エレクトロウエッティングバルブ付き送液構造体、これを用いたマイクロ分析チップ及び分析装置
【課題】確実に液体の流れを制御可能なエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体を提供する。
【解決手段】流路内の液の流れを制御するエレクトロウエッティングバルブが配置されたエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、エレクトロウエッティングバルブは、流路内の特定域に形成された作用電極と、作用電極の形成された特定域よりも上流側に形成された参照電極と、を有し、両電極に電圧が印加されていない状態において、作用電極上流端における流路に働く圧力を正とし、下流側においては流路に働く圧力を０又は負とする。
【解決手段】流路内の液の流れを制御するエレクトロウエッティングバルブが配置されたエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、エレクトロウエッティングバルブは、流路内の特定域に形成された作用電極と、作用電極の形成された特定域よりも上流側に形成された参照電極と、を有し、両電極に電圧が印加されていない状態において、作用電極上流端における流路に働く圧力を正とし、下流側においては流路に働く圧力を０又は負とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の流れを制御することのできる送液構造体に関し、更には微量化学分析を行うマイクロ分析チップ及びマイクロ分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
免疫分析法は、医療分野、生化学分野、アレルゲンなどの測定分野等において、重要な分析・計測方法として知られている。しかし、従来の免疫分析法は、操作が煩雑である上に、分析に一日以上の時間を要するといった問題があった。
【０００３】
このような中、基板にマイクロオーダーの流路を形成し、このマイクロ流路に抗体等を固定化することにより、分析時間の短縮化や分析操作の簡略化を図るマイクロ分析チップが提案されている。
【０００４】
このようなマイクロ分析チップを用いて分析を行う場合、入口からマイクロ分析チップ内に溶液を導入し、該溶液をマイクロ分析チップ内で反応させ、出口からマイクロ分析チップ外に溶液を排出する必要がある。従来、マイクロ分析チップにおける溶液の移送には、ポンプなどの外部動力を用いていたが、ポンプはマイクロ分析チップに比べて大型であるため、装置全体の小型化が図りがたい。
【０００５】
このため、化学分析装置に微細加工技術を用いてマイクロポンプを組み込む技術が提案されているが（例えば特許文献１）、マイクロポンプの組み込みには複雑で高度な加工技術を必要とする。また、マイクロポンプの容積に加え、ポンプを駆動するための周辺要素の組み込み容積が必要となるので、必ずしも十分なコンパクト化を図り難い。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２０６０６号公報
【０００７】
他方、マイクロポンプを用いない送液方式として、毛細管力を利用した送液方式が知られている。毛細管力を利用した従来のマイクロ流路構造の基本を図２４に示す。図２４の符号１１０は主基板、符号１１１が蓋基板、符号１１４が流路、符号１１２が注入孔、符号１１３が排出孔である。注入孔１１２に液体を滴下すると、毛細管力によって溶液が流路１１４を移動し、排出孔１１３に移動する。よってポンプ等の外力を必要とせずに液体を１１２側から１１３側に移動させることができる。この方式はポンプを用いないので、簡便に微小な送液システムを構築することができるが、送液が不確かであるという問題点を抱えている。
【０００８】
特許文献２には、微小な送液システムを制御する技術が記載されている。この文献には、毛細管力によって液体を移送するマイクロ分析チップにおいて、液体の移送を制御するために、エレクトロウエッティング技術を用いたバルブ（エレクトロウエッティングバルブ）を用いる方法が提案されている。
【０００９】
【特許文献２】特開２００５−１９９２３１号公報
【００１０】
上記エレクトロウエッティングバルブの原理を、図１６を用いて説明する。液体をチップに導入すると、液体は毛細管力によって流路１１４を流れ、参照電極１３１を超えて流れて作用電極１３２上に達するが、作用電極１３２の表面には疎水性膜が被覆されており、電圧が印加されていない場合は、液体との接触角が大きくなるように設計されている。更に当該部分の流路幅及び流路高さが、液体の流れを停止させるために、十分に小さく設計されている。このため、当該部分（作用電極部分）の表面張力と流れ抵抗とが相まって、液体は流路を通過することができない。すなわち、電圧印加がＯＦＦのとき、バルブは閉じた状態となる。
【００１１】
一方、電圧を印加した場合、参照電極１３１により液体は負に帯電する。また、作用電極１３２においては、作用電極１３２と液体との間で仮想的なキャパシタを形成するようになり、作用電極１３２に液体が引き寄せられる効果が小さくなる。つまり、見掛け上、作用電極１３２表面の親水性が強くなる。これにより、液体が当該流路を通過することができるようになる。すなわち、電圧印加ＯＮのとき、バルブは開放された状態となる。
【００１２】
エレクトロウエッティングバルブを用いる場合、液体を確実に停止させるためには、作用電極が設けられた部分の流路の疎水性と親水性とを調整して、電圧印加がＯＦＦのときに確実に液体が停止するように設計する必要がある。他方、液体を流すためには、液体を介した１対の電極（参照電極１３１と作用電極１３２）間に電圧を印加して液体を帯電させ参照電極と作用電極との間で仮想キャパシタを形成させる必要があり、このためには、常に両電極に液体が接触している必要がある。両電極に液体が接触していないと、電圧印加の有無により流れを制御できないからである。
【００１３】
しかし、毛細管力を利用して液を流す方式において、液の流れを円滑にするために作用電極の親水性を高めると、液の流れを停止させることが困難になる。その一方、液の流れを停止させ易くするために、作用電極の疎水性を高めると、液体が作用電極の手前（作用電極に接触する手前）で停止してしまうため、もはや毛細管力によって液体を前方に進めることができなくなる。
【００１４】
それゆえ、駆動装置を備えない送液構造体において、液体の「前進」と「停止」を的確に制御することは容易ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、毛細管力を利用して液体を流すマイクロ流路において、液体の「前進」と「停止」とを確実に制御することのできる送液構造体およびこれを利用したマイクロ分析チップならびにマイクロ分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するための本発明は、作用電極の上流端を確実に液体と接触するために、上流端近傍を親水性とし、且つ上流端近傍より下流側に疎水性部分を設けた点に特徴を有する。その具体的手法としては、
（１）作用電極表面の上流端を親水性とする、
（２）作用電極上流端を含む流路断面において液体に発生する表面張力による圧力が正となるように、流路内壁面における親水材料比率を高める、
（３）作用電極が形成された部分の上流端以外の流路領域に、液体接触面を増やす疎水性構造物を設ける、
という手段を講じている。
【００１７】
なお、上記（１）〜（３）は適宜組み合わせることができる。
【００１８】
上記（１）に関するエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体にかかる発明を第１の発明、上記（２）に関するエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体にかかる発明を第２の発明、上記（３）に関するエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体にかかる発明を第３の発明とする。また、第１〜第３の発明にかかるエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体を用いたマイクロ分析チップ及び分析装置にかかる発明を、それぞれ第４〜第５の発明として、順次説明する。
【００１９】
上記課題を解決するための第１の発明は、流路内の液の流れを制御するエレクトロウエッティングバルブが配置されたエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、前記エレクトロウエッティングバルブは、流路内の特定域に形成された作用電極と、前記作用電極の形成された特定域よりも上流側に形成された参照電極と、を有し、前記両電極に電圧が印加されていない状態において、前記作用電極の少なくとも一部が疎水性であり、前記作用電極の少なくとも上流側端部近傍が親水性であることを特徴とする。
【００２０】
毛細管力を利用したマイクロ流路における液体の流れについて説明する。毛細管力による液体を流す力は、流路壁面と液体との接触角（図２１参照）に大きく影響される。流路壁面が均一の材料で構成され、流路の流れ方向に垂直な断面形状が円である場合、液体に作用する圧力Ｐは、気液界面の界面張力をσ、流路壁面の接触角をθ、流路の半径をｒとするとき、図２３の式１で示される。つまり、ｃｏｓθが正である場合には、液体は流路内を進むことができ、他方ｃｏｓθが０又は負である場合には、液体は流路内を進むことができずに停止する。すなわち、毛細管力を利用して液を流すためには、ｃｏｓθが正（親水性）である材料を用いることが必須となる。
【００２１】
流路壁面が疎水性の場合は、ｃｏｓθが０又は負であり、液体を流さない圧力Ｐが発生する。よって、親水性と疎水性の両方が存在する壁面においては、毛細管現象が生じる状態と毛細管現象が生じない状態を設計することができる。図２２に示すような流路構造の場合、流路高さをｈ、幅をｗとした流路形状において、主基板の接触角θ１、蓋基板の接触角をθ２、気液界面の界面張力をσ、としたとき、流路の上面で働く界面張力をＦ１、下面で働く界面張力をＦ２、左右両側面で働く界面張力をＦ３とするとき、これらはそれぞれ、図２３の式２、式３、式４で示される。流路に働く圧力Ｐは、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の和を断面積ｗｈで割ったものであるので、この場合の流路に働く圧力Ｐは図２３の式５に示す関係となる。
【００２２】
圧力Ｐが正の値になる場合は、毛細管現象が生じ液体が前進し、圧力Ｐが負の値になる場合は毛細管現象が生じず、液体の動きが停止する。この関係と、作用電極と蓋基板の親水性の程度の差を利用し、作用電極が形成された流路で液体に発生する表面張力による圧力を調整することができる。
【００２３】
上記では流れ方向に直交する流路断面の形状が矩形である場合について説明したが、流路形状はこれに限定されるものではなく、円形状、楕円形状、半円状、逆三角形状等であってもよい。流路断面形状が矩形以外の場合であっても、断面の特定の領域ごとの界面張力を求め、構成比率に応じて界面張力を積算して流路全体に働く圧力Ｐを求めることができる（図２３の式５参照）。
【００２４】
この原理から、エレクトロウエッティングバルブにより液体の流れを制御（「前進」・「停止」）するには、電圧をかけない状態において作用電極１３１が設けられた流路領域における液体に作用する圧力Ｐを０又は負とし、電圧をかけた状態においては正となるように設計すればよいが（図１６参照）、作用電極表面の全体が疎水性であると、作用電極表面に液体が接触することなくその前で停止するおそれがある。
【００２５】
そこで本発明では、作用電極１３２が、疎水性の高い領域（Ｐが０又は負の領域）１３５と、上流端を含む親水性領域（Ｐが正の領域）１３４と共に備える構成としてある（図３参照）。
【００２６】
この構成であると、電圧無印加の状態においては、液体が作用電極１３２の親水性領域（Ｐが正の領域）１３４に確実に接触し、更に疎水性の高い領域（Ｐが０又は負の領域）１３５の境界付近にまで前進し、疎水性の高い領域の手前又はそれよりも若干進んだところで停止することになる。すなわち、この構成であると、液体の流れが「停止」状態の場合においても作用電極と液体との接触が確保されているので、両電極に電圧を印加すると液体に電圧が印加されてキャパシタ効果が生じる。このキャパシタ効果により電極表面に対する液体の接触角が小さくなり、液体は作用電極上の疎水性領域１３５上を通過できるようになる。つまり、電圧印加の有無により液体の流れを制御することができる。
【００２７】
ここで、親水性とは、比抵抗が１８ｍΩ・ｃｍよりも大きい純水（２５℃）を用い、１気圧、２５℃で測定した接触角が９０°未満である場合をいい、疎水性とは、上記純水の接触角が９０°以上である場合をいう。ただし、接触角の流れ方向に作用する成分である余弦（コサイン）は、９０°付近で大きく変動する。本発明は毛細管力を利用して液を流す構造体に関するものであるので、上記構成における「親水性」としては、純水に対する接触角が８５°以下が好ましく、より好ましくは７５°以下、さらに好ましくは６０°以下とするのがよい。そして、上記構成における「親水性」を６０°以下とした場合には、上記作用電極表面の「疎水性」を６５°以上とすることができる。
【００２８】
ここで、エレクトロウエッティングバルブの電極構成としては、少なくとも１つの参照電極と、少なくとも１つの作用電極と、を有していればよい。よって、参照電極が２つ以上であってもよく、作用電極が２つ以上であってもよい。また、作用電極、参照電極に加えて、参照電極への電流の流れを抑制し、参照電極の電位を安定させるために１つ以上の対向電極を設けてもよい。
【００２９】
上記本発明構成において、前記流路は、流れ方向に直交する断面視において常に疎水領域と親水領域とが存在する構造とすることができる。
【００３０】
この構造であると、液体の流れをより確実に制御することができる。ここで、流れ方向に直交する断面視において常に疎水領域と親水領域とが存在する構造とは、流路内が疎水領域と親水領域とで構成されており、電圧が印加された状態においてもこの条件が満たされている構造を意味する。ただし、電圧が印加されると、見掛け上、親水領域が増えることになる。
【００３１】
上記第１の発明構成において、前記エレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体は、少なくとも前記流路用の溝が形成された主基板と、前記参照電極と前記作用電極が形成された蓋基板と、を有し、前記主基板と前記蓋基板とが重ね合わされてなるものである構成とすることができる。
【００３２】
上記構成において、前記主基板は、疎水性材料からなり、前記蓋基板は、親水性材料からなる構成とすることができる。
【００３３】
上記構成において、前記主基板はポリジメチルシロキサンからなり、前記蓋基板はガラスからなる構成とすることができる。
【００３４】
これらの構成であると、第１の発明構造を容易に実現することができる。
【００３５】
上記第１の発明構成において、前記作用電極の構成材料が疎水性であり、前記作用電極の上流端近傍表面に親水化処理が施されている、又は前記作用電極の構成材料が親水性であり、前記上流側端近傍表面を除く電極表面に疎水化処理されているとすることができる。
【００３６】
これらの構成によっても、上記第１の発明を容易に実現することができる。
【００３７】
なお、作用電極の構成材料が疎水性又は親水性とは、基本的には電極として機能させる導電性材料自体が疎水性又は親水性であることを意味するが、加工上の制約により導電性材料に被膜等が均質に形成される場合には、この被膜等の性質を意味する。
【００３８】
親水化処理の方法としては、親水処理剤処理、プラズマ処理、ＵＶ処理、表面粗さの制御からなる群より選択される少なくとも一種を採用することが簡便である。
【００３９】
疎水化処理の方法としては、疎水処理剤処理、疎水性膜の形成、表面粗さの制御からなる群より選択される少なくとも一種を採用することが簡便である。特に、導電性材料として金（接触角：６０°〜８５°）を用い、上流端を除く金の表面を疎水性膜で覆う手段が簡便な方法として例示できる。
【００４０】
上記課題を解決するための第２の発明は、流路内の液の流れを制御するエレクトロウエッティングバルブが配置されたエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、前記エレクトロウエッティングバルブは、流路内の特定域に形成された作用電極と、前記作用電極の形成された特定域よりも上流側に形成された参照電極と、を有し、前記両電極に電圧が印加されていない状態において、前記作用電極表面が疎水性であり、前記作用電極の上流端を含む流路の断面において液体に発生する表面張力による圧力が正であり、且つ作用電極が形成された領域の流路には、液体に発生する表面張力による圧力が０又は負である部分が存在することを特徴とする。
【００４１】
上記構成では、電圧印加がＯＦＦのときに作用電極表面が疎水性であり、作用電極上流端の流路において液体に発生する表面張力による圧力が正であるため、毛細管現象により疎水性である作用電極の少なくとも上流端が液体と確実に接触するようになる。また、作用電極が形成された領域の流路には、液体に発生する表面張力による圧力が０又は負である部分が存在するため、この領域では確実に液体が停止する。電圧印加がＯＮのときは、上記第１の発明と同様の原理により液体が流れる。
【００４２】
上記第２の発明構成において、前記エレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体は、少なくとも前記流路用の溝が形成された主基板と、前記参照電極と前記作用電極が形成された蓋基板と、を有し、前記主基板と前記蓋基板とが重ね合わされてなるものである構成とすることができる。
【００４３】
上記構成において、前記主基板は、疎水性材料からなり、前記蓋基板は、親水性材料からなる構成とすることができる。
【００４４】
上記構成において、前記主基板はポリジメチルシロキサンからなり、前記蓋基板はガラスからなる構成とすることができる。
【００４５】
これらの構成であると、第２の発明構造を容易に実現することができる。
【００４６】
上記構成において、前記作用電極上流端における溝幅が、前記表面張力による圧力が０又は負である部分における溝幅よりも大きい構成とすることができる。
【００４７】
上記構成において、前記作用電極上流端における溝高さが、前記表面張力による圧力が０又は負である部分における溝高さよりも小さい構成とすることができる。
【００４８】
疎水性基板に流路用の溝を設け、電極が形成された親水性基板で蓋をする構成では、図６、図７に示すように、作用電極上流端における溝幅を大きくすると、その分親水性基板に起因する親水領域が大きくなり、作用電極上流端における流路の親水領域比率が高まる。また、図９、図１０に示すように、作用電極上流端における溝高さを小さくすると、変動の無い親水性基板に起因する親水領域の比率が高まる。このため、上記構成を採用すると、作用電極上流端の流路において液体に発生する表面張力による圧力を正とし、且つ作用電極が形成された領域の流路には、液体に発生する表面張力による圧力が０又は負である部分が存在するようにする設計が容易となる。
【００４９】
上記課題を解決するための第３の発明は、流路内の液の流れを制御するエレクトロウエッティングバルブが配置されたエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、前記エレクトロウエッティングバルブは、流路内の特定域に形成された作用電極と、前記作用電極の形成された特定域よりも上流側に形成された参照電極と、を有し、前記両電極に電圧が印加されていない状態において、前記作用電極の少なくとも上流側端部近傍が親水性であり、前記作用電極の上流端以外の領域に、流路の液体接触面を増加させる構疎水性造物が設けられていることを特徴とする。
【００５０】
上記構成では、前記作用電極の少なくとも上流側端部近傍が親水性であり、且つ流路の液体接触面を増加させる疎水性構造物が設けられている領域においては、疎水性構造物により流路断面における疎水材料比率が高まる。これを利用して、電圧印加がＯＦＦのとき、当該疎水性構造物形成領域で液体を停止させることができる。電圧印加がＯＮのときは、上記第１の発明と同様の原理により液体が流れる。
【００５１】
このような、液体接触面を増加させる疎水性構造物としては、ピラー、穴、溝の少なくとも一種が好適である。
【００５２】
第３の発明においても、上記第１、第２の発明と同様の基板構成を採用できる。
【００５３】
第４の発明は、上記したエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体の何れかを必須要素として備えたマイクロ分析チップである。
【００５４】
第５の発明は、上記マイクロ分析チップを必須要素として備えた分析装置である。
【発明の効果】
【００５５】
上記で説明したように、本発明によると、液の流れを確実に開閉できるエレクロロウエッティングバルブ付き流路構造体を実現することができる。本発明流路構造体は、簡素な構造であるのにもかかわらず、高い信頼性を持った送液制御が行うことができる。よって、それを用いたマイクロ分析チップ、分析装置の使い勝手性の向上とコンパクト化に顕著な効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００５７】
（実施の形態１）
本実施の形態は、上記第１の発明に関するものである。
本実施の形態にかかる送液構造体を図１〜３に示す。図１（ａ）は送液構造体の全容を示す図であり、図１（ｂ）は主基板、図１（ｃ）は蓋基板を示す概念図である。図２は、図１の破線１４０での断面図である。図３は、作用電極近傍の流路を示す平面図である。
【００５８】
図１（ａ）に示すように、本実施の形態にかかる送液構造体は、主基板１１１（ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）：接触角１００°〜１２０°）と、蓋基板１１０（ガラス：接触角５°〜３０°）とを、重ね合わされた構造である。
【００５９】
主基板１１１には、液体をチップ内に注入するする注入孔１１２と、液体をチップ外に排出する排出孔１１３と、注入孔１１２と排出孔１１３とを繋ぐ流路１１４用の溝と、が形成されている（図１（ｃ）参照）。
【００６０】
蓋基板１１０には、エレクトロウエッティングバルブ用の参照電極１３１と、作用電極１３２と、各電極を延長する引き出し電極１３３と、外部接続端子用電極１３６と、が形成されている。ここで、参照電極１３１は全部が流路１１４と交わり（流路幅＞参照電極幅）、作用電極１３２は流路１１４と一部が交わる（流路幅＜作用電極幅）ように配置されている（図１（ｂ）参照）。
【００６１】
図１、２からわかるように、流路１１４は、流路幅（溝幅）、流路高さ（溝高さ）ともに一定である。
【００６２】
また、図３に示すように、作用電極表面は、上流端近傍の親水性領域１３４と、残余の疎水性領域１３５を有している。
【００６３】
主基板１１１の厚みは０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度あり、貫通孔１１２および貫通孔１１３の直径は１０μｍ以上の貫通孔でよい。流路幅、流路高さは、本実施の形態ではともに５０μｍとしている。
【００６４】
また、主基板１１１として疎水性のＰＤＭＳ基板を用い、蓋基板１１０として親水性のガラス基板を用いているが、これに限定されるものではなく、送液構造体の利用用途に応じて適切な素材を選択するのがよい。例えば送液構造体に光学的検出を行う検出部を組み込む場合には、主基板１１１および蓋基板１１０の何れか一方または双方の材料として、励起光による発光が少ない透明または半透明の材質を用いることが望ましい。
【００６５】
このような透明または半透明な材料としては、ガラス、石英、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、フィルム等が挙げられる。なかでも、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂は、透明性、成型性の観点から好ましい。励起光による発光が少ないプラスチック材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレートの水素原子をフッ素原子に置換したフッ化ポリメチルメタクリレート等のフッ素系のプラスチック材料や、触媒や安定剤等の添加剤に蛍光を発しない部材を用いたポリメチルメタクリレート等が挙げられる。
【００６６】
他方、送液構造体流路内で電気的な制御や電気的な測定を行うためには、蓋基板１１０及び／または主基板１１１表面に電極を形成する必要がある。このため、主基板１１１または蓋基板１１０の一方または両方が電極形成可能な材料であることが好ましい。電極形成可能な材料としては、生産性、再現性の観点からガラス、石英、シリコン等が好ましい。
【００６７】
なお、凹凸のある部分に電極を形成することは難しいので、溝による凹凸のある主基板１１１ではなく、平坦な蓋基板１１０に電極を形成することが好ましい。
【００６８】
（流路に働く圧力）
流路内壁面に親水性（ガラス基板に起因する内壁面）と疎水性（ＰＤＭＳ基板に起因する内壁面）の両方が存在する本実施の形態において、流路に働く圧力Ｐは次のように求めることができる。図２２に示す流路断面図において、流路高さ１６１をｈ、流路幅１６２をｗとし、主基板１１１の接触角をθ１、蓋基板１１０の接触角をθ２、気液界面の界面張力をσとしたとき、流路の上面で働く界面張力をＦ１、下面で働く界面張力をＦ２、左右面で働く界面張力をＦ３とするとき、これらはそれぞれ図２３に示す式２、式３、式４で求められる。流路に働く圧力Ｐは、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の和を断面積ｗｈで割ったものであるので、この場合の流路に働く圧力Ｐは図２３の式５で求められる。圧力Ｐが正の値になる場合は、毛細管現象が生じて液体が進み、圧力Ｐが０又は負の値になる場合は毛細管現象が生ぜず、液体が停止する。
【００６９】
上記では流れ方向に直交する流路断面の形状が矩形である場合について説明しているが、流路断面形状はこれに限定されるものではない。円形状、楕円形状、半円状、逆三角形状等であってもよい。流路断面形状が矩形以外の場合であっても、断面の特定の領域ごとの界面張力を求め、構成比率に応じて界面張力を積算して流路全体に働く圧力Ｐを求めればよい（図２３の式２〜５参照）。
【００７０】
（エレクトロウエッティングバルブの動作原理）
図４に本実施の形態にかかる送液構造体の流路における液体の流れを示す。図４（ａ）は電圧印加ＯＦＦの状態、図４（ｂ）は電圧印加ＯＮの状態を示している。
【００７１】
図３、図４に示すように、作用電極１３２は、流路内壁面の１面を構成する親水性の蓋基板１１０の流路部分を覆うように形成されており、作用電極１３２の上流端近傍以外の領域１３５の表面は、疎水性膜（テトラフルオロエチレン膜）で被覆されている。よって、作用電極１３２の疎水性膜が形成された領域１３５において、流路全内壁面（４面）が疎水性となり、且つ作用電極１３２が設けられた流路１１４の溝幅および溝深さはそれぞれ５０μｍと狭い。よって、電圧印加がＯＦＦの状態においては、液体はエレクトロウエッティングバルブ用作用電極１３２の領域１３５を通過することができない。
【００７２】
他方、作用電極１３２と参照電極１３１との間に電圧が印加（０．８Ｖ〜１．５Ｖ程度）されると、作用電極１３２上を液体が通過することができるようになる（図４（ｂ）参照）。
【００７３】
このことを、図４を参照しつつ説明する。注入孔１１２から注液された液体はエレクトロウエッティングバルブ用参照電極１３１上に接しながら流路１１４を流れ、流路１１４の特定域（液を停止させたい領域）に設けられたエレクトロウエッティングバルブ用作用電極１３２部分に達する。エレクトロウエッティングバルブ用作用電極１３２は金（接触角：６０°〜８５°）で構成されており、且つ作用電極上流端近傍以外の領域１３５は疎水性膜又は親水性の低い近疎水性膜（接触角：６０〜９０°）で被覆されている。このため、電圧を印加していない場合は、液体との接触角が６０°以上になる。その結果、表面張力により発生する圧力Ｐが０又はマイナスとなり、液体の流れが停止させられる（図４（ａ）参照）。すなわち、電圧印加がＯＦＦのとき、バルブは閉じた状態となる。
【００７４】
他方、引き出し電極１３３に電圧が印加されると、参照電極１３１上を通過した液体は負に帯電して、作用電極１３２と液体の間で仮想的なキャパシタが形成され、液体が作用電極１３２に引き寄せられる。この結果、液体の作用電極に対する接触角が小さくなる。例えば接触角が４０°程度となる。つまり、見掛け上、作用電極表面全体にわたって親水性が強くなり、親水性の影響が大きくなるので、表面張力により発生する圧力（毛細管力）が正となる。これにより、液体が当該領域１３５を通過することができることになる（図４（ｂ）参照）。すなわち、電圧印加がＯＮのとき、バルブは開放された状態となる。
【００７５】
このように、エレクトロウエッティングバルブを確実に動作させるためには、電圧印加がＯＦＦのとき、作用電極の少なくとも一部が液体と接触している状態で液体が停止するように設計する必要がある。
【００７６】
本実施の形態では、このような条件を満たすため、図３に示すように、作用電極の表面に、上流端近傍の親水性領域１３４と、残余の疎水性領域１３５を設けている。すなわち、親水性領域１３４の接触角をＤ１、疎水性領域１３５の接触角をＤ２としたとき、Ｄ１＜９０°≦Ｄ２の関係がある。
【００７７】
上記原理からして、エレクトロウエッティングバルブで液体の流れを的確にＯＮ，ＯＦＦさせるためには、電圧印加がＯＦＦのときに、親水性部分と疎水性部分の影響が全体として打ち消しあうように調整しておく必要があるので、流路内壁面の少なくとも一部を疎水性、残余を親水性にする必要がある。蓋基板に親水性基板（ガラス基板）を用い、流路用の溝を形成する主基板に疎水性基板（ＰＤＭＳ基板）を用いる場合においては、流路幅を狭くすることにより疎水性の影響を大きくできるので（毛細管力が小さくなる方向に働く）、これと作用電極１３２表面の接触角の変化をバランスさせることにより、液体の流れを的確に制御できるようにする。そして、電圧印加がＯＦＦの状態において、送液構造体において親水性領域１３４には毛細管力が働き、疎水性領域１３５には毛細管力が働かないように、図２２の流路断面構造において、図２３の式５の変数となる流路高さｈ（１６１）、流路幅ｗ（１６２）を設定する。このためには、好ましくは流路１１４の流路幅、流路高さを、それぞれ１０μｍ以上３００μｍ以下とし、例えば流路幅、流路高さを、それぞれ１００μｍ以下とする。
【００７８】
さらに、作用電極１３２表面の疎水性膜または親水性の低い近疎水性膜の接触角を適正なものとし、電圧を印加し作用電極１３２表面の接触角が減少したときに、疎水性壁面の効果より親水性壁面の効果が大きくなるように設計する。疎水性または低い親水性の程度としては、例えば接触角６０°〜１４５°、好ましくは９０°〜１２０°である。
【００７９】
ここで、作用電極１３２表面に親水性領域１３４と疎水性領域１３５とを設ける方法としては、（１）作用電極の構成材料として疎水性材料を用い、且つ領域１３４を親水性となるように処理する、（２）作用電極の構成材料として親水性材料を用い、且つ領域１３５を疎水性となるように処理する、という手法を用いることができる。本実施の形態では、作用電極自体に親水性の金（接触角：６０°〜８５°）を用い、領域１３５を疎水性となるようにテトラフルオロエチレン（接触角：１００°〜１２０°）膜を形成している（上記（２）を採用）。
【００８０】
例えば、上記（１）の方法として、作用電極の構成材料として疎水性の導電性高分子を用いることが好ましい。また、親水化処理として、酸素プラズマ処理やＵＶ処理などを用いることができる。また、界面活性剤や親水性の官能基を持つ試薬を表面に塗布することによっても親水性を高めることができる。また、表面の粗さを制御することによって、親水性を高めることもできる。
【００８１】
上記（２）の方法としては、作用電極の構成材料として導電性の金を用いることが好ましい。そして、作用電極の上流端近傍以外の表面に疎水性膜を形成することにより、疎水化処理することができる。具体的には、疎水性の材料を塗布するか、疎水性の官能基を有する膜を表面に形成する。また、表面の粗さを制御することによって疎水性を高めることもできる。
【００８２】
疎水性膜としては、テトラフルオロエチレン膜や空気中に放置することにより形成される自然酸化膜（接触角：６０〜８５°の近い疎水性膜）を用いると、膜の厚みを容易に制御できるので好ましい。また、自然酸化膜の場合、上流端近傍領域のみこれを形成しないようにすることは難しいので、全面に膜を形成した後、上流端近傍領域を親水化処理することが好ましい。
【００８３】
なお、上記では、上流端近傍の親水性領域１３４と、残余の疎水性領域１３５と、の２つの領域からなる構成を例示しているが、疎水性領域１３５の下流側に親水性の領域が形成されていてもよい。
【００８４】
図１に示される送液構造体の流路１１４の幅と高さは特に限定はしないが、液体の濡れと毛細管力よって液体が浸透していくことが可能な寸法に設定することが好ましい。流路高さは、好ましくは、１μｍ〜５ｍｍ程度に設定し、流路幅は、好ましくは１μｍ〜５ｍｍ程度に設定する。
【００８５】
この送液構造体は、例えば作用電極の上流側領域を液を混合する領域として用い、作用電極よりも下流側の領域に抗体等を固定化し、この領域で抗原を含む液を流して抗原抗体反応させ、さらに蛍光色素を付けた標識抗体を含む液を流して抗原抗体反応させ、当該領域に励起光を照射してその蛍光の量により抗原の量を測定するというマイクロ分析チップとして利用できる。
【００８６】
各流路の内壁面の「親水性」や「疎水性」は、基板材料が親水性の基板又は疎水性の基板を用いることにより容易に実現できるが、本発明でいう親水性や疎水性は基板材料自身の持つ性質に由来するものに限定されない。例えば、疎水性である流路の一部に親水性処理を施すことにより、「流路の内壁面の一部が疎水性」を実現することができる。また、親水性材料からなる基板表面の一部に疎水膜の形成等の疎水処理を施すことにより「流路の内壁面の一部が疎水性」としてもよい。親水化処理としては、例えば酸素プラズマ処理やＵＶ処理などを用いることができる。また、界面活性剤や親水性の官能基を持つ試薬を表面に塗布することによっても親水性を高めてもよい。他方、疎水化処理としては、フッ酸処理や、テトラフルオロエチレン被膜を形成する等の方法がある。
【００８７】
（実施の形態２）
実施の形態２は、上記第２の発明に関するものである。
本実施の形態にかかる送液構造体を、図５に示す。図５（ａ）は送液構造体の全容を示す図であり、図５（ｂ）は主基板、図５（ｃ）は蓋基板を示す概念図である。
【００８８】
本実施の形態にかかる送液構造体は、図５（ａ）に示すように、主基板１１１（ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）：疎水性）と、蓋基板１１０（ガラス：親水性）とを、重ね合わせてなる構造である。
【００８９】
実施の形態２は、作用電極１３２表面に上流端近傍の親水性領域と残余の疎水性領域とを設けずにすべて疎水性とし、その代わりに作用電極１３２が形成されている領域の流路の幅を上流端と下流側とで変化するようにした（上流端が下流側よりも広い）こと以外は、上記実施の形態１と同様である。よって、基板構成、流路、注入孔等は、上記実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００９０】
なお、作用電極表面は、疎水性膜で全面が覆われており、作用電極の配置に関しては、上流端では流路幅＞作用電極幅であり、下流側では流路幅＜作用電極幅としている。
【００９１】
（エレクトロウエッティングバルブの動作原理）
図６は、本実施の形態にかかる送液構造体の作用電極近傍を示す拡大図である。
【００９２】
作用電極１３２の上流端において流路幅をｗ１（１４２）、下流部分において流路幅をｗ２（１４３）、作用電極幅をｗ３（１４４）、流路高さをｈとする。
【００９３】
このとき、作用電極上流端近傍の流路においては、疎水性基板１１１の内壁面が圧力に与える影響は（ｗ１＋２ｈ）であり、親水性基板１１０の内壁面が圧力に与える影響は（ｗ１−ｗ３）であり、作用電極１３２の表面が圧力に与える影響は（ｗ３）である。他方、下流側の流路幅がｗ２である領域の流路においては、疎水性基板１１１の内壁面が圧力に与える影響は（ｗ２＋２ｈ）であり、作用電極１３２の表面が圧力に与える影響は（ｗ２）である。このため、作用電極１３２の上流端において流路に働く圧力Ｐ１は、上記３成分を足し合わせた後に、図２３の式５を参考にして算出される。作用電極下流側の流路幅がｗ２である領域の流路に働く圧力Ｐ２は、上記２成分を足し合わせた後に、図２３の式５を参考にして算出される。
【００９４】
このとき、圧力Ｐ１は正となり、圧力Ｐ２は０又は負となるように設計すると、電圧印加がＯＦＦのときに作用電極１３２の表面自体が疎水性であっても、流路に働く圧力Ｐ１によって作用電極上流端は確実に液体と接触するようになる。また、圧力Ｐ２が０又は負であるため、電圧印加がＯＦＦのときには確実に液体が停止する（バルブが閉じた状態となる）。
【００９５】
電圧印加がＯＮのときには、上記実施の形態１で説明したのと同様の原理により、液体が流路幅ｗ２である領域の作用電極上を通過して流れる（バルブが開放された状態となる）。
【００９６】
また、図５に示すような流路構造の場合、作用電極の下流端が図中下方向に位置する流路幅が広い部分にまで延在している構成を採用してもよい。この場合、この流路幅が広い部分の流路に働く圧力は、正であってもよい。
【００９７】
（実施の形態２の変形例１）
例えば、図７に示すように、作用電極１３２近傍の流路幅を急激に変化させる（流路の輪郭線の角度が９０°である）構造を採用してもよい。
【００９８】
（実施の形態２の変形例２）
主基板が親水性であり、蓋基板が疎水性である構成としてもよい。この場合は、以下のように設計する。
【００９９】
この構成では、流路幅が小さいほど親水性の影響が大きくなるので、毛細管力が大きくなる。したがって、図８に示すように、液を停止させるためには、作用電極の上流端の流路幅ｗ４（１４２）を、下流側の流路幅ｗ５（１４３）よりも小さくする必要がある。なお、この形態においては、説明を簡略化するために、作用電極幅ｗ６（１４４）を、下流側の流路幅ｗ５よりも大きくしているが、ｗ６≦ｗ５としてもよい。
【０１００】
この構成では、作用電極上流端近傍の流路においては、親水性基板の内壁面が圧力に与える影響は（ｗ４＋２ｈ）であり、作用電極の表面が圧力に与える影響は（ｗ４）である。他方、下流側の流路幅がｗ２である領域の流路においては、疎水性基板の内壁面が圧力に与える影響は（ｗ５＋２ｈ）であり、作用電極の表面が圧力に与える影響はｗ５である。このため、作用電極上流端において流路に働く圧力Ｐ３は、上記２成分を足し合わせた後に、図２３の式５を参考にして算出される。作用電極下流側の流路に働く圧力Ｐ４は、上記２成分を足し合わせた後に、図２３の式５を参考にして算出される。
【０１０１】
このとき、圧力Ｐ３は正となり、圧力Ｐ４は０又は負となるように設計することにより、電圧印加がＯＦＦのときに、作用電極上流端を確実に液体と接触させ、且つ作用電極上で確実に液体を停止させることができる。
【０１０２】
（実施の形態２の変形例３）
図９に示すように、流路高さを変更する構成を採用してもよい。
【０１０３】
主基板が疎水性であり、電極１３２を除く蓋基板が親水性である送液構造体においては、図９に示すように、作用電極１３２上流端の流路高さをｈ１（１５１）、下流部分の流路高さをｈ２（１５２）とする。このため、作用電極上流端において流路に働く圧力Ｐ５が正の値になるように設定し、下流側において流路に働く圧力Ｐ６が０又は負の値になるように設計すればよい。この構成では、ｈ１＜ｈ２の関係が成り立つ。
【０１０４】
（実施の形態２の変形例４）
上記変形例３において、図１０に示すように、流路高さを段階的に変化させる構造を採用してもよい。
【０１０５】
（実施の形態２の変形例５）
上記変形例３，４において、主基板が親水性、蓋基板が疎水性としてもよい。この場合は以下のように設計する。
【０１０６】
上記構成では、流路高さが大きいほど親水性の影響が大きくなり、毛細管力が大きくなる。したがって、図１１に示すように、作用電極１３２の上流端の流路高さをｈ３（１５１）、下流部分の流路高さをｈ４（１５２）とするとき、このｈ３、ｈ４を用いて作用電極上流端において流路に働く圧力Ｐ７、下流側において流路に働く圧力Ｐ８を算出し、圧力Ｐ７は正、圧力Ｐ８は０又は負となるようにする。このとき、ｈ３＞ｈ４が成立する。
【０１０７】
（実施の形態２の変形例６）
また、流路幅や流路高さを変更せずに、作用電極上流端における流路内壁面を親水化処理及び／又は作用電極下流側における流路内壁面を疎水化処理してもよい。
【０１０８】
上記実施の形態２において説明した例（変形例含む）を適宜組み合わせてもよい。
【０１０９】
（実施の形態３）
本実施の形態は、上記第３の発明に関するものである。
図１２に、実施の形態３にかかる送液構造体を示す。本実施の形態では、作用電極の下流側（疎水性基板１１１側）に、液体接触面を増加させる疎水性構造物１４９を設けている。このため、この疎水性構造物１４９が設けられた部分の流路では、流路内壁面にさらに疎水性構造物１４９による影響が加わり、疎水性が高くなる。電圧印加がＯＦＦの時、作用電極上流端において流路に働く圧力が正であり、疎水性構造物１４９形成領域において流路に働く圧力が０又は負となるようにすれば（図２３の式５を応用する）、液体は作用電極１３２上流端に接し、且つ疎水性構造物１４９形成領域で停止する。電圧印加がＯＮのときには、液体が疎水性構造物１４９形成領域を通過して流れる。
【０１１０】
疎水性構造物１４９としては、ピラー、穴、溝などの液体接触面を増加させる構造を任意に採用することができる。この形態においては、液体と接触する分部の面積、構造物内の隙間空間と接触する部分の面積を設計することで、疎水性構造物１４９が設けられた領域で確実に液体を停止させることができる。
【０１１１】
（実施の形態４）
実施の形態４は、上記実施の形態１に示すエレクトロウエッティングバルブを２つ直列に配置したものである。
【０１１２】
図１３に、実施の形態４にかかる送液構造体を示す。各部の構成や液体を停止させるための設計要件等の説明は省略する。
【０１１３】
この構成では、流路１１４で２段階に液を制御することが可能となる。なお、直列に３以上配置してもよい。
【０１１４】
（実施の形態５）
実施の形態５は、上記実施の形態２に示すエレクトロウエッティングバルブを２つ並列に配置したものである。
【０１１５】
図１４に、本実施の形態にかかる送液構造体を示す。本実施の形態では、２つの注入孔１１２ａ，１１２ｂと、注入孔にそれぞれ連続する第２の流路１５１ａ，１５１ｂと、液溜め流路にそれぞれ連続する、液溜め流路よりも流路幅の狭い第３の流路１５２ａ，１５２ｂと、２つの第３の流路に連続する第１の流路１１４と、第１の流路に連続する排出孔１１３と、を有している。
【０１１６】
ここで、参照電極１３１ａ，１３１ｂは、それぞれ第２の流路１５１ａ，１５１ｂ内に形成されており、作用電極１３２ａ，１３２ｂは、それぞれ第２の流路１５１ａ，１５１ｂと第３の流路１５２ａ，１５２ｂとが切り替わる領域に形成されている。基板構成は、上記実施の形態２と同様である。すなわち、作用電極の上流端は流路幅の大きい第２の流路（親水性基板の影響が大きい部分）に位置し、下流側領域は流路幅の小さい第３の流路（親水性基板の影響が小さい部分）に位置する。このため、実施の形態５にかかるエレクトロウエッティングバルブは、上記実施の形態２と同様の効果が得られるものが２つ並列に配置されたものである。
【０１１７】
この構成では、異なる溶液を順次第１の流路に送り込むことが可能となる。なお、並列に３以上配置してもよく、上記実施の形態４の構成と組み合わせて用いてもよい。
【０１１８】
（実施の形態６）
実施の形態６は本発明送液構造体を利用したマイクロ分析チップに関する。実施の形態３にかかるマイクロ分析チップは、図１５に示すように、注入孔１１２と、流路１１４ａ〜ｅと、排出孔１１３と、を有している（図１５参照）。
【０１１９】
更に、本実施の形態では、流路１１４ｂに作用電極が形成され、流路１１４ａに参照電極が形成されている。このため、上記実施の形態２と同様の設計をすることにより、液の流れの制御を行うことができる。また、流路１１４ｄには、検出部が設けられている。また、検出部は目的物質を検出できる機能を有する部分であればよい。そして両者ともに特段の制約はないので、図１５には反応部及び検出部を図示していない。
【０１２０】
また、検出部が幅の狭い流路１１４ｄに設けられている。この構造であると、流路１１４ｃより幅が狭い流路１１４ｄに入った液体は流れを速め、渋滞なく均一に流れるので、検出精度が高まる。また、検出目的物質の素通りが減少するので、この側面からも検出精度が高まる。
【０１２１】
なお、検出部における検出方法は、電極を用いて電気量を測定する方法（電気化学的方法）や、外部より光を照射しその反射光や透過光を測定する光学的方法などがあるが、いずれの方式であっても、液の流れが渋滞することがない効果（検出精度や検出再現性の向上効果）が得られる。
【０１２２】
以上から、実施の形態６によると、簡単な構造でもって簡便かつ迅速に目的物質の検出が行え、しかも検出精度に優れたマイクロ分析チップを実現することができる。
【０１２３】
（実施の形態７）
実施の形態７は、参照電極１３１の電位を安定にするため、対向電極１３７を設置したこと以外は、上記実施の形態１と同様である（図１６参照）。対向電極１３７を設置することで、電位の基準になる参照電極１３１への電流の流れを防止することができ、参照電極の電位を安定させることができる。この効果により、より高精度にエレクトロウエットバルブを電気的に駆動することが可能となる。
【０１２４】
（実施の形態８）
実施の形態８は、実施の形態６にかかるマイクロ分析チップを更に発展させたものである。実施の形態８にかかるマイクロ分析チップの具体的構成の詳細を順次説明する。
【０１２５】
（全体構成）
実施の形態にかかるマイクロ分析チップの全体構成図を、図１７に示す。図１７に示すように、実施の形態８のマイクロ分析チップは、第１の液体用の第１注入孔２００１と、第２の液体用の第２注入孔２００２と、これらの注入孔に連続する第１液溜め部２００３、第２液溜め部２００４と、これらの液溜め部に連続する注入路２００５、２００６と、ミキサー部２００７と、第１隘路２００９と、第１の流路２００８と、第２隘路２０１１と、第２の流路２０１０と、第３隘路２０１３と、第３の流路２０１６と、排出孔２０１４と、を有し、第１の流路２００８には、反応部２０１７が設けられ、第２の流路２０１０には、検出部２０１２が設けられている。
【０１２６】
それぞれの注入路２００５，２００６には作用電極が形成され、更に、第１及び第２液溜め部２００３，２００４には、参照電極が形成されている。すなわち、この実施の形態は、上記実施の形態５を利用したものである。
【０１２７】
さらに、チップの端部に、外部接続端子２０１５が設けられている。
【０１２８】
第１注入孔２００１から第１の液体が注入されると、第１液溜め部２００３に第１の液体が注入される。第２注入孔２００２も同様に、第２の液体が注入されると第２液溜め部２００４に第２の液体が注入される。
【０１２９】
上記作用電極と参照電極とにより、注入された液体のミキサー部２００７への流入を停止または開始することができる。ミキサー部２００７は第１の液体と第２の液体を混合できる構造としてある。
【０１３０】
ミキサー部２００７には、第１の流路２００８が第１隘路２００９を介して接続されている。第１の流路２００８に設けられた反応部２０１７には、溶液に含まれる被検出物質と反応する物質が配置されている。
【０１３１】
なお、図１７の例では、ミキサー部と反応部は第１隘路２００９を介して接続されているが、第１隘路２００９を介すことなく直接接続されていてもよい。
【０１３２】
第２の流路２０１０は、第２隘路２０１１を介して第１の流路２００８と接続されており、第２の流路２０１０には検出部２０１２が設けられている。検出部は被検出物質を直接または間接的に検出することができるよう構成されている。なお、被検出物質を直接検出できる構成である場合には、第２の流路２０１０を有さない構成とすることができる。
【０１３３】
このマイクロ分析チップは、外部接続端子２０１５を要しており、当該端子を介して外部電源への接続、電気的制御信号の入力、検出信号の出力などを行えるようになっている。これにより、電源やＩＣなどの制御回路を外付けとすることができるので、その分、チップのコンパクト化を図れる。
【０１３４】
実施の形態７にかかるマイクロ分析チップについて更に説明する。
【０１３５】
〈液体の注入〉
第１の液体用の注入孔２００１および第２の液体用の注入孔２００２より、それぞれ第１の液体および第２の液体を注入する。これにより、液溜め部２００３、２００４にそれぞれの液体を注入できる。
【０１３６】
注入孔２００１・２００２は、外部（大気）に開放された孔であって毛細管力が働かない程度の大きさ（例えば２ｍｍΦ）としてある。毛細管力が働かない大きさである場合には、注入孔が疎水性であっても液体を円滑に注入することができる。注入孔２００１・２００２は、毛細管力の働く大きさであってもよいが、この場合には液体を円滑に注入できるように、注入孔に親水性処理を施す等する必要がある。
【０１３７】
なお、注入孔に液体を充填したカートリッジを接続する方法で液体を注入させることもできる。この場合にはカートリッジ内の液体が流路系に充分に流れ込むよう、注入孔に空気抜き用の隙間が確保できるようにするか、または別途空気抜き孔を設けるのが好ましい。
【０１３８】
図１７の例は、２つの注入孔を有する構造であるが、注入孔は２つに限られず、３つ以上とすることもできる。例えば、第１の液体用の注入孔に被検出物質を含む試料を、第２の液体用の注入孔に試薬を、第３の液体用の注入孔に標準試料を、第４の液体用の注入孔に洗浄液を注入する等とすることができる。
【０１３９】
洗浄液を注入する第４注入孔を設けた構造であると、チップ内を洗浄し繰り返し使用することによって、チップのコストパフォーマンスを高めることができる。なお、検出処理前後に第１の液体用の注入孔等から洗浄液を注入して流路内を洗浄することにより、試料等の汚染を低減することもできる。これにより検出誤差を少なくすることができる。
【０１４０】
〈ミキサー部〉
ミキサー部は第１の液体と第２の液体を充分混合できるように構成する。例えば、ミキサー部に、第１開閉バルブおよび第２開閉バルブから流入して来た液体が自然混合されるように、マイクロピラー構造設けるのもよい。また、Ｔ字型ミキサー、Ｍａｎｚミキサー、３次元蛇行流路を用いたミキサーなどを設けることもできる。
【０１４１】
図１７の例は２液を混合する場合であるが、３液以上の液体を混合するように構成してもよい。この場合、第３の液体の注入と、流入タイミングを制御するために、他の液溜め部、注入路と同様に電極を形成することが好ましい。
【０１４２】
〈第１の流路〉
第１の流路２００８は、反応を行う反応領域として機能する。第１の流路２００８に設けられる反応部２０１７は第１の流路２００８の全部であってもよいし、その一部であってもよい。反応部２０１７には、例えばサンプル溶液に含まれる被検出物質を特異的に認識し反応する分子が配置される。被検出物質が抗原である場合は、抗体を反応部に固定化するとよい。被検出物質を検出するためには、酵素免疫反応のサンドイッチ法を用いることができ、この場合、抗原を酵素標識抗体（二次抗体）と反応させ、抗原と酵素標識抗体が結合した複合体とする。この複合体を反応部に予め固定化しておき抗体（一次抗体）と反応させる。次に基質を導入し、二次抗体に標識されている酵素と反応させ、反応により生成された電気化学的に活性のある物質を検出部の電極上で電気化学的に検出を行う。反応部では、検出部にて検出できる物質が被検出物質の量に応じて生成される。なお、反応部における検出手段が光学的な手段であってもよい。
【０１４３】
〈外部接続端子〉
外部接続端子２０１５は、外部よりチップに駆動電源や駆動情報を入力し、また外部に検出結果等を出力するためのものである。この端子の形成に金薄膜を用いると、外部接続端子の形成をエレクトロウエッティングバルブや検出電極などと同様に行うことができるので生産効率がよい。なお、金に代えて、銅や鉄またはアルミニウムなどの他の導電性材料を用いてもよいことは勿論である。
【０１４４】
〈２層構造体〉
実施の形態８にかかるマイクロ分析チップは第１基板（主基板）２１０１と第２基板（蓋基板）２１０２を重ね合わせた２層構造になっている。２層構造の各々の層構造について図１８を用いて説明する。
【０１４５】
第１基板（主基板）２１０１は、透明性および加工性が高いものが良く、また液体の移動の制御を行うために疎水性を有するものがよい。このような基板としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）からなるものがよい。他方、第２基板（蓋基板）は、電極が形成し易い材料が良く、第１基板を疎水性とした場合においては親水性とする必要がある。このような基板として、ガラス、石英、シリコン等からなる基板が好適である。
【０１４６】
第１基板及び／又は第２基板は上記親水性または疎水性の特性を有することに加え、蛍光やＵＶ光を用いて検出目的物質を測定するために、励起光による発光が少ない透明または半透明の材質を用いることが望ましい。このような材質としては、実施の形態１に記載したものや、特開２００３−１４９２５２号公報で提案される材質を用いることができる。
【０１４７】
各基板に対し次のような加工を行う。第１基板（主基板）に対しては、上部に第１の液体用の注入孔２００１、第２の液体用の注入孔２００２、排出孔を上向きに開口する。また、液溜め部２００３・２００４、注入路２００５・２００６、ミキサー部２００７・第１の流路２００８・第１隘路２００９・第２の流路２０１０・第２隘路２０１１・第３隘路２０１３、第３の流路２０１６用の凹状溝を形成する。
【０１４８】
第２基板（蓋基板）２１０２に対しては、その表面に電極２１０５・電極２１０６、検出用電極２１１２を形成し、また第２基板の端部に外部接続端子２０１５を形成する。更に各電極を外部接続端子２０１５に接続する引き出し線を形成する。各電極の形成は、公知の方法を用いればよい。
【０１４９】
上記のように加工した両基板２１０１・２１０２を、加工面を内側にして張り合わせる。これにより実施の形態８にかかるマイクロ分析チップが完成する。
【０１５０】
（実施の形態９）
実施の形態９は、携帯可能なハンディ型のマイクロ分析装置に関する。実施の形態８の内容を図１９に基づいて説明する。図１９は、実施の形態９にかかる携帯可能なハンディ型のマイクロ分析装置の概要を説明するための概念図である。
【０１５１】
このハンディ型マイクロ分析装置は、マイクロ分析チップ２３０２と、このマイクロ分析チップを駆動制御する制御用ハンディ機器２３０１とで構成されている。マイクロ分析チップ２３０２は、上記実施の形態８で説明したと同じマイクロ分析チップである。よって、ここではマイクロ分析チップの詳細な説明は省略する。
【０１５２】
図１９に示すように、制御用ハンディ機器２３０１の下部には、実施の形態７で説明したと同様なマイクロ分析チップ２３０２の外部接続端子２０１５を挿入するチップ接続口２３０３が設けられており、このチップ接続口の奥には、外部接続端子２０１５と電気的に接続する外部入出力端子（図示せず）が設けられている。マイクロ分析チップの外部接続端子２０１５をチップ接続口２３０３に挿入すると、制御用ハンディ機器２３０１内の外部入出力端子とマイクロ分析チップ２３０２の外部接続端子とが電気的に接続される。
【０１５３】
制御用ハンディ機器２３０１には、分析チップの測定結果（被検出物質の量など）を表示することができる表示部２３０４、および、測定の開始、停止や、測定パラメータを特定するための様々なデータを入力することのできる入力部２３０５が設けられている。入力部２３０５としては、例えばタッチパネル構造が採用できる。
【０１５４】
更に制御用ハンディ機器２３０１には、図示しないが、データを処理することのできるＣＰＵや入力情報および出力情報を処理するＩ／Ｏ論理回路などの情報処理システムが組み込まれている。
【０１５５】
マイクロ分析チップ２３０２を制御用ハンディ機器２３０１に接続し、各種データを入力し、測定開始ボタンを押す。これにより、予めマイクロ分析チップに備えられ、且つ開閉バルブにより流路内への流入が停止されていた試薬液や試料液（被検液）などの溶液が流路内内に順次進入する。これにより各流路内で所定の反応が行われて検出可能物質になり検出部に至り、ここで被検出物質の量に応じた電気信号が発せられる。この電気信号は外部接続端子２０１５から外部に出力される。
【０１５６】
外部接続端子２０１５から出力された信号は、外部接続端子２０１５と電気的に接続された制御用ハンディ機器の外部入力端子が受け取り、この信号を制御用ハンディ機器に予め格納されたソフト情報に基づいて分析する。これにより、被検出物質の量または種類などを特定することができる。
【０１５７】
上記制御用ハンディ機器しては、例えば携帯電話やＰＤＡなどの携帯電子機器を活用することができる。ここでは携帯電話を例に挙げて説明する。例えばコンピュータ機能を備えた携帯電話に、上記したチップ接続口を設け、この携帯電話にマイクロ分析チップから発信されたデータを処理する分析ソフトを格納する。この携帯電話は通常は携帯電話として機能し、必要に応じて制御用ハンディ機器として機能させることができる。
【０１５８】
操作方法を例示する。携帯電話にマイクロ分析チップを接続し、携帯電話のボタンにより各種データを入力した後、測定開始ボタンとして設定されたボタンを押す。これにより、あらかじめマイクロ分析チップに準備され、かつ開閉バルブにより流路内への流入が停止されていた試薬液や被検液などが流路内へ進行する。この後、分析チップが順次動作して検出部において検出された被検出物質量に応じた電気信号を携帯電話に出力する。携帯電話のコンピュータがこの信号をソフト的に解析し被検出物質の量や種類などを特定する。これを携帯電話のディスプレイに表示する。また、オペレータの指示を受け、その電送機能を利用して解析情報を離れた場所にまで電送する。
【０１５９】
このように、携帯機器を利用することにより、コストパフォーマンスに優れ、かつ利便性・使い勝って性に優れたマイクロ分析装置を実現することができる。
【０１６０】
なお、分析チップと携帯電子機器との間の信号伝達方式は、両者間で電気信号がやり取りできる限りどのような方式・形態でもよく、必ずしも上記のようなチップ接続口を介する方式である必要はない。
【０１６１】
（実施の形態１０）
実施の形態１０のマイクロ分析装置は、試料（被検液）の採取、検出データの分析、分析結果の出力等、の各機能が複数の基板にそれぞれ形成され、これが積層され一体化された一体型マイクロ分析装置に関する。
【０１６２】
図２０に一体型マイクロ分析装置の平面見取り図を示す。図２０に示すように、この一体型マイクロ分析装置は、サンプル採取部２４０１、液体流路部２４０２、駆動分析処理部２４０３、入出力論理処理部２４０４および出入力部２４０５が、それぞれ１つの基板に形成されている。ただし、全ての要素を一つの基板に形成してもよいし、関連する要素ごとを１つの基板に形成する等してもよい。
【０１６３】
サンプル採取部２４０１には、内部に毛細管が有する針が配置されており、この針を人体又は試料体に針を刺す等することにより血液や試料を採取する。針は、低侵襲のマイクロプローブとすると人体等に針を刺し血液等の体液を抽出する際に痛みが緩和されるので好ましい。また、サンプル採取部２４０１に、針と共に、又は針の代わりに、非侵襲型の採取器具、例えば皮膚表面の汗、口腔内の唾液、涙や尿等を採取する吸液体を設けるのもよい。
【０１６４】
また、液体流路部２４０２としては、実施の形態１〜４の送液構造体およびマイクロ分析チップと同様な流路構造を使用する。このうち、好ましくは実施の形態３で説明した流路構造を用いる。サンプル採取部２４０１に配置されている針の毛細管は液体流路部２４０２の液溜め部２４１４と接続されており、針に設けられている毛細管の毛管現象によりサンプルが液溜め部に流入するように構成されている。
【０１６５】
また、液体流路部２４０２は、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、塩化ビニル等の基板を用いて作製される。液体流路部２４０２に、複数の検出部を配置してもよい。また、複数の流路系（マイクロ分析用送液構造体）が並存する構造としてもよい。
【０１６６】
駆動分析処理部２４０３は、ＣＰＵ、メモリ、バッテリー（図示せず）等が設けられており、液体流路部２０４２の検出部や、後で説明するＩ／Ｏ論理回路などと接続されている。この実施の形態は、全ての要素を含む一体型であるので、各種測定に対応した開閉バルブコントロールや、測定データの処理等が可能となるように、駆動分析処理部２４０３にＣＰＵやメモリが設けられており、メモリには、各種測定に対応したバルブコントロールシークエンス情報や、測定データの処理情報が格納されている。
【０１６７】
駆動分析処理部２４０３は、予め格納された上記情報に基づいて、測定開始時に開閉バルブを開き試薬液や試料液（被検液）などを流路内に流入させ、検出部が検出された電気信号を処理して、被検出物質の量または種類を特定する。このように、駆動分析処理部２４０３は、マイクロ分析チップを制御し、かつマイクロ分析チップで得た測定データをＩ／Ｏ論理回路（下記）に出力できる構成になっている。なお、駆動分析処理部２４０３は、上記実施の形態８における図１８の蓋基板２１０２と同様に構成することができ、また実施の形態９で記載した駆動制御要素を盛り込むことができる。
【０１６８】
入出力論理処理部２４０４は、Ｉ／Ｏ論理回路を有し、このＩ／Ｏ論理回路は駆動分析処理部２４０３のＣＰＵに接続されると共に、電気接続線を介して出入力部の各ボタン及び表示部に接続されている。入出力論理処理部２４０４は、駆動分析処理部２４０３のＣＰＵと協働して、Ｉ／Ｏデータを処理し、出入力部のディスプレイ（ＬＣＤ）に測定結果を表示すると共に、出入力部２４０５の入力ボタンで入力された電気信号に基づいてマイクロ分析チップを制御する。なお、この制御には、少なくとも開閉バルブの制御と検出部電極の制御が含まれる。
【０１６９】
出入力部２４０５には、ＣＰＵに指示を与える入力ボタンとディスプレイ（ＬＣＤ）が設けられている。なお、ディスプレイはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）に限られるものではなく、有機ＥＬ表示モジュール等であってもよい。
【０１７０】
ディスプレイは、駆動ドライバー回路をＩ／Ｏ論理回路とＣＰＵが協働し駆動することにより表示動作を行う。表示形式としては、例えば数値表示、グラフ表示、「ある・なし」表示、更には経時変化表示など、多様な表示形式を採用することができる。
【０１７１】
さらに出入力部には、図２０に図示しないが、外部との入出力を処理する端子、または、無線送受信機を設けることができる。そうすることにより、パソコンやＰＤＡ端末などと接続でき、またネットワーク接続が可能になり、利便性が高まる。
【０１７２】
実施の形態１０のマイクロ分析チップ装置は、サンプルの採取からその測定と出力を一つの装置で行うことができる。特に外部との双方向の情報のやり取りを可能にする無線送受信機を組み込んだ実施の形態１０のマイクロ分析チップ装置によると、例えば自宅で測定した人の健康に関する測定結果を直ちにネットワークを介して病院や健康管理センターなどに電送することができ、これにより、迅速かつ的確な診断や治療に関するアドバイスを受けることが可能になる。すなわち、実施の形態１０によると、いつでも、どこでも、だれでも、が利用可能な、小型で利便性に優れたマイクロ分析チップ装置を提供することができる。
【０１７３】
（実施例）
次に、実施例により本発明の説明を行うが、本発明の範囲は実施例に限定されるものではない。
【０１７４】
上記送液構造体は、上記実施の形態１と同様の構成であり、２つの基板（主基板１１１と蓋基板１１０）とが重ね合わされて構成されている。
【０１７５】
主基板への流路１１４用の溝の形成には、金型による樹脂成型方法を用いた。金型は、シリコン基板にフォトリソ法でレジストパターンを形成後、ドライエッチングプロセス法によりエッチングを行って作製した。作製された金型型枠を設置し、シリコンゴム（ポリジメチルシロキサン、東レダウコーニング社製 ジルポット１８４）を厚みが２ｍｍになるまで流し込み、１００℃、１５分の加熱を行い、硬化させた。硬化後、金型と硬化したシリコンゴムを分離させ、シリコンゴムを縦２０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚み２ｍｍに整形し、上部基板を作製した。流路幅を５０μｍ、流路高さを５０μｍとした。
【０１７６】
蓋基板は、厚み６００μｍの石英基板をダイシングソーで縦２５ｍｍ、横１５ｍｍに切断して作製した。参照電極１３１の寸法を８００μｍ×３００μｍ、作用電極１３２の寸法を１０００μｍ×１０００μｍ、外部接続端子用電極１３６引の寸法を１０００ｍｍ×１０００ｍｍ、引き出し電極１３３のライン幅を２００μｍに設計した。参照電極１３１、作用電極１３２の作製には、フォトリソ法によりレジストをパターニング後、スパッタ法によってチタン層（またはクロム層）５０ｎｍ、金層１００ｎｍを形成し、リフトオフ法によってレジストおよびレジスト上に形成されたチタン層および金層を除去し、所望の形にパターニングされた電極を形成した。その後、作用電極１３２の表面の下流側領域（下流端から流れ方向１００μｍの領域）をテトラフルオロエチレンで被覆して疎水性膜を形成した。
【０１７７】
上記主基板と蓋基板とを張り合わせ、実施例にかかる送液構造体を作製した。
【０１７８】
（比較例）
テトラフルオロエチレン疎水性膜を作用電極全面に形成したこと以外は、上記実施例と同様にして送液構造体を作製した。
【０１７９】
実施例、比較例にかかる送液構造体に液を流す試験を行った。実施例では、注入孔に蛍光色素（フルオレセインイソシアネート：ＦＩＴＣ）溶液を滴下すると、毛細管現象により送液構造体内に溶液が入った。この後、エレクトロウエッティングバルブの作用電極の上流端をぬらし、疎水性膜形成部分に液体が達した時点で液の流れが停止した。作用電極及び参照電極に電圧を印加すると、作用電極上を液が通過し、流路内の溶液が無くなるまで液を流すことができた。
【０１８０】
他方、比較例では、作用電極の上流端に達する直前で液の流れが停止し、電圧を印加したときには液の流れが再開しなかった。
【０１８１】
以上により、実施例の送液構造体では、液体の流れを確実に制御できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１８２】
以上説明したように、本発明によると、流路に参照電極と作用電極を配置し、電圧を印加していないときにおいても作用電極の上流端に液体が確実に接触できうるように構成するという簡便な手法で、流路内の液体の流れを制御することができる。このような流路構造体は、抗原の分析に用いるマイクロ分析チップ等として応用が可能であり、産業上の意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【０１８３】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる送液構造体の平面図である。
【図２】図２は、図１の断面図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかる送液構造体の作用電極近傍の拡大図である。
【図４】図４は、実施の形態１にかかる送液構造体の液体の流れを示す概念図である。
【図５】図５は、実施の形態２にかかる送液構造体の平面図である。
【図６】図６は、実施の形態２にかかる送液構造体の作用電極近傍の拡大図である。
【図７】図７は、実施の形態２の変形例１にかかる送液構造体の作用電極近傍の拡大図である。
【図８】図８は、実施の形態２の変形例２にかかる送液構造体の作用電極近傍の拡大図である。
【図９】図９は、実施の形態２の変形例３にかかる送液構造体を示す断面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２の変形例４にかかる送液構造体を示す断面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２の変形例５にかかる送液構造体を示す断面図であるある。
【図１２】図１２は、実施の形態３にかかる送液構造体の作用電極近傍の拡大図である。
【図１３】図１３は、実施の形態４にかかる送液構造体を示す平面図である。
【図１４】図１４は、実施の形態５にかかる送液構造体を示す平面図である。
【図１５】図１５は、実施の形態６にかかる送液構造体を示す平面図である。
【図１６】図１６は、実施の形態７にかかる送液構造体を示す平面図である。
【図１７】図１７は、実施の形態８にかかるマイクロ分析チップを示す図である。
【図１８】図１８は、実施の形態９にかかるマイクロ分析チップの２層構成を説明する図である。
【図１９】図１９は、実施の形態１０にかかるマイクロ分析装置を示す図である。
【図２０】図２０は、実施の形態１１にかかるマイクロ分析装置の積層構造を説明するための図である。
【図２１】図２１は、接触角を示す図である。
【図２２】図２２は、流路構造を示す断面図である。
【図２３】図２３は、圧力を算出する式である。
【図２４】図２４は、従来技術にかかる送液構造体の平面図である。
【符号の説明】
【０１８４】
１１０ 蓋基板
１１１ 主基板
１１２ 注入孔
１１３ 排出孔
１１４ 流路
１３１ 参照電極
１３２ 作用電極
１３３ 引き出し電極
１３４ 親水性領域
１３５ 疎水性領域
１３６ 外部接続端子用電極
１３７ 対向電極
１４９ 疎水性構造物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の流れを制御することのできる送液構造体に関し、更には微量化学分析を行うマイクロ分析チップ及びマイクロ分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
免疫分析法は、医療分野、生化学分野、アレルゲンなどの測定分野等において、重要な分析・計測方法として知られている。しかし、従来の免疫分析法は、操作が煩雑である上に、分析に一日以上の時間を要するといった問題があった。
【０００３】
このような中、基板にマイクロオーダーの流路を形成し、このマイクロ流路に抗体等を固定化することにより、分析時間の短縮化や分析操作の簡略化を図るマイクロ分析チップが提案されている。
【０００４】
このようなマイクロ分析チップを用いて分析を行う場合、入口からマイクロ分析チップ内に溶液を導入し、該溶液をマイクロ分析チップ内で反応させ、出口からマイクロ分析チップ外に溶液を排出する必要がある。従来、マイクロ分析チップにおける溶液の移送には、ポンプなどの外部動力を用いていたが、ポンプはマイクロ分析チップに比べて大型であるため、装置全体の小型化が図りがたい。
【０００５】
このため、化学分析装置に微細加工技術を用いてマイクロポンプを組み込む技術が提案されているが（例えば特許文献１）、マイクロポンプの組み込みには複雑で高度な加工技術を必要とする。また、マイクロポンプの容積に加え、ポンプを駆動するための周辺要素の組み込み容積が必要となるので、必ずしも十分なコンパクト化を図り難い。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２０６０６号公報
【０００７】
他方、マイクロポンプを用いない送液方式として、毛細管力を利用した送液方式が知られている。毛細管力を利用した従来のマイクロ流路構造の基本を図２４に示す。図２４の符号１１０は主基板、符号１１１が蓋基板、符号１１４が流路、符号１１２が注入孔、符号１１３が排出孔である。注入孔１１２に液体を滴下すると、毛細管力によって溶液が流路１１４を移動し、排出孔１１３に移動する。よってポンプ等の外力を必要とせずに液体を１１２側から１１３側に移動させることができる。この方式はポンプを用いないので、簡便に微小な送液システムを構築することができるが、送液が不確かであるという問題点を抱えている。
【０００８】
特許文献２には、微小な送液システムを制御する技術が記載されている。この文献には、毛細管力によって液体を移送するマイクロ分析チップにおいて、液体の移送を制御するために、エレクトロウエッティング技術を用いたバルブ（エレクトロウエッティングバルブ）を用いる方法が提案されている。
【０００９】
【特許文献２】特開２００５−１９９２３１号公報
【００１０】
上記エレクトロウエッティングバルブの原理を、図１６を用いて説明する。液体をチップに導入すると、液体は毛細管力によって流路１１４を流れ、参照電極１３１を超えて流れて作用電極１３２上に達するが、作用電極１３２の表面には疎水性膜が被覆されており、電圧が印加されていない場合は、液体との接触角が大きくなるように設計されている。更に当該部分の流路幅及び流路高さが、液体の流れを停止させるために、十分に小さく設計されている。このため、当該部分（作用電極部分）の表面張力と流れ抵抗とが相まって、液体は流路を通過することができない。すなわち、電圧印加がＯＦＦのとき、バルブは閉じた状態となる。
【００１１】
一方、電圧を印加した場合、参照電極１３１により液体は負に帯電する。また、作用電極１３２においては、作用電極１３２と液体との間で仮想的なキャパシタを形成するようになり、作用電極１３２に液体が引き寄せられる効果が小さくなる。つまり、見掛け上、作用電極１３２表面の親水性が強くなる。これにより、液体が当該流路を通過することができるようになる。すなわち、電圧印加ＯＮのとき、バルブは開放された状態となる。
【００１２】
エレクトロウエッティングバルブを用いる場合、液体を確実に停止させるためには、作用電極が設けられた部分の流路の疎水性と親水性とを調整して、電圧印加がＯＦＦのときに確実に液体が停止するように設計する必要がある。他方、液体を流すためには、液体を介した１対の電極（参照電極１３１と作用電極１３２）間に電圧を印加して液体を帯電させ参照電極と作用電極との間で仮想キャパシタを形成させる必要があり、このためには、常に両電極に液体が接触している必要がある。両電極に液体が接触していないと、電圧印加の有無により流れを制御できないからである。
【００１３】
しかし、毛細管力を利用して液を流す方式において、液の流れを円滑にするために作用電極の親水性を高めると、液の流れを停止させることが困難になる。その一方、液の流れを停止させ易くするために、作用電極の疎水性を高めると、液体が作用電極の手前（作用電極に接触する手前）で停止してしまうため、もはや毛細管力によって液体を前方に進めることができなくなる。
【００１４】
それゆえ、駆動装置を備えない送液構造体において、液体の「前進」と「停止」を的確に制御することは容易ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、毛細管力を利用して液体を流すマイクロ流路において、液体の「前進」と「停止」とを確実に制御することのできる送液構造体およびこれを利用したマイクロ分析チップならびにマイクロ分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するための本発明は、作用電極の上流端を確実に液体と接触するために、上流端近傍を親水性とし、且つ上流端近傍より下流側に疎水性部分を設けた点に特徴を有する。その具体的手法としては、
（１）作用電極表面の上流端を親水性とする、
（２）作用電極上流端を含む流路断面において液体に発生する表面張力による圧力が正となるように、流路内壁面における親水材料比率を高める、
（３）作用電極が形成された部分の上流端以外の流路領域に、液体接触面を増やす疎水性構造物を設ける、
という手段を講じている。
【００１７】
なお、上記（１）〜（３）は適宜組み合わせることができる。
【００１８】
上記（１）に関するエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体にかかる発明を第１の発明、上記（２）に関するエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体にかかる発明を第２の発明、上記（３）に関するエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体にかかる発明を第３の発明とする。また、第１〜第３の発明にかかるエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体を用いたマイクロ分析チップ及び分析装置にかかる発明を、それぞれ第４〜第５の発明として、順次説明する。
【００１９】
上記課題を解決するための第１の発明は、流路内の液の流れを制御するエレクトロウエッティングバルブが配置されたエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、前記エレクトロウエッティングバルブは、流路内の特定域に形成された作用電極と、前記作用電極の形成された特定域よりも上流側に形成された参照電極と、を有し、前記両電極に電圧が印加されていない状態において、前記作用電極の少なくとも一部が疎水性であり、前記作用電極の少なくとも上流側端部近傍が親水性であることを特徴とする。
【００２０】
毛細管力を利用したマイクロ流路における液体の流れについて説明する。毛細管力による液体を流す力は、流路壁面と液体との接触角（図２１参照）に大きく影響される。流路壁面が均一の材料で構成され、流路の流れ方向に垂直な断面形状が円である場合、液体に作用する圧力Ｐは、気液界面の界面張力をσ、流路壁面の接触角をθ、流路の半径をｒとするとき、図２３の式１で示される。つまり、ｃｏｓθが正である場合には、液体は流路内を進むことができ、他方ｃｏｓθが０又は負である場合には、液体は流路内を進むことができずに停止する。すなわち、毛細管力を利用して液を流すためには、ｃｏｓθが正（親水性）である材料を用いることが必須となる。
【００２１】
流路壁面が疎水性の場合は、ｃｏｓθが０又は負であり、液体を流さない圧力Ｐが発生する。よって、親水性と疎水性の両方が存在する壁面においては、毛細管現象が生じる状態と毛細管現象が生じない状態を設計することができる。図２２に示すような流路構造の場合、流路高さをｈ、幅をｗとした流路形状において、主基板の接触角θ１、蓋基板の接触角をθ２、気液界面の界面張力をσ、としたとき、流路の上面で働く界面張力をＦ１、下面で働く界面張力をＦ２、左右両側面で働く界面張力をＦ３とするとき、これらはそれぞれ、図２３の式２、式３、式４で示される。流路に働く圧力Ｐは、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の和を断面積ｗｈで割ったものであるので、この場合の流路に働く圧力Ｐは図２３の式５に示す関係となる。
【００２２】
圧力Ｐが正の値になる場合は、毛細管現象が生じ液体が前進し、圧力Ｐが負の値になる場合は毛細管現象が生じず、液体の動きが停止する。この関係と、作用電極と蓋基板の親水性の程度の差を利用し、作用電極が形成された流路で液体に発生する表面張力による圧力を調整することができる。
【００２３】
上記では流れ方向に直交する流路断面の形状が矩形である場合について説明したが、流路形状はこれに限定されるものではなく、円形状、楕円形状、半円状、逆三角形状等であってもよい。流路断面形状が矩形以外の場合であっても、断面の特定の領域ごとの界面張力を求め、構成比率に応じて界面張力を積算して流路全体に働く圧力Ｐを求めることができる（図２３の式５参照）。
【００２４】
この原理から、エレクトロウエッティングバルブにより液体の流れを制御（「前進」・「停止」）するには、電圧をかけない状態において作用電極１３１が設けられた流路領域における液体に作用する圧力Ｐを０又は負とし、電圧をかけた状態においては正となるように設計すればよいが（図１６参照）、作用電極表面の全体が疎水性であると、作用電極表面に液体が接触することなくその前で停止するおそれがある。
【００２５】
そこで本発明では、作用電極１３２が、疎水性の高い領域（Ｐが０又は負の領域）１３５と、上流端を含む親水性領域（Ｐが正の領域）１３４と共に備える構成としてある（図３参照）。
【００２６】
この構成であると、電圧無印加の状態においては、液体が作用電極１３２の親水性領域（Ｐが正の領域）１３４に確実に接触し、更に疎水性の高い領域（Ｐが０又は負の領域）１３５の境界付近にまで前進し、疎水性の高い領域の手前又はそれよりも若干進んだところで停止することになる。すなわち、この構成であると、液体の流れが「停止」状態の場合においても作用電極と液体との接触が確保されているので、両電極に電圧を印加すると液体に電圧が印加されてキャパシタ効果が生じる。このキャパシタ効果により電極表面に対する液体の接触角が小さくなり、液体は作用電極上の疎水性領域１３５上を通過できるようになる。つまり、電圧印加の有無により液体の流れを制御することができる。
【００２７】
ここで、親水性とは、比抵抗が１８ｍΩ・ｃｍよりも大きい純水（２５℃）を用い、１気圧、２５℃で測定した接触角が９０°未満である場合をいい、疎水性とは、上記純水の接触角が９０°以上である場合をいう。ただし、接触角の流れ方向に作用する成分である余弦（コサイン）は、９０°付近で大きく変動する。本発明は毛細管力を利用して液を流す構造体に関するものであるので、上記構成における「親水性」としては、純水に対する接触角が８５°以下が好ましく、より好ましくは７５°以下、さらに好ましくは６０°以下とするのがよい。そして、上記構成における「親水性」を６０°以下とした場合には、上記作用電極表面の「疎水性」を６５°以上とすることができる。
【００２８】
ここで、エレクトロウエッティングバルブの電極構成としては、少なくとも１つの参照電極と、少なくとも１つの作用電極と、を有していればよい。よって、参照電極が２つ以上であってもよく、作用電極が２つ以上であってもよい。また、作用電極、参照電極に加えて、参照電極への電流の流れを抑制し、参照電極の電位を安定させるために１つ以上の対向電極を設けてもよい。
【００２９】
上記本発明構成において、前記流路は、流れ方向に直交する断面視において常に疎水領域と親水領域とが存在する構造とすることができる。
【００３０】
この構造であると、液体の流れをより確実に制御することができる。ここで、流れ方向に直交する断面視において常に疎水領域と親水領域とが存在する構造とは、流路内が疎水領域と親水領域とで構成されており、電圧が印加された状態においてもこの条件が満たされている構造を意味する。ただし、電圧が印加されると、見掛け上、親水領域が増えることになる。
【００３１】
上記第１の発明構成において、前記エレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体は、少なくとも前記流路用の溝が形成された主基板と、前記参照電極と前記作用電極が形成された蓋基板と、を有し、前記主基板と前記蓋基板とが重ね合わされてなるものである構成とすることができる。
【００３２】
上記構成において、前記主基板は、疎水性材料からなり、前記蓋基板は、親水性材料からなる構成とすることができる。
【００３３】
上記構成において、前記主基板はポリジメチルシロキサンからなり、前記蓋基板はガラスからなる構成とすることができる。
【００３４】
これらの構成であると、第１の発明構造を容易に実現することができる。
【００３５】
上記第１の発明構成において、前記作用電極の構成材料が疎水性であり、前記作用電極の上流端近傍表面に親水化処理が施されている、又は前記作用電極の構成材料が親水性であり、前記上流側端近傍表面を除く電極表面に疎水化処理されているとすることができる。
【００３６】
これらの構成によっても、上記第１の発明を容易に実現することができる。
【００３７】
なお、作用電極の構成材料が疎水性又は親水性とは、基本的には電極として機能させる導電性材料自体が疎水性又は親水性であることを意味するが、加工上の制約により導電性材料に被膜等が均質に形成される場合には、この被膜等の性質を意味する。
【００３８】
親水化処理の方法としては、親水処理剤処理、プラズマ処理、ＵＶ処理、表面粗さの制御からなる群より選択される少なくとも一種を採用することが簡便である。
【００３９】
疎水化処理の方法としては、疎水処理剤処理、疎水性膜の形成、表面粗さの制御からなる群より選択される少なくとも一種を採用することが簡便である。特に、導電性材料として金（接触角：６０°〜８５°）を用い、上流端を除く金の表面を疎水性膜で覆う手段が簡便な方法として例示できる。
【００４０】
上記課題を解決するための第２の発明は、流路内の液の流れを制御するエレクトロウエッティングバルブが配置されたエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、前記エレクトロウエッティングバルブは、流路内の特定域に形成された作用電極と、前記作用電極の形成された特定域よりも上流側に形成された参照電極と、を有し、前記両電極に電圧が印加されていない状態において、前記作用電極表面が疎水性であり、前記作用電極の上流端を含む流路の断面において液体に発生する表面張力による圧力が正であり、且つ作用電極が形成された領域の流路には、液体に発生する表面張力による圧力が０又は負である部分が存在することを特徴とする。
【００４１】
上記構成では、電圧印加がＯＦＦのときに作用電極表面が疎水性であり、作用電極上流端の流路において液体に発生する表面張力による圧力が正であるため、毛細管現象により疎水性である作用電極の少なくとも上流端が液体と確実に接触するようになる。また、作用電極が形成された領域の流路には、液体に発生する表面張力による圧力が０又は負である部分が存在するため、この領域では確実に液体が停止する。電圧印加がＯＮのときは、上記第１の発明と同様の原理により液体が流れる。
【００４２】
上記第２の発明構成において、前記エレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体は、少なくとも前記流路用の溝が形成された主基板と、前記参照電極と前記作用電極が形成された蓋基板と、を有し、前記主基板と前記蓋基板とが重ね合わされてなるものである構成とすることができる。
【００４３】
上記構成において、前記主基板は、疎水性材料からなり、前記蓋基板は、親水性材料からなる構成とすることができる。
【００４４】
上記構成において、前記主基板はポリジメチルシロキサンからなり、前記蓋基板はガラスからなる構成とすることができる。
【００４５】
これらの構成であると、第２の発明構造を容易に実現することができる。
【００４６】
上記構成において、前記作用電極上流端における溝幅が、前記表面張力による圧力が０又は負である部分における溝幅よりも大きい構成とすることができる。
【００４７】
上記構成において、前記作用電極上流端における溝高さが、前記表面張力による圧力が０又は負である部分における溝高さよりも小さい構成とすることができる。
【００４８】
疎水性基板に流路用の溝を設け、電極が形成された親水性基板で蓋をする構成では、図６、図７に示すように、作用電極上流端における溝幅を大きくすると、その分親水性基板に起因する親水領域が大きくなり、作用電極上流端における流路の親水領域比率が高まる。また、図９、図１０に示すように、作用電極上流端における溝高さを小さくすると、変動の無い親水性基板に起因する親水領域の比率が高まる。このため、上記構成を採用すると、作用電極上流端の流路において液体に発生する表面張力による圧力を正とし、且つ作用電極が形成された領域の流路には、液体に発生する表面張力による圧力が０又は負である部分が存在するようにする設計が容易となる。
【００４９】
上記課題を解決するための第３の発明は、流路内の液の流れを制御するエレクトロウエッティングバルブが配置されたエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、前記エレクトロウエッティングバルブは、流路内の特定域に形成された作用電極と、前記作用電極の形成された特定域よりも上流側に形成された参照電極と、を有し、前記両電極に電圧が印加されていない状態において、前記作用電極の少なくとも上流側端部近傍が親水性であり、前記作用電極の上流端以外の領域に、流路の液体接触面を増加させる構疎水性造物が設けられていることを特徴とする。
【００５０】
上記構成では、前記作用電極の少なくとも上流側端部近傍が親水性であり、且つ流路の液体接触面を増加させる疎水性構造物が設けられている領域においては、疎水性構造物により流路断面における疎水材料比率が高まる。これを利用して、電圧印加がＯＦＦのとき、当該疎水性構造物形成領域で液体を停止させることができる。電圧印加がＯＮのときは、上記第１の発明と同様の原理により液体が流れる。
【００５１】
このような、液体接触面を増加させる疎水性構造物としては、ピラー、穴、溝の少なくとも一種が好適である。
【００５２】
第３の発明においても、上記第１、第２の発明と同様の基板構成を採用できる。
【００５３】
第４の発明は、上記したエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体の何れかを必須要素として備えたマイクロ分析チップである。
【００５４】
第５の発明は、上記マイクロ分析チップを必須要素として備えた分析装置である。
【発明の効果】
【００５５】
上記で説明したように、本発明によると、液の流れを確実に開閉できるエレクロロウエッティングバルブ付き流路構造体を実現することができる。本発明流路構造体は、簡素な構造であるのにもかかわらず、高い信頼性を持った送液制御が行うことができる。よって、それを用いたマイクロ分析チップ、分析装置の使い勝手性の向上とコンパクト化に顕著な効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００５７】
（実施の形態１）
本実施の形態は、上記第１の発明に関するものである。
本実施の形態にかかる送液構造体を図１〜３に示す。図１（ａ）は送液構造体の全容を示す図であり、図１（ｂ）は主基板、図１（ｃ）は蓋基板を示す概念図である。図２は、図１の破線１４０での断面図である。図３は、作用電極近傍の流路を示す平面図である。
【００５８】
図１（ａ）に示すように、本実施の形態にかかる送液構造体は、主基板１１１（ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）：接触角１００°〜１２０°）と、蓋基板１１０（ガラス：接触角５°〜３０°）とを、重ね合わされた構造である。
【００５９】
主基板１１１には、液体をチップ内に注入するする注入孔１１２と、液体をチップ外に排出する排出孔１１３と、注入孔１１２と排出孔１１３とを繋ぐ流路１１４用の溝と、が形成されている（図１（ｃ）参照）。
【００６０】
蓋基板１１０には、エレクトロウエッティングバルブ用の参照電極１３１と、作用電極１３２と、各電極を延長する引き出し電極１３３と、外部接続端子用電極１３６と、が形成されている。ここで、参照電極１３１は全部が流路１１４と交わり（流路幅＞参照電極幅）、作用電極１３２は流路１１４と一部が交わる（流路幅＜作用電極幅）ように配置されている（図１（ｂ）参照）。
【００６１】
図１、２からわかるように、流路１１４は、流路幅（溝幅）、流路高さ（溝高さ）ともに一定である。
【００６２】
また、図３に示すように、作用電極表面は、上流端近傍の親水性領域１３４と、残余の疎水性領域１３５を有している。
【００６３】
主基板１１１の厚みは０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度あり、貫通孔１１２および貫通孔１１３の直径は１０μｍ以上の貫通孔でよい。流路幅、流路高さは、本実施の形態ではともに５０μｍとしている。
【００６４】
また、主基板１１１として疎水性のＰＤＭＳ基板を用い、蓋基板１１０として親水性のガラス基板を用いているが、これに限定されるものではなく、送液構造体の利用用途に応じて適切な素材を選択するのがよい。例えば送液構造体に光学的検出を行う検出部を組み込む場合には、主基板１１１および蓋基板１１０の何れか一方または双方の材料として、励起光による発光が少ない透明または半透明の材質を用いることが望ましい。
【００６５】
このような透明または半透明な材料としては、ガラス、石英、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、フィルム等が挙げられる。なかでも、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂は、透明性、成型性の観点から好ましい。励起光による発光が少ないプラスチック材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレートの水素原子をフッ素原子に置換したフッ化ポリメチルメタクリレート等のフッ素系のプラスチック材料や、触媒や安定剤等の添加剤に蛍光を発しない部材を用いたポリメチルメタクリレート等が挙げられる。
【００６６】
他方、送液構造体流路内で電気的な制御や電気的な測定を行うためには、蓋基板１１０及び／または主基板１１１表面に電極を形成する必要がある。このため、主基板１１１または蓋基板１１０の一方または両方が電極形成可能な材料であることが好ましい。電極形成可能な材料としては、生産性、再現性の観点からガラス、石英、シリコン等が好ましい。
【００６７】
なお、凹凸のある部分に電極を形成することは難しいので、溝による凹凸のある主基板１１１ではなく、平坦な蓋基板１１０に電極を形成することが好ましい。
【００６８】
（流路に働く圧力）
流路内壁面に親水性（ガラス基板に起因する内壁面）と疎水性（ＰＤＭＳ基板に起因する内壁面）の両方が存在する本実施の形態において、流路に働く圧力Ｐは次のように求めることができる。図２２に示す流路断面図において、流路高さ１６１をｈ、流路幅１６２をｗとし、主基板１１１の接触角をθ１、蓋基板１１０の接触角をθ２、気液界面の界面張力をσとしたとき、流路の上面で働く界面張力をＦ１、下面で働く界面張力をＦ２、左右面で働く界面張力をＦ３とするとき、これらはそれぞれ図２３に示す式２、式３、式４で求められる。流路に働く圧力Ｐは、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の和を断面積ｗｈで割ったものであるので、この場合の流路に働く圧力Ｐは図２３の式５で求められる。圧力Ｐが正の値になる場合は、毛細管現象が生じて液体が進み、圧力Ｐが０又は負の値になる場合は毛細管現象が生ぜず、液体が停止する。
【００６９】
上記では流れ方向に直交する流路断面の形状が矩形である場合について説明しているが、流路断面形状はこれに限定されるものではない。円形状、楕円形状、半円状、逆三角形状等であってもよい。流路断面形状が矩形以外の場合であっても、断面の特定の領域ごとの界面張力を求め、構成比率に応じて界面張力を積算して流路全体に働く圧力Ｐを求めればよい（図２３の式２〜５参照）。
【００７０】
（エレクトロウエッティングバルブの動作原理）
図４に本実施の形態にかかる送液構造体の流路における液体の流れを示す。図４（ａ）は電圧印加ＯＦＦの状態、図４（ｂ）は電圧印加ＯＮの状態を示している。
【００７１】
図３、図４に示すように、作用電極１３２は、流路内壁面の１面を構成する親水性の蓋基板１１０の流路部分を覆うように形成されており、作用電極１３２の上流端近傍以外の領域１３５の表面は、疎水性膜（テトラフルオロエチレン膜）で被覆されている。よって、作用電極１３２の疎水性膜が形成された領域１３５において、流路全内壁面（４面）が疎水性となり、且つ作用電極１３２が設けられた流路１１４の溝幅および溝深さはそれぞれ５０μｍと狭い。よって、電圧印加がＯＦＦの状態においては、液体はエレクトロウエッティングバルブ用作用電極１３２の領域１３５を通過することができない。
【００７２】
他方、作用電極１３２と参照電極１３１との間に電圧が印加（０．８Ｖ〜１．５Ｖ程度）されると、作用電極１３２上を液体が通過することができるようになる（図４（ｂ）参照）。
【００７３】
このことを、図４を参照しつつ説明する。注入孔１１２から注液された液体はエレクトロウエッティングバルブ用参照電極１３１上に接しながら流路１１４を流れ、流路１１４の特定域（液を停止させたい領域）に設けられたエレクトロウエッティングバルブ用作用電極１３２部分に達する。エレクトロウエッティングバルブ用作用電極１３２は金（接触角：６０°〜８５°）で構成されており、且つ作用電極上流端近傍以外の領域１３５は疎水性膜又は親水性の低い近疎水性膜（接触角：６０〜９０°）で被覆されている。このため、電圧を印加していない場合は、液体との接触角が６０°以上になる。その結果、表面張力により発生する圧力Ｐが０又はマイナスとなり、液体の流れが停止させられる（図４（ａ）参照）。すなわち、電圧印加がＯＦＦのとき、バルブは閉じた状態となる。
【００７４】
他方、引き出し電極１３３に電圧が印加されると、参照電極１３１上を通過した液体は負に帯電して、作用電極１３２と液体の間で仮想的なキャパシタが形成され、液体が作用電極１３２に引き寄せられる。この結果、液体の作用電極に対する接触角が小さくなる。例えば接触角が４０°程度となる。つまり、見掛け上、作用電極表面全体にわたって親水性が強くなり、親水性の影響が大きくなるので、表面張力により発生する圧力（毛細管力）が正となる。これにより、液体が当該領域１３５を通過することができることになる（図４（ｂ）参照）。すなわち、電圧印加がＯＮのとき、バルブは開放された状態となる。
【００７５】
このように、エレクトロウエッティングバルブを確実に動作させるためには、電圧印加がＯＦＦのとき、作用電極の少なくとも一部が液体と接触している状態で液体が停止するように設計する必要がある。
【００７６】
本実施の形態では、このような条件を満たすため、図３に示すように、作用電極の表面に、上流端近傍の親水性領域１３４と、残余の疎水性領域１３５を設けている。すなわち、親水性領域１３４の接触角をＤ１、疎水性領域１３５の接触角をＤ２としたとき、Ｄ１＜９０°≦Ｄ２の関係がある。
【００７７】
上記原理からして、エレクトロウエッティングバルブで液体の流れを的確にＯＮ，ＯＦＦさせるためには、電圧印加がＯＦＦのときに、親水性部分と疎水性部分の影響が全体として打ち消しあうように調整しておく必要があるので、流路内壁面の少なくとも一部を疎水性、残余を親水性にする必要がある。蓋基板に親水性基板（ガラス基板）を用い、流路用の溝を形成する主基板に疎水性基板（ＰＤＭＳ基板）を用いる場合においては、流路幅を狭くすることにより疎水性の影響を大きくできるので（毛細管力が小さくなる方向に働く）、これと作用電極１３２表面の接触角の変化をバランスさせることにより、液体の流れを的確に制御できるようにする。そして、電圧印加がＯＦＦの状態において、送液構造体において親水性領域１３４には毛細管力が働き、疎水性領域１３５には毛細管力が働かないように、図２２の流路断面構造において、図２３の式５の変数となる流路高さｈ（１６１）、流路幅ｗ（１６２）を設定する。このためには、好ましくは流路１１４の流路幅、流路高さを、それぞれ１０μｍ以上３００μｍ以下とし、例えば流路幅、流路高さを、それぞれ１００μｍ以下とする。
【００７８】
さらに、作用電極１３２表面の疎水性膜または親水性の低い近疎水性膜の接触角を適正なものとし、電圧を印加し作用電極１３２表面の接触角が減少したときに、疎水性壁面の効果より親水性壁面の効果が大きくなるように設計する。疎水性または低い親水性の程度としては、例えば接触角６０°〜１４５°、好ましくは９０°〜１２０°である。
【００７９】
ここで、作用電極１３２表面に親水性領域１３４と疎水性領域１３５とを設ける方法としては、（１）作用電極の構成材料として疎水性材料を用い、且つ領域１３４を親水性となるように処理する、（２）作用電極の構成材料として親水性材料を用い、且つ領域１３５を疎水性となるように処理する、という手法を用いることができる。本実施の形態では、作用電極自体に親水性の金（接触角：６０°〜８５°）を用い、領域１３５を疎水性となるようにテトラフルオロエチレン（接触角：１００°〜１２０°）膜を形成している（上記（２）を採用）。
【００８０】
例えば、上記（１）の方法として、作用電極の構成材料として疎水性の導電性高分子を用いることが好ましい。また、親水化処理として、酸素プラズマ処理やＵＶ処理などを用いることができる。また、界面活性剤や親水性の官能基を持つ試薬を表面に塗布することによっても親水性を高めることができる。また、表面の粗さを制御することによって、親水性を高めることもできる。
【００８１】
上記（２）の方法としては、作用電極の構成材料として導電性の金を用いることが好ましい。そして、作用電極の上流端近傍以外の表面に疎水性膜を形成することにより、疎水化処理することができる。具体的には、疎水性の材料を塗布するか、疎水性の官能基を有する膜を表面に形成する。また、表面の粗さを制御することによって疎水性を高めることもできる。
【００８２】
疎水性膜としては、テトラフルオロエチレン膜や空気中に放置することにより形成される自然酸化膜（接触角：６０〜８５°の近い疎水性膜）を用いると、膜の厚みを容易に制御できるので好ましい。また、自然酸化膜の場合、上流端近傍領域のみこれを形成しないようにすることは難しいので、全面に膜を形成した後、上流端近傍領域を親水化処理することが好ましい。
【００８３】
なお、上記では、上流端近傍の親水性領域１３４と、残余の疎水性領域１３５と、の２つの領域からなる構成を例示しているが、疎水性領域１３５の下流側に親水性の領域が形成されていてもよい。
【００８４】
図１に示される送液構造体の流路１１４の幅と高さは特に限定はしないが、液体の濡れと毛細管力よって液体が浸透していくことが可能な寸法に設定することが好ましい。流路高さは、好ましくは、１μｍ〜５ｍｍ程度に設定し、流路幅は、好ましくは１μｍ〜５ｍｍ程度に設定する。
【００８５】
この送液構造体は、例えば作用電極の上流側領域を液を混合する領域として用い、作用電極よりも下流側の領域に抗体等を固定化し、この領域で抗原を含む液を流して抗原抗体反応させ、さらに蛍光色素を付けた標識抗体を含む液を流して抗原抗体反応させ、当該領域に励起光を照射してその蛍光の量により抗原の量を測定するというマイクロ分析チップとして利用できる。
【００８６】
各流路の内壁面の「親水性」や「疎水性」は、基板材料が親水性の基板又は疎水性の基板を用いることにより容易に実現できるが、本発明でいう親水性や疎水性は基板材料自身の持つ性質に由来するものに限定されない。例えば、疎水性である流路の一部に親水性処理を施すことにより、「流路の内壁面の一部が疎水性」を実現することができる。また、親水性材料からなる基板表面の一部に疎水膜の形成等の疎水処理を施すことにより「流路の内壁面の一部が疎水性」としてもよい。親水化処理としては、例えば酸素プラズマ処理やＵＶ処理などを用いることができる。また、界面活性剤や親水性の官能基を持つ試薬を表面に塗布することによっても親水性を高めてもよい。他方、疎水化処理としては、フッ酸処理や、テトラフルオロエチレン被膜を形成する等の方法がある。
【００８７】
（実施の形態２）
実施の形態２は、上記第２の発明に関するものである。
本実施の形態にかかる送液構造体を、図５に示す。図５（ａ）は送液構造体の全容を示す図であり、図５（ｂ）は主基板、図５（ｃ）は蓋基板を示す概念図である。
【００８８】
本実施の形態にかかる送液構造体は、図５（ａ）に示すように、主基板１１１（ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）：疎水性）と、蓋基板１１０（ガラス：親水性）とを、重ね合わせてなる構造である。
【００８９】
実施の形態２は、作用電極１３２表面に上流端近傍の親水性領域と残余の疎水性領域とを設けずにすべて疎水性とし、その代わりに作用電極１３２が形成されている領域の流路の幅を上流端と下流側とで変化するようにした（上流端が下流側よりも広い）こと以外は、上記実施の形態１と同様である。よって、基板構成、流路、注入孔等は、上記実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００９０】
なお、作用電極表面は、疎水性膜で全面が覆われており、作用電極の配置に関しては、上流端では流路幅＞作用電極幅であり、下流側では流路幅＜作用電極幅としている。
【００９１】
（エレクトロウエッティングバルブの動作原理）
図６は、本実施の形態にかかる送液構造体の作用電極近傍を示す拡大図である。
【００９２】
作用電極１３２の上流端において流路幅をｗ１（１４２）、下流部分において流路幅をｗ２（１４３）、作用電極幅をｗ３（１４４）、流路高さをｈとする。
【００９３】
このとき、作用電極上流端近傍の流路においては、疎水性基板１１１の内壁面が圧力に与える影響は（ｗ１＋２ｈ）であり、親水性基板１１０の内壁面が圧力に与える影響は（ｗ１−ｗ３）であり、作用電極１３２の表面が圧力に与える影響は（ｗ３）である。他方、下流側の流路幅がｗ２である領域の流路においては、疎水性基板１１１の内壁面が圧力に与える影響は（ｗ２＋２ｈ）であり、作用電極１３２の表面が圧力に与える影響は（ｗ２）である。このため、作用電極１３２の上流端において流路に働く圧力Ｐ１は、上記３成分を足し合わせた後に、図２３の式５を参考にして算出される。作用電極下流側の流路幅がｗ２である領域の流路に働く圧力Ｐ２は、上記２成分を足し合わせた後に、図２３の式５を参考にして算出される。
【００９４】
このとき、圧力Ｐ１は正となり、圧力Ｐ２は０又は負となるように設計すると、電圧印加がＯＦＦのときに作用電極１３２の表面自体が疎水性であっても、流路に働く圧力Ｐ１によって作用電極上流端は確実に液体と接触するようになる。また、圧力Ｐ２が０又は負であるため、電圧印加がＯＦＦのときには確実に液体が停止する（バルブが閉じた状態となる）。
【００９５】
電圧印加がＯＮのときには、上記実施の形態１で説明したのと同様の原理により、液体が流路幅ｗ２である領域の作用電極上を通過して流れる（バルブが開放された状態となる）。
【００９６】
また、図５に示すような流路構造の場合、作用電極の下流端が図中下方向に位置する流路幅が広い部分にまで延在している構成を採用してもよい。この場合、この流路幅が広い部分の流路に働く圧力は、正であってもよい。
【００９７】
（実施の形態２の変形例１）
例えば、図７に示すように、作用電極１３２近傍の流路幅を急激に変化させる（流路の輪郭線の角度が９０°である）構造を採用してもよい。
【００９８】
（実施の形態２の変形例２）
主基板が親水性であり、蓋基板が疎水性である構成としてもよい。この場合は、以下のように設計する。
【００９９】
この構成では、流路幅が小さいほど親水性の影響が大きくなるので、毛細管力が大きくなる。したがって、図８に示すように、液を停止させるためには、作用電極の上流端の流路幅ｗ４（１４２）を、下流側の流路幅ｗ５（１４３）よりも小さくする必要がある。なお、この形態においては、説明を簡略化するために、作用電極幅ｗ６（１４４）を、下流側の流路幅ｗ５よりも大きくしているが、ｗ６≦ｗ５としてもよい。
【０１００】
この構成では、作用電極上流端近傍の流路においては、親水性基板の内壁面が圧力に与える影響は（ｗ４＋２ｈ）であり、作用電極の表面が圧力に与える影響は（ｗ４）である。他方、下流側の流路幅がｗ２である領域の流路においては、疎水性基板の内壁面が圧力に与える影響は（ｗ５＋２ｈ）であり、作用電極の表面が圧力に与える影響はｗ５である。このため、作用電極上流端において流路に働く圧力Ｐ３は、上記２成分を足し合わせた後に、図２３の式５を参考にして算出される。作用電極下流側の流路に働く圧力Ｐ４は、上記２成分を足し合わせた後に、図２３の式５を参考にして算出される。
【０１０１】
このとき、圧力Ｐ３は正となり、圧力Ｐ４は０又は負となるように設計することにより、電圧印加がＯＦＦのときに、作用電極上流端を確実に液体と接触させ、且つ作用電極上で確実に液体を停止させることができる。
【０１０２】
（実施の形態２の変形例３）
図９に示すように、流路高さを変更する構成を採用してもよい。
【０１０３】
主基板が疎水性であり、電極１３２を除く蓋基板が親水性である送液構造体においては、図９に示すように、作用電極１３２上流端の流路高さをｈ１（１５１）、下流部分の流路高さをｈ２（１５２）とする。このため、作用電極上流端において流路に働く圧力Ｐ５が正の値になるように設定し、下流側において流路に働く圧力Ｐ６が０又は負の値になるように設計すればよい。この構成では、ｈ１＜ｈ２の関係が成り立つ。
【０１０４】
（実施の形態２の変形例４）
上記変形例３において、図１０に示すように、流路高さを段階的に変化させる構造を採用してもよい。
【０１０５】
（実施の形態２の変形例５）
上記変形例３，４において、主基板が親水性、蓋基板が疎水性としてもよい。この場合は以下のように設計する。
【０１０６】
上記構成では、流路高さが大きいほど親水性の影響が大きくなり、毛細管力が大きくなる。したがって、図１１に示すように、作用電極１３２の上流端の流路高さをｈ３（１５１）、下流部分の流路高さをｈ４（１５２）とするとき、このｈ３、ｈ４を用いて作用電極上流端において流路に働く圧力Ｐ７、下流側において流路に働く圧力Ｐ８を算出し、圧力Ｐ７は正、圧力Ｐ８は０又は負となるようにする。このとき、ｈ３＞ｈ４が成立する。
【０１０７】
（実施の形態２の変形例６）
また、流路幅や流路高さを変更せずに、作用電極上流端における流路内壁面を親水化処理及び／又は作用電極下流側における流路内壁面を疎水化処理してもよい。
【０１０８】
上記実施の形態２において説明した例（変形例含む）を適宜組み合わせてもよい。
【０１０９】
（実施の形態３）
本実施の形態は、上記第３の発明に関するものである。
図１２に、実施の形態３にかかる送液構造体を示す。本実施の形態では、作用電極の下流側（疎水性基板１１１側）に、液体接触面を増加させる疎水性構造物１４９を設けている。このため、この疎水性構造物１４９が設けられた部分の流路では、流路内壁面にさらに疎水性構造物１４９による影響が加わり、疎水性が高くなる。電圧印加がＯＦＦの時、作用電極上流端において流路に働く圧力が正であり、疎水性構造物１４９形成領域において流路に働く圧力が０又は負となるようにすれば（図２３の式５を応用する）、液体は作用電極１３２上流端に接し、且つ疎水性構造物１４９形成領域で停止する。電圧印加がＯＮのときには、液体が疎水性構造物１４９形成領域を通過して流れる。
【０１１０】
疎水性構造物１４９としては、ピラー、穴、溝などの液体接触面を増加させる構造を任意に採用することができる。この形態においては、液体と接触する分部の面積、構造物内の隙間空間と接触する部分の面積を設計することで、疎水性構造物１４９が設けられた領域で確実に液体を停止させることができる。
【０１１１】
（実施の形態４）
実施の形態４は、上記実施の形態１に示すエレクトロウエッティングバルブを２つ直列に配置したものである。
【０１１２】
図１３に、実施の形態４にかかる送液構造体を示す。各部の構成や液体を停止させるための設計要件等の説明は省略する。
【０１１３】
この構成では、流路１１４で２段階に液を制御することが可能となる。なお、直列に３以上配置してもよい。
【０１１４】
（実施の形態５）
実施の形態５は、上記実施の形態２に示すエレクトロウエッティングバルブを２つ並列に配置したものである。
【０１１５】
図１４に、本実施の形態にかかる送液構造体を示す。本実施の形態では、２つの注入孔１１２ａ，１１２ｂと、注入孔にそれぞれ連続する第２の流路１５１ａ，１５１ｂと、液溜め流路にそれぞれ連続する、液溜め流路よりも流路幅の狭い第３の流路１５２ａ，１５２ｂと、２つの第３の流路に連続する第１の流路１１４と、第１の流路に連続する排出孔１１３と、を有している。
【０１１６】
ここで、参照電極１３１ａ，１３１ｂは、それぞれ第２の流路１５１ａ，１５１ｂ内に形成されており、作用電極１３２ａ，１３２ｂは、それぞれ第２の流路１５１ａ，１５１ｂと第３の流路１５２ａ，１５２ｂとが切り替わる領域に形成されている。基板構成は、上記実施の形態２と同様である。すなわち、作用電極の上流端は流路幅の大きい第２の流路（親水性基板の影響が大きい部分）に位置し、下流側領域は流路幅の小さい第３の流路（親水性基板の影響が小さい部分）に位置する。このため、実施の形態５にかかるエレクトロウエッティングバルブは、上記実施の形態２と同様の効果が得られるものが２つ並列に配置されたものである。
【０１１７】
この構成では、異なる溶液を順次第１の流路に送り込むことが可能となる。なお、並列に３以上配置してもよく、上記実施の形態４の構成と組み合わせて用いてもよい。
【０１１８】
（実施の形態６）
実施の形態６は本発明送液構造体を利用したマイクロ分析チップに関する。実施の形態３にかかるマイクロ分析チップは、図１５に示すように、注入孔１１２と、流路１１４ａ〜ｅと、排出孔１１３と、を有している（図１５参照）。
【０１１９】
更に、本実施の形態では、流路１１４ｂに作用電極が形成され、流路１１４ａに参照電極が形成されている。このため、上記実施の形態２と同様の設計をすることにより、液の流れの制御を行うことができる。また、流路１１４ｄには、検出部が設けられている。また、検出部は目的物質を検出できる機能を有する部分であればよい。そして両者ともに特段の制約はないので、図１５には反応部及び検出部を図示していない。
【０１２０】
また、検出部が幅の狭い流路１１４ｄに設けられている。この構造であると、流路１１４ｃより幅が狭い流路１１４ｄに入った液体は流れを速め、渋滞なく均一に流れるので、検出精度が高まる。また、検出目的物質の素通りが減少するので、この側面からも検出精度が高まる。
【０１２１】
なお、検出部における検出方法は、電極を用いて電気量を測定する方法（電気化学的方法）や、外部より光を照射しその反射光や透過光を測定する光学的方法などがあるが、いずれの方式であっても、液の流れが渋滞することがない効果（検出精度や検出再現性の向上効果）が得られる。
【０１２２】
以上から、実施の形態６によると、簡単な構造でもって簡便かつ迅速に目的物質の検出が行え、しかも検出精度に優れたマイクロ分析チップを実現することができる。
【０１２３】
（実施の形態７）
実施の形態７は、参照電極１３１の電位を安定にするため、対向電極１３７を設置したこと以外は、上記実施の形態１と同様である（図１６参照）。対向電極１３７を設置することで、電位の基準になる参照電極１３１への電流の流れを防止することができ、参照電極の電位を安定させることができる。この効果により、より高精度にエレクトロウエットバルブを電気的に駆動することが可能となる。
【０１２４】
（実施の形態８）
実施の形態８は、実施の形態６にかかるマイクロ分析チップを更に発展させたものである。実施の形態８にかかるマイクロ分析チップの具体的構成の詳細を順次説明する。
【０１２５】
（全体構成）
実施の形態にかかるマイクロ分析チップの全体構成図を、図１７に示す。図１７に示すように、実施の形態８のマイクロ分析チップは、第１の液体用の第１注入孔２００１と、第２の液体用の第２注入孔２００２と、これらの注入孔に連続する第１液溜め部２００３、第２液溜め部２００４と、これらの液溜め部に連続する注入路２００５、２００６と、ミキサー部２００７と、第１隘路２００９と、第１の流路２００８と、第２隘路２０１１と、第２の流路２０１０と、第３隘路２０１３と、第３の流路２０１６と、排出孔２０１４と、を有し、第１の流路２００８には、反応部２０１７が設けられ、第２の流路２０１０には、検出部２０１２が設けられている。
【０１２６】
それぞれの注入路２００５，２００６には作用電極が形成され、更に、第１及び第２液溜め部２００３，２００４には、参照電極が形成されている。すなわち、この実施の形態は、上記実施の形態５を利用したものである。
【０１２７】
さらに、チップの端部に、外部接続端子２０１５が設けられている。
【０１２８】
第１注入孔２００１から第１の液体が注入されると、第１液溜め部２００３に第１の液体が注入される。第２注入孔２００２も同様に、第２の液体が注入されると第２液溜め部２００４に第２の液体が注入される。
【０１２９】
上記作用電極と参照電極とにより、注入された液体のミキサー部２００７への流入を停止または開始することができる。ミキサー部２００７は第１の液体と第２の液体を混合できる構造としてある。
【０１３０】
ミキサー部２００７には、第１の流路２００８が第１隘路２００９を介して接続されている。第１の流路２００８に設けられた反応部２０１７には、溶液に含まれる被検出物質と反応する物質が配置されている。
【０１３１】
なお、図１７の例では、ミキサー部と反応部は第１隘路２００９を介して接続されているが、第１隘路２００９を介すことなく直接接続されていてもよい。
【０１３２】
第２の流路２０１０は、第２隘路２０１１を介して第１の流路２００８と接続されており、第２の流路２０１０には検出部２０１２が設けられている。検出部は被検出物質を直接または間接的に検出することができるよう構成されている。なお、被検出物質を直接検出できる構成である場合には、第２の流路２０１０を有さない構成とすることができる。
【０１３３】
このマイクロ分析チップは、外部接続端子２０１５を要しており、当該端子を介して外部電源への接続、電気的制御信号の入力、検出信号の出力などを行えるようになっている。これにより、電源やＩＣなどの制御回路を外付けとすることができるので、その分、チップのコンパクト化を図れる。
【０１３４】
実施の形態７にかかるマイクロ分析チップについて更に説明する。
【０１３５】
〈液体の注入〉
第１の液体用の注入孔２００１および第２の液体用の注入孔２００２より、それぞれ第１の液体および第２の液体を注入する。これにより、液溜め部２００３、２００４にそれぞれの液体を注入できる。
【０１３６】
注入孔２００１・２００２は、外部（大気）に開放された孔であって毛細管力が働かない程度の大きさ（例えば２ｍｍΦ）としてある。毛細管力が働かない大きさである場合には、注入孔が疎水性であっても液体を円滑に注入することができる。注入孔２００１・２００２は、毛細管力の働く大きさであってもよいが、この場合には液体を円滑に注入できるように、注入孔に親水性処理を施す等する必要がある。
【０１３７】
なお、注入孔に液体を充填したカートリッジを接続する方法で液体を注入させることもできる。この場合にはカートリッジ内の液体が流路系に充分に流れ込むよう、注入孔に空気抜き用の隙間が確保できるようにするか、または別途空気抜き孔を設けるのが好ましい。
【０１３８】
図１７の例は、２つの注入孔を有する構造であるが、注入孔は２つに限られず、３つ以上とすることもできる。例えば、第１の液体用の注入孔に被検出物質を含む試料を、第２の液体用の注入孔に試薬を、第３の液体用の注入孔に標準試料を、第４の液体用の注入孔に洗浄液を注入する等とすることができる。
【０１３９】
洗浄液を注入する第４注入孔を設けた構造であると、チップ内を洗浄し繰り返し使用することによって、チップのコストパフォーマンスを高めることができる。なお、検出処理前後に第１の液体用の注入孔等から洗浄液を注入して流路内を洗浄することにより、試料等の汚染を低減することもできる。これにより検出誤差を少なくすることができる。
【０１４０】
〈ミキサー部〉
ミキサー部は第１の液体と第２の液体を充分混合できるように構成する。例えば、ミキサー部に、第１開閉バルブおよび第２開閉バルブから流入して来た液体が自然混合されるように、マイクロピラー構造設けるのもよい。また、Ｔ字型ミキサー、Ｍａｎｚミキサー、３次元蛇行流路を用いたミキサーなどを設けることもできる。
【０１４１】
図１７の例は２液を混合する場合であるが、３液以上の液体を混合するように構成してもよい。この場合、第３の液体の注入と、流入タイミングを制御するために、他の液溜め部、注入路と同様に電極を形成することが好ましい。
【０１４２】
〈第１の流路〉
第１の流路２００８は、反応を行う反応領域として機能する。第１の流路２００８に設けられる反応部２０１７は第１の流路２００８の全部であってもよいし、その一部であってもよい。反応部２０１７には、例えばサンプル溶液に含まれる被検出物質を特異的に認識し反応する分子が配置される。被検出物質が抗原である場合は、抗体を反応部に固定化するとよい。被検出物質を検出するためには、酵素免疫反応のサンドイッチ法を用いることができ、この場合、抗原を酵素標識抗体（二次抗体）と反応させ、抗原と酵素標識抗体が結合した複合体とする。この複合体を反応部に予め固定化しておき抗体（一次抗体）と反応させる。次に基質を導入し、二次抗体に標識されている酵素と反応させ、反応により生成された電気化学的に活性のある物質を検出部の電極上で電気化学的に検出を行う。反応部では、検出部にて検出できる物質が被検出物質の量に応じて生成される。なお、反応部における検出手段が光学的な手段であってもよい。
【０１４３】
〈外部接続端子〉
外部接続端子２０１５は、外部よりチップに駆動電源や駆動情報を入力し、また外部に検出結果等を出力するためのものである。この端子の形成に金薄膜を用いると、外部接続端子の形成をエレクトロウエッティングバルブや検出電極などと同様に行うことができるので生産効率がよい。なお、金に代えて、銅や鉄またはアルミニウムなどの他の導電性材料を用いてもよいことは勿論である。
【０１４４】
〈２層構造体〉
実施の形態８にかかるマイクロ分析チップは第１基板（主基板）２１０１と第２基板（蓋基板）２１０２を重ね合わせた２層構造になっている。２層構造の各々の層構造について図１８を用いて説明する。
【０１４５】
第１基板（主基板）２１０１は、透明性および加工性が高いものが良く、また液体の移動の制御を行うために疎水性を有するものがよい。このような基板としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）からなるものがよい。他方、第２基板（蓋基板）は、電極が形成し易い材料が良く、第１基板を疎水性とした場合においては親水性とする必要がある。このような基板として、ガラス、石英、シリコン等からなる基板が好適である。
【０１４６】
第１基板及び／又は第２基板は上記親水性または疎水性の特性を有することに加え、蛍光やＵＶ光を用いて検出目的物質を測定するために、励起光による発光が少ない透明または半透明の材質を用いることが望ましい。このような材質としては、実施の形態１に記載したものや、特開２００３−１４９２５２号公報で提案される材質を用いることができる。
【０１４７】
各基板に対し次のような加工を行う。第１基板（主基板）に対しては、上部に第１の液体用の注入孔２００１、第２の液体用の注入孔２００２、排出孔を上向きに開口する。また、液溜め部２００３・２００４、注入路２００５・２００６、ミキサー部２００７・第１の流路２００８・第１隘路２００９・第２の流路２０１０・第２隘路２０１１・第３隘路２０１３、第３の流路２０１６用の凹状溝を形成する。
【０１４８】
第２基板（蓋基板）２１０２に対しては、その表面に電極２１０５・電極２１０６、検出用電極２１１２を形成し、また第２基板の端部に外部接続端子２０１５を形成する。更に各電極を外部接続端子２０１５に接続する引き出し線を形成する。各電極の形成は、公知の方法を用いればよい。
【０１４９】
上記のように加工した両基板２１０１・２１０２を、加工面を内側にして張り合わせる。これにより実施の形態８にかかるマイクロ分析チップが完成する。
【０１５０】
（実施の形態９）
実施の形態９は、携帯可能なハンディ型のマイクロ分析装置に関する。実施の形態８の内容を図１９に基づいて説明する。図１９は、実施の形態９にかかる携帯可能なハンディ型のマイクロ分析装置の概要を説明するための概念図である。
【０１５１】
このハンディ型マイクロ分析装置は、マイクロ分析チップ２３０２と、このマイクロ分析チップを駆動制御する制御用ハンディ機器２３０１とで構成されている。マイクロ分析チップ２３０２は、上記実施の形態８で説明したと同じマイクロ分析チップである。よって、ここではマイクロ分析チップの詳細な説明は省略する。
【０１５２】
図１９に示すように、制御用ハンディ機器２３０１の下部には、実施の形態７で説明したと同様なマイクロ分析チップ２３０２の外部接続端子２０１５を挿入するチップ接続口２３０３が設けられており、このチップ接続口の奥には、外部接続端子２０１５と電気的に接続する外部入出力端子（図示せず）が設けられている。マイクロ分析チップの外部接続端子２０１５をチップ接続口２３０３に挿入すると、制御用ハンディ機器２３０１内の外部入出力端子とマイクロ分析チップ２３０２の外部接続端子とが電気的に接続される。
【０１５３】
制御用ハンディ機器２３０１には、分析チップの測定結果（被検出物質の量など）を表示することができる表示部２３０４、および、測定の開始、停止や、測定パラメータを特定するための様々なデータを入力することのできる入力部２３０５が設けられている。入力部２３０５としては、例えばタッチパネル構造が採用できる。
【０１５４】
更に制御用ハンディ機器２３０１には、図示しないが、データを処理することのできるＣＰＵや入力情報および出力情報を処理するＩ／Ｏ論理回路などの情報処理システムが組み込まれている。
【０１５５】
マイクロ分析チップ２３０２を制御用ハンディ機器２３０１に接続し、各種データを入力し、測定開始ボタンを押す。これにより、予めマイクロ分析チップに備えられ、且つ開閉バルブにより流路内への流入が停止されていた試薬液や試料液（被検液）などの溶液が流路内内に順次進入する。これにより各流路内で所定の反応が行われて検出可能物質になり検出部に至り、ここで被検出物質の量に応じた電気信号が発せられる。この電気信号は外部接続端子２０１５から外部に出力される。
【０１５６】
外部接続端子２０１５から出力された信号は、外部接続端子２０１５と電気的に接続された制御用ハンディ機器の外部入力端子が受け取り、この信号を制御用ハンディ機器に予め格納されたソフト情報に基づいて分析する。これにより、被検出物質の量または種類などを特定することができる。
【０１５７】
上記制御用ハンディ機器しては、例えば携帯電話やＰＤＡなどの携帯電子機器を活用することができる。ここでは携帯電話を例に挙げて説明する。例えばコンピュータ機能を備えた携帯電話に、上記したチップ接続口を設け、この携帯電話にマイクロ分析チップから発信されたデータを処理する分析ソフトを格納する。この携帯電話は通常は携帯電話として機能し、必要に応じて制御用ハンディ機器として機能させることができる。
【０１５８】
操作方法を例示する。携帯電話にマイクロ分析チップを接続し、携帯電話のボタンにより各種データを入力した後、測定開始ボタンとして設定されたボタンを押す。これにより、あらかじめマイクロ分析チップに準備され、かつ開閉バルブにより流路内への流入が停止されていた試薬液や被検液などが流路内へ進行する。この後、分析チップが順次動作して検出部において検出された被検出物質量に応じた電気信号を携帯電話に出力する。携帯電話のコンピュータがこの信号をソフト的に解析し被検出物質の量や種類などを特定する。これを携帯電話のディスプレイに表示する。また、オペレータの指示を受け、その電送機能を利用して解析情報を離れた場所にまで電送する。
【０１５９】
このように、携帯機器を利用することにより、コストパフォーマンスに優れ、かつ利便性・使い勝って性に優れたマイクロ分析装置を実現することができる。
【０１６０】
なお、分析チップと携帯電子機器との間の信号伝達方式は、両者間で電気信号がやり取りできる限りどのような方式・形態でもよく、必ずしも上記のようなチップ接続口を介する方式である必要はない。
【０１６１】
（実施の形態１０）
実施の形態１０のマイクロ分析装置は、試料（被検液）の採取、検出データの分析、分析結果の出力等、の各機能が複数の基板にそれぞれ形成され、これが積層され一体化された一体型マイクロ分析装置に関する。
【０１６２】
図２０に一体型マイクロ分析装置の平面見取り図を示す。図２０に示すように、この一体型マイクロ分析装置は、サンプル採取部２４０１、液体流路部２４０２、駆動分析処理部２４０３、入出力論理処理部２４０４および出入力部２４０５が、それぞれ１つの基板に形成されている。ただし、全ての要素を一つの基板に形成してもよいし、関連する要素ごとを１つの基板に形成する等してもよい。
【０１６３】
サンプル採取部２４０１には、内部に毛細管が有する針が配置されており、この針を人体又は試料体に針を刺す等することにより血液や試料を採取する。針は、低侵襲のマイクロプローブとすると人体等に針を刺し血液等の体液を抽出する際に痛みが緩和されるので好ましい。また、サンプル採取部２４０１に、針と共に、又は針の代わりに、非侵襲型の採取器具、例えば皮膚表面の汗、口腔内の唾液、涙や尿等を採取する吸液体を設けるのもよい。
【０１６４】
また、液体流路部２４０２としては、実施の形態１〜４の送液構造体およびマイクロ分析チップと同様な流路構造を使用する。このうち、好ましくは実施の形態３で説明した流路構造を用いる。サンプル採取部２４０１に配置されている針の毛細管は液体流路部２４０２の液溜め部２４１４と接続されており、針に設けられている毛細管の毛管現象によりサンプルが液溜め部に流入するように構成されている。
【０１６５】
また、液体流路部２４０２は、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、塩化ビニル等の基板を用いて作製される。液体流路部２４０２に、複数の検出部を配置してもよい。また、複数の流路系（マイクロ分析用送液構造体）が並存する構造としてもよい。
【０１６６】
駆動分析処理部２４０３は、ＣＰＵ、メモリ、バッテリー（図示せず）等が設けられており、液体流路部２０４２の検出部や、後で説明するＩ／Ｏ論理回路などと接続されている。この実施の形態は、全ての要素を含む一体型であるので、各種測定に対応した開閉バルブコントロールや、測定データの処理等が可能となるように、駆動分析処理部２４０３にＣＰＵやメモリが設けられており、メモリには、各種測定に対応したバルブコントロールシークエンス情報や、測定データの処理情報が格納されている。
【０１６７】
駆動分析処理部２４０３は、予め格納された上記情報に基づいて、測定開始時に開閉バルブを開き試薬液や試料液（被検液）などを流路内に流入させ、検出部が検出された電気信号を処理して、被検出物質の量または種類を特定する。このように、駆動分析処理部２４０３は、マイクロ分析チップを制御し、かつマイクロ分析チップで得た測定データをＩ／Ｏ論理回路（下記）に出力できる構成になっている。なお、駆動分析処理部２４０３は、上記実施の形態８における図１８の蓋基板２１０２と同様に構成することができ、また実施の形態９で記載した駆動制御要素を盛り込むことができる。
【０１６８】
入出力論理処理部２４０４は、Ｉ／Ｏ論理回路を有し、このＩ／Ｏ論理回路は駆動分析処理部２４０３のＣＰＵに接続されると共に、電気接続線を介して出入力部の各ボタン及び表示部に接続されている。入出力論理処理部２４０４は、駆動分析処理部２４０３のＣＰＵと協働して、Ｉ／Ｏデータを処理し、出入力部のディスプレイ（ＬＣＤ）に測定結果を表示すると共に、出入力部２４０５の入力ボタンで入力された電気信号に基づいてマイクロ分析チップを制御する。なお、この制御には、少なくとも開閉バルブの制御と検出部電極の制御が含まれる。
【０１６９】
出入力部２４０５には、ＣＰＵに指示を与える入力ボタンとディスプレイ（ＬＣＤ）が設けられている。なお、ディスプレイはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）に限られるものではなく、有機ＥＬ表示モジュール等であってもよい。
【０１７０】
ディスプレイは、駆動ドライバー回路をＩ／Ｏ論理回路とＣＰＵが協働し駆動することにより表示動作を行う。表示形式としては、例えば数値表示、グラフ表示、「ある・なし」表示、更には経時変化表示など、多様な表示形式を採用することができる。
【０１７１】
さらに出入力部には、図２０に図示しないが、外部との入出力を処理する端子、または、無線送受信機を設けることができる。そうすることにより、パソコンやＰＤＡ端末などと接続でき、またネットワーク接続が可能になり、利便性が高まる。
【０１７２】
実施の形態１０のマイクロ分析チップ装置は、サンプルの採取からその測定と出力を一つの装置で行うことができる。特に外部との双方向の情報のやり取りを可能にする無線送受信機を組み込んだ実施の形態１０のマイクロ分析チップ装置によると、例えば自宅で測定した人の健康に関する測定結果を直ちにネットワークを介して病院や健康管理センターなどに電送することができ、これにより、迅速かつ的確な診断や治療に関するアドバイスを受けることが可能になる。すなわち、実施の形態１０によると、いつでも、どこでも、だれでも、が利用可能な、小型で利便性に優れたマイクロ分析チップ装置を提供することができる。
【０１７３】
（実施例）
次に、実施例により本発明の説明を行うが、本発明の範囲は実施例に限定されるものではない。
【０１７４】
上記送液構造体は、上記実施の形態１と同様の構成であり、２つの基板（主基板１１１と蓋基板１１０）とが重ね合わされて構成されている。
【０１７５】
主基板への流路１１４用の溝の形成には、金型による樹脂成型方法を用いた。金型は、シリコン基板にフォトリソ法でレジストパターンを形成後、ドライエッチングプロセス法によりエッチングを行って作製した。作製された金型型枠を設置し、シリコンゴム（ポリジメチルシロキサン、東レダウコーニング社製 ジルポット１８４）を厚みが２ｍｍになるまで流し込み、１００℃、１５分の加熱を行い、硬化させた。硬化後、金型と硬化したシリコンゴムを分離させ、シリコンゴムを縦２０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚み２ｍｍに整形し、上部基板を作製した。流路幅を５０μｍ、流路高さを５０μｍとした。
【０１７６】
蓋基板は、厚み６００μｍの石英基板をダイシングソーで縦２５ｍｍ、横１５ｍｍに切断して作製した。参照電極１３１の寸法を８００μｍ×３００μｍ、作用電極１３２の寸法を１０００μｍ×１０００μｍ、外部接続端子用電極１３６引の寸法を１０００ｍｍ×１０００ｍｍ、引き出し電極１３３のライン幅を２００μｍに設計した。参照電極１３１、作用電極１３２の作製には、フォトリソ法によりレジストをパターニング後、スパッタ法によってチタン層（またはクロム層）５０ｎｍ、金層１００ｎｍを形成し、リフトオフ法によってレジストおよびレジスト上に形成されたチタン層および金層を除去し、所望の形にパターニングされた電極を形成した。その後、作用電極１３２の表面の下流側領域（下流端から流れ方向１００μｍの領域）をテトラフルオロエチレンで被覆して疎水性膜を形成した。
【０１７７】
上記主基板と蓋基板とを張り合わせ、実施例にかかる送液構造体を作製した。
【０１７８】
（比較例）
テトラフルオロエチレン疎水性膜を作用電極全面に形成したこと以外は、上記実施例と同様にして送液構造体を作製した。
【０１７９】
実施例、比較例にかかる送液構造体に液を流す試験を行った。実施例では、注入孔に蛍光色素（フルオレセインイソシアネート：ＦＩＴＣ）溶液を滴下すると、毛細管現象により送液構造体内に溶液が入った。この後、エレクトロウエッティングバルブの作用電極の上流端をぬらし、疎水性膜形成部分に液体が達した時点で液の流れが停止した。作用電極及び参照電極に電圧を印加すると、作用電極上を液が通過し、流路内の溶液が無くなるまで液を流すことができた。
【０１８０】
他方、比較例では、作用電極の上流端に達する直前で液の流れが停止し、電圧を印加したときには液の流れが再開しなかった。
【０１８１】
以上により、実施例の送液構造体では、液体の流れを確実に制御できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１８２】
以上説明したように、本発明によると、流路に参照電極と作用電極を配置し、電圧を印加していないときにおいても作用電極の上流端に液体が確実に接触できうるように構成するという簡便な手法で、流路内の液体の流れを制御することができる。このような流路構造体は、抗原の分析に用いるマイクロ分析チップ等として応用が可能であり、産業上の意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【０１８３】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる送液構造体の平面図である。
【図２】図２は、図１の断面図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかる送液構造体の作用電極近傍の拡大図である。
【図４】図４は、実施の形態１にかかる送液構造体の液体の流れを示す概念図である。
【図５】図５は、実施の形態２にかかる送液構造体の平面図である。
【図６】図６は、実施の形態２にかかる送液構造体の作用電極近傍の拡大図である。
【図７】図７は、実施の形態２の変形例１にかかる送液構造体の作用電極近傍の拡大図である。
【図８】図８は、実施の形態２の変形例２にかかる送液構造体の作用電極近傍の拡大図である。
【図９】図９は、実施の形態２の変形例３にかかる送液構造体を示す断面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２の変形例４にかかる送液構造体を示す断面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２の変形例５にかかる送液構造体を示す断面図であるある。
【図１２】図１２は、実施の形態３にかかる送液構造体の作用電極近傍の拡大図である。
【図１３】図１３は、実施の形態４にかかる送液構造体を示す平面図である。
【図１４】図１４は、実施の形態５にかかる送液構造体を示す平面図である。
【図１５】図１５は、実施の形態６にかかる送液構造体を示す平面図である。
【図１６】図１６は、実施の形態７にかかる送液構造体を示す平面図である。
【図１７】図１７は、実施の形態８にかかるマイクロ分析チップを示す図である。
【図１８】図１８は、実施の形態９にかかるマイクロ分析チップの２層構成を説明する図である。
【図１９】図１９は、実施の形態１０にかかるマイクロ分析装置を示す図である。
【図２０】図２０は、実施の形態１１にかかるマイクロ分析装置の積層構造を説明するための図である。
【図２１】図２１は、接触角を示す図である。
【図２２】図２２は、流路構造を示す断面図である。
【図２３】図２３は、圧力を算出する式である。
【図２４】図２４は、従来技術にかかる送液構造体の平面図である。
【符号の説明】
【０１８４】
１１０ 蓋基板
１１１ 主基板
１１２ 注入孔
１１３ 排出孔
１１４ 流路
１３１ 参照電極
１３２ 作用電極
１３３ 引き出し電極
１３４ 親水性領域
１３５ 疎水性領域
１３６ 外部接続端子用電極
１３７ 対向電極
１４９ 疎水性構造物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路内の液の流れを制御するエレクトロウエッティングバルブが配置されたエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記エレクトロウエッティングバルブは、流路内の特定域に形成された作用電極と、前記作用電極の形成された特定域よりも上流側に形成された参照電極と、を有し、
前記両電極に電圧が印加されていない状態において、前記作用電極表面の少なくとも一部が疎水性であり、前記作用電極表面の少なくとも上流側端部近傍が親水性である、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項２】
請求項１に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において
前記流路は、流れ方向に直交する断面視において常に疎水領域と親水領域とが存在する構造である、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項３】
請求項２に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記エレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体は、少なくとも前記流路用の溝が形成された主基板と、
前記参照電極と前記作用電極が形成された蓋基板と、を有し、
前記主基板と前記蓋基板とが重ね合わされてなるものである、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項４】
請求項３に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記主基板は、疎水性材料からなり、
前記蓋基板は、親水性材料からなる、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項５】
請求項４に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記主基板はポリジメチルシロキサンからなり、
前記蓋基板はガラスからなる、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか１項に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記作用電極の構成材料が疎水性であり、
前記作用電極の上流端近傍表面に親水化処理が施されている、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項７】
請求項６に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記親水化処理は、親水処理剤処理、プラズマ処理、ＵＶ処理、表面粗さの制御からなる群より選択される少なくとも一種である
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項８】
請求項１ないし５いずれか１項に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記作用電極の構成材料が親水性であり、
前記上流側端近傍表面を除く作用電極表面に疎水化処理されている、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項９】
請求項８に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記疎水化処理が、疎水処理剤処理、疎水性膜の形成、表面粗さの制御からなる群より選択される少なくとも一種である
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１０】
流路内の液の流れを制御するエレクトロウエッティングバルブが配置されたエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記エレクトロウエッティングバルブは、流路内の特定域に形成された作用電極と、前記作用電極の形成された特定域よりも上流側に形成された参照電極と、を有し、
前記両電極に電圧が印加されていない状態において、前記作用電極が疎水性であり、
前記作用電極の上流端を含む流路断面において液体に発生する表面張力による圧力が正であり、且つ作用電極が形成された領域の流路には、液体に発生する表面張力による圧力が０又は負である部分が存在する、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１１】
請求項１０に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記エレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体は、少なくとも前記流路用の溝が形成された主基板と、
前記参照電極と前記作用電極が形成された蓋基板と、を有し、
前記主基板と前記蓋基板とが重ね合わされてなるものである、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１２】
請求項１１に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記主基板は、疎水性材料からなり、
前記蓋基板は、親水性材料からなる、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１３】
請求項１２に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記主基板はポリジメチルシロキサンからなり、
前記蓋基板はガラスからなる、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記作用電極上流端における溝幅が、前記表面張力による圧力が０又は負である部分における溝幅よりも大きい、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１５】
請求項１２ないし１４いずれか１項に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記作用電極上流端における溝高さが、前記表面張力による圧力が０又は負である部分における溝高さよりも小さい、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１６】
流路内の液の流れを制御するエレクトロウエッティングバルブが配置されたエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記エレクトロウエッティングバルブは、流路内の特定域に形成された作用電極と、前記作用電極の形成された特定域よりも上流側に形成された参照電極と、を有し、
前記両電極に電圧が印加されていない状態において、前記作用電極の少なくとも上流側端部近傍が親水性であり、
前記作用電極の上流端以外の領域に、流路の液体接触面を増加させる疎水性構造物が設けられている、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１７】
請求項１６に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記疎水性構造物が、ピラー、穴、溝の少なくとも一種である、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記エレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体は、少なくとも前記流路用の溝が形成された主基板と、
前記参照電極と前記作用電極が形成された蓋基板と、を有し、
前記主基板と前記蓋基板とが重ね合わされてなるものである、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１９】
請求項１８に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記主基板は、疎水性材料からなり、
前記蓋基板は、親水性材料からなる、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項２０】
請求項１９に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記主基板はポリジメチルシロキサンからなり、
前記蓋基板はガラスからなる、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項２１】
請求項１ないし２０いずれか１項に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体を必須要素として備えた分析チップ。
【請求項２２】
請求項２１に記載の分析チップを必須要素として備えた分析装置。
【請求項１】
流路内の液の流れを制御するエレクトロウエッティングバルブが配置されたエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記エレクトロウエッティングバルブは、流路内の特定域に形成された作用電極と、前記作用電極の形成された特定域よりも上流側に形成された参照電極と、を有し、
前記両電極に電圧が印加されていない状態において、前記作用電極表面の少なくとも一部が疎水性であり、前記作用電極表面の少なくとも上流側端部近傍が親水性である、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項２】
請求項１に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において
前記流路は、流れ方向に直交する断面視において常に疎水領域と親水領域とが存在する構造である、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項３】
請求項２に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記エレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体は、少なくとも前記流路用の溝が形成された主基板と、
前記参照電極と前記作用電極が形成された蓋基板と、を有し、
前記主基板と前記蓋基板とが重ね合わされてなるものである、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項４】
請求項３に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記主基板は、疎水性材料からなり、
前記蓋基板は、親水性材料からなる、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項５】
請求項４に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記主基板はポリジメチルシロキサンからなり、
前記蓋基板はガラスからなる、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか１項に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記作用電極の構成材料が疎水性であり、
前記作用電極の上流端近傍表面に親水化処理が施されている、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項７】
請求項６に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記親水化処理は、親水処理剤処理、プラズマ処理、ＵＶ処理、表面粗さの制御からなる群より選択される少なくとも一種である
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項８】
請求項１ないし５いずれか１項に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記作用電極の構成材料が親水性であり、
前記上流側端近傍表面を除く作用電極表面に疎水化処理されている、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項９】
請求項８に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記疎水化処理が、疎水処理剤処理、疎水性膜の形成、表面粗さの制御からなる群より選択される少なくとも一種である
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１０】
流路内の液の流れを制御するエレクトロウエッティングバルブが配置されたエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記エレクトロウエッティングバルブは、流路内の特定域に形成された作用電極と、前記作用電極の形成された特定域よりも上流側に形成された参照電極と、を有し、
前記両電極に電圧が印加されていない状態において、前記作用電極が疎水性であり、
前記作用電極の上流端を含む流路断面において液体に発生する表面張力による圧力が正であり、且つ作用電極が形成された領域の流路には、液体に発生する表面張力による圧力が０又は負である部分が存在する、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１１】
請求項１０に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記エレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体は、少なくとも前記流路用の溝が形成された主基板と、
前記参照電極と前記作用電極が形成された蓋基板と、を有し、
前記主基板と前記蓋基板とが重ね合わされてなるものである、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１２】
請求項１１に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記主基板は、疎水性材料からなり、
前記蓋基板は、親水性材料からなる、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１３】
請求項１２に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記主基板はポリジメチルシロキサンからなり、
前記蓋基板はガラスからなる、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記作用電極上流端における溝幅が、前記表面張力による圧力が０又は負である部分における溝幅よりも大きい、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１５】
請求項１２ないし１４いずれか１項に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記作用電極上流端における溝高さが、前記表面張力による圧力が０又は負である部分における溝高さよりも小さい、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１６】
流路内の液の流れを制御するエレクトロウエッティングバルブが配置されたエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記エレクトロウエッティングバルブは、流路内の特定域に形成された作用電極と、前記作用電極の形成された特定域よりも上流側に形成された参照電極と、を有し、
前記両電極に電圧が印加されていない状態において、前記作用電極の少なくとも上流側端部近傍が親水性であり、
前記作用電極の上流端以外の領域に、流路の液体接触面を増加させる疎水性構造物が設けられている、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１７】
請求項１６に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記疎水性構造物が、ピラー、穴、溝の少なくとも一種である、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記エレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体は、少なくとも前記流路用の溝が形成された主基板と、
前記参照電極と前記作用電極が形成された蓋基板と、を有し、
前記主基板と前記蓋基板とが重ね合わされてなるものである、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項１９】
請求項１８に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記主基板は、疎水性材料からなり、
前記蓋基板は、親水性材料からなる、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項２０】
請求項１９に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体において、
前記主基板はポリジメチルシロキサンからなり、
前記蓋基板はガラスからなる、
ことを特徴とするエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体。
【請求項２１】
請求項１ないし２０いずれか１項に記載のエレクトロウエッティングバルブ付き流路構造体を必須要素として備えた分析チップ。
【請求項２２】
請求項２１に記載の分析チップを必須要素として備えた分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１０−８５３３４（Ｐ２０１０−８５３３４Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５６８７３（Ｐ２００８−２５６８７３）
【出願日】平成２０年１０月１日（２００８．１０．１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【出願人】（５０４１７１１３４）国立大学法人 筑波大学 (510)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１日（２００８．１０．１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【出願人】（５０４１７１１３４）国立大学法人 筑波大学 (510)
【Ｆターム（参考）】
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