マイクロ分析チップ、該マイクロ分析チップを用いた分析装置、及び送液方法
【課題】簡単な構成で溶液を定量的に秤取すると共に、秤取した溶液を流路内に充填したままで分析する。
【解決手段】一端が外部に解放された開放孔７に接続されているメイン流路１と、第１の液体４０をメイン流路１の内部に導入する第１導入流路２と、メイン流路１の内部に導入された第１の液体４０を排出する第１排出流路３と、メイン流路１の内部に導入された第１の液体４０の特性を、メイン流路１の内部で分析する反応検出部１３とを備え、第１導入流路２及び第１排出流路３が、共に、メイン流路１において反応検出部１３に対して開放孔７と異なる側に設けられている。
【解決手段】一端が外部に解放された開放孔７に接続されているメイン流路１と、第１の液体４０をメイン流路１の内部に導入する第１導入流路２と、メイン流路１の内部に導入された第１の液体４０を排出する第１排出流路３と、メイン流路１の内部に導入された第１の液体４０の特性を、メイン流路１の内部で分析する反応検出部１３とを備え、第１導入流路２及び第１排出流路３が、共に、メイン流路１において反応検出部１３に対して開放孔７と異なる側に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体物質や、自然環境における物質等の微量化学分析に用いるマイクロ分析チップに関するものであり、より具体的には、毛細管力を利用して液体を移動させ、且つ、液体を定量的に取り扱うことが可能な送液構造を有するマイクロ分析チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
免疫分析法は、医療分野、生化学分野、及びアレルゲンなどの測定分野等において、重要な分析若しくは計測方法として知られている。しかし、従来の免疫分析法は、操作が煩雑である上に、分析に一日以上の時間を要するといった問題点があった。
【０００３】
このような中、基板にマイクロメートルオーダーの流路（以下、「マイクロ流路」若しくは、単に「流路」と略称する）を形成し、このマイクロ流路に抗体等を固定化するマイクロ分析チップ（以下、適宜「分析チップ」と略称する）が提案されている。
【０００４】
このような、分析チップを用いて分析を行う場合には、液導入孔や導入流路から分析チップの検出部や反応部に溶液を導入し、該溶液を分析チップ内で反応させ、液排出孔や排出流路から分析チップ外に溶液を排出するという一連の工程を行う必要がある。
【０００５】
従来、分析チップにおける溶液の移送（送液）を、ポンプやバルブ等の外部の動力源を用いて行っていた。しかし、このようなポンプやバルブは、分析チップに比べて大型であるため、分析チップを備える分析装置全体の小型化が難しいという問題点がある。比較的小型のマイクロポンプやマイクロバルブを分析チップの内側や外側に配置する方法も提案されているが、この方法では、複雑な微細加工技術を必要とするため、実用性に欠けるという問題点がある。
【０００６】
他方、分析チップ内での簡便な溶液の送液方法として、親水性の流路の毛細管力を利用する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。図１５に、毛細管力を利用した分析チップの一例を示す。このような分析チップでは、液導入口４０１に溶液を滴下すると、毛細管力によって溶液が流路４０２を移動し、ポンプ等の外力を必要とせずに溶液を液排出口４０３から排出できる。
【０００７】
また、分析チップを用いて分析を行う場合、使用する溶液を定量的に扱うことにより、正確な分析結果を得ることができる。しかし、分析チップにおいては、使用する溶液の体積が、極めて小さいために、溶液を定量的に秤取することが難しく、そのための各種複雑な構成が必要となり、その構成を扱うための操作が煩雑になるという問題点があった。
【０００８】
溶液を定量的に秤取する方法として、流路の容積に応じた液体を切り取る方法が提案されている（たとえば特許文献２）。
【０００９】
また、溶液を定量的に秤取する別の方法として、遠心力を利用した方法が提案されている（例えば特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−２２０６０６号公報（平成１８年８月２４日公開）
【特許文献２】特開２００２−３５７６１６号公報（平成１４年１２月１３日公開）
【特許文献３】特開２００５−１１４４３８号公報（平成１７年４月２８日公開）
【特許文献４】特開２０００−２９７７６１号公報（平成１２年１０月２４日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した特許文献２及び３に記載の技術では、外部の装置を用いることなく溶液を定量的に秤取して流路内で分析を行うことはできないという問題点がある。なお、特許文献１及び４に記載の技術では、流路内における送液を制御する観点について記載されているものの、溶液を定量的に秤取して分析を行う観点については、一切記載されていない。
【００１２】
ここで、図１８に基づき、特許文献２で提案された秤量に用いる流路の基本構造について説明する。図１８に示すように、該流路は、第１の流路４１０、第２の流路４１１、及び第３の流路４１２を備える構造である。
【００１３】
このような構造の流路を用いることで、第１の流路４１０に導入された液体が、第３の流路４１２の開口部を介して毛細管現象により第３の流路４１２内に引き込まれた後、第１の流路４１０に残存する液体が取り除かれ、第３の流路内４１２に残存する液体が第２の流路４１１に押し出されることにより、第３の流路４１２の容積に応じた体積の液体が秤量される。
【００１４】
しかしながら、秤量された液体を取り出して分析するためには、第１の流路４１０に残存する液体を取り除き、第３の流路４１２内に残存する液体を第２の流路４１１に押し出す必要がある。よって、特許文献２の流路構造では、毛細管力利用した送液方法のみで、秤量された液体を取り出すことは困難であり、ポンプ等の外部の動力源が必要となるため、分析装置全体の小型化が図りがたいという問題点がある。
【００１５】
一方、特許文献３に記載された技術においては、溶液を、遠心力を利用して秤量管に導入し、秤量管の容積に応じた体積の液体が秤量される。
【００１６】
この方法では、外部に回転させるための機構が必要であり、さらに、送液のためのポンプ等の外部の動力源も必要となる。よって、分析装置全体の小型化が図りがたいという問題点がある。
【００１７】
本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、簡単な構成で溶液を定量的に秤取すると共に、秤取した溶液を流路内に充填したままで分析することができるマイクロ分析チップなどを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のマイクロ分析チップは、前記課題を解決するために、一端が外部に解放された開放孔に接続されているメイン流路と、溶液を前記メイン流路の内部に導入する第１導入流路と、前記メイン流路の内部に導入された溶液を排出する第１排出流路と、前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を、当該メイン流路の内部で分析する分析部とを備えており、前記第１導入流路及び前記第１排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
前記構成によれば、溶液は、第１導入流路を介してメイン流路の内部に導入され、メイン流路の一端と開放孔との間に充填される。このとき、開放孔に達した溶液は、その開放孔に繋がる流路内面の疎水性又は親水性の程度に応じて、溶液の表面張力によりドーム状に少し張り出した凸形状、略平面形状、若しくは小皿状に中央部が少し窪んだ凹形状、のいずれかの気相‐液相界面を形成して停止する。
【００２０】
ここで、第１導入流路及び第１排出流路は、共に、メイン流路において分析部に対して開放孔と異なる側に設けられている。よって、分析部の第１導入流路に近い側の端部から開放孔までの間に充填される一定量の溶液のみが、分析部を通過し、充填された一定量の溶液以外の溶液は、分析部を通過しない。
【００２１】
したがって、複数枚のマイクロ分析チップを用いて分析を行う場合、導入する溶液の量がマイクロ分析チップ毎に異なったとしても、分析部を通過する溶液の量（分析に使用される溶液の量）を、一定量とすることができる。
【００２２】
ここで、上述のように、第１導入流路及び第１排出流路は、共に、メイン流路において分析部に対して開放孔と異なる側に設けられている。よって、溶液の充填後に第１導入流路を介して導入される溶液は、分析部を通過することなくそのまま第１排出流路から排出される。
【００２３】
また、最終的に、メイン流路の内部の溶液は、液残りすること無く排出される。
【００２４】
以上より、簡単な構成で溶液を定量的に秤取すると共に、秤取した溶液を流路内に充填したままで分析することができる。
【００２５】
また、副次的効果として、分析に使用される溶液の量を一定に保った状態で、溶液を導入したり、排出したりすることができる。
【００２６】
ここで、「分析」とは、物質の鑑識、検出、又は、化学的組成を定性的若しくは定量的に識別することであり、本明細書では、化学反応によって生じる物質の鑑識、検出、又は化学的組成の識別を含むものとする。よって、「分析部」は、検出のみを行う検出部のみで構成されていても良いし、化学反応を生じさせる反応部と、検出部との組合せで構成されていても良い。
【００２７】
また、本発明のマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法は、前記課題を解決するために、一端が外部に開放された開放孔に接続されているメイン流路と、一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される液導入孔が形成された導入流路と、前記導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出が可能な排出流路と、前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を、当該メイン流路の内部で分析する分析部とを備えており、前記導入流路及び前記排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられているマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法であって、前記液導入孔に溶液を注入し、注入された溶液を、前記導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する導入ステップと、前記導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する充填ステップと、前記液導入孔に残存する溶液を排出する第１排出ステップと、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を排出する第２排出ステップとを含んでいることを特徴とする。
【００２８】
前記方法によれば、充填ステップにおいて、導入ステップでメイン流路の内部に導入された溶液を、メイン流路の一端から開放孔までの間に充填させることができる。このとき、開放孔に達した溶液は表面張力により上述した形状の気相‐液相界面を形成して停止する。
【００２９】
ここで、第１導入流路及び第１排出流路は、共に、メイン流路において分析部に対して開放孔と異なる側に設けられている。よって、導入ステップ、第１排出ステップ及び第２排出ステップの各ステップで、分析部の第１導入流路に近い側の端部から開放孔までの間に充填される一定量の溶液のみが、分析部を通過し、充填された一定量の溶液以外の溶液は、分析部を通過しない。
【００３０】
したがって、複数枚のマイクロ分析チップを用いて分析を行う場合、導入する溶液の量がマイクロ分析チップ毎に異なったとしても、分析部を通過する溶液の量（分析に使用される溶液の量）を、一定量とすることができる。
【００３１】
以上より、溶液を定量的に秤取すると共に、秤取した溶液を流路内に充填したままで分析することができる。
【００３２】
また、副次的効果として、分析に使用される溶液の量を一定に保った状態で、溶液を導入したり、排出したりすることができる。
【００３３】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記メイン流路、前記第１導入流路、及び前記第１排出流路のそれぞれは、毛細管力を駆動力として送液を行うことができるように、流路内面の少なくとも一部が親水性材料で構成されていることが好ましい。
【００３４】
前記構成によれば、メイン流路、第１導入流路、及び第１排出流路のそれぞれが、毛細管力によって送液できるようになっている。よって、各流路で送液を行うために、ポンプなどの外部の動力源等を用いる必要がないので、例えば、後述するマイクロ分析チップを備えた分析装置全体の小型化、軽量化及び簡素化が可能となる。
【００３５】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記第１排出流路における溶液の排出側である第１液排出部に溶液を吸収する吸収体が設けられていることが好ましい。
【００３６】
前記構成によれば、ポンプなどの外部の動力源等を用いることなく、メイン流路の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。また、吸収体が溶液を保持することにより、溶液のマイクロ分析チップの外部への流出を防ぐことが可能となる。
【００３７】
ところで、上述したメイン流路の内部において一端から開放孔まで溶液が充填される構成においては、溶液の表面張力による気相‐液相界面の形状が、開放孔に繋がる流路内面の疎水性又は親水性の程度、及び溶液の粘性などの条件により変化するという問題点がある。
【００３８】
このような、副次的課題を解決するために、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、溶液を堰き止める堰止部が、前記一端と前記分析部との間に設けられていることが好ましい。
【００３９】
前記構成によれば、メイン流路の内部に充填される溶液は堰止部により確実に堰き止められる。よって、分析部の端部から堰止部までの間に充填される溶液については、より高精度に、定量的な分析を行うことができる。
【００４０】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記堰止部が、疎水性材料で構成されていても良い。
【００４１】
前記構成によれば、堰止部は、疎水性材料で構成されているため、開放孔への溶液の進入を防止することができ、より安定に送液することが可能となる。
【００４２】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記堰止部が、エレクトロウェッティングバルブで構成されていても良い。
【００４３】
エレクトロウェッティングバルブは微小かつ簡単な構造で液体の流れを制御できるのでマイクロ流路用の開閉バルブとして好適である。
【００４４】
よって、前記構成によれば、堰止部において溶液を堰き止めるか否かを、すなわち、溶液を堰止部まで充填するか、或いは開放孔まで充填するかを切り換えることが可能となる。よって、必要に応じて、分析に使用される溶液の量を２通りの溶液の量から選択して定量的な分析を行うことが可能となる。
【００４５】
なお、エレクトロウェッティングバルブは、少なくとも作動電極と参照電極とを有する構成とすることが好ましく、さらに対向電極を備えていてもよい。このようなバルブの作動電極としては、後述するように、導電性薄膜からなる構成や、導電性薄膜とその上に設けられた導電性薄膜と材料が異なる薄膜とからなる構成を採用できる。
【００４６】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記第１排出流路は、溶液の流れを調整する第１開閉バルブを備えており、前記メイン流路の内部に溶液を導入する第２導入流路を備えており、前記第２導入流路は、液体の流れを制御する第２開閉バルブを備えていても良い。
【００４７】
前記構成によれば、溶液がメイン流路の内部に充填され停止した後、第１開閉バルブを開くことで、例えば、第１導入流路が、溶液が注入される第１液導入孔を備える場合には、第１液導入孔に残った溶液が、第１排出流路を介して排出される。
【００４８】
また、上述したように、第１導入流路及び第１排出流路は、共に、メイン流路において分析部に対して開放孔と異なる側に設けられている。よって、その後、メイン流路の内部に充填された溶液は、メイン流路の内部に液残りすること無く排出される。
【００４９】
次に、第１開閉バルブを閉じ、第２導入流路の第２開閉バルブを開くことで、第２導入流路を介してメイン流路の内部に溶液が導入される。よって、複数枚のマイクロ分析チップを用いて分析を行う場合、第２導入流路を介して導入される溶液の量がマイクロ分析チップ毎に異なったとしても、メイン流路の内部において分析部を通過する溶液の量が一定となる。
【００５０】
なお、第２導入流路は、メイン流路において分析部に対して開放孔と異なる側に設けられていることが好ましいが、メイン流路において分析部に対して開放孔と同じ側に設けられていても良い。
【００５１】
前者の場合、２つの溶液に対して、共通の溶液量で定量的に分析を行うことが可能となる。
【００５２】
なお、後者の場合、第２導入流路を介して導入される溶液のうち、分析部を通過する溶液は、分析部の開放孔側の端部からメイン流路の他端（開放孔側の端を一端とする）までの間に充填される溶液であるが、第２導入流路を介して導入される溶液の量が、マイクロ分析チップ毎に異なったとしても、メイン流路の内部において分析部を通過する溶液の量が一定となることには変わりがない。
【００５３】
また、本発明のマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法は、前記課題を解決するために、一端が外部に開放された開放孔に接続されているメイン流路と、一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第１液導入孔が形成された第１導入流路と、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出が可能な第１排出流路と、前記第１排出流路に設けられた溶液の流れを調整する第１開閉バルブと、一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第２液導入孔が形成された第２導入流路と、前記第２導入流路に設けられた溶液の流れを調整する第２開閉バルブと、前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を、当該メイン流路の内部で分析する分析部とを備えており、前記第１導入流路及び前記第１排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられているマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法であって、前記第１液導入孔及び前記第２液導入孔に溶液を注入し、前記第１液導入孔に注入された溶液を、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第１導入ステップと、前記第１導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端と前記開放孔との間に充填する第１充填ステップと、前記第１開閉バルブを開いて、前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出を促し、前記第１液導入孔に残存する溶液を排出する第１排出ステップと、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を排出する第２排出ステップと、前記第１開閉バルブを閉じ、前記第２開閉バルブを開いて、前記第２液導入孔に注入された溶液を、前記第２導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第２導入ステップと、前記第２導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第２充填ステップとを含んでいることを特徴とする。
【００５４】
前記方法によれば、第１導入ステップ及び第１充填ステップは、それぞれ上述した導入ステップ及び充填ステップと同様であり、第１排出ステップでは、溶液がメイン流路の内部に充填され停止した後、第１開閉バルブを開くことで、例えば、第１液導入孔に残った溶液が、第１排出流路を介して排出される。
【００５５】
また、上述したように、第１導入流路及び第１排出流路は、共に、メイン流路において分析部に対して開放孔と異なる側に設けられている。よって、第２排出ステップでは、メイン流路の内部に充填された溶液は、メイン流路の内部に液残りすること無く排出される。
【００５６】
次に、第２導入ステップで、第２導入流路の第２開閉バルブを開くことで、第２導入流路を介してメイン流路の内部に溶液が導入される。このとき、第２導入流路を介して導入される溶液の量にかかわらず、メイン流路の内部において分析部を通過する溶液の量が一定となる。
【００５７】
よって、簡単な構成で溶液を定量的に秤取すると共に、秤取した溶液を流路内に充填したままで分析することができる。
【００５８】
また、副次的効果として、分析に使用される溶液の量を一定に保った状態で、溶液を導入したり、排出したりすることができる。
【００５９】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記メイン流路の内部に溶液を導入する第３導入流路を備えており、前記第３導入流路は、液体の流れを制御する第３開閉バルブを備えており、前記第３導入流路が、前記メイン流路において前記分析部に対して前記第１排出流路と異なる側に設けられていても良い。
【００６０】
前記構成によれば、溶液は、第１導入流路を介してメイン流路の内部に導入され、メイン流路の一端と開放孔との間に充填される。このとき、開放孔に達した溶液は表面張力ににより上述した形状の気相‐液相界面を形成して停止する。
【００６１】
その後、第１開閉バルブを開くことで、第１液導入孔に残った溶液が、第１排出流路を介して排出される。また、上述したように、第１導入流路及び第１排出流路は、共に、メイン流路において分析部に対して開放孔と異なる側に設けられている。よって、その後、メイン流路の内部に充填された溶液は、メイン流路の内部に液残りすること無く排出される。
【００６２】
次に、第１開閉バルブを閉じ、第３導入流路の第３開閉バルブを開くことで、溶液が、第３導入流路を介してメイン流路の内部に導入され、メイン流路の内部に充填される。
【００６３】
その後、第１開閉バルブを開くことで、第１排出流路を介してメイン流路の内部に充填された溶液はメイン流路の内部に液残りすること無く排出される。
【００６４】
次に、上述した第２導入流路及び第２開閉バルブを備えている場合は、第２導入流路の第２開閉バルブを開くことで、溶液が、第２導入流路を介してメイン流路の内部に導入され、メイン流路の内部に充填され停止する。
【００６５】
以上の構成によれば、３つの溶液を順次送液することができ、且つ、２つの溶液に対して、共通の溶液量で定量的に分析を行うことが可能となる。
【００６６】
また、本発明のマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法は、前記課題を解決するために、一端が外部に開放された開放孔に接続されているメイン流路と、一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第１液導入孔が形成された第１導入流路と、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出が可能な第１排出流路と、前記第１排出流路に設けられた溶液の流れを調整する第１開閉バルブと、一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第２液導入孔が形成された第２導入流路と、前記第２導入流路に設けられた溶液の流れを調整する第２開閉バルブと、一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第３液導入孔が形成された第３導入流路と、前記第３導入流路に設けられた溶液の流れを調整する第３開閉バルブと、前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を、当該メイン流路の内部で分析する分析部とを備えており、前記第１導入流路及び前記第１排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられていると共に、前記第３導入流路が、前記メイン流路において前記分析部に対して前記第１排出流路と異なる側に設けられているマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法であって、前記第１液導入孔、前記第２液導入孔、及び前記第３導入流路に溶液を注入し、前記第１液導入孔に注入された溶液を、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第１導入ステップと、前記第１導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第１充填ステップと、前記第１開閉バルブを開いて、前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出を促し、前記第１液導入孔に残存する溶液を、前記第１排出流路を介して排出する第１排出ステップと、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を排出する第２排出ステップと、前記第１開閉バルブを閉じ、前記第３開閉バルブを開いて、前記第３液導入孔に注入された溶液を、前記第３導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第２導入ステップと、前記第２導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第２充填ステップと、前記第１開閉バルブを開いて、前記第２充填ステップにおいて充填された溶液及び前記第３液導入孔に残存する溶液を、前記第１排出流路を介して排出する第３排出ステップと、前記第１開閉バルブを閉じ、前記第２開閉バルブを開いて、前記第２液導入孔に注入された溶液を、前記第２導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第３導入ステップとを含んでいることを特徴とする。
【００６７】
前記方法によれば、溶液は、第１導入ステップで、第１導入流路を介してメイン流路の内部に導入され、第１充填ステップで、メイン流路の一端と開放孔との間に充填される。このとき、開放孔に達した溶液は表面張力により上述した形状の気相‐液相界面を形成して停止する。
【００６８】
その後、第１排出ステップで、第１開閉バルブを開くことで、第１液導入孔に残った溶液が、第１排出流路を介して排出される。また、上述したように、第１導入流路及び第１排出流路は、共に、メイン流路において分析部に対して開放孔と異なる側に設けられている。よって、その後、第２排出ステップで、メイン流路の内部に充填された溶液は、メイン流路の内部に液残りすること無く排出される。
【００６９】
次に、第１開閉バルブを閉じ、第２導入流路の第２開閉バルブを開くことで、溶液が、第２導入流路を介してメイン流路の内部に導入され、メイン流路の内部に充填される。
【００７０】
その後、第３排出ステップで、第１開閉バルブを開くことで、第１排出流路を介してメイン流路の内部に充填された溶液はメイン流路の内部に液残りすること無く排出される。
【００７１】
次に、第３導入流路の第３開閉バルブを開くことで、溶液が、第３導入流路を介してメイン流路の内部に導入され、メイン流路の内部に充填され停止する。
【００７２】
以上の構成によれば、３つの溶液を順次送液することができ、且つ、２つの溶液に対して、共通の溶液量で定量的に分析を行うことが可能となる。
【００７３】
よって、簡単な構成で溶液を定量的に秤取すると共に、秤取した溶液を流路内に充填したままで分析することができる。
【００７４】
また、副次的効果として、分析に使用される溶液の量を一定に保った状態で、溶液を導入したり、排出したりすることができる。
【００７５】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記メイン流路の内部に導入された溶液を排出する第２排出流路が設けられており、前記第２排出流路は、液体の流れを制御する第４開閉バルブを備えており、前記第２排出流路が、前記メイン流路において前記分析部に対して前記第３導入流路と異なる側に設けられていても良い。
【００７６】
前記構成によれば、マイクロ分析チップは２つの排出流路を有する。よって、第１導入流路から導入される溶液が、第１排出流路から、及び、第３導入流路から導入される溶液が、第２排出流路から、をそれぞれ排出される。
【００７７】
したがって、排出流路を別々にすることにより、各排出流路の排液動作を１回のみとすることができ、各排出流路の排液量を少なくすることができるため、溶液の排出をより安定に行うことが可能となる。
【００７８】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記第２排出流路における溶液の排出側である第２液排出部に溶液を吸収する吸収体が設けられていることが好ましい。
【００７９】
前記構成によれば、外部のポンプ等を用いることなく、第２排出流路から、溶液を安定に排出することができる。
【００８０】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記第１開閉バルブ、前記第２開閉バルブ、前記第３開閉バルブ、及び前記第４開閉バルブのうち少なくとも１つが、エレクトロウェッティングバルブで構成されていることが好ましい。
【００８１】
上述したように、エレクトロウェッティングバルブは微小かつ簡単な構造で液体の流れを制御できるのでマイクロ流路用の開閉バルブとして好適である。
【００８２】
よって、前記構成によれば、マイクロ分析チップの小型化を図ることが可能となる。
【００８３】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記エレクトロウェッティングバルブが、導電性薄膜で構成される電極を備えていても良い。
【００８４】
前記構成によれば、エレクトロウェッティングバルブが、導電性薄膜で形成されているため、電極の厚みが流路の送液に与える影響を最小限にとどめることが可能となる。
【００８５】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記電極上に、前記導電性薄膜と異なる材料で構成された薄膜が設けられていても良い。
【００８６】
前記構成によれば、電極上に、電極とは異なる材料で構成された薄膜を設けることで、電極に用いられる金属材料の導電性と、薄膜の疎水性などの有利な特性を併せ持つ電極を形成することが可能となる。
【００８７】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記薄膜の厚みが、１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００８８】
前記構成によれば、薄膜の厚みを、１００ｎｍ以下とすることで、エレクトロウェッティングバルブの動作に必要な電圧を低減することができ、マイクロ分析チップを備えた分析装置の小型化が可能となる。
【００８９】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記薄膜の常温における純水に対する接触角が８０°以上であることが好ましい。
【００９０】
前記構成によれば、薄膜の、常温における純粋に対する接触角は８０°以上である。このように、薄膜として、電極に用いられる導電性薄膜の構成材料よりも接触角の大きい物質を採用すれば、電圧印加しない状態で溶液を確実に停止することができ、エレクトロウェッティングバルブを安定に動作することが可能となる。
【００９１】
なお、具体的には、常温は、約２５℃であり、純水は、比抵抗が約１８ＭΩ・ｃｍであることが好ましい。
【００９２】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記薄膜がフッ素を含む物質又はチオール基を有する物質で構成されていることが好ましい。
【００９３】
前記構成によれば、薄膜の構成材料として、これらの物質を採用することにより、例えば、作動電極上の接触角が９０°よりも大きい、すなわち強い疎水性を示す薄膜とすることができ、電圧を印加しない状態で、バルブで液を停止しやすくなるので、バルブ動作をより安定に行うことができる。
【００９４】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記メイン流路を構成するためのメイン流路形成溝、前記第１導入流路を構成するための第１導入流路形成溝、及び、前記第１排出流路を構成するための第１排出流路形成溝が少なくとも形成された第１基板と、前記第１基板に形成された前記メイン流路形成溝、前記第１導入流路形成溝、及び第１排出流路形成溝のそれぞれを封止する第２基板とを備えていても良い。
【００９５】
ところで、複雑な流路を毛細管のように細い管によって形成することは一般的に困難である。しかし、前記構成のように、第１基板に形成した溝部を、第２基板によって封止することで毛細管（各流路）を形成すれば、その作成は容易である。よってマイクロ分析チップを容易に製造することが可能となる。
【００９６】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記メイン流路を構成するためのメイン流路形成孔、前記第１導入流路を構成するための第１導入流路形成孔、及び、前記第１排出流路を構成するための第１排出流路形成孔が少なくとも形成された流路形成層と、前記流路形成層に形成された前記メイン流路形成孔、前記第１導入流路形成孔、及び第１排出流路形成孔のそれぞれを、前記流路形成層の一方側から封止する第３基板と、前記流路形成層に形成された前記メイン流路形成孔、前記第１導入流路形成孔、及び第１排出流路形成孔のそれぞれを、前記流路形成層の他方側から封止する第４基板とを備えていても良い。
【００９７】
前記構成のように、流路形成層に流路形成孔を設けて両側から基板で挟むことは、容易に実行できる。よって、マイクロ分析チップを容易に製造することが可能となる。
【００９８】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記メイン流路、前記第１導入流路、及び第１排出流路のそれぞれの断面が、矩形であることが好ましい。
【００９９】
前記構成によれば、第１基板に形成された溝、又は流路形成層に形成された孔が、三つの流路内面（内壁面）を有する凹形状の溝、又は孔となる。基板の表面に三つの流路内面を有する形状の凹形状の溝、又は孔を形成することは極めて容易であり、さらにマイクロ分析チップを容易に製造することが可能となる。
【０１００】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記第１基板は、疎水性材料で構成されており、前記第２基板は、親水性材料で構成されていることが好ましい。
【０１０１】
前記構成によれば、各流路において、第１基板の溝の流路内面が疎水性となるため、第１基板及び第２基板の貼り合わせ部分からの液漏れを防止することができる。
【０１０２】
また、溝幅が広くなるにつれ流路内面全体における親水性が増す特性とすることができるため、親水性を弱めることなくメイン流路の溝幅を広く設計し、分析部の面積を大きくすることが可能となる。
【０１０３】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記第１基板を構成する疎水性材料は、ポリジメチルシロキサンであり、前記第２基板を構成する親水性材料は、ガラスであることが好ましい。
【０１０４】
ポリジメチルシロキサンは疎水性であり、ガラスは親水性である。よって、前記構成によれば、各流路において、第１基板の第１基板の溝の流路内面が疎水性となるため、第１基板及び第２基板の貼り合わせ部分からの液漏れを防止することができる。
【０１０５】
また、メイン流路の溝幅を広く設計することが可能であり、分析部の面積を大きくすることが可能となる。
【０１０６】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記メイン流路形成溝の平均溝幅が、前記第１導入流路形成溝の平均溝幅よりも大きいことが好ましい。
【０１０７】
前記構成によれば、メイン流路の内部に溶液が充填された後に、メイン流路の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０１０８】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記流路形成層は、疎水性材料で構成されていることが好ましい。
【０１０９】
前記構成によれば、流路形成層に形成された孔の壁面が疎水性となるため、基板の貼り合わせ部分からの液漏れを防止することができる。また、メイン流路の孔幅を広く設計することが可能であり、分析部の面積を大きくすることが可能となる。
【０１１０】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記メイン流路形成孔の平均孔幅が、前記第１導入流路形成孔の平均孔幅よりも大きいことが好ましい。
【０１１１】
前記構成によれば、メイン流路の内部に溶液が充填された後、メイン流路の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０１１２】
また、本発明の分析装置は、前記構成に加えて、前記マイクロ分析チップを備えていることが好ましい。
【０１１３】
前記構成によれば、簡単な構成で溶液を定量的に秤取すると共に、秤取した溶液を流路内に充填したままで分析することができる分析装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【０１１４】
本発明のマイクロ分析チップは、以上のように、一端が外部に解放された開放孔に接続されているメイン流路と、溶液を前記メイン流路の内部に導入する第１導入流路と、前記メイン流路の内部に導入された溶液を排出する第１排出流路と、前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を、当該メイン流路の内部で分析する分析部とを備えており、前記第１導入流路及び前記第１排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられている構成である。
【０１１５】
また、本発明のマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法は、以上のように、前記液導入孔に溶液を注入し、注入された溶液を、前記導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する導入ステップと、前記導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する充填ステップと、前記液導入孔に残存する溶液を排出する第１排出ステップと、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を排出する第２排出ステップとを含んでいる方法である。
【０１１６】
また、本発明のマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法は、以上のように、前記第１液導入孔及び前記第２液導入孔に溶液を注入し、前記第１液導入孔に注入された溶液を、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第１導入ステップと、前記第１導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端と前記開放孔との間に充填する第１充填ステップと、前記第１開閉バルブを開いて、前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出を促し、前記第１液導入孔に残存する溶液を排出する第１排出ステップと、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を排出する第２排出ステップと、前記第１開閉バルブを閉じ、前記第２開閉バルブを開いて、前記第２液導入孔に注入された溶液を、前記第２導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第２導入ステップと、前記第２導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第２充填ステップとを含んでいる方法である。
【０１１７】
また、本発明のマイクロ分析チップ用いた溶液の送液方法は、以上のように、前記第１液導入孔、前記第２液導入孔、及び前記第３導入流路に溶液を注入し、前記第１液導入孔に注入された溶液を、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第１導入ステップと、前記第１導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第１充填ステップと、前記第１開閉バルブを開いて、前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出を促し、前記第１液導入孔に残存する溶液を、前記第１排出流路を介して排出する第１排出ステップと、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を排出する第２排出ステップと、前記第１開閉バルブを閉じ、前記第３開閉バルブを開いて、前記第３液導入孔に注入された溶液を、前記第３導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第２導入ステップと、前記第２導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第２充填ステップと、前記第１開閉バルブを開いて、前記第２充填ステップにおいて充填された溶液及び前記第３液導入孔に残存する溶液を、前記第１排出流路を介して排出する第３排出ステップと、前記第１開閉バルブを閉じ、前記第２開閉バルブを開いて、前記第２液導入孔に注入された溶液を、前記第２導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第３導入ステップとを含んでいる方法である。
【０１１８】
それゆえ、簡単な構成で溶液を定量的に秤取すると共に、秤取した溶液を流路内に充填したままで分析することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に関するマイクロ分析チップの構造を示す平面図であり、（ｂ）は当該マイクロ分析チップのＸ−Ｙ断面図であり、（ｃ）〜（ｄ）は、開放孔に達した溶液の気相‐液相界面の形状の形態を説明するための模式図であり、（ｆ）は、第１導入流路のメイン流路に対する接続位置の一例を示す平面図である。
【図２】（ａ）は、前記マイクロ分析チップの第１基板の構造を示す構造図であり、（ｂ）は、第２基板の構造を示す構造図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、前記マイクロ分析チップにおける溶液の流れを示す工程図である。
【図４】本発明の他の実施形態に関するマイクロ分析チップの構造を示す平面図である。
【図５】（ａ）は、前記マイクロ分析チップの第１基板の構造を示す構造図であり、（ｂ）は、第２基板の構造を示す構造図である。
【図６】（ａ）〜（ｉ）は、それぞれ、前記マイクロ分析チップにおける溶液の流れを示す工程図である。
【図７】（ａ）は、本発明のさらに他の実施形態に関するマイクロ分析チップの構造を示す平面図であり、（ｂ）は当該マイクロ分析チップのＸ−Ｙ断面図である。
【図８】（ａ）は、前記マイクロ分析チップの流路形成層（中間層）の構造を示す構造図であり、（ｂ）は、第３基板の構造を示す構造図である。
【図９】本発明の一実施例に関するマイクロ分析チップの構造を示す構造図である。
【図１０】本発明の他の実施例に関するマイクロ分析チップの構造を示す構造図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に関する携帯可能なハンディ型のマイクロ分析装置の概念図である。
【図１２】比較例に関するマイクロ分析チップの構造を示す構造図である。
【図１３】他の比較例に関するマイクロ分析チップの構造を示す構造図である。
【図１４】前記実施例に関するアディポネクチンのサンプル量依存性の実験結果を示すグラフである。
【図１５】毛細管力を利用した流路構造の一例を示す構造図である。
【図１６】エレクトロウェッティングバルブを利用した流路構造の一例を示す構造図である。
【図１７】（ａ）は、エレクロトウェッティングバルブにおいて、電極間に電圧を印加していない状態を示す模式図であり、（ｂ）は、電極間に電圧を印加した状態を示す模式図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ接触角を説明するための模式図である。
【図１８】溶液を定量的に秤取する流路構造の一例を示す構造図である。
【発明を実施するための形態】
【０１２０】
本発明の一実施形態について図１〜図１８に基づいて説明すれば、次の通りである。以下の特定の実施形態で説明すること以外の構成は、必要に応じて説明を省略する場合があるが、他の実施形態で説明する構成と同じである。また、説明の便宜上、各実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【０１２１】
〔実施の形態１〕
（マイクロ分析チップ１００の構成）
図１及び２を参照しつつ、実施の形態１に関するマイクロ分析チップ１００の構成について説明する。図１（ａ）は、実施の形態１にかかるマイクロ分析チップ１００の構造を示す平面図であり、図１（ｂ）は、マイクロ分析チップ１００のＸ−Ｙ断面図である。
【０１２２】
マイクロ分析チップ１００は、図１（ａ）に示すように、メイン流路１、第１導入流路（導入流路）２、第１排出流路（排出流路）３、第２導入流路４、第１液導入孔（液導入孔）５、第２液導入孔６、開放孔７、第１液排出部８、吸収体９、疎水部（堰止部）１１、反応検出部（分析部）１３、第１基板１５、第２基板１６、作動電極（電極、第１開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）２０、作動電極（電極、第２開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）２１、参照電極２２（電極、第１開閉バルブ、第４開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）、参照電極２３（電極、第２開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）、電極パッド３０、及び引き出し電極３４を含む。
【０１２３】
メイン流路１は、第１の液体（溶液）４０が充填、排出され、さらに、第２の液体（溶液）４１が充填される流路部分である。メイン流路１の内部には、疎水部１１、反応検出部１３（分析部）が設けられている。また、メイン流路１の一端（紙面に対して右側の端）は、開放孔７に接続されている。
【０１２４】
なお、メイン流路１の他端（紙面に対して左側の端）は、図１（ａ）に示すように閉じていても良いし、図１（ｆ）に示すように、閉じておらず、第１導入流路２などが接続されていても良い。
【０１２５】
疎水部１１は、その外壁面（気相‐固相界面又は液相‐固相界面）の全部又は一部が疎水性材料で構成されており、その疎水性により、メイン流路１の内部に導入された第１の液体４０が開放孔７に達する手前で堰き止める（静止させる）。
【０１２６】
なお、疎水部１１の外壁面の一部の領域を疎水性とし、他の一部の領域を親水性とすることにより、疎水部１１の疎水性の程度を調整することができる。
【０１２７】
また、本実施形態では、疎水部１１で、第１の液体４０を堰き止める構成を採用しているが、疎水部１１は、設けられていなくても良い。この場合は、開放孔７に達した第１の液体４０は、表面張力により、その開放孔７に繋がる流路内面（第１基板１５及び第２基板１６の表面状態）の疎水性又は親水性の程度に応じて、溶液の表面張力によりドーム状に少し張り出した凸形状（図１（ｃ））、略平面形状（図１（ｄ））、若しくは小皿状に中央部が少し窪んだ凹形状（図１（ｅ））、のいずれかの気相‐液相界面を形成して停止する。
【０１２８】
なお、図１（ｃ）は、第１基板１５及び第２基板１６の表面が疎水表面（接触角＞９０°）である場合を示し、図１（ｄ）は、同表面の接触角＝９０°の場合を示し、図１（ｅ）は、同表面が、親水表面（接触角＜９０°）の場合を示している。
【０１２９】
反応検出部１３は、メイン流路１の内部に導入された第１の液体４０を反応させ、及び／又は、第１の液体４０の成分の検出を行う部分であり、抗原抗体反応（分析）と電気化学検出（分析）を行うための電極により形成されている。なお、本実施の形態では、同じ電極で反応及び検出を行う構成を用いたが、これに限定されるものではなく、反応部と検出部を別々に設けた構成でも良い。また、複数の物質を測定するため、反応検出部１３を複数個設けても良い。
【０１３０】
第１導入流路２は、一端が、構造体内（メイン流路１の内部）に導入する第１の液体４０が注入される第１液導入孔５に接続され、他端がメイン流路１の内壁面（流路内面）に接続される。
【０１３１】
なお、図１（ａ）に示すマイクロ分析チップ１００では、第１導入流路２が、メイン流路１の内壁面に接続されているが、このような構造に限られない。例えば、図１（ｆ）に示すように、第１導入流路２が、メイン流路１の他端に接続されていても良い。
【０１３２】
第１排出流路３は、一端が、外部に開放された第１液排出部８に接続され、他端が、メイン流路１の内壁面に接続される。また、第１排出流路３には、液体の流れを制御する第１開閉バルブが備えられている。なお、本実施形態では、第１開閉バルブは、作動電極２０と、参照電極２２との組合せからなるエレクトロウェッティングバルブであるが、これに限定されるものではない。ダイヤフラム型バルブなど、溶液の流入を停止、又は開始できるもの（又は溶液の流れを調整できるもの）を用いることができる。以下、同様の説明は適宜、省略する。
【０１３３】
第２導入流路４は、一端が、構造体内に導入する第２の液体（溶液）４１が注入される第２液導入孔６に接続され、他端がメイン流路１の内壁面に接続される。また、第２導入流路４には、液体の流れを制御する第２開閉バルブが備えられている。なお、本実施形態では、第２開閉バルブは、作動電極２１と、参照電極２３との組合せからなるエレクトロウェッティングバルブである。
【０１３４】
開放孔７は、図１（ｂ）に示すように、第２基板１６に対して上側（紙面に対して上側）に開放された孔であり、メイン流路１の一端に接続され、メイン流路１の内部と外部とを接続する（繋ぐ）孔である。開放孔７を空気が出入りすることによって、溶液の導入及び充填をスムーズに行うことが可能である。
【０１３５】
次に、第１導入流路２及び第１排出流路３は、共に、メイン流路１において反応検出部１３に対して、開放孔７とは異なる側（開放孔７と反対側）に設けられている。
【０１３６】
また、マイクロ分析チップ１００は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１基板１５（図２（ａ）も併せて参照）と、第２基板１６（図２（ｂ）も併せて参照）とで形成されている。第１基板１５には、各流路用の溝（メイン流路１を形成するためのメイン流路形成溝、第１導入流路２を形成するための第１導入流路形成溝、第１排出流路３を形成するための第１排出流路形成溝など）が形成されており、第２基板１６が第１基板１５に形成された各溝を封止することで、各流路（メイン流路１、第１導入流路２、及び第１排出流路３）が構成される。
【０１３７】
なお、図１（ｂ）における領域Ｒ１は、第１の液体４０が充填される際に反応検出部１３を通過した液体が充填される範囲である。領域Ｒ１内の液量は分析実験ごとに変化することは無いため、充填の際に反応検出部１３を通過する第１の液体４０の量は毎回一定であると言える。また、第２導入流路４を介して導入される第２の液体４１の領域Ｒ２内の液量も分析実験ごとに変化することは無いため、充填の際に反応検出部１３を通過する第２の液体の量は毎回一定であるといえる。なお、領域Ｒ１は、反応検出部１３の左側（メイン流路１の他端側）の端部から疎水部１１（厳密には、疎水部１１で堰き止められた溶液の気液境界である）の左端までの範囲である。一方、領域Ｒ２は、反応検出部１３の右側（メイン流路１の他端側）から一端までの範囲である。
【０１３８】
図２（ａ）は、本実施形態に関するマイクロ分析チップ１００の第１基板１５の構造を示す構造図であり、図２（ｂ）は、第２基板１６の構造を示す構造図である。
【０１３９】
図２（ａ）に示すように、第１基板１５には、メイン流路１、第１導入流路２、第２導入流路４、及び第１排出流路３用の凹形状の溝（メイン流路形成溝、第１導入流路形成溝、第１排出流路形成溝）と、第１液排出部８、開放孔７、第１液導入孔５及び第２液導入孔６用の貫通孔とが形成されている。
【０１４０】
また、図２（ｂ）に示すように、第２基板１６は、第１基板１５に形成された各溝及び各貫通孔を下方からシール（封止）する基板である。この第２基板１６には、反応検出部１３、作動電極２０、作動電極２１、参照電極２２、参照電極２３、電極パッド３０、引き出し電極３４、疎水部１１が形成されている。また、吸収体９を第１液排出部８に載置する。第１基板１５及び第２基板１６の詳細な構成は後述する。
【０１４１】
第１排出流路３の排出側に設けられた第１液排出部８は、第１基板１５に設けられた貫通孔により大気開放されており、吸収体９が第２基板１６上に備えられている。
【０１４２】
吸収体９は、液体（溶液）を吸収する吸収体であって、高分子吸収体や、多孔性物質、親水性メッシュ、海綿体、綿、濾紙等、その他毛細管力を利用し液体を吸収する材料により構成されていれば何であっても構わない。
【０１４３】
この吸収体９により、溶液の排出を短時間に行うことが可能となり、測定時間を短縮することができる。また、吸収体９が液体を保持することにより、溶液の外部への流出を防ぐことが可能となるという利点がある。
【０１４４】
電極パッド３１及び引き出し電極３４は、電気的制御信号の入力や、検出信号の出力などを行う。ここで、電極パッド３１及び引き出し電極３４の材料として金電極を用いると、金を用いた他の電極と作成工程を併用できるので、工程を簡易化できる。電極パッド３１及び引き出し電極３４は、その他、白金、アルミニウム、銅などの材料を含んだ導電性材料を用いて形成してもよい。
【０１４５】
（第１基板１５及び第２基板１６の構成）
第１基板１５の厚みは０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。また、第２基板１６の厚みは０．０１ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。開放孔７は直径が１０μｍ以上の貫通孔とする。
【０１４６】
このマイクロ分析チップ１００は、第１基板１５及び第２基板１６を貼りあわせることにより構成することができる。例えば、第１基板１５は、各流路用の凹形状の溝が形成されているＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）で、第１基板１５を蓋（封止）する第２基板１６は、ガラスで構成することができる。ＰＤＭＳからなる第１基板１５は、疎水性（接触角１００°〜１２０°）であり、ガラスからなる第２基板１６は、親水性（接触角５°〜３０°）である。よって、各流路を形成する４つの内壁面（本実施形態では、例えば、メイン流路１の矩形の断面を形成する４つの内壁面）のうち、ガラスで構成された１つの内壁面が親水性（ガラス）となり、他の３つの内壁面が疎水性（ＰＤＭＳ）となる。
【０１４７】
この構造においては、溝幅が狭くなるに従って流路を構成する４つの内壁面全体に占める親水性の壁面（ガラス）の割合が相対的に小さくなり、疎水性の壁面（ＰＤＭＳ）の割合が相対的に大きくなるので、全体として毛細管力が小さくなる。他方、流路幅（溝幅）が広くなるに従い毛細管力が大きくなる。この原理を利用して、各流路に作用する毛細管力を調整することができる。
【０１４８】
第１基板１５及び第２基板１６の材料は、これらに限定されるものではなく、各流路の内壁面の少なくとも一部が親水性となる材料であれば、マイクロ分析チップ１００の用途に応じて適切な素材を選択することが可能である。例えばマイクロ分析チップ１００に光学的検出を行う検出部を組み込む場合には、第１基板１５及び第２基板１６の何れか一方又は双方の材料として、励起光による発光が少ない透明又は半透明の材質の材料を用いることが望ましい。
【０１４９】
このような透明又は半透明な材料としては、ガラス、石英、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、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、透明性及び成型性の観点から好ましい。励起光による発光が少ないプラスチック材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレートの水素原子をフッ素原子に置換したフッ化ポリメチルメタクリレート等のフッ素系のプラスチック材料や、触媒や安定剤等の添加剤に蛍光を発しない部材を用いたポリメチルメタクリレート等が挙げられる。
【０１５０】
他方、マイクロ分析チップ１００の流路内で電気的な制御や電気的な測定を行う場合には、第１基板１５又は第２基板１６の表面に電極を形成する必要があるので、第１基板１５又は第２基板１６の一方又は両方を電極形成可能な材料とする。電極形成可能な材料としては、平坦性、加工性の観点からガラス、石英、シリコンが好ましい。また、電極は、作製が容易である点で、溝を形成しない第２基板１６に形成するのが好ましい。
【０１５１】
なお、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親水性」を実現することができる。逆に、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親水性」としてもよい。
【０１５２】
親水化処理としては、例えば酸素プラズマ処理やＵＶ（Ultra Violet）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。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。
【０１５３】
（流路の形成方法）
流路の形成方法としては、例えば、機械加工による方法、レーザー加工による方法、薬品やガスによるエッチングによる方法、金型を用いた射出成型法、プレス成型法、鋳造による方法等が考えられる。これらの内、金型を用いる方法及びエッチングを用いる方法が、形状寸法の再現性が高い点で好ましい。
【０１５４】
溶液の流れる方向（流れ方向）に直交する流路断面の形状は矩形に限定されるものではなく、円形状、楕円形状、半円形状、逆三角形状等であってもよい。
【０１５５】
（流路寸法）
メイン流路１、第１導入流路２、第２導入流路４、及び第１排出流路３の幅（溝幅）と高さ（溝深さ）とは、溶液の濡れと毛細管力によって溶液が前記各流路へ浸透していくことが可能な寸法に設定される。
【０１５６】
高さに関して好ましくは、１μｍ〜５ｍｍ程度に設定し、例えば全て略一定（５０μｍ程度）とする。高さは必ずしも一定とする必要はないが、一定であると作製が容易であり、幅の調整のみで毛細管力を調整することが可能である。
【０１５７】
なお、外部のポンプを用いて溶液を送液する場合は、毛細管力は不要となるため、各流路において内壁面の一部が親水性である必要は無い。よって、この場合は第１排出流路３に第１開閉バルブを設けなくても構わない。
【０１５８】
幅に関して好ましくは、１μｍ〜５ｍｍ程度に設定される。この場合、高さは一定であることが望ましい。
【０１５９】
ここで、平均溝幅は、各流路において液体が流れる方向に対して垂直方向の溝幅の流路全体での平均値とする。
【０１６０】
ここで、メイン流路１の平均溝幅をＷ１とし、第１導入流路２の平均溝幅をＷ２としたとき、Ｗ２＜Ｗ１が満たされることが好ましい。このような構成にすることで、第１液導入孔５に残った溶液が排出された後、メイン流路１の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０１６１】
なお、流路の幅は一定でなくてもよく、例えばメイン流路１において反応検出部１３が設けられた部分のみ幅が広くなった構造でも構わない。幅を広げることにより、反応検出部１３の面積を大きくすることが可能となる。
【０１６２】
また、流路の高さは一定でなくてもよく、この場合も、高さと溝幅の両方を最適設計することで、第１液導入孔５に残った溶液が排出された後、メイン流路１の内部の溶液を液残りすることなく排出することができる。
【０１６３】
また、メイン流路１と開放孔７との接続部には、疎水部１１が設けられている。疎水部１１は、溶液と、第１基板１５と（又は第２基板１６）との接触角が９０°以上となる部分であって、例えば、フッ素系の疎水剤やネガ型レジスト等の疎水性材料を第２基板１６の一部に設けることにより形成できる。
【０１６４】
メイン流路１と開放孔７との接続部に疎水部１１を設けることにより、当該箇所において毛細管現象が働かなくなるため、開放孔７への溶液の流入を防止することができ、開放孔７の機能を確実に果たすことが可能となり、溶液の導入を安定に動作することが可能となる。
【０１６５】
なお、疎水部１１は、液体の流れを電圧の印加によって制御可能な、エレクトロウェッティングバルブにより構成されていても良い。当該構成によれば、疎水部１１において溶液を堰き止めるか否かを、すなわち、液体を疎水部１１まで充填するか、或いは開放孔７まで充填するかを切り換えることが可能となる。よって、必要に応じて、分析に使用される液体の量を２通りの液体の量から選択して定量的な分析を行うことが可能となる。なお、エレクトロウェッティングバルブの詳細については後述する。
【０１６６】
（エレクトロウェッティングバルブ）
次に、図１６及び１７を用いて、エレクトロウェッティングについての説明を行う。簡便な溶液の移送切換（溶液の流れの開閉）方法として、特許文献１において提案されているような、エレクロトウェッティングを利用したマイクロバルブ（エレクトロウェッティングバルブ）が存在する。図１６は、エレクトロウェッティングバルブを利用したマイクロ分析チップの一例を示す模式図である。
【０１６７】
図１６に示すように、このマイクロ分析チップの流路４０２内には、作動電極４０５と参照電極４０６とを備えたエレクトロウェッティングバルブが設けられている。作動電極４０５表面は、電圧を印加しない状態では、疎水性であり、電圧を印加したときには親水性となる。このため、電圧印加により溶液の停止と移動とを切り換える（溶液の流れを開閉する）ことができる。
【０１６８】
次に、図１７（ａ）は、エレクロトウェッティングバルブにおいて、作動電極４０５と参照電極４０６との間に電圧を印加していない状態を示す模式図であり、図１７（ｂ）は、作動電極４０５と参照電極４０６との間に電圧を印加した状態を示す模式図である。電圧を印加していない状態では、作動電極４０５の表面には疎水性膜４０７が形成されているため、流路内を毛細管力により移動してきた溶液４０８は、作動電極４０５に到達した時点で停止する。電圧を印加することにより、エレクロトウェッティングの効果で作動電極４０５表面が親水化され、停止していた溶液４０８が作動電極４０５上を通過して、流路内を移動する。
【０１６９】
マイクロ分析チップ１００の第１排出流路３及び第２導入流路４には、それぞれ少なくとも参照電極と作動電極とを有するエレクトロウェッティングバルブ（それぞれ第１開閉バルブ及び第２開閉バルブ）が、溶液の流れを制御する開閉バルブとして形成されている。
【０１７０】
第１排出流路３及び第２導入流路４には、エレクトロウェッティングバルブ用の作動電極２０及び２１が設けられ、メイン流路１の一端側の第１排出流路３の近傍及び第２液導入孔６内には、エレクトロウェッティングバルブ用の参照電極２２及び２３が設けられている。
【０１７１】
作動電極２０及び２１、参照電極２２及び２３はそれぞれ、引き出し電極３４により電極パッド３０に配線されており、電極パッド３０に接続される外部の装置（図示せず）により印加電圧が制御されて、開閉バルブの開閉動作が行われる。
【０１７２】
エレクトロウェッティングバルブは、作動電極の表面が、電圧を印加しない状態では疎水性であり、電圧を印加したときには親水性となる。このため、電圧印加により溶液の停止と移動とを切り換える（溶液の流れを開閉する）ことができる。
【０１７３】
図１７に示すように、電圧を印加していない状態では、流路内を毛細管力により移動してきた溶液４０８は、作動電極４０５の表面が疎水性であるため、作動電極４０５に到達した時点で停止する（図１７（ａ））。電圧を印加することにより、エレクロトウェッティングの効果で、作動電極４０５の表面が親水化され、停止していた溶液４０８が作動電極を通過して、流路内を移動する（図１７（ｂ））。
【０１７４】
作動電極４０５上の流路は、溶液４０８を確実に停止させるために、電圧を印加しない状態では疎水性であることが好ましい。そのために、第１基板１５自体に疎水性の材料を用いるのが好ましい。また、第１基板１５の一部若しくは全面に疎水性膜を形成する等により、第１基板１５の一部若しくは全面を疎水性にしても構わない。
【０１７５】
また、本実施形態では、マイクロバルブとしてエレクトロウェッティングバルブを用いているが、これに限定されるものではない。ダイヤフラム型バルブなど、液体の流入を停止、又は開始できるもの（又は溶液の流れを調整できるもの）を用いることができる。
【０１７６】
また、図１７（ｃ）は、親水性材料の表面における水滴の様子を示す模式図であり、図１７（ｄ）は、疎水性材料の表面における水滴の様子を示す模式図である。図１７（ｃ）及び（ｄ）に示す接触角θは、材料と液滴表面とが接触する点における液滴表面の接線と材料表面とが成す角であり、接触角と呼ばれる。液体と材料とが互いになじみやすい性質を持っている場合、図１７（ｃ）のように小さな接触角θとなり、液体と材料とが互いになじみにくい性質を持っている場合、図１７（ｄ）のように大きな接触角となる。毛細管現象は、接触角θの小さい、すなわち、互いになじみやすい液体と材料との間で発生する。
【０１７７】
（作動電極２０及び２１の構成）
作動電極２０及び２１は、金薄膜（導電性薄膜）で形成されている。金以外にカーボンやビスマスを用いても良い。これらの材料は、作動電極２０及び２１に電圧を印加した状態において、水素等の発生が少なく電極が劣化しにくいという利点がある。
【０１７８】
作動電極２０及び２１の表面に、２５℃（常温）、比抵抗が１８ｋΩ・ｃｍの純水に対する接触角が８０°以上の薄膜を設ける構成とすることができる。この構成を採用することにより、電圧印加しない状態で溶液を確実に停止することができ、開閉バルブを安定に動作することが可能となる。
【０１７９】
前記薄膜としては、フッ素含有物質若しくはチオール基を有する物質が適している。これらの疎水性の物質を前記薄膜の構成材料として用いることにより、電圧を印加しない状態で、作動電極２０及び２１上の接触角を９０°よりも大きくすることができ、開閉バルブで液を停止しやすくなる。よって、開閉バルブの開閉動作をより安定に行うことができる。なお、薄膜は、前記物質に限定されるものではなく、表面の接触角が金薄膜よりも大きい、すなわち、金薄膜よりも強い疎水性を示すものであればよい。
【０１８０】
また、作動電極２０及び２１表面の薄膜の厚みは、０．１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１８１】
なお、薄膜の厚みは、単原子膜若しくは単分子膜を考慮すると、１オングストローム程度、すなわち、０．１ｎｍ程度が下限となる。
【０１８２】
この構成によれば、より小さな電圧で作動電極２０及び２１表面を親水性とすることが可能となるため、開閉バルブの開閉動作に必要な電圧を低減することができる。したがって、電圧を印加する装置の小型化、さらにはシステムの小型化が可能となる。
【０１８３】
また、導電性薄膜と薄膜との間に、誘電体膜を設けてもよい。この場合、開閉バルブの開閉動作の安定性が向上するが、開閉バルブの開閉動作に必要な印加電圧が高くなる。
【０１８４】
また、作動電極は、導電性薄膜のみを形成する構成とすることができる。金属表面を自然空気に曝すと、表面にカーボン堆積物などからなる薄膜（接触角６０°〜８５°）が形成される。この薄膜は、接触角が前記純水に対して９０°より小さいが、前記純水に対する接触角が６０〜８５°と親水性度合いが低く、且つ、０．１ｎｍ以上、１ｎｍ以下の極めて薄い膜である。
【０１８５】
よって、エレクトロウェッティングバルブの作動電極として十分に機能する。また、前記のような薄膜を形成する場合に比べ、開閉バルブの開閉動作に必要な印加電圧を小さくできる利点がある。
【０１８６】
作動電極部の溝幅は、狭くすることが好ましい。この構成によると、電圧を印加しない状態で、作動電極上で液を停止させやすくなり、バルブ動作をより安定に行うことができる。
【０１８７】
（参照電極２２及び２３の構成）
エレクトロウェッティングバルブ用の参照電極２２及び２３は、銀／塩化銀で形成されている。参照電極２２及び２３を銀／塩化銀で形成することにより、電極に電流を流した場合に、電位の変化が少ないという利点がある。銀／塩化銀以外に、金、カーボン、ビスマスで形成してもよい。
【０１８８】
作動電極２０及び２１と参照電極２２及び２３の間に印加する電圧は、作動電極２０及び２１の構成により異なるが、３Ｖ以下が好ましい。特に、作動電極２０及び２１が金薄膜と、金薄膜の表面を空気に曝して形成させた薄膜と、からなる構成の場合、印加電圧が１Ｖ以下で動作が可能である。印加電圧を低減することにより、システムの小型化が可能となり、携帯機器への応用が可能となる。
【０１８９】
（動作説明）
図３に、マイクロ分析チップ１００における溶液の流れを示す。ここでは、図３（ａ）〜（ｅ）を参照しながら、マイクロ分析チップ１００内における溶液の流れを説明する。
【０１９０】
先ず、第２の液体４１を第２液導入孔６に注入し（図３（ａ））、続いて、第１の液体４０を第１液導入孔５に注入する。各溶液の注入量は、メイン流路１の容積よりも多ければよく、一定量にする必要は無い。
【０１９１】
第１液導入孔５から導入された第１の液体４０は、毛細管力によって、第１導入流路２を経て、メイン流路１を開放孔７へと向かって移動し、第１の液体４０はメイン流路１の内部に充填され停止する（図３（ｂ））。
【０１９２】
次に、第１排出流路３の第１開閉バルブを開くことで、第１液導入孔５に残った第１の液体４０が、毛細管力によって、第１排出流路３を通り、第１液排出部８に排出される（図３（ｃ））。ここで、第１導入流路２及び第１排出流路３は、メイン流路１の反応検出部１３に対して、開放孔７と反対側（異なる側）に、メイン流路１と接続されている。よって、第１液導入孔５に残った第１の液体４０は反応検出部１３を通過することなく第１排出流路３から排出される。よって、第１の液体４０は、注入する溶液量にかかわらず、メイン流路１の反応検出部１３を通過する溶液量が毎回一定となり、定量的に反応及び／又は検出を行うことが可能となる。
【０１９３】
続いて、メイン流路１の内部に充填された第１の液体４０が、第１排出流路３を通り、第１液排出部８に排出される（図３（ｄ））。第１排出流路３がメイン流路１の反応検出部１３に対して開放孔７と反対側に接続されているため、第１の液体４０は、メイン流路１の内部に液残りすること無く排出することができる。
【０１９４】
また、第１液排出部８に吸収体９を備える構造としても良い。当該構成により、流路における毛細管力のみでの排出に比べ、排出速度を速くすることができ、メイン流路１の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０１９５】
また、メイン流路１の溝幅の最小値を、第１導入流路２及び第１排出流路３の溝幅の最小値より大きくすることにより、開放孔７から空気が導入されやすくなる。よって、メイン流路１の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０１９６】
さらに、メイン流路１と開放孔７との接続部に、外壁面の全部又は一部が疎水性である疎水部１１が設けられている構造とすることにより、開放孔７への溶液の進入を防止することができ、より安定に送液することが可能となる。
【０１９７】
次に、第２導入流路４の第２開閉バルブを開くと、第２液導入孔６から導入した第２の液体４１が、毛細管力によって、第２導入流路４を通り、メイン流路１に移動し、メイン流路１の内部に充填され停止する（図３（ｅ））。この際、第２の液体４１がメイン流路１の反応検出部１３を通過する量は、注入する溶液量にかかわらず毎回一定となり、定量的に反応及び／又は検出を行うことが可能となる。したがって、２つ（２種類）の溶液に対して、定量的に反応及び／又は検出を行うことが外部のポンプ等を用いることなく可能となる。
【０１９８】
なお、第１導入流路２に開閉バルブを設けても構わない。この場合、第２の液体４１が第１液導入孔５に侵入することが防止され、メイン流路１の反応検出部１３を通過する第２の液体４１の溶液量の定量性がさらに向上する。
【０１９９】
また、第１導入流路２に逆流防止部を設けても構わない。逆流防止部としては、メニスカスを利用した溝構造や逆止弁を設けた構造等を用いることができる。この場合、第２の液体４１が第１液導入孔５に侵入することが防止されるため、メイン流路１の反応検出部１３を通過する第２の液体４１の溶液量の定量性がさらに向上する。
【０２００】
（免疫分析）
図１に示したマイクロ分析チップ１００は、外部のポンプ等を用いることなく、複数の溶液の送液制御及び定量的に反応及び／又は検出を行うことが可能である。
【０２０１】
例えば、まず、メイン流路１の内部に抗体等を固定化し、抗原を含む液と酵素標識抗体を含む液の混合液を流して抗原抗体反応させる。そこへ、さらに基質溶液を流して酵素基質反応を行わせ、酵素基質反応により生じた電極活性物質の量を検出用電極で検出することにより、抗原の量を測定するという免疫分析法による抗原濃度の測定に利用することができる。
【０２０２】
下記の手順を行うことにより、本マイクロ分析チップ１００を用いて特定タンパク質を測定することができる。
（１）検出用電極上に抗体を固定。
（２）第１の液体４０として、前処理（分離、希釈、分解）後の血液サンプルと酵素標識抗体との混合液を、メイン流路１に導入し、一定時間停止後、排出。
（３）第２の液体４１として、基質溶液を導入し、一定時間停止。
（４）電気化学検出により、血液サンプル中の特定タンパク質の量を測定。
【０２０３】
本構成によれば、少量の溶液を定量的に反応及び検出を行うことが可能となり、免疫分析法による特定タンパク質の測定を簡便かつ正確に行うことが可能となる。本実施形態のマイクロ分析チップ１００を用いることにより、システムの小型化、低コスト化が可能となり、携帯機器への応用が容易になるという利点がある。
【０２０４】
本実施形態では、電気化学的検出を行う場合を示したが、光学的検出等の他の方法で検出を行っても構わない。例えば、まずメイン流路１の内部に抗体等を固定化し、抗原を含む液と蛍光色素を付けた抗体を含む液との混合液を導入して抗原抗体反応を起こす。その後、溶液を排出し、励起光を照射すれば、その蛍光の量から抗原の量を測定することができる。この場合は、第２導入流路４及び第２開閉バルブを設ける必要が無い。
【０２０５】
〔実施の形態２〕
（マイクロ分析チップ１０１の構成）
次に、前記実施の形態１とは異なる構造のマイクロ分析チップ１０１について、図４を用いて詳細に説明する。
【０２０６】
図４は、マイクロ分析チップ１０１の構造を示す平面図である。本実施形態によるマイクロ分析チップ１０１は、第３導入流路５０及び第２排出流路５１を備えること以外は、前記実施の形態１と同様である。このため、第３導入流路５０及び第２排出流路５１についてのみ、構造を詳細に説明し、その他の説明は省略する。
【０２０７】
第３導入流路５０は、一端が、構造体内に導入する第３の液体４２が注入される第３液導入孔５２に接続され、他端がメイン流路１の内壁面に接続される。また、第３導入流路５０には、液体の流れを制御する第３開閉バルブが備えられている。
【０２０８】
第２排出流路５１は、一端が、外部に開放された第２液排出部５３に接続され、他端が、メイン流路１の内壁面（流路内面）に接続される。また、第２排出流路５１には、液体の流れを制御する第４開閉バルブが備えられている。そして、第２排出流路５１は、メイン流路１の反応検出部１３に対して、開放孔７及び第３導入流路５０と反対側に、メイン流路１と接続されている。
【０２０９】
また、第３導入流路５０及び第２排出流路５１は、内壁面（流路内面）の少なくとも一部が親水性である。
【０２１０】
図５（ａ）は、本実施形態に係るマイクロ分析チップ１０１の第１基板１５の構造を示す構造図であり、図５（ｂ）は、第２基板１６の構造を示す構造図である。
【０２１１】
図５（ａ）に示すように、第１基板１５には、メイン流路１、第１導入流路２、第２導入流路４、第３導入流路５０、第１排出流路３及び第２排出流路５１用の溝と、第１液排出部８、第２液排出部５３、開放孔７、第１液導入孔５、第２液導入孔６及び第３液導入孔５２用の貫通孔とが形成されている。
【０２１２】
また、図５（ｂ）に示すように、第２基板１６には、反応検出部１３、エレクトロウェッティングバルブ用の作動電極（電極、第１開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）２０、作動電極（電極、第２開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）２１、作動電極（電極、第３開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）６０、作動電極（電極、第４開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）６１、エレクトロウェッティングバルブ用の参照電極（電極、第１開閉バルブ、第４開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）２２、参照電極（電極、第２開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）２３、参照電極（電極、第３開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）６２、電極パッド３０、引き出し電極３４及び疎水部１１が形成されている。また、吸収体９及び５４が液排出部に載置されている。
【０２１３】
第３導入流路５０及び第２排出流路５１の幅（溝幅）と高さ（溝深さ）は、溶液の濡れと毛細管力によって溶液が浸透していくことが可能な寸法に設定される。
【０２１４】
高さに関して好ましくは、１μｍ〜５ｍｍ程度に設定され、例えば全て略一定（５０μｍ程度）とする。高さは必ずしも一定とする必要はないが、一定であると作製が容易であり、幅のみで毛細管力を調整することが可能である。
【０２１５】
幅に関しては、毛細管力を利用するため、好ましくは１μｍ〜５ｍｍ程度に設定される。
【０２１６】
第２液排出部５３は、第１基板１５が大気開放されており、第２基板１６に吸収体５４が備えられている。
【０２１７】
本構成により、溶液の排出を短時間に行うことが可能となり、測定時間を短縮することができる。また、吸収体５４により溶液を保持することにより、溶液の外部への流出を防ぐことできるという利点がある。
【０２１８】
第３導入流路５０及び第２排出流路５１のそれぞれには、溶液の流れを開閉する開閉バルブとして、少なくとも参照電極と作動電極とを有するエレクロトウェッティングバルブが形成されている。
【０２１９】
第３導入流路５０及び第２排出流路５１のそれぞれには、エレクロトウェッティングバルブ用の作動電極６０、及び６１が設けられ、メイン流路１の第２排出流路５１の近傍及び第３液導入孔５２のそれぞれには、エレクロトウェッティングバルブ用の参照電極２２、及び６２が設けられている。
【０２２０】
各作動電極及び各参照電極はそれぞれ、引き出し電極３４により電極パッド３０に配線されており、電極パッド３０に接続される外部の装置（図示せず）により印加電圧が制御されて、各開閉バルブの開閉動作が行われる。
【０２２１】
作動電極上の流路は、溶液を確実に停止させるために、電圧を印加しない状態では疎水性であることが好ましい。
【０２２２】
また、本実施形態では、マイクロバルブとしてエレクトロウェッティングバルブを用いているが、これに限定されるものではない。ダイヤフラム型バルブなど、液体の流入を停止、又は開始できるものを用いることができる。
【０２２３】
作動電極は、金薄膜（導電性薄膜）で形成されている。金以外にカーボンやビスマスを用いても良い。
【０２２４】
作動電極の表面に、２５℃、比抵抗が１８ｋΩ・ｃｍの純水に対する接触角が８０°以上の薄膜を設ける構成とすることができる。この薄膜としては、フッ素含有物質若しくはチオール基を有する物質が適している。薄膜は、前記物質に限定されるものではなく、表面の接触角が金薄膜よりも大きなものであればよい。また、金薄膜上の薄膜の厚みは、０．１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【０２２５】
また、作動電極は、導電性薄膜のみを形成する構成とすることができる。作動電極部の溝幅は、狭くすることが好ましい。エレクトロウェッティングバルブ用の参照電極は、銀／塩化銀で形成されている。
【０２２６】
作動電極と参照電極との間に印加する電圧は、作動電極の構成により異なるが、３Ｖ以下が好ましい。特に、作動電極が金薄膜と、金薄膜の表面を空気に曝して形成させた薄膜とからなる構成の場合、印加電圧が１Ｖ以下で動作が可能である。
【０２２７】
（動作説明）
図６に、マイクロ分析チップ１０１における溶液の流れを示す。ここでは、図６（ａ）〜（ｉ）を参照しながら、マイクロ分析チップ１００内における溶液の流れを説明する。
【０２２８】
先ず、第２の液体４１を第２液導入孔６に、第３の液体４２を第３液導入孔５２にそれぞれ注入し（図６（ａ））、続いて、第１の液体４０を第１液導入孔５に注入する。各溶液の注入量は、メイン流路１の容積よりも多ければよく、一定量にする必要は無い。
【０２２９】
第１液導入孔５から導入された第１の液体４０は、第１導入流路２を経て、毛細管力によって、メイン流路１を開放孔７へと向かって移動する。そして、第１の液体４０はメイン流路１の内部に充填され停止する（図６（ｂ））。
【０２３０】
次に、第１排出流路３の第１開閉バルブを開くことで、第１液導入孔５に残った第１の液体４０が、毛細管力によって、第１排出流路３を通り、第１液排出部８に排出される（図６（ｃ））。ここで、第１導入流路２及び第１排出流路３は、メイン流路１の反応検出部１３に対して、開放孔７と反対側に、メイン流路１と接続されている。よって、第１液導入孔５に残った第１の液体４０は反応検出部１３を通過することなく第１排出流路３から排出される。よって、第１の液体４０は、注入する溶液量にかかわらず、メイン流路１の反応検出部１３を通過する溶液量が毎回一定となり、定量的に反応及び／又は検出を行うことが可能となる。
【０２３１】
続いて、メイン流路１の内部に充填された第１の液体４０が、第１排出流路３を通り、第１液排出部８に排出される（図６（ｄ））。第１排出流路３がメイン流路１の反応検出部１３に対して開放孔７と反対側に接続されているため、第１の液体４０は、メイン流路１の内部に液残りすること無く排出することができる。
【０２３２】
また、第１液排出部８に吸収体９を備える構造としても良い。当該構成により、流路における毛細管力のみでの排出に比べ、排出速度を速くすることができ、メイン流路１の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０２３３】
また、メイン流路１の溝幅の最小値を、第１導入流路２及び第１排出流路３の溝幅の最小値より大きくすることにより、開放孔７から空気が導入されやすくなる。よって、メイン流路１の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０２３４】
さらに、メイン流路１と開放孔７との接続部に、外壁面の全部又は一部が疎水性である疎水部１１が設けられている構造とすることにより、開放孔７への溶液の進入を防止することができ、より安定に送液することが可能となる。
【０２３５】
次に、第３導入流路５０の第３開閉バルブを開き、第３液導入孔５２から導入した第３の液体４２が、毛細管力によって、第３導入流路５０を通り、メイン流路１に移動し、メイン流路１の内部に充填される。（図６（ｅ））
次に、第２排出流路５１の第４開閉バルブを開くことで、第３液導入孔５２、第３導入流路５０及びメイン流路１の内部の第３の液体４２が、順次、第２排出流路５１を通り、第２液排出部５３に排出される（図６（ｆ））。
【０２３６】
ここで、第２排出流路５１が、メイン流路１の反応検出部１３に対して、第３導入流路５０と反対側に、メイン流路１と接続されている。よって、第３の液体４２は、全て、メイン流路１の反応検出部１３を通過することになる。
【０２３７】
第２排出流路５１が、メイン流路１の反応検出部１３に対して、開放孔７と反対側に接続されているため、第３の液体４２は、メイン流路１の内部に液残りすること無く排出することができる。
【０２３８】
また、第２液排出部５３に吸収体５４を備える構造にすることにより、毛細管力のみでの排出に比べ、排出速度を速くすることができ、メイン流路１の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０２３９】
また、メイン流路１の溝幅の最小値を、第３導入流路５０及び第２排出流路５１の溝幅の最小値より大きくしても良い。この場合、開放孔７から空気が導入されやすくなり、メイン流路１の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０２４０】
次に、第２導入流路４の第２開閉バルブを開き、第２液導入孔６から導入した第２の液体４１が、毛細管力によって、第２導入流路４を通り、メイン流路１に移動し、メイン流路１の内部に充填され停止する（図６（ｇ））。この際、第２の液体４１がメイン流路１の反応検出部１３を通過する量は、注入する溶液量にかかわらず毎回一定となり、定量的に反応及び／又は検出を行うことが可能となる。
【０２４１】
したがって、２つの溶液（第１の液体４０及び第２の液体４１）に対して定量的に反応及び／又は検出を行い、且つ、他の１つの溶液（第３の溶液４２）に対して、注入した全ての液に反応検出部１３を通過させることが、外部のポンプ等を用いることなく可能となる。
【０２４２】
第１導入流路２に開閉バルブ若しくは逆流防止部を設けても構わない。この場合、第２の液体４１が第１液導入孔５に侵入することが防止され、メイン流路１の反応検出部１３を通過する第２の液体４１の溶液量の定量性がさらに向上する。
【０２４３】
（免疫分析）
図４に示したマイクロ分析チップ１０１は、外部ポンプ等を用いることなく、複数の液の送液制御及び定量的に反応及び／又は検出を行うことが可能である。
【０２４４】
例えば、メイン流路１の内部に抗体等を固定化し、抗原を含む液と酵素標識抗体を含む液の混合液を流して抗原抗体反応させ、洗浄溶液を流して非特異的に吸着した抗原を洗浄する。さらに、基質溶液を流して酵素基質反応を行わせ、酵素基質反応により生じた電極活性物質の量を検出用電極で検出することにより、抗原の量を測定するという免疫分析法による抗原濃度の測定に利用することができる。
【０２４５】
下記の手順を行うことにより、本マイクロ分析チップ１０１を用いて特定タンパク質を測定することができる。
（１）検出用電極上に抗体を固定。
（２）第１の液体４０として、前処理（分離、希釈、分解）後の血液サンプルと酵素標識抗体の混合液を、メイン流路１に導入し、一定時間停止後、排出。
（３）第３の液体４２として、洗浄溶液を導入し、排出。
（４）第２の液体４１として、基質溶液を導入し、一定時間停止。
（５）電気化学検出により、血液サンプル中の特定タンパク質の量を測定。
【０２４６】
本構成によれば、洗浄及び少量の溶液を定量的に反応及び検出を行うことが可能となり、免疫分析法による特定タンパク質の測定を簡便かつ正確に行うことが可能となる。マイクロ分析チップ１０１を用いることにより、システムの小型化、低コスト化が可能となり、携帯機器への応用が容易になるという利点がある。
【０２４７】
本実施形態では、電気化学的検出を行う場合を示したが、光学的検出を行っても構わない。例えば、メイン流路１の内部に抗体等を固定化し、抗原を含む溶液を第１導入流路２から導入・充填して抗原抗体反応させ、蛍光色素を付けた標識抗体を含む溶液を第２導入流路４から流して抗原抗体反応させ、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光学的測定に利用できる。
【０２４８】
本実施形態では、第１の液体４０と第３の液体４２を排出する液排出部（第１液排出部８、第２液排出部５３）を別々に設けているが、図６（ｈ）及び（ｉ）に示すように液排出部（第１液排出部８）を１つにしても構わない。なお、図６（ｈ）に至るまでの動作は、図６（ａ）〜（ｅ）までの動作と同様である。また、図６（ｉ）では、第１開閉バルブを開いて第３の液体４２をメイン流路１の内部から第１排出流路３を介して排出している。また、第１の液体４０と第３の液体４２を排出する液排出部を別々に設けた場合、各液排出部の排出動作を１回のみとすることができ、排出量を少なくすることができるため、各溶液の排出をより安定に行うことが可能である。一方、第１の液体４０と第３の液体４２を共通の液排出部から排出する構成とした場合、排出流路及び液排出部は一つずつ設ければよいので、装置を簡素化することが可能である。
【０２４９】
また、本実施形態では、導入する溶液の数が３つ（３種類）であったが、これに限定されるものではなく、４つ（４種類）以上であっても構わない。導入する溶液を定量的に反応及び／又は検出させる必要がある場合は、導入流路と排出流路を、メイン流路１の反応検出部１３に対して、開放孔７と反対側に、メイン流路１と接続される構造とすればよい。
【０２５０】
〔実施の形態３〕
次に、前記実施の形態１及び実施の形態２とはさらに別の構造を有するマイクロ分析チップ１０２について、図７を用いて詳細に説明する。
【０２５１】
図７（ａ）は、マイクロ分析チップ１０２の構造を示す平面図であり、（ｂ）はマイクロ分析チップ１０２のＸ−Ｙ断面図である。
【０２５２】
本実施形態によるマイクロ分析チップ１０２は、前記実施の形態１及び実施の形態２と、流路を形成する基板の構成が異なっており、流路構造は、前記実施の形態１と同様である。このため、基板構成と形成方法を詳細に説明し、その他の説明は省略する。
【０２５３】
本実施形態３に係るマイクロ分析チップ１０２は、図７（ａ）に示すように、前記実施の形態１に係るマイクロ分析チップ１００と同様の流路構造を有している。
【０２５４】
そして、マイクロ分析チップ１０２は、図７（ｂ）に示すように、前記各流路用の溝側面が形成された中間層（流路形成層）１８と、中間層１８の溝を上下面から蓋をする（封止する）第２基板（第３基板）１６と第３基板（第４基板）１７とで形成されている。
【０２５５】
図８（ａ）は、本実施形態に係るマイクロ分析チップの中間層１８の構造を示す構造図であり、図８（ｂ）は、第３基板１７の構造を示す構造図である。
【０２５６】
図８（ａ）に示すように、中間層１８には、メイン流路１、第１導入流路２、第２導入流路４及び第１排出流路３用の溝（メイン流路１を形成するためのメイン流路形成孔、第１導入流路２を形成するための第１導入流路形成孔、第１排出流路３を形成するための第１排出流路形成孔）と、第１液排出部８、開放孔７、第１液導入孔５及び第２液導入孔６用の貫通孔とが形成されている。
【０２５７】
図８（ｂ）に示すように、第３基板１７は、第１液排出部８、開放孔７、第１液導入孔５及び第２液導入孔６用の貫通孔が形成されており、中間層１８に形成された溝を上方からシール（封止）する基板である。
【０２５８】
第２基板１６は、図２（ｂ）に示すように、前記実施の形態１と同様の構造で、中間層１８に形成された溝（孔）、貫通孔を下方からシール（封止）する基板である。
【０２５９】
第３基板１７の厚みは０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度であり、第２基板１６の厚みは０．０１ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。開放孔７は直径が１０μｍ以上の貫通孔とする。
【０２６０】
中間層１８の厚みは、溝高さ（溝深さ）に相当するため、溶液の濡れと毛細管力によって溶液が浸透していくことが可能な寸法に設定される。好ましくは、１μｍ〜５ｍｍ程度に設定され、この場合、溝高さが一定となり、幅のみで毛細管力を調整することが可能である。
【０２６１】
このマイクロ分析チップ１０２は、例えば、貫通孔が形成されているＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）からなる第３基板１７と、各溝（孔）、各貫通孔が形成されている疎水性のフィルムレジストからなる中間層１８と、中間層１８を蓋（封止）するガラスからなる第２基板１６とを貼りあわせることにより構成することができる。ＰＤＭＳからなる第３基板１７とフィルムレジストからなる中間層１８は疎水性であり、ガラスからなる第２基板１６は親水性であるので、流路の４つの内壁面のうち、ガラスで構成された１つの内壁面が親水性となり、他の３つの内壁面が疎水性となる。
【０２６２】
この構造においては、溝幅（孔幅）が狭くなるに従い流路を構成する４つの内壁面全体に占める親水性の内壁面の割合が相対的に小さくなり、疎水性の内壁面の割合が相対的に大きくなるので、全体として毛細管力が小さくなる。他方、流路幅（孔幅）が広くなるに従い毛細管力が大きくなる。この原理を利用して、各流路に作用する毛細管力を調整することができる。
【０２６３】
また、中間層１８として、フォトレジストを用いてもよい。この場合は、第２基板１６上に、フォトリソグラフィ法により、中間層１８を直接形成することにより、貼りあわせる方法に比べて、位置合わせの精度を上げることができる。
【０２６４】
第３基板１７、中間層１８及び第２基板１６は、これらに限定されるものではなく、各流路の内壁面の少なくとも一部が親水性であればよい。マイクロ分析チップ１０２の用途に応じて適切な素材を選択するのがよく、例えばマイクロ分析チップ１０２に光学的検出を行う検出部を組み込む場合には、第３基板１７及び第２基板１６の何れか一方又は双方の材料として、励起光による発光が少ない透明又は半透明の材質を用いることが望ましい。
【０２６５】
このような透明又は半透明な材料としては、ガラス、石英、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、フィルム等が挙げられる。なかでも、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂及びスチレン系樹脂は、透明性、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。
【０２６６】
他方、マイクロ分析チップ１０２の流路内で電気的な制御や電気的な測定を行う場合には、第３基板１７又は第２基板１６の表面に電極を形成する必要があるので、第３基板１７又は第２基板１６の一方又は両方を電極形成可能な材料とする。電極形成可能な材料としては、平坦性、加工性の観点からガラス、石英又はシリコンが好ましい。また、電極は、作製が容易である点で、溝を形成しない第２基板１６に形成するのが好ましい。
【０２６７】
（流路の形成方法）
中間層１８の各溝（メイン流路形成孔、第１導入流路形成孔、第１排出流路形成孔など）、貫通孔の形成方法としては、例えば、機械加工による方法、レーザー加工による方法、薬品やガスによるエッチングによる方法等がある。また、上述のとおり、フォトリソグラフィ法を用いてフォトレジストに溝、貫通孔のパターンを形成してもよい。
【０２６８】
メイン流路１、第１導入流路２、第２導入流路４及び第１排出流路３の幅（溝幅又は孔幅）は、溶液の濡れと毛細管力によって溶液が浸透していくことが可能な寸法に設定される。
【０２６９】
メイン流路１の平均溝幅（平均孔幅）をＷ１とし、第１導入流路２の平均溝幅（平均孔幅）をＷ２としたとき、Ｗ２＜Ｗ１が満たされれば良い。ただし、毛細管力を利用するため、好ましくは１μｍ〜５ｍｍ程度に設定される。この構成にすることで、第１液導入孔５に残った溶液が排出された後、メイン流路１の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０２７０】
流路の幅は一定でなくてもよく、例えばメイン流路１の反応検出部１３が設けられた部分の幅が広くなった構造でも構わない。幅を広げることにより、反応検出部１３の面積を大きくすることが可能となる。
【０２７１】
（動作説明）
実施の形態３にかかるマイクロ分析チップ１０２は、図３に示した実施の形態１と同様の溶液の流れとなる。本実施形態のマイクロ分析チップ１０２により、２つの溶液に対して定量的に反応及び／又は検出を行うことが、外部ポンプ等を用いることなく可能となる。
【０２７２】
（免疫分析）
図７に示したマイクロ分析チップ１０２は、外部のポンプ等を用いることなく、複数の溶液の送液制御及び定量的に反応及び／又は検出を行うことが可能である。例えば、メイン流路１の内部に抗体等を固定化し、抗原を含む液と酵素標識抗体を含む液との混合液を流して抗原抗体反応させ、さらに基質溶液を流して酵素基質反応を行わせ、酵素基質反応により生じた電極活性物質の量を検出用電極で検出する等である。このように、マイクロ分析チップ１０２は、抗原の量を測定するという免疫分析法による抗原濃度の測定に利用することができる。
【０２７３】
本実施形態では、前記実施の形態１と同様の流路構造を用いたが、前記実施の形態２の流路構造を用いることも可能である。この場合、２つの溶液に対して定量的に反応及び／又は検出を行い、且つ、他の１つの溶液に対して、注入した全ての液を反応検出部１３を通過させることが、外部ポンプ等を用いることなく可能となる。
【０２７４】
〔実施の形態４〕
実施の形態４は、携帯可能なハンディ型のマイクロ分析装置（分析装置）に関する。実施の形態４の内容を図１１に基づいて説明する。図１１は、実施の形態４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。
【０２７５】
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、マイクロ分析チップ２３０２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、前記実施の形態１から実施の形態３までで、説明したの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。
【０２７６】
図１１に示すように、制御用ハンディ機器２３０１には、表示部２３０４、入力部２３０５及びチップ接続口２３０３が設けられている。
【０２７７】
チップ接続口２３０３は、制御用ハンディ機器２３０１の下部に設けられており、チップ接続口２３０３に、マイクロ分析チップ２３０２の外部接続端子２０１５を挿入して使用する。チップ接続口２３０３の奥には、外部接続端子２３０６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２３０６をチップ接続口２３０３に挿入すると、制御用ハンディ機器２３０１の内部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。
【０２７８】
表示部２３０４は、マイクロ分析チップ２３０２の測定結果（被検出物質の量など）を表示することができる。
【０２７９】
入力部２３０５は、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ができる。入力部２３０５としては、例えばタッチパネル構造が採用できる。
【０２８０】
更に制御用ハンディ機器２３０１には、図示しないが、データを処理することのできるＣＰＵや入力情報及び出力情報を処理するＩ／Ｏ論理回路などの情報処理システムが組み込まれている。
【０２８１】
（動作説明）
制御用ハンディ機器２３０１及びマイクロ分析チップ２３０２の使用方法としては、まず、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（溶液）などの溶液が流路内に順次進入する。これにより各流路内で所定の反応が行われて検出可能物質になり検出部に至り、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２３０６から外部に出力される。
【０２８２】
外部接続端子２３０６から出力された信号は、外部接続端子２３０６と電気的に接続された制御用ハンディ機器２３０１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２３０１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、被検出物質の量又は種類などを特定することができる。
【０２８３】
制御用ハンディ機器２３０１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。例えばコンピュータ機能を備えた携帯電話に、前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２３０１として機能させることができる。
【０２８４】
以下に操作方法を例示する。携帯電話にマイクロ分析チップ２３０２を接続し、携帯電話のボタンにより各種データを入力した後、測定開始ボタンとして設定されたボタンを押す。これにより、あらかじめマイクロ分析チップ２３０２に準備され、かつ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溶液などが流路内へ進行する。この後、マイクロ分析チップ２３０２が順次動作して検出部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。
【０２８５】
このように、携帯機器を利用することにより、コストパフォーマンスに優れ、かつ利便性・使い勝手性に優れたマイクロ分析装置を実現することができる。
【０２８６】
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、必ずしも前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。
【実施例】
【０２８７】
次に、実施例により本発明の説明を行うが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０２８８】
〔実施例１〕
本実施例は、前記実施の形態１に関するものである。図９に、本実施例に関するマイクロ分析チップ１０３の構造を示す。
【０２８９】
本実施例のマイクロ分析チップ１０３は、図９に示すように、メイン流路１、第１導入流路２、第１排出流路３、第２導入流路４、第１液導入孔５、第２液導入孔６、開放孔７、第１液排出部８及び反応検出部１３を備えている。
【０２９０】
第１導入流路２、第１排出流路３及び第２導入流路４は、メイン流路１にそれぞれ接続されている。また、第１導入流路２の一端には、第１液導入孔５が、第１排出流路３の排出側には、第１液排出部８が、そして、第２導入流路４の一端には、第２液導入孔６が、それぞれ接続されている。また、反応検出部１３はメイン流路１の内部に備えられており、開放孔７はメイン流路１の終端に接続されている。
【０２９１】
第１導入流路２及び第１排出流路３は、メイン流路１の反応検出部１３に対して、開放孔７と反対側に、メイン流路１と接続されている。
【０２９２】
第１導入流路２、第１排出流路３、及び第２導入流路４は、作動電極と参照電極からなるエレクトロウェッティングバルブを備えている。
【０２９３】
前記のマイクロ分析チップ１０３は、前記の実施の形態１と同様に、流路用の凹形状の溝が形成されているＰＤＭＳからなる第１基板１５とガラスからなる第２基板１６とで構成されている。
【０２９４】
第１基板１５内の溝の形成は、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に、ＰＤＭＳ（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ＰＤＭＳを分離させ、ＰＤＭＳを縦１５ｍｍ、横３０ｍｍ、厚み２ｍｍに整形し、第１基板１５を作製した。
【０２９５】
第１基板１５のメイン流路１の幅を６００μｍ、開閉バルブ用の作動電極部以外の第１導入流路２、第１排出流路３、及び第２導入流路４の幅を３００μｍ、開閉バルブ用の作動電極部の第１導入流路２、第１排出流路３、及び第２導入流路４の幅を５０μｍに設定した。流路高さは全て５０μｍとした。
【０２９６】
第１基板１５の開放孔用の貫通孔、第１液導入孔５、第１液導入孔５、第３液導入孔５２用の貫通孔は、それぞれ、直径が２ｍｍで、ポンチ加工によって形成した。また、第１液排出部８は、第１基板１５を貫通した形状をしており、金型により形成した。
【０２９７】
第２基板１６は、厚み６００μｍのガラス基板をダイシングソーで縦１７ｍｍ、横３４ｍｍに切断して作製した。
【０２９８】
第２基板には、予め、反応検出部１３、エレクトロウェッティングバルブ用の作動電極２０、２１、７３、エレクトロウェッティングバルブ用の参照電極２２、２３、７４、電極パッド３０、引き出し電極３４、疎水部１１を作製した。
【０２９９】
反応検出部１３の一部である検出用作用電極（分析部）７０、検出用対向電極（分析部）７２、エレクトロウェッティングバルブ用の作動電極２０、２１、７３の作製は、フォトリソ法でレジストをパターニング後、スパッタ法によってチタンを積層したチタン層５０ｎｍ、金を積層した金層１００ｎｍを形成した後、リフトオフ法によってパターニングして形成した。
【０３００】
反応検出部１３の一部である検出用参照電極（分析部）７１、エレクトロウェッティングバルブ用の参照電極２２、２３、７４は、フォトリソ法でレジストをパターニング後、スパッタ法によって銀を積層した銀層を１μｍ形成し、リフトオフ法によってパターニングして参照電極を形成した。参照電極を作製後、銀の表面の塩化処理を行い、銀／塩化銀層の参照電極を作製した。塩化処理は、０．１Ｍの塩酸中で電極１５３に＋１００ｍＶ、５０秒間の電圧印加を行う条件で行った。
【０３０１】
作製された反応検出部１３とポテンショスタットを接続することによって、反応検出部１３へ導入された電気的に活性のある物質の電気化学測定を行った。
【０３０２】
更に、エレクトロウェッティングバルブ用の作動電極２０、２１、７３及びメイン流路１と開放孔７との接続部の疎水部１１に、テトラフルオロエチレンからなる疎水性膜を形成した。フォトリソ法によりレジストをパターニング後に、テトラフルオロエチレンで被覆して疎水性膜を形成し、リフトオフ法によってレジスト及びレジスト上に形成された疎水性膜を除去する方法で形成した。
【０３０３】
以上のようにして作製した第１基板１５と第２基板１６とを自己吸着作用を利用して貼り合わせ、第１液排出部８に、セラミックス製の吸収体９を載置し、実施例１にかかるマイクロ分析チップ１０３を完成させた。
【０３０４】
本実施例では、エレクトロウェッティングバルブの作動電極を、金薄膜上に疎水性膜を形成した構成を用いたが、金薄膜のみを形成する構成としてもよい。金表面を自然空気に曝すと、表面にカーボン堆積物などからなる接触角６０°〜８５°の薄膜が形成され、作動電極として機能させることができる。
【０３０５】
〔比較例１〕
比較例１のマイクロ分析チップ２００の構造を図１２に示す。図１２に示すように、第１導入流路２が、メイン流路１の反応検出部１３に対して、第１排出流路３及び開放孔７と反対側に、メイン流路１と接続されている以外は、前記実施例１と同様にして、比較例１にかかるマイクロ分析チップ２００を作製した。
【０３０６】
（送液試験、免疫分析１）
実施例１にかかるマイクロ分析チップ１０３を用いて、溶液を流す試験を行った。
【０３０７】
先ず、前処理後の血液サンプルと酵素標識抗体の混合液（第１の液体４０）を第１液導入孔５に、基質溶液（第２の液体４１）を第２液導入孔６に、それぞれ２μＬ注入した。注入した溶液は、毛細管現象により導入流路を移動し、導入流路内の開閉バルブ用の作動電極に達した時点で停止した。
【０３０８】
続いて、作動電極７３と参照電極７４の間に電圧印加することにより、第１導入流路２の第５開閉バルブがＯＮし、第１の液体４０が、毛細管力によって、第１導入流路２を通り、開放孔７に向かい、メイン流路１に移動し、メイン流路１内に充填し停止した。印加した電圧は２．５Ｖとした。
【０３０９】
次に、作動電極２０と参照電極２２の間に２．５Ｖの電圧を印加することにより、第１排出流路３の第１開閉バルブがＯＮし、第１液導入孔５に残った第１の液体４０が、毛細管力によって、第１排出流路３を通り、第１液排出部８に排出された。
【０３１０】
続いて、メイン流路１の内部に充填された第１の液体４０が、第１排出流路３を通り、第１液排出部８に排出された。第１排出流路３がメイン流路１の反応検出部１３に対して開放孔７と反対側に接続され、メイン流路１の溝幅の最小値が第１導入流路２及び第１排出流路３の溝幅の最小値より大きいため、開放孔７から空気が導入されやすくなり、第１の液体４０がメイン流路１内に液残りすること無く排出することができた。
【０３１１】
また、第１液排出部８に吸収体９を備える構造にすることにより、毛細管力のみでの排出に比べ、排出速度を速くすることができた。さらに、メイン流路１と開放孔７との接続部に、外壁面の全部又は一部が疎水性である疎水部１１が設けられた構造により、開放孔７への溶液の進入を防止することができ、より安定に送液することが可能であった。
【０３１２】
次に、作動電極２１と参照電極２３の間に２．５Ｖの電圧を印加することにより、第２導入流路４の第２開閉バルブがＯＮし、第２の液体４１が、毛細管力によって、第２導入流路４を通り、メイン流路１に移動し、メイン流路１内に充填され停止した。
【０３１３】
第１の液体４０及び第２の液体４１は、注入する溶液量にかかわらず、メイン流路１の反応検出部１３を通過する溶液量が一定であり、定量的に反応及び／又は検出を行うことが可能となった。したがって、２つの溶液に対して、定量的に反応及び／又は検出を行うことが外部ポンプ等を用いることなく可能となった。
【０３１４】
また、エレクトロウェッティングバルブの作動電極を、金薄膜のみを形成する構成とした場合も、同様の送液動作を行うことができた。この場合、金薄膜上に疎水性膜を形成した構成と比べて、作動電極と参照電極の間の印加電圧が低減され、印加電圧は１．０Ｖとした。
【０３１５】
他方、比較例１のマイクロ分析チップ２００では、第１液導入孔５に残った第１の液体４０が第１液排出部８に排出されるまでは実施例１と同様であった。しかし、メイン流路１の内部に充填された第１の液体４０が第１液排出部８に排出される際に、開放孔７から空気が導入されることにより、メイン流路１の内部に第１の液体４０の液残りが発生し、安定に排出することができなかった。
【０３１６】
以上により、実施例１にかかるマイクロ分析チップ１０３が、２つの溶液に対して、外部のポンプ等を用いることなく、毛細管力により安定に送液でき、定量的に反応及び／又は検出できることを確認できた。
【０３１７】
次に、実施例１にかかるマイクロ分析チップ１０３を用いて、免疫分析法による特定タンパク質の測定を行った。なお、以下の説明では、単位記号「Ｌ」は、「ｌ（リットル）」であり、単位記号「Ｍ」は、「ｍｏｌ／ｌ（モル／リットル）」を意味する。
【０３１８】
特定タンパク質として濃度が１００ｎｇ／ｍＬのアディポネクチン（Ｒ＆Ｄ社製 １０６５ＡＰ）のサンプル液を用意し、下記の手順で測定を行った。
（１）予め、メイン流路１の内部の検出用作用電極７０に、抗体（Ｒ＆Ｄ社製 ＭＡＢ１０６５１）を固体させた。抗体の固定方法は、３７℃で１０分間インキュベーションし物理吸着固定により行った。
（２）第１導入流路２から、アディポネクチン（１００ｎｇ／ｍＬ）と酵素（ＡＬＰ）標識抗体（２．５μｇ／ｍＬ）との混合液（１μＬ、２．５μＬ、４μＬ）を、メイン流路１に導入し、３分間停止後、第１排出流路３より排出。
（３）第２導入流路４から、基質（ｐＡＰＰ（p-Aminophenyl phospphate））溶液（１ｍＭ）２μＬを、メイン流路１に導入し、停止。
（４）３分後に、酵素と基質とが反応して生成されるｐＡＰ（p-Aminophenol）を、検出部電極で電気化学的（サイクリックボルタンメトリー法）検出を行い、ピーク電流値のアディポネクチンのサンプル量依存性を測定した。
【０３１９】
実施例１にかかるマイクロ分析チップ１０３の場合、ピーク電流値は、アディポネクチン溶液のサンプル量が１〜4μＬの範囲でほぼ一定の電流値が得られた。一方、比較例１のマイクロ分析チップ２００で同様の測定を行った場合、同じ濃度でも、アディポネクチン溶液のサンプル量により、電流値が変わってしまった。
【０３２０】
以上の結果から、本発明により、免疫分析法による特定タンパク質の濃度測定を、注入するサンプル量に拠らず、簡便かつ短時間に行うことが可能であることがわかる。
【０３２１】
〔実施例２〕
本実施例は、前記実施の形態２にかかるものである。図１０に、本実施例にかかるマイクロ分析チップ１０４の構造を示す。
【０３２２】
本実施例によるマイクロ分析チップ１０４は、第３導入流路５０及び第２排出流路５１を備えること以外は、前記実施の形態１と同様である。
【０３２３】
前記実施の形態１と同様にして実施例２のマイクロ分析チップ１０４を作製した。
【０３２４】
第２排出流路５１は、メイン流路１の反応検出部１３に対して、開放孔７及び第３導入流路５０と反対側に、メイン流路１と接続されている。
【０３２５】
第３導入流路５０と第２排出流路５１は、作動電極と参照電極からなるエレクトロウェッティングバルブを備えている。
【０３２６】
バルブ用作動電極部以外の第３導入流路５０、第２排出流路５１の幅を３００μｍ、バルブ用作動電極部の第３導入流路５０、第２排出流路５１の幅を５０μｍに設定した。流路高さは５０μｍとした。
【０３２７】
液導入孔用の貫通孔は、直径が２ｍｍで、第２液排出部５３は、第１基板１５を貫通した形状をしており、セラミックス製の吸収体５４を第２液排出部５３に載置した。
【０３２８】
本実施例では、エレクトロウェッティングバルブの作動電極を、金薄膜上に疎水性膜を形成した構成を用いたが、金薄膜のみを形成する構成としてもよい。金表面を自然空気に曝すと、表面にカーボン堆積物などからなる接触角６０°〜８５°の薄膜が形成され、作動電極として機能させることができる。
【０３２９】
〔比較例２〕
比較例２のマイクロ分析チップ２０１の構造を図１３に示す。図１３に示すように、第１導入流路２が、メイン流路１の反応検出部１３に対して、第１排出流路３及び開放孔７と反対側に、メイン流路１と接続されている以外は、前記実施例２と同様にして、比較例２にかかるマイクロ分析チップ２０１を作製した。
【０３３０】
（送液試験、免疫分析２）
実施例２にかかるマイクロ分析チップ１０４を用いて、溶液を流す試験を行った。
【０３３１】
先ず、前処理後の血液サンプルと酵素標識抗体の混合液（第１の液体４０）を第１液導入孔５に、基質溶液（第２の液体４１）を第２液導入孔６に、洗浄溶液（第３の液体４２）を第３液導入孔５２に、それぞれ２μＬ注入した。注入した溶液は、毛細管現象により第３導入流路５０を移動し、第３導入流路５０の内部の開閉バルブ用の作動電極に達した時点で停止した。
【０３３２】
続いて、作動電極７３と参照電極７４の間に電圧印加することにより、第１導入流路２の第５開閉バルブがＯＮし、第１の液体４０が、毛細管力によって、第１導入流路２を通り、開放孔７に向かい、メイン流路１に移動し、メイン流路１の内部に充填し停止した。印加した電圧は２．５Ｖとした。
【０３３３】
次に、作動電極２０と参照電極２２の間に２．５Ｖの電圧を印加することにより、第１排出流路３の第１開閉バルブがＯＮし、第１液導入孔５に残った第１の液体４０が、毛細管力によって、第１排出流路３を通り、第１液排出部８に排出された。
【０３３４】
続いて、メイン流路１内に充填された第１の液体４０が、第１排出流路３を通り、第１液排出部８に排出された。第１排出流路３がメイン流路１の反応検出部１３に対して開放孔７と反対側に接続され、メイン流路１の溝幅の最小値が第１導入流路２及び第１排出流路３の溝幅の最小値より大きいため、開放孔７から空気が導入されやすくなり、第１の液体４０がメイン流路１内に液残りすること無く排出することができた。また、第１液排出部８に吸収体９を備える構造にすることにより、毛細管力のみでの排出に比べ、排出速度を速くすることができた。さらに、メイン流路１と開放孔７との接続部に、外壁面の全部又は一部が疎水性である疎水部１１が設けられた構造により、開放孔７への溶液の進入を防止することができ、より安定に送液することが可能であった。
【０３３５】
次に、作動電極６０と参照電極６２の間に２．５Ｖの電圧を印加することにより、第３導入流路５０の第３開閉バルブがＯＮし、第３の液体４２が、毛細管力によって、第３導入流路５０を通り、メイン流路１に移動し、メイン流路１の内部に充填された。
【０３３６】
次に、作動電極６１と参照電極２２との間に２．５Ｖの電圧を印加することにより、第２排出流路５１の第４開閉バルブがＯＮし、第３導入流路５０及びメイン流路１内の第３の液体４２が、順次、毛細管力によって、第２排出流路５１を通り、第２液排出部５３に排出された。第２排出流路５１が、メイン流路１の反応検出部１３に対して、第３導入流路５０と反対側に、メイン流路１と接続されているため、第３の液体４２は、全て、メイン流路１の反応検出部１３を通過した。
【０３３７】
第２排出流路５１が、メイン流路１の反応検出部１３に対して、開放孔７と反対側に接続され、メイン流路１の溝幅の最小値が第３導入流路５０及び第２排出流路５１の溝幅の最小値より大きいため、開放孔７から空気が導入されやすくなり、第２の液体４１がメイン流路１の内部に液残りすること無く排出することができた。また、第２液排出部５３に吸収体５４を備える構造にすることにより、毛細管力のみでの排出に比べ、排出速度を速くすることができた。
【０３３８】
次に、作動電極２１と参照電極２３との間に２．５Ｖの電圧を印加することにより、第２導入流路４の第２開閉バルブがＯＮし、第２の液体４１が、毛細管力によって、第２導入流路４を通り、メイン流路１に移動し、メイン流路１内に充填され停止した。
【０３３９】
第１の液体４０及び第２の液体４１は、注入する溶液量にかかわらず、メイン流路１の反応検出部１３を通過する溶液量が一定であり、定量的に反応及び／又は検出を行うことが可能となった。したがって、２つの溶液に対して、定量的に反応及び／又は検出を行い、且つ、他の１つの溶液に対して、注入した全ての液を反応検出部１３を通過させることが、外部ポンプ等を用いることなく可能となった。
【０３４０】
また、エレクトロウェッティングバルブの作動電極を、金薄膜のみを形成する構成とした場合も、同様の送液動作を行うことができた。この場合、金薄膜上に疎水性膜を形成した構成と比べて、作動電極と参照電極の間の印加電圧が低減され、印加電圧は１．０Ｖとした。
【０３４１】
他方、比較例２のマイクロ分析チップ２０１では、第１液導入孔５に残った第１の液体４０が第１液排出部８に排出されるまでは実施例１と同様であった。しかし、メイン流路１の内部に充填された第１の液体４０が第１液排出部８に排出される際に、開放孔７から空気が導入されたため、メイン流路１の内部に第１の液体４０の液残りが発生し、安定に排出することができなかった。さらに、第３の液体４２が第２液排出部５３に排出される際にも、メイン流路１の内部に第３の液体４２の液残りが発生し、安定に排出することができなかった。
【０３４２】
以上により、実施例２にかかるマイクロ分析チップ１０４が、３つの溶液に対して、外部ポンプ等を用いることなく、毛細管力により安定に送液でき、且つ、２つの溶液に対して、定量的に反応及び／又は検出できることを確認できた。
【０３４３】
次に、実施例２にかかるマイクロ分析チップ１０４を用いて、免疫分析法による特定タンパク質の測定を行った。
【０３４４】
特定タンパク質として濃度が１００ｎｇ／ｍＬのアディポネクチン（Ｒ＆Ｄ社製 １０６５ＡＰ）のサンプル液を用意し、下記の手順で測定を行った。
（１）予め、メイン流路１の内部の検出用作用電極７０に、抗体（Ｒ＆Ｄ社製 ＭＡＢ１０６５１）を固定させた。抗体の固定方法は、３７℃で１０分間インキュベーションし物理吸着固定により行った。
（２）第１導入流路２から、アディポネクチン（１００ｎｇ／ｍＬ）と酵素（ＡＬＰ）標識抗体（２．５μｇ／ｍＬ）の混合液（１μＬ、２．５μＬ、４μＬ）を、メイン流路１に導入し、３分間停止後、第１排出流路３より排出。
（３）第３導入流路５０から、洗浄用のトリス緩衝溶液（ＴＨＡＭ（tris hydroxymethyl aminomethane）：１０ｍＭ、ＮａＣｌ：１３７ｍＭ、ＭｇＣｌ：１ｍＭ、ＰＨ９．０）２μＬを、メイン流路１に導入し、排出。
（４）第２導入流路４から、基質（ｐＡＰＰ（p-Aminophenyl phospphate））溶液（１ｍＭ）２μＬを、メイン流路１に導入し、停止。
（５）３分後に、酵素と基質とが反応して生成されるｐＡＰ（p-Aminophenol）を、検出部電極で電気化学的（サイクリックボルタンメトリー法）検出を行い、ピーク電流値のアディポネクチン溶液のサンプル量依存性を測定した。
【０３４５】
この測定結果を、図１４に示す。図中の黒丸が、実施例２にかかるマイクロ分析チップ１０４によるピーク電流値の測定結果で、アディポネクチン溶液のサンプル量が１〜４μＬの範囲でほぼ一定の電流値が得られた。一方、図中の白丸が、比較例２のマイクロ分析チップ２０１によるピーク電流値の測定結果で、この場合、同じ濃度でも、アディポネクチン溶液のサンプル量により、電流値が変わってしまった。
【０３４６】
以上の結果から、本発明により、免疫分析法による特定タンパク質の濃度測定を、注入するサンプル量に拠らず、簡便かつ短時間に行うことが可能であることがわかる。
【０３４７】
本発明は上述した実施の形態や実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、前記した各実施の形態に記載された技術要素を組み合わせた構成とすることもできる。
【０３４８】
なお、本発明は、以下のようにも表現できる。
【０３４９】
すなわち、本発明に係るマイクロ分析チップは、外部に開放された開放孔に接続され、反応部及び／又は検出部を備えたメイン流路と、第１液導入孔に接続され、前記メイン流路に接続された第１導入流路と、第１液排出部に接続され、前記メイン流路に接続された第１排出流路と、少なくとも備え、前記第１導入流路及び前記第１排出流路が、前記メイン流路の反応部及び／又は検出部に対して、前記開放孔と反対側に、前記メイン流路と接続されていることを特徴としている。
【０３５０】
また、前記マイクロ分析チップは、外部に開放された第２液導入孔に接続され、前記メイン流路に接続された第２導入流路を少なくとも備え、前記第１排出流路に液体の流れを制御する第１開閉バルブ、前記第２導入流路に液体の流れを制御する第２開閉バルブ、がそれぞれ設けられていることを特徴としている。
【０３５１】
また、前記マイクロ分析チップは、外部に開放された第３液導入孔に接続され、前記メイン流路に接続された第３導入流路を少なくとも備え、前記第３導入流路に液体の流れを制御する第３開閉バルブ、が設けられており、前記第３導入流路が、液体の流れる方向において、前記メイン流路の反応部及び／又は検出部に対して、前記第１排出流路と反対側に、前記メイン流路と接続されていることを特徴としている。
【０３５２】
また、前記マイクロ分析チップは、各流路において、内壁面の少なくとも一部が親水性であり、毛細管力を駆動力として送液を行う、ことを特徴としている。
【０３５３】
また、前記マイクロ分析チップは、前記第１液排出部に吸収体が備えられていることを特徴としている。
【０３５４】
また、前記マイクロ分析チップは、外部に開放された第２液排出部に接続され、前記メイン流路に接続された第２排出流路を少なくとも備え、前記第２排出流路に液体の流れを制御する第４開閉バルブが設けられており、前記第２排出流路が、液体の流れる方向において、前記メイン流路の反応部及び／又は検出部に対して、前記開放孔及び前記第３導入流路と反対側に、前記メイン流路と接続されていることを特徴としている。
【０３５５】
また、前記マイクロ分析チップは、前記第２液排出部に吸収体が備えられている、ことを特徴としている。
【０３５６】
また、前記マイクロ分析チップは、少なくとも前記各流路用の溝が形成された第１基板と、前記第１基板を蓋する第２基板と、を有し、前記第１基板と前記第２基板とが重ね合わされて前記各流路が構成されていることを特徴としている。
【０３５７】
また、前記マイクロ分析チップは、前記第１基板に形成された溝は、三つの壁面を有する凹形状であることを特徴としている。
【０３５８】
また、前記マイクロ分析チップは、前記第１基板は、疎水性材料からなり、
前記第２基板は、親水性材料からなることを特徴としている。
【０３５９】
また、前記マイクロ分析チップは、前記第１基板はポリジメチルシロキサンからなり、前記第２基板はガラスからなることを特徴としている。
【０３６０】
また、前記マイクロ分析チップは、前記メイン流路の平均溝幅をＷ１とし、前記第１導入流路の平均溝幅をＷ２としたとき、Ｗ２＜Ｗ１が成立する構造であることを特徴としている。
【０３６１】
また、前記マイクロ分析チップは、少なくとも前記各流路用の溝の側壁部が形成された中間層と、前記中間層の溝部を両面から蓋する第２基板及び第３基板と、を有し、前記第３基板と前記中間層と前記第２基板が重ね合わされて前記各流路が構成されていることを特徴としている。
【０３６２】
また、前記マイクロ分析チップは、前記中間層は、疎水性材料からなることを特徴としている。
【０３６３】
また、前記マイクロ分析チップは、前記メイン流路の平均溝幅をＷ１とし、前記第１導入流路の平均溝幅をＷ２としたとき、Ｗ２＜Ｗ１が成立する構造であることを特徴としている。
【０３６４】
また、前記マイクロ分析チップは、前記メイン流路と前記開放孔との接続部に、外壁面の全部又は一部が疎水性である疎水部が設けられていることを特徴としている。
【０３６５】
また、前記マイクロ分析チップは、前記開閉バルブが、それぞれエレクトロウェッティングバルブであることを特徴としている。
【０３６６】
また、前記マイクロ分析チップは、前記開閉バルブの作動電極が、導電性薄膜からなることを特徴としている。
【０３６７】
また、前記マイクロ分析チップは、前記開閉バルブの作動電極が、導電性薄膜と該導電性薄膜上に形成された薄膜とからなることを特徴としている。
【０３６８】
また、前記マイクロ分析チップは、前記薄膜の厚みが、１００ｎｍ以下であることを特徴としている。
【０３６９】
また、前記マイクロ分析チップは、２５℃で比抵抗が１８ＭΩ・ｃｍである純水に対する前記薄膜の接触角が、８０°以上であることを特徴としている。
【０３７０】
また、前記マイクロ分析チップは、前記薄膜が、フッ素含有物質又はチオール基を含む物質からなることを特徴としている。
【０３７１】
また、本発明に係るマイクロ分析装置は、前記マイクロ分析チップを必須要素として備えることを特徴としている。
【０３７２】
また、本発明に係るマイクロ分析方法は、マイクロ分析チップの送液方法前期マイクロ分析チップを用い、第１液導入孔から導入した溶液を、第１導入流路を通り、開放孔に向かい、メイン流路に移動し、メイン流路内に充填させ、次に、第１液導入孔に残った溶液を、第１排出流路を通り、第１液排出部に排出させ、その後、メイン流路内に充填された溶液を、第１排出流路を通り、第１液排出部に排出させることを特徴としている。
【０３７３】
また、本発明の溶液の送液方法は、一端が外部に開放された開放孔に接続されているメイン流路と、一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第１液導入孔が形成された第１導入流路と、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出が可能な第１排出流路と、前記第１排出流路に設けられた溶液の流れを調整する第１開閉バルブと、一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第２液導入孔が形成された第２導入流路と、前記第２導入流路に設けられた溶液の流れを調整する第２開閉バルブと、一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第３液導入孔が形成された第３導入流路と、前記第３導入流路に設けられた溶液の流れを調整する第３開閉バルブと、前記第３導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出が可能な第２排出流路と、前記第３導入流路に設けられた溶液の流れを調整する第４開閉バルブと、前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を分析する分析部とを備えており、前記第１導入流路及び前記第１排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられていると共に、前記第３導入流路が、前記メイン流路において前記分析部に対して前記第１排出流路と異なる側に設けられているマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法であって、前記第１液導入孔、前記第２液導入孔、及び前記第３導入流路に溶液を注入し、前記第１液導入孔に注入された溶液を、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第１導入ステップと、前記第１導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第１充填ステップと、前記第１開閉バルブを開いて、前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出を促し、前記第１液導入孔に残存する溶液を、前記第１排出流路から排出する第１排出ステップと、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を、前記第１排出流路から排出する排出する第２排出ステップと、前記第１開閉バルブを閉じ、前記第３開閉バルブを開いて、前記第３液導入孔に注入された溶液を、前記第３導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第２導入ステップと、前記第２導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第２充填ステップと、前記第４開閉バルブを開いて、前記第２充填ステップにおいて充填された溶液及び前記第３液導入孔に残存する溶液を前記第２排出流路から排出する第３排出ステップと、前記第４開閉バルブを閉じ、前記第２開閉バルブを開いて、前記第２液導入孔に注入された溶液を、前記第２導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第３導入ステップとを含んでいても良い。
【０３７４】
なお、以上に説明したように、本発明によると、ポンプやバルブ等の外部の動力源を必要とせず、簡単な構成により、少量の溶液を定量的に秤取することが可能な流路構造を有するマイクロ分析チップを提供することができる。特に、開閉バルブを組み込んだ本発明のマイクロ分析チップは、簡素な構造であるのにもかかわらず、使用する溶液を定量的に扱うことができ、正確な分析を行うことができるので、極めて有用である。本発明にかかるマイクロ分析チップは、特に、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使用するマイクロ分析チップ及び装置の簡素化・コンパクト化を図るのに極めて有用であり、その産業上の利用価値は大きい。
【産業上の利用可能性】
【０３７５】
本発明は、医療分野、生化学分野、アレルゲンなどの測定分野等における分析装置の簡素化・コンパクト化に利用することができる。
【符号の説明】
【０３７６】
１ メイン流路
２ 第１導入流路（導入流路）
３ 第１排出流路（排出流路）
４ 第２導入流路
５ 第１液導入孔（液導入孔）
６ 第２液導入孔
７ 開放孔
８ 第１液排出部
５３ 第２液排出部
９、５４ 吸収体
１１ 疎水部（堰止部）
１３ 反応検出部（分析部）
１５ 第１基板
１６ 第２基板（第３基板）
１７ 第３基板（第４基板）
１８ 中間層（流路形成層）
２０ 作動電極（電極、第１開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）
２１ 作動電極（電極、第２開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）
６０ 作動電極（電極、第３開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）
６１ 作動電極（電極、第４開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）
７３ 作動電極
２２ 参照電極（電極、第１開閉バルブ、第４開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）
２３ 参照電極（電極、第２開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）
６２ 参照電極（電極、第３開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）
７４ 参照電極
３０ 電極パッド
３４ 引き出し電極
４０ 第１の液体（溶液）
４１ 第２の液体（溶液）
４２ 第３の液体（溶液）
５０ 第３導入流路
５１ 第２排出流路
５２ 第３液導入孔
７０ 検出用作用電極（分析部）
７１ 検出用参照電極（分析部）
７２ 検出用対向電極（分析部）
１００ マイクロ分析チップ
１０１ マイクロ分析チップ
１０２ マイクロ分析チップ
１０３ マイクロ分析チップ（実施例１）
１０４ マイクロ分析チップ（実施例２）
２００ マイクロ分析チップ（比較例１）
２０１ マイクロ分析チップ（比較例２）
４００ 第１基板
４０１ 液導入口
４０２ 流路
４０３ 液排出口
４０４ 第２基板
４０５ 作動電極
４０６ 参照電極
４０７ 疎水性膜
４０８ 溶液
４１０ 第１の流路
４１１ 第２の流路
４１２ 第３の流路
２３０１ 制御用ハンディ機器
２３０２ マイクロ分析チップ
２３０３ チップ接続口
２３０４ 表示部
２３０５ 入力部
２３０６ 外部接続端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体物質や、自然環境における物質等の微量化学分析に用いるマイクロ分析チップに関するものであり、より具体的には、毛細管力を利用して液体を移動させ、且つ、液体を定量的に取り扱うことが可能な送液構造を有するマイクロ分析チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
免疫分析法は、医療分野、生化学分野、及びアレルゲンなどの測定分野等において、重要な分析若しくは計測方法として知られている。しかし、従来の免疫分析法は、操作が煩雑である上に、分析に一日以上の時間を要するといった問題点があった。
【０００３】
このような中、基板にマイクロメートルオーダーの流路（以下、「マイクロ流路」若しくは、単に「流路」と略称する）を形成し、このマイクロ流路に抗体等を固定化するマイクロ分析チップ（以下、適宜「分析チップ」と略称する）が提案されている。
【０００４】
このような、分析チップを用いて分析を行う場合には、液導入孔や導入流路から分析チップの検出部や反応部に溶液を導入し、該溶液を分析チップ内で反応させ、液排出孔や排出流路から分析チップ外に溶液を排出するという一連の工程を行う必要がある。
【０００５】
従来、分析チップにおける溶液の移送（送液）を、ポンプやバルブ等の外部の動力源を用いて行っていた。しかし、このようなポンプやバルブは、分析チップに比べて大型であるため、分析チップを備える分析装置全体の小型化が難しいという問題点がある。比較的小型のマイクロポンプやマイクロバルブを分析チップの内側や外側に配置する方法も提案されているが、この方法では、複雑な微細加工技術を必要とするため、実用性に欠けるという問題点がある。
【０００６】
他方、分析チップ内での簡便な溶液の送液方法として、親水性の流路の毛細管力を利用する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。図１５に、毛細管力を利用した分析チップの一例を示す。このような分析チップでは、液導入口４０１に溶液を滴下すると、毛細管力によって溶液が流路４０２を移動し、ポンプ等の外力を必要とせずに溶液を液排出口４０３から排出できる。
【０００７】
また、分析チップを用いて分析を行う場合、使用する溶液を定量的に扱うことにより、正確な分析結果を得ることができる。しかし、分析チップにおいては、使用する溶液の体積が、極めて小さいために、溶液を定量的に秤取することが難しく、そのための各種複雑な構成が必要となり、その構成を扱うための操作が煩雑になるという問題点があった。
【０００８】
溶液を定量的に秤取する方法として、流路の容積に応じた液体を切り取る方法が提案されている（たとえば特許文献２）。
【０００９】
また、溶液を定量的に秤取する別の方法として、遠心力を利用した方法が提案されている（例えば特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−２２０６０６号公報（平成１８年８月２４日公開）
【特許文献２】特開２００２−３５７６１６号公報（平成１４年１２月１３日公開）
【特許文献３】特開２００５−１１４４３８号公報（平成１７年４月２８日公開）
【特許文献４】特開２０００−２９７７６１号公報（平成１２年１０月２４日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した特許文献２及び３に記載の技術では、外部の装置を用いることなく溶液を定量的に秤取して流路内で分析を行うことはできないという問題点がある。なお、特許文献１及び４に記載の技術では、流路内における送液を制御する観点について記載されているものの、溶液を定量的に秤取して分析を行う観点については、一切記載されていない。
【００１２】
ここで、図１８に基づき、特許文献２で提案された秤量に用いる流路の基本構造について説明する。図１８に示すように、該流路は、第１の流路４１０、第２の流路４１１、及び第３の流路４１２を備える構造である。
【００１３】
このような構造の流路を用いることで、第１の流路４１０に導入された液体が、第３の流路４１２の開口部を介して毛細管現象により第３の流路４１２内に引き込まれた後、第１の流路４１０に残存する液体が取り除かれ、第３の流路内４１２に残存する液体が第２の流路４１１に押し出されることにより、第３の流路４１２の容積に応じた体積の液体が秤量される。
【００１４】
しかしながら、秤量された液体を取り出して分析するためには、第１の流路４１０に残存する液体を取り除き、第３の流路４１２内に残存する液体を第２の流路４１１に押し出す必要がある。よって、特許文献２の流路構造では、毛細管力利用した送液方法のみで、秤量された液体を取り出すことは困難であり、ポンプ等の外部の動力源が必要となるため、分析装置全体の小型化が図りがたいという問題点がある。
【００１５】
一方、特許文献３に記載された技術においては、溶液を、遠心力を利用して秤量管に導入し、秤量管の容積に応じた体積の液体が秤量される。
【００１６】
この方法では、外部に回転させるための機構が必要であり、さらに、送液のためのポンプ等の外部の動力源も必要となる。よって、分析装置全体の小型化が図りがたいという問題点がある。
【００１７】
本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、簡単な構成で溶液を定量的に秤取すると共に、秤取した溶液を流路内に充填したままで分析することができるマイクロ分析チップなどを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のマイクロ分析チップは、前記課題を解決するために、一端が外部に解放された開放孔に接続されているメイン流路と、溶液を前記メイン流路の内部に導入する第１導入流路と、前記メイン流路の内部に導入された溶液を排出する第１排出流路と、前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を、当該メイン流路の内部で分析する分析部とを備えており、前記第１導入流路及び前記第１排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
前記構成によれば、溶液は、第１導入流路を介してメイン流路の内部に導入され、メイン流路の一端と開放孔との間に充填される。このとき、開放孔に達した溶液は、その開放孔に繋がる流路内面の疎水性又は親水性の程度に応じて、溶液の表面張力によりドーム状に少し張り出した凸形状、略平面形状、若しくは小皿状に中央部が少し窪んだ凹形状、のいずれかの気相‐液相界面を形成して停止する。
【００２０】
ここで、第１導入流路及び第１排出流路は、共に、メイン流路において分析部に対して開放孔と異なる側に設けられている。よって、分析部の第１導入流路に近い側の端部から開放孔までの間に充填される一定量の溶液のみが、分析部を通過し、充填された一定量の溶液以外の溶液は、分析部を通過しない。
【００２１】
したがって、複数枚のマイクロ分析チップを用いて分析を行う場合、導入する溶液の量がマイクロ分析チップ毎に異なったとしても、分析部を通過する溶液の量（分析に使用される溶液の量）を、一定量とすることができる。
【００２２】
ここで、上述のように、第１導入流路及び第１排出流路は、共に、メイン流路において分析部に対して開放孔と異なる側に設けられている。よって、溶液の充填後に第１導入流路を介して導入される溶液は、分析部を通過することなくそのまま第１排出流路から排出される。
【００２３】
また、最終的に、メイン流路の内部の溶液は、液残りすること無く排出される。
【００２４】
以上より、簡単な構成で溶液を定量的に秤取すると共に、秤取した溶液を流路内に充填したままで分析することができる。
【００２５】
また、副次的効果として、分析に使用される溶液の量を一定に保った状態で、溶液を導入したり、排出したりすることができる。
【００２６】
ここで、「分析」とは、物質の鑑識、検出、又は、化学的組成を定性的若しくは定量的に識別することであり、本明細書では、化学反応によって生じる物質の鑑識、検出、又は化学的組成の識別を含むものとする。よって、「分析部」は、検出のみを行う検出部のみで構成されていても良いし、化学反応を生じさせる反応部と、検出部との組合せで構成されていても良い。
【００２７】
また、本発明のマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法は、前記課題を解決するために、一端が外部に開放された開放孔に接続されているメイン流路と、一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される液導入孔が形成された導入流路と、前記導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出が可能な排出流路と、前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を、当該メイン流路の内部で分析する分析部とを備えており、前記導入流路及び前記排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられているマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法であって、前記液導入孔に溶液を注入し、注入された溶液を、前記導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する導入ステップと、前記導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する充填ステップと、前記液導入孔に残存する溶液を排出する第１排出ステップと、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を排出する第２排出ステップとを含んでいることを特徴とする。
【００２８】
前記方法によれば、充填ステップにおいて、導入ステップでメイン流路の内部に導入された溶液を、メイン流路の一端から開放孔までの間に充填させることができる。このとき、開放孔に達した溶液は表面張力により上述した形状の気相‐液相界面を形成して停止する。
【００２９】
ここで、第１導入流路及び第１排出流路は、共に、メイン流路において分析部に対して開放孔と異なる側に設けられている。よって、導入ステップ、第１排出ステップ及び第２排出ステップの各ステップで、分析部の第１導入流路に近い側の端部から開放孔までの間に充填される一定量の溶液のみが、分析部を通過し、充填された一定量の溶液以外の溶液は、分析部を通過しない。
【００３０】
したがって、複数枚のマイクロ分析チップを用いて分析を行う場合、導入する溶液の量がマイクロ分析チップ毎に異なったとしても、分析部を通過する溶液の量（分析に使用される溶液の量）を、一定量とすることができる。
【００３１】
以上より、溶液を定量的に秤取すると共に、秤取した溶液を流路内に充填したままで分析することができる。
【００３２】
また、副次的効果として、分析に使用される溶液の量を一定に保った状態で、溶液を導入したり、排出したりすることができる。
【００３３】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記メイン流路、前記第１導入流路、及び前記第１排出流路のそれぞれは、毛細管力を駆動力として送液を行うことができるように、流路内面の少なくとも一部が親水性材料で構成されていることが好ましい。
【００３４】
前記構成によれば、メイン流路、第１導入流路、及び第１排出流路のそれぞれが、毛細管力によって送液できるようになっている。よって、各流路で送液を行うために、ポンプなどの外部の動力源等を用いる必要がないので、例えば、後述するマイクロ分析チップを備えた分析装置全体の小型化、軽量化及び簡素化が可能となる。
【００３５】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記第１排出流路における溶液の排出側である第１液排出部に溶液を吸収する吸収体が設けられていることが好ましい。
【００３６】
前記構成によれば、ポンプなどの外部の動力源等を用いることなく、メイン流路の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。また、吸収体が溶液を保持することにより、溶液のマイクロ分析チップの外部への流出を防ぐことが可能となる。
【００３７】
ところで、上述したメイン流路の内部において一端から開放孔まで溶液が充填される構成においては、溶液の表面張力による気相‐液相界面の形状が、開放孔に繋がる流路内面の疎水性又は親水性の程度、及び溶液の粘性などの条件により変化するという問題点がある。
【００３８】
このような、副次的課題を解決するために、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、溶液を堰き止める堰止部が、前記一端と前記分析部との間に設けられていることが好ましい。
【００３９】
前記構成によれば、メイン流路の内部に充填される溶液は堰止部により確実に堰き止められる。よって、分析部の端部から堰止部までの間に充填される溶液については、より高精度に、定量的な分析を行うことができる。
【００４０】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記堰止部が、疎水性材料で構成されていても良い。
【００４１】
前記構成によれば、堰止部は、疎水性材料で構成されているため、開放孔への溶液の進入を防止することができ、より安定に送液することが可能となる。
【００４２】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記堰止部が、エレクトロウェッティングバルブで構成されていても良い。
【００４３】
エレクトロウェッティングバルブは微小かつ簡単な構造で液体の流れを制御できるのでマイクロ流路用の開閉バルブとして好適である。
【００４４】
よって、前記構成によれば、堰止部において溶液を堰き止めるか否かを、すなわち、溶液を堰止部まで充填するか、或いは開放孔まで充填するかを切り換えることが可能となる。よって、必要に応じて、分析に使用される溶液の量を２通りの溶液の量から選択して定量的な分析を行うことが可能となる。
【００４５】
なお、エレクトロウェッティングバルブは、少なくとも作動電極と参照電極とを有する構成とすることが好ましく、さらに対向電極を備えていてもよい。このようなバルブの作動電極としては、後述するように、導電性薄膜からなる構成や、導電性薄膜とその上に設けられた導電性薄膜と材料が異なる薄膜とからなる構成を採用できる。
【００４６】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記第１排出流路は、溶液の流れを調整する第１開閉バルブを備えており、前記メイン流路の内部に溶液を導入する第２導入流路を備えており、前記第２導入流路は、液体の流れを制御する第２開閉バルブを備えていても良い。
【００４７】
前記構成によれば、溶液がメイン流路の内部に充填され停止した後、第１開閉バルブを開くことで、例えば、第１導入流路が、溶液が注入される第１液導入孔を備える場合には、第１液導入孔に残った溶液が、第１排出流路を介して排出される。
【００４８】
また、上述したように、第１導入流路及び第１排出流路は、共に、メイン流路において分析部に対して開放孔と異なる側に設けられている。よって、その後、メイン流路の内部に充填された溶液は、メイン流路の内部に液残りすること無く排出される。
【００４９】
次に、第１開閉バルブを閉じ、第２導入流路の第２開閉バルブを開くことで、第２導入流路を介してメイン流路の内部に溶液が導入される。よって、複数枚のマイクロ分析チップを用いて分析を行う場合、第２導入流路を介して導入される溶液の量がマイクロ分析チップ毎に異なったとしても、メイン流路の内部において分析部を通過する溶液の量が一定となる。
【００５０】
なお、第２導入流路は、メイン流路において分析部に対して開放孔と異なる側に設けられていることが好ましいが、メイン流路において分析部に対して開放孔と同じ側に設けられていても良い。
【００５１】
前者の場合、２つの溶液に対して、共通の溶液量で定量的に分析を行うことが可能となる。
【００５２】
なお、後者の場合、第２導入流路を介して導入される溶液のうち、分析部を通過する溶液は、分析部の開放孔側の端部からメイン流路の他端（開放孔側の端を一端とする）までの間に充填される溶液であるが、第２導入流路を介して導入される溶液の量が、マイクロ分析チップ毎に異なったとしても、メイン流路の内部において分析部を通過する溶液の量が一定となることには変わりがない。
【００５３】
また、本発明のマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法は、前記課題を解決するために、一端が外部に開放された開放孔に接続されているメイン流路と、一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第１液導入孔が形成された第１導入流路と、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出が可能な第１排出流路と、前記第１排出流路に設けられた溶液の流れを調整する第１開閉バルブと、一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第２液導入孔が形成された第２導入流路と、前記第２導入流路に設けられた溶液の流れを調整する第２開閉バルブと、前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を、当該メイン流路の内部で分析する分析部とを備えており、前記第１導入流路及び前記第１排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられているマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法であって、前記第１液導入孔及び前記第２液導入孔に溶液を注入し、前記第１液導入孔に注入された溶液を、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第１導入ステップと、前記第１導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端と前記開放孔との間に充填する第１充填ステップと、前記第１開閉バルブを開いて、前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出を促し、前記第１液導入孔に残存する溶液を排出する第１排出ステップと、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を排出する第２排出ステップと、前記第１開閉バルブを閉じ、前記第２開閉バルブを開いて、前記第２液導入孔に注入された溶液を、前記第２導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第２導入ステップと、前記第２導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第２充填ステップとを含んでいることを特徴とする。
【００５４】
前記方法によれば、第１導入ステップ及び第１充填ステップは、それぞれ上述した導入ステップ及び充填ステップと同様であり、第１排出ステップでは、溶液がメイン流路の内部に充填され停止した後、第１開閉バルブを開くことで、例えば、第１液導入孔に残った溶液が、第１排出流路を介して排出される。
【００５５】
また、上述したように、第１導入流路及び第１排出流路は、共に、メイン流路において分析部に対して開放孔と異なる側に設けられている。よって、第２排出ステップでは、メイン流路の内部に充填された溶液は、メイン流路の内部に液残りすること無く排出される。
【００５６】
次に、第２導入ステップで、第２導入流路の第２開閉バルブを開くことで、第２導入流路を介してメイン流路の内部に溶液が導入される。このとき、第２導入流路を介して導入される溶液の量にかかわらず、メイン流路の内部において分析部を通過する溶液の量が一定となる。
【００５７】
よって、簡単な構成で溶液を定量的に秤取すると共に、秤取した溶液を流路内に充填したままで分析することができる。
【００５８】
また、副次的効果として、分析に使用される溶液の量を一定に保った状態で、溶液を導入したり、排出したりすることができる。
【００５９】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記メイン流路の内部に溶液を導入する第３導入流路を備えており、前記第３導入流路は、液体の流れを制御する第３開閉バルブを備えており、前記第３導入流路が、前記メイン流路において前記分析部に対して前記第１排出流路と異なる側に設けられていても良い。
【００６０】
前記構成によれば、溶液は、第１導入流路を介してメイン流路の内部に導入され、メイン流路の一端と開放孔との間に充填される。このとき、開放孔に達した溶液は表面張力ににより上述した形状の気相‐液相界面を形成して停止する。
【００６１】
その後、第１開閉バルブを開くことで、第１液導入孔に残った溶液が、第１排出流路を介して排出される。また、上述したように、第１導入流路及び第１排出流路は、共に、メイン流路において分析部に対して開放孔と異なる側に設けられている。よって、その後、メイン流路の内部に充填された溶液は、メイン流路の内部に液残りすること無く排出される。
【００６２】
次に、第１開閉バルブを閉じ、第３導入流路の第３開閉バルブを開くことで、溶液が、第３導入流路を介してメイン流路の内部に導入され、メイン流路の内部に充填される。
【００６３】
その後、第１開閉バルブを開くことで、第１排出流路を介してメイン流路の内部に充填された溶液はメイン流路の内部に液残りすること無く排出される。
【００６４】
次に、上述した第２導入流路及び第２開閉バルブを備えている場合は、第２導入流路の第２開閉バルブを開くことで、溶液が、第２導入流路を介してメイン流路の内部に導入され、メイン流路の内部に充填され停止する。
【００６５】
以上の構成によれば、３つの溶液を順次送液することができ、且つ、２つの溶液に対して、共通の溶液量で定量的に分析を行うことが可能となる。
【００６６】
また、本発明のマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法は、前記課題を解決するために、一端が外部に開放された開放孔に接続されているメイン流路と、一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第１液導入孔が形成された第１導入流路と、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出が可能な第１排出流路と、前記第１排出流路に設けられた溶液の流れを調整する第１開閉バルブと、一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第２液導入孔が形成された第２導入流路と、前記第２導入流路に設けられた溶液の流れを調整する第２開閉バルブと、一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第３液導入孔が形成された第３導入流路と、前記第３導入流路に設けられた溶液の流れを調整する第３開閉バルブと、前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を、当該メイン流路の内部で分析する分析部とを備えており、前記第１導入流路及び前記第１排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられていると共に、前記第３導入流路が、前記メイン流路において前記分析部に対して前記第１排出流路と異なる側に設けられているマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法であって、前記第１液導入孔、前記第２液導入孔、及び前記第３導入流路に溶液を注入し、前記第１液導入孔に注入された溶液を、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第１導入ステップと、前記第１導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第１充填ステップと、前記第１開閉バルブを開いて、前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出を促し、前記第１液導入孔に残存する溶液を、前記第１排出流路を介して排出する第１排出ステップと、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を排出する第２排出ステップと、前記第１開閉バルブを閉じ、前記第３開閉バルブを開いて、前記第３液導入孔に注入された溶液を、前記第３導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第２導入ステップと、前記第２導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第２充填ステップと、前記第１開閉バルブを開いて、前記第２充填ステップにおいて充填された溶液及び前記第３液導入孔に残存する溶液を、前記第１排出流路を介して排出する第３排出ステップと、前記第１開閉バルブを閉じ、前記第２開閉バルブを開いて、前記第２液導入孔に注入された溶液を、前記第２導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第３導入ステップとを含んでいることを特徴とする。
【００６７】
前記方法によれば、溶液は、第１導入ステップで、第１導入流路を介してメイン流路の内部に導入され、第１充填ステップで、メイン流路の一端と開放孔との間に充填される。このとき、開放孔に達した溶液は表面張力により上述した形状の気相‐液相界面を形成して停止する。
【００６８】
その後、第１排出ステップで、第１開閉バルブを開くことで、第１液導入孔に残った溶液が、第１排出流路を介して排出される。また、上述したように、第１導入流路及び第１排出流路は、共に、メイン流路において分析部に対して開放孔と異なる側に設けられている。よって、その後、第２排出ステップで、メイン流路の内部に充填された溶液は、メイン流路の内部に液残りすること無く排出される。
【００６９】
次に、第１開閉バルブを閉じ、第２導入流路の第２開閉バルブを開くことで、溶液が、第２導入流路を介してメイン流路の内部に導入され、メイン流路の内部に充填される。
【００７０】
その後、第３排出ステップで、第１開閉バルブを開くことで、第１排出流路を介してメイン流路の内部に充填された溶液はメイン流路の内部に液残りすること無く排出される。
【００７１】
次に、第３導入流路の第３開閉バルブを開くことで、溶液が、第３導入流路を介してメイン流路の内部に導入され、メイン流路の内部に充填され停止する。
【００７２】
以上の構成によれば、３つの溶液を順次送液することができ、且つ、２つの溶液に対して、共通の溶液量で定量的に分析を行うことが可能となる。
【００７３】
よって、簡単な構成で溶液を定量的に秤取すると共に、秤取した溶液を流路内に充填したままで分析することができる。
【００７４】
また、副次的効果として、分析に使用される溶液の量を一定に保った状態で、溶液を導入したり、排出したりすることができる。
【００７５】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記メイン流路の内部に導入された溶液を排出する第２排出流路が設けられており、前記第２排出流路は、液体の流れを制御する第４開閉バルブを備えており、前記第２排出流路が、前記メイン流路において前記分析部に対して前記第３導入流路と異なる側に設けられていても良い。
【００７６】
前記構成によれば、マイクロ分析チップは２つの排出流路を有する。よって、第１導入流路から導入される溶液が、第１排出流路から、及び、第３導入流路から導入される溶液が、第２排出流路から、をそれぞれ排出される。
【００７７】
したがって、排出流路を別々にすることにより、各排出流路の排液動作を１回のみとすることができ、各排出流路の排液量を少なくすることができるため、溶液の排出をより安定に行うことが可能となる。
【００７８】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記第２排出流路における溶液の排出側である第２液排出部に溶液を吸収する吸収体が設けられていることが好ましい。
【００７９】
前記構成によれば、外部のポンプ等を用いることなく、第２排出流路から、溶液を安定に排出することができる。
【００８０】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記第１開閉バルブ、前記第２開閉バルブ、前記第３開閉バルブ、及び前記第４開閉バルブのうち少なくとも１つが、エレクトロウェッティングバルブで構成されていることが好ましい。
【００８１】
上述したように、エレクトロウェッティングバルブは微小かつ簡単な構造で液体の流れを制御できるのでマイクロ流路用の開閉バルブとして好適である。
【００８２】
よって、前記構成によれば、マイクロ分析チップの小型化を図ることが可能となる。
【００８３】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記エレクトロウェッティングバルブが、導電性薄膜で構成される電極を備えていても良い。
【００８４】
前記構成によれば、エレクトロウェッティングバルブが、導電性薄膜で形成されているため、電極の厚みが流路の送液に与える影響を最小限にとどめることが可能となる。
【００８５】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記電極上に、前記導電性薄膜と異なる材料で構成された薄膜が設けられていても良い。
【００８６】
前記構成によれば、電極上に、電極とは異なる材料で構成された薄膜を設けることで、電極に用いられる金属材料の導電性と、薄膜の疎水性などの有利な特性を併せ持つ電極を形成することが可能となる。
【００８７】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記薄膜の厚みが、１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００８８】
前記構成によれば、薄膜の厚みを、１００ｎｍ以下とすることで、エレクトロウェッティングバルブの動作に必要な電圧を低減することができ、マイクロ分析チップを備えた分析装置の小型化が可能となる。
【００８９】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記薄膜の常温における純水に対する接触角が８０°以上であることが好ましい。
【００９０】
前記構成によれば、薄膜の、常温における純粋に対する接触角は８０°以上である。このように、薄膜として、電極に用いられる導電性薄膜の構成材料よりも接触角の大きい物質を採用すれば、電圧印加しない状態で溶液を確実に停止することができ、エレクトロウェッティングバルブを安定に動作することが可能となる。
【００９１】
なお、具体的には、常温は、約２５℃であり、純水は、比抵抗が約１８ＭΩ・ｃｍであることが好ましい。
【００９２】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記薄膜がフッ素を含む物質又はチオール基を有する物質で構成されていることが好ましい。
【００９３】
前記構成によれば、薄膜の構成材料として、これらの物質を採用することにより、例えば、作動電極上の接触角が９０°よりも大きい、すなわち強い疎水性を示す薄膜とすることができ、電圧を印加しない状態で、バルブで液を停止しやすくなるので、バルブ動作をより安定に行うことができる。
【００９４】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記メイン流路を構成するためのメイン流路形成溝、前記第１導入流路を構成するための第１導入流路形成溝、及び、前記第１排出流路を構成するための第１排出流路形成溝が少なくとも形成された第１基板と、前記第１基板に形成された前記メイン流路形成溝、前記第１導入流路形成溝、及び第１排出流路形成溝のそれぞれを封止する第２基板とを備えていても良い。
【００９５】
ところで、複雑な流路を毛細管のように細い管によって形成することは一般的に困難である。しかし、前記構成のように、第１基板に形成した溝部を、第２基板によって封止することで毛細管（各流路）を形成すれば、その作成は容易である。よってマイクロ分析チップを容易に製造することが可能となる。
【００９６】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記メイン流路を構成するためのメイン流路形成孔、前記第１導入流路を構成するための第１導入流路形成孔、及び、前記第１排出流路を構成するための第１排出流路形成孔が少なくとも形成された流路形成層と、前記流路形成層に形成された前記メイン流路形成孔、前記第１導入流路形成孔、及び第１排出流路形成孔のそれぞれを、前記流路形成層の一方側から封止する第３基板と、前記流路形成層に形成された前記メイン流路形成孔、前記第１導入流路形成孔、及び第１排出流路形成孔のそれぞれを、前記流路形成層の他方側から封止する第４基板とを備えていても良い。
【００９７】
前記構成のように、流路形成層に流路形成孔を設けて両側から基板で挟むことは、容易に実行できる。よって、マイクロ分析チップを容易に製造することが可能となる。
【００９８】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記メイン流路、前記第１導入流路、及び第１排出流路のそれぞれの断面が、矩形であることが好ましい。
【００９９】
前記構成によれば、第１基板に形成された溝、又は流路形成層に形成された孔が、三つの流路内面（内壁面）を有する凹形状の溝、又は孔となる。基板の表面に三つの流路内面を有する形状の凹形状の溝、又は孔を形成することは極めて容易であり、さらにマイクロ分析チップを容易に製造することが可能となる。
【０１００】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記第１基板は、疎水性材料で構成されており、前記第２基板は、親水性材料で構成されていることが好ましい。
【０１０１】
前記構成によれば、各流路において、第１基板の溝の流路内面が疎水性となるため、第１基板及び第２基板の貼り合わせ部分からの液漏れを防止することができる。
【０１０２】
また、溝幅が広くなるにつれ流路内面全体における親水性が増す特性とすることができるため、親水性を弱めることなくメイン流路の溝幅を広く設計し、分析部の面積を大きくすることが可能となる。
【０１０３】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記第１基板を構成する疎水性材料は、ポリジメチルシロキサンであり、前記第２基板を構成する親水性材料は、ガラスであることが好ましい。
【０１０４】
ポリジメチルシロキサンは疎水性であり、ガラスは親水性である。よって、前記構成によれば、各流路において、第１基板の第１基板の溝の流路内面が疎水性となるため、第１基板及び第２基板の貼り合わせ部分からの液漏れを防止することができる。
【０１０５】
また、メイン流路の溝幅を広く設計することが可能であり、分析部の面積を大きくすることが可能となる。
【０１０６】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記メイン流路形成溝の平均溝幅が、前記第１導入流路形成溝の平均溝幅よりも大きいことが好ましい。
【０１０７】
前記構成によれば、メイン流路の内部に溶液が充填された後に、メイン流路の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０１０８】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記流路形成層は、疎水性材料で構成されていることが好ましい。
【０１０９】
前記構成によれば、流路形成層に形成された孔の壁面が疎水性となるため、基板の貼り合わせ部分からの液漏れを防止することができる。また、メイン流路の孔幅を広く設計することが可能であり、分析部の面積を大きくすることが可能となる。
【０１１０】
また、本発明のマイクロ分析チップは、前記構成に加えて、前記メイン流路形成孔の平均孔幅が、前記第１導入流路形成孔の平均孔幅よりも大きいことが好ましい。
【０１１１】
前記構成によれば、メイン流路の内部に溶液が充填された後、メイン流路の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０１１２】
また、本発明の分析装置は、前記構成に加えて、前記マイクロ分析チップを備えていることが好ましい。
【０１１３】
前記構成によれば、簡単な構成で溶液を定量的に秤取すると共に、秤取した溶液を流路内に充填したままで分析することができる分析装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【０１１４】
本発明のマイクロ分析チップは、以上のように、一端が外部に解放された開放孔に接続されているメイン流路と、溶液を前記メイン流路の内部に導入する第１導入流路と、前記メイン流路の内部に導入された溶液を排出する第１排出流路と、前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を、当該メイン流路の内部で分析する分析部とを備えており、前記第１導入流路及び前記第１排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられている構成である。
【０１１５】
また、本発明のマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法は、以上のように、前記液導入孔に溶液を注入し、注入された溶液を、前記導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する導入ステップと、前記導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する充填ステップと、前記液導入孔に残存する溶液を排出する第１排出ステップと、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を排出する第２排出ステップとを含んでいる方法である。
【０１１６】
また、本発明のマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法は、以上のように、前記第１液導入孔及び前記第２液導入孔に溶液を注入し、前記第１液導入孔に注入された溶液を、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第１導入ステップと、前記第１導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端と前記開放孔との間に充填する第１充填ステップと、前記第１開閉バルブを開いて、前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出を促し、前記第１液導入孔に残存する溶液を排出する第１排出ステップと、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を排出する第２排出ステップと、前記第１開閉バルブを閉じ、前記第２開閉バルブを開いて、前記第２液導入孔に注入された溶液を、前記第２導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第２導入ステップと、前記第２導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第２充填ステップとを含んでいる方法である。
【０１１７】
また、本発明のマイクロ分析チップ用いた溶液の送液方法は、以上のように、前記第１液導入孔、前記第２液導入孔、及び前記第３導入流路に溶液を注入し、前記第１液導入孔に注入された溶液を、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第１導入ステップと、前記第１導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第１充填ステップと、前記第１開閉バルブを開いて、前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出を促し、前記第１液導入孔に残存する溶液を、前記第１排出流路を介して排出する第１排出ステップと、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を排出する第２排出ステップと、前記第１開閉バルブを閉じ、前記第３開閉バルブを開いて、前記第３液導入孔に注入された溶液を、前記第３導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第２導入ステップと、前記第２導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第２充填ステップと、前記第１開閉バルブを開いて、前記第２充填ステップにおいて充填された溶液及び前記第３液導入孔に残存する溶液を、前記第１排出流路を介して排出する第３排出ステップと、前記第１開閉バルブを閉じ、前記第２開閉バルブを開いて、前記第２液導入孔に注入された溶液を、前記第２導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第３導入ステップとを含んでいる方法である。
【０１１８】
それゆえ、簡単な構成で溶液を定量的に秤取すると共に、秤取した溶液を流路内に充填したままで分析することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に関するマイクロ分析チップの構造を示す平面図であり、（ｂ）は当該マイクロ分析チップのＸ−Ｙ断面図であり、（ｃ）〜（ｄ）は、開放孔に達した溶液の気相‐液相界面の形状の形態を説明するための模式図であり、（ｆ）は、第１導入流路のメイン流路に対する接続位置の一例を示す平面図である。
【図２】（ａ）は、前記マイクロ分析チップの第１基板の構造を示す構造図であり、（ｂ）は、第２基板の構造を示す構造図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、前記マイクロ分析チップにおける溶液の流れを示す工程図である。
【図４】本発明の他の実施形態に関するマイクロ分析チップの構造を示す平面図である。
【図５】（ａ）は、前記マイクロ分析チップの第１基板の構造を示す構造図であり、（ｂ）は、第２基板の構造を示す構造図である。
【図６】（ａ）〜（ｉ）は、それぞれ、前記マイクロ分析チップにおける溶液の流れを示す工程図である。
【図７】（ａ）は、本発明のさらに他の実施形態に関するマイクロ分析チップの構造を示す平面図であり、（ｂ）は当該マイクロ分析チップのＸ−Ｙ断面図である。
【図８】（ａ）は、前記マイクロ分析チップの流路形成層（中間層）の構造を示す構造図であり、（ｂ）は、第３基板の構造を示す構造図である。
【図９】本発明の一実施例に関するマイクロ分析チップの構造を示す構造図である。
【図１０】本発明の他の実施例に関するマイクロ分析チップの構造を示す構造図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に関する携帯可能なハンディ型のマイクロ分析装置の概念図である。
【図１２】比較例に関するマイクロ分析チップの構造を示す構造図である。
【図１３】他の比較例に関するマイクロ分析チップの構造を示す構造図である。
【図１４】前記実施例に関するアディポネクチンのサンプル量依存性の実験結果を示すグラフである。
【図１５】毛細管力を利用した流路構造の一例を示す構造図である。
【図１６】エレクトロウェッティングバルブを利用した流路構造の一例を示す構造図である。
【図１７】（ａ）は、エレクロトウェッティングバルブにおいて、電極間に電圧を印加していない状態を示す模式図であり、（ｂ）は、電極間に電圧を印加した状態を示す模式図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ接触角を説明するための模式図である。
【図１８】溶液を定量的に秤取する流路構造の一例を示す構造図である。
【発明を実施するための形態】
【０１２０】
本発明の一実施形態について図１〜図１８に基づいて説明すれば、次の通りである。以下の特定の実施形態で説明すること以外の構成は、必要に応じて説明を省略する場合があるが、他の実施形態で説明する構成と同じである。また、説明の便宜上、各実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【０１２１】
〔実施の形態１〕
（マイクロ分析チップ１００の構成）
図１及び２を参照しつつ、実施の形態１に関するマイクロ分析チップ１００の構成について説明する。図１（ａ）は、実施の形態１にかかるマイクロ分析チップ１００の構造を示す平面図であり、図１（ｂ）は、マイクロ分析チップ１００のＸ−Ｙ断面図である。
【０１２２】
マイクロ分析チップ１００は、図１（ａ）に示すように、メイン流路１、第１導入流路（導入流路）２、第１排出流路（排出流路）３、第２導入流路４、第１液導入孔（液導入孔）５、第２液導入孔６、開放孔７、第１液排出部８、吸収体９、疎水部（堰止部）１１、反応検出部（分析部）１３、第１基板１５、第２基板１６、作動電極（電極、第１開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）２０、作動電極（電極、第２開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）２１、参照電極２２（電極、第１開閉バルブ、第４開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）、参照電極２３（電極、第２開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）、電極パッド３０、及び引き出し電極３４を含む。
【０１２３】
メイン流路１は、第１の液体（溶液）４０が充填、排出され、さらに、第２の液体（溶液）４１が充填される流路部分である。メイン流路１の内部には、疎水部１１、反応検出部１３（分析部）が設けられている。また、メイン流路１の一端（紙面に対して右側の端）は、開放孔７に接続されている。
【０１２４】
なお、メイン流路１の他端（紙面に対して左側の端）は、図１（ａ）に示すように閉じていても良いし、図１（ｆ）に示すように、閉じておらず、第１導入流路２などが接続されていても良い。
【０１２５】
疎水部１１は、その外壁面（気相‐固相界面又は液相‐固相界面）の全部又は一部が疎水性材料で構成されており、その疎水性により、メイン流路１の内部に導入された第１の液体４０が開放孔７に達する手前で堰き止める（静止させる）。
【０１２６】
なお、疎水部１１の外壁面の一部の領域を疎水性とし、他の一部の領域を親水性とすることにより、疎水部１１の疎水性の程度を調整することができる。
【０１２７】
また、本実施形態では、疎水部１１で、第１の液体４０を堰き止める構成を採用しているが、疎水部１１は、設けられていなくても良い。この場合は、開放孔７に達した第１の液体４０は、表面張力により、その開放孔７に繋がる流路内面（第１基板１５及び第２基板１６の表面状態）の疎水性又は親水性の程度に応じて、溶液の表面張力によりドーム状に少し張り出した凸形状（図１（ｃ））、略平面形状（図１（ｄ））、若しくは小皿状に中央部が少し窪んだ凹形状（図１（ｅ））、のいずれかの気相‐液相界面を形成して停止する。
【０１２８】
なお、図１（ｃ）は、第１基板１５及び第２基板１６の表面が疎水表面（接触角＞９０°）である場合を示し、図１（ｄ）は、同表面の接触角＝９０°の場合を示し、図１（ｅ）は、同表面が、親水表面（接触角＜９０°）の場合を示している。
【０１２９】
反応検出部１３は、メイン流路１の内部に導入された第１の液体４０を反応させ、及び／又は、第１の液体４０の成分の検出を行う部分であり、抗原抗体反応（分析）と電気化学検出（分析）を行うための電極により形成されている。なお、本実施の形態では、同じ電極で反応及び検出を行う構成を用いたが、これに限定されるものではなく、反応部と検出部を別々に設けた構成でも良い。また、複数の物質を測定するため、反応検出部１３を複数個設けても良い。
【０１３０】
第１導入流路２は、一端が、構造体内（メイン流路１の内部）に導入する第１の液体４０が注入される第１液導入孔５に接続され、他端がメイン流路１の内壁面（流路内面）に接続される。
【０１３１】
なお、図１（ａ）に示すマイクロ分析チップ１００では、第１導入流路２が、メイン流路１の内壁面に接続されているが、このような構造に限られない。例えば、図１（ｆ）に示すように、第１導入流路２が、メイン流路１の他端に接続されていても良い。
【０１３２】
第１排出流路３は、一端が、外部に開放された第１液排出部８に接続され、他端が、メイン流路１の内壁面に接続される。また、第１排出流路３には、液体の流れを制御する第１開閉バルブが備えられている。なお、本実施形態では、第１開閉バルブは、作動電極２０と、参照電極２２との組合せからなるエレクトロウェッティングバルブであるが、これに限定されるものではない。ダイヤフラム型バルブなど、溶液の流入を停止、又は開始できるもの（又は溶液の流れを調整できるもの）を用いることができる。以下、同様の説明は適宜、省略する。
【０１３３】
第２導入流路４は、一端が、構造体内に導入する第２の液体（溶液）４１が注入される第２液導入孔６に接続され、他端がメイン流路１の内壁面に接続される。また、第２導入流路４には、液体の流れを制御する第２開閉バルブが備えられている。なお、本実施形態では、第２開閉バルブは、作動電極２１と、参照電極２３との組合せからなるエレクトロウェッティングバルブである。
【０１３４】
開放孔７は、図１（ｂ）に示すように、第２基板１６に対して上側（紙面に対して上側）に開放された孔であり、メイン流路１の一端に接続され、メイン流路１の内部と外部とを接続する（繋ぐ）孔である。開放孔７を空気が出入りすることによって、溶液の導入及び充填をスムーズに行うことが可能である。
【０１３５】
次に、第１導入流路２及び第１排出流路３は、共に、メイン流路１において反応検出部１３に対して、開放孔７とは異なる側（開放孔７と反対側）に設けられている。
【０１３６】
また、マイクロ分析チップ１００は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１基板１５（図２（ａ）も併せて参照）と、第２基板１６（図２（ｂ）も併せて参照）とで形成されている。第１基板１５には、各流路用の溝（メイン流路１を形成するためのメイン流路形成溝、第１導入流路２を形成するための第１導入流路形成溝、第１排出流路３を形成するための第１排出流路形成溝など）が形成されており、第２基板１６が第１基板１５に形成された各溝を封止することで、各流路（メイン流路１、第１導入流路２、及び第１排出流路３）が構成される。
【０１３７】
なお、図１（ｂ）における領域Ｒ１は、第１の液体４０が充填される際に反応検出部１３を通過した液体が充填される範囲である。領域Ｒ１内の液量は分析実験ごとに変化することは無いため、充填の際に反応検出部１３を通過する第１の液体４０の量は毎回一定であると言える。また、第２導入流路４を介して導入される第２の液体４１の領域Ｒ２内の液量も分析実験ごとに変化することは無いため、充填の際に反応検出部１３を通過する第２の液体の量は毎回一定であるといえる。なお、領域Ｒ１は、反応検出部１３の左側（メイン流路１の他端側）の端部から疎水部１１（厳密には、疎水部１１で堰き止められた溶液の気液境界である）の左端までの範囲である。一方、領域Ｒ２は、反応検出部１３の右側（メイン流路１の他端側）から一端までの範囲である。
【０１３８】
図２（ａ）は、本実施形態に関するマイクロ分析チップ１００の第１基板１５の構造を示す構造図であり、図２（ｂ）は、第２基板１６の構造を示す構造図である。
【０１３９】
図２（ａ）に示すように、第１基板１５には、メイン流路１、第１導入流路２、第２導入流路４、及び第１排出流路３用の凹形状の溝（メイン流路形成溝、第１導入流路形成溝、第１排出流路形成溝）と、第１液排出部８、開放孔７、第１液導入孔５及び第２液導入孔６用の貫通孔とが形成されている。
【０１４０】
また、図２（ｂ）に示すように、第２基板１６は、第１基板１５に形成された各溝及び各貫通孔を下方からシール（封止）する基板である。この第２基板１６には、反応検出部１３、作動電極２０、作動電極２１、参照電極２２、参照電極２３、電極パッド３０、引き出し電極３４、疎水部１１が形成されている。また、吸収体９を第１液排出部８に載置する。第１基板１５及び第２基板１６の詳細な構成は後述する。
【０１４１】
第１排出流路３の排出側に設けられた第１液排出部８は、第１基板１５に設けられた貫通孔により大気開放されており、吸収体９が第２基板１６上に備えられている。
【０１４２】
吸収体９は、液体（溶液）を吸収する吸収体であって、高分子吸収体や、多孔性物質、親水性メッシュ、海綿体、綿、濾紙等、その他毛細管力を利用し液体を吸収する材料により構成されていれば何であっても構わない。
【０１４３】
この吸収体９により、溶液の排出を短時間に行うことが可能となり、測定時間を短縮することができる。また、吸収体９が液体を保持することにより、溶液の外部への流出を防ぐことが可能となるという利点がある。
【０１４４】
電極パッド３１及び引き出し電極３４は、電気的制御信号の入力や、検出信号の出力などを行う。ここで、電極パッド３１及び引き出し電極３４の材料として金電極を用いると、金を用いた他の電極と作成工程を併用できるので、工程を簡易化できる。電極パッド３１及び引き出し電極３４は、その他、白金、アルミニウム、銅などの材料を含んだ導電性材料を用いて形成してもよい。
【０１４５】
（第１基板１５及び第２基板１６の構成）
第１基板１５の厚みは０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。また、第２基板１６の厚みは０．０１ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。開放孔７は直径が１０μｍ以上の貫通孔とする。
【０１４６】
このマイクロ分析チップ１００は、第１基板１５及び第２基板１６を貼りあわせることにより構成することができる。例えば、第１基板１５は、各流路用の凹形状の溝が形成されているＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）で、第１基板１５を蓋（封止）する第２基板１６は、ガラスで構成することができる。ＰＤＭＳからなる第１基板１５は、疎水性（接触角１００°〜１２０°）であり、ガラスからなる第２基板１６は、親水性（接触角５°〜３０°）である。よって、各流路を形成する４つの内壁面（本実施形態では、例えば、メイン流路１の矩形の断面を形成する４つの内壁面）のうち、ガラスで構成された１つの内壁面が親水性（ガラス）となり、他の３つの内壁面が疎水性（ＰＤＭＳ）となる。
【０１４７】
この構造においては、溝幅が狭くなるに従って流路を構成する４つの内壁面全体に占める親水性の壁面（ガラス）の割合が相対的に小さくなり、疎水性の壁面（ＰＤＭＳ）の割合が相対的に大きくなるので、全体として毛細管力が小さくなる。他方、流路幅（溝幅）が広くなるに従い毛細管力が大きくなる。この原理を利用して、各流路に作用する毛細管力を調整することができる。
【０１４８】
第１基板１５及び第２基板１６の材料は、これらに限定されるものではなく、各流路の内壁面の少なくとも一部が親水性となる材料であれば、マイクロ分析チップ１００の用途に応じて適切な素材を選択することが可能である。例えばマイクロ分析チップ１００に光学的検出を行う検出部を組み込む場合には、第１基板１５及び第２基板１６の何れか一方又は双方の材料として、励起光による発光が少ない透明又は半透明の材質の材料を用いることが望ましい。
【０１４９】
このような透明又は半透明な材料としては、ガラス、石英、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、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、透明性及び成型性の観点から好ましい。励起光による発光が少ないプラスチック材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレートの水素原子をフッ素原子に置換したフッ化ポリメチルメタクリレート等のフッ素系のプラスチック材料や、触媒や安定剤等の添加剤に蛍光を発しない部材を用いたポリメチルメタクリレート等が挙げられる。
【０１５０】
他方、マイクロ分析チップ１００の流路内で電気的な制御や電気的な測定を行う場合には、第１基板１５又は第２基板１６の表面に電極を形成する必要があるので、第１基板１５又は第２基板１６の一方又は両方を電極形成可能な材料とする。電極形成可能な材料としては、平坦性、加工性の観点からガラス、石英、シリコンが好ましい。また、電極は、作製が容易である点で、溝を形成しない第２基板１６に形成するのが好ましい。
【０１５１】
なお、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親水性」を実現することができる。逆に、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親水性」としてもよい。
【０１５２】
親水化処理としては、例えば酸素プラズマ処理やＵＶ（Ultra Violet）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。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。
【０１５３】
（流路の形成方法）
流路の形成方法としては、例えば、機械加工による方法、レーザー加工による方法、薬品やガスによるエッチングによる方法、金型を用いた射出成型法、プレス成型法、鋳造による方法等が考えられる。これらの内、金型を用いる方法及びエッチングを用いる方法が、形状寸法の再現性が高い点で好ましい。
【０１５４】
溶液の流れる方向（流れ方向）に直交する流路断面の形状は矩形に限定されるものではなく、円形状、楕円形状、半円形状、逆三角形状等であってもよい。
【０１５５】
（流路寸法）
メイン流路１、第１導入流路２、第２導入流路４、及び第１排出流路３の幅（溝幅）と高さ（溝深さ）とは、溶液の濡れと毛細管力によって溶液が前記各流路へ浸透していくことが可能な寸法に設定される。
【０１５６】
高さに関して好ましくは、１μｍ〜５ｍｍ程度に設定し、例えば全て略一定（５０μｍ程度）とする。高さは必ずしも一定とする必要はないが、一定であると作製が容易であり、幅の調整のみで毛細管力を調整することが可能である。
【０１５７】
なお、外部のポンプを用いて溶液を送液する場合は、毛細管力は不要となるため、各流路において内壁面の一部が親水性である必要は無い。よって、この場合は第１排出流路３に第１開閉バルブを設けなくても構わない。
【０１５８】
幅に関して好ましくは、１μｍ〜５ｍｍ程度に設定される。この場合、高さは一定であることが望ましい。
【０１５９】
ここで、平均溝幅は、各流路において液体が流れる方向に対して垂直方向の溝幅の流路全体での平均値とする。
【０１６０】
ここで、メイン流路１の平均溝幅をＷ１とし、第１導入流路２の平均溝幅をＷ２としたとき、Ｗ２＜Ｗ１が満たされることが好ましい。このような構成にすることで、第１液導入孔５に残った溶液が排出された後、メイン流路１の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０１６１】
なお、流路の幅は一定でなくてもよく、例えばメイン流路１において反応検出部１３が設けられた部分のみ幅が広くなった構造でも構わない。幅を広げることにより、反応検出部１３の面積を大きくすることが可能となる。
【０１６２】
また、流路の高さは一定でなくてもよく、この場合も、高さと溝幅の両方を最適設計することで、第１液導入孔５に残った溶液が排出された後、メイン流路１の内部の溶液を液残りすることなく排出することができる。
【０１６３】
また、メイン流路１と開放孔７との接続部には、疎水部１１が設けられている。疎水部１１は、溶液と、第１基板１５と（又は第２基板１６）との接触角が９０°以上となる部分であって、例えば、フッ素系の疎水剤やネガ型レジスト等の疎水性材料を第２基板１６の一部に設けることにより形成できる。
【０１６４】
メイン流路１と開放孔７との接続部に疎水部１１を設けることにより、当該箇所において毛細管現象が働かなくなるため、開放孔７への溶液の流入を防止することができ、開放孔７の機能を確実に果たすことが可能となり、溶液の導入を安定に動作することが可能となる。
【０１６５】
なお、疎水部１１は、液体の流れを電圧の印加によって制御可能な、エレクトロウェッティングバルブにより構成されていても良い。当該構成によれば、疎水部１１において溶液を堰き止めるか否かを、すなわち、液体を疎水部１１まで充填するか、或いは開放孔７まで充填するかを切り換えることが可能となる。よって、必要に応じて、分析に使用される液体の量を２通りの液体の量から選択して定量的な分析を行うことが可能となる。なお、エレクトロウェッティングバルブの詳細については後述する。
【０１６６】
（エレクトロウェッティングバルブ）
次に、図１６及び１７を用いて、エレクトロウェッティングについての説明を行う。簡便な溶液の移送切換（溶液の流れの開閉）方法として、特許文献１において提案されているような、エレクロトウェッティングを利用したマイクロバルブ（エレクトロウェッティングバルブ）が存在する。図１６は、エレクトロウェッティングバルブを利用したマイクロ分析チップの一例を示す模式図である。
【０１６７】
図１６に示すように、このマイクロ分析チップの流路４０２内には、作動電極４０５と参照電極４０６とを備えたエレクトロウェッティングバルブが設けられている。作動電極４０５表面は、電圧を印加しない状態では、疎水性であり、電圧を印加したときには親水性となる。このため、電圧印加により溶液の停止と移動とを切り換える（溶液の流れを開閉する）ことができる。
【０１６８】
次に、図１７（ａ）は、エレクロトウェッティングバルブにおいて、作動電極４０５と参照電極４０６との間に電圧を印加していない状態を示す模式図であり、図１７（ｂ）は、作動電極４０５と参照電極４０６との間に電圧を印加した状態を示す模式図である。電圧を印加していない状態では、作動電極４０５の表面には疎水性膜４０７が形成されているため、流路内を毛細管力により移動してきた溶液４０８は、作動電極４０５に到達した時点で停止する。電圧を印加することにより、エレクロトウェッティングの効果で作動電極４０５表面が親水化され、停止していた溶液４０８が作動電極４０５上を通過して、流路内を移動する。
【０１６９】
マイクロ分析チップ１００の第１排出流路３及び第２導入流路４には、それぞれ少なくとも参照電極と作動電極とを有するエレクトロウェッティングバルブ（それぞれ第１開閉バルブ及び第２開閉バルブ）が、溶液の流れを制御する開閉バルブとして形成されている。
【０１７０】
第１排出流路３及び第２導入流路４には、エレクトロウェッティングバルブ用の作動電極２０及び２１が設けられ、メイン流路１の一端側の第１排出流路３の近傍及び第２液導入孔６内には、エレクトロウェッティングバルブ用の参照電極２２及び２３が設けられている。
【０１７１】
作動電極２０及び２１、参照電極２２及び２３はそれぞれ、引き出し電極３４により電極パッド３０に配線されており、電極パッド３０に接続される外部の装置（図示せず）により印加電圧が制御されて、開閉バルブの開閉動作が行われる。
【０１７２】
エレクトロウェッティングバルブは、作動電極の表面が、電圧を印加しない状態では疎水性であり、電圧を印加したときには親水性となる。このため、電圧印加により溶液の停止と移動とを切り換える（溶液の流れを開閉する）ことができる。
【０１７３】
図１７に示すように、電圧を印加していない状態では、流路内を毛細管力により移動してきた溶液４０８は、作動電極４０５の表面が疎水性であるため、作動電極４０５に到達した時点で停止する（図１７（ａ））。電圧を印加することにより、エレクロトウェッティングの効果で、作動電極４０５の表面が親水化され、停止していた溶液４０８が作動電極を通過して、流路内を移動する（図１７（ｂ））。
【０１７４】
作動電極４０５上の流路は、溶液４０８を確実に停止させるために、電圧を印加しない状態では疎水性であることが好ましい。そのために、第１基板１５自体に疎水性の材料を用いるのが好ましい。また、第１基板１５の一部若しくは全面に疎水性膜を形成する等により、第１基板１５の一部若しくは全面を疎水性にしても構わない。
【０１７５】
また、本実施形態では、マイクロバルブとしてエレクトロウェッティングバルブを用いているが、これに限定されるものではない。ダイヤフラム型バルブなど、液体の流入を停止、又は開始できるもの（又は溶液の流れを調整できるもの）を用いることができる。
【０１７６】
また、図１７（ｃ）は、親水性材料の表面における水滴の様子を示す模式図であり、図１７（ｄ）は、疎水性材料の表面における水滴の様子を示す模式図である。図１７（ｃ）及び（ｄ）に示す接触角θは、材料と液滴表面とが接触する点における液滴表面の接線と材料表面とが成す角であり、接触角と呼ばれる。液体と材料とが互いになじみやすい性質を持っている場合、図１７（ｃ）のように小さな接触角θとなり、液体と材料とが互いになじみにくい性質を持っている場合、図１７（ｄ）のように大きな接触角となる。毛細管現象は、接触角θの小さい、すなわち、互いになじみやすい液体と材料との間で発生する。
【０１７７】
（作動電極２０及び２１の構成）
作動電極２０及び２１は、金薄膜（導電性薄膜）で形成されている。金以外にカーボンやビスマスを用いても良い。これらの材料は、作動電極２０及び２１に電圧を印加した状態において、水素等の発生が少なく電極が劣化しにくいという利点がある。
【０１７８】
作動電極２０及び２１の表面に、２５℃（常温）、比抵抗が１８ｋΩ・ｃｍの純水に対する接触角が８０°以上の薄膜を設ける構成とすることができる。この構成を採用することにより、電圧印加しない状態で溶液を確実に停止することができ、開閉バルブを安定に動作することが可能となる。
【０１７９】
前記薄膜としては、フッ素含有物質若しくはチオール基を有する物質が適している。これらの疎水性の物質を前記薄膜の構成材料として用いることにより、電圧を印加しない状態で、作動電極２０及び２１上の接触角を９０°よりも大きくすることができ、開閉バルブで液を停止しやすくなる。よって、開閉バルブの開閉動作をより安定に行うことができる。なお、薄膜は、前記物質に限定されるものではなく、表面の接触角が金薄膜よりも大きい、すなわち、金薄膜よりも強い疎水性を示すものであればよい。
【０１８０】
また、作動電極２０及び２１表面の薄膜の厚みは、０．１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１８１】
なお、薄膜の厚みは、単原子膜若しくは単分子膜を考慮すると、１オングストローム程度、すなわち、０．１ｎｍ程度が下限となる。
【０１８２】
この構成によれば、より小さな電圧で作動電極２０及び２１表面を親水性とすることが可能となるため、開閉バルブの開閉動作に必要な電圧を低減することができる。したがって、電圧を印加する装置の小型化、さらにはシステムの小型化が可能となる。
【０１８３】
また、導電性薄膜と薄膜との間に、誘電体膜を設けてもよい。この場合、開閉バルブの開閉動作の安定性が向上するが、開閉バルブの開閉動作に必要な印加電圧が高くなる。
【０１８４】
また、作動電極は、導電性薄膜のみを形成する構成とすることができる。金属表面を自然空気に曝すと、表面にカーボン堆積物などからなる薄膜（接触角６０°〜８５°）が形成される。この薄膜は、接触角が前記純水に対して９０°より小さいが、前記純水に対する接触角が６０〜８５°と親水性度合いが低く、且つ、０．１ｎｍ以上、１ｎｍ以下の極めて薄い膜である。
【０１８５】
よって、エレクトロウェッティングバルブの作動電極として十分に機能する。また、前記のような薄膜を形成する場合に比べ、開閉バルブの開閉動作に必要な印加電圧を小さくできる利点がある。
【０１８６】
作動電極部の溝幅は、狭くすることが好ましい。この構成によると、電圧を印加しない状態で、作動電極上で液を停止させやすくなり、バルブ動作をより安定に行うことができる。
【０１８７】
（参照電極２２及び２３の構成）
エレクトロウェッティングバルブ用の参照電極２２及び２３は、銀／塩化銀で形成されている。参照電極２２及び２３を銀／塩化銀で形成することにより、電極に電流を流した場合に、電位の変化が少ないという利点がある。銀／塩化銀以外に、金、カーボン、ビスマスで形成してもよい。
【０１８８】
作動電極２０及び２１と参照電極２２及び２３の間に印加する電圧は、作動電極２０及び２１の構成により異なるが、３Ｖ以下が好ましい。特に、作動電極２０及び２１が金薄膜と、金薄膜の表面を空気に曝して形成させた薄膜と、からなる構成の場合、印加電圧が１Ｖ以下で動作が可能である。印加電圧を低減することにより、システムの小型化が可能となり、携帯機器への応用が可能となる。
【０１８９】
（動作説明）
図３に、マイクロ分析チップ１００における溶液の流れを示す。ここでは、図３（ａ）〜（ｅ）を参照しながら、マイクロ分析チップ１００内における溶液の流れを説明する。
【０１９０】
先ず、第２の液体４１を第２液導入孔６に注入し（図３（ａ））、続いて、第１の液体４０を第１液導入孔５に注入する。各溶液の注入量は、メイン流路１の容積よりも多ければよく、一定量にする必要は無い。
【０１９１】
第１液導入孔５から導入された第１の液体４０は、毛細管力によって、第１導入流路２を経て、メイン流路１を開放孔７へと向かって移動し、第１の液体４０はメイン流路１の内部に充填され停止する（図３（ｂ））。
【０１９２】
次に、第１排出流路３の第１開閉バルブを開くことで、第１液導入孔５に残った第１の液体４０が、毛細管力によって、第１排出流路３を通り、第１液排出部８に排出される（図３（ｃ））。ここで、第１導入流路２及び第１排出流路３は、メイン流路１の反応検出部１３に対して、開放孔７と反対側（異なる側）に、メイン流路１と接続されている。よって、第１液導入孔５に残った第１の液体４０は反応検出部１３を通過することなく第１排出流路３から排出される。よって、第１の液体４０は、注入する溶液量にかかわらず、メイン流路１の反応検出部１３を通過する溶液量が毎回一定となり、定量的に反応及び／又は検出を行うことが可能となる。
【０１９３】
続いて、メイン流路１の内部に充填された第１の液体４０が、第１排出流路３を通り、第１液排出部８に排出される（図３（ｄ））。第１排出流路３がメイン流路１の反応検出部１３に対して開放孔７と反対側に接続されているため、第１の液体４０は、メイン流路１の内部に液残りすること無く排出することができる。
【０１９４】
また、第１液排出部８に吸収体９を備える構造としても良い。当該構成により、流路における毛細管力のみでの排出に比べ、排出速度を速くすることができ、メイン流路１の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０１９５】
また、メイン流路１の溝幅の最小値を、第１導入流路２及び第１排出流路３の溝幅の最小値より大きくすることにより、開放孔７から空気が導入されやすくなる。よって、メイン流路１の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０１９６】
さらに、メイン流路１と開放孔７との接続部に、外壁面の全部又は一部が疎水性である疎水部１１が設けられている構造とすることにより、開放孔７への溶液の進入を防止することができ、より安定に送液することが可能となる。
【０１９７】
次に、第２導入流路４の第２開閉バルブを開くと、第２液導入孔６から導入した第２の液体４１が、毛細管力によって、第２導入流路４を通り、メイン流路１に移動し、メイン流路１の内部に充填され停止する（図３（ｅ））。この際、第２の液体４１がメイン流路１の反応検出部１３を通過する量は、注入する溶液量にかかわらず毎回一定となり、定量的に反応及び／又は検出を行うことが可能となる。したがって、２つ（２種類）の溶液に対して、定量的に反応及び／又は検出を行うことが外部のポンプ等を用いることなく可能となる。
【０１９８】
なお、第１導入流路２に開閉バルブを設けても構わない。この場合、第２の液体４１が第１液導入孔５に侵入することが防止され、メイン流路１の反応検出部１３を通過する第２の液体４１の溶液量の定量性がさらに向上する。
【０１９９】
また、第１導入流路２に逆流防止部を設けても構わない。逆流防止部としては、メニスカスを利用した溝構造や逆止弁を設けた構造等を用いることができる。この場合、第２の液体４１が第１液導入孔５に侵入することが防止されるため、メイン流路１の反応検出部１３を通過する第２の液体４１の溶液量の定量性がさらに向上する。
【０２００】
（免疫分析）
図１に示したマイクロ分析チップ１００は、外部のポンプ等を用いることなく、複数の溶液の送液制御及び定量的に反応及び／又は検出を行うことが可能である。
【０２０１】
例えば、まず、メイン流路１の内部に抗体等を固定化し、抗原を含む液と酵素標識抗体を含む液の混合液を流して抗原抗体反応させる。そこへ、さらに基質溶液を流して酵素基質反応を行わせ、酵素基質反応により生じた電極活性物質の量を検出用電極で検出することにより、抗原の量を測定するという免疫分析法による抗原濃度の測定に利用することができる。
【０２０２】
下記の手順を行うことにより、本マイクロ分析チップ１００を用いて特定タンパク質を測定することができる。
（１）検出用電極上に抗体を固定。
（２）第１の液体４０として、前処理（分離、希釈、分解）後の血液サンプルと酵素標識抗体との混合液を、メイン流路１に導入し、一定時間停止後、排出。
（３）第２の液体４１として、基質溶液を導入し、一定時間停止。
（４）電気化学検出により、血液サンプル中の特定タンパク質の量を測定。
【０２０３】
本構成によれば、少量の溶液を定量的に反応及び検出を行うことが可能となり、免疫分析法による特定タンパク質の測定を簡便かつ正確に行うことが可能となる。本実施形態のマイクロ分析チップ１００を用いることにより、システムの小型化、低コスト化が可能となり、携帯機器への応用が容易になるという利点がある。
【０２０４】
本実施形態では、電気化学的検出を行う場合を示したが、光学的検出等の他の方法で検出を行っても構わない。例えば、まずメイン流路１の内部に抗体等を固定化し、抗原を含む液と蛍光色素を付けた抗体を含む液との混合液を導入して抗原抗体反応を起こす。その後、溶液を排出し、励起光を照射すれば、その蛍光の量から抗原の量を測定することができる。この場合は、第２導入流路４及び第２開閉バルブを設ける必要が無い。
【０２０５】
〔実施の形態２〕
（マイクロ分析チップ１０１の構成）
次に、前記実施の形態１とは異なる構造のマイクロ分析チップ１０１について、図４を用いて詳細に説明する。
【０２０６】
図４は、マイクロ分析チップ１０１の構造を示す平面図である。本実施形態によるマイクロ分析チップ１０１は、第３導入流路５０及び第２排出流路５１を備えること以外は、前記実施の形態１と同様である。このため、第３導入流路５０及び第２排出流路５１についてのみ、構造を詳細に説明し、その他の説明は省略する。
【０２０７】
第３導入流路５０は、一端が、構造体内に導入する第３の液体４２が注入される第３液導入孔５２に接続され、他端がメイン流路１の内壁面に接続される。また、第３導入流路５０には、液体の流れを制御する第３開閉バルブが備えられている。
【０２０８】
第２排出流路５１は、一端が、外部に開放された第２液排出部５３に接続され、他端が、メイン流路１の内壁面（流路内面）に接続される。また、第２排出流路５１には、液体の流れを制御する第４開閉バルブが備えられている。そして、第２排出流路５１は、メイン流路１の反応検出部１３に対して、開放孔７及び第３導入流路５０と反対側に、メイン流路１と接続されている。
【０２０９】
また、第３導入流路５０及び第２排出流路５１は、内壁面（流路内面）の少なくとも一部が親水性である。
【０２１０】
図５（ａ）は、本実施形態に係るマイクロ分析チップ１０１の第１基板１５の構造を示す構造図であり、図５（ｂ）は、第２基板１６の構造を示す構造図である。
【０２１１】
図５（ａ）に示すように、第１基板１５には、メイン流路１、第１導入流路２、第２導入流路４、第３導入流路５０、第１排出流路３及び第２排出流路５１用の溝と、第１液排出部８、第２液排出部５３、開放孔７、第１液導入孔５、第２液導入孔６及び第３液導入孔５２用の貫通孔とが形成されている。
【０２１２】
また、図５（ｂ）に示すように、第２基板１６には、反応検出部１３、エレクトロウェッティングバルブ用の作動電極（電極、第１開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）２０、作動電極（電極、第２開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）２１、作動電極（電極、第３開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）６０、作動電極（電極、第４開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）６１、エレクトロウェッティングバルブ用の参照電極（電極、第１開閉バルブ、第４開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）２２、参照電極（電極、第２開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）２３、参照電極（電極、第３開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）６２、電極パッド３０、引き出し電極３４及び疎水部１１が形成されている。また、吸収体９及び５４が液排出部に載置されている。
【０２１３】
第３導入流路５０及び第２排出流路５１の幅（溝幅）と高さ（溝深さ）は、溶液の濡れと毛細管力によって溶液が浸透していくことが可能な寸法に設定される。
【０２１４】
高さに関して好ましくは、１μｍ〜５ｍｍ程度に設定され、例えば全て略一定（５０μｍ程度）とする。高さは必ずしも一定とする必要はないが、一定であると作製が容易であり、幅のみで毛細管力を調整することが可能である。
【０２１５】
幅に関しては、毛細管力を利用するため、好ましくは１μｍ〜５ｍｍ程度に設定される。
【０２１６】
第２液排出部５３は、第１基板１５が大気開放されており、第２基板１６に吸収体５４が備えられている。
【０２１７】
本構成により、溶液の排出を短時間に行うことが可能となり、測定時間を短縮することができる。また、吸収体５４により溶液を保持することにより、溶液の外部への流出を防ぐことできるという利点がある。
【０２１８】
第３導入流路５０及び第２排出流路５１のそれぞれには、溶液の流れを開閉する開閉バルブとして、少なくとも参照電極と作動電極とを有するエレクロトウェッティングバルブが形成されている。
【０２１９】
第３導入流路５０及び第２排出流路５１のそれぞれには、エレクロトウェッティングバルブ用の作動電極６０、及び６１が設けられ、メイン流路１の第２排出流路５１の近傍及び第３液導入孔５２のそれぞれには、エレクロトウェッティングバルブ用の参照電極２２、及び６２が設けられている。
【０２２０】
各作動電極及び各参照電極はそれぞれ、引き出し電極３４により電極パッド３０に配線されており、電極パッド３０に接続される外部の装置（図示せず）により印加電圧が制御されて、各開閉バルブの開閉動作が行われる。
【０２２１】
作動電極上の流路は、溶液を確実に停止させるために、電圧を印加しない状態では疎水性であることが好ましい。
【０２２２】
また、本実施形態では、マイクロバルブとしてエレクトロウェッティングバルブを用いているが、これに限定されるものではない。ダイヤフラム型バルブなど、液体の流入を停止、又は開始できるものを用いることができる。
【０２２３】
作動電極は、金薄膜（導電性薄膜）で形成されている。金以外にカーボンやビスマスを用いても良い。
【０２２４】
作動電極の表面に、２５℃、比抵抗が１８ｋΩ・ｃｍの純水に対する接触角が８０°以上の薄膜を設ける構成とすることができる。この薄膜としては、フッ素含有物質若しくはチオール基を有する物質が適している。薄膜は、前記物質に限定されるものではなく、表面の接触角が金薄膜よりも大きなものであればよい。また、金薄膜上の薄膜の厚みは、０．１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【０２２５】
また、作動電極は、導電性薄膜のみを形成する構成とすることができる。作動電極部の溝幅は、狭くすることが好ましい。エレクトロウェッティングバルブ用の参照電極は、銀／塩化銀で形成されている。
【０２２６】
作動電極と参照電極との間に印加する電圧は、作動電極の構成により異なるが、３Ｖ以下が好ましい。特に、作動電極が金薄膜と、金薄膜の表面を空気に曝して形成させた薄膜とからなる構成の場合、印加電圧が１Ｖ以下で動作が可能である。
【０２２７】
（動作説明）
図６に、マイクロ分析チップ１０１における溶液の流れを示す。ここでは、図６（ａ）〜（ｉ）を参照しながら、マイクロ分析チップ１００内における溶液の流れを説明する。
【０２２８】
先ず、第２の液体４１を第２液導入孔６に、第３の液体４２を第３液導入孔５２にそれぞれ注入し（図６（ａ））、続いて、第１の液体４０を第１液導入孔５に注入する。各溶液の注入量は、メイン流路１の容積よりも多ければよく、一定量にする必要は無い。
【０２２９】
第１液導入孔５から導入された第１の液体４０は、第１導入流路２を経て、毛細管力によって、メイン流路１を開放孔７へと向かって移動する。そして、第１の液体４０はメイン流路１の内部に充填され停止する（図６（ｂ））。
【０２３０】
次に、第１排出流路３の第１開閉バルブを開くことで、第１液導入孔５に残った第１の液体４０が、毛細管力によって、第１排出流路３を通り、第１液排出部８に排出される（図６（ｃ））。ここで、第１導入流路２及び第１排出流路３は、メイン流路１の反応検出部１３に対して、開放孔７と反対側に、メイン流路１と接続されている。よって、第１液導入孔５に残った第１の液体４０は反応検出部１３を通過することなく第１排出流路３から排出される。よって、第１の液体４０は、注入する溶液量にかかわらず、メイン流路１の反応検出部１３を通過する溶液量が毎回一定となり、定量的に反応及び／又は検出を行うことが可能となる。
【０２３１】
続いて、メイン流路１の内部に充填された第１の液体４０が、第１排出流路３を通り、第１液排出部８に排出される（図６（ｄ））。第１排出流路３がメイン流路１の反応検出部１３に対して開放孔７と反対側に接続されているため、第１の液体４０は、メイン流路１の内部に液残りすること無く排出することができる。
【０２３２】
また、第１液排出部８に吸収体９を備える構造としても良い。当該構成により、流路における毛細管力のみでの排出に比べ、排出速度を速くすることができ、メイン流路１の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０２３３】
また、メイン流路１の溝幅の最小値を、第１導入流路２及び第１排出流路３の溝幅の最小値より大きくすることにより、開放孔７から空気が導入されやすくなる。よって、メイン流路１の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０２３４】
さらに、メイン流路１と開放孔７との接続部に、外壁面の全部又は一部が疎水性である疎水部１１が設けられている構造とすることにより、開放孔７への溶液の進入を防止することができ、より安定に送液することが可能となる。
【０２３５】
次に、第３導入流路５０の第３開閉バルブを開き、第３液導入孔５２から導入した第３の液体４２が、毛細管力によって、第３導入流路５０を通り、メイン流路１に移動し、メイン流路１の内部に充填される。（図６（ｅ））
次に、第２排出流路５１の第４開閉バルブを開くことで、第３液導入孔５２、第３導入流路５０及びメイン流路１の内部の第３の液体４２が、順次、第２排出流路５１を通り、第２液排出部５３に排出される（図６（ｆ））。
【０２３６】
ここで、第２排出流路５１が、メイン流路１の反応検出部１３に対して、第３導入流路５０と反対側に、メイン流路１と接続されている。よって、第３の液体４２は、全て、メイン流路１の反応検出部１３を通過することになる。
【０２３７】
第２排出流路５１が、メイン流路１の反応検出部１３に対して、開放孔７と反対側に接続されているため、第３の液体４２は、メイン流路１の内部に液残りすること無く排出することができる。
【０２３８】
また、第２液排出部５３に吸収体５４を備える構造にすることにより、毛細管力のみでの排出に比べ、排出速度を速くすることができ、メイン流路１の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０２３９】
また、メイン流路１の溝幅の最小値を、第３導入流路５０及び第２排出流路５１の溝幅の最小値より大きくしても良い。この場合、開放孔７から空気が導入されやすくなり、メイン流路１の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０２４０】
次に、第２導入流路４の第２開閉バルブを開き、第２液導入孔６から導入した第２の液体４１が、毛細管力によって、第２導入流路４を通り、メイン流路１に移動し、メイン流路１の内部に充填され停止する（図６（ｇ））。この際、第２の液体４１がメイン流路１の反応検出部１３を通過する量は、注入する溶液量にかかわらず毎回一定となり、定量的に反応及び／又は検出を行うことが可能となる。
【０２４１】
したがって、２つの溶液（第１の液体４０及び第２の液体４１）に対して定量的に反応及び／又は検出を行い、且つ、他の１つの溶液（第３の溶液４２）に対して、注入した全ての液に反応検出部１３を通過させることが、外部のポンプ等を用いることなく可能となる。
【０２４２】
第１導入流路２に開閉バルブ若しくは逆流防止部を設けても構わない。この場合、第２の液体４１が第１液導入孔５に侵入することが防止され、メイン流路１の反応検出部１３を通過する第２の液体４１の溶液量の定量性がさらに向上する。
【０２４３】
（免疫分析）
図４に示したマイクロ分析チップ１０１は、外部ポンプ等を用いることなく、複数の液の送液制御及び定量的に反応及び／又は検出を行うことが可能である。
【０２４４】
例えば、メイン流路１の内部に抗体等を固定化し、抗原を含む液と酵素標識抗体を含む液の混合液を流して抗原抗体反応させ、洗浄溶液を流して非特異的に吸着した抗原を洗浄する。さらに、基質溶液を流して酵素基質反応を行わせ、酵素基質反応により生じた電極活性物質の量を検出用電極で検出することにより、抗原の量を測定するという免疫分析法による抗原濃度の測定に利用することができる。
【０２４５】
下記の手順を行うことにより、本マイクロ分析チップ１０１を用いて特定タンパク質を測定することができる。
（１）検出用電極上に抗体を固定。
（２）第１の液体４０として、前処理（分離、希釈、分解）後の血液サンプルと酵素標識抗体の混合液を、メイン流路１に導入し、一定時間停止後、排出。
（３）第３の液体４２として、洗浄溶液を導入し、排出。
（４）第２の液体４１として、基質溶液を導入し、一定時間停止。
（５）電気化学検出により、血液サンプル中の特定タンパク質の量を測定。
【０２４６】
本構成によれば、洗浄及び少量の溶液を定量的に反応及び検出を行うことが可能となり、免疫分析法による特定タンパク質の測定を簡便かつ正確に行うことが可能となる。マイクロ分析チップ１０１を用いることにより、システムの小型化、低コスト化が可能となり、携帯機器への応用が容易になるという利点がある。
【０２４７】
本実施形態では、電気化学的検出を行う場合を示したが、光学的検出を行っても構わない。例えば、メイン流路１の内部に抗体等を固定化し、抗原を含む溶液を第１導入流路２から導入・充填して抗原抗体反応させ、蛍光色素を付けた標識抗体を含む溶液を第２導入流路４から流して抗原抗体反応させ、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光学的測定に利用できる。
【０２４８】
本実施形態では、第１の液体４０と第３の液体４２を排出する液排出部（第１液排出部８、第２液排出部５３）を別々に設けているが、図６（ｈ）及び（ｉ）に示すように液排出部（第１液排出部８）を１つにしても構わない。なお、図６（ｈ）に至るまでの動作は、図６（ａ）〜（ｅ）までの動作と同様である。また、図６（ｉ）では、第１開閉バルブを開いて第３の液体４２をメイン流路１の内部から第１排出流路３を介して排出している。また、第１の液体４０と第３の液体４２を排出する液排出部を別々に設けた場合、各液排出部の排出動作を１回のみとすることができ、排出量を少なくすることができるため、各溶液の排出をより安定に行うことが可能である。一方、第１の液体４０と第３の液体４２を共通の液排出部から排出する構成とした場合、排出流路及び液排出部は一つずつ設ければよいので、装置を簡素化することが可能である。
【０２４９】
また、本実施形態では、導入する溶液の数が３つ（３種類）であったが、これに限定されるものではなく、４つ（４種類）以上であっても構わない。導入する溶液を定量的に反応及び／又は検出させる必要がある場合は、導入流路と排出流路を、メイン流路１の反応検出部１３に対して、開放孔７と反対側に、メイン流路１と接続される構造とすればよい。
【０２５０】
〔実施の形態３〕
次に、前記実施の形態１及び実施の形態２とはさらに別の構造を有するマイクロ分析チップ１０２について、図７を用いて詳細に説明する。
【０２５１】
図７（ａ）は、マイクロ分析チップ１０２の構造を示す平面図であり、（ｂ）はマイクロ分析チップ１０２のＸ−Ｙ断面図である。
【０２５２】
本実施形態によるマイクロ分析チップ１０２は、前記実施の形態１及び実施の形態２と、流路を形成する基板の構成が異なっており、流路構造は、前記実施の形態１と同様である。このため、基板構成と形成方法を詳細に説明し、その他の説明は省略する。
【０２５３】
本実施形態３に係るマイクロ分析チップ１０２は、図７（ａ）に示すように、前記実施の形態１に係るマイクロ分析チップ１００と同様の流路構造を有している。
【０２５４】
そして、マイクロ分析チップ１０２は、図７（ｂ）に示すように、前記各流路用の溝側面が形成された中間層（流路形成層）１８と、中間層１８の溝を上下面から蓋をする（封止する）第２基板（第３基板）１６と第３基板（第４基板）１７とで形成されている。
【０２５５】
図８（ａ）は、本実施形態に係るマイクロ分析チップの中間層１８の構造を示す構造図であり、図８（ｂ）は、第３基板１７の構造を示す構造図である。
【０２５６】
図８（ａ）に示すように、中間層１８には、メイン流路１、第１導入流路２、第２導入流路４及び第１排出流路３用の溝（メイン流路１を形成するためのメイン流路形成孔、第１導入流路２を形成するための第１導入流路形成孔、第１排出流路３を形成するための第１排出流路形成孔）と、第１液排出部８、開放孔７、第１液導入孔５及び第２液導入孔６用の貫通孔とが形成されている。
【０２５７】
図８（ｂ）に示すように、第３基板１７は、第１液排出部８、開放孔７、第１液導入孔５及び第２液導入孔６用の貫通孔が形成されており、中間層１８に形成された溝を上方からシール（封止）する基板である。
【０２５８】
第２基板１６は、図２（ｂ）に示すように、前記実施の形態１と同様の構造で、中間層１８に形成された溝（孔）、貫通孔を下方からシール（封止）する基板である。
【０２５９】
第３基板１７の厚みは０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度であり、第２基板１６の厚みは０．０１ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。開放孔７は直径が１０μｍ以上の貫通孔とする。
【０２６０】
中間層１８の厚みは、溝高さ（溝深さ）に相当するため、溶液の濡れと毛細管力によって溶液が浸透していくことが可能な寸法に設定される。好ましくは、１μｍ〜５ｍｍ程度に設定され、この場合、溝高さが一定となり、幅のみで毛細管力を調整することが可能である。
【０２６１】
このマイクロ分析チップ１０２は、例えば、貫通孔が形成されているＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）からなる第３基板１７と、各溝（孔）、各貫通孔が形成されている疎水性のフィルムレジストからなる中間層１８と、中間層１８を蓋（封止）するガラスからなる第２基板１６とを貼りあわせることにより構成することができる。ＰＤＭＳからなる第３基板１７とフィルムレジストからなる中間層１８は疎水性であり、ガラスからなる第２基板１６は親水性であるので、流路の４つの内壁面のうち、ガラスで構成された１つの内壁面が親水性となり、他の３つの内壁面が疎水性となる。
【０２６２】
この構造においては、溝幅（孔幅）が狭くなるに従い流路を構成する４つの内壁面全体に占める親水性の内壁面の割合が相対的に小さくなり、疎水性の内壁面の割合が相対的に大きくなるので、全体として毛細管力が小さくなる。他方、流路幅（孔幅）が広くなるに従い毛細管力が大きくなる。この原理を利用して、各流路に作用する毛細管力を調整することができる。
【０２６３】
また、中間層１８として、フォトレジストを用いてもよい。この場合は、第２基板１６上に、フォトリソグラフィ法により、中間層１８を直接形成することにより、貼りあわせる方法に比べて、位置合わせの精度を上げることができる。
【０２６４】
第３基板１７、中間層１８及び第２基板１６は、これらに限定されるものではなく、各流路の内壁面の少なくとも一部が親水性であればよい。マイクロ分析チップ１０２の用途に応じて適切な素材を選択するのがよく、例えばマイクロ分析チップ１０２に光学的検出を行う検出部を組み込む場合には、第３基板１７及び第２基板１６の何れか一方又は双方の材料として、励起光による発光が少ない透明又は半透明の材質を用いることが望ましい。
【０２６５】
このような透明又は半透明な材料としては、ガラス、石英、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、フィルム等が挙げられる。なかでも、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂及びスチレン系樹脂は、透明性、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。
【０２６６】
他方、マイクロ分析チップ１０２の流路内で電気的な制御や電気的な測定を行う場合には、第３基板１７又は第２基板１６の表面に電極を形成する必要があるので、第３基板１７又は第２基板１６の一方又は両方を電極形成可能な材料とする。電極形成可能な材料としては、平坦性、加工性の観点からガラス、石英又はシリコンが好ましい。また、電極は、作製が容易である点で、溝を形成しない第２基板１６に形成するのが好ましい。
【０２６７】
（流路の形成方法）
中間層１８の各溝（メイン流路形成孔、第１導入流路形成孔、第１排出流路形成孔など）、貫通孔の形成方法としては、例えば、機械加工による方法、レーザー加工による方法、薬品やガスによるエッチングによる方法等がある。また、上述のとおり、フォトリソグラフィ法を用いてフォトレジストに溝、貫通孔のパターンを形成してもよい。
【０２６８】
メイン流路１、第１導入流路２、第２導入流路４及び第１排出流路３の幅（溝幅又は孔幅）は、溶液の濡れと毛細管力によって溶液が浸透していくことが可能な寸法に設定される。
【０２６９】
メイン流路１の平均溝幅（平均孔幅）をＷ１とし、第１導入流路２の平均溝幅（平均孔幅）をＷ２としたとき、Ｗ２＜Ｗ１が満たされれば良い。ただし、毛細管力を利用するため、好ましくは１μｍ〜５ｍｍ程度に設定される。この構成にすることで、第１液導入孔５に残った溶液が排出された後、メイン流路１の内部の溶液を液残りすることなく容易に排出することが可能となる。
【０２７０】
流路の幅は一定でなくてもよく、例えばメイン流路１の反応検出部１３が設けられた部分の幅が広くなった構造でも構わない。幅を広げることにより、反応検出部１３の面積を大きくすることが可能となる。
【０２７１】
（動作説明）
実施の形態３にかかるマイクロ分析チップ１０２は、図３に示した実施の形態１と同様の溶液の流れとなる。本実施形態のマイクロ分析チップ１０２により、２つの溶液に対して定量的に反応及び／又は検出を行うことが、外部ポンプ等を用いることなく可能となる。
【０２７２】
（免疫分析）
図７に示したマイクロ分析チップ１０２は、外部のポンプ等を用いることなく、複数の溶液の送液制御及び定量的に反応及び／又は検出を行うことが可能である。例えば、メイン流路１の内部に抗体等を固定化し、抗原を含む液と酵素標識抗体を含む液との混合液を流して抗原抗体反応させ、さらに基質溶液を流して酵素基質反応を行わせ、酵素基質反応により生じた電極活性物質の量を検出用電極で検出する等である。このように、マイクロ分析チップ１０２は、抗原の量を測定するという免疫分析法による抗原濃度の測定に利用することができる。
【０２７３】
本実施形態では、前記実施の形態１と同様の流路構造を用いたが、前記実施の形態２の流路構造を用いることも可能である。この場合、２つの溶液に対して定量的に反応及び／又は検出を行い、且つ、他の１つの溶液に対して、注入した全ての液を反応検出部１３を通過させることが、外部ポンプ等を用いることなく可能となる。
【０２７４】
〔実施の形態４〕
実施の形態４は、携帯可能なハンディ型のマイクロ分析装置（分析装置）に関する。実施の形態４の内容を図１１に基づいて説明する。図１１は、実施の形態４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。
【０２７５】
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、マイクロ分析チップ２３０２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、前記実施の形態１から実施の形態３までで、説明したの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。
【０２７６】
図１１に示すように、制御用ハンディ機器２３０１には、表示部２３０４、入力部２３０５及びチップ接続口２３０３が設けられている。
【０２７７】
チップ接続口２３０３は、制御用ハンディ機器２３０１の下部に設けられており、チップ接続口２３０３に、マイクロ分析チップ２３０２の外部接続端子２０１５を挿入して使用する。チップ接続口２３０３の奥には、外部接続端子２３０６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２３０６をチップ接続口２３０３に挿入すると、制御用ハンディ機器２３０１の内部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。
【０２７８】
表示部２３０４は、マイクロ分析チップ２３０２の測定結果（被検出物質の量など）を表示することができる。
【０２７９】
入力部２３０５は、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ができる。入力部２３０５としては、例えばタッチパネル構造が採用できる。
【０２８０】
更に制御用ハンディ機器２３０１には、図示しないが、データを処理することのできるＣＰＵや入力情報及び出力情報を処理するＩ／Ｏ論理回路などの情報処理システムが組み込まれている。
【０２８１】
（動作説明）
制御用ハンディ機器２３０１及びマイクロ分析チップ２３０２の使用方法としては、まず、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（溶液）などの溶液が流路内に順次進入する。これにより各流路内で所定の反応が行われて検出可能物質になり検出部に至り、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２３０６から外部に出力される。
【０２８２】
外部接続端子２３０６から出力された信号は、外部接続端子２３０６と電気的に接続された制御用ハンディ機器２３０１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２３０１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、被検出物質の量又は種類などを特定することができる。
【０２８３】
制御用ハンディ機器２３０１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。例えばコンピュータ機能を備えた携帯電話に、前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２３０１として機能させることができる。
【０２８４】
以下に操作方法を例示する。携帯電話にマイクロ分析チップ２３０２を接続し、携帯電話のボタンにより各種データを入力した後、測定開始ボタンとして設定されたボタンを押す。これにより、あらかじめマイクロ分析チップ２３０２に準備され、かつ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溶液などが流路内へ進行する。この後、マイクロ分析チップ２３０２が順次動作して検出部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。
【０２８５】
このように、携帯機器を利用することにより、コストパフォーマンスに優れ、かつ利便性・使い勝手性に優れたマイクロ分析装置を実現することができる。
【０２８６】
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、必ずしも前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。
【実施例】
【０２８７】
次に、実施例により本発明の説明を行うが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０２８８】
〔実施例１〕
本実施例は、前記実施の形態１に関するものである。図９に、本実施例に関するマイクロ分析チップ１０３の構造を示す。
【０２８９】
本実施例のマイクロ分析チップ１０３は、図９に示すように、メイン流路１、第１導入流路２、第１排出流路３、第２導入流路４、第１液導入孔５、第２液導入孔６、開放孔７、第１液排出部８及び反応検出部１３を備えている。
【０２９０】
第１導入流路２、第１排出流路３及び第２導入流路４は、メイン流路１にそれぞれ接続されている。また、第１導入流路２の一端には、第１液導入孔５が、第１排出流路３の排出側には、第１液排出部８が、そして、第２導入流路４の一端には、第２液導入孔６が、それぞれ接続されている。また、反応検出部１３はメイン流路１の内部に備えられており、開放孔７はメイン流路１の終端に接続されている。
【０２９１】
第１導入流路２及び第１排出流路３は、メイン流路１の反応検出部１３に対して、開放孔７と反対側に、メイン流路１と接続されている。
【０２９２】
第１導入流路２、第１排出流路３、及び第２導入流路４は、作動電極と参照電極からなるエレクトロウェッティングバルブを備えている。
【０２９３】
前記のマイクロ分析チップ１０３は、前記の実施の形態１と同様に、流路用の凹形状の溝が形成されているＰＤＭＳからなる第１基板１５とガラスからなる第２基板１６とで構成されている。
【０２９４】
第１基板１５内の溝の形成は、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に、ＰＤＭＳ（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ＰＤＭＳを分離させ、ＰＤＭＳを縦１５ｍｍ、横３０ｍｍ、厚み２ｍｍに整形し、第１基板１５を作製した。
【０２９５】
第１基板１５のメイン流路１の幅を６００μｍ、開閉バルブ用の作動電極部以外の第１導入流路２、第１排出流路３、及び第２導入流路４の幅を３００μｍ、開閉バルブ用の作動電極部の第１導入流路２、第１排出流路３、及び第２導入流路４の幅を５０μｍに設定した。流路高さは全て５０μｍとした。
【０２９６】
第１基板１５の開放孔用の貫通孔、第１液導入孔５、第１液導入孔５、第３液導入孔５２用の貫通孔は、それぞれ、直径が２ｍｍで、ポンチ加工によって形成した。また、第１液排出部８は、第１基板１５を貫通した形状をしており、金型により形成した。
【０２９７】
第２基板１６は、厚み６００μｍのガラス基板をダイシングソーで縦１７ｍｍ、横３４ｍｍに切断して作製した。
【０２９８】
第２基板には、予め、反応検出部１３、エレクトロウェッティングバルブ用の作動電極２０、２１、７３、エレクトロウェッティングバルブ用の参照電極２２、２３、７４、電極パッド３０、引き出し電極３４、疎水部１１を作製した。
【０２９９】
反応検出部１３の一部である検出用作用電極（分析部）７０、検出用対向電極（分析部）７２、エレクトロウェッティングバルブ用の作動電極２０、２１、７３の作製は、フォトリソ法でレジストをパターニング後、スパッタ法によってチタンを積層したチタン層５０ｎｍ、金を積層した金層１００ｎｍを形成した後、リフトオフ法によってパターニングして形成した。
【０３００】
反応検出部１３の一部である検出用参照電極（分析部）７１、エレクトロウェッティングバルブ用の参照電極２２、２３、７４は、フォトリソ法でレジストをパターニング後、スパッタ法によって銀を積層した銀層を１μｍ形成し、リフトオフ法によってパターニングして参照電極を形成した。参照電極を作製後、銀の表面の塩化処理を行い、銀／塩化銀層の参照電極を作製した。塩化処理は、０．１Ｍの塩酸中で電極１５３に＋１００ｍＶ、５０秒間の電圧印加を行う条件で行った。
【０３０１】
作製された反応検出部１３とポテンショスタットを接続することによって、反応検出部１３へ導入された電気的に活性のある物質の電気化学測定を行った。
【０３０２】
更に、エレクトロウェッティングバルブ用の作動電極２０、２１、７３及びメイン流路１と開放孔７との接続部の疎水部１１に、テトラフルオロエチレンからなる疎水性膜を形成した。フォトリソ法によりレジストをパターニング後に、テトラフルオロエチレンで被覆して疎水性膜を形成し、リフトオフ法によってレジスト及びレジスト上に形成された疎水性膜を除去する方法で形成した。
【０３０３】
以上のようにして作製した第１基板１５と第２基板１６とを自己吸着作用を利用して貼り合わせ、第１液排出部８に、セラミックス製の吸収体９を載置し、実施例１にかかるマイクロ分析チップ１０３を完成させた。
【０３０４】
本実施例では、エレクトロウェッティングバルブの作動電極を、金薄膜上に疎水性膜を形成した構成を用いたが、金薄膜のみを形成する構成としてもよい。金表面を自然空気に曝すと、表面にカーボン堆積物などからなる接触角６０°〜８５°の薄膜が形成され、作動電極として機能させることができる。
【０３０５】
〔比較例１〕
比較例１のマイクロ分析チップ２００の構造を図１２に示す。図１２に示すように、第１導入流路２が、メイン流路１の反応検出部１３に対して、第１排出流路３及び開放孔７と反対側に、メイン流路１と接続されている以外は、前記実施例１と同様にして、比較例１にかかるマイクロ分析チップ２００を作製した。
【０３０６】
（送液試験、免疫分析１）
実施例１にかかるマイクロ分析チップ１０３を用いて、溶液を流す試験を行った。
【０３０７】
先ず、前処理後の血液サンプルと酵素標識抗体の混合液（第１の液体４０）を第１液導入孔５に、基質溶液（第２の液体４１）を第２液導入孔６に、それぞれ２μＬ注入した。注入した溶液は、毛細管現象により導入流路を移動し、導入流路内の開閉バルブ用の作動電極に達した時点で停止した。
【０３０８】
続いて、作動電極７３と参照電極７４の間に電圧印加することにより、第１導入流路２の第５開閉バルブがＯＮし、第１の液体４０が、毛細管力によって、第１導入流路２を通り、開放孔７に向かい、メイン流路１に移動し、メイン流路１内に充填し停止した。印加した電圧は２．５Ｖとした。
【０３０９】
次に、作動電極２０と参照電極２２の間に２．５Ｖの電圧を印加することにより、第１排出流路３の第１開閉バルブがＯＮし、第１液導入孔５に残った第１の液体４０が、毛細管力によって、第１排出流路３を通り、第１液排出部８に排出された。
【０３１０】
続いて、メイン流路１の内部に充填された第１の液体４０が、第１排出流路３を通り、第１液排出部８に排出された。第１排出流路３がメイン流路１の反応検出部１３に対して開放孔７と反対側に接続され、メイン流路１の溝幅の最小値が第１導入流路２及び第１排出流路３の溝幅の最小値より大きいため、開放孔７から空気が導入されやすくなり、第１の液体４０がメイン流路１内に液残りすること無く排出することができた。
【０３１１】
また、第１液排出部８に吸収体９を備える構造にすることにより、毛細管力のみでの排出に比べ、排出速度を速くすることができた。さらに、メイン流路１と開放孔７との接続部に、外壁面の全部又は一部が疎水性である疎水部１１が設けられた構造により、開放孔７への溶液の進入を防止することができ、より安定に送液することが可能であった。
【０３１２】
次に、作動電極２１と参照電極２３の間に２．５Ｖの電圧を印加することにより、第２導入流路４の第２開閉バルブがＯＮし、第２の液体４１が、毛細管力によって、第２導入流路４を通り、メイン流路１に移動し、メイン流路１内に充填され停止した。
【０３１３】
第１の液体４０及び第２の液体４１は、注入する溶液量にかかわらず、メイン流路１の反応検出部１３を通過する溶液量が一定であり、定量的に反応及び／又は検出を行うことが可能となった。したがって、２つの溶液に対して、定量的に反応及び／又は検出を行うことが外部ポンプ等を用いることなく可能となった。
【０３１４】
また、エレクトロウェッティングバルブの作動電極を、金薄膜のみを形成する構成とした場合も、同様の送液動作を行うことができた。この場合、金薄膜上に疎水性膜を形成した構成と比べて、作動電極と参照電極の間の印加電圧が低減され、印加電圧は１．０Ｖとした。
【０３１５】
他方、比較例１のマイクロ分析チップ２００では、第１液導入孔５に残った第１の液体４０が第１液排出部８に排出されるまでは実施例１と同様であった。しかし、メイン流路１の内部に充填された第１の液体４０が第１液排出部８に排出される際に、開放孔７から空気が導入されることにより、メイン流路１の内部に第１の液体４０の液残りが発生し、安定に排出することができなかった。
【０３１６】
以上により、実施例１にかかるマイクロ分析チップ１０３が、２つの溶液に対して、外部のポンプ等を用いることなく、毛細管力により安定に送液でき、定量的に反応及び／又は検出できることを確認できた。
【０３１７】
次に、実施例１にかかるマイクロ分析チップ１０３を用いて、免疫分析法による特定タンパク質の測定を行った。なお、以下の説明では、単位記号「Ｌ」は、「ｌ（リットル）」であり、単位記号「Ｍ」は、「ｍｏｌ／ｌ（モル／リットル）」を意味する。
【０３１８】
特定タンパク質として濃度が１００ｎｇ／ｍＬのアディポネクチン（Ｒ＆Ｄ社製 １０６５ＡＰ）のサンプル液を用意し、下記の手順で測定を行った。
（１）予め、メイン流路１の内部の検出用作用電極７０に、抗体（Ｒ＆Ｄ社製 ＭＡＢ１０６５１）を固体させた。抗体の固定方法は、３７℃で１０分間インキュベーションし物理吸着固定により行った。
（２）第１導入流路２から、アディポネクチン（１００ｎｇ／ｍＬ）と酵素（ＡＬＰ）標識抗体（２．５μｇ／ｍＬ）との混合液（１μＬ、２．５μＬ、４μＬ）を、メイン流路１に導入し、３分間停止後、第１排出流路３より排出。
（３）第２導入流路４から、基質（ｐＡＰＰ（p-Aminophenyl phospphate））溶液（１ｍＭ）２μＬを、メイン流路１に導入し、停止。
（４）３分後に、酵素と基質とが反応して生成されるｐＡＰ（p-Aminophenol）を、検出部電極で電気化学的（サイクリックボルタンメトリー法）検出を行い、ピーク電流値のアディポネクチンのサンプル量依存性を測定した。
【０３１９】
実施例１にかかるマイクロ分析チップ１０３の場合、ピーク電流値は、アディポネクチン溶液のサンプル量が１〜4μＬの範囲でほぼ一定の電流値が得られた。一方、比較例１のマイクロ分析チップ２００で同様の測定を行った場合、同じ濃度でも、アディポネクチン溶液のサンプル量により、電流値が変わってしまった。
【０３２０】
以上の結果から、本発明により、免疫分析法による特定タンパク質の濃度測定を、注入するサンプル量に拠らず、簡便かつ短時間に行うことが可能であることがわかる。
【０３２１】
〔実施例２〕
本実施例は、前記実施の形態２にかかるものである。図１０に、本実施例にかかるマイクロ分析チップ１０４の構造を示す。
【０３２２】
本実施例によるマイクロ分析チップ１０４は、第３導入流路５０及び第２排出流路５１を備えること以外は、前記実施の形態１と同様である。
【０３２３】
前記実施の形態１と同様にして実施例２のマイクロ分析チップ１０４を作製した。
【０３２４】
第２排出流路５１は、メイン流路１の反応検出部１３に対して、開放孔７及び第３導入流路５０と反対側に、メイン流路１と接続されている。
【０３２５】
第３導入流路５０と第２排出流路５１は、作動電極と参照電極からなるエレクトロウェッティングバルブを備えている。
【０３２６】
バルブ用作動電極部以外の第３導入流路５０、第２排出流路５１の幅を３００μｍ、バルブ用作動電極部の第３導入流路５０、第２排出流路５１の幅を５０μｍに設定した。流路高さは５０μｍとした。
【０３２７】
液導入孔用の貫通孔は、直径が２ｍｍで、第２液排出部５３は、第１基板１５を貫通した形状をしており、セラミックス製の吸収体５４を第２液排出部５３に載置した。
【０３２８】
本実施例では、エレクトロウェッティングバルブの作動電極を、金薄膜上に疎水性膜を形成した構成を用いたが、金薄膜のみを形成する構成としてもよい。金表面を自然空気に曝すと、表面にカーボン堆積物などからなる接触角６０°〜８５°の薄膜が形成され、作動電極として機能させることができる。
【０３２９】
〔比較例２〕
比較例２のマイクロ分析チップ２０１の構造を図１３に示す。図１３に示すように、第１導入流路２が、メイン流路１の反応検出部１３に対して、第１排出流路３及び開放孔７と反対側に、メイン流路１と接続されている以外は、前記実施例２と同様にして、比較例２にかかるマイクロ分析チップ２０１を作製した。
【０３３０】
（送液試験、免疫分析２）
実施例２にかかるマイクロ分析チップ１０４を用いて、溶液を流す試験を行った。
【０３３１】
先ず、前処理後の血液サンプルと酵素標識抗体の混合液（第１の液体４０）を第１液導入孔５に、基質溶液（第２の液体４１）を第２液導入孔６に、洗浄溶液（第３の液体４２）を第３液導入孔５２に、それぞれ２μＬ注入した。注入した溶液は、毛細管現象により第３導入流路５０を移動し、第３導入流路５０の内部の開閉バルブ用の作動電極に達した時点で停止した。
【０３３２】
続いて、作動電極７３と参照電極７４の間に電圧印加することにより、第１導入流路２の第５開閉バルブがＯＮし、第１の液体４０が、毛細管力によって、第１導入流路２を通り、開放孔７に向かい、メイン流路１に移動し、メイン流路１の内部に充填し停止した。印加した電圧は２．５Ｖとした。
【０３３３】
次に、作動電極２０と参照電極２２の間に２．５Ｖの電圧を印加することにより、第１排出流路３の第１開閉バルブがＯＮし、第１液導入孔５に残った第１の液体４０が、毛細管力によって、第１排出流路３を通り、第１液排出部８に排出された。
【０３３４】
続いて、メイン流路１内に充填された第１の液体４０が、第１排出流路３を通り、第１液排出部８に排出された。第１排出流路３がメイン流路１の反応検出部１３に対して開放孔７と反対側に接続され、メイン流路１の溝幅の最小値が第１導入流路２及び第１排出流路３の溝幅の最小値より大きいため、開放孔７から空気が導入されやすくなり、第１の液体４０がメイン流路１内に液残りすること無く排出することができた。また、第１液排出部８に吸収体９を備える構造にすることにより、毛細管力のみでの排出に比べ、排出速度を速くすることができた。さらに、メイン流路１と開放孔７との接続部に、外壁面の全部又は一部が疎水性である疎水部１１が設けられた構造により、開放孔７への溶液の進入を防止することができ、より安定に送液することが可能であった。
【０３３５】
次に、作動電極６０と参照電極６２の間に２．５Ｖの電圧を印加することにより、第３導入流路５０の第３開閉バルブがＯＮし、第３の液体４２が、毛細管力によって、第３導入流路５０を通り、メイン流路１に移動し、メイン流路１の内部に充填された。
【０３３６】
次に、作動電極６１と参照電極２２との間に２．５Ｖの電圧を印加することにより、第２排出流路５１の第４開閉バルブがＯＮし、第３導入流路５０及びメイン流路１内の第３の液体４２が、順次、毛細管力によって、第２排出流路５１を通り、第２液排出部５３に排出された。第２排出流路５１が、メイン流路１の反応検出部１３に対して、第３導入流路５０と反対側に、メイン流路１と接続されているため、第３の液体４２は、全て、メイン流路１の反応検出部１３を通過した。
【０３３７】
第２排出流路５１が、メイン流路１の反応検出部１３に対して、開放孔７と反対側に接続され、メイン流路１の溝幅の最小値が第３導入流路５０及び第２排出流路５１の溝幅の最小値より大きいため、開放孔７から空気が導入されやすくなり、第２の液体４１がメイン流路１の内部に液残りすること無く排出することができた。また、第２液排出部５３に吸収体５４を備える構造にすることにより、毛細管力のみでの排出に比べ、排出速度を速くすることができた。
【０３３８】
次に、作動電極２１と参照電極２３との間に２．５Ｖの電圧を印加することにより、第２導入流路４の第２開閉バルブがＯＮし、第２の液体４１が、毛細管力によって、第２導入流路４を通り、メイン流路１に移動し、メイン流路１内に充填され停止した。
【０３３９】
第１の液体４０及び第２の液体４１は、注入する溶液量にかかわらず、メイン流路１の反応検出部１３を通過する溶液量が一定であり、定量的に反応及び／又は検出を行うことが可能となった。したがって、２つの溶液に対して、定量的に反応及び／又は検出を行い、且つ、他の１つの溶液に対して、注入した全ての液を反応検出部１３を通過させることが、外部ポンプ等を用いることなく可能となった。
【０３４０】
また、エレクトロウェッティングバルブの作動電極を、金薄膜のみを形成する構成とした場合も、同様の送液動作を行うことができた。この場合、金薄膜上に疎水性膜を形成した構成と比べて、作動電極と参照電極の間の印加電圧が低減され、印加電圧は１．０Ｖとした。
【０３４１】
他方、比較例２のマイクロ分析チップ２０１では、第１液導入孔５に残った第１の液体４０が第１液排出部８に排出されるまでは実施例１と同様であった。しかし、メイン流路１の内部に充填された第１の液体４０が第１液排出部８に排出される際に、開放孔７から空気が導入されたため、メイン流路１の内部に第１の液体４０の液残りが発生し、安定に排出することができなかった。さらに、第３の液体４２が第２液排出部５３に排出される際にも、メイン流路１の内部に第３の液体４２の液残りが発生し、安定に排出することができなかった。
【０３４２】
以上により、実施例２にかかるマイクロ分析チップ１０４が、３つの溶液に対して、外部ポンプ等を用いることなく、毛細管力により安定に送液でき、且つ、２つの溶液に対して、定量的に反応及び／又は検出できることを確認できた。
【０３４３】
次に、実施例２にかかるマイクロ分析チップ１０４を用いて、免疫分析法による特定タンパク質の測定を行った。
【０３４４】
特定タンパク質として濃度が１００ｎｇ／ｍＬのアディポネクチン（Ｒ＆Ｄ社製 １０６５ＡＰ）のサンプル液を用意し、下記の手順で測定を行った。
（１）予め、メイン流路１の内部の検出用作用電極７０に、抗体（Ｒ＆Ｄ社製 ＭＡＢ１０６５１）を固定させた。抗体の固定方法は、３７℃で１０分間インキュベーションし物理吸着固定により行った。
（２）第１導入流路２から、アディポネクチン（１００ｎｇ／ｍＬ）と酵素（ＡＬＰ）標識抗体（２．５μｇ／ｍＬ）の混合液（１μＬ、２．５μＬ、４μＬ）を、メイン流路１に導入し、３分間停止後、第１排出流路３より排出。
（３）第３導入流路５０から、洗浄用のトリス緩衝溶液（ＴＨＡＭ（tris hydroxymethyl aminomethane）：１０ｍＭ、ＮａＣｌ：１３７ｍＭ、ＭｇＣｌ：１ｍＭ、ＰＨ９．０）２μＬを、メイン流路１に導入し、排出。
（４）第２導入流路４から、基質（ｐＡＰＰ（p-Aminophenyl phospphate））溶液（１ｍＭ）２μＬを、メイン流路１に導入し、停止。
（５）３分後に、酵素と基質とが反応して生成されるｐＡＰ（p-Aminophenol）を、検出部電極で電気化学的（サイクリックボルタンメトリー法）検出を行い、ピーク電流値のアディポネクチン溶液のサンプル量依存性を測定した。
【０３４５】
この測定結果を、図１４に示す。図中の黒丸が、実施例２にかかるマイクロ分析チップ１０４によるピーク電流値の測定結果で、アディポネクチン溶液のサンプル量が１〜４μＬの範囲でほぼ一定の電流値が得られた。一方、図中の白丸が、比較例２のマイクロ分析チップ２０１によるピーク電流値の測定結果で、この場合、同じ濃度でも、アディポネクチン溶液のサンプル量により、電流値が変わってしまった。
【０３４６】
以上の結果から、本発明により、免疫分析法による特定タンパク質の濃度測定を、注入するサンプル量に拠らず、簡便かつ短時間に行うことが可能であることがわかる。
【０３４７】
本発明は上述した実施の形態や実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、前記した各実施の形態に記載された技術要素を組み合わせた構成とすることもできる。
【０３４８】
なお、本発明は、以下のようにも表現できる。
【０３４９】
すなわち、本発明に係るマイクロ分析チップは、外部に開放された開放孔に接続され、反応部及び／又は検出部を備えたメイン流路と、第１液導入孔に接続され、前記メイン流路に接続された第１導入流路と、第１液排出部に接続され、前記メイン流路に接続された第１排出流路と、少なくとも備え、前記第１導入流路及び前記第１排出流路が、前記メイン流路の反応部及び／又は検出部に対して、前記開放孔と反対側に、前記メイン流路と接続されていることを特徴としている。
【０３５０】
また、前記マイクロ分析チップは、外部に開放された第２液導入孔に接続され、前記メイン流路に接続された第２導入流路を少なくとも備え、前記第１排出流路に液体の流れを制御する第１開閉バルブ、前記第２導入流路に液体の流れを制御する第２開閉バルブ、がそれぞれ設けられていることを特徴としている。
【０３５１】
また、前記マイクロ分析チップは、外部に開放された第３液導入孔に接続され、前記メイン流路に接続された第３導入流路を少なくとも備え、前記第３導入流路に液体の流れを制御する第３開閉バルブ、が設けられており、前記第３導入流路が、液体の流れる方向において、前記メイン流路の反応部及び／又は検出部に対して、前記第１排出流路と反対側に、前記メイン流路と接続されていることを特徴としている。
【０３５２】
また、前記マイクロ分析チップは、各流路において、内壁面の少なくとも一部が親水性であり、毛細管力を駆動力として送液を行う、ことを特徴としている。
【０３５３】
また、前記マイクロ分析チップは、前記第１液排出部に吸収体が備えられていることを特徴としている。
【０３５４】
また、前記マイクロ分析チップは、外部に開放された第２液排出部に接続され、前記メイン流路に接続された第２排出流路を少なくとも備え、前記第２排出流路に液体の流れを制御する第４開閉バルブが設けられており、前記第２排出流路が、液体の流れる方向において、前記メイン流路の反応部及び／又は検出部に対して、前記開放孔及び前記第３導入流路と反対側に、前記メイン流路と接続されていることを特徴としている。
【０３５５】
また、前記マイクロ分析チップは、前記第２液排出部に吸収体が備えられている、ことを特徴としている。
【０３５６】
また、前記マイクロ分析チップは、少なくとも前記各流路用の溝が形成された第１基板と、前記第１基板を蓋する第２基板と、を有し、前記第１基板と前記第２基板とが重ね合わされて前記各流路が構成されていることを特徴としている。
【０３５７】
また、前記マイクロ分析チップは、前記第１基板に形成された溝は、三つの壁面を有する凹形状であることを特徴としている。
【０３５８】
また、前記マイクロ分析チップは、前記第１基板は、疎水性材料からなり、
前記第２基板は、親水性材料からなることを特徴としている。
【０３５９】
また、前記マイクロ分析チップは、前記第１基板はポリジメチルシロキサンからなり、前記第２基板はガラスからなることを特徴としている。
【０３６０】
また、前記マイクロ分析チップは、前記メイン流路の平均溝幅をＷ１とし、前記第１導入流路の平均溝幅をＷ２としたとき、Ｗ２＜Ｗ１が成立する構造であることを特徴としている。
【０３６１】
また、前記マイクロ分析チップは、少なくとも前記各流路用の溝の側壁部が形成された中間層と、前記中間層の溝部を両面から蓋する第２基板及び第３基板と、を有し、前記第３基板と前記中間層と前記第２基板が重ね合わされて前記各流路が構成されていることを特徴としている。
【０３６２】
また、前記マイクロ分析チップは、前記中間層は、疎水性材料からなることを特徴としている。
【０３６３】
また、前記マイクロ分析チップは、前記メイン流路の平均溝幅をＷ１とし、前記第１導入流路の平均溝幅をＷ２としたとき、Ｗ２＜Ｗ１が成立する構造であることを特徴としている。
【０３６４】
また、前記マイクロ分析チップは、前記メイン流路と前記開放孔との接続部に、外壁面の全部又は一部が疎水性である疎水部が設けられていることを特徴としている。
【０３６５】
また、前記マイクロ分析チップは、前記開閉バルブが、それぞれエレクトロウェッティングバルブであることを特徴としている。
【０３６６】
また、前記マイクロ分析チップは、前記開閉バルブの作動電極が、導電性薄膜からなることを特徴としている。
【０３６７】
また、前記マイクロ分析チップは、前記開閉バルブの作動電極が、導電性薄膜と該導電性薄膜上に形成された薄膜とからなることを特徴としている。
【０３６８】
また、前記マイクロ分析チップは、前記薄膜の厚みが、１００ｎｍ以下であることを特徴としている。
【０３６９】
また、前記マイクロ分析チップは、２５℃で比抵抗が１８ＭΩ・ｃｍである純水に対する前記薄膜の接触角が、８０°以上であることを特徴としている。
【０３７０】
また、前記マイクロ分析チップは、前記薄膜が、フッ素含有物質又はチオール基を含む物質からなることを特徴としている。
【０３７１】
また、本発明に係るマイクロ分析装置は、前記マイクロ分析チップを必須要素として備えることを特徴としている。
【０３７２】
また、本発明に係るマイクロ分析方法は、マイクロ分析チップの送液方法前期マイクロ分析チップを用い、第１液導入孔から導入した溶液を、第１導入流路を通り、開放孔に向かい、メイン流路に移動し、メイン流路内に充填させ、次に、第１液導入孔に残った溶液を、第１排出流路を通り、第１液排出部に排出させ、その後、メイン流路内に充填された溶液を、第１排出流路を通り、第１液排出部に排出させることを特徴としている。
【０３７３】
また、本発明の溶液の送液方法は、一端が外部に開放された開放孔に接続されているメイン流路と、一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第１液導入孔が形成された第１導入流路と、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出が可能な第１排出流路と、前記第１排出流路に設けられた溶液の流れを調整する第１開閉バルブと、一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第２液導入孔が形成された第２導入流路と、前記第２導入流路に設けられた溶液の流れを調整する第２開閉バルブと、一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第３液導入孔が形成された第３導入流路と、前記第３導入流路に設けられた溶液の流れを調整する第３開閉バルブと、前記第３導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出が可能な第２排出流路と、前記第３導入流路に設けられた溶液の流れを調整する第４開閉バルブと、前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を分析する分析部とを備えており、前記第１導入流路及び前記第１排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられていると共に、前記第３導入流路が、前記メイン流路において前記分析部に対して前記第１排出流路と異なる側に設けられているマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法であって、前記第１液導入孔、前記第２液導入孔、及び前記第３導入流路に溶液を注入し、前記第１液導入孔に注入された溶液を、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第１導入ステップと、前記第１導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第１充填ステップと、前記第１開閉バルブを開いて、前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出を促し、前記第１液導入孔に残存する溶液を、前記第１排出流路から排出する第１排出ステップと、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を、前記第１排出流路から排出する排出する第２排出ステップと、前記第１開閉バルブを閉じ、前記第３開閉バルブを開いて、前記第３液導入孔に注入された溶液を、前記第３導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第２導入ステップと、前記第２導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第２充填ステップと、前記第４開閉バルブを開いて、前記第２充填ステップにおいて充填された溶液及び前記第３液導入孔に残存する溶液を前記第２排出流路から排出する第３排出ステップと、前記第４開閉バルブを閉じ、前記第２開閉バルブを開いて、前記第２液導入孔に注入された溶液を、前記第２導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第３導入ステップとを含んでいても良い。
【０３７４】
なお、以上に説明したように、本発明によると、ポンプやバルブ等の外部の動力源を必要とせず、簡単な構成により、少量の溶液を定量的に秤取することが可能な流路構造を有するマイクロ分析チップを提供することができる。特に、開閉バルブを組み込んだ本発明のマイクロ分析チップは、簡素な構造であるのにもかかわらず、使用する溶液を定量的に扱うことができ、正確な分析を行うことができるので、極めて有用である。本発明にかかるマイクロ分析チップは、特に、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使用するマイクロ分析チップ及び装置の簡素化・コンパクト化を図るのに極めて有用であり、その産業上の利用価値は大きい。
【産業上の利用可能性】
【０３７５】
本発明は、医療分野、生化学分野、アレルゲンなどの測定分野等における分析装置の簡素化・コンパクト化に利用することができる。
【符号の説明】
【０３７６】
１ メイン流路
２ 第１導入流路（導入流路）
３ 第１排出流路（排出流路）
４ 第２導入流路
５ 第１液導入孔（液導入孔）
６ 第２液導入孔
７ 開放孔
８ 第１液排出部
５３ 第２液排出部
９、５４ 吸収体
１１ 疎水部（堰止部）
１３ 反応検出部（分析部）
１５ 第１基板
１６ 第２基板（第３基板）
１７ 第３基板（第４基板）
１８ 中間層（流路形成層）
２０ 作動電極（電極、第１開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）
２１ 作動電極（電極、第２開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）
６０ 作動電極（電極、第３開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）
６１ 作動電極（電極、第４開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）
７３ 作動電極
２２ 参照電極（電極、第１開閉バルブ、第４開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）
２３ 参照電極（電極、第２開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）
６２ 参照電極（電極、第３開閉バルブ、エレクトロウェッティングバルブ）
７４ 参照電極
３０ 電極パッド
３４ 引き出し電極
４０ 第１の液体（溶液）
４１ 第２の液体（溶液）
４２ 第３の液体（溶液）
５０ 第３導入流路
５１ 第２排出流路
５２ 第３液導入孔
７０ 検出用作用電極（分析部）
７１ 検出用参照電極（分析部）
７２ 検出用対向電極（分析部）
１００ マイクロ分析チップ
１０１ マイクロ分析チップ
１０２ マイクロ分析チップ
１０３ マイクロ分析チップ（実施例１）
１０４ マイクロ分析チップ（実施例２）
２００ マイクロ分析チップ（比較例１）
２０１ マイクロ分析チップ（比較例２）
４００ 第１基板
４０１ 液導入口
４０２ 流路
４０３ 液排出口
４０４ 第２基板
４０５ 作動電極
４０６ 参照電極
４０７ 疎水性膜
４０８ 溶液
４１０ 第１の流路
４１１ 第２の流路
４１２ 第３の流路
２３０１ 制御用ハンディ機器
２３０２ マイクロ分析チップ
２３０３ チップ接続口
２３０４ 表示部
２３０５ 入力部
２３０６ 外部接続端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が外部に解放された開放孔に接続されているメイン流路と、
溶液を前記メイン流路の内部に導入する第１導入流路と、
前記メイン流路の内部に導入された溶液を排出する第１排出流路と、
前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を、当該メイン流路の内部で分析する分析部とを備えており、
前記第１導入流路及び前記第１排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられていることを特徴とするマイクロ分析チップ。
【請求項２】
前記メイン流路、前記第１導入流路、及び前記第１排出流路のそれぞれは、毛細管力を駆動力として送液を行うことができるように、流路内面の少なくとも一部が親水性材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項３】
前記第１排出流路における溶液の排出側である第１液排出部に溶液を吸収する吸収体が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項４】
溶液を堰き止める堰止部が、前記一端と前記分析部との間に設けられていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項５】
前記堰止部が、疎水性材料で構成されていることを特徴とする請求項４に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項６】
前記堰止部が、エレクトロウェッティングバルブで構成されていることを特徴とする請求項４に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項７】
前記第１排出流路は、溶液の流れを調整する第１開閉バルブを備えており、
前記メイン流路の内部に溶液を導入する第２導入流路を備えており、
前記第２導入流路は、液体の流れを制御する第２開閉バルブを備えていることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項８】
前記メイン流路の内部に溶液を導入する第３導入流路を備えており、
前記第３導入流路は、液体の流れを制御する第３開閉バルブを備えており、
前記第３導入流路が、前記メイン流路において前記分析部に対して前記第１排出流路と異なる側に設けられていることを特徴とする請求項７に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項９】
前記メイン流路の内部に導入された溶液を排出する第２排出流路が設けられており、
前記第２排出流路は、液体の流れを制御する第４開閉バルブを備えており、
前記第２排出流路が、前記メイン流路において前記分析部に対して前記第３導入流路と異なる側に設けられていることを特徴とする請求項８に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１０】
前記第２排出流路における溶液の排出側である第２液排出部に溶液を吸収する吸収体が設けられていることを特徴とする請求項９に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１１】
前記第１開閉バルブ、前記第２開閉バルブ、前記第３開閉バルブ、及び前記第４開閉バルブのうち少なくとも１つが、エレクトロウェッティングバルブで構成されていることを特徴とする請求項９に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１２】
前記エレクトロウェッティングバルブが、導電性薄膜で構成される電極を備えていることを特徴とする請求項６又は１１に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１３】
前記電極上に、前記導電性薄膜と異なる材料で構成された薄膜が設けられていることを特徴とする請求項１２に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１４】
前記薄膜の厚みが、１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１３に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１５】
前記薄膜の常温における純水に対する接触角が８０°以上であることを特徴とする請求項１４に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１６】
前記薄膜がフッ素を含む物質又はチオール基を有する物質で構成されていることを特徴とする請求項１４に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１７】
前記メイン流路を構成するためのメイン流路形成溝、前記第１導入流路を構成するための第１導入流路形成溝、及び、前記第１排出流路を構成するための第１排出流路形成溝が少なくとも形成された第１基板と、
前記第１基板に形成された前記メイン流路形成溝、前記第１導入流路形成溝、及び第１排出流路形成溝のそれぞれを封止する第２基板とを備えていることを特徴とする請求項１から１６までのいずれか１項に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１８】
前記メイン流路を構成するためのメイン流路形成孔、前記第１導入流路を構成するための第１導入流路形成孔、及び、前記第１排出流路を構成するための第１排出流路形成孔が少なくとも形成された流路形成層と、
前記流路形成層に形成された前記メイン流路形成孔、前記第１導入流路形成孔、及び第１排出流路形成孔のそれぞれを、前記流路形成層の一方側から封止する第３基板と、
前記流路形成層に形成された前記メイン流路形成孔、前記第１導入流路形成孔、及び第１排出流路形成孔のそれぞれを、前記流路形成層の他方側から封止する第４基板とを備えていることを特徴とする請求項１から１６までのいずれか１項に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１９】
前記メイン流路、前記第１導入流路、及び第１排出流路のそれぞれの断面が、矩形であることを特徴とする請求項１７、又は１８に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項２０】
前記第１基板は、疎水性材料で構成されており、
前記第２基板は、親水性材料で構成されていることを特徴とする請求項１７に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項２１】
前記第１基板を構成する疎水性材料は、ポリジメチルシロキサンであり、
前記第２基板を構成する親水性材料は、ガラスであることを特徴とする請求項２０に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項２２】
前記メイン流路形成溝の平均溝幅が、前記第１導入流路形成溝の平均溝幅よりも大きいことを特徴とする請求項１７に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項２３】
前記流路形成層は、疎水性材料で構成されていることを特徴とする請求項１８に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項２４】
前記メイン流路形成孔の平均孔幅が、前記第１導入流路形成孔の平均孔幅よりも大きいことを特徴とする請求項１８に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項２５】
請求項１から２４までのいずれか１項に記載のマイクロ分析チップを備えた分析装置。
【請求項２６】
一端が外部に開放された開放孔に接続されているメイン流路と、
一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される液導入孔が形成された導入流路と、
前記導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出が可能な排出流路と、
前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を、当該メイン流路の内部で分析する分析部とを備えており、
前記導入流路及び前記排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられているマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法であって、
前記液導入孔に溶液を注入し、注入された溶液を、前記導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する導入ステップと、
前記導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する充填ステップと、
前記液導入孔に残存する溶液を排出する第１排出ステップと、
前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を排出する第２排出ステップとを含んでいることを特徴とする溶液の送液方法。
【請求項２７】
一端が外部に開放された開放孔に接続されているメイン流路と、
一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第１液導入孔が形成された第１導入流路と、
前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出が可能な第１排出流路と、
前記第１排出流路に設けられた溶液の流れを調整する第１開閉バルブと、
一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第２液導入孔が形成された第２導入流路と、
前記第２導入流路に設けられた溶液の流れを調整する第２開閉バルブと、
前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を、当該メイン流路の内部で分析する分析部とを備えており、
前記第１導入流路及び前記第１排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられているマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法であって、
前記第１液導入孔及び前記第２液導入孔に溶液を注入し、前記第１液導入孔に注入された溶液を、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第１導入ステップと、
前記第１導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端と前記開放孔との間に充填する第１充填ステップと、
前記第１開閉バルブを開いて、前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出を促し、前記第１液導入孔に残存する溶液を排出する第１排出ステップと、
前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を排出する第２排出ステップと、
前記第１開閉バルブを閉じ、前記第２開閉バルブを開いて、前記第２液導入孔に注入された溶液を、前記第２導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第２導入ステップと、
前記第２導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第２充填ステップとを含んでいることを特徴とする溶液の送液方法。
【請求項２８】
一端が外部に開放された開放孔に接続されているメイン流路と、
一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第１液導入孔が形成された第１導入流路と、
前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出が可能な第１排出流路と、
前記第１排出流路に設けられた溶液の流れを調整する第１開閉バルブと、
一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第２液導入孔が形成された第２導入流路と、
前記第２導入流路に設けられた溶液の流れを調整する第２開閉バルブと、
一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第３液導入孔が形成された第３導入流路と、
前記第３導入流路に設けられた溶液の流れを調整する第３開閉バルブと、
前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を、当該メイン流路の内部で分析する分析部とを備えており、
前記第１導入流路及び前記第１排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられていると共に、前記第３導入流路が、前記メイン流路において前記分析部に対して前記第１排出流路と異なる側に設けられているマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法であって、
前記第１液導入孔、前記第２液導入孔、及び前記第３導入流路に溶液を注入し、前記第１液導入孔に注入された溶液を、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第１導入ステップと、
前記第１導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第１充填ステップと、
前記第１開閉バルブを開いて、前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出を促し、前記第１液導入孔に残存する溶液を、前記第１排出流路を介して排出する第１排出ステップと、
前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を排出する第２排出ステップと、
前記第１開閉バルブを閉じ、前記第３開閉バルブを開いて、前記第３液導入孔に注入された溶液を、前記第３導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第２導入ステップと、
前記第２導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第２充填ステップと、
前記第１開閉バルブを開いて、前記第２充填ステップにおいて充填された溶液及び前記第３液導入孔に残存する溶液を、前記第１排出流路を介して排出する第３排出ステップと、
前記第１開閉バルブを閉じ、前記第２開閉バルブを開いて、前記第２液導入孔に注入された溶液を、前記第２導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第３導入ステップとを含んでいることを特徴とする溶液の送液方法。
【請求項１】
一端が外部に解放された開放孔に接続されているメイン流路と、
溶液を前記メイン流路の内部に導入する第１導入流路と、
前記メイン流路の内部に導入された溶液を排出する第１排出流路と、
前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を、当該メイン流路の内部で分析する分析部とを備えており、
前記第１導入流路及び前記第１排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられていることを特徴とするマイクロ分析チップ。
【請求項２】
前記メイン流路、前記第１導入流路、及び前記第１排出流路のそれぞれは、毛細管力を駆動力として送液を行うことができるように、流路内面の少なくとも一部が親水性材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項３】
前記第１排出流路における溶液の排出側である第１液排出部に溶液を吸収する吸収体が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項４】
溶液を堰き止める堰止部が、前記一端と前記分析部との間に設けられていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項５】
前記堰止部が、疎水性材料で構成されていることを特徴とする請求項４に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項６】
前記堰止部が、エレクトロウェッティングバルブで構成されていることを特徴とする請求項４に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項７】
前記第１排出流路は、溶液の流れを調整する第１開閉バルブを備えており、
前記メイン流路の内部に溶液を導入する第２導入流路を備えており、
前記第２導入流路は、液体の流れを制御する第２開閉バルブを備えていることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項８】
前記メイン流路の内部に溶液を導入する第３導入流路を備えており、
前記第３導入流路は、液体の流れを制御する第３開閉バルブを備えており、
前記第３導入流路が、前記メイン流路において前記分析部に対して前記第１排出流路と異なる側に設けられていることを特徴とする請求項７に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項９】
前記メイン流路の内部に導入された溶液を排出する第２排出流路が設けられており、
前記第２排出流路は、液体の流れを制御する第４開閉バルブを備えており、
前記第２排出流路が、前記メイン流路において前記分析部に対して前記第３導入流路と異なる側に設けられていることを特徴とする請求項８に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１０】
前記第２排出流路における溶液の排出側である第２液排出部に溶液を吸収する吸収体が設けられていることを特徴とする請求項９に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１１】
前記第１開閉バルブ、前記第２開閉バルブ、前記第３開閉バルブ、及び前記第４開閉バルブのうち少なくとも１つが、エレクトロウェッティングバルブで構成されていることを特徴とする請求項９に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１２】
前記エレクトロウェッティングバルブが、導電性薄膜で構成される電極を備えていることを特徴とする請求項６又は１１に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１３】
前記電極上に、前記導電性薄膜と異なる材料で構成された薄膜が設けられていることを特徴とする請求項１２に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１４】
前記薄膜の厚みが、１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１３に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１５】
前記薄膜の常温における純水に対する接触角が８０°以上であることを特徴とする請求項１４に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１６】
前記薄膜がフッ素を含む物質又はチオール基を有する物質で構成されていることを特徴とする請求項１４に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１７】
前記メイン流路を構成するためのメイン流路形成溝、前記第１導入流路を構成するための第１導入流路形成溝、及び、前記第１排出流路を構成するための第１排出流路形成溝が少なくとも形成された第１基板と、
前記第１基板に形成された前記メイン流路形成溝、前記第１導入流路形成溝、及び第１排出流路形成溝のそれぞれを封止する第２基板とを備えていることを特徴とする請求項１から１６までのいずれか１項に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１８】
前記メイン流路を構成するためのメイン流路形成孔、前記第１導入流路を構成するための第１導入流路形成孔、及び、前記第１排出流路を構成するための第１排出流路形成孔が少なくとも形成された流路形成層と、
前記流路形成層に形成された前記メイン流路形成孔、前記第１導入流路形成孔、及び第１排出流路形成孔のそれぞれを、前記流路形成層の一方側から封止する第３基板と、
前記流路形成層に形成された前記メイン流路形成孔、前記第１導入流路形成孔、及び第１排出流路形成孔のそれぞれを、前記流路形成層の他方側から封止する第４基板とを備えていることを特徴とする請求項１から１６までのいずれか１項に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項１９】
前記メイン流路、前記第１導入流路、及び第１排出流路のそれぞれの断面が、矩形であることを特徴とする請求項１７、又は１８に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項２０】
前記第１基板は、疎水性材料で構成されており、
前記第２基板は、親水性材料で構成されていることを特徴とする請求項１７に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項２１】
前記第１基板を構成する疎水性材料は、ポリジメチルシロキサンであり、
前記第２基板を構成する親水性材料は、ガラスであることを特徴とする請求項２０に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項２２】
前記メイン流路形成溝の平均溝幅が、前記第１導入流路形成溝の平均溝幅よりも大きいことを特徴とする請求項１７に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項２３】
前記流路形成層は、疎水性材料で構成されていることを特徴とする請求項１８に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項２４】
前記メイン流路形成孔の平均孔幅が、前記第１導入流路形成孔の平均孔幅よりも大きいことを特徴とする請求項１８に記載のマイクロ分析チップ。
【請求項２５】
請求項１から２４までのいずれか１項に記載のマイクロ分析チップを備えた分析装置。
【請求項２６】
一端が外部に開放された開放孔に接続されているメイン流路と、
一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される液導入孔が形成された導入流路と、
前記導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出が可能な排出流路と、
前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を、当該メイン流路の内部で分析する分析部とを備えており、
前記導入流路及び前記排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられているマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法であって、
前記液導入孔に溶液を注入し、注入された溶液を、前記導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する導入ステップと、
前記導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する充填ステップと、
前記液導入孔に残存する溶液を排出する第１排出ステップと、
前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を排出する第２排出ステップとを含んでいることを特徴とする溶液の送液方法。
【請求項２７】
一端が外部に開放された開放孔に接続されているメイン流路と、
一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第１液導入孔が形成された第１導入流路と、
前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出が可能な第１排出流路と、
前記第１排出流路に設けられた溶液の流れを調整する第１開閉バルブと、
一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第２液導入孔が形成された第２導入流路と、
前記第２導入流路に設けられた溶液の流れを調整する第２開閉バルブと、
前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を、当該メイン流路の内部で分析する分析部とを備えており、
前記第１導入流路及び前記第１排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられているマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法であって、
前記第１液導入孔及び前記第２液導入孔に溶液を注入し、前記第１液導入孔に注入された溶液を、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第１導入ステップと、
前記第１導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端と前記開放孔との間に充填する第１充填ステップと、
前記第１開閉バルブを開いて、前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出を促し、前記第１液導入孔に残存する溶液を排出する第１排出ステップと、
前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を排出する第２排出ステップと、
前記第１開閉バルブを閉じ、前記第２開閉バルブを開いて、前記第２液導入孔に注入された溶液を、前記第２導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第２導入ステップと、
前記第２導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第２充填ステップとを含んでいることを特徴とする溶液の送液方法。
【請求項２８】
一端が外部に開放された開放孔に接続されているメイン流路と、
一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第１液導入孔が形成された第１導入流路と、
前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出が可能な第１排出流路と、
前記第１排出流路に設けられた溶液の流れを調整する第１開閉バルブと、
一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第２液導入孔が形成された第２導入流路と、
前記第２導入流路に設けられた溶液の流れを調整する第２開閉バルブと、
一端が前記メイン流路の流路内面に接続され、他端に、前記メイン流路の内部に導入される溶液が注入される第３液導入孔が形成された第３導入流路と、
前記第３導入流路に設けられた溶液の流れを調整する第３開閉バルブと、
前記メイン流路の内部に導入された溶液の特性を、当該メイン流路の内部で分析する分析部とを備えており、
前記第１導入流路及び前記第１排出流路が、共に、前記メイン流路において前記分析部に対して前記開放孔と異なる側に設けられていると共に、前記第３導入流路が、前記メイン流路において前記分析部に対して前記第１排出流路と異なる側に設けられているマイクロ分析チップを用いた溶液の送液方法であって、
前記第１液導入孔、前記第２液導入孔、及び前記第３導入流路に溶液を注入し、前記第１液導入孔に注入された溶液を、前記第１導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第１導入ステップと、
前記第１導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第１充填ステップと、
前記第１開閉バルブを開いて、前記メイン流路の内部に導入された溶液の排出を促し、前記第１液導入孔に残存する溶液を、前記第１排出流路を介して排出する第１排出ステップと、
前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填された溶液を排出する第２排出ステップと、
前記第１開閉バルブを閉じ、前記第３開閉バルブを開いて、前記第３液導入孔に注入された溶液を、前記第３導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第２導入ステップと、
前記第２導入ステップで前記メイン流路の内部に導入された溶液を、前記メイン流路の一端から前記開放孔までの間に充填する第２充填ステップと、
前記第１開閉バルブを開いて、前記第２充填ステップにおいて充填された溶液及び前記第３液導入孔に残存する溶液を、前記第１排出流路を介して排出する第３排出ステップと、
前記第１開閉バルブを閉じ、前記第２開閉バルブを開いて、前記第２液導入孔に注入された溶液を、前記第２導入流路を介して前記メイン流路の内部に導入する第３導入ステップとを含んでいることを特徴とする溶液の送液方法。
【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】
【公開番号】特開２０１１−２５２７６８（Ｐ２０１１−２５２７６８Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２６１６４（Ｐ２０１０−１２６１６４）
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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