マイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置
【課題】１箇所にまとまって存在する液体を、所定の流路に所定のタイミングで所定の速度で、所定の量だけ定量して配分して送液でき、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を提供すること。
【解決手段】液体貯留部に貯留された液体を液体定量部に送液して定量し保持し、送液先の下流流路を外部に開放した状態で、液体定量部に保持された液体を空気で分断して送液する。これによって、１箇所にまとまって存在する液体を、所定の流路に所定のタイミングで所定の速度で、所定の量だけ定量して配分して送液でき、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【解決手段】液体貯留部に貯留された液体を液体定量部に送液して定量し保持し、送液先の下流流路を外部に開放した状態で、液体定量部に保持された液体を空気で分断して送液する。これによって、１箇所にまとまって存在する液体を、所定の流路に所定のタイミングで所定の速度で、所定の量だけ定量して配分して送液でき、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置に関し、特に、遺伝子増幅反応、抗原抗体反応などによる生体物質の検査・分析、その他の化学物質の検査・分析、有機合成等による目的化合物の化学合成などに用いられるマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシン技術および超微細加工技術を駆使することにより、従来の試料調製、化学分析、化学合成などを行うための装置、手段（例えばポンプ、バルブ、流路、センサーなど）を微細化して１チップ上に集積化した分析用チップ（以下、マイクロ検査チップと言う）が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これは、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）、バイオリアクタ、ラブ・オン・チップ（Ｌａｂ−ｏｎ−ｃｈｉｐｓ）、バイオチップとも呼ばれ、医療検査・診断分野、環境測定分野、農産製造分野でその応用が期待されている。特に、遺伝子検査に見られるように煩雑な工程、熟練した手技、機器類の操作が必要とされる場合には、自動化、高速化および簡便化に優れたマイクロ検査チップは、コスト、必要試料量、所要時間のみならず、時間および場所を選ばない分析を可能とするので、その恩恵は多大と言える。
【０００４】
上記のようなマイクロ検査チップでは、検査に用いられる検体や試薬を、必要に応じて正確に分割し、定量し、必要なタイミングで必要な場所に送液することが重要である。検体や試薬を精度良く分割、定量し、タイミングよく送液できないと、反応およびその検出結果に多大の影響が生ずる。
【０００５】
そこで、特許文献２には、第１の流路に導入された液体が、第１の流路と第２の流路とを繋ぐ第３の流路内に毛細管現象によって引き込まれ、第１の流路内の液体を取り除いた後に第３の流路内の液体を第２の流路に送液することで、第３の流路の容積に応じた体積の液滴を作成する液体の定量方法が開示されている。さらに、複数の流路への液体の分割、定量方法についても開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、チップを回転させることで発生する遠心力を用いて、チップ内の液体を移動させ、流路の容積で液量を分割、定量する方法が開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献４には、複数のポンプやバルブ構造部、反応容器を配して、これを適宜選択することによりバルブやポンプの制御を行って送液するマイクロチップが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２８５８９号公報
【特許文献２】特開２００２−３５７６１６号公報
【特許文献３】特表２０００−５１４９２８号公報
【特許文献４】特開２００３−９４３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２で提案された方法では、液体を定量するためだけに３本の流路が必要であり、マイクロ検査チップの構造が複雑となる。また、第１の流路の液体を取り除く工程と、第３の流路内の液体を第２の流路に送液する工程とを切り替える時に、送液ポンプの力を切り替えるか、第１の流路の末端を送液工程の途中で封止する等の工夫が必要であり、マイクロ検査チップの動作が複雑になる。さらに、分割、定量後も各流路が連通されたままなので、分割された各液体を個別に独立して送液することができない、という問題がある。
【０００９】
また、特許文献３で提案された方法では、全ての流路で同時に遠心力による送液が行われるために、流路毎に個別に分割、定量、送液することができない、という問題がある。さらに、回転中心から外側に向かう方向に流路を配置する必要があるため、流路の配置の自由度が小さい、という問題もある。
【００１０】
さらに、特許文献４で提案された方法では、個別に存在している任意の試液を、それぞれ個別に制御して選択的に送液することは開示されているが、１箇所に貯留された検体や試液を正確に定量し、かつ、分割する方法については示されていない。
【００１１】
特に、外部からマイクロ検査チップに注入されることの多い検体は、複数箇所に分けて注入することは煩わしく、注入漏れの可能性も高いので、１箇所に注入して、マイクロ検査チップ内部で定量、分配されることが望ましい。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、１箇所にまとまって存在する検体や試薬等の液体を、所定の流路に所定のタイミングで所定の速度で、所定の量だけ定量して配分して送液でき、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【００１４】
１．液体を貯留する液体貯留部と、
前記液体貯留部に貯留された前記液体を定量して保持する液体定量部と、
前記液体貯留部と前記液体定量部とを連通させる接続流路と、
前記液体貯留部に外部から流体を導入する第１の流体導入路と、
前記接続流路に連通され、前記接続流路に流体を導入する第２の流体導入路と、
前記液体定量部に連通された分岐部と、
前記分岐部に連通された複数の分岐流路と、
複数の前記分岐流路に連通された複数の下流流路と、
複数の前記下流流路に連通され、複数の前記下流流路を外部に開放または閉鎖する複数の下流流路開閉手段とを備えたことを特徴とするマイクロ検査チップ。
【００１５】
２．前記分岐部に連通された排気流路と、
前記排気流路に連通された排気流路開閉手段とを備えたことを特徴とする前記１に記載のマイクロ検査チップ。
【００１６】
３．前記第１の流体導入路および前記第２の流体導入路の少なくとも一方は、空気貯留部を有することを特徴とする前記１または２に記載のマイクロ検査チップ。
【００１７】
４．前記第２の流体導入路に連通された吸気流路と、
前記吸気流路に連通された吸気流路開閉手段とを備えたことを特徴とする前記１乃至３の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【００１８】
５．前記第１の流体導入路に連通された第１の流体導入路開閉手段と、
前記第２の流体導入路に連通された第２の流体導入路開閉手段とを備えたことを特徴とする前記２乃至４の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【００１９】
６．複数の前記下流流路の少なくとも１つには、予め第２の液体が収容されていることを特徴とする前記１乃至５の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【００２０】
７．前記液体定量部は、撥水バルブを有することを特徴とする前記１乃至６の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【００２１】
８．前記１乃至４または６の何れか１項に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法であって、
前記液体貯留部に前記液体を貯留する液体貯留工程と、
前記第１の流体導入路に前記流体を導入することで、前記液体貯留部に貯留された前記液体を前記液体定量部に送液して定量し保持する液体定量工程と、
複数の前記下流流路開閉手段の何れか１つを選択して開放し、前記第２の流体導入路から前記接続流路に空気を導入することで、前記液体定量部に保持された前記液体を、選択された前記下流流路開閉手段に連通した前記下流流路に送液する液体送液工程とを備えたことを特徴とするマイクロ検査チップの定量送液方法。
【００２２】
９．前記液体定量工程は、前記排気流路開閉手段を開放することにより、前記分岐部の空気を外部に放出することを特徴とする前記８に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法。
【００２３】
１０．前記５および６に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法であって、
前記液体貯留部に前記液体を貯留する液体貯留工程と、
前記第１の流体導入路開閉手段と前記排気流路開閉手段とを開放し、前記排気流路の内部の空気を外部に排気することにより、前記液体貯留部に貯留された前記液体を前記液体定量部に送液して定量し保持する液体定量工程と、
前記第２の流体導入路開閉手段と複数の前記下流流路開閉手段の何れか１つとを開放し、開放された前記下流流路開閉手段が連通する前記下流流路の内部の空気を外部に排気することにより、前記液体定量部に保持された前記液体を前記下流流路に送液する液体送液工程とを備えたことを特徴とするマイクロ検査チップの定量送液方法。
【００２４】
１１．前記液体定量工程および前記液体送液工程を複数回繰り返すことを特徴とする前記８乃至１０の何れか１項に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法。
【００２５】
１２．前記吸気流路開閉手段を開放することにより、前記吸気流路を介して前記第２の流体導入路に空気を吸気する吸気行程を備えたことを特徴とする前記１１に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法。
【００２６】
１３．前記１乃至６の何れか１項に記載のマイクロ検査チップの前記液体定量部の近傍に、前記液体定量部に送液された前記液体の先頭部を検出するメニスカス検出部を備えたことを特徴とする検査装置。
【００２７】
１４．前記９乃至１３の何れか１項に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法を用いて、前記液体の送液を制御する駆動制御部を備えたことを特徴とする検査装置。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、液体貯留部に貯留された液体を液体定量部に送液して定量し保持し、送液先の下流流路を外部に開放した状態で、液体定量部に保持された液体を空気で分断して送液する。これによって、１箇所にまとまって存在する液体を、所定の流路に所定のタイミングで所定の速度で、所定の量だけ定量して配分して送液でき、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。
【００３０】
まず、本発明における検査装置について、図１を用いて説明する。図１は、本発明における検査装置の１例を示す模式図である。
【００３１】
図１において、検査装置１は、マイクロ検査チップ１００、マイクロポンプユニット２１０、加熱冷却ユニット２３０、検出部２５０、メニスカス検出部２６０および駆動制御部２７０等で構成される。
【００３２】
マイクロ検査チップ１００は、一般に分析チップ、マイクロリアクタチップなどとも称されるものと同等であり、例えば、樹脂、ガラス、シリコン、セラミックスなどを材料とし、その上に、微細加工技術により、幅および高さが数μｍ〜数百μｍのレベルの微細な流路を形成したものである。マイクロ検査チップ１００のサイズおよび形状は、通常、縦横が数十ｍｍ、厚さが数ｍｍ程度の板状である。
【００３３】
ここでは、マイクロ検査チップ１００は、送液を円滑に行うために、例えばポリプロピレン等の撥水性の樹脂材料で形成されており、試薬や検体等の液体を流すための溝状の流路が表面に形成された流路基板１０１と、流路基板１０１の流路が形成された面に接着され、流路基板１０１の溝状の流路の蓋として機能する天板１０３とで構成されているとする。親水性の材料を用いる必要がある場合には、流路全体あるいは流路の内で撥水性が必要な部分をフッ素系の材料でコーティングする等の撥水処理を行うことが望ましい。また、天板１０３には、マイクロポンプユニット２１０とマイクロ検査チップ１００との連通口等が設けられる。
【００３４】
マイクロポンプユニット２１０は、マイクロ検査チップ１００内の送液を行うためのポンプユニットで、マイクロポンプ２１１、チップ接続部２１３、駆動液タンク２１５および駆動液供給部２１７等で構成される。マイクロポンプユニット２１０は、１つあるいは複数のマイクロポンプ２１１を備えている。マイクロポンプ２１１は、マイクロ検査チップ１００内に駆動液２１６を注入あるいは吸引することで、マイクロ検査チップ１００内の送液を行う。マイクロポンプについては図１３で詳述する。チップ接続部２１３は、マイクロポンプ２１１とマイクロ検査チップ１００とを接続する。
【００３５】
駆動液供給部２１７は、駆動液タンク２１５からマイクロポンプ２１１に駆動液２１６を供給する。駆動液タンク２１５は、駆動液２１６の補充のために駆動液供給部２１７から取り外して交換可能である。マイクロポンプ２１１上には１個または複数個のポンプが形成されており、複数個の場合は、各々独立にあるいは連動して駆動可能である。
【００３６】
マイクロ検査チップ１００とマイクロポンプ２１１とはチップ接続部２１３で接続されて連通される。マイクロポンプ２１１が駆動されてマイクロポンプ２１１からチップ接続部２１３を介してマイクロ検査チップ１００に注入あるいは吸引される駆動液２１６によって、マイクロ検査チップ１００内の複数の収容部に収容されている各種試薬や検体が、マイクロ検査チップ１００内で送液される。あるいは駆動液２１６に押された空気等の気体によって、マイクロ検査チップ１００内の複数の収容部に収容されている各種試薬や検体が、マイクロ検査チップ１００内で送液される。
【００３７】
加熱冷却ユニット２３０は、冷却部２３１および加熱部２３３等で構成され、マイクロ検査チップ１００内の反応の促進および抑制のために、検体、試薬およびその混合液等の加熱および冷却を行う。冷却部２３１はペルチエ素子等で構成される。加熱部２３３は、ヒータ等で構成される。もちろん、加熱部２３３もペルチエ素子で構成してもよい。
【００３８】
検出部２５０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザ等の光源２５１と、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子２５３等で構成され、マイクロ検査チップ１００内の反応によって得られる生成液に含まれる標的物質を、マイクロ検査チップ１００上の検出領域２５５の位置で光学的に検出する。
【００３９】
メニスカス検出部２６０は、マイクロ検査チップ１００の後述する液体定量部１３１の近傍に配置され、液体定量部１３１に送液された液体１５１の先頭部（以下、メニスカスと言う）１５１ａを検出する。検出方法は、例えば投光部と受光部とを備え、液体定量部１３１からの反射光量の変化を検出する光学的方法、液体定量部１３１の電気抵抗の変化を検出する電気的方法等、任意の方法が考えられる。
【００４０】
駆動制御部２７０は、図示しないマイクロコンピュータやメモリ等で構成され、検査装置１内の各部の駆動、制御、検出等を行う。
【００４１】
（第１の実施の形態）
次に、本発明におけるマイクロ検査チップの第１の実施の形態について、図２を用いて説明する。図２は、マイクロ検査チップ１００の第１の実施の形態の構成を示す模式図で、図２（ａ）は流路基板１０１の表面に形成された流路を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００４２】
図２（ａ）および（ｂ）において、マイクロ検査チップ１００の流路基板１０１の表面には、第１の流体導入路１１１、液体貯留部１１３、液体注入口１１３ｉ、接続流路１１５、第２の流体導入路１２１、液体定量部１３１、分岐部１３３、２本の分岐流路１３５ａおよび１３５ｂ、２本の下流流路１４１ａおよび１４１ｂが形成されている。ここでは、分岐流路および下流流路は２本としたが、これに限るわけではなく、３本以上であってもよい。
【００４３】
第１の流体導入路１１１は液体貯留部１１３の上流側に連通し、液体貯留部１１３の下流側と液体定量部１３１の上流側とは接続流路１１５によって連通している。第２の流体導入路１２１は接続流路１１５と合流点１１７で連通している。後述するように、第２の流体導入路１２１から接続流路１１５に空気を注入することで、液体貯留部１１３内の液体と液体定量部１３１内の液体とを分断するので、接続流路１１５の流路断面積は狭いことが望ましい。
【００４４】
分岐部１３３は液体定量部１３１の下流側に連通し、２本の分岐流路１３５ａと１３５ｂとに分岐している。２本の分岐流路１３５ａと１３５ｂとはそれぞれ２本の下流流路１４１ａと１４１ｂとに連通している。ここでは、下流流路１４１ａと１４１ｂとは同一形状として図示しているが、これに限るものではなく、容積、長さ、形状等はそれぞれ異なっていてもよい。
【００４５】
第１の流体導入路１１１および第２の流体導入路１２１の各々の上流端には、図１に示したマイクロポンプ２１１とのポンプポンプ連通口Ｐ１およびＰ２が設けられている。マイクロ検査チップ１００が検査装置１に挿入されると、ポンプ連通口Ｐ１およびＰ２は、チップ接続部２１３を介してマイクロポンプ２１１に連通され、マイクロポンプ２１１から、必要に応じて、空気１５３あるいは駆動液２１６が注入される。
【００４６】
第１の実施の形態では、液体１５１は、間に空気１５３を介して、マイクロポンプ２１１からマイクロ検査チップ１００内に注入される駆動液２１６によって送液される例を示すが、これに限るわけではなく、駆動液２１６ではなく空気を注入するポンプを用いてもよいし、空気１５３を介さずに、液体１５１を駆動液２１６で直接送液してもよい。
【００４７】
ただし、駆動液２１６で直接送液する場合には、液体と駆動液とが混じり合わないように例えばオイル系の駆動液２１６を用いるとか、液体定量部１３１に駆動液２１６が混入しないように液体貯留部１１３に貯留する液体１５１の量を多くする等の対応をとることが好ましい。
【００４８】
２本の下流流路１４１ａおよび１４１ｂの下流端には、本発明における下流流路開閉手段であり、個別に開閉が可能なバルブＶ１およびＶ２が連通し、下流流路１４１ａおよび１４１ｂを外部に開放または閉鎖する。バルブＶ１およびＶ２は、マイクロ検査チップ１００上に形成されてもよいし、図２（ｂ）に示すように、マイクロ検査チップ１００にはバルブ連通口Ｖ１およびＶ２が設けられ、バルブ２８０自体は外部に設けられてもよい。この場合も、バルブ２８０はバルブ連通口Ｖ１およびＶ２を個別に開閉可能である。
【００４９】
第１の実施の形態では、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１を液体定量部１３１で定量し、定量された液体１５１を下流流路１４１ａに送液する。次に、再度、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１を液体定量部１３１で定量し、定量された液体１５１を下流流路１４１ｂに送液する例について説明する。
【００５０】
液体貯留部１１３への液体１５１の注入前には、各流路は空気１５３で満たされている。ただし、２本の下流流路１４１ａおよび１４１ｂには、第２の液体１５５および１５７が予め注入されて保持されている。ここに、液体１５１は例えば検体であり、第２の液体１５５および１５７は例えば２種類の異なる試薬であり、液体１５１が下流流路１４１ａおよび１４１ｂに送液されることで、下流流路内で検体と試薬との反応が行われる。
【００５１】
液体貯留部１１３には液体注入口１１３ｉから液体１５１が注入され、液体１５１の注入後、液体注入口１１３ｉは、例えば粘着テープ等の封止部材１１３ｓで封止される。
【００５２】
マイクロ検査チップ１００の天板１０３側の液体定量部１３１の下流端近傍には、図１に示したメニスカス検出部２６０が設けられており、検出点２６０ａに液体１５１のメニスカス１５１ａが到達したか否かが検出される。例えば上述した光学的方法で検出を行う場合、少なくとも天板１０３の液体定量部１３１部分は光学的に透明である必要がある。
【００５３】
メニスカス検出部２６０は図の矢印Ｘ方向に移動可能で、移動させることで検出点２６０ａが変更可能であるため、液体１５１の定量に際して、所定の量を定量可能である。従って、例えば下流流路１４１ａに送液する液体１５１の量と、下流流路１４１ｂに送液する液体１５１の量とを異ならせることも可能である。
【００５４】
続いて、第１の実施の形態における液体の定量送液方法を、図３乃至図６を用いて説明する。図３乃至図５は、第１の実施の形態における液体の分割定量送液方法を示すフローチャートで、図３がメインルーチン、図４および図５がサブルーチンである。図６は後述する液体定量工程および液体送液工程での流路の状態を示す模式図である。
【００５５】
図３において、ステップＳ１１で、ピペット等を用いて、試薬や検体等の液体１５１が液体注入口１１３ｉから液体貯留部１１３内に注入され、ステップＳ１２で、液体注入口１１３ｉが封止部材１１３ｓで封止される（液体貯留工程）。ここまでが、マイクロ検査チップ１００単体で行われるステップである。
【００５６】
次に、ステップＳ１３で、マイクロ検査チップ１００が検査装置１に挿入される。ステップＳ１４で、検査装置１の駆動制御部２７０により、バルブ選択のためのパラメータｎ＝１が設定される。ステップＳ１５で、駆動制御部２７０により、図４に示す液体定量サブルーチンが実行され（液体定量工程）、メインルーチンに戻る。
【００５７】
ステップＳ１６で、駆動制御部２７０により、ステップＳ１５の液体定量サブルーチンの中でエラーフラグＥＦが立てられた（ＥＦ＝１）か否かが確認される。エラーフラグＥＦが立てられた場合（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、液体定量サブルーチン内で異常が発生したとみなされて、ステップＳ１７で、駆動制御部２７０により、エラー警告が出されて、動作が終了される。
【００５８】
エラーフラグＥＦが立てられなかった場合（ステップＳ１６；Ｎｏ）、ステップＳ１８で、駆動制御部２７０により、図５に示す液体送液サブルーチンが実行され（液体送液工程）、メインルーチンに戻る。ステップＳ１９で、駆動制御部２７０により、パラメータｎ＝２であるか否かが確認される。ｎ＝２の場合（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）、下流流路１４１ａと１４１ｂの両方に液体１５１が送液されたとみなされて、そのまま動作が終了される。ｎ＝２でない場合（ステップＳ１９；Ｎｏ）、ステップＳ２０で、駆動制御部２７０により、ｎに１が加算されて、ステップＳ１５に戻り、上述した動作が繰り返される。
【００５９】
図４は、図３のステップＳ１５「液体定量サブルーチン」のフローチャートである。
【００６０】
図４において、ステップＳ１５１で、検査装置１に挿入されたマイクロ検査チップ１００のポンプ連通口Ｐ１およびＰ２がマイクロポンプ２１１に連通され、バルブ連通口Ｖ１およびＶ２がバルブ２８０に連通される。ステップＳ１５２で、駆動制御部２７０によりバルブ２８０が制御されて、バルブ連通口Ｖ１およびＶ２が閉鎖され、ステップＳ１５３で、図３のバルブ選択のためのパラメータｎ（ｎは１または２）の値に従って、ｎ＝１の場合にはバルブ連通口Ｖ１だけが、ｎ＝２の場合にはバルブ連通口Ｖ２だけが開放される。
【００６１】
ステップＳ１５４で、パラメータｎ（ｎは１または２）の値に従って、駆動制御部２７０により、メニスカス検出部２６０の位置が図２に示した矢印Ｘ方向の所定位置Ｘｎとなるように移動される。これによって、液体定量部１３１での液体１５１の定量に際して、パラメータｎに従った所定の量の定量が可能となる。ステップＳ１５５で、駆動制御部２７０により、エラーフラグＥＦが初期化（ＥＦ＝０）される。
【００６２】
ステップＳ１５６で、駆動制御部２７０により、ポンプ連通口Ｐ１に連通されたマイクロポンプ２１１が駆動されて駆動液２１６が第１の流体導入路１１１に注入され、駆動液２１６に押された第１の流体導入路１１１内の空気１５３に押されて、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１が接続流路１１５を介して液体定量部１３１に流出する。
【００６３】
この時、接続流路１１５および液体定量部１３１内の空気１５３は、パラメータｎ＝１の場合、分岐部１３３、分岐流路１３５ａおよび下流流路１４１ａを介して、開放されたバルブ連通口Ｖ１から外部に排出される。また、パラメータｎ＝２の場合、分岐部１３３、分岐流路１３５ｂおよび下流流路１４１ｂを介して、開放されたバルブ連通口Ｖ２から外部に排出される。
【００６４】
ステップＳ１５７で、駆動制御部２７０により、メニスカス検出部２６０によって液体１５１のメニスカス１５１ａが検出されたか否かが確認される。メニスカス１５１ａが検出されない場合（ステップＳ１５７；Ｎｏ）、ステップＳ１５８で、駆動制御部２７０により、ポンプ連通口Ｐ１に連通されたマイクロポンプ２１１がステップＳ１５６で最初に駆動開始されてから、タイムアウト時間である所定時間Ｔ１が経過したか否かが確認される。
【００６５】
所定時間Ｔ１が経過していない場合（ステップＳ１５８；Ｎｏ）、ステップＳ１５６に戻って上述した動作が繰り返される。所定時間Ｔ１が経過した場合（ステップＳ１５８；Ｙｅｓ）、所定時間Ｔ１以内に液体貯留部１１３から液体定量部１３１への送液が完了されないエラーが発生したとみなされて、ステップＳ１５９で、駆動制御部２７０により、エラーフラグＥＦが立てられ（ＥＦ＝１）、ステップＳ１６０に進む。
【００６６】
ステップＳ１５７でメニスカス１５１ａが検出された場合（ステップＳ１５７；Ｙｅｓ）もステップＳ１６０に進み、駆動制御部２７０により、ポンプ連通口Ｐ１に連通されたマイクロポンプ２１１が停止され、ステップＳ１６１で、駆動制御部２７０により、ステップＳ１５３で開放されたバルブ連通口Ｖ１またはＶ２が閉鎖され、メインルーチンに戻る。
【００６７】
図６（ａ）に、ステップＳ１５「液体定量サブルーチン」終了時の流路の状態を示す。液体貯留部１１３に貯留された液体１５１の一部が送液され、接続流路１１５を介して液体定量部１３１に注入されている。液体定量部１３１に注入された液体１５１のメニスカス１５１ａがメニスカス検出部２６０の検出点２６０ａの位置に達したところで、送液が停止され、液体１５１が液体定量部１３１に保持されている。
【００６８】
図５は、図３のステップＳ１８「液体送液サブルーチン」のフローチャートである。
【００６９】
図５において、ステップＳ１８１で、駆動制御部２７０により、図３のバルブ選択のためのパラメータｎ（ｎは１または２）の値に従って、バルブ２８０によって、ｎ＝１の場合にはバルブ連通口Ｖ１が、ｎ＝２の場合にはバルブ連通口Ｖ２が開放される。
【００７０】
ステップＳ１８３で、駆動制御部２７０により、ポンプ連通口Ｐ２に連通されたマイクロポンプ２１１が駆動されて駆動液２１６が第２の流体導入路１２１に注入され、駆動液２１６に押された第２の流体導入路１２１内の空気１５３が接続流路１１５に注入される。これによって、液体定量部１３１に保持された液体１５１が、液体貯留部１１３内の液体１５１と分断されて、分岐部１３３に流入する。
【００７１】
この時、パラメータｎ＝１の場合には、分岐部１３３、分岐流路１３５ａおよび下流流路１４１ａ内の空気１５３は、開放されているバルブ連通口Ｖ１から外部に排出され、パラメータｎ＝２の場合には、分岐部１３３、分岐流路１３５ｂおよび下流流路１４１ｂ内の空気１５３は、開放されているバルブ連通口Ｖ２から外部に排出される。
【００７２】
そして、液体定量部１３１に保持された液体１５１は、パラメータｎ＝１の場合には、分岐部１３３および分岐流路１３５ａを介して下流流路１４１ａに注入され、パラメータｎ＝２の場合には、分岐部１３３および分岐流路１３５ｂを介して下流流路１４１ｂに注入される。
【００７３】
ステップＳ１８５で、駆動制御部２７０により、ポンプ連通口Ｐ２に連通されたマイクロポンプ２１１がステップＳ１８３で最初に駆動開始されてから、送液終了時間である所定時間Ｔ２が経過したか否かが確認される。所定時間Ｔ２が経過していない場合（ステップＳ１８５；Ｎｏ）、ステップＳ１８３に戻って上述した動作が繰り返される。
【００７４】
所定時間Ｔ２が経過した場合（ステップＳ１８５；Ｙｅｓ）、ステップＳ１８７で、駆動制御部２７０により、ポンプ連通口Ｐ２に連通されたマイクロポンプ２１１が停止され、ステップＳ１８９で、駆動制御部２７０により、ステップＳ１８１で開放されたバルブ連通口Ｖ１またはＶ２が閉鎖され、メインルーチンに戻る。
【００７５】
図６（ｂ）に、パラメータｎ＝１の場合のステップＳ１８「液体送液サブルーチン」終了時の流路の状態、つまり、液体１５１が定量されて下流流路１４１ａに送液された状態を示す。
【００７６】
図６（ｂ）において、第２の流体導入路１２１から接続流路１１５に注入された空気１５３によって、液体定量部１３１に保持されていた液体１５１が液体貯留部１１３内の液体１５１と分断されて、分岐部１３３および分岐流路１３５ａを介して下流流路１４１ａに注入されている。下流流路１４１ａに注入された液体１５１は、予め下流流路１４１ａに保持されていた第２の液体１５５と混合されて混合液１５６となり、反応が開始される。
【００７７】
パラメータｎ＝２の場合には、バルブ連通口Ｖ２が開放されているので、液体１５１は、分岐部１３３および分岐流路１３５ｂを介して下流流路１４１ｂに注入される。
【００７８】
なお、第２の流体導入路１２１から接続流路１１５に空気１５３が注入される場合に、液体貯留部１１３に残存している空気１５３がポンプ連通口Ｐ１側に逆流する可能性があるので、逆流防止用に液体貯留部１１３とポンプ連通口Ｐ１との間に逆止弁を設けてもよい。
【００７９】
上述した液体定量工程および液体送液工程において、マイクロポンプ２１１の駆動速度を制御することで、液体１５１の送液速度を所定の速度に制御することができ、液体１５１を所定のタイミングで所定の速度で送液することができる。
【００８０】
第１の実施の形態では、液体定量部１３１での液体１５１の定量に、メニスカス検出部２６０を用いたが、これに限るものではなく、例えば送液精度の高いポンプを用い、ポンプの精度によって定量する方法や、液体定量部１３１に撥水バルブを設け、撥水バルブまで送液したところで、表面張力によってメニスカスを停止させて定量する方法等、種々の方法を用いることができる。
【００８１】
上述した液体定量部１３１に撥水バルブを設ける方法の例を、図７を用いて説明する。図７は、第１の実施の形態の他の例を示す模式図で、図７（ａ）は流路形状を示し、図７（ｂ）は液体定量状態を示す。
【００８２】
図７（ａ）において、液体定量部１３１は、定量に必要な容量の位置に撥水バルブ１３１ａを備えている。その他の流路構成は図２と同じであるので、説明は省略する。
【００８３】
図７（ｂ）において、ポンプ連通口Ｐ１に連通されたマイクロポンプ２１１が駆動されて駆動液２１６が第１の流体導入路１１１に注入され、駆動液２１６に押された第１の流体導入路１１１内の空気１５３に押されて、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１が接続流路１１５を介して液体定量部１３１に注入される。
【００８４】
この時のマイクロポンプ２１１の送液圧力は、液体１５１が撥水バルブ１３１ａを越えられない圧力とする。これによって、液体定量部１３１に注入された液体１５１は、撥水バルブ１３１ａまで充填されたところで送液が止まり、液体定量部１３１の容量で定量される。
【００８５】
上述したように、第１の実施の形態によれば、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１の一部を液体定量部１３１に送液して定量し、定量された液体１５１を第２の流体導入路１２１から液体定量部１３１に注入された空気１５３によって液体貯留部１１３内の液体１５１と分断して下流流路に送液する。送液先の下流流路は、バルブ連通口Ｖ１およびＶ２の開閉によって決定される。
【００８６】
これによって、１箇所にまとまって存在する液体を、所定の流路に所定のタイミングで所定の速度で、所定の量だけ定量して配分して送液でき、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【００８７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明におけるマイクロ検査チップの第２の実施の形態について、図８を用いて説明する。図８は、マイクロ検査チップ１００の第２の実施の形態の構成を示す模式図である。
【００８８】
図８において、第２の実施の形態では、図２の第１の実施の形態における分岐部１３３に排気流路１３７が連通され、排気流路１３７の下流端には、本発明における排気流路開閉手段であり、個別に開閉が可能なバルブＶ３が連通され、排気流路１３７を介して分岐部１３３が外部に開放または閉鎖される。
【００８９】
バルブＶ３は、第１の実施の形態におけるバルブＶ１およびＶ２と同様に、マイクロ検査チップ１００上に形成されてもよいし、図２（ｂ）と同様に、マイクロ検査チップ１００にはバルブ連通口Ｖ１、Ｖ２およびＶ３が設けられ、バルブ２８０自体は外部に設けられてもよい。この場合も、バルブ２８０はバルブ連通口Ｖ１、Ｖ２およびＶ３を個別に開閉可能である。
【００９０】
また、下流流路１４１ａは、第２の液体保持部１６１ａ、混合流路１６３ａおよび反応検出部１６５ａがこの順に連通されて構成され、下流流路１４１ｂは、第２の液体保持部１６１ｂ、混合流路１６３ｂおよび反応検出部１６５ｂがこの順に連通されて構成されている。
【００９１】
第２の液体保持部１６１ａおよび１６１ｂの内部には、それぞれ第２の液体１５５および１５７が予め注入されて保持されている。混合流路１６３ａおよび１６３ｂは、流路断面積の広い部分と狭い部分とが交互に複数段連結されており、液体１５１と第２の液体１５５との混合が行われやすい形状となっている。反応検出部１６５ａおよび１６５ｂでは、図１に示した検出部２５０により、液体１５１と第２の液体１５５との混合液での反応結果が検出される。その他の構成は第１の実施の形態と同じであるので、説明は省略する。
【００９２】
次に、第２の実施の形態における液体の定量送液方法について、図９を用いて説明する。第２の実施の形態での液体の定量送液方法のメインルーチンおよびステップＳ１８「液体送液サブルーチン」は、それぞれ第１の実施の形態の図３および図５に示したものと同じで、ステップＳ１５「液体定量サブルーチン」だけが図４と異なる。図９は、第２の実施の形態でのステップＳ１５「液体定量サブルーチン」のフローチャートである。
【００９３】
図９において、ステップＳ２５１で、検査装置１に挿入されたマイクロ検査チップ１００のポンプ連通口Ｐ１およびＰ２がマイクロポンプ２１１に連通され、バルブ連通口Ｖ１、Ｖ２およびＶ３がバルブ２８０に連通される。ステップＳ２５２で、駆動制御部２７０により、バルブ２８０が制御されて、バルブ連通口Ｖ１、Ｖ２およびＶ３が閉鎖され、ステップＳ１５３で、バルブ連通口Ｖ３が開放される。ステップＳ１５４およびＳ１５５は、図４と同じであるので、説明は省略する。
【００９４】
ステップＳ２５６で、駆動制御部２７０により、ポンプ連通口Ｐ１に連通されたマイクロポンプ２１１が駆動されて駆動液２１６が第１の流体導入路１１１に注入され、駆動液２１６に押された第１の流体導入路１１１内の空気１５３に押されて、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１が接続流路１１５を介して液体定量部１３１に流出する。
【００９５】
この時、接続流路１１５および液体定量部１３１内の空気１５３は、排気流路１３７を介して、開放されたバルブ連通口Ｖ３から外部に排出される。ステップＳ１５７からステップＳ１６０は、図４と同じであるので、説明は省略する。ステップＳ２６１で、駆動制御部２７０により、開放されていたバルブ連通口Ｖ３が閉鎖され、メインルーチンに戻る。
【００９６】
第２の実施の形態では、液体定量部１３１と第２の液体保持部１６１ａおよび１６１ｂとの間の空気１５３を排気してあるので、液体１５１の下流流路１４１ａあるいは１４１ｂへの送液時に、液体１５１と第２の液体１５５あるいは１５７とが近接している。従って、流路断面積の広い混合流路１６３ａあるいは１６３ｂで、液体１５１と第２の液体１５５あるいは１５７との混合がより確実に行われる。
【００９７】
上述したように、第２の実施の形態によれば、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１の一部を液体定量部１３１に送液して定量する際に、接続流路１１５および液体定量部１３１内の空気１５３を排気流路１３７を介して、開放されたバルブ連通口Ｖ３から外部に排出する。その後に、定量された液体１５１を第２の流体導入路１２１から液体定量部１３１に注入された空気１５３によって液体貯留部１１３内の液体１５１と分断して下流流路に送液する。送液先の下流流路は、バルブ連通口Ｖ１およびＶ２の開閉によって決定される。
【００９８】
これによって、１箇所にまとまって存在する液体を、所定の流路に所定のタイミングで所定の速度で、所定の量だけ定量して配分して送液でき、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【００９９】
（第３の実施の形態）
次に、本発明におけるマイクロ検査チップの第３の実施の形態について、図１０を用いて説明する。図１０は、マイクロ検査チップ１００の第３の実施の形態の構成を示す模式図である。
【０１００】
本発明においては、液体定量部１３１定量され保持された液体１５１と、液体貯留部１１３内に残存する液体１５１とを分断するために、第２の流体導入路１２１から接続流路１１５に空気１５３を注入する必要がある。しかしながら、空気１５３は液体１５１に比べて圧縮性が高いので、空気１５３による液体１５１の送液では、送液速度が不安定になる可能性がある。
【０１０１】
送液速度が不安定になると、液体１５１が急加速して流路内に飛び散ったり、流路に送液残りが生じたり、液体１５１と第２の液体１５５あるいは１５７との混合度合いが不安定になったりする。第３の実施の形態では、上述した空気１５３の圧縮性に関わる課題の解決方法を提案する。
【０１０２】
図１０において、第３の実施の形態では、図８の第２の実施の形態における第１の流体導入路１１１および第２の流体導入路１２１にそれぞれ空気室１７１および１７３が設けられている。その他の構成は図８の第２の実施の形態と同じである。
【０１０３】
液体貯留部１１３から液体定量部１３１への送液の際は、ポンプ連通口Ｐ１に連通されたマイクロポンプ２１１が駆動されて駆動液２１６が第１の流体導入路１１１に注入され、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１は、空気室１７１内の空気１５３に押されて接続流路１１５に流出する。
【０１０４】
液体定量部１３１から下流流路１４１ａあるいは１４１ｂへの送液の際は、ポンプ連通口Ｐ２に連通されたマイクロポンプ２１１が駆動されて駆動液２１６が第２の流体導入路１２１に注入され、液体定量部１３１に保持された液体１５１は、空気室１７３内の空気１５３に押されて分岐部１３３に流出する。
【０１０５】
このように、第１の流体導入路１１１および第２の流体導入路１２１にそれぞれ空気室１７１および１７３を設けることで、液体１５１と駆動液２１６とに挟まれた空気１５３の量を必要最小限に抑えることができるので、上述した空気１５３の圧縮性に関わる課題を低減することができる。空気室は、上述したように、第１の流体導入路１１１および第２の流体導入路１２１にそれぞれ設けるのが理想的であるが、どちらか一方だけであっても、設けただけの効果は得られる。
【０１０６】
図１１は、図１０の第３の実施の形態の更なる改良案を示す模式図である。図１１において、改良案は、図１０の第３の実施の形態の第２の流体導入路１２１に、さらに吸気流路１７５が連通されている。吸気流路１７５の下流端には、本発明における吸気流路開閉手段であり、個別に開閉が可能なバルブＶ４が連通され、吸気流路１３７を介して第２の流体導入路１２１が外部に開放または閉鎖される。バルブＶ４は、第１および第２の実施の形態と同様に、バルブ連通口Ｖ４とバルブ２８０とで構成されてもよい。
【０１０７】
複数の流路（第３の実施の形態では、下流流路１４１ａおよび１４１ｂ）に液体１５１を分配する場合、例えば下流流路１４１ａへの送液完了後にバルブＶ４が開放され、ポンプ連通口Ｐ２に連通されたマイクロポンプ２１１が逆方向に駆動されて、駆動液２１６が第２の流体導入路１２１から外部に吸引されることで、空気室１７３への空気の補充を行うことができる。
【０１０８】
図１０に示した例では、複数の流路に液体１５１を分配する場合には、空気室１７３は複数の流路の容積の合計以上の容積が必要であり、分配する流路が増えるほど空気室１７３が大きくなる。しかし、図１１に示した改良案では、分配する流路が増えても、空気室の大きさは、分配する流路１本分あればよい。
【０１０９】
上述したように、第３の実施の形態によれば、第１の流体導入路１１１および第２の流体導入路１２１にそれぞれ空気室１７１および１７３を設けることで、液体１５１と駆動液２１６とに挟まれた空気１５３の量を必要最小限に抑えることができるので、送液時の空気１５３の圧縮性に関わる課題を低減することができる。
【０１１０】
これによって、１箇所にまとまって存在する液体を、所定の流路に所定のタイミングで所定の速度で、所定の量だけ定量して配分して送液でき、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【０１１１】
（第４の実施の形態）
次に、本発明におけるマイクロ検査チップの第４の実施の形態について、図１２を用いて説明する。図１２は、マイクロ検査チップ１００の第４の実施の形態の構成を示す模式図である。
【０１１２】
図１２において、第４の実施の形態は、図８の第２の実施の形態におけるポンプ連通口Ｐ１およびＰ２の代わりに、本発明における第１の流体導入路開閉手段および第２の流体導入路開閉手段であり、個別に開閉が可能なバルブＶ５およびＶ６が設けられ、第１の流体導入路１１１および第２の流体導入路１２１が外部に開放または閉鎖される。バルブＶ５およびＶ６は、第１乃至第３の実施の形態と同様に、バルブ連通口Ｖ５およびＶ６とバルブ２８０とで構成されてもよい。
【０１１３】
さらに、第４の実施の形態は、図８の第２の実施の形態におけるバルブＶ１、Ｖ２およびＶ３のさらに下流に、吸引ポンプＰ３、Ｐ４およびＰ５が連通されている。その他の構成は図８の第２の実施の形態と同じであるので、説明は省略する。
【０１１４】
マイクロ検査チップの第４の実施の形態の送液に用いられる吸引ポンプＰ３、Ｐ４およびＰ５としては、図１に示したマイクロポンプユニット２１０で駆動液２１６あるいは空気１５３を吸引することでもよいし、マイクロポンプユニット２１０に代えて、その他の吸引用のポンプを用いてもよい。
【０１１５】
次に、第４の実施の形態における液体の定量送液方法について、図１３および図１４を用いて説明する。第４の実施の形態での液体の定量送液方法のメインルーチンは、第１の実施の形態の図３に示したものと同じで、ステップＳ１５「液体定量サブルーチン」およびステップＳ１８「液体送液サブルーチン」が図４および図５と異なる。
【０１１６】
図１３は、第４の実施の形態でのステップＳ１５「液体定量サブルーチン」のフローチャートである。
【０１１７】
図１３において、ステップＳ４５１で、検査装置１に挿入されたマイクロ検査チップ１００のバルブＶ１、Ｖ２およびＶ３に吸引ポンプＰ３、Ｐ４およびＰ５が接続され、バルブＶ５およびＶ６が接続される。ステップＳ４５２で、駆動制御部２７０により、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ５およびＶ６が閉鎖され、ステップＳ４５３で、バルブＶ３とＶ５とが開放される。ステップＳ１５４およびＳ１５５は、図４および図９と同じであるので、説明は省略する。
【０１１８】
ステップＳ４５６で、駆動制御部２７０により、バルブＶ３に接続された吸引ポンプＰ５が駆動されて、液体定量部１３１内の空気１５３が外部に吸引され、吸引された空気１５３に引かれて、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１が接続流路１１５を介して液体定量部１３１に流入する。ステップＳ１５７からステップＳ１５９は、図４と同じであるので、説明は省略する。
【０１１９】
ステップＳ４６０で、駆動制御部２７０により、吸引ポンプＰ５の駆動が停止され、ステップＳ４６１で、駆動制御部２７０により、開放されていたバルブＶ３およびＶ５が閉鎖され、メインルーチンに戻る。
【０１２０】
図１４は、第４の実施の形態でのステップＳ１８「液体送液サブルーチン」のフローチャートである。
【０１２１】
図１４において、ステップＳ４８１で、駆動制御部２７０により、図３のバルブ選択のためのパラメータｎ（ｎは１または２）の値に従って、ｎ＝１の場合にはバルブＶ１とＶ６とが、ｎ＝２の場合にはバルブＶ２とＶ６とが開放される。ステップＳ４８２で、駆動制御部２７０により、吸引ポンプを選択するためのパラメータｍに値（ｎ＋２）が設定される。ｎは１または２であるので、ｍは３または４である。
【０１２２】
ステップＳ４８３で、パラメータｎ＝１の場合、駆動制御部２７０により、バルブＶ１に接続された吸引ポンプＰ３が駆動されて、下流流路１４１ａ内の空気１５３が外部に吸引され、吸引された空気１５３に引かれて、液体定量部１３１内に保持された液体１５１と、第２の液体保持部１６１ａ内に保持された第２の液体１５５とが混合部１６３ａに流入する。
【０１２３】
パラメータｎ＝２の場合も同様に、駆動制御部２７０により、バルブＶ２に接続された吸引ポンプＰ４が駆動されて、下流流路１４１ｂ内の空気１５３が外部に吸引され、吸引された空気１５３に引かれて、液体定量部１３１内に保持された液体１５１と、第２の液体保持部１６１ｂ内に保持された第２の液体１５７とが混合部１６３ｂに流入する。
【０１２４】
ステップＳ１８５で、駆動制御部２７０により、吸引ポンプＰｍ（ｍは３または４）がステップＳ４８３で最初に駆動開始されてから、送液終了時間である所定時間Ｔ２が経過したか否かが確認される。所定時間Ｔ２が経過していない場合（ステップＳ１８５；Ｎｏ）、ステップＳ４８３に戻って上述した動作が繰り返される。
【０１２５】
所定時間Ｔ２が経過した場合（ステップＳ１８５；Ｙｅｓ）、ステップＳ４８７で、駆動制御部２７０により、吸引ポンプＰｍ（ｍは３または４）が停止され、ステップＳ４８９で、駆動制御部２７０により、ステップＳ４８１で開放されたバルブＶｎ（ｎは１または２）およびＶ６が閉鎖され、メインルーチンに戻る。
【０１２６】
第４の実施の形態では、吸引ポンプＰ３、Ｐ４およびＰ５と各流路との間にバルブＶ１、Ｖ２およびＶ３を設けてあるが、これは必須ではなく、各吸引ポンプがある程度以上の自己保持力を有していれば、バルブＶ１、Ｖ２およびＶ３を省くことも可能である。
【０１２７】
図１５は、図１２の第４の実施の形態の更なる改良案を示す模式図である。図１２の例では、下流流路１４１ａおよび１４１ｂと排気流路１３７のそれぞれに吸引ポンプを設けている。この場合、下流流路の数が増加すると、その分だけ吸引ポンプの数も増加し、検査装置１の大型化、高価格化、消費電力の増大等の課題が発生する。そこで、図１５において、改良案は、吸引ポンプを１台に共通化し、バルブＶ１、Ｖ２およびＶ３の切替によって吸引する流路を切り替えるようにしている。これによって、下流流路の数に関わらず、吸引ポンプの数を削減できる。
【０１２８】
上述したように、第４の実施の形態によれば、バルブＶ５を開放することで第１の流体導入路１１１を外部に開放した上で、液体定量部１３１内の空気１５３を、バルブＶ３を介して外部に吸引することで、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１の一部を液体定量部１３１に送液する。その後に、バルブＶ６を開放することで第２の流体導入路１２１を外部に開放した上で、下流流路１４１ａまたは１４１ｂ内の空気１５３をバルブＶ１またはＶ２を介して外部に吸引することで、定量された液体１５１を下流流路１４１ａまたは１４１ｂに送液する。
【０１２９】
これによって、１箇所にまとまって存在する液体を、所定の流路に所定のタイミングで所定の速度で、所定の量だけ定量して配分して送液でき、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【０１３０】
上述した各実施の形態においては、液体貯留部１１３および液体定量部１３１の上流側から空気１５３あるいは駆動液２１６を注入することで送液する方法（第１乃至第３の実施の形態）と、液体定量部１３１の下流側から吸引することで送液する方法（第４の実施の形態）とを例示したが、これらの方法を組み合わせてもよい。
【０１３１】
例えば、液体定量部１３１の下流側から吸引することで液体貯留部１１３から液体定量部１３１に送液し、液体定量部１３１の上流側から空気１５３あるいは駆動液２１６を注入することで液体定量部１３１から下流流路１４１ａあるいは１４１ｂに送液する等の方法である。
【０１３２】
また、下流流路への送液は、上述した各実施の形態のように、下流流路１４１ａ、下流流路１４１ｂと順次送液されるに限らず、ランダムな順序でもよいし、同一の下流流路に繰り返し送液してもよい。また、一旦別の下流流路に送液した後に、再び元の下流流路に送液してもよい。
【０１３３】
以上に述べたように、本発明によれば、液体貯留部に貯留された液体を液体定量部に送液して定量し保持し、送液先の下流流路を外部に開放した状態で、液体定量部に保持された液体を空気で分断して送液する。これによって、１箇所にまとまって存在する液体を、所定の流路に所定のタイミングで所定の速度で、所定の量だけ定量して配分して送液でき、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【０１３４】
なお、本発明に係るマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明における検査装置の１例を示す模式図である。
【図２】マイクロ検査チップの第１の実施の形態の構成を示す模式図である。
【図３】第１の実施の形態における液体の分割定量送液方法を示すメインルーチンのフローチャートである。
【図４】第１の実施の形態における液体の分割定量送液方法を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図５】第１の実施の形態における液体の分割定量送液方法を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図６】液体定量工程および液体送液工程での流路の状態を示す模式図である。
【図７】第１の実施の形態の他の例を示す模式図である。
【図８】マイクロ検査チップの第２の実施の形態の構成を示す模式図である。
【図９】第２の実施の形態での「液体定量サブルーチン」のフローチャートである。
【図１０】マイクロ検査チップの第３の実施の形態の構成を示す模式図である。
【図１１】第３の実施の形態の更なる改良案を示す模式図である。
【図１２】マイクロ検査チップの第４の実施の形態の構成を示す模式図である。
【図１３】第４の実施の形態での「液体定量サブルーチン」のフローチャートである。
【図１４】第４の実施の形態での「液体送液サブルーチン」のフローチャートである。
【図１５】第４の実施の形態の更なる改良案を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１ 検査装置
１００ マイクロ検査チップ
１０１ 流路基板
１０３ 天板
１１１ 第１の流体導入路
１１３ 液体貯留部
１１３ｉ 液体注入口
１１３ｓ 封止部材
１１５ 接続流路
１１７ 合流点
１２１ 第２の流体導入路
１３１ 液体定量部
１３１ａ 撥水バルブ
１３３ 分岐部
１３５ａ、１３５ｂ 分岐流路
１３７ 排気流路
１４１ａ、１４１ｂ 下流流路
１５１ 液体
１５１ａ 液体の先頭部、メニスカス
１５３ 空気
１５５、１５７ 第２の液体
１５６ （液体と第２の液体との）混合液
１６１ａ、１６１ｂ 第２の液体保持部
１６３ａ、１６３ｂ 混合流路
１６５ａ、１６５ｂ 反応検出部
１７１、１７３ 空気室
１７５ 吸気流路
２１０ マイクロポンプユニット
２１１ マイクロポンプ
２１３ チップ接続部
２１５ 駆動液タンク
２１６ 駆動液
２１７ 駆動液供給部
２３０ 加熱冷却ユニット
２３１ 冷却部
２３３ 加熱部
２５０ 検出部
２５１ 光源
２５３ 受光素子
２５５ 検出領域
２６０ メニスカス検出部
２６０ａ （メニスカス検出部の）検出点
２７０ 駆動制御部
２８０ バルブ
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６ バルブ、またはバルブ連通口
Ｐ１、Ｐ２ ポンプ連通口
Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５ 吸引ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置に関し、特に、遺伝子増幅反応、抗原抗体反応などによる生体物質の検査・分析、その他の化学物質の検査・分析、有機合成等による目的化合物の化学合成などに用いられるマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシン技術および超微細加工技術を駆使することにより、従来の試料調製、化学分析、化学合成などを行うための装置、手段（例えばポンプ、バルブ、流路、センサーなど）を微細化して１チップ上に集積化した分析用チップ（以下、マイクロ検査チップと言う）が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これは、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）、バイオリアクタ、ラブ・オン・チップ（Ｌａｂ−ｏｎ−ｃｈｉｐｓ）、バイオチップとも呼ばれ、医療検査・診断分野、環境測定分野、農産製造分野でその応用が期待されている。特に、遺伝子検査に見られるように煩雑な工程、熟練した手技、機器類の操作が必要とされる場合には、自動化、高速化および簡便化に優れたマイクロ検査チップは、コスト、必要試料量、所要時間のみならず、時間および場所を選ばない分析を可能とするので、その恩恵は多大と言える。
【０００４】
上記のようなマイクロ検査チップでは、検査に用いられる検体や試薬を、必要に応じて正確に分割し、定量し、必要なタイミングで必要な場所に送液することが重要である。検体や試薬を精度良く分割、定量し、タイミングよく送液できないと、反応およびその検出結果に多大の影響が生ずる。
【０００５】
そこで、特許文献２には、第１の流路に導入された液体が、第１の流路と第２の流路とを繋ぐ第３の流路内に毛細管現象によって引き込まれ、第１の流路内の液体を取り除いた後に第３の流路内の液体を第２の流路に送液することで、第３の流路の容積に応じた体積の液滴を作成する液体の定量方法が開示されている。さらに、複数の流路への液体の分割、定量方法についても開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、チップを回転させることで発生する遠心力を用いて、チップ内の液体を移動させ、流路の容積で液量を分割、定量する方法が開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献４には、複数のポンプやバルブ構造部、反応容器を配して、これを適宜選択することによりバルブやポンプの制御を行って送液するマイクロチップが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２８５８９号公報
【特許文献２】特開２００２−３５７６１６号公報
【特許文献３】特表２０００−５１４９２８号公報
【特許文献４】特開２００３−９４３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２で提案された方法では、液体を定量するためだけに３本の流路が必要であり、マイクロ検査チップの構造が複雑となる。また、第１の流路の液体を取り除く工程と、第３の流路内の液体を第２の流路に送液する工程とを切り替える時に、送液ポンプの力を切り替えるか、第１の流路の末端を送液工程の途中で封止する等の工夫が必要であり、マイクロ検査チップの動作が複雑になる。さらに、分割、定量後も各流路が連通されたままなので、分割された各液体を個別に独立して送液することができない、という問題がある。
【０００９】
また、特許文献３で提案された方法では、全ての流路で同時に遠心力による送液が行われるために、流路毎に個別に分割、定量、送液することができない、という問題がある。さらに、回転中心から外側に向かう方向に流路を配置する必要があるため、流路の配置の自由度が小さい、という問題もある。
【００１０】
さらに、特許文献４で提案された方法では、個別に存在している任意の試液を、それぞれ個別に制御して選択的に送液することは開示されているが、１箇所に貯留された検体や試液を正確に定量し、かつ、分割する方法については示されていない。
【００１１】
特に、外部からマイクロ検査チップに注入されることの多い検体は、複数箇所に分けて注入することは煩わしく、注入漏れの可能性も高いので、１箇所に注入して、マイクロ検査チップ内部で定量、分配されることが望ましい。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、１箇所にまとまって存在する検体や試薬等の液体を、所定の流路に所定のタイミングで所定の速度で、所定の量だけ定量して配分して送液でき、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【００１４】
１．液体を貯留する液体貯留部と、
前記液体貯留部に貯留された前記液体を定量して保持する液体定量部と、
前記液体貯留部と前記液体定量部とを連通させる接続流路と、
前記液体貯留部に外部から流体を導入する第１の流体導入路と、
前記接続流路に連通され、前記接続流路に流体を導入する第２の流体導入路と、
前記液体定量部に連通された分岐部と、
前記分岐部に連通された複数の分岐流路と、
複数の前記分岐流路に連通された複数の下流流路と、
複数の前記下流流路に連通され、複数の前記下流流路を外部に開放または閉鎖する複数の下流流路開閉手段とを備えたことを特徴とするマイクロ検査チップ。
【００１５】
２．前記分岐部に連通された排気流路と、
前記排気流路に連通された排気流路開閉手段とを備えたことを特徴とする前記１に記載のマイクロ検査チップ。
【００１６】
３．前記第１の流体導入路および前記第２の流体導入路の少なくとも一方は、空気貯留部を有することを特徴とする前記１または２に記載のマイクロ検査チップ。
【００１７】
４．前記第２の流体導入路に連通された吸気流路と、
前記吸気流路に連通された吸気流路開閉手段とを備えたことを特徴とする前記１乃至３の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【００１８】
５．前記第１の流体導入路に連通された第１の流体導入路開閉手段と、
前記第２の流体導入路に連通された第２の流体導入路開閉手段とを備えたことを特徴とする前記２乃至４の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【００１９】
６．複数の前記下流流路の少なくとも１つには、予め第２の液体が収容されていることを特徴とする前記１乃至５の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【００２０】
７．前記液体定量部は、撥水バルブを有することを特徴とする前記１乃至６の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【００２１】
８．前記１乃至４または６の何れか１項に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法であって、
前記液体貯留部に前記液体を貯留する液体貯留工程と、
前記第１の流体導入路に前記流体を導入することで、前記液体貯留部に貯留された前記液体を前記液体定量部に送液して定量し保持する液体定量工程と、
複数の前記下流流路開閉手段の何れか１つを選択して開放し、前記第２の流体導入路から前記接続流路に空気を導入することで、前記液体定量部に保持された前記液体を、選択された前記下流流路開閉手段に連通した前記下流流路に送液する液体送液工程とを備えたことを特徴とするマイクロ検査チップの定量送液方法。
【００２２】
９．前記液体定量工程は、前記排気流路開閉手段を開放することにより、前記分岐部の空気を外部に放出することを特徴とする前記８に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法。
【００２３】
１０．前記５および６に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法であって、
前記液体貯留部に前記液体を貯留する液体貯留工程と、
前記第１の流体導入路開閉手段と前記排気流路開閉手段とを開放し、前記排気流路の内部の空気を外部に排気することにより、前記液体貯留部に貯留された前記液体を前記液体定量部に送液して定量し保持する液体定量工程と、
前記第２の流体導入路開閉手段と複数の前記下流流路開閉手段の何れか１つとを開放し、開放された前記下流流路開閉手段が連通する前記下流流路の内部の空気を外部に排気することにより、前記液体定量部に保持された前記液体を前記下流流路に送液する液体送液工程とを備えたことを特徴とするマイクロ検査チップの定量送液方法。
【００２４】
１１．前記液体定量工程および前記液体送液工程を複数回繰り返すことを特徴とする前記８乃至１０の何れか１項に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法。
【００２５】
１２．前記吸気流路開閉手段を開放することにより、前記吸気流路を介して前記第２の流体導入路に空気を吸気する吸気行程を備えたことを特徴とする前記１１に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法。
【００２６】
１３．前記１乃至６の何れか１項に記載のマイクロ検査チップの前記液体定量部の近傍に、前記液体定量部に送液された前記液体の先頭部を検出するメニスカス検出部を備えたことを特徴とする検査装置。
【００２７】
１４．前記９乃至１３の何れか１項に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法を用いて、前記液体の送液を制御する駆動制御部を備えたことを特徴とする検査装置。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、液体貯留部に貯留された液体を液体定量部に送液して定量し保持し、送液先の下流流路を外部に開放した状態で、液体定量部に保持された液体を空気で分断して送液する。これによって、１箇所にまとまって存在する液体を、所定の流路に所定のタイミングで所定の速度で、所定の量だけ定量して配分して送液でき、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。
【００３０】
まず、本発明における検査装置について、図１を用いて説明する。図１は、本発明における検査装置の１例を示す模式図である。
【００３１】
図１において、検査装置１は、マイクロ検査チップ１００、マイクロポンプユニット２１０、加熱冷却ユニット２３０、検出部２５０、メニスカス検出部２６０および駆動制御部２７０等で構成される。
【００３２】
マイクロ検査チップ１００は、一般に分析チップ、マイクロリアクタチップなどとも称されるものと同等であり、例えば、樹脂、ガラス、シリコン、セラミックスなどを材料とし、その上に、微細加工技術により、幅および高さが数μｍ〜数百μｍのレベルの微細な流路を形成したものである。マイクロ検査チップ１００のサイズおよび形状は、通常、縦横が数十ｍｍ、厚さが数ｍｍ程度の板状である。
【００３３】
ここでは、マイクロ検査チップ１００は、送液を円滑に行うために、例えばポリプロピレン等の撥水性の樹脂材料で形成されており、試薬や検体等の液体を流すための溝状の流路が表面に形成された流路基板１０１と、流路基板１０１の流路が形成された面に接着され、流路基板１０１の溝状の流路の蓋として機能する天板１０３とで構成されているとする。親水性の材料を用いる必要がある場合には、流路全体あるいは流路の内で撥水性が必要な部分をフッ素系の材料でコーティングする等の撥水処理を行うことが望ましい。また、天板１０３には、マイクロポンプユニット２１０とマイクロ検査チップ１００との連通口等が設けられる。
【００３４】
マイクロポンプユニット２１０は、マイクロ検査チップ１００内の送液を行うためのポンプユニットで、マイクロポンプ２１１、チップ接続部２１３、駆動液タンク２１５および駆動液供給部２１７等で構成される。マイクロポンプユニット２１０は、１つあるいは複数のマイクロポンプ２１１を備えている。マイクロポンプ２１１は、マイクロ検査チップ１００内に駆動液２１６を注入あるいは吸引することで、マイクロ検査チップ１００内の送液を行う。マイクロポンプについては図１３で詳述する。チップ接続部２１３は、マイクロポンプ２１１とマイクロ検査チップ１００とを接続する。
【００３５】
駆動液供給部２１７は、駆動液タンク２１５からマイクロポンプ２１１に駆動液２１６を供給する。駆動液タンク２１５は、駆動液２１６の補充のために駆動液供給部２１７から取り外して交換可能である。マイクロポンプ２１１上には１個または複数個のポンプが形成されており、複数個の場合は、各々独立にあるいは連動して駆動可能である。
【００３６】
マイクロ検査チップ１００とマイクロポンプ２１１とはチップ接続部２１３で接続されて連通される。マイクロポンプ２１１が駆動されてマイクロポンプ２１１からチップ接続部２１３を介してマイクロ検査チップ１００に注入あるいは吸引される駆動液２１６によって、マイクロ検査チップ１００内の複数の収容部に収容されている各種試薬や検体が、マイクロ検査チップ１００内で送液される。あるいは駆動液２１６に押された空気等の気体によって、マイクロ検査チップ１００内の複数の収容部に収容されている各種試薬や検体が、マイクロ検査チップ１００内で送液される。
【００３７】
加熱冷却ユニット２３０は、冷却部２３１および加熱部２３３等で構成され、マイクロ検査チップ１００内の反応の促進および抑制のために、検体、試薬およびその混合液等の加熱および冷却を行う。冷却部２３１はペルチエ素子等で構成される。加熱部２３３は、ヒータ等で構成される。もちろん、加熱部２３３もペルチエ素子で構成してもよい。
【００３８】
検出部２５０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザ等の光源２５１と、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子２５３等で構成され、マイクロ検査チップ１００内の反応によって得られる生成液に含まれる標的物質を、マイクロ検査チップ１００上の検出領域２５５の位置で光学的に検出する。
【００３９】
メニスカス検出部２６０は、マイクロ検査チップ１００の後述する液体定量部１３１の近傍に配置され、液体定量部１３１に送液された液体１５１の先頭部（以下、メニスカスと言う）１５１ａを検出する。検出方法は、例えば投光部と受光部とを備え、液体定量部１３１からの反射光量の変化を検出する光学的方法、液体定量部１３１の電気抵抗の変化を検出する電気的方法等、任意の方法が考えられる。
【００４０】
駆動制御部２７０は、図示しないマイクロコンピュータやメモリ等で構成され、検査装置１内の各部の駆動、制御、検出等を行う。
【００４１】
（第１の実施の形態）
次に、本発明におけるマイクロ検査チップの第１の実施の形態について、図２を用いて説明する。図２は、マイクロ検査チップ１００の第１の実施の形態の構成を示す模式図で、図２（ａ）は流路基板１０１の表面に形成された流路を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００４２】
図２（ａ）および（ｂ）において、マイクロ検査チップ１００の流路基板１０１の表面には、第１の流体導入路１１１、液体貯留部１１３、液体注入口１１３ｉ、接続流路１１５、第２の流体導入路１２１、液体定量部１３１、分岐部１３３、２本の分岐流路１３５ａおよび１３５ｂ、２本の下流流路１４１ａおよび１４１ｂが形成されている。ここでは、分岐流路および下流流路は２本としたが、これに限るわけではなく、３本以上であってもよい。
【００４３】
第１の流体導入路１１１は液体貯留部１１３の上流側に連通し、液体貯留部１１３の下流側と液体定量部１３１の上流側とは接続流路１１５によって連通している。第２の流体導入路１２１は接続流路１１５と合流点１１７で連通している。後述するように、第２の流体導入路１２１から接続流路１１５に空気を注入することで、液体貯留部１１３内の液体と液体定量部１３１内の液体とを分断するので、接続流路１１５の流路断面積は狭いことが望ましい。
【００４４】
分岐部１３３は液体定量部１３１の下流側に連通し、２本の分岐流路１３５ａと１３５ｂとに分岐している。２本の分岐流路１３５ａと１３５ｂとはそれぞれ２本の下流流路１４１ａと１４１ｂとに連通している。ここでは、下流流路１４１ａと１４１ｂとは同一形状として図示しているが、これに限るものではなく、容積、長さ、形状等はそれぞれ異なっていてもよい。
【００４５】
第１の流体導入路１１１および第２の流体導入路１２１の各々の上流端には、図１に示したマイクロポンプ２１１とのポンプポンプ連通口Ｐ１およびＰ２が設けられている。マイクロ検査チップ１００が検査装置１に挿入されると、ポンプ連通口Ｐ１およびＰ２は、チップ接続部２１３を介してマイクロポンプ２１１に連通され、マイクロポンプ２１１から、必要に応じて、空気１５３あるいは駆動液２１６が注入される。
【００４６】
第１の実施の形態では、液体１５１は、間に空気１５３を介して、マイクロポンプ２１１からマイクロ検査チップ１００内に注入される駆動液２１６によって送液される例を示すが、これに限るわけではなく、駆動液２１６ではなく空気を注入するポンプを用いてもよいし、空気１５３を介さずに、液体１５１を駆動液２１６で直接送液してもよい。
【００４７】
ただし、駆動液２１６で直接送液する場合には、液体と駆動液とが混じり合わないように例えばオイル系の駆動液２１６を用いるとか、液体定量部１３１に駆動液２１６が混入しないように液体貯留部１１３に貯留する液体１５１の量を多くする等の対応をとることが好ましい。
【００４８】
２本の下流流路１４１ａおよび１４１ｂの下流端には、本発明における下流流路開閉手段であり、個別に開閉が可能なバルブＶ１およびＶ２が連通し、下流流路１４１ａおよび１４１ｂを外部に開放または閉鎖する。バルブＶ１およびＶ２は、マイクロ検査チップ１００上に形成されてもよいし、図２（ｂ）に示すように、マイクロ検査チップ１００にはバルブ連通口Ｖ１およびＶ２が設けられ、バルブ２８０自体は外部に設けられてもよい。この場合も、バルブ２８０はバルブ連通口Ｖ１およびＶ２を個別に開閉可能である。
【００４９】
第１の実施の形態では、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１を液体定量部１３１で定量し、定量された液体１５１を下流流路１４１ａに送液する。次に、再度、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１を液体定量部１３１で定量し、定量された液体１５１を下流流路１４１ｂに送液する例について説明する。
【００５０】
液体貯留部１１３への液体１５１の注入前には、各流路は空気１５３で満たされている。ただし、２本の下流流路１４１ａおよび１４１ｂには、第２の液体１５５および１５７が予め注入されて保持されている。ここに、液体１５１は例えば検体であり、第２の液体１５５および１５７は例えば２種類の異なる試薬であり、液体１５１が下流流路１４１ａおよび１４１ｂに送液されることで、下流流路内で検体と試薬との反応が行われる。
【００５１】
液体貯留部１１３には液体注入口１１３ｉから液体１５１が注入され、液体１５１の注入後、液体注入口１１３ｉは、例えば粘着テープ等の封止部材１１３ｓで封止される。
【００５２】
マイクロ検査チップ１００の天板１０３側の液体定量部１３１の下流端近傍には、図１に示したメニスカス検出部２６０が設けられており、検出点２６０ａに液体１５１のメニスカス１５１ａが到達したか否かが検出される。例えば上述した光学的方法で検出を行う場合、少なくとも天板１０３の液体定量部１３１部分は光学的に透明である必要がある。
【００５３】
メニスカス検出部２６０は図の矢印Ｘ方向に移動可能で、移動させることで検出点２６０ａが変更可能であるため、液体１５１の定量に際して、所定の量を定量可能である。従って、例えば下流流路１４１ａに送液する液体１５１の量と、下流流路１４１ｂに送液する液体１５１の量とを異ならせることも可能である。
【００５４】
続いて、第１の実施の形態における液体の定量送液方法を、図３乃至図６を用いて説明する。図３乃至図５は、第１の実施の形態における液体の分割定量送液方法を示すフローチャートで、図３がメインルーチン、図４および図５がサブルーチンである。図６は後述する液体定量工程および液体送液工程での流路の状態を示す模式図である。
【００５５】
図３において、ステップＳ１１で、ピペット等を用いて、試薬や検体等の液体１５１が液体注入口１１３ｉから液体貯留部１１３内に注入され、ステップＳ１２で、液体注入口１１３ｉが封止部材１１３ｓで封止される（液体貯留工程）。ここまでが、マイクロ検査チップ１００単体で行われるステップである。
【００５６】
次に、ステップＳ１３で、マイクロ検査チップ１００が検査装置１に挿入される。ステップＳ１４で、検査装置１の駆動制御部２７０により、バルブ選択のためのパラメータｎ＝１が設定される。ステップＳ１５で、駆動制御部２７０により、図４に示す液体定量サブルーチンが実行され（液体定量工程）、メインルーチンに戻る。
【００５７】
ステップＳ１６で、駆動制御部２７０により、ステップＳ１５の液体定量サブルーチンの中でエラーフラグＥＦが立てられた（ＥＦ＝１）か否かが確認される。エラーフラグＥＦが立てられた場合（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、液体定量サブルーチン内で異常が発生したとみなされて、ステップＳ１７で、駆動制御部２７０により、エラー警告が出されて、動作が終了される。
【００５８】
エラーフラグＥＦが立てられなかった場合（ステップＳ１６；Ｎｏ）、ステップＳ１８で、駆動制御部２７０により、図５に示す液体送液サブルーチンが実行され（液体送液工程）、メインルーチンに戻る。ステップＳ１９で、駆動制御部２７０により、パラメータｎ＝２であるか否かが確認される。ｎ＝２の場合（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）、下流流路１４１ａと１４１ｂの両方に液体１５１が送液されたとみなされて、そのまま動作が終了される。ｎ＝２でない場合（ステップＳ１９；Ｎｏ）、ステップＳ２０で、駆動制御部２７０により、ｎに１が加算されて、ステップＳ１５に戻り、上述した動作が繰り返される。
【００５９】
図４は、図３のステップＳ１５「液体定量サブルーチン」のフローチャートである。
【００６０】
図４において、ステップＳ１５１で、検査装置１に挿入されたマイクロ検査チップ１００のポンプ連通口Ｐ１およびＰ２がマイクロポンプ２１１に連通され、バルブ連通口Ｖ１およびＶ２がバルブ２８０に連通される。ステップＳ１５２で、駆動制御部２７０によりバルブ２８０が制御されて、バルブ連通口Ｖ１およびＶ２が閉鎖され、ステップＳ１５３で、図３のバルブ選択のためのパラメータｎ（ｎは１または２）の値に従って、ｎ＝１の場合にはバルブ連通口Ｖ１だけが、ｎ＝２の場合にはバルブ連通口Ｖ２だけが開放される。
【００６１】
ステップＳ１５４で、パラメータｎ（ｎは１または２）の値に従って、駆動制御部２７０により、メニスカス検出部２６０の位置が図２に示した矢印Ｘ方向の所定位置Ｘｎとなるように移動される。これによって、液体定量部１３１での液体１５１の定量に際して、パラメータｎに従った所定の量の定量が可能となる。ステップＳ１５５で、駆動制御部２７０により、エラーフラグＥＦが初期化（ＥＦ＝０）される。
【００６２】
ステップＳ１５６で、駆動制御部２７０により、ポンプ連通口Ｐ１に連通されたマイクロポンプ２１１が駆動されて駆動液２１６が第１の流体導入路１１１に注入され、駆動液２１６に押された第１の流体導入路１１１内の空気１５３に押されて、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１が接続流路１１５を介して液体定量部１３１に流出する。
【００６３】
この時、接続流路１１５および液体定量部１３１内の空気１５３は、パラメータｎ＝１の場合、分岐部１３３、分岐流路１３５ａおよび下流流路１４１ａを介して、開放されたバルブ連通口Ｖ１から外部に排出される。また、パラメータｎ＝２の場合、分岐部１３３、分岐流路１３５ｂおよび下流流路１４１ｂを介して、開放されたバルブ連通口Ｖ２から外部に排出される。
【００６４】
ステップＳ１５７で、駆動制御部２７０により、メニスカス検出部２６０によって液体１５１のメニスカス１５１ａが検出されたか否かが確認される。メニスカス１５１ａが検出されない場合（ステップＳ１５７；Ｎｏ）、ステップＳ１５８で、駆動制御部２７０により、ポンプ連通口Ｐ１に連通されたマイクロポンプ２１１がステップＳ１５６で最初に駆動開始されてから、タイムアウト時間である所定時間Ｔ１が経過したか否かが確認される。
【００６５】
所定時間Ｔ１が経過していない場合（ステップＳ１５８；Ｎｏ）、ステップＳ１５６に戻って上述した動作が繰り返される。所定時間Ｔ１が経過した場合（ステップＳ１５８；Ｙｅｓ）、所定時間Ｔ１以内に液体貯留部１１３から液体定量部１３１への送液が完了されないエラーが発生したとみなされて、ステップＳ１５９で、駆動制御部２７０により、エラーフラグＥＦが立てられ（ＥＦ＝１）、ステップＳ１６０に進む。
【００６６】
ステップＳ１５７でメニスカス１５１ａが検出された場合（ステップＳ１５７；Ｙｅｓ）もステップＳ１６０に進み、駆動制御部２７０により、ポンプ連通口Ｐ１に連通されたマイクロポンプ２１１が停止され、ステップＳ１６１で、駆動制御部２７０により、ステップＳ１５３で開放されたバルブ連通口Ｖ１またはＶ２が閉鎖され、メインルーチンに戻る。
【００６７】
図６（ａ）に、ステップＳ１５「液体定量サブルーチン」終了時の流路の状態を示す。液体貯留部１１３に貯留された液体１５１の一部が送液され、接続流路１１５を介して液体定量部１３１に注入されている。液体定量部１３１に注入された液体１５１のメニスカス１５１ａがメニスカス検出部２６０の検出点２６０ａの位置に達したところで、送液が停止され、液体１５１が液体定量部１３１に保持されている。
【００６８】
図５は、図３のステップＳ１８「液体送液サブルーチン」のフローチャートである。
【００６９】
図５において、ステップＳ１８１で、駆動制御部２７０により、図３のバルブ選択のためのパラメータｎ（ｎは１または２）の値に従って、バルブ２８０によって、ｎ＝１の場合にはバルブ連通口Ｖ１が、ｎ＝２の場合にはバルブ連通口Ｖ２が開放される。
【００７０】
ステップＳ１８３で、駆動制御部２７０により、ポンプ連通口Ｐ２に連通されたマイクロポンプ２１１が駆動されて駆動液２１６が第２の流体導入路１２１に注入され、駆動液２１６に押された第２の流体導入路１２１内の空気１５３が接続流路１１５に注入される。これによって、液体定量部１３１に保持された液体１５１が、液体貯留部１１３内の液体１５１と分断されて、分岐部１３３に流入する。
【００７１】
この時、パラメータｎ＝１の場合には、分岐部１３３、分岐流路１３５ａおよび下流流路１４１ａ内の空気１５３は、開放されているバルブ連通口Ｖ１から外部に排出され、パラメータｎ＝２の場合には、分岐部１３３、分岐流路１３５ｂおよび下流流路１４１ｂ内の空気１５３は、開放されているバルブ連通口Ｖ２から外部に排出される。
【００７２】
そして、液体定量部１３１に保持された液体１５１は、パラメータｎ＝１の場合には、分岐部１３３および分岐流路１３５ａを介して下流流路１４１ａに注入され、パラメータｎ＝２の場合には、分岐部１３３および分岐流路１３５ｂを介して下流流路１４１ｂに注入される。
【００７３】
ステップＳ１８５で、駆動制御部２７０により、ポンプ連通口Ｐ２に連通されたマイクロポンプ２１１がステップＳ１８３で最初に駆動開始されてから、送液終了時間である所定時間Ｔ２が経過したか否かが確認される。所定時間Ｔ２が経過していない場合（ステップＳ１８５；Ｎｏ）、ステップＳ１８３に戻って上述した動作が繰り返される。
【００７４】
所定時間Ｔ２が経過した場合（ステップＳ１８５；Ｙｅｓ）、ステップＳ１８７で、駆動制御部２７０により、ポンプ連通口Ｐ２に連通されたマイクロポンプ２１１が停止され、ステップＳ１８９で、駆動制御部２７０により、ステップＳ１８１で開放されたバルブ連通口Ｖ１またはＶ２が閉鎖され、メインルーチンに戻る。
【００７５】
図６（ｂ）に、パラメータｎ＝１の場合のステップＳ１８「液体送液サブルーチン」終了時の流路の状態、つまり、液体１５１が定量されて下流流路１４１ａに送液された状態を示す。
【００７６】
図６（ｂ）において、第２の流体導入路１２１から接続流路１１５に注入された空気１５３によって、液体定量部１３１に保持されていた液体１５１が液体貯留部１１３内の液体１５１と分断されて、分岐部１３３および分岐流路１３５ａを介して下流流路１４１ａに注入されている。下流流路１４１ａに注入された液体１５１は、予め下流流路１４１ａに保持されていた第２の液体１５５と混合されて混合液１５６となり、反応が開始される。
【００７７】
パラメータｎ＝２の場合には、バルブ連通口Ｖ２が開放されているので、液体１５１は、分岐部１３３および分岐流路１３５ｂを介して下流流路１４１ｂに注入される。
【００７８】
なお、第２の流体導入路１２１から接続流路１１５に空気１５３が注入される場合に、液体貯留部１１３に残存している空気１５３がポンプ連通口Ｐ１側に逆流する可能性があるので、逆流防止用に液体貯留部１１３とポンプ連通口Ｐ１との間に逆止弁を設けてもよい。
【００７９】
上述した液体定量工程および液体送液工程において、マイクロポンプ２１１の駆動速度を制御することで、液体１５１の送液速度を所定の速度に制御することができ、液体１５１を所定のタイミングで所定の速度で送液することができる。
【００８０】
第１の実施の形態では、液体定量部１３１での液体１５１の定量に、メニスカス検出部２６０を用いたが、これに限るものではなく、例えば送液精度の高いポンプを用い、ポンプの精度によって定量する方法や、液体定量部１３１に撥水バルブを設け、撥水バルブまで送液したところで、表面張力によってメニスカスを停止させて定量する方法等、種々の方法を用いることができる。
【００８１】
上述した液体定量部１３１に撥水バルブを設ける方法の例を、図７を用いて説明する。図７は、第１の実施の形態の他の例を示す模式図で、図７（ａ）は流路形状を示し、図７（ｂ）は液体定量状態を示す。
【００８２】
図７（ａ）において、液体定量部１３１は、定量に必要な容量の位置に撥水バルブ１３１ａを備えている。その他の流路構成は図２と同じであるので、説明は省略する。
【００８３】
図７（ｂ）において、ポンプ連通口Ｐ１に連通されたマイクロポンプ２１１が駆動されて駆動液２１６が第１の流体導入路１１１に注入され、駆動液２１６に押された第１の流体導入路１１１内の空気１５３に押されて、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１が接続流路１１５を介して液体定量部１３１に注入される。
【００８４】
この時のマイクロポンプ２１１の送液圧力は、液体１５１が撥水バルブ１３１ａを越えられない圧力とする。これによって、液体定量部１３１に注入された液体１５１は、撥水バルブ１３１ａまで充填されたところで送液が止まり、液体定量部１３１の容量で定量される。
【００８５】
上述したように、第１の実施の形態によれば、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１の一部を液体定量部１３１に送液して定量し、定量された液体１５１を第２の流体導入路１２１から液体定量部１３１に注入された空気１５３によって液体貯留部１１３内の液体１５１と分断して下流流路に送液する。送液先の下流流路は、バルブ連通口Ｖ１およびＶ２の開閉によって決定される。
【００８６】
これによって、１箇所にまとまって存在する液体を、所定の流路に所定のタイミングで所定の速度で、所定の量だけ定量して配分して送液でき、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【００８７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明におけるマイクロ検査チップの第２の実施の形態について、図８を用いて説明する。図８は、マイクロ検査チップ１００の第２の実施の形態の構成を示す模式図である。
【００８８】
図８において、第２の実施の形態では、図２の第１の実施の形態における分岐部１３３に排気流路１３７が連通され、排気流路１３７の下流端には、本発明における排気流路開閉手段であり、個別に開閉が可能なバルブＶ３が連通され、排気流路１３７を介して分岐部１３３が外部に開放または閉鎖される。
【００８９】
バルブＶ３は、第１の実施の形態におけるバルブＶ１およびＶ２と同様に、マイクロ検査チップ１００上に形成されてもよいし、図２（ｂ）と同様に、マイクロ検査チップ１００にはバルブ連通口Ｖ１、Ｖ２およびＶ３が設けられ、バルブ２８０自体は外部に設けられてもよい。この場合も、バルブ２８０はバルブ連通口Ｖ１、Ｖ２およびＶ３を個別に開閉可能である。
【００９０】
また、下流流路１４１ａは、第２の液体保持部１６１ａ、混合流路１６３ａおよび反応検出部１６５ａがこの順に連通されて構成され、下流流路１４１ｂは、第２の液体保持部１６１ｂ、混合流路１６３ｂおよび反応検出部１６５ｂがこの順に連通されて構成されている。
【００９１】
第２の液体保持部１６１ａおよび１６１ｂの内部には、それぞれ第２の液体１５５および１５７が予め注入されて保持されている。混合流路１６３ａおよび１６３ｂは、流路断面積の広い部分と狭い部分とが交互に複数段連結されており、液体１５１と第２の液体１５５との混合が行われやすい形状となっている。反応検出部１６５ａおよび１６５ｂでは、図１に示した検出部２５０により、液体１５１と第２の液体１５５との混合液での反応結果が検出される。その他の構成は第１の実施の形態と同じであるので、説明は省略する。
【００９２】
次に、第２の実施の形態における液体の定量送液方法について、図９を用いて説明する。第２の実施の形態での液体の定量送液方法のメインルーチンおよびステップＳ１８「液体送液サブルーチン」は、それぞれ第１の実施の形態の図３および図５に示したものと同じで、ステップＳ１５「液体定量サブルーチン」だけが図４と異なる。図９は、第２の実施の形態でのステップＳ１５「液体定量サブルーチン」のフローチャートである。
【００９３】
図９において、ステップＳ２５１で、検査装置１に挿入されたマイクロ検査チップ１００のポンプ連通口Ｐ１およびＰ２がマイクロポンプ２１１に連通され、バルブ連通口Ｖ１、Ｖ２およびＶ３がバルブ２８０に連通される。ステップＳ２５２で、駆動制御部２７０により、バルブ２８０が制御されて、バルブ連通口Ｖ１、Ｖ２およびＶ３が閉鎖され、ステップＳ１５３で、バルブ連通口Ｖ３が開放される。ステップＳ１５４およびＳ１５５は、図４と同じであるので、説明は省略する。
【００９４】
ステップＳ２５６で、駆動制御部２７０により、ポンプ連通口Ｐ１に連通されたマイクロポンプ２１１が駆動されて駆動液２１６が第１の流体導入路１１１に注入され、駆動液２１６に押された第１の流体導入路１１１内の空気１５３に押されて、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１が接続流路１１５を介して液体定量部１３１に流出する。
【００９５】
この時、接続流路１１５および液体定量部１３１内の空気１５３は、排気流路１３７を介して、開放されたバルブ連通口Ｖ３から外部に排出される。ステップＳ１５７からステップＳ１６０は、図４と同じであるので、説明は省略する。ステップＳ２６１で、駆動制御部２７０により、開放されていたバルブ連通口Ｖ３が閉鎖され、メインルーチンに戻る。
【００９６】
第２の実施の形態では、液体定量部１３１と第２の液体保持部１６１ａおよび１６１ｂとの間の空気１５３を排気してあるので、液体１５１の下流流路１４１ａあるいは１４１ｂへの送液時に、液体１５１と第２の液体１５５あるいは１５７とが近接している。従って、流路断面積の広い混合流路１６３ａあるいは１６３ｂで、液体１５１と第２の液体１５５あるいは１５７との混合がより確実に行われる。
【００９７】
上述したように、第２の実施の形態によれば、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１の一部を液体定量部１３１に送液して定量する際に、接続流路１１５および液体定量部１３１内の空気１５３を排気流路１３７を介して、開放されたバルブ連通口Ｖ３から外部に排出する。その後に、定量された液体１５１を第２の流体導入路１２１から液体定量部１３１に注入された空気１５３によって液体貯留部１１３内の液体１５１と分断して下流流路に送液する。送液先の下流流路は、バルブ連通口Ｖ１およびＶ２の開閉によって決定される。
【００９８】
これによって、１箇所にまとまって存在する液体を、所定の流路に所定のタイミングで所定の速度で、所定の量だけ定量して配分して送液でき、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【００９９】
（第３の実施の形態）
次に、本発明におけるマイクロ検査チップの第３の実施の形態について、図１０を用いて説明する。図１０は、マイクロ検査チップ１００の第３の実施の形態の構成を示す模式図である。
【０１００】
本発明においては、液体定量部１３１定量され保持された液体１５１と、液体貯留部１１３内に残存する液体１５１とを分断するために、第２の流体導入路１２１から接続流路１１５に空気１５３を注入する必要がある。しかしながら、空気１５３は液体１５１に比べて圧縮性が高いので、空気１５３による液体１５１の送液では、送液速度が不安定になる可能性がある。
【０１０１】
送液速度が不安定になると、液体１５１が急加速して流路内に飛び散ったり、流路に送液残りが生じたり、液体１５１と第２の液体１５５あるいは１５７との混合度合いが不安定になったりする。第３の実施の形態では、上述した空気１５３の圧縮性に関わる課題の解決方法を提案する。
【０１０２】
図１０において、第３の実施の形態では、図８の第２の実施の形態における第１の流体導入路１１１および第２の流体導入路１２１にそれぞれ空気室１７１および１７３が設けられている。その他の構成は図８の第２の実施の形態と同じである。
【０１０３】
液体貯留部１１３から液体定量部１３１への送液の際は、ポンプ連通口Ｐ１に連通されたマイクロポンプ２１１が駆動されて駆動液２１６が第１の流体導入路１１１に注入され、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１は、空気室１７１内の空気１５３に押されて接続流路１１５に流出する。
【０１０４】
液体定量部１３１から下流流路１４１ａあるいは１４１ｂへの送液の際は、ポンプ連通口Ｐ２に連通されたマイクロポンプ２１１が駆動されて駆動液２１６が第２の流体導入路１２１に注入され、液体定量部１３１に保持された液体１５１は、空気室１７３内の空気１５３に押されて分岐部１３３に流出する。
【０１０５】
このように、第１の流体導入路１１１および第２の流体導入路１２１にそれぞれ空気室１７１および１７３を設けることで、液体１５１と駆動液２１６とに挟まれた空気１５３の量を必要最小限に抑えることができるので、上述した空気１５３の圧縮性に関わる課題を低減することができる。空気室は、上述したように、第１の流体導入路１１１および第２の流体導入路１２１にそれぞれ設けるのが理想的であるが、どちらか一方だけであっても、設けただけの効果は得られる。
【０１０６】
図１１は、図１０の第３の実施の形態の更なる改良案を示す模式図である。図１１において、改良案は、図１０の第３の実施の形態の第２の流体導入路１２１に、さらに吸気流路１７５が連通されている。吸気流路１７５の下流端には、本発明における吸気流路開閉手段であり、個別に開閉が可能なバルブＶ４が連通され、吸気流路１３７を介して第２の流体導入路１２１が外部に開放または閉鎖される。バルブＶ４は、第１および第２の実施の形態と同様に、バルブ連通口Ｖ４とバルブ２８０とで構成されてもよい。
【０１０７】
複数の流路（第３の実施の形態では、下流流路１４１ａおよび１４１ｂ）に液体１５１を分配する場合、例えば下流流路１４１ａへの送液完了後にバルブＶ４が開放され、ポンプ連通口Ｐ２に連通されたマイクロポンプ２１１が逆方向に駆動されて、駆動液２１６が第２の流体導入路１２１から外部に吸引されることで、空気室１７３への空気の補充を行うことができる。
【０１０８】
図１０に示した例では、複数の流路に液体１５１を分配する場合には、空気室１７３は複数の流路の容積の合計以上の容積が必要であり、分配する流路が増えるほど空気室１７３が大きくなる。しかし、図１１に示した改良案では、分配する流路が増えても、空気室の大きさは、分配する流路１本分あればよい。
【０１０９】
上述したように、第３の実施の形態によれば、第１の流体導入路１１１および第２の流体導入路１２１にそれぞれ空気室１７１および１７３を設けることで、液体１５１と駆動液２１６とに挟まれた空気１５３の量を必要最小限に抑えることができるので、送液時の空気１５３の圧縮性に関わる課題を低減することができる。
【０１１０】
これによって、１箇所にまとまって存在する液体を、所定の流路に所定のタイミングで所定の速度で、所定の量だけ定量して配分して送液でき、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【０１１１】
（第４の実施の形態）
次に、本発明におけるマイクロ検査チップの第４の実施の形態について、図１２を用いて説明する。図１２は、マイクロ検査チップ１００の第４の実施の形態の構成を示す模式図である。
【０１１２】
図１２において、第４の実施の形態は、図８の第２の実施の形態におけるポンプ連通口Ｐ１およびＰ２の代わりに、本発明における第１の流体導入路開閉手段および第２の流体導入路開閉手段であり、個別に開閉が可能なバルブＶ５およびＶ６が設けられ、第１の流体導入路１１１および第２の流体導入路１２１が外部に開放または閉鎖される。バルブＶ５およびＶ６は、第１乃至第３の実施の形態と同様に、バルブ連通口Ｖ５およびＶ６とバルブ２８０とで構成されてもよい。
【０１１３】
さらに、第４の実施の形態は、図８の第２の実施の形態におけるバルブＶ１、Ｖ２およびＶ３のさらに下流に、吸引ポンプＰ３、Ｐ４およびＰ５が連通されている。その他の構成は図８の第２の実施の形態と同じであるので、説明は省略する。
【０１１４】
マイクロ検査チップの第４の実施の形態の送液に用いられる吸引ポンプＰ３、Ｐ４およびＰ５としては、図１に示したマイクロポンプユニット２１０で駆動液２１６あるいは空気１５３を吸引することでもよいし、マイクロポンプユニット２１０に代えて、その他の吸引用のポンプを用いてもよい。
【０１１５】
次に、第４の実施の形態における液体の定量送液方法について、図１３および図１４を用いて説明する。第４の実施の形態での液体の定量送液方法のメインルーチンは、第１の実施の形態の図３に示したものと同じで、ステップＳ１５「液体定量サブルーチン」およびステップＳ１８「液体送液サブルーチン」が図４および図５と異なる。
【０１１６】
図１３は、第４の実施の形態でのステップＳ１５「液体定量サブルーチン」のフローチャートである。
【０１１７】
図１３において、ステップＳ４５１で、検査装置１に挿入されたマイクロ検査チップ１００のバルブＶ１、Ｖ２およびＶ３に吸引ポンプＰ３、Ｐ４およびＰ５が接続され、バルブＶ５およびＶ６が接続される。ステップＳ４５２で、駆動制御部２７０により、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ５およびＶ６が閉鎖され、ステップＳ４５３で、バルブＶ３とＶ５とが開放される。ステップＳ１５４およびＳ１５５は、図４および図９と同じであるので、説明は省略する。
【０１１８】
ステップＳ４５６で、駆動制御部２７０により、バルブＶ３に接続された吸引ポンプＰ５が駆動されて、液体定量部１３１内の空気１５３が外部に吸引され、吸引された空気１５３に引かれて、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１が接続流路１１５を介して液体定量部１３１に流入する。ステップＳ１５７からステップＳ１５９は、図４と同じであるので、説明は省略する。
【０１１９】
ステップＳ４６０で、駆動制御部２７０により、吸引ポンプＰ５の駆動が停止され、ステップＳ４６１で、駆動制御部２７０により、開放されていたバルブＶ３およびＶ５が閉鎖され、メインルーチンに戻る。
【０１２０】
図１４は、第４の実施の形態でのステップＳ１８「液体送液サブルーチン」のフローチャートである。
【０１２１】
図１４において、ステップＳ４８１で、駆動制御部２７０により、図３のバルブ選択のためのパラメータｎ（ｎは１または２）の値に従って、ｎ＝１の場合にはバルブＶ１とＶ６とが、ｎ＝２の場合にはバルブＶ２とＶ６とが開放される。ステップＳ４８２で、駆動制御部２７０により、吸引ポンプを選択するためのパラメータｍに値（ｎ＋２）が設定される。ｎは１または２であるので、ｍは３または４である。
【０１２２】
ステップＳ４８３で、パラメータｎ＝１の場合、駆動制御部２７０により、バルブＶ１に接続された吸引ポンプＰ３が駆動されて、下流流路１４１ａ内の空気１５３が外部に吸引され、吸引された空気１５３に引かれて、液体定量部１３１内に保持された液体１５１と、第２の液体保持部１６１ａ内に保持された第２の液体１５５とが混合部１６３ａに流入する。
【０１２３】
パラメータｎ＝２の場合も同様に、駆動制御部２７０により、バルブＶ２に接続された吸引ポンプＰ４が駆動されて、下流流路１４１ｂ内の空気１５３が外部に吸引され、吸引された空気１５３に引かれて、液体定量部１３１内に保持された液体１５１と、第２の液体保持部１６１ｂ内に保持された第２の液体１５７とが混合部１６３ｂに流入する。
【０１２４】
ステップＳ１８５で、駆動制御部２７０により、吸引ポンプＰｍ（ｍは３または４）がステップＳ４８３で最初に駆動開始されてから、送液終了時間である所定時間Ｔ２が経過したか否かが確認される。所定時間Ｔ２が経過していない場合（ステップＳ１８５；Ｎｏ）、ステップＳ４８３に戻って上述した動作が繰り返される。
【０１２５】
所定時間Ｔ２が経過した場合（ステップＳ１８５；Ｙｅｓ）、ステップＳ４８７で、駆動制御部２７０により、吸引ポンプＰｍ（ｍは３または４）が停止され、ステップＳ４８９で、駆動制御部２７０により、ステップＳ４８１で開放されたバルブＶｎ（ｎは１または２）およびＶ６が閉鎖され、メインルーチンに戻る。
【０１２６】
第４の実施の形態では、吸引ポンプＰ３、Ｐ４およびＰ５と各流路との間にバルブＶ１、Ｖ２およびＶ３を設けてあるが、これは必須ではなく、各吸引ポンプがある程度以上の自己保持力を有していれば、バルブＶ１、Ｖ２およびＶ３を省くことも可能である。
【０１２７】
図１５は、図１２の第４の実施の形態の更なる改良案を示す模式図である。図１２の例では、下流流路１４１ａおよび１４１ｂと排気流路１３７のそれぞれに吸引ポンプを設けている。この場合、下流流路の数が増加すると、その分だけ吸引ポンプの数も増加し、検査装置１の大型化、高価格化、消費電力の増大等の課題が発生する。そこで、図１５において、改良案は、吸引ポンプを１台に共通化し、バルブＶ１、Ｖ２およびＶ３の切替によって吸引する流路を切り替えるようにしている。これによって、下流流路の数に関わらず、吸引ポンプの数を削減できる。
【０１２８】
上述したように、第４の実施の形態によれば、バルブＶ５を開放することで第１の流体導入路１１１を外部に開放した上で、液体定量部１３１内の空気１５３を、バルブＶ３を介して外部に吸引することで、液体貯留部１１３に貯留された液体１５１の一部を液体定量部１３１に送液する。その後に、バルブＶ６を開放することで第２の流体導入路１２１を外部に開放した上で、下流流路１４１ａまたは１４１ｂ内の空気１５３をバルブＶ１またはＶ２を介して外部に吸引することで、定量された液体１５１を下流流路１４１ａまたは１４１ｂに送液する。
【０１２９】
これによって、１箇所にまとまって存在する液体を、所定の流路に所定のタイミングで所定の速度で、所定の量だけ定量して配分して送液でき、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【０１３０】
上述した各実施の形態においては、液体貯留部１１３および液体定量部１３１の上流側から空気１５３あるいは駆動液２１６を注入することで送液する方法（第１乃至第３の実施の形態）と、液体定量部１３１の下流側から吸引することで送液する方法（第４の実施の形態）とを例示したが、これらの方法を組み合わせてもよい。
【０１３１】
例えば、液体定量部１３１の下流側から吸引することで液体貯留部１１３から液体定量部１３１に送液し、液体定量部１３１の上流側から空気１５３あるいは駆動液２１６を注入することで液体定量部１３１から下流流路１４１ａあるいは１４１ｂに送液する等の方法である。
【０１３２】
また、下流流路への送液は、上述した各実施の形態のように、下流流路１４１ａ、下流流路１４１ｂと順次送液されるに限らず、ランダムな順序でもよいし、同一の下流流路に繰り返し送液してもよい。また、一旦別の下流流路に送液した後に、再び元の下流流路に送液してもよい。
【０１３３】
以上に述べたように、本発明によれば、液体貯留部に貯留された液体を液体定量部に送液して定量し保持し、送液先の下流流路を外部に開放した状態で、液体定量部に保持された液体を空気で分断して送液する。これによって、１箇所にまとまって存在する液体を、所定の流路に所定のタイミングで所定の速度で、所定の量だけ定量して配分して送液でき、流路の配置の自由度も高いマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を提供することができる。
【０１３４】
なお、本発明に係るマイクロ検査チップ、マイクロ検査チップの定量送液方法および検査装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明における検査装置の１例を示す模式図である。
【図２】マイクロ検査チップの第１の実施の形態の構成を示す模式図である。
【図３】第１の実施の形態における液体の分割定量送液方法を示すメインルーチンのフローチャートである。
【図４】第１の実施の形態における液体の分割定量送液方法を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図５】第１の実施の形態における液体の分割定量送液方法を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図６】液体定量工程および液体送液工程での流路の状態を示す模式図である。
【図７】第１の実施の形態の他の例を示す模式図である。
【図８】マイクロ検査チップの第２の実施の形態の構成を示す模式図である。
【図９】第２の実施の形態での「液体定量サブルーチン」のフローチャートである。
【図１０】マイクロ検査チップの第３の実施の形態の構成を示す模式図である。
【図１１】第３の実施の形態の更なる改良案を示す模式図である。
【図１２】マイクロ検査チップの第４の実施の形態の構成を示す模式図である。
【図１３】第４の実施の形態での「液体定量サブルーチン」のフローチャートである。
【図１４】第４の実施の形態での「液体送液サブルーチン」のフローチャートである。
【図１５】第４の実施の形態の更なる改良案を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１ 検査装置
１００ マイクロ検査チップ
１０１ 流路基板
１０３ 天板
１１１ 第１の流体導入路
１１３ 液体貯留部
１１３ｉ 液体注入口
１１３ｓ 封止部材
１１５ 接続流路
１１７ 合流点
１２１ 第２の流体導入路
１３１ 液体定量部
１３１ａ 撥水バルブ
１３３ 分岐部
１３５ａ、１３５ｂ 分岐流路
１３７ 排気流路
１４１ａ、１４１ｂ 下流流路
１５１ 液体
１５１ａ 液体の先頭部、メニスカス
１５３ 空気
１５５、１５７ 第２の液体
１５６ （液体と第２の液体との）混合液
１６１ａ、１６１ｂ 第２の液体保持部
１６３ａ、１６３ｂ 混合流路
１６５ａ、１６５ｂ 反応検出部
１７１、１７３ 空気室
１７５ 吸気流路
２１０ マイクロポンプユニット
２１１ マイクロポンプ
２１３ チップ接続部
２１５ 駆動液タンク
２１６ 駆動液
２１７ 駆動液供給部
２３０ 加熱冷却ユニット
２３１ 冷却部
２３３ 加熱部
２５０ 検出部
２５１ 光源
２５３ 受光素子
２５５ 検出領域
２６０ メニスカス検出部
２６０ａ （メニスカス検出部の）検出点
２７０ 駆動制御部
２８０ バルブ
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６ バルブ、またはバルブ連通口
Ｐ１、Ｐ２ ポンプ連通口
Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５ 吸引ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留する液体貯留部と、
前記液体貯留部に貯留された前記液体を定量して保持する液体定量部と、
前記液体貯留部と前記液体定量部とを連通させる接続流路と、
前記液体貯留部に外部から流体を導入する第１の流体導入路と、
前記接続流路に連通され、前記接続流路に流体を導入する第２の流体導入路と、
前記液体定量部に連通された分岐部と、
前記分岐部に連通された複数の分岐流路と、
複数の前記分岐流路に連通された複数の下流流路と、
複数の前記下流流路に連通され、複数の前記下流流路を外部に開放または閉鎖する複数の下流流路開閉手段とを備えたことを特徴とするマイクロ検査チップ。
【請求項２】
前記分岐部に連通された排気流路と、
前記排気流路に連通された排気流路開閉手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項３】
前記第１の流体導入路および前記第２の流体導入路の少なくとも一方は、空気貯留部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項４】
前記第２の流体導入路に連通された吸気流路と、
前記吸気流路に連通された吸気流路開閉手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項５】
前記第１の流体導入路に連通された第１の流体導入路開閉手段と、
前記第２の流体導入路に連通された第２の流体導入路開閉手段とを備えたことを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項６】
複数の前記下流流路の少なくとも１つには、予め第２の液体が収容されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項７】
前記液体定量部は、撥水バルブを有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項８】
請求項１乃至４または６の何れか１項に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法であって、
前記液体貯留部に前記液体を貯留する液体貯留工程と、
前記第１の流体導入路に前記流体を導入することで、前記液体貯留部に貯留された前記液体を前記液体定量部に送液して定量し保持する液体定量工程と、
複数の前記下流流路開閉手段の何れか１つを選択して開放し、前記第２の流体導入路から前記接続流路に空気を導入することで、前記液体定量部に保持された前記液体を、選択された前記下流流路開閉手段に連通した前記下流流路に送液する液体送液工程とを備えたことを特徴とするマイクロ検査チップの定量送液方法。
【請求項９】
前記液体定量工程は、前記排気流路開閉手段を開放することにより、前記分岐部の空気を外部に放出することを特徴とする請求項８に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法。
【請求項１０】
請求項５および６に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法であって、
前記液体貯留部に前記液体を貯留する液体貯留工程と、
前記第１の流体導入路開閉手段と前記排気流路開閉手段とを開放し、前記排気流路の内部の空気を外部に排気することにより、前記液体貯留部に貯留された前記液体を前記液体定量部に送液して定量し保持する液体定量工程と、
前記第２の流体導入路開閉手段と複数の前記下流流路開閉手段の何れか１つとを開放し、開放された前記下流流路開閉手段が連通する前記下流流路の内部の空気を外部に排気することにより、前記液体定量部に保持された前記液体を前記下流流路に送液する液体送液工程とを備えたことを特徴とするマイクロ検査チップの定量送液方法。
【請求項１１】
前記液体定量工程および前記液体送液工程を複数回繰り返すことを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法。
【請求項１２】
前記吸気流路開閉手段を開放することにより、前記吸気流路を介して前記第２の流体導入路に空気を吸気する吸気行程を備えたことを特徴とする請求項１１に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法。
【請求項１３】
請求項１乃至６の何れか１項に記載のマイクロ検査チップの前記液体定量部の近傍に、前記液体定量部に送液された前記液体の先頭部を検出するメニスカス検出部を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項１４】
請求項９乃至１３の何れか１項に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法を用いて、前記液体の送液を制御する駆動制御部を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項１】
液体を貯留する液体貯留部と、
前記液体貯留部に貯留された前記液体を定量して保持する液体定量部と、
前記液体貯留部と前記液体定量部とを連通させる接続流路と、
前記液体貯留部に外部から流体を導入する第１の流体導入路と、
前記接続流路に連通され、前記接続流路に流体を導入する第２の流体導入路と、
前記液体定量部に連通された分岐部と、
前記分岐部に連通された複数の分岐流路と、
複数の前記分岐流路に連通された複数の下流流路と、
複数の前記下流流路に連通され、複数の前記下流流路を外部に開放または閉鎖する複数の下流流路開閉手段とを備えたことを特徴とするマイクロ検査チップ。
【請求項２】
前記分岐部に連通された排気流路と、
前記排気流路に連通された排気流路開閉手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項３】
前記第１の流体導入路および前記第２の流体導入路の少なくとも一方は、空気貯留部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項４】
前記第２の流体導入路に連通された吸気流路と、
前記吸気流路に連通された吸気流路開閉手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項５】
前記第１の流体導入路に連通された第１の流体導入路開閉手段と、
前記第２の流体導入路に連通された第２の流体導入路開閉手段とを備えたことを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項６】
複数の前記下流流路の少なくとも１つには、予め第２の液体が収容されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項７】
前記液体定量部は、撥水バルブを有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のマイクロ検査チップ。
【請求項８】
請求項１乃至４または６の何れか１項に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法であって、
前記液体貯留部に前記液体を貯留する液体貯留工程と、
前記第１の流体導入路に前記流体を導入することで、前記液体貯留部に貯留された前記液体を前記液体定量部に送液して定量し保持する液体定量工程と、
複数の前記下流流路開閉手段の何れか１つを選択して開放し、前記第２の流体導入路から前記接続流路に空気を導入することで、前記液体定量部に保持された前記液体を、選択された前記下流流路開閉手段に連通した前記下流流路に送液する液体送液工程とを備えたことを特徴とするマイクロ検査チップの定量送液方法。
【請求項９】
前記液体定量工程は、前記排気流路開閉手段を開放することにより、前記分岐部の空気を外部に放出することを特徴とする請求項８に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法。
【請求項１０】
請求項５および６に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法であって、
前記液体貯留部に前記液体を貯留する液体貯留工程と、
前記第１の流体導入路開閉手段と前記排気流路開閉手段とを開放し、前記排気流路の内部の空気を外部に排気することにより、前記液体貯留部に貯留された前記液体を前記液体定量部に送液して定量し保持する液体定量工程と、
前記第２の流体導入路開閉手段と複数の前記下流流路開閉手段の何れか１つとを開放し、開放された前記下流流路開閉手段が連通する前記下流流路の内部の空気を外部に排気することにより、前記液体定量部に保持された前記液体を前記下流流路に送液する液体送液工程とを備えたことを特徴とするマイクロ検査チップの定量送液方法。
【請求項１１】
前記液体定量工程および前記液体送液工程を複数回繰り返すことを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法。
【請求項１２】
前記吸気流路開閉手段を開放することにより、前記吸気流路を介して前記第２の流体導入路に空気を吸気する吸気行程を備えたことを特徴とする請求項１１に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法。
【請求項１３】
請求項１乃至６の何れか１項に記載のマイクロ検査チップの前記液体定量部の近傍に、前記液体定量部に送液された前記液体の先頭部を検出するメニスカス検出部を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項１４】
請求項９乃至１３の何れか１項に記載のマイクロ検査チップの定量送液方法を用いて、前記液体の送液を制御する駆動制御部を備えたことを特徴とする検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図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】
【公開番号】特開２０１０−８１４５（Ｐ２０１０−８１４５Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６５８３６（Ｐ２００８−１６５８３６）
【出願日】平成２０年６月２５日（２００８．６．２５）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２５日（２００８．６．２５）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
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