集積化したシステムが開発されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
これはμ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ  ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ：マイクロ総合分析システム）、バイオリアクタ、ラボ・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。現実には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されたミクロ化分析システムは、コスト、必要試量、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ことによる恩恵は多大と言える。
【０００４】
臨床検査を始めとする各種検査を行う現場では、場所を選ばず迅速に結果を出すこれらの検査チップにおける分析の定量性、解析の精度、経済性などが重要視されている。一方、検査チップではそのサイズ、形態からの厳しい制約を受けるため、シンプルな構成で、高い信頼性の送液システムを確立することが要求される。
【０００５】
マイクロポンプとしては、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、例えば、特許文献１に開示されているように、ピエゾポンプを用いることが好適である。ピエゾポンプによれば、例えば、ポンプの駆動電圧および周波数を変えることによって、液体の送液方向、送液速度を制御できるようになっている。
【０００６】
ところで、検体と試薬などが収容された検査チップを、上記のマイクロポンプなどを備えた流体制御検出装置内により検査するマイクロ総合分析システムでは、検体や試薬の必要量をできるだけ少なくすることが求められている。また、これに加えて短時間で適正な分析を終了させることが求められている。
【０００７】
このような要求に答えるには、マイクロポンプによる駆動液の送液の安定化を図らなければならない。マイクロ総合分析システムでは、流速、流量などが一定に保持されていないと、分析結果に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００８】
さて、マイクロポンプによって流体を流路に送出するに際して、流路内に流体の存在しない初期状態から流体の送出を開始する場合では、送出された流体によって流路が時間の経過とともに徐々に満たされていくことになる。そのため、マイクロポンプの負荷である流路抵抗値が時間とともに徐々に増加することになり、その結果、マイクロポンプが送出する流体の流速つまり流量が徐々に低下していくという問題がある。つまり、流量の目標値を定めてそれに応じた駆動電圧をマイクロポンプに供給している場合でも、流路抵抗値の変化によって流量が目標値からずれてくるという問題がある。
【０００９】
この問題の解決の従来における一般的な手法は、流量センサを用いて流量を計測し、計測値に基づいてフィードバック制御を行うことである。例えば、検査チップ本体内の駆動液の流れ方向の上流側に、駆動液の流れ速度などの情報を得るための検出装置を設け、検出した結果に基づいて流量を調整する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
また、マイクロポンプの作動による流路中の流体の量の変化に基づく流路抵抗の変化の予測値に関する情報を取得し、取得した前記情報に基づいて前記マイクロポンプを駆動するための電気信号を制御し、これにより前記流路における流量が目標値となるように制御する方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−３２２０９９号公報
【特許文献２】特開２００６−２７５７３４号公報
【特許文献３】特開２００４−２７０５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献２に開示されている方法では、検査チップ本体内にセンサを設けるため使い捨てられる検査チップの構成が複雑になり高価なものになってしまう。
【００１２】
また、特許文献３に開示されている方法では、マイクロポンプの性能はバラツキが大きいため、バラツキの上限または下限レベルの性能のマイクロポンプの場合は駆動液を所望の流量に安定して制御することが難しかった。また、経時変化によりマイクロポンプの性能が変化すると所望の流量に制御することができなかった。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、マイクロポンプの特性バラツキを簡単な方法で補正し、所定の流量で駆動液をマイクロチップに送液する反応検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。
１．
流体を中間流路からマイクロチップに注入するポンプと、
前記ポンプを駆動する駆動手段と、
前記中間流路に沿って配置された前記流体の流量に対応する信号を出力する流量検出手段と、
前記ポンプの圧力流量特性を記憶する記憶手段と、
前記圧力流量特性に基づいて目標無負荷流量を設定する目標流量設定手段と、
前記中間流路の前記マイクロチップ側を開放した状態で前記ポンプを駆動して前記流体を移動させ、前記流量検出手段の出力に基づいて前記目標無負荷流量が得られる前記駆動手段の駆動条件を求める駆動条件算出手段と、
前記駆動手段を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記駆動条件算出手段が求めた前記駆動条件に基づいて前記駆動手段を制御して前記マイクロチップに前記流体を注入することを特徴とする反応検出装置。
２．
前記駆動条件は、前記駆動手段が発生する駆動電圧の最大電圧であることを特徴とする１に記載の反応検出装置。
３．
前記駆動条件は、前記駆動手段が発生する駆動電圧の立ち上がり時間であることを特徴とする１に記載の反応検出装置。
４．
前記駆動条件は、前記駆動手段が発生する駆動電圧の立ち下がり時間であることを特徴とする１に記載の反応検出装置。
５．
前記駆動条件は、前記駆動手段が発生する駆動電圧の周波数であることを特徴とする１に記載の反応検出装置。
６．
前記駆動条件は、前記駆動手段が発生する駆動電圧波形のデューティ比であることを特徴とする１に記載の反応検出装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、中間流路のマイクロチップ側を開放した状態でポンプを駆動して流体を移動させ、中間流路に設けた流量検出手段の出力に基づいて目標流量が得られる駆動条件を求め、該駆動条件に基づいてマイクロチップに流体を注入する。したがって、マイクロポンプの特性バラツキを簡単な方法で補正し、所定の流量で駆動液をマイクロチップに送液する反応検出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】
【００１６】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態における反応検出装置８０の外観図である。
【００１８】
反応検出装置８０はマイクロチップ１に予め注入された検体と、試薬との反応を自動的に検出し、表示部８４に結果を表示する装置である。筐体８２には挿入口８３があり、マイクロチップ１を挿入口８３に差し込んで筐体８２の内部にセットするようになっている。
【００１９】
なお、挿入口８３はマイクロチップ１を挿入時に接触しないように、マイクロチップ１の厚みより十分高さがある。８５はメモリカードスロット、８６はプリント出力口、８７は操作パネル、８８は入出力端子である。
【００２０】
検査担当者は図１の矢印方向にマイクロチップ１を挿入し、操作パネル８７を操作して検査を開始させる。筐体８２の内部では、制御手段の指令により図１には図示せぬマイクロポンプユニット５がマイクロチップ１に駆動液等の液体を注入し、マイクロチップ１内の反応の検査が自動的に行われる。検査が終了すると液晶パネルなどで構成される表示部８４に結果が表示される。検査結果は操作パネル８７の操作により、プリント出力口８６よりプリントを出力したり、メモリカードスロット８５に挿入されたメモリカードに記憶することができる。また、外部入出力端子８８から例えばＬＡＮケーブルを使って、パソコンなどにデータを保存することができる。
【００２１】
検査担当者は、検査終了後、マイクロチップ１を挿入口８３から取り出す。
【００２２】
次に、本発明の実施形態に係わるマイクロポンプユニット５の一例について、図２を用いて説明する。
【００２３】
図２（ａ）は本発明に係わるマイクロポンプユニット５の平面図であり、図２（ｂ）は左側面図、図２（ｃ）は右側面図である。また、図２（ｄ）は図２（ａ）にＡ−Ａで示す部分の断面図である。
【００２４】
図２に示すようにマイクロポンプユニット５は、第１の基板１１、第２の基板１２から成る。なお、図２（ａ）において、第１の基板１１に設けられた溝部を点線で図示している。
【００２５】
図２（ａ）のＡ−Ａで示す部分が一つのマイクロポンプＭＰを構成しており、後に説明するマイクロポンプ機構によって、例えば入出力口１４５から吸入した液体を入出力口１４６から吐出する。あるいは、逆方向に入出力口１４６から吸入した液体を入出力口１４５から吐出することもできる。図２（ａ）の例では、第１の基板１１に８つのマイクロポンプＭＰが形成されている。これらのマイクロポンプＭＰは互いに同じ構造であるから、以下においては図２（ｄ）を用いてその構造を説明する。
【００２６】
第１の基板１１は、例えば幅１７ｍｍ、奥行き３５ｍｍ、厚み０．２ｍｍの大きさの長方形のシート状である。図２（ｄ）に示すように、第１の基板１１に形成された各マイクロポンプＭＰは、ポンプ室１２１、ダイヤフラム１２２、第１絞り流路１２３、第１流路１２４、第２絞り流路１２５、および第２流路１２６を有する。
【００２７】
第１の基板１１は、例えばシリコンウエハを公知のフォトリソグラフィー工程で所定の形状に加工して形成する。つまり、パターニングされたシリコン基板をＩＣＰドライエッチング装置を用いて所定の深さまでエッチングする。
【００２８】
エッチング工程の後、ダイシングを行ってシリコンウエハから所定の外形形状に第１の基板１１を切り出す。第１の基板１１の厚みは例えば０．２ｍｍ程度である。
【００２９】
図２（ｄ）に示すように、ダイヤフラム１２２の外側の面には、圧電素子１１２が接着されている。圧電素子１１２の駆動のための２つの電極は、圧電素子１１２の両側の表面に引き出され、図示せぬフレキシブル配線と接続される。圧電素子１１２には例えばピエゾアクチュエータなどを用いる。
【００３０】
第２の基板１２は、第１の基板１１に形成された各マイクロポンプＭＰの流路等を第１の基板１１に密着して覆う必要がある。そのため、第２の基板１２の熱膨張率は第１の基板１１にできるだけ近いことが望ましい。第１の基板１１の材料がシリコンの場合、例えば、パイレックス（登録商標）ガラス（Ｐｙｒｅｘ  はＣｏｒｎｉｎｇ  Ｇｌａｓｓ  Ｗａｒｋｓ社の登録商標）、テンパックスガラス（Ｔｅｍｐａｘ  は  Ｓｃｈｏｔｔ  Ｇｌａｓｗｅｒｋ社の登録商標）などが用いられる。これらは熱膨張率がシリコン基板とほぼ同じである。第２の基板１２の形状は、例えば、第１の基板１１と同じ幅１７ｍｍ、奥行き３５ｍｍであり、厚みは１ｍｍである。
【００３１】
次に、超音波加工などの方法を用いて、第２の基板１２に入出力口１４５、入出力口１４６の孔開け加工を行う。孔開け加工の後、第２の基板１２は第１の基板１１と２つの辺が一致するように位置合わせを行って、例えば陽極接合により接合する。
【００３２】
このようにしてマイクロポンプユニット５を作製することができる。マイクロポンプユニット５は、上に述べたマイクロポンプＭＰの作動によって、一方の入出力口１４５から液体を吸い込み、他方の入出力口１４６から液体を吐出する。また、圧電素子１１２に印加する駆動電圧を制御することによって、液体の吸入と吐出の方向を逆にすることができる。なお、第１の基板１１それ自体の構造については、従来の技術の項で述べた特開２００１−３２２０９９号を参照することができる。
【００３３】
次にマイクロポンプユニット５の動作原理について説明する。
【００３４】
第２絞り流路１２５は、その流入側と流出側との差圧が零に近いときは流路抵抗が低いが、差圧が大きくなると流路抵抗が大きくなる。つまり圧力依存性が大きい。第１絞り流路１２３は、差圧が零に近いときの流路抵抗は第２絞り流路１２５の場合よりも大きいが、圧力依存性がほとんどなく、差圧が大きくなっても流路抵抗は余り変化せず、差圧が大きい場合に流路抵抗が第２絞り流路１２５よりも小さくなる。
【００３５】
このような流路抵抗特性は、流路を流れる液体（流体）が、差圧の大きさに応じて乱流となるようにするか、または差圧にかかわりなく常に層流となるようにするか、によって得ることが可能である。具体的には、例えば、第２絞り流路１２５を流路長の短いオリフィスとし、第１絞り流路１２３を第２絞り流路１２５と内径が同じで流路長の長いノズルとすることによって実現することが可能である。
【００３６】
第１絞り流路１２３と第２絞り流路１２５のこのような流路抵抗特性を利用して、ポンプ室１２１に圧力を発生させるとともに、その圧力の変化の割合を制御することによって、流路抵抗の低い方に液体を吐出するようなポンプ作用を実現することができる。
【００３７】
つまり、ポンプ室１２１の圧力を上昇させるとともに、その変化の割合を大きくしておけば、差圧が大きくなって第２絞り流路１２５の流路抵抗の方が第１絞り流路１２３の流路抵抗よりも大きくなり、ポンプ室１２１内の液体は第１絞り流路１２３から吐出する（吐出工程）。そして、ポンプ室１２１の圧力を下降させるとともに、その変化の割合を小さくすれば、差圧が小さく維持されて第１絞り流路１２３の流路抵抗の方が第２絞り流路１２５の流路抵抗よりも大きくなり、第２絞り流路１２５からポンプ室１２１内に液体が流入する（吸入工程）。
【００３８】
これとは逆に、ポンプ室１２１の圧力を上昇させるとともに、その変化の割合を小さくすれば、差圧が小さく維持されて第１絞り流路１２３の流路抵抗の方が第２絞り流路１２５の流路抵抗よりも大きくなり、ポンプ室１２１内の液体は第２絞り流路１２５から吐出する（吐出工程）。そして、ポンプ室１２１の圧力を下降させるとともに、その変化の割合を大きくすれば、差圧が大きくなって第１絞り流路１２３の流路抵抗の方が第２絞り流路１２５の流路抵抗よりも小さくなり、第１絞り流路１２３からポンプ室１２１内に液体が流入する（吸入工程）。
【００３９】
このようなポンプ室１２１の圧力制御は、圧電素子１１２に供給する駆動電圧を制御し、ダイヤフラム１２２の変形の量およびタイミングを制御することによって実現される。
【００４０】
図３は圧電素子１１２に供給する駆動電圧Ｅと流量Ｑの関係を示す説明図である。圧電素子１１２に高い駆動電圧を印加するとポンプ室１２１の圧力が高まるものとする。
【００４１】
図３（ａ−１）に示す波形では立ち上がり時間Ｔ１＜立ち下がり時間Ｔ３なので、ポンプ室１２１の圧力が上昇するときの変化の割合は、ポンプ室１２１の圧力が下降するときの変化の割合より大きい。したがって、前述の様にポンプ室１２１内の液体は第１絞り流路１２３から吐出する。
【００４２】
図３（ａ−２）は流路１２３から吐出された液体の、流路１２４における流量Ｑの一例を示している。立ち上がり時間Ｔ１の期間、ポンプ室１２１の圧力が急に上昇するので流路１２４を流れる流量Ｑも急に上昇する。Ｔ２の休止期間の後、立ち下がり時間Ｔ３の期間はポンプ室１２１の圧力が緩やかに下降すると、おもに第２絞り流路１２５からポンプ室１２１内に液体が流入し、一部が第１絞り流路１２３からポンプ室１２１内に流入する。そのため、流量Ｑは緩やかに減少する。しかし、立ち下がり時間Ｔ３の期間に減少する流量Ｑは立ち上がり時間Ｔ１の期間に流入した流量Ｑより少なく、Ｔ４の休止期間においては、初期状態よりも流量Ｑが増加している。このようにＴ１からＴ４のサイクルを繰り返すことにより流量Ｑは増加していく。
【００４３】
一方、図３（ｂ−１）に示す波形では立ち下がり時間Ｔ７＜立ち上がり時間Ｔ５なので、ポンプ室１２１の圧力が上昇するときの変化の割合は、ポンプ室１２１の圧力が下降するときの変化の割合より小さい。したがって、前述の様に第１絞り流路１２３からポンプ室１２１内に液体が流入する。
【００４４】
図３（ｂ−２）は流路１２３から吸入された液体の、流路１２４における流量Ｑの一例を示している。立ち上がり時間Ｔ５の期間、ポンプ室１２１の圧力が緩やかに上昇すると、おもに第２絞り流路１２５から液体が吐出し、一部が第１絞り流路１２３から吐出する。そのため、流量Ｑは緩やかに増加する。一方、Ｔ６の休止期間の後、立ち下がり時間Ｔ７の期間においてポンプ室１２１の圧力が急に下降すると、第１絞り流路１２３からポンプ室１２１内に液体が流入する。そのため、流量Ｑは急に減少する。しかし、Ｔ５の期間に増加する流量Ｑは立ち下がり時間Ｔ７の期間に吐出した流量Ｑより少なく、Ｔ８の休止期間においては、初期状態よりも流量Ｑが減少している。このようにＴ５からＴ８のサイクルを繰り返すことにより流量Ｑは減少していく。
【００４５】
図３において、圧電素子１１２に印加する最大電圧ｅ１は、数ボルトから数十ボルト程度、最大で１００ボルト程度である。また、時間Ｔ１，Ｔ７は２０μｓ程度、時間Ｔ２，Ｔ６は０〜数μｓ程度、時間Ｔ３，Ｔ５は６０μｓ程度である。時間Ｔ４，Ｔ８は０であってもよい。駆動電圧Ｅの周波数は１１ｋＨｚ程度である。図３（ａ−１）および図３（ｂ−１）に示す駆動電圧Ｅによって、流路２３には、例えば図３（ａ−２）および図３（ｂ−２）に示すような流量が得られる。なお、図３（ａ−２）および図３（ｂ−２）における流量曲線は、ポンプ動作によって得られる流量を模式的に示したもので、実際には流体の慣性振動が重畳する。したがって、これら図に示された流量曲線に振動成分が重畳された曲線が実際に得られる流量を示すこととなる。
【００４６】
図４は圧電素子１１２に供給する駆動電圧Ｅの最大電圧ｅ１をパラメータとしたときの流量Ｑ、圧力Ｐの関係を示す説明図である。圧力Ｐは入出力口１４６から液体を吐出する圧力である。なお、駆動電圧Ｅのその他のパラメータは一定である。図４を用いて、マイクロポンプＭＰの特性バラツキについて説明する。
【００４７】
横軸は図３に示す駆動電圧Ｅの最大電圧ｅ１（Ｖ）、縦軸は流量Ｑまたは圧力Ｐである。図４ではマイクロポンプＭＰの駆動特性のバラツキの例をＡ、Ｂ、Ｃで示している。特性例ＢのマイクロポンプＭＰは平均的な特性、特性例ＡのマイクロポンプＭＰはバラツキの上限の特性、特性例ＣのマイクロポンプＭＰはバラツキの下限の特性を示すものとする。
【００４８】
図４の例では平均的なＢの特性のマイクロポンプＭＰは、最大電圧ｅ１が４０Ｖのとき流量Ｑが４００ｎｌ／ｓであり、Ａの特性のマイクロポンプＭＰは、最大電圧ｅ１が４０Ｖのとき流量Ｑが６００ｎｌ／ｓである。このように、ピエゾアクチュエータなどの圧電素子１１２は、特性のバラツキが大きく所定の流量Ｑまたは圧力Ｐを得るためには最大電圧ｅ１を調整する必要がある。
【００４９】
図４の例では、Ａの特性のマイクロポンプＭＰの流量Ｑを、Ｂの特性のマイクロポンプＭＰと同じ４００ｎｌ／ｓにするためは、最大電圧ｅ１を３０Ｖにすれば良い。また、Ｃの特性のマイクロポンプＭＰの流量Ｑを、Ｂの特性のマイクロポンプＭＰと同じ４００ｎｌ／ｓにするためは、最大電圧ｅ１を５０Ｖにすれば良い。このように各マイクロポンプＭＰを駆動する駆動電圧Ｅの最大電圧ｅ１などのパラメータを調整すれば、所望の流量Ｑや圧力Ｐが得られる。
【００５０】
図５はマイクロポンプＭＰの圧力流量特性を説明するグラフである。横軸はマイクロポンプＭＰの吐出する液体の発生する圧力Ｐであり縦軸は流量Ｑである。図５では、図４で説明したＡ、Ｂ、Ｃで示す特性のマイクロポンプＭＰの最大電圧ｅ１が４０Ｖのときの圧力流量特性例を図示している。
【００５１】
Ａ、Ｂ、Ｃの３つの直線の傾きはほぼ同じであり平行である。Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２は圧力Ｐ＝０のときの流量すなわち無負荷流量を示している。
【００５２】
Ｒ１、Ｒ２で示す直線はマイクロチップ１の流路抵抗である。この例ではＲ１の方がＲ２より小さく流路抵抗が低い。例えばＲ１はマイクロチップ１の流路入り口付近の流路抵抗、Ｒ２は奥の流路の流路抵抗である。
【００５３】
流路抵抗の直線と圧力流量特性の直線が交わる点が、圧力流量特性を持つマイクロポンプＭＰで流路に液体を注入したときの、その流路抵抗を持つ流路の流量Ｑと圧力Ｐを示している。例えば図５では、流路抵抗Ｒ２の直線とＡの特性の直線が交わる点は、流量がＱＬ０であり、Ａの特性のマイクロポンプＭＰで流路に液体を注入するとＱＬ０の流量が得られることを示している。同様に、Ｂの特性の直線が交わる点は、流量がＱＬ１であり、Ｂの特性のマイクロポンプＭＰで流路抵抗Ｒ２の流路に液体を注入するとＱＬ１の流量が得られることを示している。また、Ｃの特性の直線が交わる点は、流量がＱＬ２であり、Ｃの特性のマイクロポンプＭＰで流路抵抗Ｒ２の流路に液体を注入するとＱＬ２の流量が得られることを示している。
【００５４】
ＱＬ０、ＱＬ１、ＱＬ２はすべて最大電圧ｅ１が４０Ｖのときの流量である。図４で説明したように駆動電圧Ｅのパラメータを調整すれば、Ａの特性のマイクロポンプＭＰをＢの特性のマイクロポンプＭＰとほぼ同じ圧力流量特性にすることもできる。例えば流路抵抗Ｒ２の流路の目標流量がＱＬ１のとき、最大電圧ｅ１を３０Ｖに下げてＡの特性のマイクロポンプＭＰを駆動し流路抵抗Ｒ２の流路の流量をＱＬ１にすることができる。
【００５５】
このようなばらつき補正を行う方法としては、マイクロチップ１の流路の流量を計測してフィードバックする方法が一般には用いられるが、マイクロチップ１にセンサ等を設ける必要があり、構成が複雑でコスト高になる。
【００５６】
本発明では、所定の流路抵抗の流路の流量ＱＬ１と無負荷流量Ｑ１が比例することに着目し、無負荷流量がＱ１になるマイクロポンプＭＰを駆動する駆動波形のパラメータの条件を予め求め、マイクロポンプＭＰの特性バラツキを補正する。無負荷流量がＱ１になる圧力流量特性でマイクロポンプＭＰを駆動する駆動波形のパラメータは後に説明する簡単な方法で求められるので、求めた駆動条件でマイクロポンプＭＰを駆動すると所定の流路の流量を目標流量のＱＬ１にすることができる。
【００５７】
図４、図５では調整する駆動波形のパラメータとして最大電圧ｅ１を調整する例を説明したが調整するパラメータは最大電圧ｅ１に限定されるものではなく、他のパラメータでも良い。次に、調整するパラメータの他の例を説明する。
【００５８】
図６は圧電素子１１２に供給する駆動電圧波形の立ち上がり時間Ｔ１、立ち下がり時間Ｔ２と流量Ｑ、圧力Ｐの関係を示す説明図である。
【００５９】
図６（ａ）は図３（ａ−１）に図示する駆動電圧Ｅの波形の一周期分を図示している。
【００６０】
図６（ｂ）はマイクロポンプＭＰの性能データの一つである駆動電圧Ｅの立ち上がり時間Ｔ１と流量Ｑ、圧力Ｐとの関係を示すグラフである。Ｔ２〜Ｔ４が一定条件のとき、図６（ｂ）のように立ち上がり時間Ｔ１の期間を変更することにより流量Ｑまたは圧力Ｐを制御することができる。図６（ｂ）では立ち上がり時間Ｔ１がＴ１0のとき最大であり、Ｔ１0を超えても、またＴ１0未満でも流量Ｑ、圧力Ｐが減少する。
【００６１】
図６（ｂ）のグラフは各マイクロポンプ毎に立ち上がり時間Ｔ１以外の条件を一定にして流量Ｑ、圧力Ｐを測定することで得られる。例えば、最大電圧ｅ１が４０Ｖ、時間Ｔ２は２μｓ、時間Ｔ３は６０μｓ、時間Ｔ４は１μｓという条件で立ち上がり時間Ｔ１を変えてマイクロポンプＭＰを駆動し、流量Ｑ、圧力Ｐを測定する。
【００６２】
このようにして流量Ｑまたは圧力Ｐを測定すると図６（ｂ）のような性能データのグラフが得られる。
【００６３】
図６（ｃ）はマイクロポンプＭＰの性能データの一つである駆動電圧波形の立ち下がり期間Ｔ３と流量Ｑ、圧力Ｐの関係を示すグラフである。同様に、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４を一定条件にして立ち下がり時間Ｔ３を変えてマイクロポンプＭＰを駆動し、流量Ｑ、圧力Ｐを測定することで得られる。
【００６４】
このようにして得られたデータを、横軸を圧力Ｐ、縦軸を流量Ｑとしてプロットすると図５のような圧力流量特性のグラフが得られる。立ち上がり時間Ｔ１、立ち下がり期間Ｔ３をパラメータとした場合も、最大電圧ｅ１をパラメータとした図５の場合と同様に、それぞれのマイクロポンプＭＰの圧力流量特性のグラフの傾きはほぼ同じである。また、パラメータである立ち上がり時間Ｔ１、立ち下がり期間Ｔ３を調整することによって圧力流量特性を平行移動させて所望の圧力流量特性にすることができる。
【００６５】
また、駆動電圧波形の周波数やデューティ比をパラメータとした場合も、それぞれ同様に傾きは同じでパラメータを調整することによって圧力流量特性を平行移動させて所望の圧力流量特性にすることができる。
【００６６】
さらに、図３に示すマイクロポンプＭＰの駆動電圧Ｅの波形の期間立ち上がり時間Ｔ５、立ち下がり時間Ｔ７をパラメータとした場合も、同様である。
【００６７】
次に、本発明の実施形態に係わるマイクロチップ１の一例について、図７を用いて説明する。
【００６８】
図７（ａ）、図７（ｂ）はマイクロチップ１の外観図である。図７（ａ）において矢印は、後述する筐体８２にマイクロチップ１を挿入する挿入方向であり、図７（ａ）は挿入時にマイクロチップ１の上面となる面を図示している。図７（ｂ）はマイクロチップ１の側面図である。
【００６９】
図７（ａ）の検出部の窓１１１ａと検出部の流路１１１ｂは検体と試薬の反応を光学的に検出するために設けられており、ガラスや樹脂などの透明な部材で構成されている。１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅは内部の微細流路に連通する駆動液注入部であり、各駆動液注入部１１０から駆動液を注入し内部の試薬等を駆動する。２１３はマイクロチップ１に検体を注入するための検体注入部である。
【００７０】
図７（ｂ）に示すように、マイクロチップ１は溝形成基板１０８と、溝形成基板１０８を覆う被覆基板１０９から構成されている。次に、マイクロチップ１を構成する溝形成基板１０８と被覆基板１０９に用いる材料について説明する。
【００７１】
マイクロチップ１は、加工成形性、非吸水性、耐薬品性、耐候性、コストなどに優れていることが望まれており、マイクロチップ１の構造、用途、検出方法などを考慮して、マイクロチップ１の材料を選択する。その材料としては従来公知の様々なものが使用可能であり、個々の材料特性に応じて通常は１以上の材料を適宜組み合わせて、基板および流路エレメントが成形される。
【００７２】
特に、多数の測定検体、とりわけ汚染、感染のリスクのある臨床検体を対象とするチップは、ディスポーサブルタイプであることが望ましい。そのため、量産可能であり、軽量で衝撃に強く、焼却廃棄が容易なプラステック樹脂、例えば、透明性、機械的特性および成型性に優れて微細加工がしやすいポリスチレンが好ましい。また、例えば分析においてチップを１００℃近くまで加熱する必要がある場合には、耐熱性に優れる樹脂（例えばポリカーボネートなど）を用いることが好ましい。また、タンパク質の吸着が問題となる場合にはポリプロピレンを用いることが好ましい。樹脂やガラスなどは熱伝導率が小さく、マイクロチップの局所的に加熱される領域に、これらの材料を用いることにより、面方向への熱伝導が抑制され、加熱領域のみ選択的に加熱することができる。
【００７３】
検出部１１１において、呈色反応の生成物や蛍光物質などの検出を光学的に行う場合は、少なくともこの部位の基板は光透過性の材料（例えばアルカリガラス、石英ガラス、透明プラスチック類）を用い、光が透過するようにする必要がある。本実施形態においては、検出部の窓１１１ａと、少なくとも検出部の流路１１１ｂを形成する溝形成基板は、光透過性の材料が用いられていて、検出部１１１を光が透過するようになっている。
【００７４】
本発明の実施形態に係わるマイクロチップ１には、検査、試料の処理などを行うための、微小な溝状の流路（微細流路）および機能部品（流路エレメント）が、用途に応じた適当な態様で配設されている。本実施形態では、これらの微細流路および流路エレメントによってマイクロチップ１内で行われる特定の遺伝子の増幅およびその検出を行う処理の一例を図７（ｃ）を用いて説明する。なお、本発明の適用は図７（ｃ）で説明するマイクロチップ１の例に限定されるものでは無く、様々な用途のマイクロチップ１に適用できる。
【００７５】
図７（ｃ）はマイクロチップ１内部の微細流路および流路エレメントの機能を説明するための説明図である。
【００７６】
微細流路には、例えば検体液を収容する検体収容部２２１、試薬類を収容する試薬収容部２２０などが設けられており、場所や時間を問わず迅速に検査ができるよう、試薬収容部２２０には必要とされる試薬類、洗浄液、変性処理液などがあらかじめ収容されている。図７（ｃ）において、試薬収容部２２０、検体収容部２２１および流路エレメントは四角形で表し、その間の微細流路は実線と矢印で表す。
【００７７】
マイクロチップ１は、微細流路を形成した溝形成基板１０８と溝状の流路を覆う被覆基板１０９から構成されている。微細流路はマイクロメーターオーダーで形成されており、例えば幅は数μｍ〜数百μｍ、好ましくは１０〜２００μｍで、深さは２５〜５００μｍ程度、好ましくは２５〜２５０μｍである。
【００７８】
少なくともマイクロチップ１の溝形成基板１０８には、上記の微細流路が形成されている。被覆基板１０９は、少なくとも溝形成基板の微細流路を密着して覆う必要があり、溝形成基板の全面を覆っていても良い。なお、マイクロチップ１の微細流路には、例えば、図示せぬ送液制御部、逆流防止部（逆止弁、能動弁など）などの送液を制御するための部位が設けられ、逆流を防止し、所定の手順で送液が行われるようになっている。
【００７９】
検体注入部２１３はマイクロチップ１に検体を注入するための注入部、駆動液注入部１１０はマイクロチップ１に駆動液を注入するための注入部である。マイクロチップ１による検査を行うに先立って、検査担当者は検体を検体注入部２１３から注射器などを用いて注入する。図７（ｃ）に示すように、検体注入部２１３から注入された検体は、連通する微細流路を通って検体収容部２２１に収容される。
【００８０】
次に、駆動液注入部１１０ａから駆動液を注入すると、駆動液は連通する微細流路を通って検体収容部２２１に収容されている検体を押し出し、増幅部２２２に検体を送り込む。
【００８１】
一方、駆動液注入部１１０ｂから注入された駆動液は、連通する微細流路を通って試薬収容部２２０ａに収容されている試薬ａを押し出す。試薬収容部２２０ａから押し出された試薬ａは増幅部２２２に駆動液によって送り込まれる。このときの反応条件によっては、増幅部２２２の部分を所定の温度にする必要があり、後で説明するように筐体８２の内部で加熱または吸熱して所定の温度で反応させる。
【００８２】
所定の反応時間の後、さらに駆動液により増幅部２２２から送り出された反応後の検体を含む溶液は、検出部１１１に注入される。注入された溶液は検出部１１１の流路壁に担持されている反応物質と反応し流路壁に固定化する。
【００８３】
次に、駆動液注入部１１０ｃから駆動液を注入すると、駆動液は連通する微細流路を通って試薬収容部２２０ｂに収容されている試薬ｂを押し出し、微細流路から検出部１１１に注入する。
【００８４】
同様に、駆動液注入部１１０ｄから駆動液を注入すると、駆動液は連通する微細流路を通って試薬収容部２２０ｃに収容されている試薬を押し出し、微細流路から検出部１１１に注入する。
【００８５】
最後に、駆動液注入部１１０ｅから駆動液を注入して、洗浄液収容部２２３から洗浄液を押しだし、検出部１１１に注入する。洗浄液によって検出部１１１内に残留している未反応の溶液４１を洗浄する。
【００８６】
洗浄後、検出部１１１の流路壁に吸着した反応物の濃度を光学的に測定することによって、増幅した遺伝子など被検出物を検出する。このように、駆動液注入部１１０から駆動液を順次注入することにより、マイクロチップ１の内部で所定の処理が行われる。
【００８７】
図８は、実施形態の反応検出装置８０の内部構成の一例を示す断面図である。反応検出装置８０は温度調節ユニット１５２、発光部１５０ａ、受光部１５０ｂ、中間流路部１８０、マイクロポンプユニット５、パッキン９０ａ、９０ｂ、９２、駆動液タンク９１などから構成される。以下、これまでに説明した構成要素と同一の構成要素には同番号を付し、説明を省略する。
【００８８】
図８は、マイクロチップ１の下面を温度調節ユニット１５２とマイクロポンプユニット５に密着させている状態である。マイクロチップ１は図示せぬ駆動部材により駆動され、紙面上下方向に移動可能である。
【００８９】
初期状態において、マイクロチップ１は図７の紙面左右方向に挿抜可能であり、検査担当者は挿入口８３から図示せぬ規制部材に当接するまでマイクロチップ１を挿入する。所定の位置までマイクロチップ１を挿入するとフォトインタラプタなどを用いたチップ検知部９５がマイクロチップ１を検知し、オンになる。
【００９０】
温度調節ユニット１５２は、ペルチェ素子、電源装置、温度制御装置などを内蔵し、発熱または吸熱を行ってマイクロチップ１の下面を所定の温度に調整するユニットである。
【００９１】
図示せぬ制御部が、チップ検知部９５がオンになった信号を受信すると、駆動部材によりマイクロチップ１を下降させて、マイクロチップ１の下面を温度調節ユニット１５２とパッキン９２を介して中間流路部１８０に押しつけて密着させる。
【００９２】
マイクロチップ１の駆動液注入部１１０は、マイクロチップ１とパッキン９２を密着させたときに、中間流路部１８０に設けられた対応する開口１８５とそれぞれ連通する位置に設けられている。中間流路部１８０は、中間流路１８２の溝を設けた透明な第１基板１８４と、第１基板１８４を覆う透明な第２基板１８３から構成され、中間流路１８２の両端には開口１８５と開口１８６が設けられている。開口１８６はパッキン９０ｂを介してマイクロポンプユニット５の入出力口１４６と連通している。
【００９３】
第１発光部１９３、第２発光部１９４はＬＥＤ、ランプなどの発光素子である。第１受光部１９１、第２受光部１９２は、例えばフォトダイオードなどの受光素子であり、それぞれ対向する位置にある第１発光部１９３、第２発光部１９４が発光する光を中間流路部１８０の透明な部分を介して受光する。駆動液が中間流路１８２を流れると、中間流路１８２を透過する光量が変化し、第１受光部１９１、第２受光部１９２の信号電流も変化する。
【００９４】
図８には図示せぬ第１検知部１９８、第２検知部１９９（図９参照）はオペアンプなどの増幅器、所定値と比較するコンパレータ、電源部などから構成される。第１検知部１９８、第２検知部１９９はそれぞれ第１受光部１９１、第２受光部１９２の信号電流を電圧に変換し、所定電圧と比較して駆動液の検知信号を出力する。
【００９５】
第１検知部１９８、第２検知部１９９は本発明の流量検出手段である。
【００９６】
マイクロポンプユニット５の吸込側には、パッキン９０ａを介して駆動液タンク９１が接続され、駆動液タンク９１に充填された駆動液をパッキン９０ａを介して吸い込むようになっている。一方、マイクロポンプユニット５の吐出側の端面に設けられた入出力口１４６は中間流路１８２を介してマイクロチップ１の駆動液注入部１１０と連通しているので、マイクロポンプユニット５から送り出された駆動液は、マイクロチップ１の駆動液注入部１１０からマイクロチップ１内に形成された流路２５０に注入される。このようにして、マイクロポンプユニット５から駆動液注入部１１０に駆動液を注入する。
【００９７】
なお、図２に図示したマイクロポンプユニット５の例ではマイクロポンプＭＰが８つ設けられているが、全てのマイクロポンプＭＰを使用する必要はない。図７に図示したマイクロチップ１の場合は、５つのマイクロポンプＭＰが連通するよう駆動液注入部１１０を配置すれば良い。
【００９８】
マイクロチップ１の検出部１１１では、検体とマイクロチップ１内に貯蔵された試薬が反応して、例えば呈色、発光、蛍光、混濁などをおこす。本実施形態では図７で説明したように、検出部１１１でおこる試薬の反応結果を光学的に検出する。発光部１５０ａと第受光部１５０ｂはマイクロチップ１の検出部１１１を透過する光を検出できるように配置されている。
【００９９】
図９は、本発明の実施形態における反応検出装置８０の回路ブロック図である。
【０１００】
制御部９９は、ＣＰＵ９８（中央処理装置）とＲＡＭ９７（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ），ＲＯＭ９６（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成され、不揮発性の記憶部であるＲＯＭ９６に記憶されているプログラムをＲＡＭ９７に読み出し、当該プログラムに従って反応検出装置８０の各部を集中制御する。
【０１０１】
以下、いままでに説明した機能と同一機能を有する機能ブロックには同番号を付し、説明を省略する。
【０１０２】
ＣＰＵ９８は所定のシーケンスで検査を行い、検査結果をＲＡＭ９７に記憶する。検査結果は、操作部８７の操作によりメモリカード５０１に記憶したり、プリンタ５０３によってプリントすることができる。ＣＰＵ９８はポンプ駆動制御部４１２、流量算出部４１３、目標流量設定部４１４を有している。
【０１０３】
ＲＯＭ９６は、代表的なマイクロポンプＭＰの圧力流量特性をテーブルにしたポンプ性能テーブル３０２を備えている。目標流量設定部４１４は、ポンプ性能テーブル３０２から所定の流路を目標の流量または圧力にしたときの無負荷流量を求める。ポンプ駆動制御部４１２は本発明の制御手段、ＲＯＭ９６は本発明の記憶手段、目標流量設定部４１４は本発明の目標流量設定手段である。
【０１０４】
ポンプ駆動部５００は各マイクロポンプＭＰの圧電素子１１２を駆動する本発明の駆動手段である。ポンプ駆動制御部４１２は、プログラムに基づいて駆動液を注入または吸入するようにポンプ駆動部５００を制御する。ポンプ電源５１０は、ポンプ駆動制御部４１２の指令する最大電圧ｅ１の電力をポンプ駆動部５００に供給する。
【０１０５】
チップ検知部９５はマイクロチップ１が規制部材に当接すると検知信号をＣＰＵ９８に送信する。ＣＰＵ９８は検知信号を受信すると、機構駆動部３２に指令し所定の手順でマイクロチップ１を下降または上昇させる。
【０１０６】
ＣＰＵ９８は所定のシーケンスで検査を行い、検査結果をＲＡＭ９７に記憶する。検査結果は、操作部８７の操作によりメモリカード５０１に記憶したり、プリンタ５０３によってプリントすることができる。
【０１０７】
図１０は本発明の実施形態において、マイクロポンプＭＰの駆動条件を設定するルーチンのフローチャートである。
【０１０８】
本実施形態では、図５で説明した駆動電圧波形の最大電圧ｅ１をパラメータとして駆動条件を設定する例を説明する。また、目標とする流路は流路抵抗Ｒ２であり流路の目標流量はＱＬ１とする。
【０１０９】
Ｓ１０：最大電圧ｅ１をＶ０にするステップである。
【０１１０】
ポンプ駆動制御部４１２は、ポンプ電源５１０に指令し最大電圧ｅ１をＶ０にする。Ｖ０は平均的なマイクロポンプＭＰで目標流量ＱＬ１が得られる電圧である。図５の例ではＶ０は４０Ｖである。
【０１１１】
Ｓ１１：目標無負荷流量ＱＴ＝Ｑ１とするステップである。
【０１１２】
目標流量設定部４１４は、ポンプ性能テーブル３０２から流路抵抗Ｒ２のとき平均的なマイクロポンプＭＰで目標流量ＱＬ１が得られる無負荷流量を求め目標無負荷流量ＱＴとする。図５の例では流路抵抗Ｒ２のとき目標流量ＱＬ１が得られる無負荷流量はＱ１であり、ＱＴ＝Ｑ１とする。
【０１１３】
Ｓ１２：無負荷流量Ｑｍを測定するステップである。
【０１１４】
流量算出部４１３は、無負荷流量Ｑｍ測定ルーチンをコールしてマイクロポンプＭＰを駆動し無負荷流量Ｑｍを算出する。無負荷流量Ｑｍ測定ルーチンは後に説明する。
【０１１５】
Ｓ１３：Ｑｍ＝ＱＴか、否か、判定するステップである。
【０１１６】
ポンプ駆動制御部４１２は、実測した無負荷流量Ｑｍが目標無負荷流量ＱＴと等しいか、否か、を判定する。
【０１１７】
Ｑｍ＝ＱＴの場合、（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、処理を終了し元のルーチンに戻る。
【０１１８】
実測した無負荷流量Ｑｍが目標無負荷流量ＱＴと等しいので、このときの最大電圧ｅ１でマイクロポンプＭＰを駆動すれば目標流量ＱＬ１が得られる。
【０１１９】
Ｑｍ≠ＱＴの場合、（ステップＳ１３；Ｎｏ）、ステップＳ１４に進む。
【０１２０】
Ｓ１４：Ｑｍ−ＱＴ＞０か、否か、判定するステップである。
【０１２１】
Ｑｍ−ＱＴ＞０の場合、（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、ステップＳ１５に進む。
【０１２２】
実測した無負荷流量Ｑｍ＞目標無負荷流量ＱＴなので、ステップＳ１５に進む。
【０１２３】
Ｓ１５：ｅ１＝ｅ１−ΔＶとするステップである。
【０１２４】
最大電圧ｅ１を所定の電圧ΔＶだけ下げる。例えば初期値の４０Ｖから１Ｖ下げて３９Ｖとする。最大電圧ｅ１を設定後、ステップＳ１２に戻る。
【０１２５】
Ｑｍ−ＱＴ＜０の場合、（ステップＳ１４；Ｎｏ）、ステップＳ１６に進む。
【０１２６】
Ｓ１６：ｅ１＝ｅ１＋ΔＶとするステップである。
【０１２７】
最大電圧ｅ１を所定の電圧ΔＶだけ上げる。例えば初期値の４０Ｖから１Ｖ上げて４１Ｖとする。最大電圧ｅ１を設定後、ステップＳ１２に戻る。
【０１２８】
マイクロポンプＭＰの駆動条件を設定するルーチンの説明は以上である。本ルーチンを実行するとマイクロチップ１を接続したときに所定の流路で目標流量ＱＬ１が得られる駆動条件が求められる。本実施形態では、最大電圧ｅ１を駆動条件のパラメータとする例を説明したが、駆動電圧波形の立ち上がり時間、立ち下がり時間、周波数、デューティ比などをパラメータとしても同じ手順で駆動条件が求められる。
【０１２９】
なお、本実施形態では１つのマイクロポンプＭＰの駆動条件を設定する場合を説明したが、マイクロポンプＭＰが複数の場合はマイクロポンプＭＰ毎に本ルーチンを実行し、得られた駆動条件をそれぞれＲＡＭ９７に記憶させる。マイクロチップ１を接続したときは、駆動するマイクロポンプＭＰに応じてＲＡＭ９７から読み出した駆動条件を設定する。また、複数の流路抵抗値に応じた駆動条件を予め求めてＲＡＭ９７に記憶させ、流路抵抗に応じてＲＡＭ９７から読み出した駆動条件を設定しても良い。
【０１３０】
次に、図１１と図１２を用いて無負荷流量Ｑｍ測定ルーチンの手順を説明する。図１１は無負荷流量Ｑｍ測定ルーチンのフローチャート、図１２は無負荷流量Ｑｍ測定時における駆動液４の動きを説明する説明図である。図１２は中間流路部１８０の第１発光部１９３、第２発光部１９４、第１受光部１９１、第２受光部１９２が設けられた部分を拡大した断面であり、中間流路１８２ｂ内の駆動液４の先端の位置を示している。初期状態では駆動液４の先端の位置は図１２（ａ）に示す位置になっているものとする。パッキン９２には何も接続されておらず、中間流路１８０の開口１８５は大気側に開放されているものとする。
【０１３１】
なお、第１発光部１９３、第２発光部１９４はＣＰＵ９８の指令により発光しているものとする。以下、図１１のフローチャートの順に説明する。
【０１３２】
Ｓ２０４：逆方向に送液するステップである。
【０１３３】
ポンプ駆動制御部４１２は、ポンプ駆動部５００に指令してマイクロポンプを駆動し逆方向に送液する。なお、逆方向はマイクロチップ１に駆動液４を注入する方向と逆方向であり、図１２（ｂ）に矢印Ｂで示す。
【０１３４】
Ｓ２０５：第１検知部１９８が駆動液を検知したか、否か、判定するステップである。
【０１３５】
流量算出部４１３は、第１検知部１９８の出力信号から駆動液を検知したか、否か、を判定する。
【０１３６】
駆動液４を検知した場合、（ステップＳ２０５；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０５に戻る。
【０１３７】
駆動液４を検知していない場合、（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、ステップＳ２０６に進む。図１２（ｂ）は、ステップＳ２０４で駆動液４が逆方向に送液され、第１検知部１９８が駆動液４を検知しないところまで送液された状態を図示している。
【０１３８】
Ｓ２０６：ポンプ駆動を停止するステップである。
【０１３９】
ポンプ駆動制御部４１２は、ポンプ駆動部５００に指令してマイクロポンプＭＰの駆動を停止する。
【０１４０】
Ｓ２０７：正方向に送液するステップである。
【０１４１】
ポンプ駆動制御部４１２は、ポンプ駆動部５００に指令してマイクロポンプＭＰを駆動し正方向に送液する。なお、正方向はマイクロチップ１に駆動液を注入する方向であり、図１２（ｃ）に矢印Ｆで示す。
【０１４２】
Ｓ２０８：第１検知部１９８が駆動液を検知したか、否か、判定するステップである。
【０１４３】
流量算出部４１３は、第１検知部１９８が駆動液を検知したか、否か、を判定する。
【０１４４】
駆動液４を検知していない場合、（ステップＳ２０８；Ｎｏ）、ステップＳ２０８に戻る。
【０１４５】
駆動液４を検知した場合、（ステップＳ２０８；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０９に進む。
【０１４６】
Ｓ２０９：時間を計測するカウンタをスタートするステップである。
【０１４７】
流量算出部４１３は、時間を計測する内部カウンタを初期化し、カウントを開始する。
【０１４８】
ステップＳ２０８で駆動液４の先端が第１受光部１９１の位置を通過したので、内部カウンタにより時間の計測を開始する。
【０１４９】
Ｓ２１０：第２検知部１９９が駆動液を検知したか、否か、判定するステップである。
【０１５０】
流量算出部４１３は、第２検知部１９９が駆動液４を検知したか、否か、を判定する。
【０１５１】
駆動液４を検知していない場合、（ステップＳ２１０；Ｎｏ）、ステップＳ２１０に戻る。
【０１５２】
駆動液４を検知した場合、（ステップＳ２１０；Ｙｅｓ）、ステップＳ２１１に進む。
【０１５３】
図１２（ｃ）のように駆動液４の先端が第２受光部１９２の位置を通過すると、流量算出部４１３は駆動液４を検知する。
【０１５４】
Ｓ２１１：時間を計測するカウンタを停止するステップである。
【０１５５】
流量算出部４１３は、時間を計測する内部カウンタを停止する。
【０１５６】
ステップＳ２１０で駆動液４の先端が第２受光部１９２の位置を通過したので、内部カウンタを停止する。
【０１５７】
Ｓ２１２：ポンプ駆動を停止するステップである。
【０１５８】
ポンプ駆動制御部４１２は、ポンプ駆動部５００に指令してマイクロポンプＭＰの駆動を停止する。
【０１５９】
Ｓ２１３：流量を算出するステップである。
【０１６０】
流量算出部４１３は、時間を計測する内部カウンタの値から無負荷流量Ｑｍを算出する。最初に流量算出部４１３は、第１受光部１９１と第２受光部１９２の間の距離ｘとすると流速Ｖを次の式（１）で求める。なお、中間流路１８２の断面積Ｓは一定であるものとする。
【０１６１】
Ｖ＝ｘ／ｔ・・・・・・・（１）
中間流路１８２の断面積Ｓは一定とすると、無負荷流量Ｑｍは次の式（２）で求められる。
【０１６２】
Ｑｍ＝Ｖ×Ｓ・・・・・・（２）
以上でサブルーチンは終了し、メインルーチンに戻る。
【０１６３】
以上このように、本発明によれば、マイクロポンプの特性バラツキを簡単な方法で補正し、所定の流量または圧力で駆動液をマイクロチップに送液する反応検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】本発明の実施形態における反応検出装置８０の外観図である。
【図２】本発明の実施形態に係わるマイクロポンプユニット５の一例についての説明図である。
【図３】圧電素子１１２に供給する駆動電圧Ｅと流量Ｑの関係を示す説明図である。
【図４】圧電素子１１２に供給する最大電圧ｅ１をパラメータとしたときの流量Ｑ、圧力Ｐの関係を示す説明図である。
【図５】マイクロポンプＭＰの圧力流量特性を説明するグラフである。
【図６】圧電素子１１２に供給する駆動電圧波形の立ち上がり時間Ｔ１、立ち下がり時間Ｔ２と流量Ｑ、圧力Ｐの関係を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係わるマイクロチップ１の一例についての説明図である。
【図８】反応検出装置８０の内部構成の一例を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態における反応検出装置８０の回路ブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態において、マイクロポンプＭＰの駆動条件を設定するルーチンのフローチャートである。
【図１１】無負荷流量Ｑｍ測定ルーチンのフローチャートである。
【図１２】無負荷流量Ｑｍ測定時における駆動液４の動きを説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１６５】
１  マイクロチップ
４  駆動液
５  マイクロポンプユニット
８０  反応検出装置
８３  挿入口
８４  表示部
９０  パッキン
９１  駆動液タンク
１１０  駆動液注入部
１１１  検出部
１９１、１９２  受光部
１９３、１９４  発光部
１９８  第１検知部
１９９  第２検知部
２１３  検体注入部
３０２  ポンプ性能テーブル
４１２  ポンプ駆動制御部
４１３  流量算出部
４１４  目標流量設定部
５００  ポンプ駆動部
５１０  ポンプ電源
ＭＰ  マイクロポンプ
【図１】
2009216560.tif 000003
【図２】
2009216560.tif 000004
【図３】
2009216560.tif 000005
【図４】
2009216560.tif 000006
【図５】
2009216560.tif 000007
【図６】
2009216560.tif 000008
【図７】
2009216560.tif 000009
【図８】
2009216560.tif 000010
【図９】
2009216560.tif 000011
【図１０】
2009216560.tif 000012
【図１１】
2009216560.tif 000013
【図１２】
2009216560.tif 000014