流体搬送装置および流体搬送方法
【課題】 搬送したい試料の種類や濃度、搬送目的によって、適宜、導入量を変化させることが可能な流体搬送装置を提供する。
【解決手段】 流体を流すための流路と、前記流路の途中に位置し前記流体の流れを制御するためのバルブとを備えた流体搬送装置であって、前記流路は、第１の流路、第２の流路及び第３の流路と、これら３つの流路の一端が第４の流路に接続された少なくとも４つの流路からなり、少なくとも第１乃至第３の各流路の途中に前記バルブを備えると共に、前記バルブは前記流路に流体が流れたときに前記バルブの上流側と下流側との間に生じる圧力差に応じて作動するものであり、前記圧力差が所定の値未満のとき各バルブは流体を通過させ、前記圧力差が所定の値以上のときは流体の流れを遮断し、前記所定の値は各バルブに応じて設定されている流体搬送装置。
【解決手段】 流体を流すための流路と、前記流路の途中に位置し前記流体の流れを制御するためのバルブとを備えた流体搬送装置であって、前記流路は、第１の流路、第２の流路及び第３の流路と、これら３つの流路の一端が第４の流路に接続された少なくとも４つの流路からなり、少なくとも第１乃至第３の各流路の途中に前記バルブを備えると共に、前記バルブは前記流路に流体が流れたときに前記バルブの上流側と下流側との間に生じる圧力差に応じて作動するものであり、前記圧力差が所定の値未満のとき各バルブは流体を通過させ、前記圧力差が所定の値以上のときは流体の流れを遮断し、前記所定の値は各バルブに応じて設定されている流体搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流れを制御するためのバルブを備えた流体搬送装置および流体搬送方法に関し、特にチップ上で化学分析や化学合成を行う小型化分析システム（μ−ＴＡＳ：Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）において、流体の流れを制御するためのバルブを用いた流体搬送装置および流体搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、立体微細加工技術の発展に伴い、ガラスやシリコン等の基板上に、微小な流路とポンプ、バルブ等の流体素子およびセンサを集積化し、その基板上で化学分析を行うシステムが注目されている。これらのシステムは、小型化分析システム、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）あるいはＬａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐと呼ばれている。化学分析システムを小型化することにより、無効体積の減少や試料の分量の大幅な低減が可能となる。また、分析時間の短縮やシステム全体の低消費電力化が可能となる。さらに、小型化によりシステムの低価格を期待することができる。μ−ＴＡＳは、システムの小型化、低価格化および分析時間の大幅な短縮が可能なことから、在宅医療やベッドサイドモニタ等の医療分野、ＤＮＡ解析やプロテオーム解析等のバイオ分野での応用が期待されている。
【０００３】
上記したμ−ＴＡＳにおいて、微小流路内の流体の流れを制御するために、様々な形態のバルブがこれまでに提案されている。マイクロマシーニング技術を用いてシリコン基板上形成されたマイクロバルブが報告されている（非特許文献１参照）。該マイクロバルブは、シリコンのダイヤフラムを圧電アクチュエータで駆動することにより、流体の流れを制御することが可能である。また同文献では、多結晶シリコンの板上の駆動部材を弾性的に支持した一方向バルブ（Ｏｎｅ−ｗａｙ Ｖａｌｖｅ）が報告されている。該バルブは、流れてくる流体自体により駆動部を動作させ、駆動部に対向した位置に形成された孔をふさぐことにより流路を遮蔽する。このように、アクチュエータを備えずに、流体そのものにより動作するバルブは、受動バルブ（Ｐａｓｓｉｖｅ ｖａｌｖｅ）と呼ばれている。受動バルブは、アクチュエータが不要なので、比較的単純な構造で流体を制御できる、作製コストが低い等の利点がある。
【０００４】
上記したμＴＡＳにおいて、一定量の液体試料を流路中から取り出して、次の工程に搬送する操作は、非常に有用である。例えば、ＨＰＬＣ（Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）のカラム部分（分析部分）に、一定量の液体試料を注入するインジェクタ−が、特許文献１に開示されている。図８は、サンプリングバルブ８０１を用いて一定量の液体試料をＨＰＬＣカラム８０３に注入する方法である。図８では、液体試料を太い線で、緩衝液を細い線で示してある。はじめ、サンプリングバルブを図８（ａ）のように配置する。液体試料は試料ループ流路８０４を満たしていて、緩衝液は分析用流路８０５を満たしている。次に図８（ｂ）のように、サンプリングバルブ８０１を回転し、サンプリングバルブ内８０１内の液体試料８０６を、分析用流路８０５に挿入する。次に図８（ｃ）のように、圧力発生源８０２を駆動することにより、サンプリングバルブ内にあった液体試料８０６を切り出して、ＨＰＬＣカラム８０３に搬送する。さらに、特許文献１には、誘電性の多孔質材料と十字型の流路の交差部を利用して、該交差部に規定される体積の液体試料をＨＰＬＣカラムに導入する方法が開示されている。この方法では、誘電性の多孔質材料が電気浸透流は通過させるのに対して圧力流（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｒｉｖｅｎ ｆｌｏｗ）に対して非常に高い流路抵抗を示すという現象を利用している。
【特許文献１】米国特許第６２９０９０９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような従来の技術においては、以下に示すような問題点がある。
図８に示したサンプリングバルブを用いる方式は、特許文献１でも指摘されているように、正確な分析を実施する場合、流れの乱れによる混合、無効体積を最小にするために、バルブの開閉動作を正確に行う必要がある。しかしながらこれらのことは非常に困難である。また、正確な開閉動作を実施するためには、おおがかりな制御系が必要になりシステム全体が大型化する可能性がある。
【０００６】
よって、本発明の課題は、おおがかりな制御系を用いることなく、一定量の試料を切り出すことが可能な流体搬送装置を提供することである。
特許文献１に開示されている方法では、誘電性の多孔質材料が圧力流（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｒｉｖｅｎ ｆｌｏｗ）に対して非常に高い流路抵抗を示し、電気浸透流のみを通過させるという現象を利用している。電気浸透流は、流路内壁表面の帯電と溶液中のイオンの移動によって発生する。したがって、流路内壁表面と液体試料の組合わせによっては、電気浸透流が発生しない、もしくは発生したとしても駆動力が弱くなる可能性がある。また、電位差を印可することにより電気泳動効果で試料中の各成分が分離してしまう可能性がある。したがって、特許文献１に開示されている方法は、このような場合には用いることが困難である。
【０００７】
よって、本発明の課題は、必ずしも電気浸透流を用いることなく、流路内壁表面と液体試料の種類によらずに、一定量の試料を切り出すことが可能な流体搬送装置を提供することである。
【０００８】
また、特許文献１に開示されている方法では、交差部（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）の体積により、導入される試料の量が決定される。したがって、搬送したい試料の種類や濃度、搬送目的によって、適宜、導入量を変化させることができない。また、交差部の体積は、交差する二本の流路の幅と深さにより、決定される。したがって、流路抵抗等の流体パラメータをもとに流路の形状を設計した場合、その形状により、導入量が決定されてしまう。
【０００９】
よって、本発明の課題は、搬送したい試料の種類や濃度、搬送目的によって、適宜、導入量を変化させることが可能な流体搬送装置を提供することである。さらに、本発明の課題は、流路の幅と深さに導入量が規定されることのない流体搬送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明の第一は、流体を流すための流路と、前記流路の途中に位置し前記流体の流れを制御するためのバルブと、を備えた流体搬送装置であって、前記流路は、第１の流路、第２の流路及び第３の流路と、これら３つの流路の一端が第４の流路に接続された少なくとも４つの流路からなり、少なくとも第１乃至第３の各流路の途中に前記バルブを備えると共に、前記バルブは、前記流路に流体が流れたときに前記バルブの上流側と下流側との間に生じる圧力差に応じて作動するものであり、前記圧力差が所定の値未満のとき各バルブは、流体を通過させ、前記圧力差が所定の値以上のときは流体の流れを遮断し、前記所定の値は、各バルブに応じて設定されていることを特徴とする流体搬送装置である。
【００１１】
前記バルブは、所定の方向に流体が流れるときはこれを通過させ、前記所定の方向と逆方向に流れるときは、前記圧力差が前記所定の値未満のときは通過させ、前記圧力差が前記所定の値以上のときは流体の流れを遮断することが好ましい。
前記第４の流路には、一端に送流手段が接続され、他端に流体の分析手段が接続されていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の第二は、流体を流すための流路と、前記流路の途中に位置し前記流体の流れを制御するためのバルブと、を備えた流体搬送装置を用いた流体搬送方法であって、前記流路は、第１の流路、第２の流路及び第３の流路と、これら３つの流路の一端が第４の流路に接続された少なくとも４つの流路からなり、少なくとも第１乃至第３の各流路の途中に前記バルブを備えると共に、前記バルブは、前記流路に流体が流れたときに前記バルブの上流側と下流側との間に生じる圧力差に応じて作動するものであり、前記圧力差が所定の値未満のとき各バルブは、流体を通過させ、前記圧力差が所定の値以上のときは流体の流れを遮断し、前記所定の値は、各バルブに応じて設定されている前記流体搬送装置を用意する工程と、前記第４の流路の一端より、第１の流体を導入し、前記第１乃至第４の流路を第１の流体で満たす工程と、前記第１乃至第３の流路の、前記第４の流路に接続された一端とは逆の他端の一つから、第２の流体を導入し、第２の流体を導入した他端を備えた流路と、これとは別の第１乃至第３の流路の少なくとも一つ及び、第４の流路の前記他端を備えた流路との第１の交差部と前記別の第１乃至第３の流路の少なくとも一つとの第２の交差部との間を第２の流体で満たす工程と、前記第４の流路の一端より第１の流体を導入し、前記第１の交差部と第２の交差部との間の第２の流体を第４の流路の他端に搬送する工程とを有することを特徴とする流体搬送方法である。
【００１３】
前記第４の流路の一端からの第１の流体の導入を、前記一端に接続した送流手段を用いて行うことが好ましい。
前記第４の流路の他端には、分析手段が接続され、第１の交差部と第２の交差部との間の第２の流体を前記分析手段に搬送することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明は、おおがかりな制御系を用いることなしに、一定量の試料を切り出して搬送することできるという効果がある。また、本発明には、流路内壁表面や液体試料の種類によらずに一定量の試料を切り出して搬送することできるという効果がある。さらに本発明には、分析したい試料の種類や濃度、搬送目的によって、適宜、導入量を変化させることが可能となるという効果がある。さらに、本発明には、流路の幅と深さに導入量が規定されることがないという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明では、本発明の流体搬送装置を用いて、分析部に一定量の液体試料（第二の液体）を搬送する方法について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、一定量の液体試料を搬送し、他の液体試料に導入して混合、反応させる場合にも本発明の液体搬送装置を用いることができる。
ここで本発明における流体とは、液体または気体を指すものとする。
【００１６】
（流体搬送装置の構成）
図１は、本発明の流体搬送装置の動作原理を説明するための模式図である。
本発明の流体搬送装置は、送液手段１１１と分析部１１２を接続する第四の流路１０４、前記第四の流路１０４と、それぞれ第一の交差部１０５、第二の交差部１０６、第三の交差部１０７で交差する、第一の流路１０１、第二の流路１０２、第三の流路１０３、前記第一の流路１０１中に設置された第一のバルブ１０８、前記第二の流路１０２中に設置された第二のバルブ１０９、前記第三の流路１０３中に設置された第三のバルブ１１０より構成される。
【００１７】
第一から第四のバルブに、流体が流れると、流量に応じてバルブ前後に圧力差が発生する。第一のバルブ、第二のバルブ及び第三のバルブは、それぞれ第一の流路、第二の流路及び第三の流路から第四の流路に流入する方向の流れに関しては、その流れによりバルブ前後に発生する圧力差、流量に関わらず、常に通過させる構造を持つ。一方、第四の流路から、第一の流路、第二の流路及び第三の流路から第四の流路に流入する方向の流れに関しては、流量もしくはバルブ前後に発生する圧力差が、ある特定の閾値以上の場合には遮断し、ある特定の閾値未満の場合には通過させる構造を持つ。バルブ部の詳細な構成に関しては、後述する。
【００１８】
一定量の流体を切り出して搬送する上で、各バルブの閾値のうち、少なくとも一つは、他のものと異なることが好ましい。これにより特定のバルブのみを開閉することが容易に可能となる。また、切り出して搬送する流体の量を、変化させるためには、全てのバルブの閾値が、他のバルブの閾値と異なることがより好ましい。
【００１９】
また、すべてのバルブの閾値が同じ場合でも、各流路の流路抵抗を適切に設計し、交差部分において各流路に分岐する流量の割合、すなわち各バルブに流れる流量を変えることにより、特定のバルブのみを開閉し、一定量の流体を切り出して搬送することも可能である。流路抵抗は、流路の太さや長さを変えることにより、所望の値に設計することが可能である。また、多孔質材料等の流路抵抗の高い材料を流路中に挿入することによっても、変えることが可能である。
【００２０】
本発明の搬送装置では、流体が流れることにより発生する圧力差により開閉する受動バルブを用いている。したがって、バルブを駆動するためのアクチュエータや電源が不要であり、装置を小型化することが容易となる。また、バルブは流れに応じて駆動するので、流量計等により流量を監視してバルブ駆動のタイミングを制御する必要がない。
【００２１】
また流れそのものによりバルブが開閉するので、送液手段には特に制限がない。圧力流であっても電気浸透流であっても、流量もしくはバルブ前後に発生する圧力差を閾値以上にすることによりバルブを閉状態にすることが可能である。送液手段としては、例えば、市販の液体クロマトグラフィ用ポンプ、シリンジポンプ、電気浸透ポンプ等が挙げられる。ポンプを駆動する場合は、圧力を制御するモードで駆動しても良いし、流量を制御するモードで駆動しても良い。また、送液手段としてピペット等を用いても良い。また流路内に設けたヒータで流体を加熱して、流体を駆動しても良い。
分析部としては、例えばＨＰＬＣのカラム等が挙げられる。
【００２２】
（一定量の液体の搬送方法）
本発明の図１の液体搬送装置を用いた液体搬送方法について図２（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
第一のバルブ１０８、第二のバルブ１０９、第三のバルブ１１０の流量の閾値を、それぞれＱ1 、Ｑ2 、Ｑ3 とする。また、ここでは、バルブの流量閾値に着目して説明するが、流れによりバルブ前後に発生する差圧に注目して、各工程の送液条件（流量、発生圧力等）を決定して実施しても同様な搬送が可能である。
【００２３】
本発明では、流路全体を第一の液体を満たした後、分析部に搬送する第二の液体の量に応じて第四の流路の一部分のみに第二の液体を導入し、第四の流路に導入された第二の液体を切り取って分析部に搬送する。以下、分析部に搬送する第二の液体の量ごとに、搬送工程の一例を説明する。図２では流路のうち、第一の液体が満たされた部分を細い線、第二の液体が満たされた部分を太い線で示す。
【００２４】
（ａ）第一の交差部と第二の交差部間の第二の液体を搬送する場合
（ａ）−１
まず、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部を第一の液体で満たす。すなわち、送液手段１１１を用いて、各バルブにおける流量が、各バルブの閾値流量以下となるように、第一の液体を送液する。これにより、第一から第三の流路は第一の液体で満たされる。
【００２５】
このとき、分析部１１２の流路抵抗が、第一から第三の流路側と比較して大きく、分析部全体が、第一の液体で満たされない場合がある。このような場合は、上で述べた工程に続いて、第一から第三のバルブのおける流量が、各バルブの閾値流量より大きくなるように、送液手段１１１を用いて送液する。これにより、各バルブが閉状態となり、分析部が第一の液体で満たされる。分析部全体が第一の液体で満たされた後、送液を停止する。
また、送液を停止しても、バルブが開状態に復帰しない場合は、例えば送液手段の圧力を開放する等の手段により、バルブを開状態に復帰しても良い。
【００２６】
（ａ）−２
図２−（ａ）に示したように、第一の流路１０１から、第四の流路１０４のうち第一の交差部１０５と第二の交差部１０６により分画された部分１１３を通して、第二の流路１０２に第二の液体１１４を搬送する。これにより、第四の流路１０４のうち第一の交差部１０５と第二の交差部１０６により分画された部分１１３に、第二の液体１１４が導入される。以下、この工程に関して詳しく説明する。
【００２７】
導入する流量を、全バルブが開いた状態で、第二のバルブ１０９に流れる流量がＱ2 より小さく、第三のバルブ１１０に流れる流量がＱ3 より大きくなるように設定する。これにより、第三のバルブ１１０は、送液を開始すると直ちに閉状態となり、一方、第二のバルブ１０９は開状態のままである。また分析部１１２及び送液手段１１１は、第二の流路１０２および第三の流路１０３と比較して、非常に流抵抗が高いので、第四の流路１０４のうち、第一の交差部１０５より送液手段１１１側および第三の交差部１０７より分析部１１２側には、第二の液体は流入しない。
【００２８】
また、分析部１１２の流路抵抗が低い場合は、分析部１１２と第三の交差部１０７の間に、多孔質材料等の流路抵抗の高いものを挿入することも可能である。送液手段１１１側の流路抵抗が低い場合は、送液手段１１１と第一の交差部１０５の間に、多孔質材料等の流路抵抗の高いものを挿入することも可能である。
【００２９】
第一の流路１０１から導入された第二の液体１１４は、第四の流路１０４のうち第一の交差部１０５と第二の交差部１０６により分画された部分１１３を通って、第二の流路１０２へ流れる。このとき、第一のバルブ１０８内の流れは、常に流れを通過させる方向なので、第一のバルブ１０８は開状態である。また第三のバルブ１１０が閉状態になると、第二のバルブ１０９に流れる流量は増加するが、この増加した流量がＱ2 よりも小さくなるように、送液条件を設定する必要がある。
【００３０】
第三のバルブ１１０が開状態から閉状態になるまでの間に、第四の流路１０４のうちの第二の交差部１０６と第三の交差部１０７により分画された部分に、第二の液体１１４が、若干量流入する可能性がある。この流入量は次工程において、分析部１１２に搬送する第二の液体の量に反映される。しかしながら、流入部の端面が、第四の流路１０４のうちの第二の交差部１０６と第三の交差部１０７により分画された部分にあり、かつ同条件で送液したときに、毎回、同じ流入量が得られるのであれば、特に問題にならない。また、第三のバルブ１１０の応答速度を速くすることにより、この流入量を少なくすることができる。ここでは、この流入量が無視できるくらい少ないものとして、以下の説明を続ける。（（ｂ）、（ｃ）の場合に関しても同様である。）
【００３１】
（ａ）−３
次に、送液手段１１１を用いて、第四の流路１０４に第一の液体１１５を搬送する。このとき、第一のバルブ１０８、第二のバルブ１０９を流れる流量が、それぞれＱ1 、Ｑ2 よりも大きくなるような条件で送液する。これにより、第一のバルブ１０８及び第二のバルブ１０９は送液を開始すると、ただちに閉状態となる。第一の交差部１０５と第二の交差部１０６間にあった第二の液体１１６は、図２（ｂ）に示すように、第一の液体にはさまれた状態で切り出され、分析部１１２に搬送される。
【００３２】
なお、（ａ）−２工程の送液を停止した後、第三のバルブ１１０が開状態になった場合には、第一のバルブ、第二のバルブ、第三のバルブを流れる流量が、それぞれＱ1 、Ｑ2 、Ｑ3 よりも大きくなるような条件で送液することにより、同様に第一の交差部１０５と第二の交差部１０６間にあった第二の液体１１６を切り出して搬送することが可能である。
【００３３】
（ｂ）第二の交差部と第三の交差部間の第二の液体を搬送する場合
（ｂ）−１
（ａ）−１工程と同様の方法で、、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部を第一の液体で満たす。
【００３４】
（ｂ）−２
次に、図２（ｃ）に示したように、第三の流路１０３から、第四の流路１０４のうち第三の交差部１０７と第二の交差部１０６により分画された部分１１７を通して、第二の流路１０２に第二の液体１１８を導入する。
【００３５】
送液条件を、全バルブが開いた状態で、第二のバルブ１０８に流れる流量がＱ2 より小さく、第一のバルブ１０９に流れる流量がＱ1 より大きくなるように設定する。これにより、第一のバルブ１０９は、送液が開始されると直ちにで閉状態となり、第二のバルブ１０９は開状態のままなので、第三の流路１０３から導入された第二の液体１１８は、第四の流路１０４のうち第二の交差部１０６と第三の交差部１０７により分画された部分１１７を通って、第二の流路１０２へ流れる。このとき、第三のバルブ１１０内の流れは、常に流れを通過させる方向なので、第三のバルブ１１０は開状態である。また第一のバルブ１０８が閉状態になると、第二のバルブ１０９に流れる流量は増加するが、この増加した流量がＱ2 よりも小さくなるように、送液条件を設定する必要がある。
【００３６】
（ｂ）−３
次に、送液手段１１１を用いて、第四の流路１０４に第一の液体１１９を搬送する。このとき、第二のバルブ１０９、第三のバルブ１１０を流れる流量が、それぞれＱ2 、Ｑ3 よりも大きくなるような条件で送液する。これにより、第二のバルブ１０９及び第三のバルブ１１０は送液を開始すると、ただちに閉状態となる。第二の交差部１０６と第三の交差部１０７により分画された部分１１７にあった第二の液体１２０は、図２（ｄ）に示すように、第一の液体１１９にはさまれた状態で切り出され、分析部１１２に搬送される。
【００３７】
なお、（ｂ）−２工程の送液を停止した後、第一のバルブ１０８が開状態になった場合には、第一のバルブ１０８、第二のバルブ１０９、第三のバルブ１１０を流れる流量が、それぞれＱ1 、Ｑ2 、Ｑ3 よりも大きくなるような条件で送液することにより、同様に第二の交差部１０６と第三の交差部１０６に分画された部分１１７にあった第二の液体１２０を切り出して搬送することが可能である。
【００３８】
（ｃ）第一の交差部と第三の交差部間の第二の液体を搬送する場合
（ｃ）−１
（ａ）−１工程と同様の方法で、、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部を第一の液体で満たす。
【００３９】
（ｃ）−２
図２（ｅ）に示したように、第二の流路１０２から、第四の流路１０４を通して、第一の流路１０１及び第三の流路１０３に第二の液体１２１を導入する。
【００４０】
導入する流量を、全バルブが開いた状態で、第一のバルブ１０８に流れる流量がＱ1 より小さく、第三のバルブ１１０に流れる流量がＱ3 より小さくなるように設定する。これにより、第一のバルブ１０８、第三１１０のバルブともに開状態となる。また第二のバルブ１０９内の流れは、常に流れを通過させる方向なので、第二のバルブ１０９は開状態である。第二の流路１０２から導入された第二の液体１２１は、第二の交差部１０６で分岐する。分岐したうちの一方の流れは、第四の流路１０４のうち第一の交差部１０５と第二の交差部１０６により分画された部分１１３を通って、第一の流路１０１へ流れる。他方の流れは、第四の流路１０４のうち第二の交差部１０６と第三の交差部１０７により分画された部分１１７を通って、第三の流路へ流れる。
【００４１】
（ｃ）−３
次に、送液手段１１１を用いて、第四の流路１０４に第一の液体１２２を送液する。このとき、第一のバルブ１０８、第二のバルブ１０９、第三のバルブ１１０を流れる流量が、それぞれＱ1 、Ｑ2 、Ｑ3 よりも大きくなるような条件で送液する。これにより、第一のバルブ１０８、第二のバルブ１０９及び第三のバルブ１１０は送液を開始すると、ただちに閉状態となる。第一の交差部１０５と第三の交差部との間にあった第二の液体１２３は、図２（ｆ）に示すように、第一の液体１２２にはさまれた状態で切り出され、分析部１１２に搬送される。
【００４２】
以上、説明したように本発明の流体搬送装置を用いて、上で述べた（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれかの方法を適宜選択することにより、三種類の搬送量のうちから所望の搬送量を選択して、分析部に第二の液体を搬送することが可能となる。
【００４３】
上で述べた実施形態では、三つのバルブを用いて、三種類の搬送量を設定したが、さらに多数のバルブを用いることにより、多種類の搬送量を選択可能な流体搬送装置を設計することも可能である。
【００４４】
上で述べた実施形態では、各バルブのしきい値は、工程（ａ）−２及び工程（ｂ）−２における各バルブの開閉が容易となるために、Ｑ1 ＜Ｑ2 、Ｑ2 ＞Ｑ3 の関係を持つことが好ましい。
【００４５】
また、（ａ）−２、（ｂ）−２、（ｃ）−２の各工程における第二の液体の送液は、電気浸透流を用いても良いし、圧力流を用いても良い。送液手段としては、例えば、市販の液体クロマトグラフィ用ポンプ、シリンジポンプ、電気浸透ポンプ等が挙げられる。特に、第二の液体が電気浸透流を発生させにくい液体の場合は、圧力流を用いることが好ましい。
【００４６】
また、流路１０１〜１０４、交差部１０５〜１０７、バルブ１０８〜１１０、送液手段１１１及び分析部１１２の配置は、図１の構成に限定されない。例えば、図３のように、バルブ３０１〜３０３、送液手段３０４、分析部３０５を配置しても、上で述べたのと同様に搬送量を調節することが可能である。また図４のように、各バルブ４０１〜４０３、送液手段４０４、分析部４０５を配置しても良い。この場合は、交差部４０６と交差部４０７に分画された部分のみでなく、交差部４０７に導入した第二の液体のみを分析部に導入することも可能である。これにより、極少量の第二の液体を分析部４０５に搬送することが可能になる。
【００４７】
（バルブの説明）
本発明の流体搬送装置には、上で説明したように、流量が特定の値を越えた場合に流れを遮断するバルブを用いる。図５は、本発明の流体搬送装置に用いるバルブの構造の一例を概略図で示したものである。図５はあくまでも一例であり、本発明の流体搬送装置に用いるバルブは、流れの流量、もしくは流れにより発生する圧力差が特定の値を越えた場合に流れを遮断するという特性を有するバルブであれば良い。
【００４８】
図５（ａ）にはバルブ５００の上面図、図５（ｂ）には断面図を示す。バルブ内の流路は、細い流路５０３を有する領域と、太い流路５０４、５０５を有する領域に分けられる。遮蔽部は５０１に示す平板の形状であり、流路５０４と５０５の間に、バネ５０２によって弾性支持された平板５０１が流路と垂直に、そして流路５０３の入り口とある距離を保って設置されている。平板５０１の径は流路５０３の径よりも大きく、平板５０１が流路５０３に向かって変位して流路５０３と流路５０５の境界に達した場合、流体の流れを塞ぐことが可能となる。
【００４９】
図６（ａ）に、このバルブに流路５０４から流路５０３の向きに液体が流れる場合の経路を示す。このような流れにおいては、液体が流路５０５を流れる間に、その流量に応じた圧力の低下を生じる。これにより、平板５０１の表面では、流路５０４側と流路５０５側で圧力差が発生する。この圧力差が駆動力となり、平板５０１は流路５０３の入り口に向かって変位する。
【００５０】
図６（ｂ）は、流路５０４から流路５０５への液体の流量が閾値よりも低い場合を示す。平板５０１は、流路５０４側と流路５０５側の圧力差により変位するが、これを保持するバネ５０２の弾性による復元力により、流路５０３の入り口を塞ぐまでには至らない。従って、流体は図６（ｂ）に示すように、流路５０４から５０３へ抜けていく。液体の搬送を止めると、バネ５０２の復元力によって平板５０１は元の位置に戻る。
【００５１】
一方、図６（ｃ）は、流路５０４から流路５０３への液体の流量が閾値以上である場合を示す。平板５０１は、流路５０４側と流路５０５側の圧力差により変位し、やがて流路５０３の入り口を塞ぐ。これにより流体の流れは図６（ｃ）に示すように、平板５０１で遮断される。平板５０１は液体の圧力によって、流路５０３の入り口をシーリングした状態で保持され続ける。流路５０４側から印加されている圧力が取り除かれると、平板５０１はバネ５０２の復元力によって流路５０３の入り口から離れ、液体の搬送が止まったら元の位置に戻る。
【００５２】
また、このバルブは、流路５０３から流路５０４への流れに関しては常に通過させることが構造上明らかである。そのため、流路５０４から流路５０３への流量が閾値以上で動作させる場合に限れば、このバルブは逆止バルブと同じ機能を有することになる。
【００５３】
バルブの閾値流量（もしくは閾値圧力差）はバネ５０２のバネ定数、および平板５０１と流路５０３の距離及び平板５０１の直径、流路５０３の直径及びバルブを流れる流体の粘性により決定される。この内バネ定数は、バネ５０２の長さ、厚さ、本数、材質により決定される。これらを最適化することで、所望の閾値特性を有するバルブを設計することが出来る。また、バルブが閉じた状態の時、平板５０１は流体の圧力により保持されるため、高いシーリング効果が期待でき強度も高い。
【００５４】
また、液体の搬送を止めたときに、バネの復元力で平板５０１は元の位置に戻る。これにより、従来のマイクロバルブで問題となりやすかったＳｔｉｃｋｉｎｇ（はりつき）、すなわち平板が対向した基板に表面張力によりはりついたまま元に戻らないという問題が発生しにくい。
【００５５】
Ｓｔｉｃｋｉｎｇが特に問題とならないような場合には、バネ定数を弱くすることにより、液体の搬送を止めた後も、表面張力により平板５０１が元の位置に戻らずに閉状態が維持するように設計することも可能である。このような場合は、流路５０３側から圧力を印加することにより、平板５０１を元の位置に戻すことが可能である。上記のことは、平板５０１と流路５０３の距離を短くし、閉状態におけるバネの復元力を小さくすることによっても実現することが可能である。
【００５６】
バネ５０２および平板５０１の材質としては、分析する溶液に対して耐性があり、かつ弾性変形に対してある程度の耐性を持つ、例えばシリコンが望ましい。シリコーン等の樹脂を用いることも可能である。必要に応じて、表面をコーティングしても良い。また流路を形成するその他の基板に関しては、分析する溶液に対して耐性がある材料であれば特に制限がない。例えば、ガラス、シリコン、シリコーン樹脂等が挙げられる。また液体の搬送に電気浸透流を用いる場合は、電気浸透流を発生させる材料を選択することが可能である。
【００５７】
また、遮蔽部を平板状にし、対向する基板との間にギャップを形成することにより、該ギャップ間を流体が流れるときに圧力低下が発生し、遮蔽部の上下で圧力差が発生する。この圧力差により、遮蔽部が基板方向に移動する。また、遮蔽部の形状は、対向した開口を遮蔽することが可能な形状であれば特に制限はない。特に円形状が、流れの対称性の観点から好ましい。特に断面が円形の流路に対し、流路と中心を同一とする円形状の平板を配置することが好ましい。これにより、流路５０５における流体の流れおよび圧力分布が中心軸に対して対称となり、遮蔽部の変位を安定させることが可能となる。
【００５８】
図５に示したバルブは、平板５０１をバネ５０２で支持した形態となっている。このような形態の場合、平板をほとんど変形させずに、バネ部のみを変形させ、平板５０１の位置を変位させることも可能である。この場合は、平板５０１の変位が安定するので、安定した閾値圧力を得ることができる。バネ５０２のみを変形させる場合は、バネ定数が小さくなるように設計する。バネ５０２を薄く、長くすることにより、個々のバネのバネ定数は小さくなる。バネの本数を減らすことにより、バルブ全体のバネ定数を小さくしても良い。もしくは平板５０１を厚くすることにより平板を変形しにくい形状に設計しても良い。
【００５９】
また、平板５０１およびバネ５０２の形状を適切に設計することにより、平板、バネともに変形させることも可能である。この場合は、バネ５０２のバネ定数が大きくなるように設計する。もしくは平板を薄くすることにより変形しやすくしても良い。平板、バネともに変形する場合は、平板５０１の中心部が凹形状に変形して、外縁部に沿って流路５０３を塞ぐことが可能である。これにより、シール性の向上を期待することができる。
【００６０】
バネ５０２の断面形状としては、特に制限がない。図３に示したような断面が長方形の板形状でも良いし、湾曲した形状、蛇行形状としても良い。バネ部の厚さを平板部と異なる厚さにしても良い。
【００６１】
例えば断面が円形の流路内に流路と中心を同一とする円形状の平板を支持する場合、バネ５０２による支持位置は、中心軸に対して対称な位置であることが好ましい。これにより、流路５０５における圧力分布が中心軸に対して対称となるとともに、平板の変位も対称となる。このことにより、安定した閾値特性が得られる。また閉状態におけるシール性も向上する。
【００６２】
複数のバネで平板を支持する場合は、バネ定数の等しい複数のバネで支持することが平板の変位の安定性の点で好ましい。
また本項では、平板上の遮蔽部を板バネで弾性支持した形態を例にとり説明したが、本発明の実施形態はこれに制限されるものではない。例えば片持ち梁や両持ち梁のように、遮蔽部の片端もしくは両端を固定することにより弾性支持しても良い。
【実施例１】
【００６３】
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。なお、実施例中における、寸法、形状、材質、作製プロセス条件は一例であり、本発明の要件を満たす範囲内であれば、設計事項として任意に変更することが可能である。
【００６４】
本実施例では、一定量の試料を切り出して搬送可能な液体搬送装置の例を示す。
図７に図１の液体搬送装置の具体的な例を示す。液体搬送装置は、図７（ｂ）に示すように、流路基板７０１とバルブ基板７０２とからなる。図７（ａ）は、図１に示される流路パターンが形成される流路基板の平面図であり、図７（ｂ）及び図７（ｃ）中のＡ−Ａ‘断面図に相当する。図７（ｂ）は、図７（ａ）中のＢ−Ｂ’間の断面図、図７（ｃ）は図７（ａ）中のＣ−Ｃ”間の断面図を示す。なお、図７では説明のため、実際より各流路の太さを強調して示してある。
【００６５】
流路基板７０１には、第一の流路７０３、第二の流路７０４、第三の流路７０５、第四の流路７０６が形成されている。各流路は、第一の交差部７０７、第二の交差部７０８、第三の交差部７０９で交差している。
【００６６】
バルブ基板７０２には、第一のバルブ７１０、第二のバルブ７１１、第三のバルブ７１２が形成されている。また貫通穴７１３〜７１７が形成されている。貫通穴７１６は、チューブ（不図示）を介して、送液手段であるＨＰＬＣ用ポンプ（不図示）に接続されている。貫通穴７１７は、チューブ（不図示）を介して、分析部であるＨＰＬＣ用カラム（不図示）に接続されている。
【００６７】
各部の寸法の例を以下に説明する。流路基板はパイレックス（登録商標）ガラスよりなり、その厚さは５００μｍである。バルブ基板の主材料はシリコンであり、その厚さは７００μｍである。流路基板に形成される流路の幅は１００μｍ、深さは５０μｍである。バルブ基板に形成される貫通穴は直径１００μｍである。バルブ内の太い流路で形成される領域の直径は３００μｍである。バルブを形成する平板５０１は直径２００μｍ、厚さ５μｍで、バネ５０２は長さ５０μｍ、厚さ５μｍ、幅１０μｍである。流路５０５の長さ、すなわち変位のない状態の平板５０１と流路５０３の距離は、第一のバルブ７１０と第三のバルブ７１２に関しては５μｍであり、第二のバルブ７１１に関しては７．５μｍである。
【００６８】
室温で水を流した場合の各バルブの閾値流量は、第一のバルブ７１０と第三のバルブ７１２に関しては約６０μｌ／ｍｉｎであり、第二のバルブに関しては約３００μｌ／ｍｉｎである。
【００６９】
流路基板は、フォトリソグラフィとＨＦ（ふっ酸）溶液によるエッチングにより作製する。バルブ基板は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板及びシリコン基板をマイクロマシーニング技術を用いて加工し、熱融着法により接合することにより作製する。上のように作製した流路基板とバルブ基板を陽極接合法を用いて接合することにより、図７に示した流体搬送装置が完成する。
【実施例２】
【００７０】
次に、図７の装置を用いて、ＨＰＬＣ（ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｌｉｑｕｉｄ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）により、混合溶液を分離する例を示す。
第一の液体である移動相溶液として、リン酸緩衝液とメタノールを７５：２５に混合した溶液（以下溶液Ａとする。）を用意する。また、第二の液体である分析対象サンプル溶液としては、安息香酸、サリチル酸、フェノールを１００ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ＝７．０；ＫＨ2 ＰＯ4 −Ｎａ2 ＨＰＯ4 ）に溶解させた混合水溶液（以下、溶液Ｂとする。）を用意する。また、分離部としては、ＯＤＳ（オクタデシル化シリカ）カラムを用いた逆相クロマトグラフィーカラムを用い、紫外光吸収検出器によって、分離された各成分の検出を行う。
【００７１】
分離部へ搬送する溶液Ｂの量を変えて、三種類の分析を実施する。
（ａ）第一の交差部と第二の交差部間の第二の液体を搬送する例
まず、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部を溶液Ａで満たす。すなわちＨＰＬＣ用ポンプ（不図示）を用いて、５０μｌ／ｍｉｎの流量で、溶液Ａを貫通穴７１６から送液する。この状態では、バルブ７１０〜７１２は開状態のままであり、一定時間の送液後、流路７０３〜７０６貫通穴７１３〜７１７は溶液Ａで満たされる。次に、ＨＰＬＣ用ポンプのパージバルブ（不図示）を用いて圧力を開放することにより、バルブ７１０〜７１２を再び開状態に戻す（以上の操作により、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部が溶液Ａで満たされ、第一から第三のバルブは、開状態となる。）。
【００７２】
次に、貫通穴７１３にチューブ（不図示）を介して、シリンジポンプ（不図示）を接続する。該シリンジポンプを用いて、溶液Ｂを貫通穴７１３から流量２８０μｌ／ｍｉｎで送液する。これによりバルブ７１２は直ちに閉状態となり、溶液Ｂは図２（ａ）に示した経路で送液される。
【００７３】
次に、ＨＰＬＣ用ポンプ（不図示）を用いて、５００μｌ／ｍｉｎの流量で、溶液Ａを貫通穴７１６から送液する。これにより、バルブ７１０、バルブ７１２は直ちに閉状態となり、交差部７０７と交差部７０８の間にあった溶液Ｂが切り出され、貫通穴７１７に接続された分析部（ＨＰＬＣカラム）に搬送される。
【００７４】
紫外光吸収検出器によって、ＨＰＬＣカラムにより分離された各成分の検出を行う。前記紫外光の波長は２８０ｎｍである。その結果、安息香酸、サリチル酸、フェノールの溶離時間の差に基づいた３本の明瞭な出力信号ピークを得ることができる。
【００７５】
（ｂ）第二の交差部と第三の交差部間の第二の液体を搬送する例
まず、上記（ａ）と同様に、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部を溶液Ａで満たす。
【００７６】
次に、貫通穴７１５にチューブ（不図示）を介して、シリンジポンプ（不図示）を接続する。該シリンジポンプを用いて、溶液Ｂを貫通穴７１５から流量２８０μｌ／ｍｉｎで送液する。これにより、バルブ７１０は直ちに閉状態となり、溶液Ｂは図２（ｃ）に示した経路で送液される。
【００７７】
次に、ＨＰＬＣ用ポンプ（不図示）を用いて、５００μｌ／ｍｉｎの流量で、溶液Ａを貫通穴７１６から送液する。これにより、バルブ７１１、バルブ７１２は直ちに閉状態となり、交差部７０８と交差部７０９の間にあった溶液Ｂが切り出され、貫通穴７１７に接続された分析部（ＨＰＬＣカラム）に搬送される。
【００７８】
上記（ａ）と同様に、ＨＰＬＣカラムにより分離された各成分の検出を行うと、上記（ａ）と比較してＨＰＬＣカラムに搬送される溶液Ｂの量が多いので、信号強度が大きくなる。
【００７９】
（ｃ）第一の交差部と第三の交差部間の第二の液体を搬送する例
まず、上記（ａ）及び（ｂ）と同様に、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部を溶液Ａで満たす。
【００８０】
次に、貫通穴７１４にチューブ（不図示）を介して、シリンジポンプ（不図示）を接続する。該シリンジポンプを用いて、溶液Ｂを貫通穴７１４から流量５０μｌ／ｍｉｎで送液する。この送液条件では、バルブ７１０、バルブ７１２は開状態のままであり、溶液Ｂは図２（ｅ）に示した経路で送液される。
【００８１】
次に、ＨＰＬＣ用ポンプ（不図示）を用いて、５００μｌ／ｍｉｎの流量で、溶液Ａを貫通穴７１６から送液する。これにより、バルブ７１０、バルブ７１１、バルブ７１２，は直ちに閉状態となり、交差部７０７と交差部７０９の間にあった溶液Ｂが切り出され、貫通穴７１７に接続された分析部（ＨＰＬＣカラム）に搬送される。
【００８２】
上記（ａ）及び（ｂ）と同様に、ＨＰＬＣカラムにより分離された各成分の検出を行うと、上記（ｂ）と比較してＨＰＬＣカラムに搬送される溶液Ｂの量が多いので、信号強度がさらに大きくなる。
【実施例３】
【００８３】
実施例２と同様に、図７で示した分析装置を利用し、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ（Ｇｌｕｔａｍａｔｅ ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ）、乳酸デヒドロゲナーゼ（Ｌａｃｔａｔｅ ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ）、エノラーゼ（Ｅｎｏｌａｓｅ）、アデニル酸キナーゼ（Ａｄｅｎｙｌａｔｅ ｋｉｎａｓｅ）、チロクロームｃ（ｃｙｔｏｃｈｒｏｍｅ ｃ）の５種類のタンパク溶液をＨＰＬＣにより分離分析する。
【００８４】
第一の液体としては、リン酸緩衝液とメタノールを７５：２５に混合した溶液を用意する。第二の液体としては、前記５種類のタンパク質を０．３Ｍ ＮａＣｌを含む５０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ＝０．７）に溶解させた混合水溶液（各タンパク質の終濃度：１．５ｍｇ／ｍＬ）を用意する。分析部としては、シリカ系のＧＦＣ（サイズ分離）モードのＨＰＬＣカラムを用いる。また、分離したタンパク質の検出には、紫外光吸収検出器（波長２８０ｎｍ）を用いる。
【００８５】
実施例２と同様に、搬送量の異なる三種類の分析を行う。いずれの場合も、上記５種類のタンパク質の分子量に相関する溶離時間の差に基づく５本の明瞭な信号出力ピークを得ることができる。また、それぞれの場合ごとに、ＨＰＬＣカラムの搬送した試料の量に応じた信号強度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の流体搬送装置の一実施形態を示す概念図である。
【図２Ａ】本発明の流体搬送方法を一実施形態を示す概念図である。
【図２Ｂ】本発明の流体搬送方法を一実施形態を示す概念図である。
【図３】本発明の流体半装置の一実施形態を示す概念図である。
【図４】本発明の流体半装置の一実施形態を示す概念図である。
【図５】液体が流れることによって駆動するバルブの一実施形態を示す概念図である。
【図６】液体が流れることによって生じる圧力差によりバルブが駆動する工程を示す概念図である。
【図７】本発明の液体搬送装置の実施例を示す概念図である。
【図８】従来の液体の搬送方法を示す概念図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０１ 第一の流路
１０２ 第二の流路
１０３ 第三の流路
１０４ 第四の流路
１０５ 第一の交差部
１０６ 第二の交差部
１０７ 第三の交差部
１０８ 第一のバルブ
１０９ 第二のバルブ
１１０ 第三のバルブ
１１１ 送液手段
１１２ 分析部
１１３ 第四の流路のうち第一の交差部と第二の交差部に分画された部分
１１４、１１６、１１８、１２０、１２１、１２３ 第二の液体
１１５、１１９、１２２ 第一の液体
１１７ 第四の流路のうち第二の交差部と第三の交差部に分画された部分
３０１、３０２、３０３、４０１、４０２、４０３ バルブ
３０４、４０４ 送液手段
３０５、４０５ 分析部
４０６、４０７ 交差部
５００ バルブ
５０１ 遮蔽部
５０２ バネ
５０３、５０４、５０５ 流路
７０１ 流路基板
７０２ バルブ基板
７０３ 第一の流路
７０４ 第二の流路
７０５ 第三の流路
７０６ 第四の流路
７０７ 第一の交差部
７０８ 第二の交差部
７０９ 第三の交差部
７１０ 第一のバルブ
７１１ 第二のバルブ
７１２ 第三のバルブ
７１３、７１４、７１５、７１６、７１７ 貫通穴
８０１ サンプリングバルブ
８０２ 圧力発生源
８０３ ＨＰＬＣカラム
８０４ 試料ループ流路
８０５ 分析用流路
８０６ 液体試料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流れを制御するためのバルブを備えた流体搬送装置および流体搬送方法に関し、特にチップ上で化学分析や化学合成を行う小型化分析システム（μ−ＴＡＳ：Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）において、流体の流れを制御するためのバルブを用いた流体搬送装置および流体搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、立体微細加工技術の発展に伴い、ガラスやシリコン等の基板上に、微小な流路とポンプ、バルブ等の流体素子およびセンサを集積化し、その基板上で化学分析を行うシステムが注目されている。これらのシステムは、小型化分析システム、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）あるいはＬａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐと呼ばれている。化学分析システムを小型化することにより、無効体積の減少や試料の分量の大幅な低減が可能となる。また、分析時間の短縮やシステム全体の低消費電力化が可能となる。さらに、小型化によりシステムの低価格を期待することができる。μ−ＴＡＳは、システムの小型化、低価格化および分析時間の大幅な短縮が可能なことから、在宅医療やベッドサイドモニタ等の医療分野、ＤＮＡ解析やプロテオーム解析等のバイオ分野での応用が期待されている。
【０００３】
上記したμ−ＴＡＳにおいて、微小流路内の流体の流れを制御するために、様々な形態のバルブがこれまでに提案されている。マイクロマシーニング技術を用いてシリコン基板上形成されたマイクロバルブが報告されている（非特許文献１参照）。該マイクロバルブは、シリコンのダイヤフラムを圧電アクチュエータで駆動することにより、流体の流れを制御することが可能である。また同文献では、多結晶シリコンの板上の駆動部材を弾性的に支持した一方向バルブ（Ｏｎｅ−ｗａｙ Ｖａｌｖｅ）が報告されている。該バルブは、流れてくる流体自体により駆動部を動作させ、駆動部に対向した位置に形成された孔をふさぐことにより流路を遮蔽する。このように、アクチュエータを備えずに、流体そのものにより動作するバルブは、受動バルブ（Ｐａｓｓｉｖｅ ｖａｌｖｅ）と呼ばれている。受動バルブは、アクチュエータが不要なので、比較的単純な構造で流体を制御できる、作製コストが低い等の利点がある。
【０００４】
上記したμＴＡＳにおいて、一定量の液体試料を流路中から取り出して、次の工程に搬送する操作は、非常に有用である。例えば、ＨＰＬＣ（Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）のカラム部分（分析部分）に、一定量の液体試料を注入するインジェクタ−が、特許文献１に開示されている。図８は、サンプリングバルブ８０１を用いて一定量の液体試料をＨＰＬＣカラム８０３に注入する方法である。図８では、液体試料を太い線で、緩衝液を細い線で示してある。はじめ、サンプリングバルブを図８（ａ）のように配置する。液体試料は試料ループ流路８０４を満たしていて、緩衝液は分析用流路８０５を満たしている。次に図８（ｂ）のように、サンプリングバルブ８０１を回転し、サンプリングバルブ内８０１内の液体試料８０６を、分析用流路８０５に挿入する。次に図８（ｃ）のように、圧力発生源８０２を駆動することにより、サンプリングバルブ内にあった液体試料８０６を切り出して、ＨＰＬＣカラム８０３に搬送する。さらに、特許文献１には、誘電性の多孔質材料と十字型の流路の交差部を利用して、該交差部に規定される体積の液体試料をＨＰＬＣカラムに導入する方法が開示されている。この方法では、誘電性の多孔質材料が電気浸透流は通過させるのに対して圧力流（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｒｉｖｅｎ ｆｌｏｗ）に対して非常に高い流路抵抗を示すという現象を利用している。
【特許文献１】米国特許第６２９０９０９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような従来の技術においては、以下に示すような問題点がある。
図８に示したサンプリングバルブを用いる方式は、特許文献１でも指摘されているように、正確な分析を実施する場合、流れの乱れによる混合、無効体積を最小にするために、バルブの開閉動作を正確に行う必要がある。しかしながらこれらのことは非常に困難である。また、正確な開閉動作を実施するためには、おおがかりな制御系が必要になりシステム全体が大型化する可能性がある。
【０００６】
よって、本発明の課題は、おおがかりな制御系を用いることなく、一定量の試料を切り出すことが可能な流体搬送装置を提供することである。
特許文献１に開示されている方法では、誘電性の多孔質材料が圧力流（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｒｉｖｅｎ ｆｌｏｗ）に対して非常に高い流路抵抗を示し、電気浸透流のみを通過させるという現象を利用している。電気浸透流は、流路内壁表面の帯電と溶液中のイオンの移動によって発生する。したがって、流路内壁表面と液体試料の組合わせによっては、電気浸透流が発生しない、もしくは発生したとしても駆動力が弱くなる可能性がある。また、電位差を印可することにより電気泳動効果で試料中の各成分が分離してしまう可能性がある。したがって、特許文献１に開示されている方法は、このような場合には用いることが困難である。
【０００７】
よって、本発明の課題は、必ずしも電気浸透流を用いることなく、流路内壁表面と液体試料の種類によらずに、一定量の試料を切り出すことが可能な流体搬送装置を提供することである。
【０００８】
また、特許文献１に開示されている方法では、交差部（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）の体積により、導入される試料の量が決定される。したがって、搬送したい試料の種類や濃度、搬送目的によって、適宜、導入量を変化させることができない。また、交差部の体積は、交差する二本の流路の幅と深さにより、決定される。したがって、流路抵抗等の流体パラメータをもとに流路の形状を設計した場合、その形状により、導入量が決定されてしまう。
【０００９】
よって、本発明の課題は、搬送したい試料の種類や濃度、搬送目的によって、適宜、導入量を変化させることが可能な流体搬送装置を提供することである。さらに、本発明の課題は、流路の幅と深さに導入量が規定されることのない流体搬送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明の第一は、流体を流すための流路と、前記流路の途中に位置し前記流体の流れを制御するためのバルブと、を備えた流体搬送装置であって、前記流路は、第１の流路、第２の流路及び第３の流路と、これら３つの流路の一端が第４の流路に接続された少なくとも４つの流路からなり、少なくとも第１乃至第３の各流路の途中に前記バルブを備えると共に、前記バルブは、前記流路に流体が流れたときに前記バルブの上流側と下流側との間に生じる圧力差に応じて作動するものであり、前記圧力差が所定の値未満のとき各バルブは、流体を通過させ、前記圧力差が所定の値以上のときは流体の流れを遮断し、前記所定の値は、各バルブに応じて設定されていることを特徴とする流体搬送装置である。
【００１１】
前記バルブは、所定の方向に流体が流れるときはこれを通過させ、前記所定の方向と逆方向に流れるときは、前記圧力差が前記所定の値未満のときは通過させ、前記圧力差が前記所定の値以上のときは流体の流れを遮断することが好ましい。
前記第４の流路には、一端に送流手段が接続され、他端に流体の分析手段が接続されていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の第二は、流体を流すための流路と、前記流路の途中に位置し前記流体の流れを制御するためのバルブと、を備えた流体搬送装置を用いた流体搬送方法であって、前記流路は、第１の流路、第２の流路及び第３の流路と、これら３つの流路の一端が第４の流路に接続された少なくとも４つの流路からなり、少なくとも第１乃至第３の各流路の途中に前記バルブを備えると共に、前記バルブは、前記流路に流体が流れたときに前記バルブの上流側と下流側との間に生じる圧力差に応じて作動するものであり、前記圧力差が所定の値未満のとき各バルブは、流体を通過させ、前記圧力差が所定の値以上のときは流体の流れを遮断し、前記所定の値は、各バルブに応じて設定されている前記流体搬送装置を用意する工程と、前記第４の流路の一端より、第１の流体を導入し、前記第１乃至第４の流路を第１の流体で満たす工程と、前記第１乃至第３の流路の、前記第４の流路に接続された一端とは逆の他端の一つから、第２の流体を導入し、第２の流体を導入した他端を備えた流路と、これとは別の第１乃至第３の流路の少なくとも一つ及び、第４の流路の前記他端を備えた流路との第１の交差部と前記別の第１乃至第３の流路の少なくとも一つとの第２の交差部との間を第２の流体で満たす工程と、前記第４の流路の一端より第１の流体を導入し、前記第１の交差部と第２の交差部との間の第２の流体を第４の流路の他端に搬送する工程とを有することを特徴とする流体搬送方法である。
【００１３】
前記第４の流路の一端からの第１の流体の導入を、前記一端に接続した送流手段を用いて行うことが好ましい。
前記第４の流路の他端には、分析手段が接続され、第１の交差部と第２の交差部との間の第２の流体を前記分析手段に搬送することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明は、おおがかりな制御系を用いることなしに、一定量の試料を切り出して搬送することできるという効果がある。また、本発明には、流路内壁表面や液体試料の種類によらずに一定量の試料を切り出して搬送することできるという効果がある。さらに本発明には、分析したい試料の種類や濃度、搬送目的によって、適宜、導入量を変化させることが可能となるという効果がある。さらに、本発明には、流路の幅と深さに導入量が規定されることがないという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明では、本発明の流体搬送装置を用いて、分析部に一定量の液体試料（第二の液体）を搬送する方法について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、一定量の液体試料を搬送し、他の液体試料に導入して混合、反応させる場合にも本発明の液体搬送装置を用いることができる。
ここで本発明における流体とは、液体または気体を指すものとする。
【００１６】
（流体搬送装置の構成）
図１は、本発明の流体搬送装置の動作原理を説明するための模式図である。
本発明の流体搬送装置は、送液手段１１１と分析部１１２を接続する第四の流路１０４、前記第四の流路１０４と、それぞれ第一の交差部１０５、第二の交差部１０６、第三の交差部１０７で交差する、第一の流路１０１、第二の流路１０２、第三の流路１０３、前記第一の流路１０１中に設置された第一のバルブ１０８、前記第二の流路１０２中に設置された第二のバルブ１０９、前記第三の流路１０３中に設置された第三のバルブ１１０より構成される。
【００１７】
第一から第四のバルブに、流体が流れると、流量に応じてバルブ前後に圧力差が発生する。第一のバルブ、第二のバルブ及び第三のバルブは、それぞれ第一の流路、第二の流路及び第三の流路から第四の流路に流入する方向の流れに関しては、その流れによりバルブ前後に発生する圧力差、流量に関わらず、常に通過させる構造を持つ。一方、第四の流路から、第一の流路、第二の流路及び第三の流路から第四の流路に流入する方向の流れに関しては、流量もしくはバルブ前後に発生する圧力差が、ある特定の閾値以上の場合には遮断し、ある特定の閾値未満の場合には通過させる構造を持つ。バルブ部の詳細な構成に関しては、後述する。
【００１８】
一定量の流体を切り出して搬送する上で、各バルブの閾値のうち、少なくとも一つは、他のものと異なることが好ましい。これにより特定のバルブのみを開閉することが容易に可能となる。また、切り出して搬送する流体の量を、変化させるためには、全てのバルブの閾値が、他のバルブの閾値と異なることがより好ましい。
【００１９】
また、すべてのバルブの閾値が同じ場合でも、各流路の流路抵抗を適切に設計し、交差部分において各流路に分岐する流量の割合、すなわち各バルブに流れる流量を変えることにより、特定のバルブのみを開閉し、一定量の流体を切り出して搬送することも可能である。流路抵抗は、流路の太さや長さを変えることにより、所望の値に設計することが可能である。また、多孔質材料等の流路抵抗の高い材料を流路中に挿入することによっても、変えることが可能である。
【００２０】
本発明の搬送装置では、流体が流れることにより発生する圧力差により開閉する受動バルブを用いている。したがって、バルブを駆動するためのアクチュエータや電源が不要であり、装置を小型化することが容易となる。また、バルブは流れに応じて駆動するので、流量計等により流量を監視してバルブ駆動のタイミングを制御する必要がない。
【００２１】
また流れそのものによりバルブが開閉するので、送液手段には特に制限がない。圧力流であっても電気浸透流であっても、流量もしくはバルブ前後に発生する圧力差を閾値以上にすることによりバルブを閉状態にすることが可能である。送液手段としては、例えば、市販の液体クロマトグラフィ用ポンプ、シリンジポンプ、電気浸透ポンプ等が挙げられる。ポンプを駆動する場合は、圧力を制御するモードで駆動しても良いし、流量を制御するモードで駆動しても良い。また、送液手段としてピペット等を用いても良い。また流路内に設けたヒータで流体を加熱して、流体を駆動しても良い。
分析部としては、例えばＨＰＬＣのカラム等が挙げられる。
【００２２】
（一定量の液体の搬送方法）
本発明の図１の液体搬送装置を用いた液体搬送方法について図２（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
第一のバルブ１０８、第二のバルブ１０９、第三のバルブ１１０の流量の閾値を、それぞれＱ1 、Ｑ2 、Ｑ3 とする。また、ここでは、バルブの流量閾値に着目して説明するが、流れによりバルブ前後に発生する差圧に注目して、各工程の送液条件（流量、発生圧力等）を決定して実施しても同様な搬送が可能である。
【００２３】
本発明では、流路全体を第一の液体を満たした後、分析部に搬送する第二の液体の量に応じて第四の流路の一部分のみに第二の液体を導入し、第四の流路に導入された第二の液体を切り取って分析部に搬送する。以下、分析部に搬送する第二の液体の量ごとに、搬送工程の一例を説明する。図２では流路のうち、第一の液体が満たされた部分を細い線、第二の液体が満たされた部分を太い線で示す。
【００２４】
（ａ）第一の交差部と第二の交差部間の第二の液体を搬送する場合
（ａ）−１
まず、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部を第一の液体で満たす。すなわち、送液手段１１１を用いて、各バルブにおける流量が、各バルブの閾値流量以下となるように、第一の液体を送液する。これにより、第一から第三の流路は第一の液体で満たされる。
【００２５】
このとき、分析部１１２の流路抵抗が、第一から第三の流路側と比較して大きく、分析部全体が、第一の液体で満たされない場合がある。このような場合は、上で述べた工程に続いて、第一から第三のバルブのおける流量が、各バルブの閾値流量より大きくなるように、送液手段１１１を用いて送液する。これにより、各バルブが閉状態となり、分析部が第一の液体で満たされる。分析部全体が第一の液体で満たされた後、送液を停止する。
また、送液を停止しても、バルブが開状態に復帰しない場合は、例えば送液手段の圧力を開放する等の手段により、バルブを開状態に復帰しても良い。
【００２６】
（ａ）−２
図２−（ａ）に示したように、第一の流路１０１から、第四の流路１０４のうち第一の交差部１０５と第二の交差部１０６により分画された部分１１３を通して、第二の流路１０２に第二の液体１１４を搬送する。これにより、第四の流路１０４のうち第一の交差部１０５と第二の交差部１０６により分画された部分１１３に、第二の液体１１４が導入される。以下、この工程に関して詳しく説明する。
【００２７】
導入する流量を、全バルブが開いた状態で、第二のバルブ１０９に流れる流量がＱ2 より小さく、第三のバルブ１１０に流れる流量がＱ3 より大きくなるように設定する。これにより、第三のバルブ１１０は、送液を開始すると直ちに閉状態となり、一方、第二のバルブ１０９は開状態のままである。また分析部１１２及び送液手段１１１は、第二の流路１０２および第三の流路１０３と比較して、非常に流抵抗が高いので、第四の流路１０４のうち、第一の交差部１０５より送液手段１１１側および第三の交差部１０７より分析部１１２側には、第二の液体は流入しない。
【００２８】
また、分析部１１２の流路抵抗が低い場合は、分析部１１２と第三の交差部１０７の間に、多孔質材料等の流路抵抗の高いものを挿入することも可能である。送液手段１１１側の流路抵抗が低い場合は、送液手段１１１と第一の交差部１０５の間に、多孔質材料等の流路抵抗の高いものを挿入することも可能である。
【００２９】
第一の流路１０１から導入された第二の液体１１４は、第四の流路１０４のうち第一の交差部１０５と第二の交差部１０６により分画された部分１１３を通って、第二の流路１０２へ流れる。このとき、第一のバルブ１０８内の流れは、常に流れを通過させる方向なので、第一のバルブ１０８は開状態である。また第三のバルブ１１０が閉状態になると、第二のバルブ１０９に流れる流量は増加するが、この増加した流量がＱ2 よりも小さくなるように、送液条件を設定する必要がある。
【００３０】
第三のバルブ１１０が開状態から閉状態になるまでの間に、第四の流路１０４のうちの第二の交差部１０６と第三の交差部１０７により分画された部分に、第二の液体１１４が、若干量流入する可能性がある。この流入量は次工程において、分析部１１２に搬送する第二の液体の量に反映される。しかしながら、流入部の端面が、第四の流路１０４のうちの第二の交差部１０６と第三の交差部１０７により分画された部分にあり、かつ同条件で送液したときに、毎回、同じ流入量が得られるのであれば、特に問題にならない。また、第三のバルブ１１０の応答速度を速くすることにより、この流入量を少なくすることができる。ここでは、この流入量が無視できるくらい少ないものとして、以下の説明を続ける。（（ｂ）、（ｃ）の場合に関しても同様である。）
【００３１】
（ａ）−３
次に、送液手段１１１を用いて、第四の流路１０４に第一の液体１１５を搬送する。このとき、第一のバルブ１０８、第二のバルブ１０９を流れる流量が、それぞれＱ1 、Ｑ2 よりも大きくなるような条件で送液する。これにより、第一のバルブ１０８及び第二のバルブ１０９は送液を開始すると、ただちに閉状態となる。第一の交差部１０５と第二の交差部１０６間にあった第二の液体１１６は、図２（ｂ）に示すように、第一の液体にはさまれた状態で切り出され、分析部１１２に搬送される。
【００３２】
なお、（ａ）−２工程の送液を停止した後、第三のバルブ１１０が開状態になった場合には、第一のバルブ、第二のバルブ、第三のバルブを流れる流量が、それぞれＱ1 、Ｑ2 、Ｑ3 よりも大きくなるような条件で送液することにより、同様に第一の交差部１０５と第二の交差部１０６間にあった第二の液体１１６を切り出して搬送することが可能である。
【００３３】
（ｂ）第二の交差部と第三の交差部間の第二の液体を搬送する場合
（ｂ）−１
（ａ）−１工程と同様の方法で、、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部を第一の液体で満たす。
【００３４】
（ｂ）−２
次に、図２（ｃ）に示したように、第三の流路１０３から、第四の流路１０４のうち第三の交差部１０７と第二の交差部１０６により分画された部分１１７を通して、第二の流路１０２に第二の液体１１８を導入する。
【００３５】
送液条件を、全バルブが開いた状態で、第二のバルブ１０８に流れる流量がＱ2 より小さく、第一のバルブ１０９に流れる流量がＱ1 より大きくなるように設定する。これにより、第一のバルブ１０９は、送液が開始されると直ちにで閉状態となり、第二のバルブ１０９は開状態のままなので、第三の流路１０３から導入された第二の液体１１８は、第四の流路１０４のうち第二の交差部１０６と第三の交差部１０７により分画された部分１１７を通って、第二の流路１０２へ流れる。このとき、第三のバルブ１１０内の流れは、常に流れを通過させる方向なので、第三のバルブ１１０は開状態である。また第一のバルブ１０８が閉状態になると、第二のバルブ１０９に流れる流量は増加するが、この増加した流量がＱ2 よりも小さくなるように、送液条件を設定する必要がある。
【００３６】
（ｂ）−３
次に、送液手段１１１を用いて、第四の流路１０４に第一の液体１１９を搬送する。このとき、第二のバルブ１０９、第三のバルブ１１０を流れる流量が、それぞれＱ2 、Ｑ3 よりも大きくなるような条件で送液する。これにより、第二のバルブ１０９及び第三のバルブ１１０は送液を開始すると、ただちに閉状態となる。第二の交差部１０６と第三の交差部１０７により分画された部分１１７にあった第二の液体１２０は、図２（ｄ）に示すように、第一の液体１１９にはさまれた状態で切り出され、分析部１１２に搬送される。
【００３７】
なお、（ｂ）−２工程の送液を停止した後、第一のバルブ１０８が開状態になった場合には、第一のバルブ１０８、第二のバルブ１０９、第三のバルブ１１０を流れる流量が、それぞれＱ1 、Ｑ2 、Ｑ3 よりも大きくなるような条件で送液することにより、同様に第二の交差部１０６と第三の交差部１０６に分画された部分１１７にあった第二の液体１２０を切り出して搬送することが可能である。
【００３８】
（ｃ）第一の交差部と第三の交差部間の第二の液体を搬送する場合
（ｃ）−１
（ａ）−１工程と同様の方法で、、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部を第一の液体で満たす。
【００３９】
（ｃ）−２
図２（ｅ）に示したように、第二の流路１０２から、第四の流路１０４を通して、第一の流路１０１及び第三の流路１０３に第二の液体１２１を導入する。
【００４０】
導入する流量を、全バルブが開いた状態で、第一のバルブ１０８に流れる流量がＱ1 より小さく、第三のバルブ１１０に流れる流量がＱ3 より小さくなるように設定する。これにより、第一のバルブ１０８、第三１１０のバルブともに開状態となる。また第二のバルブ１０９内の流れは、常に流れを通過させる方向なので、第二のバルブ１０９は開状態である。第二の流路１０２から導入された第二の液体１２１は、第二の交差部１０６で分岐する。分岐したうちの一方の流れは、第四の流路１０４のうち第一の交差部１０５と第二の交差部１０６により分画された部分１１３を通って、第一の流路１０１へ流れる。他方の流れは、第四の流路１０４のうち第二の交差部１０６と第三の交差部１０７により分画された部分１１７を通って、第三の流路へ流れる。
【００４１】
（ｃ）−３
次に、送液手段１１１を用いて、第四の流路１０４に第一の液体１２２を送液する。このとき、第一のバルブ１０８、第二のバルブ１０９、第三のバルブ１１０を流れる流量が、それぞれＱ1 、Ｑ2 、Ｑ3 よりも大きくなるような条件で送液する。これにより、第一のバルブ１０８、第二のバルブ１０９及び第三のバルブ１１０は送液を開始すると、ただちに閉状態となる。第一の交差部１０５と第三の交差部との間にあった第二の液体１２３は、図２（ｆ）に示すように、第一の液体１２２にはさまれた状態で切り出され、分析部１１２に搬送される。
【００４２】
以上、説明したように本発明の流体搬送装置を用いて、上で述べた（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれかの方法を適宜選択することにより、三種類の搬送量のうちから所望の搬送量を選択して、分析部に第二の液体を搬送することが可能となる。
【００４３】
上で述べた実施形態では、三つのバルブを用いて、三種類の搬送量を設定したが、さらに多数のバルブを用いることにより、多種類の搬送量を選択可能な流体搬送装置を設計することも可能である。
【００４４】
上で述べた実施形態では、各バルブのしきい値は、工程（ａ）−２及び工程（ｂ）−２における各バルブの開閉が容易となるために、Ｑ1 ＜Ｑ2 、Ｑ2 ＞Ｑ3 の関係を持つことが好ましい。
【００４５】
また、（ａ）−２、（ｂ）−２、（ｃ）−２の各工程における第二の液体の送液は、電気浸透流を用いても良いし、圧力流を用いても良い。送液手段としては、例えば、市販の液体クロマトグラフィ用ポンプ、シリンジポンプ、電気浸透ポンプ等が挙げられる。特に、第二の液体が電気浸透流を発生させにくい液体の場合は、圧力流を用いることが好ましい。
【００４６】
また、流路１０１〜１０４、交差部１０５〜１０７、バルブ１０８〜１１０、送液手段１１１及び分析部１１２の配置は、図１の構成に限定されない。例えば、図３のように、バルブ３０１〜３０３、送液手段３０４、分析部３０５を配置しても、上で述べたのと同様に搬送量を調節することが可能である。また図４のように、各バルブ４０１〜４０３、送液手段４０４、分析部４０５を配置しても良い。この場合は、交差部４０６と交差部４０７に分画された部分のみでなく、交差部４０７に導入した第二の液体のみを分析部に導入することも可能である。これにより、極少量の第二の液体を分析部４０５に搬送することが可能になる。
【００４７】
（バルブの説明）
本発明の流体搬送装置には、上で説明したように、流量が特定の値を越えた場合に流れを遮断するバルブを用いる。図５は、本発明の流体搬送装置に用いるバルブの構造の一例を概略図で示したものである。図５はあくまでも一例であり、本発明の流体搬送装置に用いるバルブは、流れの流量、もしくは流れにより発生する圧力差が特定の値を越えた場合に流れを遮断するという特性を有するバルブであれば良い。
【００４８】
図５（ａ）にはバルブ５００の上面図、図５（ｂ）には断面図を示す。バルブ内の流路は、細い流路５０３を有する領域と、太い流路５０４、５０５を有する領域に分けられる。遮蔽部は５０１に示す平板の形状であり、流路５０４と５０５の間に、バネ５０２によって弾性支持された平板５０１が流路と垂直に、そして流路５０３の入り口とある距離を保って設置されている。平板５０１の径は流路５０３の径よりも大きく、平板５０１が流路５０３に向かって変位して流路５０３と流路５０５の境界に達した場合、流体の流れを塞ぐことが可能となる。
【００４９】
図６（ａ）に、このバルブに流路５０４から流路５０３の向きに液体が流れる場合の経路を示す。このような流れにおいては、液体が流路５０５を流れる間に、その流量に応じた圧力の低下を生じる。これにより、平板５０１の表面では、流路５０４側と流路５０５側で圧力差が発生する。この圧力差が駆動力となり、平板５０１は流路５０３の入り口に向かって変位する。
【００５０】
図６（ｂ）は、流路５０４から流路５０５への液体の流量が閾値よりも低い場合を示す。平板５０１は、流路５０４側と流路５０５側の圧力差により変位するが、これを保持するバネ５０２の弾性による復元力により、流路５０３の入り口を塞ぐまでには至らない。従って、流体は図６（ｂ）に示すように、流路５０４から５０３へ抜けていく。液体の搬送を止めると、バネ５０２の復元力によって平板５０１は元の位置に戻る。
【００５１】
一方、図６（ｃ）は、流路５０４から流路５０３への液体の流量が閾値以上である場合を示す。平板５０１は、流路５０４側と流路５０５側の圧力差により変位し、やがて流路５０３の入り口を塞ぐ。これにより流体の流れは図６（ｃ）に示すように、平板５０１で遮断される。平板５０１は液体の圧力によって、流路５０３の入り口をシーリングした状態で保持され続ける。流路５０４側から印加されている圧力が取り除かれると、平板５０１はバネ５０２の復元力によって流路５０３の入り口から離れ、液体の搬送が止まったら元の位置に戻る。
【００５２】
また、このバルブは、流路５０３から流路５０４への流れに関しては常に通過させることが構造上明らかである。そのため、流路５０４から流路５０３への流量が閾値以上で動作させる場合に限れば、このバルブは逆止バルブと同じ機能を有することになる。
【００５３】
バルブの閾値流量（もしくは閾値圧力差）はバネ５０２のバネ定数、および平板５０１と流路５０３の距離及び平板５０１の直径、流路５０３の直径及びバルブを流れる流体の粘性により決定される。この内バネ定数は、バネ５０２の長さ、厚さ、本数、材質により決定される。これらを最適化することで、所望の閾値特性を有するバルブを設計することが出来る。また、バルブが閉じた状態の時、平板５０１は流体の圧力により保持されるため、高いシーリング効果が期待でき強度も高い。
【００５４】
また、液体の搬送を止めたときに、バネの復元力で平板５０１は元の位置に戻る。これにより、従来のマイクロバルブで問題となりやすかったＳｔｉｃｋｉｎｇ（はりつき）、すなわち平板が対向した基板に表面張力によりはりついたまま元に戻らないという問題が発生しにくい。
【００５５】
Ｓｔｉｃｋｉｎｇが特に問題とならないような場合には、バネ定数を弱くすることにより、液体の搬送を止めた後も、表面張力により平板５０１が元の位置に戻らずに閉状態が維持するように設計することも可能である。このような場合は、流路５０３側から圧力を印加することにより、平板５０１を元の位置に戻すことが可能である。上記のことは、平板５０１と流路５０３の距離を短くし、閉状態におけるバネの復元力を小さくすることによっても実現することが可能である。
【００５６】
バネ５０２および平板５０１の材質としては、分析する溶液に対して耐性があり、かつ弾性変形に対してある程度の耐性を持つ、例えばシリコンが望ましい。シリコーン等の樹脂を用いることも可能である。必要に応じて、表面をコーティングしても良い。また流路を形成するその他の基板に関しては、分析する溶液に対して耐性がある材料であれば特に制限がない。例えば、ガラス、シリコン、シリコーン樹脂等が挙げられる。また液体の搬送に電気浸透流を用いる場合は、電気浸透流を発生させる材料を選択することが可能である。
【００５７】
また、遮蔽部を平板状にし、対向する基板との間にギャップを形成することにより、該ギャップ間を流体が流れるときに圧力低下が発生し、遮蔽部の上下で圧力差が発生する。この圧力差により、遮蔽部が基板方向に移動する。また、遮蔽部の形状は、対向した開口を遮蔽することが可能な形状であれば特に制限はない。特に円形状が、流れの対称性の観点から好ましい。特に断面が円形の流路に対し、流路と中心を同一とする円形状の平板を配置することが好ましい。これにより、流路５０５における流体の流れおよび圧力分布が中心軸に対して対称となり、遮蔽部の変位を安定させることが可能となる。
【００５８】
図５に示したバルブは、平板５０１をバネ５０２で支持した形態となっている。このような形態の場合、平板をほとんど変形させずに、バネ部のみを変形させ、平板５０１の位置を変位させることも可能である。この場合は、平板５０１の変位が安定するので、安定した閾値圧力を得ることができる。バネ５０２のみを変形させる場合は、バネ定数が小さくなるように設計する。バネ５０２を薄く、長くすることにより、個々のバネのバネ定数は小さくなる。バネの本数を減らすことにより、バルブ全体のバネ定数を小さくしても良い。もしくは平板５０１を厚くすることにより平板を変形しにくい形状に設計しても良い。
【００５９】
また、平板５０１およびバネ５０２の形状を適切に設計することにより、平板、バネともに変形させることも可能である。この場合は、バネ５０２のバネ定数が大きくなるように設計する。もしくは平板を薄くすることにより変形しやすくしても良い。平板、バネともに変形する場合は、平板５０１の中心部が凹形状に変形して、外縁部に沿って流路５０３を塞ぐことが可能である。これにより、シール性の向上を期待することができる。
【００６０】
バネ５０２の断面形状としては、特に制限がない。図３に示したような断面が長方形の板形状でも良いし、湾曲した形状、蛇行形状としても良い。バネ部の厚さを平板部と異なる厚さにしても良い。
【００６１】
例えば断面が円形の流路内に流路と中心を同一とする円形状の平板を支持する場合、バネ５０２による支持位置は、中心軸に対して対称な位置であることが好ましい。これにより、流路５０５における圧力分布が中心軸に対して対称となるとともに、平板の変位も対称となる。このことにより、安定した閾値特性が得られる。また閉状態におけるシール性も向上する。
【００６２】
複数のバネで平板を支持する場合は、バネ定数の等しい複数のバネで支持することが平板の変位の安定性の点で好ましい。
また本項では、平板上の遮蔽部を板バネで弾性支持した形態を例にとり説明したが、本発明の実施形態はこれに制限されるものではない。例えば片持ち梁や両持ち梁のように、遮蔽部の片端もしくは両端を固定することにより弾性支持しても良い。
【実施例１】
【００６３】
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。なお、実施例中における、寸法、形状、材質、作製プロセス条件は一例であり、本発明の要件を満たす範囲内であれば、設計事項として任意に変更することが可能である。
【００６４】
本実施例では、一定量の試料を切り出して搬送可能な液体搬送装置の例を示す。
図７に図１の液体搬送装置の具体的な例を示す。液体搬送装置は、図７（ｂ）に示すように、流路基板７０１とバルブ基板７０２とからなる。図７（ａ）は、図１に示される流路パターンが形成される流路基板の平面図であり、図７（ｂ）及び図７（ｃ）中のＡ−Ａ‘断面図に相当する。図７（ｂ）は、図７（ａ）中のＢ−Ｂ’間の断面図、図７（ｃ）は図７（ａ）中のＣ−Ｃ”間の断面図を示す。なお、図７では説明のため、実際より各流路の太さを強調して示してある。
【００６５】
流路基板７０１には、第一の流路７０３、第二の流路７０４、第三の流路７０５、第四の流路７０６が形成されている。各流路は、第一の交差部７０７、第二の交差部７０８、第三の交差部７０９で交差している。
【００６６】
バルブ基板７０２には、第一のバルブ７１０、第二のバルブ７１１、第三のバルブ７１２が形成されている。また貫通穴７１３〜７１７が形成されている。貫通穴７１６は、チューブ（不図示）を介して、送液手段であるＨＰＬＣ用ポンプ（不図示）に接続されている。貫通穴７１７は、チューブ（不図示）を介して、分析部であるＨＰＬＣ用カラム（不図示）に接続されている。
【００６７】
各部の寸法の例を以下に説明する。流路基板はパイレックス（登録商標）ガラスよりなり、その厚さは５００μｍである。バルブ基板の主材料はシリコンであり、その厚さは７００μｍである。流路基板に形成される流路の幅は１００μｍ、深さは５０μｍである。バルブ基板に形成される貫通穴は直径１００μｍである。バルブ内の太い流路で形成される領域の直径は３００μｍである。バルブを形成する平板５０１は直径２００μｍ、厚さ５μｍで、バネ５０２は長さ５０μｍ、厚さ５μｍ、幅１０μｍである。流路５０５の長さ、すなわち変位のない状態の平板５０１と流路５０３の距離は、第一のバルブ７１０と第三のバルブ７１２に関しては５μｍであり、第二のバルブ７１１に関しては７．５μｍである。
【００６８】
室温で水を流した場合の各バルブの閾値流量は、第一のバルブ７１０と第三のバルブ７１２に関しては約６０μｌ／ｍｉｎであり、第二のバルブに関しては約３００μｌ／ｍｉｎである。
【００６９】
流路基板は、フォトリソグラフィとＨＦ（ふっ酸）溶液によるエッチングにより作製する。バルブ基板は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板及びシリコン基板をマイクロマシーニング技術を用いて加工し、熱融着法により接合することにより作製する。上のように作製した流路基板とバルブ基板を陽極接合法を用いて接合することにより、図７に示した流体搬送装置が完成する。
【実施例２】
【００７０】
次に、図７の装置を用いて、ＨＰＬＣ（ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｌｉｑｕｉｄ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）により、混合溶液を分離する例を示す。
第一の液体である移動相溶液として、リン酸緩衝液とメタノールを７５：２５に混合した溶液（以下溶液Ａとする。）を用意する。また、第二の液体である分析対象サンプル溶液としては、安息香酸、サリチル酸、フェノールを１００ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ＝７．０；ＫＨ2 ＰＯ4 −Ｎａ2 ＨＰＯ4 ）に溶解させた混合水溶液（以下、溶液Ｂとする。）を用意する。また、分離部としては、ＯＤＳ（オクタデシル化シリカ）カラムを用いた逆相クロマトグラフィーカラムを用い、紫外光吸収検出器によって、分離された各成分の検出を行う。
【００７１】
分離部へ搬送する溶液Ｂの量を変えて、三種類の分析を実施する。
（ａ）第一の交差部と第二の交差部間の第二の液体を搬送する例
まず、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部を溶液Ａで満たす。すなわちＨＰＬＣ用ポンプ（不図示）を用いて、５０μｌ／ｍｉｎの流量で、溶液Ａを貫通穴７１６から送液する。この状態では、バルブ７１０〜７１２は開状態のままであり、一定時間の送液後、流路７０３〜７０６貫通穴７１３〜７１７は溶液Ａで満たされる。次に、ＨＰＬＣ用ポンプのパージバルブ（不図示）を用いて圧力を開放することにより、バルブ７１０〜７１２を再び開状態に戻す（以上の操作により、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部が溶液Ａで満たされ、第一から第三のバルブは、開状態となる。）。
【００７２】
次に、貫通穴７１３にチューブ（不図示）を介して、シリンジポンプ（不図示）を接続する。該シリンジポンプを用いて、溶液Ｂを貫通穴７１３から流量２８０μｌ／ｍｉｎで送液する。これによりバルブ７１２は直ちに閉状態となり、溶液Ｂは図２（ａ）に示した経路で送液される。
【００７３】
次に、ＨＰＬＣ用ポンプ（不図示）を用いて、５００μｌ／ｍｉｎの流量で、溶液Ａを貫通穴７１６から送液する。これにより、バルブ７１０、バルブ７１２は直ちに閉状態となり、交差部７０７と交差部７０８の間にあった溶液Ｂが切り出され、貫通穴７１７に接続された分析部（ＨＰＬＣカラム）に搬送される。
【００７４】
紫外光吸収検出器によって、ＨＰＬＣカラムにより分離された各成分の検出を行う。前記紫外光の波長は２８０ｎｍである。その結果、安息香酸、サリチル酸、フェノールの溶離時間の差に基づいた３本の明瞭な出力信号ピークを得ることができる。
【００７５】
（ｂ）第二の交差部と第三の交差部間の第二の液体を搬送する例
まず、上記（ａ）と同様に、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部を溶液Ａで満たす。
【００７６】
次に、貫通穴７１５にチューブ（不図示）を介して、シリンジポンプ（不図示）を接続する。該シリンジポンプを用いて、溶液Ｂを貫通穴７１５から流量２８０μｌ／ｍｉｎで送液する。これにより、バルブ７１０は直ちに閉状態となり、溶液Ｂは図２（ｃ）に示した経路で送液される。
【００７７】
次に、ＨＰＬＣ用ポンプ（不図示）を用いて、５００μｌ／ｍｉｎの流量で、溶液Ａを貫通穴７１６から送液する。これにより、バルブ７１１、バルブ７１２は直ちに閉状態となり、交差部７０８と交差部７０９の間にあった溶液Ｂが切り出され、貫通穴７１７に接続された分析部（ＨＰＬＣカラム）に搬送される。
【００７８】
上記（ａ）と同様に、ＨＰＬＣカラムにより分離された各成分の検出を行うと、上記（ａ）と比較してＨＰＬＣカラムに搬送される溶液Ｂの量が多いので、信号強度が大きくなる。
【００７９】
（ｃ）第一の交差部と第三の交差部間の第二の液体を搬送する例
まず、上記（ａ）及び（ｂ）と同様に、第一から第四の流路、第一から第三の交差部、第一から第三のバルブ、分析部を溶液Ａで満たす。
【００８０】
次に、貫通穴７１４にチューブ（不図示）を介して、シリンジポンプ（不図示）を接続する。該シリンジポンプを用いて、溶液Ｂを貫通穴７１４から流量５０μｌ／ｍｉｎで送液する。この送液条件では、バルブ７１０、バルブ７１２は開状態のままであり、溶液Ｂは図２（ｅ）に示した経路で送液される。
【００８１】
次に、ＨＰＬＣ用ポンプ（不図示）を用いて、５００μｌ／ｍｉｎの流量で、溶液Ａを貫通穴７１６から送液する。これにより、バルブ７１０、バルブ７１１、バルブ７１２，は直ちに閉状態となり、交差部７０７と交差部７０９の間にあった溶液Ｂが切り出され、貫通穴７１７に接続された分析部（ＨＰＬＣカラム）に搬送される。
【００８２】
上記（ａ）及び（ｂ）と同様に、ＨＰＬＣカラムにより分離された各成分の検出を行うと、上記（ｂ）と比較してＨＰＬＣカラムに搬送される溶液Ｂの量が多いので、信号強度がさらに大きくなる。
【実施例３】
【００８３】
実施例２と同様に、図７で示した分析装置を利用し、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ（Ｇｌｕｔａｍａｔｅ ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ）、乳酸デヒドロゲナーゼ（Ｌａｃｔａｔｅ ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ）、エノラーゼ（Ｅｎｏｌａｓｅ）、アデニル酸キナーゼ（Ａｄｅｎｙｌａｔｅ ｋｉｎａｓｅ）、チロクロームｃ（ｃｙｔｏｃｈｒｏｍｅ ｃ）の５種類のタンパク溶液をＨＰＬＣにより分離分析する。
【００８４】
第一の液体としては、リン酸緩衝液とメタノールを７５：２５に混合した溶液を用意する。第二の液体としては、前記５種類のタンパク質を０．３Ｍ ＮａＣｌを含む５０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ＝０．７）に溶解させた混合水溶液（各タンパク質の終濃度：１．５ｍｇ／ｍＬ）を用意する。分析部としては、シリカ系のＧＦＣ（サイズ分離）モードのＨＰＬＣカラムを用いる。また、分離したタンパク質の検出には、紫外光吸収検出器（波長２８０ｎｍ）を用いる。
【００８５】
実施例２と同様に、搬送量の異なる三種類の分析を行う。いずれの場合も、上記５種類のタンパク質の分子量に相関する溶離時間の差に基づく５本の明瞭な信号出力ピークを得ることができる。また、それぞれの場合ごとに、ＨＰＬＣカラムの搬送した試料の量に応じた信号強度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の流体搬送装置の一実施形態を示す概念図である。
【図２Ａ】本発明の流体搬送方法を一実施形態を示す概念図である。
【図２Ｂ】本発明の流体搬送方法を一実施形態を示す概念図である。
【図３】本発明の流体半装置の一実施形態を示す概念図である。
【図４】本発明の流体半装置の一実施形態を示す概念図である。
【図５】液体が流れることによって駆動するバルブの一実施形態を示す概念図である。
【図６】液体が流れることによって生じる圧力差によりバルブが駆動する工程を示す概念図である。
【図７】本発明の液体搬送装置の実施例を示す概念図である。
【図８】従来の液体の搬送方法を示す概念図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０１ 第一の流路
１０２ 第二の流路
１０３ 第三の流路
１０４ 第四の流路
１０５ 第一の交差部
１０６ 第二の交差部
１０７ 第三の交差部
１０８ 第一のバルブ
１０９ 第二のバルブ
１１０ 第三のバルブ
１１１ 送液手段
１１２ 分析部
１１３ 第四の流路のうち第一の交差部と第二の交差部に分画された部分
１１４、１１６、１１８、１２０、１２１、１２３ 第二の液体
１１５、１１９、１２２ 第一の液体
１１７ 第四の流路のうち第二の交差部と第三の交差部に分画された部分
３０１、３０２、３０３、４０１、４０２、４０３ バルブ
３０４、４０４ 送液手段
３０５、４０５ 分析部
４０６、４０７ 交差部
５００ バルブ
５０１ 遮蔽部
５０２ バネ
５０３、５０４、５０５ 流路
７０１ 流路基板
７０２ バルブ基板
７０３ 第一の流路
７０４ 第二の流路
７０５ 第三の流路
７０６ 第四の流路
７０７ 第一の交差部
７０８ 第二の交差部
７０９ 第三の交差部
７１０ 第一のバルブ
７１１ 第二のバルブ
７１２ 第三のバルブ
７１３、７１４、７１５、７１６、７１７ 貫通穴
８０１ サンプリングバルブ
８０２ 圧力発生源
８０３ ＨＰＬＣカラム
８０４ 試料ループ流路
８０５ 分析用流路
８０６ 液体試料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流すための流路と、前記流路の途中に位置し前記流体の流れを制御するためのバルブと、を備えた流体搬送装置であって、前記流路は、第１の流路、第２の流路及び第３の流路と、これら３つの流路の一端が第４の流路に接続された少なくとも４つの流路からなり、少なくとも第１乃至第３の各流路の途中に前記バルブを備えると共に、前記バルブは、前記流路に流体が流れたときに前記バルブの上流側と下流側との間に生じる圧力差に応じて作動するものであり、前記圧力差が所定の値未満のとき各バルブは、流体を通過させ、前記圧力差が所定の値以上のときは流体の流れを遮断し、前記所定の値は、各バルブに応じて設定されていることを特徴とする流体搬送装置。
【請求項２】
前記バルブは、所定の方向に流体が流れるときはこれを通過させ、前記所定の方向と逆方向に流れるときは、前記圧力差が前記所定の値未満のときは通過させ、前記圧力差が前記所定の値以上のときは流体の流れを遮断することを特徴とする請求項１記載の流体搬送装置。
【請求項３】
前記第４の流路には、一端に送流手段が接続され、他端に流体の分析手段が接続されていることを特徴とする請求項１記載の流体搬送装置。
【請求項４】
流体を流すための流路と、前記流路の途中に位置し前記流体の流れを制御するためのバルブと、を備えた流体搬送装置を用いた流体搬送方法であって、前記流路は、第１の流路、第２の流路及び第３の流路と、これら３つの流路の一端が第４の流路に接続された少なくとも４つの流路からなり、少なくとも第１乃至第３の各流路の途中に前記バルブを備えると共に、前記バルブは、前記流路に流体が流れたときに前記バルブの上流側と下流側との間に生じる圧力差に応じて作動するものであり、前記圧力差が所定の値未満のとき各バルブは、流体を通過させ、前記圧力差が所定の値以上のときは流体の流れを遮断し、前記所定の値は、各バルブに応じて設定されている前記流体搬送装置を用意する工程と、前記第４の流路の一端より、第１の流体を導入し、前記第１乃至第４の流路を第１の流体で満たす工程と、前記第１乃至第３の流路の、前記第４の流路に接続された一端とは逆の他端の一つから、第２の流体を導入し、第２の流体を導入した他端を備えた流路と、これとは別の第１乃至第３の流路の少なくとも一つ及び、第４の流路の前記他端を備えた流路との第１の交差部と前記別の第１乃至第３の流路の少なくとも一つとの第２の交差部との間を第２の流体で満たす工程と、前記第４の流路の一端より第１の流体を導入し、前記第１の交差部と第２の交差部との間の第２の流体を第４の流路の他端に搬送する工程とを有することを特徴とする流体搬送方法。
【請求項５】
前記第４の流路の一端からの第１の流体の導入を、前記一端に接続した送流手段を用いて行うことを特徴とする請求項４に記載の流体搬送方法。
【請求項６】
前記第４の流路の他端には、分析手段が接続され、第１の交差部と第２の交差部との間の第２の流体を前記分析手段に搬送することを特徴とする請求項４に記載の流体搬送方法。
【請求項１】
流体を流すための流路と、前記流路の途中に位置し前記流体の流れを制御するためのバルブと、を備えた流体搬送装置であって、前記流路は、第１の流路、第２の流路及び第３の流路と、これら３つの流路の一端が第４の流路に接続された少なくとも４つの流路からなり、少なくとも第１乃至第３の各流路の途中に前記バルブを備えると共に、前記バルブは、前記流路に流体が流れたときに前記バルブの上流側と下流側との間に生じる圧力差に応じて作動するものであり、前記圧力差が所定の値未満のとき各バルブは、流体を通過させ、前記圧力差が所定の値以上のときは流体の流れを遮断し、前記所定の値は、各バルブに応じて設定されていることを特徴とする流体搬送装置。
【請求項２】
前記バルブは、所定の方向に流体が流れるときはこれを通過させ、前記所定の方向と逆方向に流れるときは、前記圧力差が前記所定の値未満のときは通過させ、前記圧力差が前記所定の値以上のときは流体の流れを遮断することを特徴とする請求項１記載の流体搬送装置。
【請求項３】
前記第４の流路には、一端に送流手段が接続され、他端に流体の分析手段が接続されていることを特徴とする請求項１記載の流体搬送装置。
【請求項４】
流体を流すための流路と、前記流路の途中に位置し前記流体の流れを制御するためのバルブと、を備えた流体搬送装置を用いた流体搬送方法であって、前記流路は、第１の流路、第２の流路及び第３の流路と、これら３つの流路の一端が第４の流路に接続された少なくとも４つの流路からなり、少なくとも第１乃至第３の各流路の途中に前記バルブを備えると共に、前記バルブは、前記流路に流体が流れたときに前記バルブの上流側と下流側との間に生じる圧力差に応じて作動するものであり、前記圧力差が所定の値未満のとき各バルブは、流体を通過させ、前記圧力差が所定の値以上のときは流体の流れを遮断し、前記所定の値は、各バルブに応じて設定されている前記流体搬送装置を用意する工程と、前記第４の流路の一端より、第１の流体を導入し、前記第１乃至第４の流路を第１の流体で満たす工程と、前記第１乃至第３の流路の、前記第４の流路に接続された一端とは逆の他端の一つから、第２の流体を導入し、第２の流体を導入した他端を備えた流路と、これとは別の第１乃至第３の流路の少なくとも一つ及び、第４の流路の前記他端を備えた流路との第１の交差部と前記別の第１乃至第３の流路の少なくとも一つとの第２の交差部との間を第２の流体で満たす工程と、前記第４の流路の一端より第１の流体を導入し、前記第１の交差部と第２の交差部との間の第２の流体を第４の流路の他端に搬送する工程とを有することを特徴とする流体搬送方法。
【請求項５】
前記第４の流路の一端からの第１の流体の導入を、前記一端に接続した送流手段を用いて行うことを特徴とする請求項４に記載の流体搬送方法。
【請求項６】
前記第４の流路の他端には、分析手段が接続され、第１の交差部と第２の交差部との間の第２の流体を前記分析手段に搬送することを特徴とする請求項４に記載の流体搬送方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−７８２７６（Ｐ２００６−７８２７６Ａ）
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６１３８０（Ｐ２００４−２６１３８０）
【出願日】平成１６年９月８日（２００４．９．８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月８日（２００４．９．８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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