分析システム、並びにこれに用いるマイクロ化学チップ及び液駆動方法
【課題】安価で且つ簡易な構成及び方法で分析用物質の吸着体への吸着効率を高める。
【解決手段】複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、前記複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを備えるマイクロ化学チップと、前記混合用流路中の前記混合液と前記吸着体とが混在してなる混在液を、該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流す液駆動が可能に構成されたマイクロポンプと、前記マイクロポンプの液駆動を制御することで前記混在液を前記混合用流路中で攪拌させる制御系とを備えた分析システムとする。
【解決手段】複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、前記複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを備えるマイクロ化学チップと、前記混合用流路中の前記混合液と前記吸着体とが混在してなる混在液を、該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流す液駆動が可能に構成されたマイクロポンプと、前記マイクロポンプの液駆動を制御することで前記混在液を前記混合用流路中で攪拌させる制御系とを備えた分析システムとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体からＤＮＡ等を抽出する分析システムに関し、特に、このＤＮＡ等を所定の吸着体に吸着させて抽出することが可能な分析システム、並びにこれに用いるマイクロ化学チップ及び液駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシン技術を応用して、化学分析（検査）や化学合成などを機器や手法を微細化することにより行うμ−ＴＡＳ（maicro-Total Analysis System；マイクロ流体システムともいう）が注目されている。従来の装置に比べ、微細化されたμ−ＴＡＳでは、試料の量が少ない、反応時間が短い、或いは廃棄物が少ないなどのメリットがある。これを、例えば医療分野に使用した場合、検体（例えば血液）の量が少なくて済むため患者への負担を軽減できるとともに、試薬の量が少なくて済むため検査のコストを下げることができる。また、検体や試薬の量が少なくて済むことから、反応時間が大幅に短縮されて検査の効率化を図ることができる。さらに携帯性に優れていることからも、医療分野、環境分析等、広く応用が期待されている。
【０００３】
ところで、例えば上記医療分野においては、遺伝子検査等の需要が高まってきており、このμ−ＴＡＳを用いて、検体からＤＮＡ（デオキシリボ核酸）やＲＮＡ（リボ核酸）等の分析用（検査用）物質を抽出（採取）する方法が検討されている。これに関し、一般的には、ポンプで一方向に検体を送り出してこれを流路内のビーズ群に通過させることで、検体中の分析用物質（被吸着体）をビーズ（吸着体）に吸着させるという手法がとられている。また、この分析用物質のビーズへの吸着に関し、例えば特許文献１に開示されるように、磁気ビーズ（常磁性ビーズ）に対して磁界をかけるつまり磁界を変化させることによってこの磁気ビーズを攪拌する方法が提案されている。
【特許文献１】特表２００５−５１１０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記一方向にポンプで検体を送り出してビーズに通過させる方法では、ビーズが流路内の特定箇所に密集してしまうため、分析用物質は効率良くビーズと接触せず、結果として吸着の効率が低下する。また、このように密集すると抵抗が大きくなり、検体をこの密集ビーズ中に流すためには大きな圧力が必要となるすなわちより高出力なポンプが必要となる（ポンプが大型化する）。さらに、この検体やビーズが装填されているチップ（マイクロ化学チップ）も高耐圧なものにする必要があり、上記血液などの検体が流されるため使い捨てにすることが望まれる当該チップの低コスト化を図ることができない。
【０００５】
また、上記磁気ビーズに対して磁界をかける方法では、磁界を発生させるための装置（磁気攪拌を行うための機構や回路）が必要となるため、μ−ＴＡＳが複雑化し且つコスト高となる。さらに、磁界をかける対象物すなわちビーズが磁気を帯びたものでなければならず、このような磁気ビーズを用意する分だけコストも高くなる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、安価で且つ簡易な構成及び方法で、高性能なすなわち分析用物質（ＤＮＡ等）の吸着体（ビーズ等）に対する吸着効率を高くすることができ、ひいては分析用物質の抽出効率を向上させることが可能な分析システム、並びにこれに用いるマイクロ化学チップ及び液駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る分析システムは、複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、前記複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを備えるマイクロ化学チップと、前記混合用流路中の前記混合液と前記吸着体とが混在してなる混在液を、該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流す液駆動が可能に構成されたマイクロポンプと、前記マイクロポンプの液駆動を制御することで前記混在液を前記混合用流路中で攪拌させる制御系とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、分析システムが、複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを備えるマイクロ化学チップと、混合用流路中の混合液と吸着体とが混在してなる混在液を、該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流す液駆動が可能に構成されたマイクロポンプと、マイクロポンプの液駆動を制御することで混在液を混合用流路中で攪拌させる制御系とを備えたものとされる。
【０００９】
このように、マイクロポンプによって混在液を正方向及び逆方向に流して混合用流路中で攪拌させる構成であるので、磁気ビーズに対して磁界をかけるといった構成とすることなくポンプにより正方向及び逆方向に流して（所謂往復運動させて）攪拌するという簡易（安価）な構成を用いて、例えば正方向のみの一方向に送液する場合のように吸着体が混合用流路内の特定箇所に密集することなく分析用物質を効率良く吸着体と接触させて吸着効率を高めることができ、ひいては分析用物質の抽出効率を向上させることができる。また、吸着体が密集しないので送液時の抵抗が小さくなり、高出力なポンプが必要でなくなる（ポンプが小型化できる）とともに、マイクロ化学チップを高耐圧なものにする必要がなくなることからも、低コスト化を図ることができる。
【００１０】
また、上記構成において、前記マイクロポンプは、前記混合用流路よりも上流側の流路に配設された、前記正方向と逆方向との双方向の送液が可能に構成された双方向マイクロポンプであることが好ましい（請求項２）。
【００１１】
これによれば、マイクロポンプが、混合用流路よりも上流側の流路に配設された、正方向と逆方向との双方向の送液が可能に構成された双方向マイクロポンプとされるので、混在液を混合用流路中で正方向及び逆方向に流して攪拌するための構成をこの双方向マイクロポンプを用いて容易に実現することができる。また、混合液を混合用流路に上流側から（正方向に）流し込んで充填する送液動作（液駆動）と、当該混合液を充填した混合用流路中での該混合液と吸着体との混在液を正方向及び逆方向に流して攪拌する送液動作と、さらには、混在液から不要物質を洗い流すための送液動作とを、この双方向マイクロポンプで兼用することができ、一層低コスト化を図ることができる。
【００１２】
また、上記構成において、前記双方向マイクロポンプは、所定の室部と、該室部を挟んだ上流側及び下流側に配設された流出入する流体の流速に応じて流路抵抗が異なる２つのディフューザと、前記室部の底面を構成するダイヤフラムと、該ダイヤフラムに並設された圧電素子部材とを備え、前記制御系による前記圧電素子部材の圧電駆動制御によって前記ダイヤフラムを流路方向と直交する方向に上下運動させる速度を異なるものとすることで前記正方向及び逆方向に送液することが好ましい（請求項３）。
【００１３】
これによれば、双方向マイクロポンプが、所定の室部と、該室部を挟んだ上流側及び下流側に配設された流出入する流体の流速に応じて流路抵抗が異なる２つのディフューザと、室部の底面を構成するダイヤフラムと、該ダイヤフラムに並設された圧電素子部材とを備え、制御系による圧電素子部材の圧電駆動制御によってダイヤフラムを流路方向と直交する方向に上下運動させる速度を異なるものとすることで上記正方向及び逆方向への送液が行われるものとされるので、当該正方向及びは逆方向への送液を行う双方向マイクロポンプを簡易な構成で実現できる。
【００１４】
また、上記構成において、前記制御系は、前記圧電素子部材の圧電駆動制御を、該圧電素子部材に対する信号波形の制御に基づいて行うことが好ましい（請求項４）。これによれば、制御系によって、圧電素子部材の圧電駆動制御が、該圧電素子部材に対する信号波形の制御に基づいて行われるので、双方向マイクロポンプによる正方向及び逆方向への送液を行うための圧電素子部材の圧電駆動制御を、信号波形を制御するという簡易な方法で実現することができる。また、信号波形を制御するという簡易な方法で、正方向及び逆方向への送液量を任意に設定することができる（例えば正方向にＸｎｌ、逆方向にＹｎｌ（Ｘ＞Ｙ）送液する動作を繰り返して謂わば往復運動させながら結果として正方向に送液するといったことができる）。
【００１５】
また、上記構成において、前記混合用流路は、蛇行状に折曲した形状に形成されていることが好ましい（請求項５）。これによれば、混合用流路が、蛇行状に折曲した形状に形成されているので、コンパクトで且つ流路の長い混合用流路を容易に実現することができる。また、このように混合用流路を長くすることができるので、分析用物質の抽出（分析用物質の吸着体への吸着）或いは不要物質の洗浄に際して、混合材を混合（反応）させるための時間を充分に確保することができる。
【００１６】
また、上記構成において、前記混合用流路よりも下流側の流路の所定位置に配設された、該混合用流路に上流側から流入してきた前記混合液を検出するセンサをさらに備えることが好ましい（請求項６）。これによれば、混合用流路よりも下流側の流路の所定位置に配設されたセンサによって、混合用流路に上流側から流入してきた混合液が検出されるので、混合液が混合用流路内に充填されたことが、簡易な構成で且つ自動的（確実）に確認できる。
【００１７】
また、上記構成において、前記混合材は、前記分析用物質が含まれる検体と、該検体から該分析用物質を溶出するための溶解液とであることが好ましい（請求項７）。これによれば、混合材が、分析用物質が含まれる検体と、該検体から該分析用物質を溶出するための溶解液とであるので、混合材を混合して混合材から分析用物質を溶出することが、検体及び溶解液を用いて容易に行える。
【００１８】
また、上記構成において、前記混合材は、前記混合用流路における前記検体及び溶解液の混在液中の前記分析用物質が吸着された吸着体以外の不要物質を洗い流すための洗浄液であって、前記マイクロポンプは、前記不要物質を洗い流すべく、前記洗浄液を前記混合用流路中で攪拌しつつ前記正方向に送液することが好ましい（請求項８）。
【００１９】
これによれば、混合材が、混合用流路における検体及び溶解液の混在液中の分析用物質が吸着された吸着体以外の不要物質を洗い流すための洗浄液とされ、マイクロポンプによって、不要物質が洗い流されるべく洗浄液が混合用流路中で攪拌されつつ正方向に送液されるので、洗浄液でより確実に（少ない洗浄液で効率良く）不要物質を洗い流すことができる。
【００２０】
また、上記構成において、前記混合材は、前記分析用物質が吸着された吸着体から該分析用物質を溶出するための水であって、前記制御系は、前記分析用物質が吸着された吸着体及び前記水を前記混合用流路中で加熱する加熱部を備えることが好ましい（請求項９）。
【００２１】
これによれば、混合材が、分析用物質が吸着された吸着体から該分析用物質を溶出するための水とされ、制御系が備える加熱部によって、分析用物質が吸着された吸着体及び水が混合用流路中で加熱されて暖められるので、該吸着体に吸着された分析用物質を水に確実に溶出させることができる。
【００２２】
また、上記構成において、前記マイクロポンプは、前記混合用流路よりも上流側の流路及び下流側の流路に配設された、一方向のみの送液が可能に構成された一方向マイクロポンプであることが好ましい（請求項１０）。
【００２３】
これによれば、マイクロポンプが、混合用流路よりも上流側の流路及び下流側の流路に配設された、一方向のみの送液が可能に構成された一方向マイクロポンプとされるので、混在液を混合用流路中で正方向及び逆方向に流して（往復運動させて）攪拌するための構成を、一般的な（汎用の）一方向マイクロポンプを用いて容易に且つ安価に実現することができる。
【００２４】
また、上記構成において、前記混合用流路は、流路が流路中心線に対して非対称な形状に形成されてなるものであることが好ましい（請求項１１）。これによれば、混合用流路が、流路中心線に対して非対称な形状に形成された流路とされるので、混合用流路内に非対称な流れを容易に発生させることが可能となり、吸着体の密集を確実に防止することができ、混在液がより一層攪拌されて吸着効率をさらに向上することができる。
【００２５】
また、上記構成において、前記混合用流路は、所定数の部分区間に区分された形状に形成されて且つ各部分区間の流路内に所定数の吸着体が移動可能に装填されてなるものであることが好ましい（請求項１２）。これによれば、混合用流路が、所定数の部分区間に区分された形状に形成されて且つ各部分区間の流路内に所定数の吸着体が移動可能に装填されてなるものとされるので、吸着体の密集をより確実に防止することができるとともに、混在液がより一層攪拌されて吸着効率をさらに向上することができる。
【００２６】
また、本発明に係るマイクロ化学チップは、複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、前記複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを備えた、分析システムに用いられるマイクロ化学チップであって、前記分析システムが備える制御系及び該制御系により液駆動制御されるマイクロポンプによって、前記混合用流路中の前記混合液と前記吸着体とが混在してなる混在液を該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流すことで、該混在液を該混合用流路中で攪拌させることを特徴とする。
【００２７】
上記構成によれば、分析システムに用いられるマイクロ化学チップが、複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを備えたマイクロ化学チップであり、分析システムが備える制御系及び該制御系により液駆動制御されるマイクロポンプによって、混合用流路中の混合液と吸着体とが混在してなる混在液が該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流されることで、該混在液が該混合用流路中で攪拌されるマイクロ化学チップとされるので、磁気ビーズに対して磁界をかけるといった構成とすることなくポンプにより正方向及び逆方向に流して（往復運動させて）攪拌するという簡易（安価）な構成を用いて、例えば正方向のみの一方向に送液する場合のように吸着体が混合用流路内の特定箇所に密集することなく分析用物質を効率良く吸着体と接触させて吸着効率を高めることができ、ひいては分析用物質の抽出効率を向上させることが可能なマイクロ化学チップを得ることができる。また、吸着体が密集しないので送液時の抵抗が小さくなって高出力なポンプが必要でなくなる（ポンプが小型化できる）ため、マイクロ化学チップを高耐圧なものにする必要がなくなり、マイクロ化学チップの低コスト化を図ることができる。
【００２８】
また、本発明に係る液駆動方法は、複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、前記複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを有するマイクロ化学チップを備えた分析システムに用いられる液駆動方法であって、前記分析システムがさらに備える制御系及び該制御系により液駆動制御されるマイクロポンプによって、前記混合用流路中の前記混合液と前記吸着体とが混在してなる混在液を該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流すことで、該混在液を該混合用流路中で攪拌させる工程を有することを特徴とする。
【００２９】
上記構成によれば、分析システムに用いられる液駆動方法が、複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを有するマイクロ化学チップを備えた液駆動方法であり、分析システムがさらに備える制御系及び該制御系により液駆動制御されるマイクロポンプによって、混合用流路中の混合液と吸着体とが混在してなる混在液を該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流すことで、該混在液を該混合用流路中で攪拌する工程を有する液駆動方法とされるので、磁気ビーズに対して磁界をかけるといった工程を有することなくポンプにより正方向及び逆方向に流して（往復運動させて）攪拌するという簡易な方法を用いて、例えば正方向のみの一方向に送液する場合のように吸着体が混合用流路内の特定箇所に密集することなく分析用物質を効率良く吸着体と接触させて吸着効率を高めることができ、ひいては分析用物質の抽出効率を向上させることができる。また、この液駆動方法を採用することにより、吸着体が密集しないので送液時の抵抗が小さくなって高出力なポンプが必要でなくなる（ポンプが小型化できる）ため、マイクロ化学チップを高耐圧なものにする必要がなくなり、マイクロ化学チップの低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、マイクロポンプによって混在液を正方向及び逆方向に流して混合用流路中で攪拌する構成であるので、磁気ビーズに対して磁界をかけるといった構成とすることなくポンプにより正方向及び逆方向に流して（往復運動させて）攪拌するという簡易（安価）な構成を用いて、例えば正方向のみの一方向に送液する場合のように吸着体が混合用流路内の特定箇所に密集することなく分析用物質を効率良く吸着体と接触させて吸着効率を高めることができ、ひいては分析用物質の抽出効率を向上させることができる。また、吸着体が密集しないので送液時の抵抗が小さくなり、高出力なポンプが必要でなくなる（ポンプが小型化できる）とともに、マイクロ化学チップを高耐圧なものにする必要がなくなることからも、低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（実施形態１）
図１は、第１の実施形態に係る分析システム１（マイクロ化学チップシステム）の一例を模式的に示すブロック構成図である。分析システム１は、上記μ−ＴＡＳの一種であって検体からＤＮＡやＲＮＡ等の検査用物質（本実施形態では検査用物質がＤＮＡであるとして説明する）を抽出（採取）するものであ。分析システム１は、マイクロ化学チップ２、駆動部３及び制御系４を備えている。マイクロ化学チップ２は、検体２１やビーズ２５２が装填された例えば透明なチップ（流体チップ）であり、これら検体２１とビーズ２５２とを混合するものである。検体２１は、血液、唾液などの生体液等、ＤＮＡ、ＲＮＡ、細胞、たんぱく質などを含む液体である。
【００３２】
駆動部３は、マイクロ化学チップ２に対する液駆動を行うもの、すなわちマイクロ化学チップ２内に各種液体を流し込むものである。駆動部３は、液駆動用の駆動液３１を用いて上記各種液体を流し込むためのマイクロポンプ３２を備えている。
【００３３】
制御系４は、マイクロ化学チップ２及び駆動部３に対する動作制御を行うものであり、全体制御部４１、駆動制御回路４２、加熱部４３、センサ部４４及び切換部４５を備えている。全体制御部４１は、マイクロコンピュータ等を備え、所定の制御プログラム等を実行することによって分析システム１全体の動作制御を司るものである。駆動制御回路４２は、駆動部３（マイクロポンプ３２）における液駆動の制御（駆動制御）を行う回路である。加熱部４３は、マイクロ化学チップ２に対して局所的な加熱を行うもの例えばヒータである。センサ部４４は、マイクロ化学チップ２における流体の状態（後述する流路中の流体先端）を検出するものである。切換部４５は、マイクロ化学チップ２における排出用流路の切り換えを行うものである。駆動制御回路４２、加熱部４３、センサ部４４及び切換部４５は、全体制御部４１からの制御指示信号等に応じて動作する。これら各部４２〜４５の構成や動作の詳細については後述する。なお、分析システム１は当該各部を動作させるための電源（図示省略）も備えている。また、全体制御部４１は、後述の往復回数を計測する機能（カウンタ）も有している。
【００３４】
図２は、分析システム１におけるマイクロ化学チップ２及び駆動部３の実際の構成例を示す模式図である。先ず駆動部３において、マイクロポンプ３２は複数の双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄからなる。これら双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄは、タンク３３等に溜められている例えば水などの駆動液３１を送液することで後述する混合材を溶解セル部２５に流し込む或いは溶解セル部２５からさらに下流へ押し流すように駆動（液駆動）する。なお、駆動部３は、タンク３３から各双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄを経てマイクロ化学チップ２へ駆動液をそれぞれ流すための流路３４１、３４２を備えている。双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄの詳細は後述する。
【００３５】
次にマイクロ化学チップ２は、分析用混合材部２０、溶解セル部２５、流路２６及び分岐流路切換部２７を備えている。分析用混合材部２０は、当該ＤＮＡ抽出に際して混合する複数種類の混合材（分析用液体ともいう）、すなわち検体２１（サンプル）、溶解液２２、洗浄液２３及び溶出液２４を備えるものである。これら混合材はそれぞれ液溜部２０１に予め装填されている。なお、混合材が混合されたもの例えば検体２１と溶解液２２とが混合されたものを「混合液」と表現する。
【００３６】
溶解液２２は、検体２１内における細胞膜やタンパク質の殻を溶解（破壊・破砕）し、当該細胞膜やタンパク質の殻に包まれた検体２１の内部に含まれる核酸（ＤＮＡやＲＮＡ）を露出させる作用と、溶解液２２中に露出した核酸をビーズ２５２の表面に吸着させる作用とを持つ。検体２１内における細胞膜やタンパク質の殻を溶解させるには、界面活性剤等、例えばポリエチレングリコール（ＰＥＧ）が用いられる。溶解液２２中に露出した核酸をビーズ２５２表面に吸着させるには、カオトロピック塩溶液、例えばグアニジンチオシアン酸塩が用いられる。これは、カオトロピック塩溶液中では、核酸（ＤＮＡやＲＮＡ）は、ガラス表面に吸着する性質があることを利用したものである。溶解液２２は、例えば、グアニジンチオシアン酸塩、或いはグアニジンチオシアン酸塩にエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）やトリス塩酸塩（Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ）を加えた緩衝液という形で用いられる。なお、溶解液２２は、必ずしもここに挙げた物質の組み合わせでなくともよく、要は、検体２１内における細胞膜やタンパク質の殻を溶解（破壊・破砕）し、細胞膜やタンパク質の殻に包まれた検体２１の内部に含まれる核酸（ＤＮＡやＲＮＡ）を露出させる作用と、溶解液２２中に露出した核酸をビーズ２５２表面に吸着させる作用を併せ持つものであれば、任意の物質の組み合わせからなる溶解液２２が採用可能である。
【００３７】
洗浄液２３は、ビーズ２５２表面に吸着した核酸（ＤＮＡやＲＮＡ）は吸着させたまま、ビーズ２５２表面から、破壊された膜、タンパク質や脂質などの不要物のみを洗い流す作用を持つ。洗浄液２３には、例えばエタノール、又はエタノールと水との混合液、又はエタノールと水と塩化ナトリウムとの混合液が用いられる。なお、洗浄液２３は、必ずしもここに挙げた物質の組み合わせでなくともよい。
【００３８】
溶出液２４は、ビーズ２５２表面に吸着した核酸（ＤＮＡやＲＮＡ）をビーズ２５２から分離し、精製された核酸として液中に溶出する作用を持つ。溶出液２４には、例えば水、又はＴｒｉｓバッファー、又はＴＥ（Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ）バッファーが用いられる。なお、溶出液２４は、必ずしもここに挙げた物質の組み合わせでなくともよい。また、吸着体も上記ガラス製や球体（ビーズ）でなくともよく、当該核酸が吸着可能なものであれば任意の材質（物質）及び形状で構わない。
【００３９】
溶解セル部２５は、例えば１ｃｍ角程度の大きさを有するセル部であり、同図に示すような蛇行状の流路（混合用流路という）２５１と、この混合用流路２５１内を自由に移動可能に適量が装填（収納）されてなる複数個のビーズ２５２（ビーズ群）とを備えている。図２ではビーズ２５２が混合用流路２５１内の流れによって混合用流路２５１の下流部に集まった状態が示されている。ビーズ２５２は、例えばガラス製（ガラスビーズ）であり、その径は例えば約２０μｍ〜５０μｍである。
【００４０】
図３はマイクロ化学チップ１における混合用流路２５１の下流側端部の一例を示す部分拡大図である。この図に示すように、混合用流路２５１の下流端は、下流側方向に徐々に流路幅が狭められた所謂テーパ状に形成されており、このテーパ状部の先端の流路幅（或いは流路径）は、ビーズ２５２が混合用流路２５１つまり溶解セル部２５から下流側に流出しないように、上記ビーズ２５２の最小径２０μｍよりも小さい例えば約１８μｍ（後述の狭窄流路２６４１の流路幅と同じ）とされている。なお、テーパ状部の流路方向の長さは例えば約２５０μｍであり、テーパ状部以外の混合用流路２５１の幅は例えば約５１０μｍとなっている。また、混合用流路２５１は、後述するＤＮＡ抽出（ＤＮＡの吸着体への吸着）或いは洗浄において各分析用混合材を混合（反応）させるための時間が充分に得られるような最適長さ（上記蛇行状）に設計されていることが好ましい、すなわちＤＮＡが細胞（検体２１）から溶け出して遊離している状態で例えば上記下流端部でビーズ２５２と出会って攪拌されるために、当該最適長さを有したものにすることが好ましい。なお、混合用流路２５１を当該蛇行状に曲げた（折り畳んだ）形状とすることにより、コンパクトで且つ長い流路が確保された混合用流路２５１ひいてはマイクロ化学チップ２を容易に得ることが可能となる。
【００４１】
溶解セル部２５は、その周囲例えば例えば図２の点線で囲む範囲（加熱領域）の下部に上記加熱部４３が設置されており、後述するＤＮＡ溶出時に溶解セル部２５内を加熱することが可能に構成されている。また、混合用流路２５１の下流側端部付近或いは流路２６４の上流側端部付近には、上記センサ部４４が設置されており、分析用混合材部２０から送られてきた所定の液体が溶解セル部２５に到達したか（溶解セル部２５に充填されたか）否かを確認するための検出が行われる。具体的には、流路に対して（例えば流路を挟んで）フォトダイオード（発光素子及び受光素子）を設置しておき、流体によって光が遮られる量を検出することで所定の液体の先頭（例えば液先端面）がこのフォトダイオードの位置に到達したかつまり上記液体が溶解セル部２５に到達したか否かを全体制御部４１によって判定する。
【００４２】
流路２６は、マイクロ化学チップ２において上流から下流へ流体を流す流路であって、双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄの流路３４２からの駆動液を分析用混合材部２０の各液溜部２０１へ流すための各流路２６０と、各液溜部２０１から溶解セル部２５へ分析用液を流すための流路２６１、２６２及び２６３と、溶解セル部２５からの液体を流すための流路２６４、２６５及び２６６とを備えている。流路２６１及び２６２は流路２６３で合流しており、流路２６４は流路２６５及び２６６に分岐している。
【００４３】
なお、上記図３に示すように、流路２６４には、混合用流路２５１との接続部において流路幅が狭められた狭窄流路２６４１と端部における上記同様のテーパ状部が形成されており、狭窄流路２６４１の幅及び流路方向の長さがそれぞれ上記１８μｍ及び約９０μｍとなっており、また、テーパ状部の流路方向の長さが例えば約５０μｍ、このテーパ状部及び狭窄流路２６４以外の流路幅が約１０８μｍとなっている。ただし、これら寸法数値はこれに限らない。また、流路２６１、２６２を流れてきた流体が流路２６３で混合開始されることから、流路２６３を混合用流路２５１に含んでもよい。
【００４４】
分岐流路切換部２７は、上記切換部４５による切換制御によって、流路２６５と流路２６６との流路を切り換える、すなわち流路２６４から流路２６５への流れ状態から、流路２６４から流路２６６への流れ状態に切り換えるものである。分岐流路切換部２７は要は分岐流路の切り換えが可能であれば任意の構成が採用可能である。なお、通常、つまり上記混合或いは反応過程では、流路２６６側（これをＤＮＡ排出側という）へ流れずに、流路２６５側（これを廃液排出側という）へ流れるように分岐流路切換部２７によって切り換えられている。
【００４５】
なお、上記流路３４１、３４２及び２６０には双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄによって駆動液が流されるが、すなわち検体２１、溶解液２２、洗浄液２３及び溶出液２４はこの駆動液（水）によって下流側に押されるが、当該各分析用混合材は流路中において（駆動液と各分析用混合材とが液境界で混ざることなく且つ空気等が液境界に挟まれてダンパが形成されることなく）駆動液に直接押される構成となっている。
【００４６】
また、双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄは同じ駆動液（水）によって駆動されるが、これは、検体２１、溶解液２２及び洗浄液２３はそれぞれ流体の特性（粘度や粘度の温度依存性など）が異なるため、マイクロポンプにおける上記層流や乱流を利用した液駆動の性能が一様でなくなるので、これを回避するためである。
【００４７】
また、分析システム１において、マイクロ化学チップ２と駆動部３とは分離可能に合体されている。すなわち、使用後（ＤＮＡ抽出処理後）に、分析システム１（駆動部３及び制御系４）からマイクロ化学チップ２だけを取り外して交換できるようになっている。これにより、化学分析（ＤＮＡ抽出）が終了するとこのマイクロ化学チップ２のみを廃棄することが容易に行えるため、都度、分析システム１全部（駆動部３や制御系４も併せて）を廃棄するといったことがなくなり、コストダウンが図れる。
【００４８】
図４は、上記双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄ（ここでは双方向マイクロポンプ３２ａで説明する）の一例を概念的に示す断面構成図である。双方向マイクロポンプ３２ａは、送液方向を変えることが可能、すなわち流体を正方向（順方向）又は逆方向の双方向に送ることが可能なマイクロポンプであって、略中央部に設けられたポンプ室３２１（圧力発生室）と、ポンプ室３２１を構成する第１隔壁３２２を挟んで設けられた第１室３２３と、第２隔壁３２４を挟んで設けられた第２室３２５とが形成されるとともに、ポンプ室３２１の底部を構成するダイヤフラム３２６を備えたシリコン（Ｓｉ）基板３２０と、シリコン基板３２０の下面で且つダイヤフラム３２６（Ｓｉダイヤフラム）の位置に配設された圧電素子板３２７（圧電アクチュエータ；ＰＺＴ板）と、第１室３２３及び第２室３２５それぞれに対して液体を流入又は流出させるための第１及び第２流路３３１、３３２が形成されたガラス基板３３０とを備えている。
【００４９】
なお、ガラス基板３３０の下面と第１隔壁３２２及び第２隔壁３２４の上面との隙間は、それぞれ第１流路３２８及び第２流路３２９となっている。ただし、第１隔壁３２２の流路方向の長さＬ１（厚み）は第２隔壁３２４の流路方向の長さＬ２よりも短くなっている。圧電素子板３２７に制御電圧が印加されると圧電素子板３２７が伸縮（圧電駆動）し、これによりダイヤフラム３２６が矢印Ｐ方向に上下運動することで所謂ポンプ駆動が行われて第１及び第２流路３２８、３２９を流体（上記駆動液）が流される。
【００５０】
ところで、上記長さＬ１、Ｌ２に違いがあることによる流路抵抗の違いと、圧電素子板３２７の駆動の仕方（伸縮動作の制御）とによって、送液方向を変えることができる。図５は、双方向マイクロポンプ３２ａにおける正方向又は逆方向の送液時の動作を概念的に説明するための模式図であって、左側図５１０は、正方向に送液する場合の圧電素子板３２７の動作の様子及び制御電圧を縦軸とする信号波形５１１（標準波形）を、右側図５２０は同様に、逆方向に送液する場合の圧電素子板３２７の動作及び制御電圧の信号波形５２１を示している。
【００５１】
左側図５１０において、信号波形５１１に示す制御電圧を圧電素子板３２７に印加すると、符号５３０、５４０で示すように、初め圧電素子板３２７はダイヤフラム３２６を速く持ち上げ、その後ゆっくりと下げる。ここで、第１流路３２８及び第２流路３２９内の流速が速い場合（ダイヤフラム３２６を速く持ち上げた場合）、長さＬ１の第１流路３２８では流路抵抗が大きくなり（乱流が発生し）、長さＬ２の第２流路３２９では層流が維持されて（層流支配となり）流路抵抗は第１流路３２８よりも小さくなる。流体は流路抵抗の小さい側へ流れようとするため、ポンプ室３２１から矢印５３１方向に（第２流路３２９から）より多くの流体が流出する。一方、第１流路３２８及び第２流路３２９内の流速が遅い場合（ダイヤフラム３２６をゆっくり下げた場合）、第１流路３２８及び第２流路３２９内はいずれも層流となり、したがって、流路抵抗は流路長さに比例することから第１流路３２８の方が第２流路３２９よりも流路抵抗が小さくなり、矢印５４１方向により多くの流体が流入する。これらの結果、双方向マイクロポンプ３２ａ全体で見た場合、第１室３２３から第２室３２５への流れ（図中左側から右側への流れ；このときの送液方向を正方向とする）が生じる。
【００５２】
一方、右側図５２０においては上述と逆の流れ現象が生じる。すなわち、信号波形５２１に示す制御電圧を圧電素子板３２７に印加すると、符号５５０、５６０で示すように、初め圧電素子板３２７はダイヤフラム３２６をゆっくり持ち上げ、その後、速く下げる。ダイヤフラム３２６をゆっくり上げた場合、第１及び第２流路３２８、３２９内の流速は遅いのでこれら流路内は層流となり、流路抵抗は流路長さに比例することから第１流路３２８の方が第２流路３２９よりも流路抵抗が小さいため、ポンプ室３２１から矢印５５１方向に（第１流路３２８から）より多くの流体が流出する。一方、ダイヤフラム３２６を速く下げた場合、第１流路３２８では流路抵抗が大きくなり（乱流が発生し）、第２流路３２９では層流が維持されて流路抵抗は第１流路３２８よりも小さくなるため、矢印５６１方向に（第２流路３２９から）より多くの流体が流入する。これらの結果、第２室３２５から第１室３２３へ（逆方向）の流れが生じる。
【００５３】
図６は、上記信号波形５１１、５２１に関する実際の信号波形（駆動信号パターン）を示すグラフ図である。符号６１０で示す図は上記正方向の送液を行う場合の駆動信号パターン（パターンＡ）を、符号６２０で示す図は上記逆方向の送液を行う場合の駆動信号パターン（パターンＢ）を示している。パターンＡでは、所定のインターバル（例えば６μｓ；マイクロ秒）をおいて、符号６１１で示すような急傾斜での電圧レベル上昇と符号６１２で示すような緩やかな電圧レベル降下とが交互に繰り返される。このようにして１周期が例えば９２μｓの信号波形（台形波）が繰り返されることによって各双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄのポンプ駆動が行われる。パターンＢでは、所定のインターバル（例えばパターンＡと同じ６μｓ）をおいて、符号６２１で示すような緩やかな電圧レベル上昇と符号６２２で示すような急傾斜での電圧レベル降下とが交互に繰り返されて、同じく１周期が例えば上記と同じ９２μｓの信号波形によりポンプ駆動が行われる。圧電素子板３２７の伸縮動作は駆動制御回路４２によるこれら駆動信号パターンを用いた電圧制御によって制御される。なお、ここでは符号６１３、６２３で示すように６０Ｖを制御電圧（信号波形の振幅）としているが６０Ｖでなくともよい。換言すれば、この制御電圧値を変化させることで、圧電素子板３２７の変位量すなわち送液量（流量、流体を押し流す圧力）を調整することが可能である。また、パターンＡ、Ｂにおける制御電圧や周期を同じにする必要はなく、それぞれ異なるものとして構わない。
【００５４】
なお、マイクロポンプ３２（各双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄ）は、実際には図７に示すように、ポンプ室３２１の上流及び下流側に流路抵抗の異なる符号３５１で示すインレットと符号３５２で示すアウトレットと呼ばれる２つのディフューザ（ディフューザ３５１、３５２）を備えたもの（１個の双方向マイクロポンプ）が、符号３５３、３５４で示す２本の流路（各流路の両端には液体が流出入する開口部３５５、３５６が形成されている）にそれぞれ内蔵されてなるチップ（マイクロポンプチップ；例えば１７ｍｍ×３５ｍｍサイズ）として構成される。
【００５５】
本実施形態は、ＤＮＡ抽出に際して、検体２１と溶解液２２とビーズ２５２とを混合させてこれをマイクロポンプ３２によって往復運動させて攪拌することを主な特徴点とするが、この点について以下、フローチャートを用いて説明する。なお、「往復運動」とは必ずしも厳密に同じ距離を往復移動することを示すのではなく、正方向及び逆方向それぞれの方向に任意の距離だけ移動（運動）することを表現するものとする。図８〜１０は一連のＤＮＡ抽出動作を示すフローチャートであり、図８は、検体２１と溶解液２２とビーズ２５２との混在液を往復運動により攪拌してＤＮＡをビーズ２５２に吸着させる動作の一例を示すフローチャートであり、図９は、混在液から不要物質を洗浄する動作の一例を示すフローチャートであり、図１０は、ＤＮＡが吸着したビーズ２５２から該ＤＮＡを溶出させてマイクロ化学チップ２から取り出す（採取する）動作の一例を示すフローチャートである。
【００５６】
図２を参照し、双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄをそれぞれマイクロポンプＡ〜Ｄとすると、図８のフローチャートにおいて、先ずマイクロポンプＢ、Ｃが上記パターンＡ（正方向）で駆動されて（マイクロポンプＡ、Ｄは駆動しない（ＯＦＦ））駆動液の送液が行われる、すなわち液溜部２０１の検体２１及び溶解液２２が溶解セル部２５へ向けて流される（ステップＳ１）。センサ部４４による検出動作によってこれら検体２１及び溶解液２２が溶解セル部２５に到達したかが確認されると（ステップＳ２）、全体制御部４１の上記カウンタにおけるカウント値Ｎがゼロにセットされる（Ｎ＝０）（ステップＳ３）。このように検体２１と溶解液２２とが混合されると、溶解液２２によって検体２１における細胞膜が破壊され、検体２１からＤＮＡが溶出してくる。したがって、このとき溶解セル部２５内には、溶出したＤＮＡ、ビーズ２５２、及び破壊された細胞膜等が混在することになる。このように混合用流路２５１中における各種物質が混在したものを「混在液」と表現する。なお、混在液はビーズ２５２（吸着体）が含まれるものとしているが、別の見方をすれば、混在液は、ビーズ２５２と上記混合液（検体２１や溶解液２２が混合されてなる液体）とが混ざったものであると言える。
【００５７】
次に、カウント値がカウントアップ（Ｎ＝Ｎ＋１）される（ステップＳ４）。そして、マイクロポンプＢ、ＣがパターンＡで駆動されて駆動液つまり検体２１及び溶解液２２）が正方向にＸｎｌ（ｎｌ：ナノリットル）分だけ送液された（ステップＳ５）後、このマイクロポンプＢ、Ｃが今度はパターンＢで駆動されて駆動液つまり検体２１及び溶解液２２が（混合用流路２５１中の検体２１及び溶解液２２とビーズ２５２との混在液が）上記送液のときと同じＸｎｌ分だけ逆方向に送液される（上流側に戻される）（ステップＳ６）。カウンタにおけるカウント値Ｎが「２０」に満たなければ（ステップＳ７のＮＯ）、「２０」に達するまでつまり２０回の攪拌が完了するまでステップＳ４〜Ｓ６の動作が繰り返される。カウント値Ｎが「２０」に達すると（ステップＳ７のＹＥＳ）、次の洗浄動作に移る。なお、パターンＡ、Ｂそれぞれにおける各信号波形（１つの台形波）の繰り返し回数或いは制御電圧値の制御に基づいて上記Ｘｎｌの送液を行う、つまり例えば所定レベルの制御電圧の信号波形で且つこの信号波形１０個分の信号を用いてＸｎｌの流量分だけ送液する。また、攪拌回数（Ｎ）も２０回に限らず任意の回数でよい。
【００５８】
このように上記混在液を所定回数、往復運動させて攪拌することで、ＤＮＡが各ビーズ２５２の表面に吸着する。ここで、仮に、従来の送液方法つまり一方方向のみの送液を行ったとすると、例えば図１６に示すように、混合用流路２５１の下流端（流路出口付近）でビーズ２５２が密集し（目詰まりしてしまい）且つ抵抗も大きくなるため、攪拌され難くなり、ＤＮＡとビーズ２５２とが均一に接触できず吸着効率（接触確率）が低下する。また、不純物（不要物質）がこの密集したビーズ２５２間に挟まり、ますます抵抗も大きくなってさらに流れ難くなる（攪拌され難くなる）。なお、図１７に示すグラフ図は、ビーズが流路（チップ流路）に存在することで、液体が流れ難くなることを示すものである。すなわちビーズが無い場合と比べて、ビーズが存在する場合の方が液体を押し流す圧力（ｋＰａ）が大きくなる。なお、液体の流速が高くなるにつれ、また、ビーズ径が大きくなるにつれ、この液体を押し流す圧力の増加は顕著になる。
【００５９】
しかしながら、本実施形態のように、往復運動を行うことによって攪拌することにより、換言すれば送液方向を正方向及び逆方向の双方向とすることにより、図３に示すようにビーズ２５２が密集して流路端等で目詰まりすることなく、混在液内でビーズ２５２が互いに所要の間隔を空けて分散した状態で自由に移動する（双方向に往復移動する）ことができる（抵抗も小さい）。これにより、混在液が好適に攪拌されて上記吸着効率（接触確率）が高く（良く）なる。このことは、従来よりも少量のビーズでＤＮＡを吸着させることが可能となりＤＮＡ抽出効率が向上することを意味する。また、抵抗が小さくなることにより、マイクロポンプ３２（双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄ）に対する発生圧力の要求レベルを下げる、及び、チップつまりマイクロ化学チップ２（マイクロポンプチップも含む）の耐圧要求レベルを下げることが可能となり、ひいては構成の簡易化及びコスト低下を図ることができる。
【００６０】
次に、図８のフローチャートに引き続き、図９のフローチャートにおいて洗浄動作が行われる。先ず切換部４５（流路切換部２７）によって流路が廃液排出側（流路２６５側）に切り換えられる（ステップＳ１１）。次に、液溜部２０１の洗浄液２３を溶解セル部２５（このとき溶解セル部２５内ではＤＮＡがビーズ２５２に吸着された状態の上記混在液が存在している）へ向けて流すべく、マイクロポンプＤの液駆動が開始される（マイクロポンプＡ、Ｂ、Ｃは駆動しない）（ステップＳ１２）。そして、上記ステップＳ３〜Ｓ７と同様に、カウント値Ｎがゼロから例えば１００になるまで正方向への送液及び逆方向への送液が行われる（ステップＳ１３〜Ｓ１７）。ただし、ここでは正方向へＸｎｌした後、逆方向（パターンＢ）へＹｎｌ（Ｘ＞Ｙ）送液する（例えば正方向に３ｎｌ、逆方向に２ｎｌ送液する）ことをＮ回（１００回）繰り返すという方法により、洗浄液２３が謂わば攪拌されながら（Ｘ−Ｙ）×Ｎすなわち（Ｘ−Ｙ）×１００（ｎｌ）正方向に送液される。この送液方法により混合用流路２５１中で目詰まりが生じないように正方向に送液することが可能となる。このように洗浄液２３を溶解セル部２５内に流し込むことで、混合用流路２５１内に溜められていた上記溶解液２２や破壊された細胞膜等の不要物質がこの洗浄液２３によって押し流され、流路２６５（廃液排出側）から排出される。
【００６１】
上記洗浄液２３に対するＮ＝１００回分の送液が終了すると（ステップＳ１７のＹＥＳ）、次に液溜部２０１の溶出液２４を溶解セル部２５（このとき溶解セル部２５内では洗浄液２３とＤＮＡが吸着されたビーズ２５２とが存在している）へ向けて流すべく、マイクロポンプＡの液駆動が開始される（マイクロポンプＢ、Ｃ、Ｄは駆動しない）（ステップＳ１８）。そして上記ステップＳ１３〜Ｓ１７と同様に、カウント値Ｎがゼロから例えば１００になるまで正方向への送液及び逆方向への送液が行われる（ステップＳ１９〜Ｓ２３）。この場合も、正方向（パターンＡ）へＸｎｌ、逆方向（パターンＢ）へＹｎｌ（Ｘ＞Ｙ）送液するということを繰り返すことにより、溶出液２４が攪拌されながら（Ｘ−Ｙ）×１００（ｎｌ）正方向に送液される。当該Ｎ＝１００回分の送液の終了を以って（ステップＳ２３のＹＥＳ）洗浄動作が終了する。このように溶出液２４を溶解セル部２５内に流し込むことで、先の洗浄において混合用流路２５１内に溜められていた洗浄液２３がこの溶出液２４により押し流され、流路２６５（廃液排出側）から排出されることになる。
【００６２】
図９のフローチャートに引き続き、図１０のフローチャートにおいてＤＮＡ採取動作が行われる。先ず、全てのマイクロポンプＡ〜Ｄ（上記ステップＳ１８で駆動されていたマイクロポンプＡ）の駆動を停止した状態で（ステップＳ３１）、切換部４５（流路切換部２７）によって流路がＤＮＡ排出側（流路２６６側）に切り換えられる（ステップＳ３２）。そして、加熱部４３（ヒータ）によって溶解セル部２５（加熱領域）の加熱が開始され（ステップＳ３３）、例えば約１分間加熱が行われて溶解セル部２５内が温められる（ステップＳ３４）。このようにして、ビーズ２５２に吸着していたＤＮＡが溶出液２４に溶出する。なお、加熱領域（全体）が加熱されることで、ビーズ２５２と共に溶出液２４も（混合用流路２５１も）温められるので、より迅速にＤＮＡの溶出液２４への溶出が進行する。そして、再びマイクロポンプＡの液駆動が開始され（マイクロポンプＢ、Ｃ、Ｄは駆動しない）（ステップＳ３５）、上記ステップＳ１３〜Ｓ１７と同様に、正方向への送液及び逆方向への送液が行われる（ステップＳ３６〜Ｓ４０）。この場合も、正方向へＸｎｌ、逆方向へＹｎｌ（Ｘ＞Ｙ）送液することがカウント値Ｎがゼロから例えば１００になるまで繰り返される。これにより、ＤＮＡの溶出液２４への溶出が確実に行われるように当該溶出液２４が攪拌されながら（Ｘ−Ｙ）×１００（ｎｌ）正方向に送液され、流路２６６（ＤＮＡ排出側）から排出される（採取される）。以上によってＤＮＡ抽出動作が完了する。
【００６３】
（実施形態２）
上記第１の実施形態では、マイクロポンプ３２として双方向の送液が可能な双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄを使用して往復運動を行う構成であったが、第２の実施形態では、双方向マイクロポンプでなく、一般的なマイクロポンプすなわち一方向の送液が可能なマイクロポンプ（一方向マイクロポンプという）を用いて当該往復運動を行う構成としている。図１１は、第２の実施形態に係る分析システム１ａの一例を模式的に示すブロック構成図である。分析システム１ａは、分析システム１と比べて、マイクロ化学チップ２’の一部分と第１駆動部３’のマイクロポンプ３２’との構成が変更されるとともに、第２駆動部３７が追加され、また、センサ部４４が削除された構成である制御系４’となっている。以下、図１２と併せてこれら各部の構成を説明する。
【００６４】
図１２は、上記分析システム１ａにおけるマイクロ化学チップ２’並びに第１及び第２駆動部３’、３７の実際の構成例を示す模式図である。同図に示すように、第１駆動部３’には、上記双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄの代わりに一方向マイクロポンプ３８１〜３８４（マイクロポンプ３２’）が、上流から下流へ向けて送液される向きとなるように配設されている。また、マイクロ化学チップ２’には、溶解セル部２５よりも下流側の流路の所定箇所、例えば溶解セル部２５よりも下流側で且つ分岐流路切換部２７よりも上流側の流路２６４の所定箇所に、第２駆動部３７を構成する一方向マイクロポンプ３７１が、下流から上流へ向けて送液される向きとなるように配設されている。なお、一方向マイクロポンプ３７１は、一方向マイクロポンプ３８１〜３８４と同様に駆動液３１によって液駆動がなされてもよいし、混合用流路２５１から流れてきた溶解液２２や洗浄液２３や溶出液２４を直接、送液可能に構成されたものとしてもよい。これら一方向マイクロポンプのポンプ駆動は、全体制御部４１及び駆動制御回路４２によって制御される。
【００６５】
第２の実施形態では、このように溶解セル部２５の上流側と下流側とに設けた一方向マイクロポンプを順番に駆動させることで、溶解セル部２５内の混在液を攪拌する。以下、フローチャートを用いて本実施形態における一連のＤＮＡ抽出動作を説明する。一方向マイクロポンプ３８１〜３８４及び３７１をそれぞれマイクロポンプＥ〜Ｉとすると、図１３のフローチャートにおいて、先ず、全てのマイクロポンプＥ〜Ｉの駆動を停止した状態で、切換部４５（流路切換部２７）によって流路が廃液排出側（流路２６５側）に切り換えられる（ステップＳ５１）。
【００６６】
次に、全体制御部４１のカウンタにおけるカウント値Ｎが例えば２０にセットされる（Ｎ＝２０）（ステップＳ５２）。そして、カウント値がカウントダウン（Ｎ＝Ｎ−１）されるとともに（ステップＳ５３）、マイクロポンプＦ、Ｇの液駆動が開始されて（マイクロポンプＥ、Ｈ、Ｉは駆動しない）（ステップＳ５４）、液溜部２０１の検体２１及び溶解液２２が溶解セル部２５へ向けて正方向にＸｎｌ送液される（ステップＳ５５）。次に、マイクロポンプＩの液駆動が開始されて（マイクロポンプＥ、Ｆ、Ｇ、Ｉは駆動しない）（ステップＳ５６）、逆方向（戻す方向）につまり混合用流路２５１における下流側から上流側へ向けて、検体２１及び溶解液２２が（或いは溶解液２２のみが、或いは検体２１及び溶解液２２と共にビーズ２５２が）Ｙｎｌ送液される（ステップＳ５７）。ただし、Ｘ＞Ｙである。これにより、検体２１及び溶解液２２がが（Ｘ−Ｙ）×２０（ｎｌ）送液される。カウンタ値がＮ＝０でなければ（ステップＳ５８のＮＯ）、ステップＳ５３に戻り、当該正方向及び逆方向への送液が、カウント値がＮ＝０にカウントダウンされるまで繰り返される（ステップＳ５８のＹＥＳ）。
【００６７】
この正方向及び逆方向への送液回数（Ｎの値）は、検体２１及び溶解液２２が丁度、溶解セル部２５の位置にくるような（混合用流路２５１の下流端位置を超えてマイクロポンプＩの位置まで流れ込んでしまわないような）値が予めの測定等により定められている。なお、第１の実施形態のように、センサ部４４を備えてこれにより検体２１及び溶解液２２の液先頭を検出することで当該送られてきた液体が溶解セル部２５内に充填完了したことを判定する構成としてもよい。上記のようにステップＳ５４〜Ｓ５７の送液動作が繰り返されることにより、往復運動が行われて攪拌されつつ検体２１及び溶解液２２が溶解セル部２５内に送液されるので、検体２１と溶解液２２との混合により検体２１内における細胞膜が破壊されてＤＮＡが溶出されるとともに、溶出したＤＮＡがビーズ２５２に吸着される効率（吸着効率）が高くなる。なお、上記第１の実施形態では、初めに検体２１及び溶解液２２を溶解セル部２５に流し込んで充填しておき（ステップＳ１）、その後、ステップＳ３〜Ｓ７にて混在液を攪拌する動作を行うといったように、当該充填動作と攪拌動作とを分けて実行していたが、本実施形態では充填動作を行いながら攪拌動作も同時に行う構成としている。これによりＤＮＡ抽出動作の時間短縮が図れる。
【００６８】
次に、今度は洗浄液２３によって上記混在液における不要物質の洗浄が行われる。すなわち、カウンタのカウント値Ｎが例えば３０にセットされる（Ｎ＝３０）（ステップＳ５９）。そして、カウント値がカウントダウン（Ｎ＝Ｎ−１）されるとともに（ステップＳ６０）、マイクロポンプＨの液駆動が開始されて（マイクロポンプＥ、Ｆ、Ｇ、Ｉは駆動しない）（ステップＳ６１）、液溜部２０１の洗浄液２３が溶解セル部２５へ向けて正方向にＸｎｌ送液される（ステップＳ６２）。次に、マイクロポンプＩの液駆動が開始されて（マイクロポンプＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈは駆動しない）（ステップＳ６３）、逆方向に洗浄液２３が（洗浄液２３と共にビーズ２５２が）Ｙｎｌ（Ｘ＞Ｙ）送液される（ステップＳ６４）。カウンタ値がＮ＝０でなければ（ステップＳ６５のＮＯ）、ステップＳ６０に戻り、当該正方向及び逆方向への送液が、カウント値がＮ＝０にカウントダウンされるまで繰り返される（ステップＳ６５のＹＥＳ）。これにより、洗浄液２３が（Ｘ−Ｙ）×３０（ｎｌ）送液され、洗浄液２３と共に不要物質が流路２６５（廃液排出側）から排出され、次のＤＮＡ採取動作に移る。
【００６９】
図１３のフローチャートに引き続き、図１４のフローチャートにおいてＤＮＡ採取動作が行われる。上記と同様に、カウンタのカウント値Ｎが例えば３０にセットされる（Ｎ＝３０）（ステップＳ７１）。そして、カウント値がカウントダウン（Ｎ＝Ｎ−１）されるとともに（ステップＳ７２）、マイクロポンプＥの液駆動が開始されて（マイクロポンプＦ、Ｇ、Ｈ、Ｉは駆動しない）（ステップＳ７３）、液溜部２０１の溶出液２４が溶解セル部２５へ向けて正方向にＸｎｌ送液される（ステップＳ７４）。次に、マイクロポンプＩの液駆動が開始されて（マイクロポンプＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈは駆動しない）（ステップＳ７５）、逆方向に溶出液２４が（溶出液２４と共にビーズ２５２が）Ｙｎｌ（Ｘ＞Ｙ）送液される（ステップＳ７６）。カウンタ値がＮ＝０でなければ（ステップＳ７７のＮＯ）、ステップＳ７２に戻り、当該正方向及び逆方向への送液が、カウント値がＮ＝０にカウントダウンされるまで繰り返される（ステップＳ７７のＹＥＳ）。これにより、溶出液２４が（Ｘ−Ｙ）×３０（ｎｌ）送液され、溶解セル部２５に溶出液２４が充填される。このとき、洗浄液２３が、或いは溶出液２４及び洗浄液２３（不要物質が残っている場合はそれも含む）が往復運動によって攪拌されながら、確実に流路２６５（廃液排出側）から排出される。
【００７０】
次に、全てのマイクロポンプＥ〜Ｉ（上記ステップＳ７５で駆動されていたマイクロポンプＩ）の駆動を停止した状態で（ステップＳ７８）、切換部４５（流路切換部２７）によって流路がＤＮＡ排出側（流路２６６側）に切り換えられる（ステップＳ７９）。そして、加熱部４３（ヒータ）によって溶解セル部２５（加熱領域）の加熱が開始され（ステップＳ８０）、例えば約１分間加熱が行われて溶解セル部２５内が温められる（ステップＳ８１）。これによりビーズ２５２に吸着していたＤＮＡが溶出液２４に溶出する。そして、カウンタのカウント値Ｎが例えば３０にセットされる（Ｎ＝３０）（ステップＳ８２）。
【００７１】
上記カウント値がカウントダウン（Ｎ＝Ｎ−１）されるとともに（ステップＳ８３）、再びマイクロポンプＥの液駆動が開始され（マイクロポンプＦ、Ｇ、Ｈ、Ｉは駆動しない）（ステップＳ８４）、上記ステップＳ７３〜Ｓ７７と同様に、正方向への送液及び逆方向への送液が行われる（ステップＳ８４〜Ｓ８８）。この場合も、正方向へＸｎｌ、逆方向へＹｎｌ（Ｘ＞Ｙ）送液することがカウント値Ｎが例えば３０からゼロにカウントダウンされるまで繰り返される。これにより、ＤＮＡの溶出液２４への溶出が確実に行われるように当該溶出液２４が攪拌されながら（Ｘ−Ｙ）×３０（ｎｌ）正方向に送液され、流路２６６（ＤＮＡ排出側）から排出される。なお、ここでは、さらにマイクロポンプＥの液駆動を行い（マイクロポンプＦ、Ｇ、Ｈ、Ｉは駆動しない）（ステップＳ８９）、正方向のみに溶出液２４を所定量例えば上記Ｘｎｌ送る（ステップＳ９０）ことで、確実に、ＤＮＡが溶出した溶出液２４が排出されるようにしている。以上によってＤＮＡ抽出動作が完了する。
【００７２】
以上のように本発明の実施形態によれば、分析システム１（１ａ）が、複数種類の混合材（検体２１や溶解液２２）を混合するための混合用流路２５１と、混合用流路２５１内に移動可能に装填された吸着体（ビーズ２５２）であって、複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質（ＤＮＡ）を吸着可能な吸着体とを備えるマイクロ化学チップ２と、混合用流路２５１中の混合液と吸着体とが混在してなる混在液を、該混合用流路２５１の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流す液駆動が可能に構成されたマイクロポンプ（マイクロポンプ３２；双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄ）（マイクロポンプ３２’；一方向マイクロポンプ３８１〜３８４、及び一方向マイクロポンプ３７１）と、マイクロポンプの液駆動を制御することで混在液を混合用流路２５１中で攪拌させる制御系４（４’）とを備えたものとされる。
【００７３】
このように、マイクロポンプによって混在液を正方向及び逆方向に流して混合用流路２５１中で攪拌させる構成であるので、磁気ビーズに対して磁界をかけるといった構成とすることなくポンプにより正方向及び逆方向に流して（往復運動させて）攪拌するという簡易（安価）な構成を用いて、例えば正方向のみの一方向に送液する場合のように吸着体が混合用流路２５１内の特定箇所に密集することなく分析用物質を効率良く吸着体と接触させて吸着効率を高めることができ、ひいては分析用物質の抽出効率を向上させることができる。また、吸着体が密集しないので送液時の抵抗が小さくなり、高出力なポンプが必要でなくなる（ポンプが小型化できる）とともに、マイクロ化学チップ２を高耐圧なものにする必要がなくなることからも、低コスト化を図ることができる。
【００７４】
また、マイクロポンプが、混合用流路２５１よりも上流側の流路（例えば流路３４１、３４２）に配設された、正方向と逆方向との双方向の送液が可能に構成された双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄとされるので、混在液を混合用流路２５１中で正方向及び逆方向に流して（往復運動させて）攪拌するための構成をこの双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄを用いて容易に実現することができる。また、混合液を混合用流路２５１に上流側から（正方向に）流し込んで充填する送液動作（液駆動）と、当該混合液を充填した混合用流路２５１中での混合液と吸着体との混在液を正方向及び逆方向に流して攪拌する送液動作と、さらには、混在液から不要物質を洗い流すための送液動作とを、この双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄで兼用することができ、一層低コスト化を図ることができる。
【００７５】
また、双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄが、所定の室部（ポンプ室３２１）と、この室部を挟んだ上流側及び下流側に配設された流出入する流体の流速に応じて流路抵抗が異なる２つのディフューザ３５１、３５２と、室部の底面を構成するダイヤフラム３２６と、ダイヤフラム３２６に並設された圧電素子部材（圧電素子板３２７）とを備え、制御系４による圧電素子部材の圧電駆動制御によってダイヤフラム３２６を流路方向と直交する方向に上下運動させる速度を異なるものとすることで上記正方向及び逆方向への送液が行われるものとされるので、当該正方向及びは逆方向への送液を行う双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄを簡易な構成で実現できる。
【００７６】
また、制御系４によって、圧電素子部材の圧電駆動制御が、圧電素子部材に対する信号波形（信号波形５１１や５２１）の制御に基づいて行われるので、双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄによる正方向及び逆方向への送液を行うための圧電素子部材の圧電駆動制御を、信号波形を制御するという簡易な方法で実現することができる。また、信号波形を制御するという簡易な方法で、正方向及び逆方向への送液量を任意に設定することができる（例えば正方向にＸｎｌ、逆方向にＹｎｌ（Ｘ＞Ｙ）送液する動作を繰り返して往復運動させながら結果として正方向に送液するといったことができる）。
【００７７】
また、混合用流路２５１が、蛇行状に折曲した形状に形成されているので、コンパクトで且つ流路の長い混合用流路を容易に実現することができる。また、このように混合用流路２５１の流路長を長くすることができるので、分析用物質の抽出（分析用物質の吸着体への吸着）或いは不要物質の洗浄に際して、混合材を混合（反応）させるための時間を充分に確保することができる。
【００７８】
また、混合用流路２５１よりも下流側の流路（例えば流路２６４）の所定位置に配設されたセンサ部４４によって、混合用流路２５１に上流側から流入してきた混合液が検出されるので、混合液が混合用流路２５１内に充填されたことが、簡易な構成で且つ自動的（確実）に確認できる。
【００７９】
また、混合材が、分析用物質（ＤＮＡ）が含まれる検体２１と、検体２１から分析用物質を溶出するための溶解液２２とであるので、混合材を混合して混合材から分析用物質を溶出することが、検体２１及び溶解液２２を用いて容易に行える。
【００８０】
また、混合材が、混合用流路２５１における検体２１及び溶解液２２の混在液中の分析用物質が吸着された吸着体以外の不要物質を洗い流すための洗浄液２３（例えばエタノール）とされ、マイクロポンプによって、不要物質が洗い流されるべく洗浄液２３が混合用流路２５１中で正方向及び逆方向に送液されて（往復運動されて）攪拌されつつ正方向に送液されるので、洗浄液２３でより確実に（少ない洗浄液で効率良く）不要物質を洗い流すことができる。
【００８１】
また、混合材が、分析用物質が吸着された吸着体から分析用物質を溶出するための溶出液２４（例えば水）とされ、制御系４が備える加熱部４３によって、分析用物質が吸着された吸着体及び溶出液２４が混合用流路２５１中で加熱されて暖められるので、吸着体に吸着された分析用物質を溶出液２４に確実に溶出させることができる。
【００８２】
また、マイクロポンプが、混合用流路２５１よりも上流側の流路（例えば流路３４１、３４２）及び下流側の流路（例えば流路２６４）に配設された、一方向のみの送液が可能に構成された一方向マイクロポンプ３７１、３８１〜３８４とされるので、混在液を混合用流路２５１中で正方向及び逆方向に流して（往復運動させて）攪拌するための構成を、一般的な（汎用の）一方向マイクロポンプ３７１、３８１〜３８４を用いて容易に且つ安価に実現することができる。
【００８３】
また、本発明の実施形態によれば、分析システム１（１ａ）に用いられるマイクロ化学チップ２（２’）が、複数種類の混合材を混合するための混合用流路２５１と、混合用流路２５１内に移動可能に装填された吸着体（ビーズ２５２）であって、複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質（ＤＮＡ）を吸着可能な吸着体とを備えたマイクロ化学チップ２であり、分析システム１が備える制御系４（４’）及びこの制御系４により液駆動制御されるマイクロポンプ（双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄ）（一方向マイクロポンプ３７１、３８１〜３８４）によって、混合用流路２５１中の混合液と吸着体とが混在してなる混在液が混合用流路２５１の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流されることで、混在液が混合用流路２５１中で攪拌されるマイクロ化学チップ２とされるので、磁気ビーズに対して磁界をかけるといった構成とすることなくポンプにより正方向及び逆方向に流して（往復運動させて）攪拌するという簡易（安価）な構成を用いて、例えば正方向のみの一方向に送液する場合のように吸着体が混合用流路２５１内の特定箇所に密集することなく分析用物質を効率良く吸着体と接触させて吸着効率を高めることができ、ひいては分析用物質の抽出効率を向上させることが可能なマイクロ化学チップを得ることができる。また、吸着体が密集しないので送液時の抵抗が小さくなって高出力なポンプが必要でなくなる（ポンプが小型化できる）ため、マイクロ化学チップ２を高耐圧なものにする必要がなくなり、マイクロ化学チップ２の低コスト化を図ることができる。
【００８４】
また、本発明の実施形態によれば、液駆動方法が、複数種類の混合材を混合するための混合用流路２５１と、混合用流路２５１内に移動可能に装填された吸着体（ビーズ２５２）であって、複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質（ＤＮＡ）を吸着可能な吸着体とを有するマイクロ化学チップ２（２’）を備えた分析システム１（１ａ）に用いられる液駆動方法であり、分析システム１がさらに備える制御系４（４’）及び該制御系により液駆動制御されるマイクロポンプ（双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄ）（一方向マイクロポンプ３７１、３８１〜３８４）によって、混合用流路２５１中の混合液と吸着体とが混在してなる混在液を混合用流路２５１の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流すことで、混在液を混合用流路２５１中で攪拌する工程を有する液駆動方法とされるので、磁気ビーズに対して磁界をかけるといった工程を有することなくポンプにより正方向及び逆方向に流して（往復運動させて）攪拌するという簡易な方法を用いて、例えば正方向のみの一方向に送液する場合のように吸着体が混合用流路２５１内の特定箇所に密集することなく分析用物質を効率良く吸着体と接触させて吸着効率を高めることができ、ひいては分析用物質の抽出効率を向上させることができる。また、この液駆動方法を採用することにより、吸着体が密集しないので送液時の抵抗が小さくなって高出力なポンプが必要でなくなる（ポンプが小型化できる）ため、マイクロ化学チップ２を高耐圧なものにする必要がなくなり、マイクロ化学チップ２の低コスト化を図ることができる。なお、本発明は以下の態様をとることも可能である。
【００８５】
（Ａ）上記実施形態では、図３に示すようにビーズ２５２が混合用流路２５１の下流端部に存在して、この場所で混在液が攪拌されるような構成とされているが、これに限らず、混合用流路２５１の中流位置或いは上流側など、任意の場所で攪拌される構成でもよい。ビーズ２５２が混合用流路２５１全体に散在して混合用流路２５１全体で混在液が攪拌される構成でもよい。
【００８６】
（Ｂ）上記実施形態では、溶解セル部２５の混合用流路２５１は図３に示すような形状となっているが、これに限らず、例えば図１５（ａ）、（ｂ）に示すような形状でもよい。すなわち、図１５（ａ）に示すように、混合用流路２５１が非対称形状、つまり混合用流路２５１の流路中心を示す中心線Ｍに対して流路幅方向に対称でない形状、例えば中心線Ｍを挟んだ一方側に混合用流路２５１の流路幅より小さい流路２５３を備えた形状であってもよい。これは、混合用流路２５１（混合用流路２５１の上記下流端）に、流路幅方向における一方の流路壁に沿った流路２５３から流体が流れ込む或いは流出することが可能な流路室部２５４を備えた形状ということもできる。これにより、例えば図中の矢印に示すように流路室部２５４で非対称な流れ（乱流；例えば渦の様な乱れた流れ）が生じ易くなるので、ビーズ２５２の密集が確実に防止されて混在液をより一層攪拌（混合）することができ、ひいてはＤＮＡの吸着効率（抽出効率）を一層高めることができる。なお、ビーズ２５２を混合用流路２５１全体に散在させないように（混合用流路２５１の一箇所つまり例えば下流端部で集中的に攪拌するために）、流路２５３の流路幅をビーズ２５２の径よりも小さくして、謂わば流路室部２５４内にビーズ２５２を閉じ込めたようにしてもよい。
【００８７】
（Ｃ）また、混合用流路２５１を、図１５（ｂ）に示すように混合用流路２５１を所定数の小区画２５５〜２５８に区分けした形状としてもよい。この場合、各小区画間の流路２５９の幅はビーズ２５２径よりも小さくなっており、各小区画には、該小区画内で自由に移動可能な適量（所定個数）のビーズ２５２が装填されている。これにより、各小区画でより確実に攪拌が行われて（目詰まりすることなく）ビーズ２５２へのＤＮＡの吸着効率が一層向上する。また、ここでは、謂わば蛇行した流れとなるように各小区画間の流路（狭窄流路）２５９が中心線Ｍに対して交互に配置されて上述と同様の非対称な流れが生じ易い形状となっていることから、ビーズ２５２の密集が確実に防止されて混在液がより一層攪拌され、ＤＮＡの吸着効率をさらに向上させることができる。なお、各小区画間の狭窄流路２５９が中心線Ｍに対して交互でなく例えば一方側など任意に配置された形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】第１の実施形態に係る分析システムの一例を模式的に示すブロック構成図である。
【図２】上記分析システムにおけるマイクロ化学チップ及び駆動部の実際の構成例を示す模式図である。
【図３】マイクロ化学チップにおける混合用流路の下流側端部の一例を示す部分拡大図である。
【図４】双方向マイクロポンプの一例を概念的に示す断面構成図である。
【図５】上記双方向マイクロポンプにおける正方向又は逆方向の送液時の動作を概念的に説明するための模式図である。
【図６】上記双方向マイクロポンプを駆動する信号波形の具体例を示すグラフ図である。
【図７】上記双方向マイクロポンプの実際の構成例を示す斜視図である。
【図８】第１の実施形態に係る一連のＤＮＡ抽出動作を示すフローチャートであって、検体と溶解液とビーズとの混在液を往復運動により攪拌してＤＮＡをビーズに吸着させる動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】第１の実施形態に係る一連のＤＮＡ抽出動作を示すフローチャートであって、混在液から不要物質を洗浄する動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】第１の実施形態に係る一連のＤＮＡ抽出動作を示すフローチャートであって、ＤＮＡが吸着したビーズからＤＮＡを溶出させてマイクロ化学チップから取り出す動作の一例を示すフローチャートである。
【図１１】第２の実施形態に係る分析システムの一例を模式的に示すブロック構成図である。
【図１２】図１１に示す分析システムにおけるマイクロ化学チップ並びに第１及び第２駆動部の実際の構成例を示す模式図である。
【図１３】第２の実施形態に係る一連のＤＮＡ抽出動作を示すフローチャートであって、検体と溶解液とビーズとの混在液を往復運動により攪拌してＤＮＡをビーズに吸着させるとともに、混在液から不要物質を洗浄する動作の一例を示すフローチャートである。
【図１４】第２の実施形態に係る一連のＤＮＡ抽出動作を示すフローチャートであって、ＤＮＡが吸着したビーズからＤＮＡを溶出させてマイクロ化学チップから取り出す動作の一例を示すフローチャートである。
【図１５】（ａ）、（ｂ）はいずれも混合用流路の一変形例を示す模式図である。
【図１６】従来における混合用流路内でビーズが密集した状態を示す模式図である。
【図１７】流路内におけるビーズのサイズ（又は有無）と液体を押し流す圧力との関係の一例を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００８９】
１、１ａ 分析システム
２、２’ マイクロ化学チップ
２０ 分析用混合材部
２１ 検体（混合材）
２２ 溶解液（混合材）
２３ 洗浄液（混合材）
２４ 溶出液（混合材）
２５ 溶解セル部
２５１ 混合用流路
２５２ ビーズ（吸着体）
２５４ 流路室部
２５５〜２５８ 小区画（部分区間）
２５９ 狭窄流路
２６ 流路
２６０〜２６３、２６６ 流路
２６４ 流路（請求項１０に記載の混合用流路よりも下流側の流路）
２６４１ 狭窄流路
２７ 分岐流路切換部
３ 駆動部
３’ 第１駆動部
３１ 駆動液
３２ マイクロポンプ
３２’ マイクロポンプ
３２ａ〜３２ｄ 双方向マイクロポンプ
３２０ シリコン基板
３２１ ポンプ室（室部）
３２２ 第１隔壁
３２３ 第１室
３２４ 第２隔壁
３２５ 第２室
３２６ ダイヤフラム
３２７ 圧電素子板（圧電素子部材）
３２８ 第１流路
３２９ 第２流路
３３ タンク
３４１、３４２ 流路（請求項２、１０に記載の混合用流路よりも上流側の流路）
３５１、３５２ ディフューザ
３７ 第２駆動部
３７１ 一方向マイクロポンプ
３８１〜３８４ 一方向マイクロポンプ
４、４’ 制御系
４１ 全体制御部
４２ 駆動制御回路
４３ 加熱部
４４ センサ部（センサ）
４５ 切換部
５１１、５２１ 信号波形
Ｍ 中心線（流路中心線）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体からＤＮＡ等を抽出する分析システムに関し、特に、このＤＮＡ等を所定の吸着体に吸着させて抽出することが可能な分析システム、並びにこれに用いるマイクロ化学チップ及び液駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシン技術を応用して、化学分析（検査）や化学合成などを機器や手法を微細化することにより行うμ−ＴＡＳ（maicro-Total Analysis System；マイクロ流体システムともいう）が注目されている。従来の装置に比べ、微細化されたμ−ＴＡＳでは、試料の量が少ない、反応時間が短い、或いは廃棄物が少ないなどのメリットがある。これを、例えば医療分野に使用した場合、検体（例えば血液）の量が少なくて済むため患者への負担を軽減できるとともに、試薬の量が少なくて済むため検査のコストを下げることができる。また、検体や試薬の量が少なくて済むことから、反応時間が大幅に短縮されて検査の効率化を図ることができる。さらに携帯性に優れていることからも、医療分野、環境分析等、広く応用が期待されている。
【０００３】
ところで、例えば上記医療分野においては、遺伝子検査等の需要が高まってきており、このμ−ＴＡＳを用いて、検体からＤＮＡ（デオキシリボ核酸）やＲＮＡ（リボ核酸）等の分析用（検査用）物質を抽出（採取）する方法が検討されている。これに関し、一般的には、ポンプで一方向に検体を送り出してこれを流路内のビーズ群に通過させることで、検体中の分析用物質（被吸着体）をビーズ（吸着体）に吸着させるという手法がとられている。また、この分析用物質のビーズへの吸着に関し、例えば特許文献１に開示されるように、磁気ビーズ（常磁性ビーズ）に対して磁界をかけるつまり磁界を変化させることによってこの磁気ビーズを攪拌する方法が提案されている。
【特許文献１】特表２００５−５１１０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記一方向にポンプで検体を送り出してビーズに通過させる方法では、ビーズが流路内の特定箇所に密集してしまうため、分析用物質は効率良くビーズと接触せず、結果として吸着の効率が低下する。また、このように密集すると抵抗が大きくなり、検体をこの密集ビーズ中に流すためには大きな圧力が必要となるすなわちより高出力なポンプが必要となる（ポンプが大型化する）。さらに、この検体やビーズが装填されているチップ（マイクロ化学チップ）も高耐圧なものにする必要があり、上記血液などの検体が流されるため使い捨てにすることが望まれる当該チップの低コスト化を図ることができない。
【０００５】
また、上記磁気ビーズに対して磁界をかける方法では、磁界を発生させるための装置（磁気攪拌を行うための機構や回路）が必要となるため、μ−ＴＡＳが複雑化し且つコスト高となる。さらに、磁界をかける対象物すなわちビーズが磁気を帯びたものでなければならず、このような磁気ビーズを用意する分だけコストも高くなる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、安価で且つ簡易な構成及び方法で、高性能なすなわち分析用物質（ＤＮＡ等）の吸着体（ビーズ等）に対する吸着効率を高くすることができ、ひいては分析用物質の抽出効率を向上させることが可能な分析システム、並びにこれに用いるマイクロ化学チップ及び液駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る分析システムは、複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、前記複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを備えるマイクロ化学チップと、前記混合用流路中の前記混合液と前記吸着体とが混在してなる混在液を、該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流す液駆動が可能に構成されたマイクロポンプと、前記マイクロポンプの液駆動を制御することで前記混在液を前記混合用流路中で攪拌させる制御系とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、分析システムが、複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを備えるマイクロ化学チップと、混合用流路中の混合液と吸着体とが混在してなる混在液を、該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流す液駆動が可能に構成されたマイクロポンプと、マイクロポンプの液駆動を制御することで混在液を混合用流路中で攪拌させる制御系とを備えたものとされる。
【０００９】
このように、マイクロポンプによって混在液を正方向及び逆方向に流して混合用流路中で攪拌させる構成であるので、磁気ビーズに対して磁界をかけるといった構成とすることなくポンプにより正方向及び逆方向に流して（所謂往復運動させて）攪拌するという簡易（安価）な構成を用いて、例えば正方向のみの一方向に送液する場合のように吸着体が混合用流路内の特定箇所に密集することなく分析用物質を効率良く吸着体と接触させて吸着効率を高めることができ、ひいては分析用物質の抽出効率を向上させることができる。また、吸着体が密集しないので送液時の抵抗が小さくなり、高出力なポンプが必要でなくなる（ポンプが小型化できる）とともに、マイクロ化学チップを高耐圧なものにする必要がなくなることからも、低コスト化を図ることができる。
【００１０】
また、上記構成において、前記マイクロポンプは、前記混合用流路よりも上流側の流路に配設された、前記正方向と逆方向との双方向の送液が可能に構成された双方向マイクロポンプであることが好ましい（請求項２）。
【００１１】
これによれば、マイクロポンプが、混合用流路よりも上流側の流路に配設された、正方向と逆方向との双方向の送液が可能に構成された双方向マイクロポンプとされるので、混在液を混合用流路中で正方向及び逆方向に流して攪拌するための構成をこの双方向マイクロポンプを用いて容易に実現することができる。また、混合液を混合用流路に上流側から（正方向に）流し込んで充填する送液動作（液駆動）と、当該混合液を充填した混合用流路中での該混合液と吸着体との混在液を正方向及び逆方向に流して攪拌する送液動作と、さらには、混在液から不要物質を洗い流すための送液動作とを、この双方向マイクロポンプで兼用することができ、一層低コスト化を図ることができる。
【００１２】
また、上記構成において、前記双方向マイクロポンプは、所定の室部と、該室部を挟んだ上流側及び下流側に配設された流出入する流体の流速に応じて流路抵抗が異なる２つのディフューザと、前記室部の底面を構成するダイヤフラムと、該ダイヤフラムに並設された圧電素子部材とを備え、前記制御系による前記圧電素子部材の圧電駆動制御によって前記ダイヤフラムを流路方向と直交する方向に上下運動させる速度を異なるものとすることで前記正方向及び逆方向に送液することが好ましい（請求項３）。
【００１３】
これによれば、双方向マイクロポンプが、所定の室部と、該室部を挟んだ上流側及び下流側に配設された流出入する流体の流速に応じて流路抵抗が異なる２つのディフューザと、室部の底面を構成するダイヤフラムと、該ダイヤフラムに並設された圧電素子部材とを備え、制御系による圧電素子部材の圧電駆動制御によってダイヤフラムを流路方向と直交する方向に上下運動させる速度を異なるものとすることで上記正方向及び逆方向への送液が行われるものとされるので、当該正方向及びは逆方向への送液を行う双方向マイクロポンプを簡易な構成で実現できる。
【００１４】
また、上記構成において、前記制御系は、前記圧電素子部材の圧電駆動制御を、該圧電素子部材に対する信号波形の制御に基づいて行うことが好ましい（請求項４）。これによれば、制御系によって、圧電素子部材の圧電駆動制御が、該圧電素子部材に対する信号波形の制御に基づいて行われるので、双方向マイクロポンプによる正方向及び逆方向への送液を行うための圧電素子部材の圧電駆動制御を、信号波形を制御するという簡易な方法で実現することができる。また、信号波形を制御するという簡易な方法で、正方向及び逆方向への送液量を任意に設定することができる（例えば正方向にＸｎｌ、逆方向にＹｎｌ（Ｘ＞Ｙ）送液する動作を繰り返して謂わば往復運動させながら結果として正方向に送液するといったことができる）。
【００１５】
また、上記構成において、前記混合用流路は、蛇行状に折曲した形状に形成されていることが好ましい（請求項５）。これによれば、混合用流路が、蛇行状に折曲した形状に形成されているので、コンパクトで且つ流路の長い混合用流路を容易に実現することができる。また、このように混合用流路を長くすることができるので、分析用物質の抽出（分析用物質の吸着体への吸着）或いは不要物質の洗浄に際して、混合材を混合（反応）させるための時間を充分に確保することができる。
【００１６】
また、上記構成において、前記混合用流路よりも下流側の流路の所定位置に配設された、該混合用流路に上流側から流入してきた前記混合液を検出するセンサをさらに備えることが好ましい（請求項６）。これによれば、混合用流路よりも下流側の流路の所定位置に配設されたセンサによって、混合用流路に上流側から流入してきた混合液が検出されるので、混合液が混合用流路内に充填されたことが、簡易な構成で且つ自動的（確実）に確認できる。
【００１７】
また、上記構成において、前記混合材は、前記分析用物質が含まれる検体と、該検体から該分析用物質を溶出するための溶解液とであることが好ましい（請求項７）。これによれば、混合材が、分析用物質が含まれる検体と、該検体から該分析用物質を溶出するための溶解液とであるので、混合材を混合して混合材から分析用物質を溶出することが、検体及び溶解液を用いて容易に行える。
【００１８】
また、上記構成において、前記混合材は、前記混合用流路における前記検体及び溶解液の混在液中の前記分析用物質が吸着された吸着体以外の不要物質を洗い流すための洗浄液であって、前記マイクロポンプは、前記不要物質を洗い流すべく、前記洗浄液を前記混合用流路中で攪拌しつつ前記正方向に送液することが好ましい（請求項８）。
【００１９】
これによれば、混合材が、混合用流路における検体及び溶解液の混在液中の分析用物質が吸着された吸着体以外の不要物質を洗い流すための洗浄液とされ、マイクロポンプによって、不要物質が洗い流されるべく洗浄液が混合用流路中で攪拌されつつ正方向に送液されるので、洗浄液でより確実に（少ない洗浄液で効率良く）不要物質を洗い流すことができる。
【００２０】
また、上記構成において、前記混合材は、前記分析用物質が吸着された吸着体から該分析用物質を溶出するための水であって、前記制御系は、前記分析用物質が吸着された吸着体及び前記水を前記混合用流路中で加熱する加熱部を備えることが好ましい（請求項９）。
【００２１】
これによれば、混合材が、分析用物質が吸着された吸着体から該分析用物質を溶出するための水とされ、制御系が備える加熱部によって、分析用物質が吸着された吸着体及び水が混合用流路中で加熱されて暖められるので、該吸着体に吸着された分析用物質を水に確実に溶出させることができる。
【００２２】
また、上記構成において、前記マイクロポンプは、前記混合用流路よりも上流側の流路及び下流側の流路に配設された、一方向のみの送液が可能に構成された一方向マイクロポンプであることが好ましい（請求項１０）。
【００２３】
これによれば、マイクロポンプが、混合用流路よりも上流側の流路及び下流側の流路に配設された、一方向のみの送液が可能に構成された一方向マイクロポンプとされるので、混在液を混合用流路中で正方向及び逆方向に流して（往復運動させて）攪拌するための構成を、一般的な（汎用の）一方向マイクロポンプを用いて容易に且つ安価に実現することができる。
【００２４】
また、上記構成において、前記混合用流路は、流路が流路中心線に対して非対称な形状に形成されてなるものであることが好ましい（請求項１１）。これによれば、混合用流路が、流路中心線に対して非対称な形状に形成された流路とされるので、混合用流路内に非対称な流れを容易に発生させることが可能となり、吸着体の密集を確実に防止することができ、混在液がより一層攪拌されて吸着効率をさらに向上することができる。
【００２５】
また、上記構成において、前記混合用流路は、所定数の部分区間に区分された形状に形成されて且つ各部分区間の流路内に所定数の吸着体が移動可能に装填されてなるものであることが好ましい（請求項１２）。これによれば、混合用流路が、所定数の部分区間に区分された形状に形成されて且つ各部分区間の流路内に所定数の吸着体が移動可能に装填されてなるものとされるので、吸着体の密集をより確実に防止することができるとともに、混在液がより一層攪拌されて吸着効率をさらに向上することができる。
【００２６】
また、本発明に係るマイクロ化学チップは、複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、前記複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを備えた、分析システムに用いられるマイクロ化学チップであって、前記分析システムが備える制御系及び該制御系により液駆動制御されるマイクロポンプによって、前記混合用流路中の前記混合液と前記吸着体とが混在してなる混在液を該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流すことで、該混在液を該混合用流路中で攪拌させることを特徴とする。
【００２７】
上記構成によれば、分析システムに用いられるマイクロ化学チップが、複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを備えたマイクロ化学チップであり、分析システムが備える制御系及び該制御系により液駆動制御されるマイクロポンプによって、混合用流路中の混合液と吸着体とが混在してなる混在液が該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流されることで、該混在液が該混合用流路中で攪拌されるマイクロ化学チップとされるので、磁気ビーズに対して磁界をかけるといった構成とすることなくポンプにより正方向及び逆方向に流して（往復運動させて）攪拌するという簡易（安価）な構成を用いて、例えば正方向のみの一方向に送液する場合のように吸着体が混合用流路内の特定箇所に密集することなく分析用物質を効率良く吸着体と接触させて吸着効率を高めることができ、ひいては分析用物質の抽出効率を向上させることが可能なマイクロ化学チップを得ることができる。また、吸着体が密集しないので送液時の抵抗が小さくなって高出力なポンプが必要でなくなる（ポンプが小型化できる）ため、マイクロ化学チップを高耐圧なものにする必要がなくなり、マイクロ化学チップの低コスト化を図ることができる。
【００２８】
また、本発明に係る液駆動方法は、複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、前記複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを有するマイクロ化学チップを備えた分析システムに用いられる液駆動方法であって、前記分析システムがさらに備える制御系及び該制御系により液駆動制御されるマイクロポンプによって、前記混合用流路中の前記混合液と前記吸着体とが混在してなる混在液を該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流すことで、該混在液を該混合用流路中で攪拌させる工程を有することを特徴とする。
【００２９】
上記構成によれば、分析システムに用いられる液駆動方法が、複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを有するマイクロ化学チップを備えた液駆動方法であり、分析システムがさらに備える制御系及び該制御系により液駆動制御されるマイクロポンプによって、混合用流路中の混合液と吸着体とが混在してなる混在液を該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流すことで、該混在液を該混合用流路中で攪拌する工程を有する液駆動方法とされるので、磁気ビーズに対して磁界をかけるといった工程を有することなくポンプにより正方向及び逆方向に流して（往復運動させて）攪拌するという簡易な方法を用いて、例えば正方向のみの一方向に送液する場合のように吸着体が混合用流路内の特定箇所に密集することなく分析用物質を効率良く吸着体と接触させて吸着効率を高めることができ、ひいては分析用物質の抽出効率を向上させることができる。また、この液駆動方法を採用することにより、吸着体が密集しないので送液時の抵抗が小さくなって高出力なポンプが必要でなくなる（ポンプが小型化できる）ため、マイクロ化学チップを高耐圧なものにする必要がなくなり、マイクロ化学チップの低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、マイクロポンプによって混在液を正方向及び逆方向に流して混合用流路中で攪拌する構成であるので、磁気ビーズに対して磁界をかけるといった構成とすることなくポンプにより正方向及び逆方向に流して（往復運動させて）攪拌するという簡易（安価）な構成を用いて、例えば正方向のみの一方向に送液する場合のように吸着体が混合用流路内の特定箇所に密集することなく分析用物質を効率良く吸着体と接触させて吸着効率を高めることができ、ひいては分析用物質の抽出効率を向上させることができる。また、吸着体が密集しないので送液時の抵抗が小さくなり、高出力なポンプが必要でなくなる（ポンプが小型化できる）とともに、マイクロ化学チップを高耐圧なものにする必要がなくなることからも、低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（実施形態１）
図１は、第１の実施形態に係る分析システム１（マイクロ化学チップシステム）の一例を模式的に示すブロック構成図である。分析システム１は、上記μ−ＴＡＳの一種であって検体からＤＮＡやＲＮＡ等の検査用物質（本実施形態では検査用物質がＤＮＡであるとして説明する）を抽出（採取）するものであ。分析システム１は、マイクロ化学チップ２、駆動部３及び制御系４を備えている。マイクロ化学チップ２は、検体２１やビーズ２５２が装填された例えば透明なチップ（流体チップ）であり、これら検体２１とビーズ２５２とを混合するものである。検体２１は、血液、唾液などの生体液等、ＤＮＡ、ＲＮＡ、細胞、たんぱく質などを含む液体である。
【００３２】
駆動部３は、マイクロ化学チップ２に対する液駆動を行うもの、すなわちマイクロ化学チップ２内に各種液体を流し込むものである。駆動部３は、液駆動用の駆動液３１を用いて上記各種液体を流し込むためのマイクロポンプ３２を備えている。
【００３３】
制御系４は、マイクロ化学チップ２及び駆動部３に対する動作制御を行うものであり、全体制御部４１、駆動制御回路４２、加熱部４３、センサ部４４及び切換部４５を備えている。全体制御部４１は、マイクロコンピュータ等を備え、所定の制御プログラム等を実行することによって分析システム１全体の動作制御を司るものである。駆動制御回路４２は、駆動部３（マイクロポンプ３２）における液駆動の制御（駆動制御）を行う回路である。加熱部４３は、マイクロ化学チップ２に対して局所的な加熱を行うもの例えばヒータである。センサ部４４は、マイクロ化学チップ２における流体の状態（後述する流路中の流体先端）を検出するものである。切換部４５は、マイクロ化学チップ２における排出用流路の切り換えを行うものである。駆動制御回路４２、加熱部４３、センサ部４４及び切換部４５は、全体制御部４１からの制御指示信号等に応じて動作する。これら各部４２〜４５の構成や動作の詳細については後述する。なお、分析システム１は当該各部を動作させるための電源（図示省略）も備えている。また、全体制御部４１は、後述の往復回数を計測する機能（カウンタ）も有している。
【００３４】
図２は、分析システム１におけるマイクロ化学チップ２及び駆動部３の実際の構成例を示す模式図である。先ず駆動部３において、マイクロポンプ３２は複数の双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄからなる。これら双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄは、タンク３３等に溜められている例えば水などの駆動液３１を送液することで後述する混合材を溶解セル部２５に流し込む或いは溶解セル部２５からさらに下流へ押し流すように駆動（液駆動）する。なお、駆動部３は、タンク３３から各双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄを経てマイクロ化学チップ２へ駆動液をそれぞれ流すための流路３４１、３４２を備えている。双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄの詳細は後述する。
【００３５】
次にマイクロ化学チップ２は、分析用混合材部２０、溶解セル部２５、流路２６及び分岐流路切換部２７を備えている。分析用混合材部２０は、当該ＤＮＡ抽出に際して混合する複数種類の混合材（分析用液体ともいう）、すなわち検体２１（サンプル）、溶解液２２、洗浄液２３及び溶出液２４を備えるものである。これら混合材はそれぞれ液溜部２０１に予め装填されている。なお、混合材が混合されたもの例えば検体２１と溶解液２２とが混合されたものを「混合液」と表現する。
【００３６】
溶解液２２は、検体２１内における細胞膜やタンパク質の殻を溶解（破壊・破砕）し、当該細胞膜やタンパク質の殻に包まれた検体２１の内部に含まれる核酸（ＤＮＡやＲＮＡ）を露出させる作用と、溶解液２２中に露出した核酸をビーズ２５２の表面に吸着させる作用とを持つ。検体２１内における細胞膜やタンパク質の殻を溶解させるには、界面活性剤等、例えばポリエチレングリコール（ＰＥＧ）が用いられる。溶解液２２中に露出した核酸をビーズ２５２表面に吸着させるには、カオトロピック塩溶液、例えばグアニジンチオシアン酸塩が用いられる。これは、カオトロピック塩溶液中では、核酸（ＤＮＡやＲＮＡ）は、ガラス表面に吸着する性質があることを利用したものである。溶解液２２は、例えば、グアニジンチオシアン酸塩、或いはグアニジンチオシアン酸塩にエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）やトリス塩酸塩（Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ）を加えた緩衝液という形で用いられる。なお、溶解液２２は、必ずしもここに挙げた物質の組み合わせでなくともよく、要は、検体２１内における細胞膜やタンパク質の殻を溶解（破壊・破砕）し、細胞膜やタンパク質の殻に包まれた検体２１の内部に含まれる核酸（ＤＮＡやＲＮＡ）を露出させる作用と、溶解液２２中に露出した核酸をビーズ２５２表面に吸着させる作用を併せ持つものであれば、任意の物質の組み合わせからなる溶解液２２が採用可能である。
【００３７】
洗浄液２３は、ビーズ２５２表面に吸着した核酸（ＤＮＡやＲＮＡ）は吸着させたまま、ビーズ２５２表面から、破壊された膜、タンパク質や脂質などの不要物のみを洗い流す作用を持つ。洗浄液２３には、例えばエタノール、又はエタノールと水との混合液、又はエタノールと水と塩化ナトリウムとの混合液が用いられる。なお、洗浄液２３は、必ずしもここに挙げた物質の組み合わせでなくともよい。
【００３８】
溶出液２４は、ビーズ２５２表面に吸着した核酸（ＤＮＡやＲＮＡ）をビーズ２５２から分離し、精製された核酸として液中に溶出する作用を持つ。溶出液２４には、例えば水、又はＴｒｉｓバッファー、又はＴＥ（Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ）バッファーが用いられる。なお、溶出液２４は、必ずしもここに挙げた物質の組み合わせでなくともよい。また、吸着体も上記ガラス製や球体（ビーズ）でなくともよく、当該核酸が吸着可能なものであれば任意の材質（物質）及び形状で構わない。
【００３９】
溶解セル部２５は、例えば１ｃｍ角程度の大きさを有するセル部であり、同図に示すような蛇行状の流路（混合用流路という）２５１と、この混合用流路２５１内を自由に移動可能に適量が装填（収納）されてなる複数個のビーズ２５２（ビーズ群）とを備えている。図２ではビーズ２５２が混合用流路２５１内の流れによって混合用流路２５１の下流部に集まった状態が示されている。ビーズ２５２は、例えばガラス製（ガラスビーズ）であり、その径は例えば約２０μｍ〜５０μｍである。
【００４０】
図３はマイクロ化学チップ１における混合用流路２５１の下流側端部の一例を示す部分拡大図である。この図に示すように、混合用流路２５１の下流端は、下流側方向に徐々に流路幅が狭められた所謂テーパ状に形成されており、このテーパ状部の先端の流路幅（或いは流路径）は、ビーズ２５２が混合用流路２５１つまり溶解セル部２５から下流側に流出しないように、上記ビーズ２５２の最小径２０μｍよりも小さい例えば約１８μｍ（後述の狭窄流路２６４１の流路幅と同じ）とされている。なお、テーパ状部の流路方向の長さは例えば約２５０μｍであり、テーパ状部以外の混合用流路２５１の幅は例えば約５１０μｍとなっている。また、混合用流路２５１は、後述するＤＮＡ抽出（ＤＮＡの吸着体への吸着）或いは洗浄において各分析用混合材を混合（反応）させるための時間が充分に得られるような最適長さ（上記蛇行状）に設計されていることが好ましい、すなわちＤＮＡが細胞（検体２１）から溶け出して遊離している状態で例えば上記下流端部でビーズ２５２と出会って攪拌されるために、当該最適長さを有したものにすることが好ましい。なお、混合用流路２５１を当該蛇行状に曲げた（折り畳んだ）形状とすることにより、コンパクトで且つ長い流路が確保された混合用流路２５１ひいてはマイクロ化学チップ２を容易に得ることが可能となる。
【００４１】
溶解セル部２５は、その周囲例えば例えば図２の点線で囲む範囲（加熱領域）の下部に上記加熱部４３が設置されており、後述するＤＮＡ溶出時に溶解セル部２５内を加熱することが可能に構成されている。また、混合用流路２５１の下流側端部付近或いは流路２６４の上流側端部付近には、上記センサ部４４が設置されており、分析用混合材部２０から送られてきた所定の液体が溶解セル部２５に到達したか（溶解セル部２５に充填されたか）否かを確認するための検出が行われる。具体的には、流路に対して（例えば流路を挟んで）フォトダイオード（発光素子及び受光素子）を設置しておき、流体によって光が遮られる量を検出することで所定の液体の先頭（例えば液先端面）がこのフォトダイオードの位置に到達したかつまり上記液体が溶解セル部２５に到達したか否かを全体制御部４１によって判定する。
【００４２】
流路２６は、マイクロ化学チップ２において上流から下流へ流体を流す流路であって、双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄの流路３４２からの駆動液を分析用混合材部２０の各液溜部２０１へ流すための各流路２６０と、各液溜部２０１から溶解セル部２５へ分析用液を流すための流路２６１、２６２及び２６３と、溶解セル部２５からの液体を流すための流路２６４、２６５及び２６６とを備えている。流路２６１及び２６２は流路２６３で合流しており、流路２６４は流路２６５及び２６６に分岐している。
【００４３】
なお、上記図３に示すように、流路２６４には、混合用流路２５１との接続部において流路幅が狭められた狭窄流路２６４１と端部における上記同様のテーパ状部が形成されており、狭窄流路２６４１の幅及び流路方向の長さがそれぞれ上記１８μｍ及び約９０μｍとなっており、また、テーパ状部の流路方向の長さが例えば約５０μｍ、このテーパ状部及び狭窄流路２６４以外の流路幅が約１０８μｍとなっている。ただし、これら寸法数値はこれに限らない。また、流路２６１、２６２を流れてきた流体が流路２６３で混合開始されることから、流路２６３を混合用流路２５１に含んでもよい。
【００４４】
分岐流路切換部２７は、上記切換部４５による切換制御によって、流路２６５と流路２６６との流路を切り換える、すなわち流路２６４から流路２６５への流れ状態から、流路２６４から流路２６６への流れ状態に切り換えるものである。分岐流路切換部２７は要は分岐流路の切り換えが可能であれば任意の構成が採用可能である。なお、通常、つまり上記混合或いは反応過程では、流路２６６側（これをＤＮＡ排出側という）へ流れずに、流路２６５側（これを廃液排出側という）へ流れるように分岐流路切換部２７によって切り換えられている。
【００４５】
なお、上記流路３４１、３４２及び２６０には双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄによって駆動液が流されるが、すなわち検体２１、溶解液２２、洗浄液２３及び溶出液２４はこの駆動液（水）によって下流側に押されるが、当該各分析用混合材は流路中において（駆動液と各分析用混合材とが液境界で混ざることなく且つ空気等が液境界に挟まれてダンパが形成されることなく）駆動液に直接押される構成となっている。
【００４６】
また、双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄは同じ駆動液（水）によって駆動されるが、これは、検体２１、溶解液２２及び洗浄液２３はそれぞれ流体の特性（粘度や粘度の温度依存性など）が異なるため、マイクロポンプにおける上記層流や乱流を利用した液駆動の性能が一様でなくなるので、これを回避するためである。
【００４７】
また、分析システム１において、マイクロ化学チップ２と駆動部３とは分離可能に合体されている。すなわち、使用後（ＤＮＡ抽出処理後）に、分析システム１（駆動部３及び制御系４）からマイクロ化学チップ２だけを取り外して交換できるようになっている。これにより、化学分析（ＤＮＡ抽出）が終了するとこのマイクロ化学チップ２のみを廃棄することが容易に行えるため、都度、分析システム１全部（駆動部３や制御系４も併せて）を廃棄するといったことがなくなり、コストダウンが図れる。
【００４８】
図４は、上記双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄ（ここでは双方向マイクロポンプ３２ａで説明する）の一例を概念的に示す断面構成図である。双方向マイクロポンプ３２ａは、送液方向を変えることが可能、すなわち流体を正方向（順方向）又は逆方向の双方向に送ることが可能なマイクロポンプであって、略中央部に設けられたポンプ室３２１（圧力発生室）と、ポンプ室３２１を構成する第１隔壁３２２を挟んで設けられた第１室３２３と、第２隔壁３２４を挟んで設けられた第２室３２５とが形成されるとともに、ポンプ室３２１の底部を構成するダイヤフラム３２６を備えたシリコン（Ｓｉ）基板３２０と、シリコン基板３２０の下面で且つダイヤフラム３２６（Ｓｉダイヤフラム）の位置に配設された圧電素子板３２７（圧電アクチュエータ；ＰＺＴ板）と、第１室３２３及び第２室３２５それぞれに対して液体を流入又は流出させるための第１及び第２流路３３１、３３２が形成されたガラス基板３３０とを備えている。
【００４９】
なお、ガラス基板３３０の下面と第１隔壁３２２及び第２隔壁３２４の上面との隙間は、それぞれ第１流路３２８及び第２流路３２９となっている。ただし、第１隔壁３２２の流路方向の長さＬ１（厚み）は第２隔壁３２４の流路方向の長さＬ２よりも短くなっている。圧電素子板３２７に制御電圧が印加されると圧電素子板３２７が伸縮（圧電駆動）し、これによりダイヤフラム３２６が矢印Ｐ方向に上下運動することで所謂ポンプ駆動が行われて第１及び第２流路３２８、３２９を流体（上記駆動液）が流される。
【００５０】
ところで、上記長さＬ１、Ｌ２に違いがあることによる流路抵抗の違いと、圧電素子板３２７の駆動の仕方（伸縮動作の制御）とによって、送液方向を変えることができる。図５は、双方向マイクロポンプ３２ａにおける正方向又は逆方向の送液時の動作を概念的に説明するための模式図であって、左側図５１０は、正方向に送液する場合の圧電素子板３２７の動作の様子及び制御電圧を縦軸とする信号波形５１１（標準波形）を、右側図５２０は同様に、逆方向に送液する場合の圧電素子板３２７の動作及び制御電圧の信号波形５２１を示している。
【００５１】
左側図５１０において、信号波形５１１に示す制御電圧を圧電素子板３２７に印加すると、符号５３０、５４０で示すように、初め圧電素子板３２７はダイヤフラム３２６を速く持ち上げ、その後ゆっくりと下げる。ここで、第１流路３２８及び第２流路３２９内の流速が速い場合（ダイヤフラム３２６を速く持ち上げた場合）、長さＬ１の第１流路３２８では流路抵抗が大きくなり（乱流が発生し）、長さＬ２の第２流路３２９では層流が維持されて（層流支配となり）流路抵抗は第１流路３２８よりも小さくなる。流体は流路抵抗の小さい側へ流れようとするため、ポンプ室３２１から矢印５３１方向に（第２流路３２９から）より多くの流体が流出する。一方、第１流路３２８及び第２流路３２９内の流速が遅い場合（ダイヤフラム３２６をゆっくり下げた場合）、第１流路３２８及び第２流路３２９内はいずれも層流となり、したがって、流路抵抗は流路長さに比例することから第１流路３２８の方が第２流路３２９よりも流路抵抗が小さくなり、矢印５４１方向により多くの流体が流入する。これらの結果、双方向マイクロポンプ３２ａ全体で見た場合、第１室３２３から第２室３２５への流れ（図中左側から右側への流れ；このときの送液方向を正方向とする）が生じる。
【００５２】
一方、右側図５２０においては上述と逆の流れ現象が生じる。すなわち、信号波形５２１に示す制御電圧を圧電素子板３２７に印加すると、符号５５０、５６０で示すように、初め圧電素子板３２７はダイヤフラム３２６をゆっくり持ち上げ、その後、速く下げる。ダイヤフラム３２６をゆっくり上げた場合、第１及び第２流路３２８、３２９内の流速は遅いのでこれら流路内は層流となり、流路抵抗は流路長さに比例することから第１流路３２８の方が第２流路３２９よりも流路抵抗が小さいため、ポンプ室３２１から矢印５５１方向に（第１流路３２８から）より多くの流体が流出する。一方、ダイヤフラム３２６を速く下げた場合、第１流路３２８では流路抵抗が大きくなり（乱流が発生し）、第２流路３２９では層流が維持されて流路抵抗は第１流路３２８よりも小さくなるため、矢印５６１方向に（第２流路３２９から）より多くの流体が流入する。これらの結果、第２室３２５から第１室３２３へ（逆方向）の流れが生じる。
【００５３】
図６は、上記信号波形５１１、５２１に関する実際の信号波形（駆動信号パターン）を示すグラフ図である。符号６１０で示す図は上記正方向の送液を行う場合の駆動信号パターン（パターンＡ）を、符号６２０で示す図は上記逆方向の送液を行う場合の駆動信号パターン（パターンＢ）を示している。パターンＡでは、所定のインターバル（例えば６μｓ；マイクロ秒）をおいて、符号６１１で示すような急傾斜での電圧レベル上昇と符号６１２で示すような緩やかな電圧レベル降下とが交互に繰り返される。このようにして１周期が例えば９２μｓの信号波形（台形波）が繰り返されることによって各双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄのポンプ駆動が行われる。パターンＢでは、所定のインターバル（例えばパターンＡと同じ６μｓ）をおいて、符号６２１で示すような緩やかな電圧レベル上昇と符号６２２で示すような急傾斜での電圧レベル降下とが交互に繰り返されて、同じく１周期が例えば上記と同じ９２μｓの信号波形によりポンプ駆動が行われる。圧電素子板３２７の伸縮動作は駆動制御回路４２によるこれら駆動信号パターンを用いた電圧制御によって制御される。なお、ここでは符号６１３、６２３で示すように６０Ｖを制御電圧（信号波形の振幅）としているが６０Ｖでなくともよい。換言すれば、この制御電圧値を変化させることで、圧電素子板３２７の変位量すなわち送液量（流量、流体を押し流す圧力）を調整することが可能である。また、パターンＡ、Ｂにおける制御電圧や周期を同じにする必要はなく、それぞれ異なるものとして構わない。
【００５４】
なお、マイクロポンプ３２（各双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄ）は、実際には図７に示すように、ポンプ室３２１の上流及び下流側に流路抵抗の異なる符号３５１で示すインレットと符号３５２で示すアウトレットと呼ばれる２つのディフューザ（ディフューザ３５１、３５２）を備えたもの（１個の双方向マイクロポンプ）が、符号３５３、３５４で示す２本の流路（各流路の両端には液体が流出入する開口部３５５、３５６が形成されている）にそれぞれ内蔵されてなるチップ（マイクロポンプチップ；例えば１７ｍｍ×３５ｍｍサイズ）として構成される。
【００５５】
本実施形態は、ＤＮＡ抽出に際して、検体２１と溶解液２２とビーズ２５２とを混合させてこれをマイクロポンプ３２によって往復運動させて攪拌することを主な特徴点とするが、この点について以下、フローチャートを用いて説明する。なお、「往復運動」とは必ずしも厳密に同じ距離を往復移動することを示すのではなく、正方向及び逆方向それぞれの方向に任意の距離だけ移動（運動）することを表現するものとする。図８〜１０は一連のＤＮＡ抽出動作を示すフローチャートであり、図８は、検体２１と溶解液２２とビーズ２５２との混在液を往復運動により攪拌してＤＮＡをビーズ２５２に吸着させる動作の一例を示すフローチャートであり、図９は、混在液から不要物質を洗浄する動作の一例を示すフローチャートであり、図１０は、ＤＮＡが吸着したビーズ２５２から該ＤＮＡを溶出させてマイクロ化学チップ２から取り出す（採取する）動作の一例を示すフローチャートである。
【００５６】
図２を参照し、双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄをそれぞれマイクロポンプＡ〜Ｄとすると、図８のフローチャートにおいて、先ずマイクロポンプＢ、Ｃが上記パターンＡ（正方向）で駆動されて（マイクロポンプＡ、Ｄは駆動しない（ＯＦＦ））駆動液の送液が行われる、すなわち液溜部２０１の検体２１及び溶解液２２が溶解セル部２５へ向けて流される（ステップＳ１）。センサ部４４による検出動作によってこれら検体２１及び溶解液２２が溶解セル部２５に到達したかが確認されると（ステップＳ２）、全体制御部４１の上記カウンタにおけるカウント値Ｎがゼロにセットされる（Ｎ＝０）（ステップＳ３）。このように検体２１と溶解液２２とが混合されると、溶解液２２によって検体２１における細胞膜が破壊され、検体２１からＤＮＡが溶出してくる。したがって、このとき溶解セル部２５内には、溶出したＤＮＡ、ビーズ２５２、及び破壊された細胞膜等が混在することになる。このように混合用流路２５１中における各種物質が混在したものを「混在液」と表現する。なお、混在液はビーズ２５２（吸着体）が含まれるものとしているが、別の見方をすれば、混在液は、ビーズ２５２と上記混合液（検体２１や溶解液２２が混合されてなる液体）とが混ざったものであると言える。
【００５７】
次に、カウント値がカウントアップ（Ｎ＝Ｎ＋１）される（ステップＳ４）。そして、マイクロポンプＢ、ＣがパターンＡで駆動されて駆動液つまり検体２１及び溶解液２２）が正方向にＸｎｌ（ｎｌ：ナノリットル）分だけ送液された（ステップＳ５）後、このマイクロポンプＢ、Ｃが今度はパターンＢで駆動されて駆動液つまり検体２１及び溶解液２２が（混合用流路２５１中の検体２１及び溶解液２２とビーズ２５２との混在液が）上記送液のときと同じＸｎｌ分だけ逆方向に送液される（上流側に戻される）（ステップＳ６）。カウンタにおけるカウント値Ｎが「２０」に満たなければ（ステップＳ７のＮＯ）、「２０」に達するまでつまり２０回の攪拌が完了するまでステップＳ４〜Ｓ６の動作が繰り返される。カウント値Ｎが「２０」に達すると（ステップＳ７のＹＥＳ）、次の洗浄動作に移る。なお、パターンＡ、Ｂそれぞれにおける各信号波形（１つの台形波）の繰り返し回数或いは制御電圧値の制御に基づいて上記Ｘｎｌの送液を行う、つまり例えば所定レベルの制御電圧の信号波形で且つこの信号波形１０個分の信号を用いてＸｎｌの流量分だけ送液する。また、攪拌回数（Ｎ）も２０回に限らず任意の回数でよい。
【００５８】
このように上記混在液を所定回数、往復運動させて攪拌することで、ＤＮＡが各ビーズ２５２の表面に吸着する。ここで、仮に、従来の送液方法つまり一方方向のみの送液を行ったとすると、例えば図１６に示すように、混合用流路２５１の下流端（流路出口付近）でビーズ２５２が密集し（目詰まりしてしまい）且つ抵抗も大きくなるため、攪拌され難くなり、ＤＮＡとビーズ２５２とが均一に接触できず吸着効率（接触確率）が低下する。また、不純物（不要物質）がこの密集したビーズ２５２間に挟まり、ますます抵抗も大きくなってさらに流れ難くなる（攪拌され難くなる）。なお、図１７に示すグラフ図は、ビーズが流路（チップ流路）に存在することで、液体が流れ難くなることを示すものである。すなわちビーズが無い場合と比べて、ビーズが存在する場合の方が液体を押し流す圧力（ｋＰａ）が大きくなる。なお、液体の流速が高くなるにつれ、また、ビーズ径が大きくなるにつれ、この液体を押し流す圧力の増加は顕著になる。
【００５９】
しかしながら、本実施形態のように、往復運動を行うことによって攪拌することにより、換言すれば送液方向を正方向及び逆方向の双方向とすることにより、図３に示すようにビーズ２５２が密集して流路端等で目詰まりすることなく、混在液内でビーズ２５２が互いに所要の間隔を空けて分散した状態で自由に移動する（双方向に往復移動する）ことができる（抵抗も小さい）。これにより、混在液が好適に攪拌されて上記吸着効率（接触確率）が高く（良く）なる。このことは、従来よりも少量のビーズでＤＮＡを吸着させることが可能となりＤＮＡ抽出効率が向上することを意味する。また、抵抗が小さくなることにより、マイクロポンプ３２（双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄ）に対する発生圧力の要求レベルを下げる、及び、チップつまりマイクロ化学チップ２（マイクロポンプチップも含む）の耐圧要求レベルを下げることが可能となり、ひいては構成の簡易化及びコスト低下を図ることができる。
【００６０】
次に、図８のフローチャートに引き続き、図９のフローチャートにおいて洗浄動作が行われる。先ず切換部４５（流路切換部２７）によって流路が廃液排出側（流路２６５側）に切り換えられる（ステップＳ１１）。次に、液溜部２０１の洗浄液２３を溶解セル部２５（このとき溶解セル部２５内ではＤＮＡがビーズ２５２に吸着された状態の上記混在液が存在している）へ向けて流すべく、マイクロポンプＤの液駆動が開始される（マイクロポンプＡ、Ｂ、Ｃは駆動しない）（ステップＳ１２）。そして、上記ステップＳ３〜Ｓ７と同様に、カウント値Ｎがゼロから例えば１００になるまで正方向への送液及び逆方向への送液が行われる（ステップＳ１３〜Ｓ１７）。ただし、ここでは正方向へＸｎｌした後、逆方向（パターンＢ）へＹｎｌ（Ｘ＞Ｙ）送液する（例えば正方向に３ｎｌ、逆方向に２ｎｌ送液する）ことをＮ回（１００回）繰り返すという方法により、洗浄液２３が謂わば攪拌されながら（Ｘ−Ｙ）×Ｎすなわち（Ｘ−Ｙ）×１００（ｎｌ）正方向に送液される。この送液方法により混合用流路２５１中で目詰まりが生じないように正方向に送液することが可能となる。このように洗浄液２３を溶解セル部２５内に流し込むことで、混合用流路２５１内に溜められていた上記溶解液２２や破壊された細胞膜等の不要物質がこの洗浄液２３によって押し流され、流路２６５（廃液排出側）から排出される。
【００６１】
上記洗浄液２３に対するＮ＝１００回分の送液が終了すると（ステップＳ１７のＹＥＳ）、次に液溜部２０１の溶出液２４を溶解セル部２５（このとき溶解セル部２５内では洗浄液２３とＤＮＡが吸着されたビーズ２５２とが存在している）へ向けて流すべく、マイクロポンプＡの液駆動が開始される（マイクロポンプＢ、Ｃ、Ｄは駆動しない）（ステップＳ１８）。そして上記ステップＳ１３〜Ｓ１７と同様に、カウント値Ｎがゼロから例えば１００になるまで正方向への送液及び逆方向への送液が行われる（ステップＳ１９〜Ｓ２３）。この場合も、正方向（パターンＡ）へＸｎｌ、逆方向（パターンＢ）へＹｎｌ（Ｘ＞Ｙ）送液するということを繰り返すことにより、溶出液２４が攪拌されながら（Ｘ−Ｙ）×１００（ｎｌ）正方向に送液される。当該Ｎ＝１００回分の送液の終了を以って（ステップＳ２３のＹＥＳ）洗浄動作が終了する。このように溶出液２４を溶解セル部２５内に流し込むことで、先の洗浄において混合用流路２５１内に溜められていた洗浄液２３がこの溶出液２４により押し流され、流路２６５（廃液排出側）から排出されることになる。
【００６２】
図９のフローチャートに引き続き、図１０のフローチャートにおいてＤＮＡ採取動作が行われる。先ず、全てのマイクロポンプＡ〜Ｄ（上記ステップＳ１８で駆動されていたマイクロポンプＡ）の駆動を停止した状態で（ステップＳ３１）、切換部４５（流路切換部２７）によって流路がＤＮＡ排出側（流路２６６側）に切り換えられる（ステップＳ３２）。そして、加熱部４３（ヒータ）によって溶解セル部２５（加熱領域）の加熱が開始され（ステップＳ３３）、例えば約１分間加熱が行われて溶解セル部２５内が温められる（ステップＳ３４）。このようにして、ビーズ２５２に吸着していたＤＮＡが溶出液２４に溶出する。なお、加熱領域（全体）が加熱されることで、ビーズ２５２と共に溶出液２４も（混合用流路２５１も）温められるので、より迅速にＤＮＡの溶出液２４への溶出が進行する。そして、再びマイクロポンプＡの液駆動が開始され（マイクロポンプＢ、Ｃ、Ｄは駆動しない）（ステップＳ３５）、上記ステップＳ１３〜Ｓ１７と同様に、正方向への送液及び逆方向への送液が行われる（ステップＳ３６〜Ｓ４０）。この場合も、正方向へＸｎｌ、逆方向へＹｎｌ（Ｘ＞Ｙ）送液することがカウント値Ｎがゼロから例えば１００になるまで繰り返される。これにより、ＤＮＡの溶出液２４への溶出が確実に行われるように当該溶出液２４が攪拌されながら（Ｘ−Ｙ）×１００（ｎｌ）正方向に送液され、流路２６６（ＤＮＡ排出側）から排出される（採取される）。以上によってＤＮＡ抽出動作が完了する。
【００６３】
（実施形態２）
上記第１の実施形態では、マイクロポンプ３２として双方向の送液が可能な双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄを使用して往復運動を行う構成であったが、第２の実施形態では、双方向マイクロポンプでなく、一般的なマイクロポンプすなわち一方向の送液が可能なマイクロポンプ（一方向マイクロポンプという）を用いて当該往復運動を行う構成としている。図１１は、第２の実施形態に係る分析システム１ａの一例を模式的に示すブロック構成図である。分析システム１ａは、分析システム１と比べて、マイクロ化学チップ２’の一部分と第１駆動部３’のマイクロポンプ３２’との構成が変更されるとともに、第２駆動部３７が追加され、また、センサ部４４が削除された構成である制御系４’となっている。以下、図１２と併せてこれら各部の構成を説明する。
【００６４】
図１２は、上記分析システム１ａにおけるマイクロ化学チップ２’並びに第１及び第２駆動部３’、３７の実際の構成例を示す模式図である。同図に示すように、第１駆動部３’には、上記双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄの代わりに一方向マイクロポンプ３８１〜３８４（マイクロポンプ３２’）が、上流から下流へ向けて送液される向きとなるように配設されている。また、マイクロ化学チップ２’には、溶解セル部２５よりも下流側の流路の所定箇所、例えば溶解セル部２５よりも下流側で且つ分岐流路切換部２７よりも上流側の流路２６４の所定箇所に、第２駆動部３７を構成する一方向マイクロポンプ３７１が、下流から上流へ向けて送液される向きとなるように配設されている。なお、一方向マイクロポンプ３７１は、一方向マイクロポンプ３８１〜３８４と同様に駆動液３１によって液駆動がなされてもよいし、混合用流路２５１から流れてきた溶解液２２や洗浄液２３や溶出液２４を直接、送液可能に構成されたものとしてもよい。これら一方向マイクロポンプのポンプ駆動は、全体制御部４１及び駆動制御回路４２によって制御される。
【００６５】
第２の実施形態では、このように溶解セル部２５の上流側と下流側とに設けた一方向マイクロポンプを順番に駆動させることで、溶解セル部２５内の混在液を攪拌する。以下、フローチャートを用いて本実施形態における一連のＤＮＡ抽出動作を説明する。一方向マイクロポンプ３８１〜３８４及び３７１をそれぞれマイクロポンプＥ〜Ｉとすると、図１３のフローチャートにおいて、先ず、全てのマイクロポンプＥ〜Ｉの駆動を停止した状態で、切換部４５（流路切換部２７）によって流路が廃液排出側（流路２６５側）に切り換えられる（ステップＳ５１）。
【００６６】
次に、全体制御部４１のカウンタにおけるカウント値Ｎが例えば２０にセットされる（Ｎ＝２０）（ステップＳ５２）。そして、カウント値がカウントダウン（Ｎ＝Ｎ−１）されるとともに（ステップＳ５３）、マイクロポンプＦ、Ｇの液駆動が開始されて（マイクロポンプＥ、Ｈ、Ｉは駆動しない）（ステップＳ５４）、液溜部２０１の検体２１及び溶解液２２が溶解セル部２５へ向けて正方向にＸｎｌ送液される（ステップＳ５５）。次に、マイクロポンプＩの液駆動が開始されて（マイクロポンプＥ、Ｆ、Ｇ、Ｉは駆動しない）（ステップＳ５６）、逆方向（戻す方向）につまり混合用流路２５１における下流側から上流側へ向けて、検体２１及び溶解液２２が（或いは溶解液２２のみが、或いは検体２１及び溶解液２２と共にビーズ２５２が）Ｙｎｌ送液される（ステップＳ５７）。ただし、Ｘ＞Ｙである。これにより、検体２１及び溶解液２２がが（Ｘ−Ｙ）×２０（ｎｌ）送液される。カウンタ値がＮ＝０でなければ（ステップＳ５８のＮＯ）、ステップＳ５３に戻り、当該正方向及び逆方向への送液が、カウント値がＮ＝０にカウントダウンされるまで繰り返される（ステップＳ５８のＹＥＳ）。
【００６７】
この正方向及び逆方向への送液回数（Ｎの値）は、検体２１及び溶解液２２が丁度、溶解セル部２５の位置にくるような（混合用流路２５１の下流端位置を超えてマイクロポンプＩの位置まで流れ込んでしまわないような）値が予めの測定等により定められている。なお、第１の実施形態のように、センサ部４４を備えてこれにより検体２１及び溶解液２２の液先頭を検出することで当該送られてきた液体が溶解セル部２５内に充填完了したことを判定する構成としてもよい。上記のようにステップＳ５４〜Ｓ５７の送液動作が繰り返されることにより、往復運動が行われて攪拌されつつ検体２１及び溶解液２２が溶解セル部２５内に送液されるので、検体２１と溶解液２２との混合により検体２１内における細胞膜が破壊されてＤＮＡが溶出されるとともに、溶出したＤＮＡがビーズ２５２に吸着される効率（吸着効率）が高くなる。なお、上記第１の実施形態では、初めに検体２１及び溶解液２２を溶解セル部２５に流し込んで充填しておき（ステップＳ１）、その後、ステップＳ３〜Ｓ７にて混在液を攪拌する動作を行うといったように、当該充填動作と攪拌動作とを分けて実行していたが、本実施形態では充填動作を行いながら攪拌動作も同時に行う構成としている。これによりＤＮＡ抽出動作の時間短縮が図れる。
【００６８】
次に、今度は洗浄液２３によって上記混在液における不要物質の洗浄が行われる。すなわち、カウンタのカウント値Ｎが例えば３０にセットされる（Ｎ＝３０）（ステップＳ５９）。そして、カウント値がカウントダウン（Ｎ＝Ｎ−１）されるとともに（ステップＳ６０）、マイクロポンプＨの液駆動が開始されて（マイクロポンプＥ、Ｆ、Ｇ、Ｉは駆動しない）（ステップＳ６１）、液溜部２０１の洗浄液２３が溶解セル部２５へ向けて正方向にＸｎｌ送液される（ステップＳ６２）。次に、マイクロポンプＩの液駆動が開始されて（マイクロポンプＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈは駆動しない）（ステップＳ６３）、逆方向に洗浄液２３が（洗浄液２３と共にビーズ２５２が）Ｙｎｌ（Ｘ＞Ｙ）送液される（ステップＳ６４）。カウンタ値がＮ＝０でなければ（ステップＳ６５のＮＯ）、ステップＳ６０に戻り、当該正方向及び逆方向への送液が、カウント値がＮ＝０にカウントダウンされるまで繰り返される（ステップＳ６５のＹＥＳ）。これにより、洗浄液２３が（Ｘ−Ｙ）×３０（ｎｌ）送液され、洗浄液２３と共に不要物質が流路２６５（廃液排出側）から排出され、次のＤＮＡ採取動作に移る。
【００６９】
図１３のフローチャートに引き続き、図１４のフローチャートにおいてＤＮＡ採取動作が行われる。上記と同様に、カウンタのカウント値Ｎが例えば３０にセットされる（Ｎ＝３０）（ステップＳ７１）。そして、カウント値がカウントダウン（Ｎ＝Ｎ−１）されるとともに（ステップＳ７２）、マイクロポンプＥの液駆動が開始されて（マイクロポンプＦ、Ｇ、Ｈ、Ｉは駆動しない）（ステップＳ７３）、液溜部２０１の溶出液２４が溶解セル部２５へ向けて正方向にＸｎｌ送液される（ステップＳ７４）。次に、マイクロポンプＩの液駆動が開始されて（マイクロポンプＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈは駆動しない）（ステップＳ７５）、逆方向に溶出液２４が（溶出液２４と共にビーズ２５２が）Ｙｎｌ（Ｘ＞Ｙ）送液される（ステップＳ７６）。カウンタ値がＮ＝０でなければ（ステップＳ７７のＮＯ）、ステップＳ７２に戻り、当該正方向及び逆方向への送液が、カウント値がＮ＝０にカウントダウンされるまで繰り返される（ステップＳ７７のＹＥＳ）。これにより、溶出液２４が（Ｘ−Ｙ）×３０（ｎｌ）送液され、溶解セル部２５に溶出液２４が充填される。このとき、洗浄液２３が、或いは溶出液２４及び洗浄液２３（不要物質が残っている場合はそれも含む）が往復運動によって攪拌されながら、確実に流路２６５（廃液排出側）から排出される。
【００７０】
次に、全てのマイクロポンプＥ〜Ｉ（上記ステップＳ７５で駆動されていたマイクロポンプＩ）の駆動を停止した状態で（ステップＳ７８）、切換部４５（流路切換部２７）によって流路がＤＮＡ排出側（流路２６６側）に切り換えられる（ステップＳ７９）。そして、加熱部４３（ヒータ）によって溶解セル部２５（加熱領域）の加熱が開始され（ステップＳ８０）、例えば約１分間加熱が行われて溶解セル部２５内が温められる（ステップＳ８１）。これによりビーズ２５２に吸着していたＤＮＡが溶出液２４に溶出する。そして、カウンタのカウント値Ｎが例えば３０にセットされる（Ｎ＝３０）（ステップＳ８２）。
【００７１】
上記カウント値がカウントダウン（Ｎ＝Ｎ−１）されるとともに（ステップＳ８３）、再びマイクロポンプＥの液駆動が開始され（マイクロポンプＦ、Ｇ、Ｈ、Ｉは駆動しない）（ステップＳ８４）、上記ステップＳ７３〜Ｓ７７と同様に、正方向への送液及び逆方向への送液が行われる（ステップＳ８４〜Ｓ８８）。この場合も、正方向へＸｎｌ、逆方向へＹｎｌ（Ｘ＞Ｙ）送液することがカウント値Ｎが例えば３０からゼロにカウントダウンされるまで繰り返される。これにより、ＤＮＡの溶出液２４への溶出が確実に行われるように当該溶出液２４が攪拌されながら（Ｘ−Ｙ）×３０（ｎｌ）正方向に送液され、流路２６６（ＤＮＡ排出側）から排出される。なお、ここでは、さらにマイクロポンプＥの液駆動を行い（マイクロポンプＦ、Ｇ、Ｈ、Ｉは駆動しない）（ステップＳ８９）、正方向のみに溶出液２４を所定量例えば上記Ｘｎｌ送る（ステップＳ９０）ことで、確実に、ＤＮＡが溶出した溶出液２４が排出されるようにしている。以上によってＤＮＡ抽出動作が完了する。
【００７２】
以上のように本発明の実施形態によれば、分析システム１（１ａ）が、複数種類の混合材（検体２１や溶解液２２）を混合するための混合用流路２５１と、混合用流路２５１内に移動可能に装填された吸着体（ビーズ２５２）であって、複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質（ＤＮＡ）を吸着可能な吸着体とを備えるマイクロ化学チップ２と、混合用流路２５１中の混合液と吸着体とが混在してなる混在液を、該混合用流路２５１の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流す液駆動が可能に構成されたマイクロポンプ（マイクロポンプ３２；双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄ）（マイクロポンプ３２’；一方向マイクロポンプ３８１〜３８４、及び一方向マイクロポンプ３７１）と、マイクロポンプの液駆動を制御することで混在液を混合用流路２５１中で攪拌させる制御系４（４’）とを備えたものとされる。
【００７３】
このように、マイクロポンプによって混在液を正方向及び逆方向に流して混合用流路２５１中で攪拌させる構成であるので、磁気ビーズに対して磁界をかけるといった構成とすることなくポンプにより正方向及び逆方向に流して（往復運動させて）攪拌するという簡易（安価）な構成を用いて、例えば正方向のみの一方向に送液する場合のように吸着体が混合用流路２５１内の特定箇所に密集することなく分析用物質を効率良く吸着体と接触させて吸着効率を高めることができ、ひいては分析用物質の抽出効率を向上させることができる。また、吸着体が密集しないので送液時の抵抗が小さくなり、高出力なポンプが必要でなくなる（ポンプが小型化できる）とともに、マイクロ化学チップ２を高耐圧なものにする必要がなくなることからも、低コスト化を図ることができる。
【００７４】
また、マイクロポンプが、混合用流路２５１よりも上流側の流路（例えば流路３４１、３４２）に配設された、正方向と逆方向との双方向の送液が可能に構成された双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄとされるので、混在液を混合用流路２５１中で正方向及び逆方向に流して（往復運動させて）攪拌するための構成をこの双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄを用いて容易に実現することができる。また、混合液を混合用流路２５１に上流側から（正方向に）流し込んで充填する送液動作（液駆動）と、当該混合液を充填した混合用流路２５１中での混合液と吸着体との混在液を正方向及び逆方向に流して攪拌する送液動作と、さらには、混在液から不要物質を洗い流すための送液動作とを、この双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄで兼用することができ、一層低コスト化を図ることができる。
【００７５】
また、双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄが、所定の室部（ポンプ室３２１）と、この室部を挟んだ上流側及び下流側に配設された流出入する流体の流速に応じて流路抵抗が異なる２つのディフューザ３５１、３５２と、室部の底面を構成するダイヤフラム３２６と、ダイヤフラム３２６に並設された圧電素子部材（圧電素子板３２７）とを備え、制御系４による圧電素子部材の圧電駆動制御によってダイヤフラム３２６を流路方向と直交する方向に上下運動させる速度を異なるものとすることで上記正方向及び逆方向への送液が行われるものとされるので、当該正方向及びは逆方向への送液を行う双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄを簡易な構成で実現できる。
【００７６】
また、制御系４によって、圧電素子部材の圧電駆動制御が、圧電素子部材に対する信号波形（信号波形５１１や５２１）の制御に基づいて行われるので、双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄによる正方向及び逆方向への送液を行うための圧電素子部材の圧電駆動制御を、信号波形を制御するという簡易な方法で実現することができる。また、信号波形を制御するという簡易な方法で、正方向及び逆方向への送液量を任意に設定することができる（例えば正方向にＸｎｌ、逆方向にＹｎｌ（Ｘ＞Ｙ）送液する動作を繰り返して往復運動させながら結果として正方向に送液するといったことができる）。
【００７７】
また、混合用流路２５１が、蛇行状に折曲した形状に形成されているので、コンパクトで且つ流路の長い混合用流路を容易に実現することができる。また、このように混合用流路２５１の流路長を長くすることができるので、分析用物質の抽出（分析用物質の吸着体への吸着）或いは不要物質の洗浄に際して、混合材を混合（反応）させるための時間を充分に確保することができる。
【００７８】
また、混合用流路２５１よりも下流側の流路（例えば流路２６４）の所定位置に配設されたセンサ部４４によって、混合用流路２５１に上流側から流入してきた混合液が検出されるので、混合液が混合用流路２５１内に充填されたことが、簡易な構成で且つ自動的（確実）に確認できる。
【００７９】
また、混合材が、分析用物質（ＤＮＡ）が含まれる検体２１と、検体２１から分析用物質を溶出するための溶解液２２とであるので、混合材を混合して混合材から分析用物質を溶出することが、検体２１及び溶解液２２を用いて容易に行える。
【００８０】
また、混合材が、混合用流路２５１における検体２１及び溶解液２２の混在液中の分析用物質が吸着された吸着体以外の不要物質を洗い流すための洗浄液２３（例えばエタノール）とされ、マイクロポンプによって、不要物質が洗い流されるべく洗浄液２３が混合用流路２５１中で正方向及び逆方向に送液されて（往復運動されて）攪拌されつつ正方向に送液されるので、洗浄液２３でより確実に（少ない洗浄液で効率良く）不要物質を洗い流すことができる。
【００８１】
また、混合材が、分析用物質が吸着された吸着体から分析用物質を溶出するための溶出液２４（例えば水）とされ、制御系４が備える加熱部４３によって、分析用物質が吸着された吸着体及び溶出液２４が混合用流路２５１中で加熱されて暖められるので、吸着体に吸着された分析用物質を溶出液２４に確実に溶出させることができる。
【００８２】
また、マイクロポンプが、混合用流路２５１よりも上流側の流路（例えば流路３４１、３４２）及び下流側の流路（例えば流路２６４）に配設された、一方向のみの送液が可能に構成された一方向マイクロポンプ３７１、３８１〜３８４とされるので、混在液を混合用流路２５１中で正方向及び逆方向に流して（往復運動させて）攪拌するための構成を、一般的な（汎用の）一方向マイクロポンプ３７１、３８１〜３８４を用いて容易に且つ安価に実現することができる。
【００８３】
また、本発明の実施形態によれば、分析システム１（１ａ）に用いられるマイクロ化学チップ２（２’）が、複数種類の混合材を混合するための混合用流路２５１と、混合用流路２５１内に移動可能に装填された吸着体（ビーズ２５２）であって、複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質（ＤＮＡ）を吸着可能な吸着体とを備えたマイクロ化学チップ２であり、分析システム１が備える制御系４（４’）及びこの制御系４により液駆動制御されるマイクロポンプ（双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄ）（一方向マイクロポンプ３７１、３８１〜３８４）によって、混合用流路２５１中の混合液と吸着体とが混在してなる混在液が混合用流路２５１の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流されることで、混在液が混合用流路２５１中で攪拌されるマイクロ化学チップ２とされるので、磁気ビーズに対して磁界をかけるといった構成とすることなくポンプにより正方向及び逆方向に流して（往復運動させて）攪拌するという簡易（安価）な構成を用いて、例えば正方向のみの一方向に送液する場合のように吸着体が混合用流路２５１内の特定箇所に密集することなく分析用物質を効率良く吸着体と接触させて吸着効率を高めることができ、ひいては分析用物質の抽出効率を向上させることが可能なマイクロ化学チップを得ることができる。また、吸着体が密集しないので送液時の抵抗が小さくなって高出力なポンプが必要でなくなる（ポンプが小型化できる）ため、マイクロ化学チップ２を高耐圧なものにする必要がなくなり、マイクロ化学チップ２の低コスト化を図ることができる。
【００８４】
また、本発明の実施形態によれば、液駆動方法が、複数種類の混合材を混合するための混合用流路２５１と、混合用流路２５１内に移動可能に装填された吸着体（ビーズ２５２）であって、複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質（ＤＮＡ）を吸着可能な吸着体とを有するマイクロ化学チップ２（２’）を備えた分析システム１（１ａ）に用いられる液駆動方法であり、分析システム１がさらに備える制御系４（４’）及び該制御系により液駆動制御されるマイクロポンプ（双方向マイクロポンプ３２ａ〜３２ｄ）（一方向マイクロポンプ３７１、３８１〜３８４）によって、混合用流路２５１中の混合液と吸着体とが混在してなる混在液を混合用流路２５１の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流すことで、混在液を混合用流路２５１中で攪拌する工程を有する液駆動方法とされるので、磁気ビーズに対して磁界をかけるといった工程を有することなくポンプにより正方向及び逆方向に流して（往復運動させて）攪拌するという簡易な方法を用いて、例えば正方向のみの一方向に送液する場合のように吸着体が混合用流路２５１内の特定箇所に密集することなく分析用物質を効率良く吸着体と接触させて吸着効率を高めることができ、ひいては分析用物質の抽出効率を向上させることができる。また、この液駆動方法を採用することにより、吸着体が密集しないので送液時の抵抗が小さくなって高出力なポンプが必要でなくなる（ポンプが小型化できる）ため、マイクロ化学チップ２を高耐圧なものにする必要がなくなり、マイクロ化学チップ２の低コスト化を図ることができる。なお、本発明は以下の態様をとることも可能である。
【００８５】
（Ａ）上記実施形態では、図３に示すようにビーズ２５２が混合用流路２５１の下流端部に存在して、この場所で混在液が攪拌されるような構成とされているが、これに限らず、混合用流路２５１の中流位置或いは上流側など、任意の場所で攪拌される構成でもよい。ビーズ２５２が混合用流路２５１全体に散在して混合用流路２５１全体で混在液が攪拌される構成でもよい。
【００８６】
（Ｂ）上記実施形態では、溶解セル部２５の混合用流路２５１は図３に示すような形状となっているが、これに限らず、例えば図１５（ａ）、（ｂ）に示すような形状でもよい。すなわち、図１５（ａ）に示すように、混合用流路２５１が非対称形状、つまり混合用流路２５１の流路中心を示す中心線Ｍに対して流路幅方向に対称でない形状、例えば中心線Ｍを挟んだ一方側に混合用流路２５１の流路幅より小さい流路２５３を備えた形状であってもよい。これは、混合用流路２５１（混合用流路２５１の上記下流端）に、流路幅方向における一方の流路壁に沿った流路２５３から流体が流れ込む或いは流出することが可能な流路室部２５４を備えた形状ということもできる。これにより、例えば図中の矢印に示すように流路室部２５４で非対称な流れ（乱流；例えば渦の様な乱れた流れ）が生じ易くなるので、ビーズ２５２の密集が確実に防止されて混在液をより一層攪拌（混合）することができ、ひいてはＤＮＡの吸着効率（抽出効率）を一層高めることができる。なお、ビーズ２５２を混合用流路２５１全体に散在させないように（混合用流路２５１の一箇所つまり例えば下流端部で集中的に攪拌するために）、流路２５３の流路幅をビーズ２５２の径よりも小さくして、謂わば流路室部２５４内にビーズ２５２を閉じ込めたようにしてもよい。
【００８７】
（Ｃ）また、混合用流路２５１を、図１５（ｂ）に示すように混合用流路２５１を所定数の小区画２５５〜２５８に区分けした形状としてもよい。この場合、各小区画間の流路２５９の幅はビーズ２５２径よりも小さくなっており、各小区画には、該小区画内で自由に移動可能な適量（所定個数）のビーズ２５２が装填されている。これにより、各小区画でより確実に攪拌が行われて（目詰まりすることなく）ビーズ２５２へのＤＮＡの吸着効率が一層向上する。また、ここでは、謂わば蛇行した流れとなるように各小区画間の流路（狭窄流路）２５９が中心線Ｍに対して交互に配置されて上述と同様の非対称な流れが生じ易い形状となっていることから、ビーズ２５２の密集が確実に防止されて混在液がより一層攪拌され、ＤＮＡの吸着効率をさらに向上させることができる。なお、各小区画間の狭窄流路２５９が中心線Ｍに対して交互でなく例えば一方側など任意に配置された形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】第１の実施形態に係る分析システムの一例を模式的に示すブロック構成図である。
【図２】上記分析システムにおけるマイクロ化学チップ及び駆動部の実際の構成例を示す模式図である。
【図３】マイクロ化学チップにおける混合用流路の下流側端部の一例を示す部分拡大図である。
【図４】双方向マイクロポンプの一例を概念的に示す断面構成図である。
【図５】上記双方向マイクロポンプにおける正方向又は逆方向の送液時の動作を概念的に説明するための模式図である。
【図６】上記双方向マイクロポンプを駆動する信号波形の具体例を示すグラフ図である。
【図７】上記双方向マイクロポンプの実際の構成例を示す斜視図である。
【図８】第１の実施形態に係る一連のＤＮＡ抽出動作を示すフローチャートであって、検体と溶解液とビーズとの混在液を往復運動により攪拌してＤＮＡをビーズに吸着させる動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】第１の実施形態に係る一連のＤＮＡ抽出動作を示すフローチャートであって、混在液から不要物質を洗浄する動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】第１の実施形態に係る一連のＤＮＡ抽出動作を示すフローチャートであって、ＤＮＡが吸着したビーズからＤＮＡを溶出させてマイクロ化学チップから取り出す動作の一例を示すフローチャートである。
【図１１】第２の実施形態に係る分析システムの一例を模式的に示すブロック構成図である。
【図１２】図１１に示す分析システムにおけるマイクロ化学チップ並びに第１及び第２駆動部の実際の構成例を示す模式図である。
【図１３】第２の実施形態に係る一連のＤＮＡ抽出動作を示すフローチャートであって、検体と溶解液とビーズとの混在液を往復運動により攪拌してＤＮＡをビーズに吸着させるとともに、混在液から不要物質を洗浄する動作の一例を示すフローチャートである。
【図１４】第２の実施形態に係る一連のＤＮＡ抽出動作を示すフローチャートであって、ＤＮＡが吸着したビーズからＤＮＡを溶出させてマイクロ化学チップから取り出す動作の一例を示すフローチャートである。
【図１５】（ａ）、（ｂ）はいずれも混合用流路の一変形例を示す模式図である。
【図１６】従来における混合用流路内でビーズが密集した状態を示す模式図である。
【図１７】流路内におけるビーズのサイズ（又は有無）と液体を押し流す圧力との関係の一例を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００８９】
１、１ａ 分析システム
２、２’ マイクロ化学チップ
２０ 分析用混合材部
２１ 検体（混合材）
２２ 溶解液（混合材）
２３ 洗浄液（混合材）
２４ 溶出液（混合材）
２５ 溶解セル部
２５１ 混合用流路
２５２ ビーズ（吸着体）
２５４ 流路室部
２５５〜２５８ 小区画（部分区間）
２５９ 狭窄流路
２６ 流路
２６０〜２６３、２６６ 流路
２６４ 流路（請求項１０に記載の混合用流路よりも下流側の流路）
２６４１ 狭窄流路
２７ 分岐流路切換部
３ 駆動部
３’ 第１駆動部
３１ 駆動液
３２ マイクロポンプ
３２’ マイクロポンプ
３２ａ〜３２ｄ 双方向マイクロポンプ
３２０ シリコン基板
３２１ ポンプ室（室部）
３２２ 第１隔壁
３２３ 第１室
３２４ 第２隔壁
３２５ 第２室
３２６ ダイヤフラム
３２７ 圧電素子板（圧電素子部材）
３２８ 第１流路
３２９ 第２流路
３３ タンク
３４１、３４２ 流路（請求項２、１０に記載の混合用流路よりも上流側の流路）
３５１、３５２ ディフューザ
３７ 第２駆動部
３７１ 一方向マイクロポンプ
３８１〜３８４ 一方向マイクロポンプ
４、４’ 制御系
４１ 全体制御部
４２ 駆動制御回路
４３ 加熱部
４４ センサ部（センサ）
４５ 切換部
５１１、５２１ 信号波形
Ｍ 中心線（流路中心線）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、前記複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを備えるマイクロ化学チップと、
前記混合用流路中の前記混合液と前記吸着体とが混在してなる混在液を、該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流す液駆動が可能に構成されたマイクロポンプと、
前記マイクロポンプの液駆動を制御することで前記混在液を前記混合用流路中で攪拌させる制御系とを備えることを特徴とする分析システム。
【請求項２】
前記マイクロポンプは、前記混合用流路よりも上流側の流路に配設された、前記正方向と逆方向との双方向の送液が可能に構成された双方向マイクロポンプであることを特徴とする請求項１に記載の分析システム。
【請求項３】
前記双方向マイクロポンプは、
所定の室部と、該室部を挟んだ上流側及び下流側に配設された流出入する流体の流速に応じて流路抵抗が異なる２つのディフューザと、前記室部の底面を構成するダイヤフラムと、該ダイヤフラムに並設された圧電素子部材とを備え、
前記制御系による前記圧電素子部材の圧電駆動制御によって前記ダイヤフラムを流路方向と直交する方向に上下運動させる速度を異なるものとすることで前記正方向及び逆方向に送液することを特徴とする請求項２に記載の分析システム。
【請求項４】
前記制御系は、前記圧電素子部材の圧電駆動制御を、該圧電素子部材に対する信号波形の制御に基づいて行うことを特徴とする請求項３に記載の分析システム。
【請求項５】
前記混合用流路は、蛇行状に折曲した形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の分析システム。
【請求項６】
前記混合用流路よりも下流側の流路の所定位置に配設された、該混合用流路に上流側から流入してきた前記混合液を検出するセンサをさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の分析システム。
【請求項７】
前記混合材は、前記分析用物質が含まれる検体と、該検体から該分析用物質を溶出するための溶解液とであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の分析システム。
【請求項８】
前記混合材は、前記混合用流路における前記検体及び溶解液の混在液中の前記分析用物質が吸着された吸着体以外の不要物質を洗い流すための洗浄液であって、
前記マイクロポンプは、前記不要物質を洗い流すべく、前記洗浄液を前記混合用流路中で攪拌しつつ前記正方向に送液することを特徴とする請求項７に記載の分析システム。
【請求項９】
前記混合材は、前記分析用物質が吸着された吸着体から該分析用物質を溶出するための水であって、
前記制御系は、前記分析用物質が吸着された吸着体及び前記水を前記混合用流路中で加熱する加熱部を備えることを特徴とする請求項８に記載の分析システム。
【請求項１０】
前記マイクロポンプは、前記混合用流路よりも上流側の流路及び下流側の流路に配設された、一方向のみの送液が可能に構成された一方向マイクロポンプであることを特徴とする請求項１に記載の分析システム。
【請求項１１】
前記混合用流路は、流路が流路中心線に対して非対称な形状に形成されてなるものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の分析システム。
【請求項１２】
前記混合用流路は、所定数の部分区間に区分された形状に形成されて且つ各部分区間の流路内に所定数の吸着体が移動可能に装填されてなるものであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の分析システム。
【請求項１３】
複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、前記複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを備えた、分析システムに用いられるマイクロ化学チップであって、
前記分析システムが備える制御系及び該制御系により液駆動制御されるマイクロポンプによって、前記混合用流路中の前記混合液と前記吸着体とが混在してなる混在液を該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流すことで、該混在液を該混合用流路中で攪拌させることを特徴とするマイクロ化学チップ。
【請求項１４】
複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、前記複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを有するマイクロ化学チップを備えた分析システムに用いられる液駆動方法であって、
前記分析システムがさらに備える制御系及び該制御系により液駆動制御されるマイクロポンプによって、前記混合用流路中の前記混合液と前記吸着体とが混在してなる混在液を該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流すことで、該混在液を該混合用流路中で攪拌させる工程を有することを特徴とする液駆動方法。
【請求項１】
複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、前記複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを備えるマイクロ化学チップと、
前記混合用流路中の前記混合液と前記吸着体とが混在してなる混在液を、該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流す液駆動が可能に構成されたマイクロポンプと、
前記マイクロポンプの液駆動を制御することで前記混在液を前記混合用流路中で攪拌させる制御系とを備えることを特徴とする分析システム。
【請求項２】
前記マイクロポンプは、前記混合用流路よりも上流側の流路に配設された、前記正方向と逆方向との双方向の送液が可能に構成された双方向マイクロポンプであることを特徴とする請求項１に記載の分析システム。
【請求項３】
前記双方向マイクロポンプは、
所定の室部と、該室部を挟んだ上流側及び下流側に配設された流出入する流体の流速に応じて流路抵抗が異なる２つのディフューザと、前記室部の底面を構成するダイヤフラムと、該ダイヤフラムに並設された圧電素子部材とを備え、
前記制御系による前記圧電素子部材の圧電駆動制御によって前記ダイヤフラムを流路方向と直交する方向に上下運動させる速度を異なるものとすることで前記正方向及び逆方向に送液することを特徴とする請求項２に記載の分析システム。
【請求項４】
前記制御系は、前記圧電素子部材の圧電駆動制御を、該圧電素子部材に対する信号波形の制御に基づいて行うことを特徴とする請求項３に記載の分析システム。
【請求項５】
前記混合用流路は、蛇行状に折曲した形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の分析システム。
【請求項６】
前記混合用流路よりも下流側の流路の所定位置に配設された、該混合用流路に上流側から流入してきた前記混合液を検出するセンサをさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の分析システム。
【請求項７】
前記混合材は、前記分析用物質が含まれる検体と、該検体から該分析用物質を溶出するための溶解液とであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の分析システム。
【請求項８】
前記混合材は、前記混合用流路における前記検体及び溶解液の混在液中の前記分析用物質が吸着された吸着体以外の不要物質を洗い流すための洗浄液であって、
前記マイクロポンプは、前記不要物質を洗い流すべく、前記洗浄液を前記混合用流路中で攪拌しつつ前記正方向に送液することを特徴とする請求項７に記載の分析システム。
【請求項９】
前記混合材は、前記分析用物質が吸着された吸着体から該分析用物質を溶出するための水であって、
前記制御系は、前記分析用物質が吸着された吸着体及び前記水を前記混合用流路中で加熱する加熱部を備えることを特徴とする請求項８に記載の分析システム。
【請求項１０】
前記マイクロポンプは、前記混合用流路よりも上流側の流路及び下流側の流路に配設された、一方向のみの送液が可能に構成された一方向マイクロポンプであることを特徴とする請求項１に記載の分析システム。
【請求項１１】
前記混合用流路は、流路が流路中心線に対して非対称な形状に形成されてなるものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の分析システム。
【請求項１２】
前記混合用流路は、所定数の部分区間に区分された形状に形成されて且つ各部分区間の流路内に所定数の吸着体が移動可能に装填されてなるものであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の分析システム。
【請求項１３】
複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、前記複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを備えた、分析システムに用いられるマイクロ化学チップであって、
前記分析システムが備える制御系及び該制御系により液駆動制御されるマイクロポンプによって、前記混合用流路中の前記混合液と前記吸着体とが混在してなる混在液を該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流すことで、該混在液を該混合用流路中で攪拌させることを特徴とするマイクロ化学チップ。
【請求項１４】
複数種類の混合材を混合するための混合用流路と、該混合用流路内に移動可能に装填された吸着体であって、前記複数種類の混合材が混合されてなる混合液における所定の分析用物質を吸着可能な吸着体とを有するマイクロ化学チップを備えた分析システムに用いられる液駆動方法であって、
前記分析システムがさらに備える制御系及び該制御系により液駆動制御されるマイクロポンプによって、前記混合用流路中の前記混合液と前記吸着体とが混在してなる混在液を該混合用流路の上流側から下流側への正方向、及び下流側から上流側への逆方向に流すことで、該混在液を該混合用流路中で攪拌させる工程を有することを特徴とする液駆動方法。
【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】
【公開番号】特開２００８−２０９２８１（Ｐ２００８−２０９２８１Ａ）
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４７０４０（Ｐ２００７−４７０４０）
【出願日】平成１９年２月２７日（２００７．２．２７）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２７日（２００７．２．２７）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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