液体搬送機構
【課題】静電力を用いて粒状の液体を搬送する際、異なった液量の粒状の液体を搬送するためには、搬送する液量ごとに、その液量に適した大きさの電極を準備する必要があった。
【解決手段】電極が搬送可能な粒状の液体の液量範囲を広くする電極形状により、異なった液量の複数の粒状の液体を搬送する液体搬送機構を提供する。
【効果】一のサイズの電極で搬送可能な液体の液量範囲が広げ、異なった液量の粒状の液体を搬送することができる。
【解決手段】電極が搬送可能な粒状の液体の液量範囲を広くする電極形状により、異なった液量の複数の粒状の液体を搬送する液体搬送機構を提供する。
【効果】一のサイズの電極で搬送可能な液体の液量範囲が広げ、異なった液量の粒状の液体を搬送することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料中に含まれる成分量を検出する分析であって、搬送少量の試料の分析に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料中に含まれる成分量を検出する分析装置として、ハロゲンランプ等からの白色光を試料溶液に照射し、試料溶液を透過してきた光を回折格子で分光して必要な波長成分を取り出し、その吸光度を割り出すことで目的の成分量を測定する分光分析装置が広く用いられている。あるいは、白色光を回折格子で分光した後、試料溶液に照射する場合もある。これらの分析装置においては、従来、プラスチックやガラスの反応容器内に試料と試薬を分注し、これらを混合して試料溶液とした物に光を照射し、成分量を測定していた。
【０００３】
しかし近年、試薬コストの削減や、環境への負荷低減のため、分析に用いる試料溶液の微少量化が求められており、従来方式での試料溶液微少量化では液の取り扱いが困難になり、分注、混合時に発生する気泡等により正確な測定ができなくなるという問題もあった。このため、微少量の液体を的確に搬送する技術が求められていた。
微少量の液体を搬送する一つの方式として、基板に形成された電極上の液体を電気的な制御により搬送する方式が上げられる。この方式には一般的に次の二つの方式が用いられている。
【０００４】
一つ目の方式は、複数の電極を形成した二つの対向する基板間に搬送する液体を挟みこみ、二つの対向する基板間の表面に沿って配置された電極に電圧を印加することで、液体を駆動する方式（例えば（特許文献１））である。この方式では、通常、片方の基板上に液体を搬送させる液体搬送路に沿って多数の電極が形成され、もう一方の基板上にほぼ一面にグランドに接続された一つの電極を備える。液体がいくつかの電極上にまたがって静置している状態で液体下部の電極の一つに電圧を印加すると、電気毛管現象（例えば（特許文献２））により電圧を印加した電極上の液体の濡れ性が良くなり、最終的にその電圧を印加した電極の真上にその粒状の液体が搬送する。これを繰り返し搬送する。
【０００５】
もう一つの方式として、多数の電極を有した一つの基板の上に搬送する液体を供給し、液体付近の電極に電圧を印加して、液体を駆動する方式（例えば（特許文献３））がある。多数の電極は液体を搬送させる液体搬送路に沿って配置される。液体の下部に存在する電極と液体付近の電極との間に電界を形成し、電界の力を利用し、駆動させる。これを繰り返し搬送する。
【０００６】
これらの両方式とも微少量の液体を搬送する。また二つの微少量の液体同士を同じ電極上に搬送することにより混合させることも可能であり、さらには一つの微少量の液体を二つに分割することも可能である。このように、両方式とも電極を配置した基板上で電圧印加する電極を切り替えることで微量液体を搬送する。（このような搬送の駆動力を、以下、静電力という。）このようなシステムの利点は、周囲が壁に囲まれた容器に比べ、単一もしくは二枚の基板を利用するため気泡の影響を受けにくいことが挙げられる。
【０００７】
基板上での分析システムを考案したものとしての報告もなされている（例えば[非特許文献１]及び[非特許文献２]）。
上記文献記載の分析システム例では、基板上に試料を導入する試料導入部、試薬と混合する混合部、測定のための測定部、試料溶液を排出する排出部が存在し、各部は多数の電極から形成される液体搬送路で結ばれている。そして、試料導入部から導入された試料は、液体搬送路を搬送され、混合部において試薬と混合され反応液となり、測定部で成分を測定後、再び同じ液体搬送路を搬送され、排出部にて排出される。
【０００８】
なお、静電力により液体を搬送させるために用いる電極の形状としては、例えば、相互にはめ合わされる三角形電極列（例えば（特許文献４））や凸状部分と凹状部分とを有する電極対や山形電極（例えば（特許文献５））が報告されている。また、互いに噛合う関係の突起部を各々有する複数の電極（例えば（特許文献６））が報告されている。また、突起部分が設けられた電極であって、隣接する電極の凹部へそれら突起部分が入り込む形状とすることが報告されている（例えば（特許文献７））。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０-２１６３２４号公報
【００１０】
【特許文献２】特開２００４-０００９３５号公報
【特許文献３】特開平１０-２６７８０１号公報
【特許文献４】米国特許第４６３６７８５号公報
【特許文献５】米国特許第４５６９５７５号公報
【特許文献６】米国特許６５６５７２７号公報
【特許文献７】特開２００４-３３６８９８号公報
【非特許文献１】R. B. Fair et al. "Electrowetting-based On-Chip Sample Processing for Integrated Microfluidics" IEEE Inter. Electron Devices Meeting ２００３
【非特許文献２】Vijay Srinivasan et al. "Clinical diagnostics on human whole blood、 plasma、 serum、 urine、 saliva、 sweat、 and tears on a digital microfluidic platform" μTAS ２００３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
静電力を用いて粒状の液体を流通し、液体中に含まれる成分量を検出する装置等では、試料溶液である液体の量は、分析システム内を搬送する途中の他の試薬等との混合等によって、変化することが想定される。そして、試料の量、混合される試薬の量、及び、試薬が混合される回数は、分析項目により複数の組み合わせが想定される。以上より、静電力で液体を搬送する分析システムでは、異なった液量の粒状の液体が、複数存在し、搬送されることが想定される。しかし、液体搬送路を形成する複数の電極それぞれが搬送可能な粒状の液体の量は、電極の大きさに依存する可能性が高く、通常、搬送する粒状の液体の量に合わせて電極の大きさが決定される。そのため、電極上にその電極に見合った液量から大きく異なった液量の粒状の液体が送られて来た場合、それらをスムーズに搬送することは難しくなるこという課題が想定される。このような課題に対応するためには、搬送する液量ごとに、その液量に適した大きさの電極を準備することが考えられるが、上記の通り搬送される粒状の液体は様々な量であるため、そのいずれをも確実に搬送することは難しい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための手段として、電極が搬送可能な粒状の液体の液量範囲を広くする電極形状により、異なった液量の複数の粒状の液体を搬送する液体搬送機構を提供する。この機構により、一定範囲の液量において、搬送する液量毎にサイズの違う電極を準備することなく、異なった液量の複数の粒状の液体を搬送することができる。
【００１３】
具体的には、多数の電極それぞれの形状を、少なくとも一部の電極において、液体の搬送方向での一方の端部と他方の端部との各々に凸部と凹部との双方を具備するものとする。その上で、一の電極の凸部の先端部が隣接する電極の凹部に入り込むように各々の電極を配置し、かつ、凸部の幅が狭くなる方向に向かって、隣接する電極の長手方向での中心線を越えるような形状とする。
【発明の効果】
【００１４】
静電力を用いて粒状の液体を搬送し、液体中に含まれる成分量を検出する分析装置等について、搬送可能な粒状の液体の液量範囲を広くすることができる。すなわち、一定範囲の液量において、搬送する液量毎に大きさの違う電極を準備することなく、異なった液量の粒状の液体を搬送することができる。これにより、試料溶液の微少量化に対応した装置を安価に、しかも、小型に構成することができる。
【実施例１】
【００１５】
図１から図３は液体搬送基板の構成の例を示す略図である。図１は基板の内部構成を示す略図であり、(a)は立体的に構成を説明するための図であり(b)は部分断面図である。（以下、図９、図１４、図１７については図１（ｂ）に対応する部分断面図のみを示す。）図２はA-A断面における断面図（図中の正面の方向から見た図）を、図３はB-B断面における断面図（図中の側面の方向から見た図）を表している。本実施例での液体搬送基板は、大きく分けて下側の第１の基板１と上側の第２の基板２から構成されている。
【００１６】
第１の基板１と第２の基板２は、後述する液体搬送、及び、試料中に含まれる成分量検出のために、絶縁物かつ必要な波長の光を透過する材質を用いている。このような材質は、例えば実質的に透明なものを使用できる。具体的にはガラスやプラスチック等でもよい。図１及び図２に於いて、第１の基板１には、測定部４と測定部４を含む液体搬送路３とを形成する複数の第１の電極５が構成され、第２の基板２には、複数の第１の電極５と対面する領域に第２の電極６が構成される。第１の電極５は、様々な形状を取ることが出来る。具体的には図１０以降で説明する形状を想定するが、図面の簡単のため、図１０から図１３までを除いては正方形に簡略化して説明する。第１の電極５は図１に示されたような配列を構成するが、この配列は一端の電極５１、他端の電極５２、一端の電極５１と他端の電極５２との間に配置される中間電極の群５３からなる。第１の電極５と第２の電極６は、通常第１の基板１もしくは第２の基板２の表面に薄膜として堆積された透明導電膜をパターンニングして形成され、やはり薄膜として堆積された光を透過する絶縁膜により覆われており、さらに絶縁膜の表面は光を透過する撥水膜で覆われている。電極、絶縁膜及び撥水膜は非常に薄いため、本実施例で使用する図では、電極のみが基板に埋め込まれたような形状で表すことにする。絶縁膜及び撥水膜は非常に薄いと述べたが、通常５０ｎm程度から５μｍ程度であることが望ましい。この範囲は、製造上の厚さ精度を考慮すると５０nm程度以上の厚さが必要であり、また５μm程度よりも厚くなると、電極と粒状の液体の距離が大きすぎ、粒状の液体を搬送するために十分な静電力を得ることが難しくなるため、搬送のためには高電圧の印加が必要となることによるものである。なお、ここでいう程度とは、製造上の誤差程度の範囲を指す。
試料や試薬などの液体を導入するための導入口７と、前記液体を排出する排出口８は、第２の基板２に設けられている。
【００１７】
第１の基板１と第２の基板２は、一定の間隔を保って実質的に平行に向かい合わせるためのスペーサ９を挟み込んで固定されており、スペーサ９には、第１の基板１と第２の基板２との間の空間をシールする側壁１０を兼ねた部分もある。ここで実質的に平行とは、平行と同一視できる程度の平行性をいう。この時、第１の基板１と第２の基板２は、第１の電極５が形成された面と第２の電極６が形成された面とが向かい合うように固定されている。
【００１８】
第１の電極５からは、電圧を印加する導電手段としての配線（導線）１１が引き出され、側壁１０を通り越して外部に設けた配線接続部材たるパッド１２に電気的に接続されている。このパッドは、外部の電源と接続するためのものである。第２の電極６からは、電圧を印加する導電手段としての配線１３が引き出され、側壁１０を通り越して外部に設けた配線接続部材たるパッド１４に電気的に接続される。ここで、第２の電極６は第１の基板１に向き合う第２の基板２の面の一部に構成されている。具体的には、第２の基板における、第１の基板上の第１の電極が配置される領域と対面する部位を含む領域に構成されている。パッド１２及びパッド１４には、図３に示すように配線部材１５を接続し、外部の電源を含む制御装置１６に接続されている。
【００１９】
ここで、図１７に示すように、第２の電極を第２の基板略全面に設けることもできる。すなわち、第２の基板２上の第１の基板と向き合う面の全面に第２の電極６を設け、第２の電極６の表面を覆っている絶縁膜１０３にエッチング等で窓１０１を加工し、配線接続部材たるパッド１４の領域を設ける。このパッド１４は第２の電極６のむき出しとなった部分であり、絶縁膜１０３は第２の電極６の第１の基板と向き合う面のうちパッド１４の領域以外の領域に設けられることとなる。このような構成にすることにより、導電手段としての配線を意識することなく、パッド１４に相当する領域を確保し、容易に液体搬送用の基板を作成することができる。パッド１２及びパッド１４には、図３に示すものと同様に配線部材１５を接続し、外部の電源を含む制御装置１６に接続されている。
【００２０】
図１８は、主として第２の電極６のパッド１４にあたる領域を第１の基板側から見た部分拡大図である。図１８の（ａ）は、第２の電極６から引き出された配線１３が配線接続部材たるパッド１４に接続された図１に対応する場合を示し、図１８の（ｂ）は、第２の電極６が第２の基板２全面に設けられ、電極の表面を覆っている絶縁膜１０３にエッチング等で窓１０１を加工し、第２の電極をむき出すことにより配線接続部材たるパッド１４の領域を設けた図１７に対応する場合を示している。
【００２１】
図４を用い、本実施例での試料や試薬などの液体を導入、搬送、排出方法の例を説明する。図４の（１）から（１２）は、図２と同じ断面を用い、手順を時系列で示している。第１の電極５は、それぞれスイッチ１７を介して電源１８に接続されており、電源１８の対極側は第２の電極６に接続されている。図４の（１）において、導入口７の上部には、試料や試薬などの液体１９を吸引したディスペンサ２０が待機している。図４の（２）において、ディスペンサ２０の先端部分が導入口７から第１の基板１と第２の基板２の間の空間２１内に入り、導入口７の下に配置されている第１の電極５’のわずかに上で停止する。具体的には、ディスペンサ２０の先端部分が第１の電極５の上部に位置する撥水膜の近傍に位置し、かつ撥水膜に接しない程度の位置で停止する。同時に第１の電極５’に接続されたスイッチ１７が閉になり、第１の電極５’と第２の電極６との間に電圧が印加される。図４の（３）において、ディスペンサ２０内の液体１９を吐出すると、液体１９は第１の電極５’と第２の電極６との間に静電力で保持され、粒状の液体２２となる。粒状の液体２２は、第１の基板１と第２の基板２の間に挟まれた状態で保持されているため、つぶされた形状になっている。図４の（４）において、ディスペンサ２０を退避する。
【００２２】
図４の（５）から（９）において、スイッチ１７を左から右方向に順次開閉を切り替えることによって、電圧が印加される第１の電極５が、左から右方向に順次切り替わり、粒状の液体２２は第１の電極５’の位置から、排出口８の下に配置されている第１の電極５”の位置まで搬送される。図４の（１０）において、待機していた、粒状の液体２２を吸引するためのディスペンサ２３の先端部分が、排出口８から第１の基板１と第２の基板２の間の空間２１内に入り、排出口８の下に配置されている第１の電極５”のわずかに上で停止する。具体的には、ディスペンサ２０の先端部分が第１の電極５の上部に位置する撥水膜の近傍に位置し、かつ撥水膜に接しない程度の位置で停止する。同時に前記第１の電極５”に接続されたスイッチ１７が開になり、第１の電極５”と第２の電極６との間に印加されていた電圧が解除される。図４の（１１）において、第１の電極５”上の粒状の液体２２がディスペンサ２３により廃液２４として吸引される。図４の（１２）において、ディスペンサ２３が退避し液体搬送が終了する。
【００２３】
前述のスイッチ１７の開閉時、一度スイッチ１７が閉になり第１の電極５に電圧が印加されると、その後スイッチ１７を開にしても、第１の電極５の上面部分の絶縁膜や撥水膜が部分的に帯電したままになる場合がある。それは、絶縁膜や撥水膜の材質による特性や厚さによるが、その場合、図５のような回路で第１の電極５を第２の電極６と同電位にするか、図６のような回路にし、第１の電極５に瞬間的に(スイッチを開とする前後に一時的に)逆電位を印加することにより解決することができる。
【００２４】
本実施例のように微少量の液体を搬送する場合、その途中で粒状の液体が蒸発して体積が変化し、成分濃度が変化する可能性がある。それを防止するため、場合によって第１の基板１と第２の基板２の間の空間２１内にオイルを入れ、そのオイル中に液体を導入して、粒状の液体２２を搬送する。使用するオイルには、主にシリコーン系のオイルとフロロカーボン系があるが、粒状の液体２２の成分が極力オイルに溶け込まないオイルを選択することが必要である。
【００２５】
次に、前述の液体搬送基板により、試料中に含まれる成分量を検出する方法を、図７を用いて説明する。図７は、図２で示す液体搬送路３と測定部４とを形成する複数の第１の電極５の中の一部である測定部４の周辺を示す。測定部４の電極上には、前述の液体搬送手順により、試料である粒状の液体２２が導入されている状態を示している。
液体搬送基板外部には、光２５を照射する光源２６と、測定部４の電極を介して透過してきた光を受光して電気信号に変換する受光部２７が計測部２８として配置されている。
【００２６】
本実施例による成分量検出方法は、大きく３通りある。１つ目の検出方法は、試料内の特定成分により、光の特定波長の減衰量を測定する方法である。光源２６から出射された光２５は、第２の基板２と第２の電極６を透過し、粒状の液体２２に照射される。光２５は、粒状の液体２２に含まれる成分量により特定の波長領域が減衰され、第１の基板１と第１の電極５を透過し、受光部２７で受光される。受光部で受光した光２５の減衰量を計測することにより、試料内の成分量を検出することができる。一般的には特定の２波長の光の減衰量を比較することにより試料内の成分量を割り出すことが多い。
【００２７】
２つ目の検出方法は、照射した光により試料内の特定成分が発した蛍光量を測定することにより成分量を測定する方法である。光源２６から出射された光２５は、第２の基板２と第２の電極６を透過し、粒状の液体２２に励起光として照射される。粒状の液体２２には、目的の成分量に比例して蛍光物質が含まれており、照射された光２５により励起され蛍光を発する。その蛍光量を受光部２７で受光し測定することにより、目的の成分量を計測することができる。このとき、励起光として照射される光２５の波長と、蛍光物質から発する蛍光の波長は異なるように設定されており、フィルタ等の波長を分離するための機構、若しくは光２５をパルス状に時分割して照射し、照射されていない時間に蛍光を計測する等で、励起光と蛍光を分離するようにしている。
【００２８】
３つ目の検出方法は、試料から発する発光を計測する方法である。この場合光２５と光源２６は必要なく、単に粒状の液体２２から発する発光量を受光部２７で受光し測定する。
以上、液体搬送基板を用い、試料や試薬などの液体を導入口７から導入し、液体搬送路３を搬送して、途中、測定部４で成分量を計測し、排出口８から排出する一連の動作を述べた。
【００２９】
続いて、電極が搬送可能な粒状の液体の液量範囲を広くする電極形状について説明する。
図８の（ａ）から（ｃ）に、第１の電極５を実質的な正方形に限定した場合の当該電極と粒状の液体２２との大きさの関係を平面図で示す。図８の（ａ）は、第１の電極５の大きさに対する粒状の液体２２の大きさが適している状態を示す。第１の電極５’に電圧を印加すると、粒状の液体２２はより多くの面積が、電圧が印加された電極の上に掛かろうとする力が働く。この力を第１の静電力と言うことにする。すなわちこの場合は図８の（ａ）のように、その中心が第１の電極５’の中心に概略一致する状態になる。次に、この状態から隣の電極５’”に粒状の液体２２を搬送するために、第１の電極５’に印加した電圧を切り、隣の電極５’”に電圧を印加する。すると、搬送前の状態のときに、粒状の液体２２があらかじめ隣の電極５’”にオーバラップして掛かっている部分（図８の（ａ）にハッチングして示した部分）の円弧の部分は、その下側にある第１の電極５に印加された電圧により、接触角が変化して小さくなる。粒状の液体２２の、接触角が小さくなった円弧の部分と、接触角が小さくなっていない円弧の部分との間に、粒状の液体２２を接触角が小さい方向に搬送する力が発生する。この力を第２の静電力と言うことにする。粒状の液体２２を搬送するためには、第１の静電力と第２の静電力が必要である。粒状の液体２２が隣の電極５’”にオーバラップして掛かっている部分の円弧の長さが、同じ粒状の液体２２の、オーバラップして掛かっていない部分の円弧の長さに対して長いほど、粒状の液体２２が隣の電極５’”に搬送するための力も大きくなる。よって、粒状の液体２２が隣の電極５’”上に搬送するには、搬送前の状態のときに、粒状の液体２２が図８の（ａ）にハッチングして示した部分のように、隣の電極５’”にオーバラップして掛かっていることが必要である。
【００３０】
図８の（ｂ）は、第１の電極５の大きさに対する粒状の液体２２の大きさが小さい場合を示す。この場合、粒状の液体２２は隣の電極５’”にほとんど掛かっていないため、隣の電極５’”に搬送するための力が得られず、搬送することは不可能である。
【００３１】
図８の（ｃ）は、第１の電極５の大きさに対する粒状の液体２２の大きさが大きい場合を示す。この場合、図８の（ａ）に比べて隣の電極５’”にオーバラップして掛かっている部分の円弧の長さは略同じであるが、オーバラップして掛かっていない部分の円弧の長さが、粒状の液体２２の大きさに比例して長くなっており第２の静電力が小さい。しかし、図８の（ｄ）の状態になるまでは搬送するが、この時点から第２の静電力は働かなくなり、搬送先の第１の電極５のほとんどが粒状の液体２２内に含まれてしまっているため、第１の静電力も働かず、これ以上の搬送は難しい。
【００３２】
以下、電極サイズが１辺４ｍｍ、第１の基板１と第２の基板２の距離が０．５ｍｍの時に、６μｌ、１２μｌ、及び、３０μｌの粒状の液体をそれぞれ移動実験した結果を一例として述べる。最初に、粒状の液体が６μｌの場合、平面から見た時の粒状の液体の直径はおよそφ４ｍｍで、図８（ｂ）のように電極にほぼ内接した。この場合、印加する電極を隣に変えても、粒状の液体２２に動きはなかった。次に、粒状の液体２２が１２μｌの場合、平面から見た時の粒状の液体２２の直径はおよそφ５．５ｍｍで、図８（ａ）のように電極にほぼ外接した。この場合、印加する電極を隣に変えると、粒状の液体２２は電圧を印加した隣の電極上にスムーズに移動した。最後に、粒状の液体２２が３０μｌの場合、平面から見た時の粒状の液体２２の直径はおよそφ８．７ｍｍで、図８（ｃ）のように、隣の電極上まで大きくはみ出して配置された。この場合、印加する電極を隣に変えると、粒状の液体２２は、電圧を印加した隣の電極の方に移動するが、図８（ｄ）のところまで移動した時点で動きを止めてしまう。
【００３３】
第１の電極５が概略正方形の場合、第１の電極５の大きさに適した粒状の液体２２の大きさは、粒状の液体２２の物理的な特性や、第１の電極５に印加する電圧等で条件は変化し得るが、一般には、図８の（ａ）のように、粒状の液体２２を示す円が第１の電極５に実質的に外接する状態であるときに搬送がスムーズに行なわれる。
【００３４】
以上のことから、先の一連の動作を述べた場合のような、粒状の液体２２が、異なった液量で供給された場合、若しくは、図９に示すように、液体搬送基板に複数の導入口７を持ち、複数の試料や試薬が供給され、液体搬送路内で混合若しくは分割される等で、粒状の液体２２の液量が変化する場合、第１の電極５の大きさが一定であれば、粒状の液体２２の大きさが第１の電極５より極端に大きい場合、若しくは、粒状の液体２２の大きさが第１の電極５より極端に小さい場合には、粒状の液体２２を搬送することが困難になる。
【００３５】
そこで、複数の第１の電極５の形状を単なる正方形ではなく、複数の第１の電極５のうち少なくとも一部の電極の表面を実質的に含む面において液体運搬方向と交わるすべての直線上で、２つ以上の第１の電極５が含まれるべく配置することで、第１の電極５が搬送可能な粒状の液体２２の液量範囲を広くできるようにした。ここで、複数の第１の電極５のうち少なくとも一部の電極の表面を実質的に含む面とは、当該一部の電極の第２の基板に対面する表面を実質的に内包する面であって、実質的に平面と見なせる面を意味し、以下同様である。このような電極の例を図１０に示す。図１０では、分かり易くするために、左から２番目の電極のみをハッチングして示し、さらに、部分的に拡大して電極間の隙間等を表している。
【００３６】
図１０に示す通り、第１の電極５は、長手方向の一方の端部と他方の端部の各々に凹部と凸部の双方を有する。また、電極の長手方向（もしくは液体の搬送の方向、以下同様）での電極の中心線（電極の中心に位置し、長手方向に垂直な線）に向かって幅が狭くなり、凸部は当該中心に向かって幅が広くなる。また、隣り合う電極間において、各々の向かい合う端部で、一の電極の凹部と凸部とが他の電極の凸部と凹部とに噛合うように配置される。具体的には、凹部の先端部は、上記長手方向での凹部の幅が狭くなる方向に向かって、上記長手方向でのその電極の中心線を越えるものである。また、凸部の先端部は、上記長手方向での凸部の幅が狭くなる方向に向かって、他の電極の上記長手方向での中心線を越えるように、他の電極の凹部に入り込んで配置される。さらに、この構成は、電極形状が点対称なものでもある。点対称な形状とすることにより、電極の配置や設計を容易にすることができ、また、電極の長手方向のどちら側にも同じ条件で粒状の液体２２を搬送することができる。
【００３７】
このような構成とするとき、図１１（ｂ）に示すように、少なくとも一部の電極表面を実質的に含む面において液体運搬方向と交わるいずれの直線上でも、例えばAで示した直線、Bで示した直線、及びCで示した直線のいずれにおいても、２つ以上の第１の電極が位置し、複数の電極がオーバラップするように配置されている。また、凹部の先端部が凹部の幅が狭くなる方向に向かって電極の上記長手方向での中心線を越えること、他の電極の凸部の先端部が凸部の幅が狭くなる方向に向かって電極の上記長手方向での中心線を越えるように他の電極の凹部に入り込んで配置されることにより、オーバラップは隣り合う電極同士だけではなく、２つ隣の電極まで及ぶ。
【００３８】
これにより、図１１(a)に示すような各種液量の粒状の液体２９、粒状の液体３０、粒状の液体３１でも、それぞれの粒状の液体が現在載っている電極の隣の電極上に掛かり、第１の静電力と第２の静電力を受けることができるため、一定範囲の液量において、第１の電極５の大きさを液量に合わせて変更することなく搬送することが可能になっている。 このような構成では、１の電極上に微小な粒状の液体を載せる際にも、粒状の液体が当該電極に隣接する２つの電極（液体の搬送方向における右隣の電極と左隣の電極）上に掛かる可能性を高めることができる。ここで、粒状の液体が電極上に掛かるとは、粒状の液体の位置が、複数の電極が配置される基板の面に垂直な方向から見たときに、電極の位置する領域に重なることをいう。以下も同様である。すなわち、電極が３つ以上連なって配置される領域において、粒状の液体は連なる３つの電極上にまたがって位置することになる。このように粒状の液体を３つの連なる電極上に掛かる電極形状、電圧印加方式を採用することにより、微量な体積の液体も含めた多様な体積の液体のいずれをも確実に搬送することができる。様々な体積の液体の運搬が予想される装置においては、このような構成により液体搬送の確実性を高めることができる。
【００３９】
前述したように、電極上にある粒状の液体が搬送方向隣の電極に掛かっており、第１の静電力と第２の静電力を十分に得られれば、その粒状の液体を搬送することが可能である。そして、粒状の液体が３つの電極上にまたがるように位置することにより、多様な体積の液体のいずれをも搬送させることができる。図１１では、電極の幅を１としたときの一番小さい粒状の液体２９の直径と、一番大きい粒状の液体３１の直径の割合を、０．７５および１．５程度となるように液体を電極上に配置した例を示している。
【００４０】
以下、電極サイズが長手方向８ｍｍ、長手方向に垂直な方向で４ｍｍ、第１の基板１と第２の基板２の距離が０．５ｍｍの時に、６μｌ、１２μｌの粒状の液体をそれぞれ移動実験した結果を一例として述べる。最初に、粒状の液体が６μｌの場合、平面から見た時の粒状の液体の直径はおよそφ４ｍｍであった。このとき、図８（ｂ）に示した実質的な正方形の電極を用いるときには粒状の液体は搬送できなかったが、図１０に示した電極を用いるときは、粒状の液体が３つの電極上にまたがるように位置し、粒状の液体は電圧を印加した隣の電極上にスムーズに移動した。このとき、粒状の液体２２を示す円は電極配置領域に内接しているが、内接している場合及び内包されている場合であっても、粒状の液体が少なくとも２つ以上の電極上にまたがるように位置していれば、粒状の液体を搬送させることができた。また、粒状の液体が１２μｌの場合、平面から見た時の粒状の液体２２の直径はおよそφ５．５ｍｍであった。このとき、図８(a) に示した実質的な正方形の電極を用いるときにも粒状の液体は電圧を印加した隣の電極上にスムーズに移動したが、図１０に示した電極を用いるときは、より迅速に粒状の液体が移動した。
【００４１】
図１１(a)に電極のサイズと粒状の液体のサイズとの関係の例を示す。電極配置領域に内包されて設置される液体２９と、電極配置領域からはみ出した液体３１と、液体２９より大きくかつ液体３１より小さい液体３０の各々は、それぞれの粒状の液体（液滴）を示す円が、電極上に掛かる面積が最大となる電極と、当該電極に隣接する電極（液体の搬送方向における右隣の電極と左隣の電極）との３つの電極に接している。
【００４２】
このとき、電極の幅を１としたときに、粒状の液体が電極に掛かる面（実質的な円形もしくは実質的な楕円形）における平面から見た時の粒状の液体２２を示す円の直径（もしくは最大の径）の割合は０．７５以上１．５以下の範囲である。この範囲であるとき、液体を搬送するのに十分な静電力を得る形で粒状の液体を３つの電極上に配置する(掛かる)ことができる。電極の幅に対する粒状の液体の直径がこの程度であれば、通常は十分搬送可能となる。なお、粒状の液体の物理的な性質により状況は変化し得るため、液体の表面張力、粘度等に応じて上記直径の割合は変更することも可能である。
【００４３】
ここで、粒状の液体の直径と比較する対象を電極の幅としたのは、次のような理由からである。図１２に、電極の幅と電極配列のピッチが同じ場合の例として、電極が正方形の場合（図１２(a)）と、上記のように凹部と凸部とが噛合い、２つ隣の電極までオーバラップするように配置した場合（図１２(b)の各電極の液体搬送方向の長さを比較して示す。電極が正方形の場合、当然ながら幅と長さは同じである。しかし、図１０に示した電極形状では長さが幅の約２倍であること、すなわち粒上の液体の搬送方向での最大長さが当該搬送方向と垂直な方向での最大幅に対して実質的に２倍であることが分かる。そのため、粒状の液体の直径と電極の長さ、若しくは、粒状の液体の直径と電極の対角線の長さでは比較できないためである。
【００４４】
図１３に、（ａ）に電極が長方形の場合と、（ｂ）に凹部と凸部とが噛合い、オーバラップするように配置し電極の幅と長さが実質的に同じ場合、すなわち粒上の液体の搬送方向での最大長さが、当該搬送方向と垂直な方向での最大幅と実質的に同じ場合の電極形状例を示す。（ｂ）については、第１の電極の長さと幅の関係以外の特徴は、図１０における第１の電極と同様である。図１３(a)の場合図１２(a)と比較して、また図１３(b)の場合図１２(b)と比較して、各々１つの第１の電極５のピッチがほぼ半分となっており、同じ液体搬送路に配置される第１の電極５の数は２倍になる。搬送可能な液量等の効果は略同じであり、さらに、隣り合う電極２つずつに電圧を印加し、電圧印加電極を１個ずつ切り替える等の制御により、より細かいピッチでの微小液体の搬送が可能になると言う効果がある。また、図１２(a)(b)と図１３(b)とを比較すると、図１３(b)の電極は図１２(a)と同じピッチでありながら、図１０の第１の電極の如き特徴を有しているため、液体を容易に３つの電極上に配置させ、微小液体をより確実に搬送することができる。
この場合の粒状の液体２２の動作例を、図１９の（ａ）から（ｆ）、及び図２０の（ａ）から（ｆ）に示す。
【００４５】
図１９（ａ）では、図示中左端２ヶ所の電極に電圧が印加されており、粒状の液体２２は、あたかも図１２の（ａ）に示すような、電圧を印加された１つの正方形電極上に配置されたような状態になる。続いて、電圧を印加された２ヶ所の電極の内、図中左側の片方の電極に印加された電圧を切ると同時に、当初電圧を印加されていた２ヶ所の電極の、図中右隣の電極に新たに電圧を印加することを順次繰り返すことによって、図１９の（ｂ）から（ｆ）のように、粒状の液体２２は移動する。
【００４６】
図２０では、下の図から上に向かって順に、粒状の液体２２が、図中左側から右側に向かって移動する状態を（ａ）から（ｆ）に示す。この場合、電圧の印加方法は図１９に示す例と同じである。
【００４７】
これらの場合、同じ液体流通路に配置される第１の電極５の数は２倍であるため、隣り合う電極２つずつに電圧を印加し、電極を１個ずつ切り替える制御により、より細かいピッチでの液体流通が可能になる。特に図１３（ｂ）及び図２０に示した構成の場合、１の電極に微小な粒状の液体を載せる際にも、粒状の液体を当該電極に隣接する２つの電極（液体の搬送方向における右隣の電極と左隣の電極）とに接させて確実に搬送できるとともに、電極のピッチが小さいために粒状の液体の動きをなめらかにすることができる。
【００４８】
なお、本実施例では、電極表面を含む面（実質的に平面と見なせる面）において液体運搬方向と交わるいずれの直線上でも、少なくとも２つの第１の電極５が含まれるように配置しているが、配列の両端の電極、及び、３つ以上の電極が接続される部分は、連続する３つ以上の電極を直線状に配置する部分とはならないため、いずれの直線上でも少なくとも２つの第１の電極５が含まれる構成になるとは限らない。
【００４９】
なお、以上では、図１０乃至図１３に記載の電極の構造を、図１乃至図３、図９、図１７及び図１８に示した第１の基板と第２の基板とを有する液体搬送基板に適用したが、本構造は、第１の基板を有するが第２の基板を有さない構成の液体搬送基板に適用することもできる。すなわち、図２１（ (a)は立体的に構成を説明するための図、(b)は第１の基板を示す図）に示すように、第１の基板１上に設けられた複数の電極５に順次電圧を印加し、粒状の液体を搬送することも可能である。この場合には、第２の基板を設置しないため、構成をより簡易化することができる。
【実施例２】
【００５０】
図１４から図１６は液体搬送基板の構成の例を示す略図であり、図１４は平面図(基板の内部構成を示すための部分断面図)を、図１５は正面側からの断面図を、図１６は側面側からの断面図を表している。本実施例での液体搬送基板の構成は、実施例１と略同じであり、試料や試薬などの液体を導入、搬送、排出方法、この液体搬送基板により、試料中に含まれる成分量を検出する方法、及び、搬送可能な粒状の液体の液量範囲を広くする電極形状に関しても略同じである。違っている点は、第１の電極５が第２の基板２にあり、第２の電極６が第１の基板１にあることである。これにより、実施例１で述べた粒状の液体の蒸発防止用に用いるオイルがフロロカーボン系の場合、以下のような効果がある。
【００５１】
フロロカーボン系オイルの比重は１．９前後と、水や分析に用いる試料、試薬に比べかなり大きく、フロロカーボン系オイル中の試料や試薬からなる粒状の液体２２には浮力が働く。すると、第１の基板１と粒状の液体２２との間には隙間ができる。厳密に言えば、第１の基板１に形成された第１の電極５を覆っている絶縁膜を更に覆っている撥水膜と、粒状の液体２２との間に隙間ができ、フロロカーボン系オイルが入り込む。実施例１で、電極と粒状の液体の距離が大きすぎると粒状の液体を搬送するために十分な静電力を得ることが難しくなると述べたが、この隙間により、粒状の液体を搬送するために十分な静電力を得ることが難しくなる可能性がある。そこで、液体搬送用の第１の電極５を上側の第２の基板２側に形成することにより、このような可能性を排除し、粒上の液体が制御用の第１の電極５から離れることなく正確に搬送することができる。
【実施例３】
【００５２】
以下、実施例１、２に示した液体搬送基板を分析システムに用いた例を示す。本実施例では，試料として血清を用い，基板上で複数の試料を実質的に一方向に順次搬送させ，測定部において透過光量を測定し，試料の濁度を測定する。装置構成を図２２に示す。装置は試料ディスクユニット１１０，搬送基板ユニット２００，光学ユニット３００，廃液ユニット４００から構成されている。試料は試料ディスクユニット１１０内のピペッタ１１１により試料ディスクユニット１１０から搬送基板ユニット２００内に分注され，搬送基板ユニット２００内で基板に配置された電極に順次電圧を印加することにより搬送され，光学ユニット３００により検出後，廃液ユニット４００内のシッパー４０１により搬送基板ユニット２００内から廃液タンク４０２に排出される。
【００５３】
試料ディスクユニット１１０の構成を図２３に示す。液体５００は容器１１３の中に収められ，試料ディスク１１２の円周上に複数配置される。試料ディスク１１２はモーターにより回転する。試料ディスク１１２の内周側には前処理ディスク１１４が設けられ，複数配置された前処理容器１１５にて試料の希釈を行う。ピペッタ１１１は上下方向と支柱を中心とした円周方向に移動し，試料ディスク１１２と前処理ディスク１１４の回転移動と合わせて，容器１１３内の液体５００を吸引し，前処理容器１１５内へ吐出，また，前処理容器１１５から吸引し，搬送基板ユニット２００内に液体を吐出する。
【００５４】
搬送基板ユニット２００としては実施例１及び実施例２に示した搬送基板を用いるが、ここでは簡単のため、概略図の図２４を用いて説明する。搬送基板ユニット２００内には，導入口２０３（導入口７等に対応），測定部２０６（測定部４等に対応），排出口２０４（排出口８等に対応）が配置され，導入口２０３と排出部２０４は粒状の液体を搬送する液体搬送路２０５で結ばれ，途中に測定部２０６が存在する。ピペッタ１１１により試料導入口２０３に分注された液体は，液体流通路２０５を排出部２０４まで搬送される間に，測定部２０６にて測定される。その後，廃液ユニット４００内のシッパー４０１により廃液タンク４０２に排出される。
【００５５】
実施例１及び実施例２に示した搬送基板を用いることにより、粒状の液体の搬送について実施例１及び実施例２の各々の効果を有する分析システムを実現することができる。
以上に記載した実施例に対応する構成として、以下の構成とすることもできる。
【００５６】
（１）基板と、前記基板に設けられた、液体を導入するための導入口と、前記基板に設けられた、前記液体を排出するための排出口と、前記基板に設けられ、前記液体が流通する液体流通路と測定部とを形成する複数の電極と、前記複数の電極の少なくとも一部に電圧を印加する導電手段を有し、前記複数の電極は、前記液体の流通する方向に配置され、複数の電極からなる配列の両端の電極、及び、３個以上の電極が接続される部分を除き、前記液体の流通の方向に対して実質的に垂直な方向のいずれの断面でも少なくとも２つの前記電極が含まれるべく配置されることを特徴とする液体流通基板。
【００５７】
（２）一定の間隔を持って平行に対向し、面方向が概略水平に配置された第１の基板と第２の基板と、前記第１の基板に設けられた液体が流通する液体流通路と測定部とを形成する複数の第１の電極と、前記第２の基板に設けられた前記第１の電極と対向する前記第１の電極と同数、若しくは、前記第１の電極と対向する１、若しくは、複数の第２の電極と、前記第２の基板に設けられた前記液体を導入するための導入口と、前記第２の基板に設けられた前記液体を排出するための排出口と、前記第１の電極の前記複数の電極の少なくとも一部と前記第２の電極に電圧を印加する導電手段を有し、前記第１の電極である前記複数の電極は、前記液体の流通する方向に配置され、複数の電極からなる配列の両端の電極、及び、３個以上の電極が接続される部分を除き、前記液体の流通の方向に対して実質的に垂直な方向のいずれの断面でも少なくとも２つの前記電極が含まれるべく配置されることを特徴とする液体流通基板。
【００５８】
（３）一定の間隔を持って平行に対向し、面方向が概略水平に配置された第１の基板と第２の基板と、前記第２の基板に設けられた液体が流通する液体流通路と測定部とを形成する複数の第１の電極と、前記第１の基板に設けられた前記第１の電極と対向する前記第１の電極と同数、若しくは、前記第１の電極と対向する１、若しくは、複数の第２の電極と、前記第２の基板に設けられた前記液体を導入するための導入口と、前記第２の基板に設けられた前記液体を排出するための排出口と、前記第１の電極の前記複数の電極の少なくとも一部と前記第２の電極に電圧を印加する導電手段を有し、前記第１の電極である前記複数の電極は、前記液体の流通する方向に配置され、複数の電極からなる配列の両端の電極、及び、３個以上の電極が接続される部分を除き、前記液体の流通の方向に対して実質的に垂直な方向のいずれの断面でも少なくとも２つの前記電極が含まれるべく配置されることを特徴とする液体流通基板。
【００５９】
（４）前記複数の電極は、複数の電極からなる配列の両端の電極、及び、３個以上の電極が接続される部分を除くそれぞれの電極において、前記電圧を印加する導電手段部を除き、前記第１の基板の表面方向で、かつ、前記液体の流通する方向と垂直な方向の最大幅に対し、前記液体の流通する方向の最大長さが概略２倍であることを特徴とする（１）若しくは（２）に記載の液体流通基板。
【００６０】
（５）前記複数の電極は、複数の電極からなる配列の両端の電極、及び、３個以上の電極が接続される部分を除くそれぞれの電極において、前記電圧を印加する導電手段部を除き、前記第１の基板の表面方向で、かつ、前記液体の流通する方向と垂直な方向の最大幅に対し、前記液体の流通する方向の最大長さが概略同じであることを特徴とする（１）若しくは（２）に記載の液体流通基板。
【００６１】
（６）前記電極は、隣り合う電極間の向かい合う部分で凹部と凸部とを有し、前記凹部は前記液体の流通の方向での前記電極の中心に向かって幅が狭くなり、前記凸部は前記中心に向かって幅が広くなることを特徴とする（１）内至（３）に記載の液体流通基板。
【００６２】
（７）第１の液体を収める容器と、第１の液体を吸引及び吐出するピペットとを具備する第１のユニットと、前記ピペットから吐出された前記第１の液体を導入する第１の液体導入部と、前記第１の液体を導出する排出口と、複数の電極を備えてかつ前記第１の液体導入部と前記排出口とをつなぐ液体流通路と、前記液体流通路の少なくとも一ヶ所に設けられた測定部と、前記電極に電圧を印加する電圧印加手段を具備する第２のユニットと、前記測定部に対応する検出系を具備する第３のユニットと、前記排出口から液体を吸引する吸引部と、吸引された液体を収める廃液部を具備する第４のユニットを有し、前記電圧印加手段は、前記第１の液体を前記液体流通路で流通させるように前記電極に前記電圧を印加し、前記複数の電極は、前記液体の流通する方向に配置され、かつ前記液体の流通の方向に対して実質的に垂直な方向のいずれの断面でも少なくとも２つの前記電極が含まれるべく配置されることを特徴とする分析システム。
【００６３】
（８）前記液体流通路が複数列並列に配置され、それぞれの列に測定項目により異なる検出系からなる第３のユニットを具備し、第３のユニットを持たない予備の列を有することを特徴とする（７）に記載の分析システム。
【００６４】
（９）前記電極は、隣り合う電極間の向かい合う部分で凹部と凸部とを有し、前記凹部は前記液体の流通の方向での前記電極の中心に向かって幅が狭くなり、前記凸部は前記中心に向かって幅が広くなることを特徴とする（７）に記載の分析システム。
【００６５】
（１０）液体導入部に第１の液体を導入する工程と、複数の電極を配置された液体流通路上で、前記電極の少なくとも一部に電圧を印加して、前記第１の液体を液体流通路上で流通する工程と、前記液体流通路の少なくとも一部に設けられた測定部で、前記第１の液体について検出を行う工程と、液体排出部から前記第１の液体を導出する工程とを有し、前記複数の電極は、前記液体の流通の方向に対して実質的に垂直な方向のいずれの断面でも少なくとも２つの前記電極が含まれるべく配置されるものであり、前記流通する工程では、前記第１の液体が２つ以上の前記電極の上に位置するように前記電圧を印加することを特徴とする分析方法。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】液体搬送基板の構成の例を示す平面図である。
【図２】液体搬送基板の構成の例を示す正面側からの断面図である。
【図３】液体搬送基板の構成の例を示す側面側からの断面図である。
【図４】図１と同じ断面を用い、手順を時系列で示した略図である。
【図５】図４で示す方式の、別方式配線を示す回路図である。
【図６】図４で示す方式の、別方式配線を示す回路図である。
【図７】試料中に含まれる成分量検出の方法の例を示す、液体搬送基板の正面側からの断面図である。
【図８】電極と粒状の液体との大きさの関係の例を示す平面図である。
【図９】複数の導入口を持つ液体搬送基板の例を示す平面図である。
【図１０】電極形状の例を示す平面図である。
【図１１】電極形状と粒状の液体の大きさの例を示す平面図である。
【図１２】電極形状の例を示す平面図である。
【図１３】電極形状の例を示す平面図である。
【図１４】液体搬送基板の構の例成を示す平面図である。
【図１５】液体搬送基板の構成の例を示す正面側からの断面図である。
【図１６】液体搬送基板の構成の例を示す側面側からの断面図である。
【図１７】液体搬送基板の構成の例を示す平面図である。
【図１８】パッド領域の一例を第１の基板側から見た部分拡大図である。
【図１９】図１３(a)の構成における粒状の液体の動作例の略図である。
【図２０】図１３(ｂ)の構成における粒状の液体の動作例の略図である。
【図２１】液体搬送基板の構成の例を示す平面図である。
【図２２】液体搬送基板を分析システムに用いた例である。
【図２３】試料ディスクユニット１１０の構成の例である。
【図２４】搬送基板ユニット２００の概略図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…第１の基板、２…第２の基板、３…液体搬送路、４…測定部、５…第１の電極、５’…第１の電極、５”…第１の電極、５’ ”…第１の電極、６…第２の電極、７…導入口、８…排出口、９…スペーサ、１０…側壁、１１…配線、１２…パッド、１３…配線、１４…パッド、１５…配線部材、１６…制御装置、１７…スイッチ、１８…電源、１９…液体、２０…ディスペンサ、２１…空間、２２…粒状の液体、２３…ディスペンサ、２４…廃液、２５…光、２６…光源、２７…受光部、２８…計測部、２９…配線用リード線、２９’…粒状の液体、３０…粒状の液体、３１…粒状の液体、電極…５１、電極…５２、中間電極の群…５３、窓…１０１、絶縁膜…１０３、試料ディスクユニット…１１０、ピペッタ…１１１、試料ディスク…１１２、容器…１１３、前処理ディスク…１１４、前処理容器…１１５、搬送基板ユニット…２００、導入口…２０３、排出部…２０４、液体搬送路…２０５、測定部…２０６、光学ユニット…３００、廃液ユニット…４００、シッパー…４０１、廃液タンク…４０２、液体…５００。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料中に含まれる成分量を検出する分析であって、搬送少量の試料の分析に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料中に含まれる成分量を検出する分析装置として、ハロゲンランプ等からの白色光を試料溶液に照射し、試料溶液を透過してきた光を回折格子で分光して必要な波長成分を取り出し、その吸光度を割り出すことで目的の成分量を測定する分光分析装置が広く用いられている。あるいは、白色光を回折格子で分光した後、試料溶液に照射する場合もある。これらの分析装置においては、従来、プラスチックやガラスの反応容器内に試料と試薬を分注し、これらを混合して試料溶液とした物に光を照射し、成分量を測定していた。
【０００３】
しかし近年、試薬コストの削減や、環境への負荷低減のため、分析に用いる試料溶液の微少量化が求められており、従来方式での試料溶液微少量化では液の取り扱いが困難になり、分注、混合時に発生する気泡等により正確な測定ができなくなるという問題もあった。このため、微少量の液体を的確に搬送する技術が求められていた。
微少量の液体を搬送する一つの方式として、基板に形成された電極上の液体を電気的な制御により搬送する方式が上げられる。この方式には一般的に次の二つの方式が用いられている。
【０００４】
一つ目の方式は、複数の電極を形成した二つの対向する基板間に搬送する液体を挟みこみ、二つの対向する基板間の表面に沿って配置された電極に電圧を印加することで、液体を駆動する方式（例えば（特許文献１））である。この方式では、通常、片方の基板上に液体を搬送させる液体搬送路に沿って多数の電極が形成され、もう一方の基板上にほぼ一面にグランドに接続された一つの電極を備える。液体がいくつかの電極上にまたがって静置している状態で液体下部の電極の一つに電圧を印加すると、電気毛管現象（例えば（特許文献２））により電圧を印加した電極上の液体の濡れ性が良くなり、最終的にその電圧を印加した電極の真上にその粒状の液体が搬送する。これを繰り返し搬送する。
【０００５】
もう一つの方式として、多数の電極を有した一つの基板の上に搬送する液体を供給し、液体付近の電極に電圧を印加して、液体を駆動する方式（例えば（特許文献３））がある。多数の電極は液体を搬送させる液体搬送路に沿って配置される。液体の下部に存在する電極と液体付近の電極との間に電界を形成し、電界の力を利用し、駆動させる。これを繰り返し搬送する。
【０００６】
これらの両方式とも微少量の液体を搬送する。また二つの微少量の液体同士を同じ電極上に搬送することにより混合させることも可能であり、さらには一つの微少量の液体を二つに分割することも可能である。このように、両方式とも電極を配置した基板上で電圧印加する電極を切り替えることで微量液体を搬送する。（このような搬送の駆動力を、以下、静電力という。）このようなシステムの利点は、周囲が壁に囲まれた容器に比べ、単一もしくは二枚の基板を利用するため気泡の影響を受けにくいことが挙げられる。
【０００７】
基板上での分析システムを考案したものとしての報告もなされている（例えば[非特許文献１]及び[非特許文献２]）。
上記文献記載の分析システム例では、基板上に試料を導入する試料導入部、試薬と混合する混合部、測定のための測定部、試料溶液を排出する排出部が存在し、各部は多数の電極から形成される液体搬送路で結ばれている。そして、試料導入部から導入された試料は、液体搬送路を搬送され、混合部において試薬と混合され反応液となり、測定部で成分を測定後、再び同じ液体搬送路を搬送され、排出部にて排出される。
【０００８】
なお、静電力により液体を搬送させるために用いる電極の形状としては、例えば、相互にはめ合わされる三角形電極列（例えば（特許文献４））や凸状部分と凹状部分とを有する電極対や山形電極（例えば（特許文献５））が報告されている。また、互いに噛合う関係の突起部を各々有する複数の電極（例えば（特許文献６））が報告されている。また、突起部分が設けられた電極であって、隣接する電極の凹部へそれら突起部分が入り込む形状とすることが報告されている（例えば（特許文献７））。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０-２１６３２４号公報
【００１０】
【特許文献２】特開２００４-０００９３５号公報
【特許文献３】特開平１０-２６７８０１号公報
【特許文献４】米国特許第４６３６７８５号公報
【特許文献５】米国特許第４５６９５７５号公報
【特許文献６】米国特許６５６５７２７号公報
【特許文献７】特開２００４-３３６８９８号公報
【非特許文献１】R. B. Fair et al. "Electrowetting-based On-Chip Sample Processing for Integrated Microfluidics" IEEE Inter. Electron Devices Meeting ２００３
【非特許文献２】Vijay Srinivasan et al. "Clinical diagnostics on human whole blood、 plasma、 serum、 urine、 saliva、 sweat、 and tears on a digital microfluidic platform" μTAS ２００３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
静電力を用いて粒状の液体を流通し、液体中に含まれる成分量を検出する装置等では、試料溶液である液体の量は、分析システム内を搬送する途中の他の試薬等との混合等によって、変化することが想定される。そして、試料の量、混合される試薬の量、及び、試薬が混合される回数は、分析項目により複数の組み合わせが想定される。以上より、静電力で液体を搬送する分析システムでは、異なった液量の粒状の液体が、複数存在し、搬送されることが想定される。しかし、液体搬送路を形成する複数の電極それぞれが搬送可能な粒状の液体の量は、電極の大きさに依存する可能性が高く、通常、搬送する粒状の液体の量に合わせて電極の大きさが決定される。そのため、電極上にその電極に見合った液量から大きく異なった液量の粒状の液体が送られて来た場合、それらをスムーズに搬送することは難しくなるこという課題が想定される。このような課題に対応するためには、搬送する液量ごとに、その液量に適した大きさの電極を準備することが考えられるが、上記の通り搬送される粒状の液体は様々な量であるため、そのいずれをも確実に搬送することは難しい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための手段として、電極が搬送可能な粒状の液体の液量範囲を広くする電極形状により、異なった液量の複数の粒状の液体を搬送する液体搬送機構を提供する。この機構により、一定範囲の液量において、搬送する液量毎にサイズの違う電極を準備することなく、異なった液量の複数の粒状の液体を搬送することができる。
【００１３】
具体的には、多数の電極それぞれの形状を、少なくとも一部の電極において、液体の搬送方向での一方の端部と他方の端部との各々に凸部と凹部との双方を具備するものとする。その上で、一の電極の凸部の先端部が隣接する電極の凹部に入り込むように各々の電極を配置し、かつ、凸部の幅が狭くなる方向に向かって、隣接する電極の長手方向での中心線を越えるような形状とする。
【発明の効果】
【００１４】
静電力を用いて粒状の液体を搬送し、液体中に含まれる成分量を検出する分析装置等について、搬送可能な粒状の液体の液量範囲を広くすることができる。すなわち、一定範囲の液量において、搬送する液量毎に大きさの違う電極を準備することなく、異なった液量の粒状の液体を搬送することができる。これにより、試料溶液の微少量化に対応した装置を安価に、しかも、小型に構成することができる。
【実施例１】
【００１５】
図１から図３は液体搬送基板の構成の例を示す略図である。図１は基板の内部構成を示す略図であり、(a)は立体的に構成を説明するための図であり(b)は部分断面図である。（以下、図９、図１４、図１７については図１（ｂ）に対応する部分断面図のみを示す。）図２はA-A断面における断面図（図中の正面の方向から見た図）を、図３はB-B断面における断面図（図中の側面の方向から見た図）を表している。本実施例での液体搬送基板は、大きく分けて下側の第１の基板１と上側の第２の基板２から構成されている。
【００１６】
第１の基板１と第２の基板２は、後述する液体搬送、及び、試料中に含まれる成分量検出のために、絶縁物かつ必要な波長の光を透過する材質を用いている。このような材質は、例えば実質的に透明なものを使用できる。具体的にはガラスやプラスチック等でもよい。図１及び図２に於いて、第１の基板１には、測定部４と測定部４を含む液体搬送路３とを形成する複数の第１の電極５が構成され、第２の基板２には、複数の第１の電極５と対面する領域に第２の電極６が構成される。第１の電極５は、様々な形状を取ることが出来る。具体的には図１０以降で説明する形状を想定するが、図面の簡単のため、図１０から図１３までを除いては正方形に簡略化して説明する。第１の電極５は図１に示されたような配列を構成するが、この配列は一端の電極５１、他端の電極５２、一端の電極５１と他端の電極５２との間に配置される中間電極の群５３からなる。第１の電極５と第２の電極６は、通常第１の基板１もしくは第２の基板２の表面に薄膜として堆積された透明導電膜をパターンニングして形成され、やはり薄膜として堆積された光を透過する絶縁膜により覆われており、さらに絶縁膜の表面は光を透過する撥水膜で覆われている。電極、絶縁膜及び撥水膜は非常に薄いため、本実施例で使用する図では、電極のみが基板に埋め込まれたような形状で表すことにする。絶縁膜及び撥水膜は非常に薄いと述べたが、通常５０ｎm程度から５μｍ程度であることが望ましい。この範囲は、製造上の厚さ精度を考慮すると５０nm程度以上の厚さが必要であり、また５μm程度よりも厚くなると、電極と粒状の液体の距離が大きすぎ、粒状の液体を搬送するために十分な静電力を得ることが難しくなるため、搬送のためには高電圧の印加が必要となることによるものである。なお、ここでいう程度とは、製造上の誤差程度の範囲を指す。
試料や試薬などの液体を導入するための導入口７と、前記液体を排出する排出口８は、第２の基板２に設けられている。
【００１７】
第１の基板１と第２の基板２は、一定の間隔を保って実質的に平行に向かい合わせるためのスペーサ９を挟み込んで固定されており、スペーサ９には、第１の基板１と第２の基板２との間の空間をシールする側壁１０を兼ねた部分もある。ここで実質的に平行とは、平行と同一視できる程度の平行性をいう。この時、第１の基板１と第２の基板２は、第１の電極５が形成された面と第２の電極６が形成された面とが向かい合うように固定されている。
【００１８】
第１の電極５からは、電圧を印加する導電手段としての配線（導線）１１が引き出され、側壁１０を通り越して外部に設けた配線接続部材たるパッド１２に電気的に接続されている。このパッドは、外部の電源と接続するためのものである。第２の電極６からは、電圧を印加する導電手段としての配線１３が引き出され、側壁１０を通り越して外部に設けた配線接続部材たるパッド１４に電気的に接続される。ここで、第２の電極６は第１の基板１に向き合う第２の基板２の面の一部に構成されている。具体的には、第２の基板における、第１の基板上の第１の電極が配置される領域と対面する部位を含む領域に構成されている。パッド１２及びパッド１４には、図３に示すように配線部材１５を接続し、外部の電源を含む制御装置１６に接続されている。
【００１９】
ここで、図１７に示すように、第２の電極を第２の基板略全面に設けることもできる。すなわち、第２の基板２上の第１の基板と向き合う面の全面に第２の電極６を設け、第２の電極６の表面を覆っている絶縁膜１０３にエッチング等で窓１０１を加工し、配線接続部材たるパッド１４の領域を設ける。このパッド１４は第２の電極６のむき出しとなった部分であり、絶縁膜１０３は第２の電極６の第１の基板と向き合う面のうちパッド１４の領域以外の領域に設けられることとなる。このような構成にすることにより、導電手段としての配線を意識することなく、パッド１４に相当する領域を確保し、容易に液体搬送用の基板を作成することができる。パッド１２及びパッド１４には、図３に示すものと同様に配線部材１５を接続し、外部の電源を含む制御装置１６に接続されている。
【００２０】
図１８は、主として第２の電極６のパッド１４にあたる領域を第１の基板側から見た部分拡大図である。図１８の（ａ）は、第２の電極６から引き出された配線１３が配線接続部材たるパッド１４に接続された図１に対応する場合を示し、図１８の（ｂ）は、第２の電極６が第２の基板２全面に設けられ、電極の表面を覆っている絶縁膜１０３にエッチング等で窓１０１を加工し、第２の電極をむき出すことにより配線接続部材たるパッド１４の領域を設けた図１７に対応する場合を示している。
【００２１】
図４を用い、本実施例での試料や試薬などの液体を導入、搬送、排出方法の例を説明する。図４の（１）から（１２）は、図２と同じ断面を用い、手順を時系列で示している。第１の電極５は、それぞれスイッチ１７を介して電源１８に接続されており、電源１８の対極側は第２の電極６に接続されている。図４の（１）において、導入口７の上部には、試料や試薬などの液体１９を吸引したディスペンサ２０が待機している。図４の（２）において、ディスペンサ２０の先端部分が導入口７から第１の基板１と第２の基板２の間の空間２１内に入り、導入口７の下に配置されている第１の電極５’のわずかに上で停止する。具体的には、ディスペンサ２０の先端部分が第１の電極５の上部に位置する撥水膜の近傍に位置し、かつ撥水膜に接しない程度の位置で停止する。同時に第１の電極５’に接続されたスイッチ１７が閉になり、第１の電極５’と第２の電極６との間に電圧が印加される。図４の（３）において、ディスペンサ２０内の液体１９を吐出すると、液体１９は第１の電極５’と第２の電極６との間に静電力で保持され、粒状の液体２２となる。粒状の液体２２は、第１の基板１と第２の基板２の間に挟まれた状態で保持されているため、つぶされた形状になっている。図４の（４）において、ディスペンサ２０を退避する。
【００２２】
図４の（５）から（９）において、スイッチ１７を左から右方向に順次開閉を切り替えることによって、電圧が印加される第１の電極５が、左から右方向に順次切り替わり、粒状の液体２２は第１の電極５’の位置から、排出口８の下に配置されている第１の電極５”の位置まで搬送される。図４の（１０）において、待機していた、粒状の液体２２を吸引するためのディスペンサ２３の先端部分が、排出口８から第１の基板１と第２の基板２の間の空間２１内に入り、排出口８の下に配置されている第１の電極５”のわずかに上で停止する。具体的には、ディスペンサ２０の先端部分が第１の電極５の上部に位置する撥水膜の近傍に位置し、かつ撥水膜に接しない程度の位置で停止する。同時に前記第１の電極５”に接続されたスイッチ１７が開になり、第１の電極５”と第２の電極６との間に印加されていた電圧が解除される。図４の（１１）において、第１の電極５”上の粒状の液体２２がディスペンサ２３により廃液２４として吸引される。図４の（１２）において、ディスペンサ２３が退避し液体搬送が終了する。
【００２３】
前述のスイッチ１７の開閉時、一度スイッチ１７が閉になり第１の電極５に電圧が印加されると、その後スイッチ１７を開にしても、第１の電極５の上面部分の絶縁膜や撥水膜が部分的に帯電したままになる場合がある。それは、絶縁膜や撥水膜の材質による特性や厚さによるが、その場合、図５のような回路で第１の電極５を第２の電極６と同電位にするか、図６のような回路にし、第１の電極５に瞬間的に(スイッチを開とする前後に一時的に)逆電位を印加することにより解決することができる。
【００２４】
本実施例のように微少量の液体を搬送する場合、その途中で粒状の液体が蒸発して体積が変化し、成分濃度が変化する可能性がある。それを防止するため、場合によって第１の基板１と第２の基板２の間の空間２１内にオイルを入れ、そのオイル中に液体を導入して、粒状の液体２２を搬送する。使用するオイルには、主にシリコーン系のオイルとフロロカーボン系があるが、粒状の液体２２の成分が極力オイルに溶け込まないオイルを選択することが必要である。
【００２５】
次に、前述の液体搬送基板により、試料中に含まれる成分量を検出する方法を、図７を用いて説明する。図７は、図２で示す液体搬送路３と測定部４とを形成する複数の第１の電極５の中の一部である測定部４の周辺を示す。測定部４の電極上には、前述の液体搬送手順により、試料である粒状の液体２２が導入されている状態を示している。
液体搬送基板外部には、光２５を照射する光源２６と、測定部４の電極を介して透過してきた光を受光して電気信号に変換する受光部２７が計測部２８として配置されている。
【００２６】
本実施例による成分量検出方法は、大きく３通りある。１つ目の検出方法は、試料内の特定成分により、光の特定波長の減衰量を測定する方法である。光源２６から出射された光２５は、第２の基板２と第２の電極６を透過し、粒状の液体２２に照射される。光２５は、粒状の液体２２に含まれる成分量により特定の波長領域が減衰され、第１の基板１と第１の電極５を透過し、受光部２７で受光される。受光部で受光した光２５の減衰量を計測することにより、試料内の成分量を検出することができる。一般的には特定の２波長の光の減衰量を比較することにより試料内の成分量を割り出すことが多い。
【００２７】
２つ目の検出方法は、照射した光により試料内の特定成分が発した蛍光量を測定することにより成分量を測定する方法である。光源２６から出射された光２５は、第２の基板２と第２の電極６を透過し、粒状の液体２２に励起光として照射される。粒状の液体２２には、目的の成分量に比例して蛍光物質が含まれており、照射された光２５により励起され蛍光を発する。その蛍光量を受光部２７で受光し測定することにより、目的の成分量を計測することができる。このとき、励起光として照射される光２５の波長と、蛍光物質から発する蛍光の波長は異なるように設定されており、フィルタ等の波長を分離するための機構、若しくは光２５をパルス状に時分割して照射し、照射されていない時間に蛍光を計測する等で、励起光と蛍光を分離するようにしている。
【００２８】
３つ目の検出方法は、試料から発する発光を計測する方法である。この場合光２５と光源２６は必要なく、単に粒状の液体２２から発する発光量を受光部２７で受光し測定する。
以上、液体搬送基板を用い、試料や試薬などの液体を導入口７から導入し、液体搬送路３を搬送して、途中、測定部４で成分量を計測し、排出口８から排出する一連の動作を述べた。
【００２９】
続いて、電極が搬送可能な粒状の液体の液量範囲を広くする電極形状について説明する。
図８の（ａ）から（ｃ）に、第１の電極５を実質的な正方形に限定した場合の当該電極と粒状の液体２２との大きさの関係を平面図で示す。図８の（ａ）は、第１の電極５の大きさに対する粒状の液体２２の大きさが適している状態を示す。第１の電極５’に電圧を印加すると、粒状の液体２２はより多くの面積が、電圧が印加された電極の上に掛かろうとする力が働く。この力を第１の静電力と言うことにする。すなわちこの場合は図８の（ａ）のように、その中心が第１の電極５’の中心に概略一致する状態になる。次に、この状態から隣の電極５’”に粒状の液体２２を搬送するために、第１の電極５’に印加した電圧を切り、隣の電極５’”に電圧を印加する。すると、搬送前の状態のときに、粒状の液体２２があらかじめ隣の電極５’”にオーバラップして掛かっている部分（図８の（ａ）にハッチングして示した部分）の円弧の部分は、その下側にある第１の電極５に印加された電圧により、接触角が変化して小さくなる。粒状の液体２２の、接触角が小さくなった円弧の部分と、接触角が小さくなっていない円弧の部分との間に、粒状の液体２２を接触角が小さい方向に搬送する力が発生する。この力を第２の静電力と言うことにする。粒状の液体２２を搬送するためには、第１の静電力と第２の静電力が必要である。粒状の液体２２が隣の電極５’”にオーバラップして掛かっている部分の円弧の長さが、同じ粒状の液体２２の、オーバラップして掛かっていない部分の円弧の長さに対して長いほど、粒状の液体２２が隣の電極５’”に搬送するための力も大きくなる。よって、粒状の液体２２が隣の電極５’”上に搬送するには、搬送前の状態のときに、粒状の液体２２が図８の（ａ）にハッチングして示した部分のように、隣の電極５’”にオーバラップして掛かっていることが必要である。
【００３０】
図８の（ｂ）は、第１の電極５の大きさに対する粒状の液体２２の大きさが小さい場合を示す。この場合、粒状の液体２２は隣の電極５’”にほとんど掛かっていないため、隣の電極５’”に搬送するための力が得られず、搬送することは不可能である。
【００３１】
図８の（ｃ）は、第１の電極５の大きさに対する粒状の液体２２の大きさが大きい場合を示す。この場合、図８の（ａ）に比べて隣の電極５’”にオーバラップして掛かっている部分の円弧の長さは略同じであるが、オーバラップして掛かっていない部分の円弧の長さが、粒状の液体２２の大きさに比例して長くなっており第２の静電力が小さい。しかし、図８の（ｄ）の状態になるまでは搬送するが、この時点から第２の静電力は働かなくなり、搬送先の第１の電極５のほとんどが粒状の液体２２内に含まれてしまっているため、第１の静電力も働かず、これ以上の搬送は難しい。
【００３２】
以下、電極サイズが１辺４ｍｍ、第１の基板１と第２の基板２の距離が０．５ｍｍの時に、６μｌ、１２μｌ、及び、３０μｌの粒状の液体をそれぞれ移動実験した結果を一例として述べる。最初に、粒状の液体が６μｌの場合、平面から見た時の粒状の液体の直径はおよそφ４ｍｍで、図８（ｂ）のように電極にほぼ内接した。この場合、印加する電極を隣に変えても、粒状の液体２２に動きはなかった。次に、粒状の液体２２が１２μｌの場合、平面から見た時の粒状の液体２２の直径はおよそφ５．５ｍｍで、図８（ａ）のように電極にほぼ外接した。この場合、印加する電極を隣に変えると、粒状の液体２２は電圧を印加した隣の電極上にスムーズに移動した。最後に、粒状の液体２２が３０μｌの場合、平面から見た時の粒状の液体２２の直径はおよそφ８．７ｍｍで、図８（ｃ）のように、隣の電極上まで大きくはみ出して配置された。この場合、印加する電極を隣に変えると、粒状の液体２２は、電圧を印加した隣の電極の方に移動するが、図８（ｄ）のところまで移動した時点で動きを止めてしまう。
【００３３】
第１の電極５が概略正方形の場合、第１の電極５の大きさに適した粒状の液体２２の大きさは、粒状の液体２２の物理的な特性や、第１の電極５に印加する電圧等で条件は変化し得るが、一般には、図８の（ａ）のように、粒状の液体２２を示す円が第１の電極５に実質的に外接する状態であるときに搬送がスムーズに行なわれる。
【００３４】
以上のことから、先の一連の動作を述べた場合のような、粒状の液体２２が、異なった液量で供給された場合、若しくは、図９に示すように、液体搬送基板に複数の導入口７を持ち、複数の試料や試薬が供給され、液体搬送路内で混合若しくは分割される等で、粒状の液体２２の液量が変化する場合、第１の電極５の大きさが一定であれば、粒状の液体２２の大きさが第１の電極５より極端に大きい場合、若しくは、粒状の液体２２の大きさが第１の電極５より極端に小さい場合には、粒状の液体２２を搬送することが困難になる。
【００３５】
そこで、複数の第１の電極５の形状を単なる正方形ではなく、複数の第１の電極５のうち少なくとも一部の電極の表面を実質的に含む面において液体運搬方向と交わるすべての直線上で、２つ以上の第１の電極５が含まれるべく配置することで、第１の電極５が搬送可能な粒状の液体２２の液量範囲を広くできるようにした。ここで、複数の第１の電極５のうち少なくとも一部の電極の表面を実質的に含む面とは、当該一部の電極の第２の基板に対面する表面を実質的に内包する面であって、実質的に平面と見なせる面を意味し、以下同様である。このような電極の例を図１０に示す。図１０では、分かり易くするために、左から２番目の電極のみをハッチングして示し、さらに、部分的に拡大して電極間の隙間等を表している。
【００３６】
図１０に示す通り、第１の電極５は、長手方向の一方の端部と他方の端部の各々に凹部と凸部の双方を有する。また、電極の長手方向（もしくは液体の搬送の方向、以下同様）での電極の中心線（電極の中心に位置し、長手方向に垂直な線）に向かって幅が狭くなり、凸部は当該中心に向かって幅が広くなる。また、隣り合う電極間において、各々の向かい合う端部で、一の電極の凹部と凸部とが他の電極の凸部と凹部とに噛合うように配置される。具体的には、凹部の先端部は、上記長手方向での凹部の幅が狭くなる方向に向かって、上記長手方向でのその電極の中心線を越えるものである。また、凸部の先端部は、上記長手方向での凸部の幅が狭くなる方向に向かって、他の電極の上記長手方向での中心線を越えるように、他の電極の凹部に入り込んで配置される。さらに、この構成は、電極形状が点対称なものでもある。点対称な形状とすることにより、電極の配置や設計を容易にすることができ、また、電極の長手方向のどちら側にも同じ条件で粒状の液体２２を搬送することができる。
【００３７】
このような構成とするとき、図１１（ｂ）に示すように、少なくとも一部の電極表面を実質的に含む面において液体運搬方向と交わるいずれの直線上でも、例えばAで示した直線、Bで示した直線、及びCで示した直線のいずれにおいても、２つ以上の第１の電極が位置し、複数の電極がオーバラップするように配置されている。また、凹部の先端部が凹部の幅が狭くなる方向に向かって電極の上記長手方向での中心線を越えること、他の電極の凸部の先端部が凸部の幅が狭くなる方向に向かって電極の上記長手方向での中心線を越えるように他の電極の凹部に入り込んで配置されることにより、オーバラップは隣り合う電極同士だけではなく、２つ隣の電極まで及ぶ。
【００３８】
これにより、図１１(a)に示すような各種液量の粒状の液体２９、粒状の液体３０、粒状の液体３１でも、それぞれの粒状の液体が現在載っている電極の隣の電極上に掛かり、第１の静電力と第２の静電力を受けることができるため、一定範囲の液量において、第１の電極５の大きさを液量に合わせて変更することなく搬送することが可能になっている。 このような構成では、１の電極上に微小な粒状の液体を載せる際にも、粒状の液体が当該電極に隣接する２つの電極（液体の搬送方向における右隣の電極と左隣の電極）上に掛かる可能性を高めることができる。ここで、粒状の液体が電極上に掛かるとは、粒状の液体の位置が、複数の電極が配置される基板の面に垂直な方向から見たときに、電極の位置する領域に重なることをいう。以下も同様である。すなわち、電極が３つ以上連なって配置される領域において、粒状の液体は連なる３つの電極上にまたがって位置することになる。このように粒状の液体を３つの連なる電極上に掛かる電極形状、電圧印加方式を採用することにより、微量な体積の液体も含めた多様な体積の液体のいずれをも確実に搬送することができる。様々な体積の液体の運搬が予想される装置においては、このような構成により液体搬送の確実性を高めることができる。
【００３９】
前述したように、電極上にある粒状の液体が搬送方向隣の電極に掛かっており、第１の静電力と第２の静電力を十分に得られれば、その粒状の液体を搬送することが可能である。そして、粒状の液体が３つの電極上にまたがるように位置することにより、多様な体積の液体のいずれをも搬送させることができる。図１１では、電極の幅を１としたときの一番小さい粒状の液体２９の直径と、一番大きい粒状の液体３１の直径の割合を、０．７５および１．５程度となるように液体を電極上に配置した例を示している。
【００４０】
以下、電極サイズが長手方向８ｍｍ、長手方向に垂直な方向で４ｍｍ、第１の基板１と第２の基板２の距離が０．５ｍｍの時に、６μｌ、１２μｌの粒状の液体をそれぞれ移動実験した結果を一例として述べる。最初に、粒状の液体が６μｌの場合、平面から見た時の粒状の液体の直径はおよそφ４ｍｍであった。このとき、図８（ｂ）に示した実質的な正方形の電極を用いるときには粒状の液体は搬送できなかったが、図１０に示した電極を用いるときは、粒状の液体が３つの電極上にまたがるように位置し、粒状の液体は電圧を印加した隣の電極上にスムーズに移動した。このとき、粒状の液体２２を示す円は電極配置領域に内接しているが、内接している場合及び内包されている場合であっても、粒状の液体が少なくとも２つ以上の電極上にまたがるように位置していれば、粒状の液体を搬送させることができた。また、粒状の液体が１２μｌの場合、平面から見た時の粒状の液体２２の直径はおよそφ５．５ｍｍであった。このとき、図８(a) に示した実質的な正方形の電極を用いるときにも粒状の液体は電圧を印加した隣の電極上にスムーズに移動したが、図１０に示した電極を用いるときは、より迅速に粒状の液体が移動した。
【００４１】
図１１(a)に電極のサイズと粒状の液体のサイズとの関係の例を示す。電極配置領域に内包されて設置される液体２９と、電極配置領域からはみ出した液体３１と、液体２９より大きくかつ液体３１より小さい液体３０の各々は、それぞれの粒状の液体（液滴）を示す円が、電極上に掛かる面積が最大となる電極と、当該電極に隣接する電極（液体の搬送方向における右隣の電極と左隣の電極）との３つの電極に接している。
【００４２】
このとき、電極の幅を１としたときに、粒状の液体が電極に掛かる面（実質的な円形もしくは実質的な楕円形）における平面から見た時の粒状の液体２２を示す円の直径（もしくは最大の径）の割合は０．７５以上１．５以下の範囲である。この範囲であるとき、液体を搬送するのに十分な静電力を得る形で粒状の液体を３つの電極上に配置する(掛かる)ことができる。電極の幅に対する粒状の液体の直径がこの程度であれば、通常は十分搬送可能となる。なお、粒状の液体の物理的な性質により状況は変化し得るため、液体の表面張力、粘度等に応じて上記直径の割合は変更することも可能である。
【００４３】
ここで、粒状の液体の直径と比較する対象を電極の幅としたのは、次のような理由からである。図１２に、電極の幅と電極配列のピッチが同じ場合の例として、電極が正方形の場合（図１２(a)）と、上記のように凹部と凸部とが噛合い、２つ隣の電極までオーバラップするように配置した場合（図１２(b)の各電極の液体搬送方向の長さを比較して示す。電極が正方形の場合、当然ながら幅と長さは同じである。しかし、図１０に示した電極形状では長さが幅の約２倍であること、すなわち粒上の液体の搬送方向での最大長さが当該搬送方向と垂直な方向での最大幅に対して実質的に２倍であることが分かる。そのため、粒状の液体の直径と電極の長さ、若しくは、粒状の液体の直径と電極の対角線の長さでは比較できないためである。
【００４４】
図１３に、（ａ）に電極が長方形の場合と、（ｂ）に凹部と凸部とが噛合い、オーバラップするように配置し電極の幅と長さが実質的に同じ場合、すなわち粒上の液体の搬送方向での最大長さが、当該搬送方向と垂直な方向での最大幅と実質的に同じ場合の電極形状例を示す。（ｂ）については、第１の電極の長さと幅の関係以外の特徴は、図１０における第１の電極と同様である。図１３(a)の場合図１２(a)と比較して、また図１３(b)の場合図１２(b)と比較して、各々１つの第１の電極５のピッチがほぼ半分となっており、同じ液体搬送路に配置される第１の電極５の数は２倍になる。搬送可能な液量等の効果は略同じであり、さらに、隣り合う電極２つずつに電圧を印加し、電圧印加電極を１個ずつ切り替える等の制御により、より細かいピッチでの微小液体の搬送が可能になると言う効果がある。また、図１２(a)(b)と図１３(b)とを比較すると、図１３(b)の電極は図１２(a)と同じピッチでありながら、図１０の第１の電極の如き特徴を有しているため、液体を容易に３つの電極上に配置させ、微小液体をより確実に搬送することができる。
この場合の粒状の液体２２の動作例を、図１９の（ａ）から（ｆ）、及び図２０の（ａ）から（ｆ）に示す。
【００４５】
図１９（ａ）では、図示中左端２ヶ所の電極に電圧が印加されており、粒状の液体２２は、あたかも図１２の（ａ）に示すような、電圧を印加された１つの正方形電極上に配置されたような状態になる。続いて、電圧を印加された２ヶ所の電極の内、図中左側の片方の電極に印加された電圧を切ると同時に、当初電圧を印加されていた２ヶ所の電極の、図中右隣の電極に新たに電圧を印加することを順次繰り返すことによって、図１９の（ｂ）から（ｆ）のように、粒状の液体２２は移動する。
【００４６】
図２０では、下の図から上に向かって順に、粒状の液体２２が、図中左側から右側に向かって移動する状態を（ａ）から（ｆ）に示す。この場合、電圧の印加方法は図１９に示す例と同じである。
【００４７】
これらの場合、同じ液体流通路に配置される第１の電極５の数は２倍であるため、隣り合う電極２つずつに電圧を印加し、電極を１個ずつ切り替える制御により、より細かいピッチでの液体流通が可能になる。特に図１３（ｂ）及び図２０に示した構成の場合、１の電極に微小な粒状の液体を載せる際にも、粒状の液体を当該電極に隣接する２つの電極（液体の搬送方向における右隣の電極と左隣の電極）とに接させて確実に搬送できるとともに、電極のピッチが小さいために粒状の液体の動きをなめらかにすることができる。
【００４８】
なお、本実施例では、電極表面を含む面（実質的に平面と見なせる面）において液体運搬方向と交わるいずれの直線上でも、少なくとも２つの第１の電極５が含まれるように配置しているが、配列の両端の電極、及び、３つ以上の電極が接続される部分は、連続する３つ以上の電極を直線状に配置する部分とはならないため、いずれの直線上でも少なくとも２つの第１の電極５が含まれる構成になるとは限らない。
【００４９】
なお、以上では、図１０乃至図１３に記載の電極の構造を、図１乃至図３、図９、図１７及び図１８に示した第１の基板と第２の基板とを有する液体搬送基板に適用したが、本構造は、第１の基板を有するが第２の基板を有さない構成の液体搬送基板に適用することもできる。すなわち、図２１（ (a)は立体的に構成を説明するための図、(b)は第１の基板を示す図）に示すように、第１の基板１上に設けられた複数の電極５に順次電圧を印加し、粒状の液体を搬送することも可能である。この場合には、第２の基板を設置しないため、構成をより簡易化することができる。
【実施例２】
【００５０】
図１４から図１６は液体搬送基板の構成の例を示す略図であり、図１４は平面図(基板の内部構成を示すための部分断面図)を、図１５は正面側からの断面図を、図１６は側面側からの断面図を表している。本実施例での液体搬送基板の構成は、実施例１と略同じであり、試料や試薬などの液体を導入、搬送、排出方法、この液体搬送基板により、試料中に含まれる成分量を検出する方法、及び、搬送可能な粒状の液体の液量範囲を広くする電極形状に関しても略同じである。違っている点は、第１の電極５が第２の基板２にあり、第２の電極６が第１の基板１にあることである。これにより、実施例１で述べた粒状の液体の蒸発防止用に用いるオイルがフロロカーボン系の場合、以下のような効果がある。
【００５１】
フロロカーボン系オイルの比重は１．９前後と、水や分析に用いる試料、試薬に比べかなり大きく、フロロカーボン系オイル中の試料や試薬からなる粒状の液体２２には浮力が働く。すると、第１の基板１と粒状の液体２２との間には隙間ができる。厳密に言えば、第１の基板１に形成された第１の電極５を覆っている絶縁膜を更に覆っている撥水膜と、粒状の液体２２との間に隙間ができ、フロロカーボン系オイルが入り込む。実施例１で、電極と粒状の液体の距離が大きすぎると粒状の液体を搬送するために十分な静電力を得ることが難しくなると述べたが、この隙間により、粒状の液体を搬送するために十分な静電力を得ることが難しくなる可能性がある。そこで、液体搬送用の第１の電極５を上側の第２の基板２側に形成することにより、このような可能性を排除し、粒上の液体が制御用の第１の電極５から離れることなく正確に搬送することができる。
【実施例３】
【００５２】
以下、実施例１、２に示した液体搬送基板を分析システムに用いた例を示す。本実施例では，試料として血清を用い，基板上で複数の試料を実質的に一方向に順次搬送させ，測定部において透過光量を測定し，試料の濁度を測定する。装置構成を図２２に示す。装置は試料ディスクユニット１１０，搬送基板ユニット２００，光学ユニット３００，廃液ユニット４００から構成されている。試料は試料ディスクユニット１１０内のピペッタ１１１により試料ディスクユニット１１０から搬送基板ユニット２００内に分注され，搬送基板ユニット２００内で基板に配置された電極に順次電圧を印加することにより搬送され，光学ユニット３００により検出後，廃液ユニット４００内のシッパー４０１により搬送基板ユニット２００内から廃液タンク４０２に排出される。
【００５３】
試料ディスクユニット１１０の構成を図２３に示す。液体５００は容器１１３の中に収められ，試料ディスク１１２の円周上に複数配置される。試料ディスク１１２はモーターにより回転する。試料ディスク１１２の内周側には前処理ディスク１１４が設けられ，複数配置された前処理容器１１５にて試料の希釈を行う。ピペッタ１１１は上下方向と支柱を中心とした円周方向に移動し，試料ディスク１１２と前処理ディスク１１４の回転移動と合わせて，容器１１３内の液体５００を吸引し，前処理容器１１５内へ吐出，また，前処理容器１１５から吸引し，搬送基板ユニット２００内に液体を吐出する。
【００５４】
搬送基板ユニット２００としては実施例１及び実施例２に示した搬送基板を用いるが、ここでは簡単のため、概略図の図２４を用いて説明する。搬送基板ユニット２００内には，導入口２０３（導入口７等に対応），測定部２０６（測定部４等に対応），排出口２０４（排出口８等に対応）が配置され，導入口２０３と排出部２０４は粒状の液体を搬送する液体搬送路２０５で結ばれ，途中に測定部２０６が存在する。ピペッタ１１１により試料導入口２０３に分注された液体は，液体流通路２０５を排出部２０４まで搬送される間に，測定部２０６にて測定される。その後，廃液ユニット４００内のシッパー４０１により廃液タンク４０２に排出される。
【００５５】
実施例１及び実施例２に示した搬送基板を用いることにより、粒状の液体の搬送について実施例１及び実施例２の各々の効果を有する分析システムを実現することができる。
以上に記載した実施例に対応する構成として、以下の構成とすることもできる。
【００５６】
（１）基板と、前記基板に設けられた、液体を導入するための導入口と、前記基板に設けられた、前記液体を排出するための排出口と、前記基板に設けられ、前記液体が流通する液体流通路と測定部とを形成する複数の電極と、前記複数の電極の少なくとも一部に電圧を印加する導電手段を有し、前記複数の電極は、前記液体の流通する方向に配置され、複数の電極からなる配列の両端の電極、及び、３個以上の電極が接続される部分を除き、前記液体の流通の方向に対して実質的に垂直な方向のいずれの断面でも少なくとも２つの前記電極が含まれるべく配置されることを特徴とする液体流通基板。
【００５７】
（２）一定の間隔を持って平行に対向し、面方向が概略水平に配置された第１の基板と第２の基板と、前記第１の基板に設けられた液体が流通する液体流通路と測定部とを形成する複数の第１の電極と、前記第２の基板に設けられた前記第１の電極と対向する前記第１の電極と同数、若しくは、前記第１の電極と対向する１、若しくは、複数の第２の電極と、前記第２の基板に設けられた前記液体を導入するための導入口と、前記第２の基板に設けられた前記液体を排出するための排出口と、前記第１の電極の前記複数の電極の少なくとも一部と前記第２の電極に電圧を印加する導電手段を有し、前記第１の電極である前記複数の電極は、前記液体の流通する方向に配置され、複数の電極からなる配列の両端の電極、及び、３個以上の電極が接続される部分を除き、前記液体の流通の方向に対して実質的に垂直な方向のいずれの断面でも少なくとも２つの前記電極が含まれるべく配置されることを特徴とする液体流通基板。
【００５８】
（３）一定の間隔を持って平行に対向し、面方向が概略水平に配置された第１の基板と第２の基板と、前記第２の基板に設けられた液体が流通する液体流通路と測定部とを形成する複数の第１の電極と、前記第１の基板に設けられた前記第１の電極と対向する前記第１の電極と同数、若しくは、前記第１の電極と対向する１、若しくは、複数の第２の電極と、前記第２の基板に設けられた前記液体を導入するための導入口と、前記第２の基板に設けられた前記液体を排出するための排出口と、前記第１の電極の前記複数の電極の少なくとも一部と前記第２の電極に電圧を印加する導電手段を有し、前記第１の電極である前記複数の電極は、前記液体の流通する方向に配置され、複数の電極からなる配列の両端の電極、及び、３個以上の電極が接続される部分を除き、前記液体の流通の方向に対して実質的に垂直な方向のいずれの断面でも少なくとも２つの前記電極が含まれるべく配置されることを特徴とする液体流通基板。
【００５９】
（４）前記複数の電極は、複数の電極からなる配列の両端の電極、及び、３個以上の電極が接続される部分を除くそれぞれの電極において、前記電圧を印加する導電手段部を除き、前記第１の基板の表面方向で、かつ、前記液体の流通する方向と垂直な方向の最大幅に対し、前記液体の流通する方向の最大長さが概略２倍であることを特徴とする（１）若しくは（２）に記載の液体流通基板。
【００６０】
（５）前記複数の電極は、複数の電極からなる配列の両端の電極、及び、３個以上の電極が接続される部分を除くそれぞれの電極において、前記電圧を印加する導電手段部を除き、前記第１の基板の表面方向で、かつ、前記液体の流通する方向と垂直な方向の最大幅に対し、前記液体の流通する方向の最大長さが概略同じであることを特徴とする（１）若しくは（２）に記載の液体流通基板。
【００６１】
（６）前記電極は、隣り合う電極間の向かい合う部分で凹部と凸部とを有し、前記凹部は前記液体の流通の方向での前記電極の中心に向かって幅が狭くなり、前記凸部は前記中心に向かって幅が広くなることを特徴とする（１）内至（３）に記載の液体流通基板。
【００６２】
（７）第１の液体を収める容器と、第１の液体を吸引及び吐出するピペットとを具備する第１のユニットと、前記ピペットから吐出された前記第１の液体を導入する第１の液体導入部と、前記第１の液体を導出する排出口と、複数の電極を備えてかつ前記第１の液体導入部と前記排出口とをつなぐ液体流通路と、前記液体流通路の少なくとも一ヶ所に設けられた測定部と、前記電極に電圧を印加する電圧印加手段を具備する第２のユニットと、前記測定部に対応する検出系を具備する第３のユニットと、前記排出口から液体を吸引する吸引部と、吸引された液体を収める廃液部を具備する第４のユニットを有し、前記電圧印加手段は、前記第１の液体を前記液体流通路で流通させるように前記電極に前記電圧を印加し、前記複数の電極は、前記液体の流通する方向に配置され、かつ前記液体の流通の方向に対して実質的に垂直な方向のいずれの断面でも少なくとも２つの前記電極が含まれるべく配置されることを特徴とする分析システム。
【００６３】
（８）前記液体流通路が複数列並列に配置され、それぞれの列に測定項目により異なる検出系からなる第３のユニットを具備し、第３のユニットを持たない予備の列を有することを特徴とする（７）に記載の分析システム。
【００６４】
（９）前記電極は、隣り合う電極間の向かい合う部分で凹部と凸部とを有し、前記凹部は前記液体の流通の方向での前記電極の中心に向かって幅が狭くなり、前記凸部は前記中心に向かって幅が広くなることを特徴とする（７）に記載の分析システム。
【００６５】
（１０）液体導入部に第１の液体を導入する工程と、複数の電極を配置された液体流通路上で、前記電極の少なくとも一部に電圧を印加して、前記第１の液体を液体流通路上で流通する工程と、前記液体流通路の少なくとも一部に設けられた測定部で、前記第１の液体について検出を行う工程と、液体排出部から前記第１の液体を導出する工程とを有し、前記複数の電極は、前記液体の流通の方向に対して実質的に垂直な方向のいずれの断面でも少なくとも２つの前記電極が含まれるべく配置されるものであり、前記流通する工程では、前記第１の液体が２つ以上の前記電極の上に位置するように前記電圧を印加することを特徴とする分析方法。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】液体搬送基板の構成の例を示す平面図である。
【図２】液体搬送基板の構成の例を示す正面側からの断面図である。
【図３】液体搬送基板の構成の例を示す側面側からの断面図である。
【図４】図１と同じ断面を用い、手順を時系列で示した略図である。
【図５】図４で示す方式の、別方式配線を示す回路図である。
【図６】図４で示す方式の、別方式配線を示す回路図である。
【図７】試料中に含まれる成分量検出の方法の例を示す、液体搬送基板の正面側からの断面図である。
【図８】電極と粒状の液体との大きさの関係の例を示す平面図である。
【図９】複数の導入口を持つ液体搬送基板の例を示す平面図である。
【図１０】電極形状の例を示す平面図である。
【図１１】電極形状と粒状の液体の大きさの例を示す平面図である。
【図１２】電極形状の例を示す平面図である。
【図１３】電極形状の例を示す平面図である。
【図１４】液体搬送基板の構の例成を示す平面図である。
【図１５】液体搬送基板の構成の例を示す正面側からの断面図である。
【図１６】液体搬送基板の構成の例を示す側面側からの断面図である。
【図１７】液体搬送基板の構成の例を示す平面図である。
【図１８】パッド領域の一例を第１の基板側から見た部分拡大図である。
【図１９】図１３(a)の構成における粒状の液体の動作例の略図である。
【図２０】図１３(ｂ)の構成における粒状の液体の動作例の略図である。
【図２１】液体搬送基板の構成の例を示す平面図である。
【図２２】液体搬送基板を分析システムに用いた例である。
【図２３】試料ディスクユニット１１０の構成の例である。
【図２４】搬送基板ユニット２００の概略図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…第１の基板、２…第２の基板、３…液体搬送路、４…測定部、５…第１の電極、５’…第１の電極、５”…第１の電極、５’ ”…第１の電極、６…第２の電極、７…導入口、８…排出口、９…スペーサ、１０…側壁、１１…配線、１２…パッド、１３…配線、１４…パッド、１５…配線部材、１６…制御装置、１７…スイッチ、１８…電源、１９…液体、２０…ディスペンサ、２１…空間、２２…粒状の液体、２３…ディスペンサ、２４…廃液、２５…光、２６…光源、２７…受光部、２８…計測部、２９…配線用リード線、２９’…粒状の液体、３０…粒状の液体、３１…粒状の液体、電極…５１、電極…５２、中間電極の群…５３、窓…１０１、絶縁膜…１０３、試料ディスクユニット…１１０、ピペッタ…１１１、試料ディスク…１１２、容器…１１３、前処理ディスク…１１４、前処理容器…１１５、搬送基板ユニット…２００、導入口…２０３、排出部…２０４、液体搬送路…２０５、測定部…２０６、光学ユニット…３００、廃液ユニット…４００、シッパー…４０１、廃液タンク…４０２、液体…５００。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、
前記第１の基板に設けられた、複数の第１の電極と、
任意の前記第１の電極を介して液体に電圧を印加するための第１の導電手段とを有し、
前記複数の第１の電極の少なくとも一部は、前記液体の搬送方向での一方の端部と他方の端部との各々に凸部と凹部とを具備し、前記一部の各々は、１の前記第１の電極の前記凸部の先端部が、隣接する前記第１の電極の前記凹部に入り込み、かつ、前記凸部の幅が狭くなる方向に向かって、隣接する前記第１の電極の長手方向での中心線を越えることを特徴とする液体搬送基板。
【請求項２】
前記複数の第１の電極は、配列として配置され、かつ前記配列の一端に位置する一端電極と、前記配列の他端に位置する他端電極と、前記一端電極と前記他端電極との間に位置する中間電極とからなり、少なくとも一部の前記中間電極は、その表面を実質的に含む面上で前記液体の搬送方向と交わるすべての直線上に２つ以上の前記中間電極が位置するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の液体搬送基板。
【請求項３】
第２の基板と、
前記液体を導入するための導入口と、
前記液体を排出するための排出口と、
前記第２の基板に設けられた第２の電極と、
前記第２の電極に電圧を印加するための第２の導電手段とをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の液体搬送基板。
【請求項４】
前記中間電極は点対称な形状であることを特徴とする請求項２に記載の液体搬送基板。
【請求項５】
前記中間電極の一部が、前記液体についての測定をするための測定部であることを特徴とする請求項２に記載の液体搬送基板。
【請求項６】
前記第２の電極の上に設けられる絶縁膜と、前記絶縁膜の上に設けられる撥水膜とを更に有し、前記第２の電極は、前記第２の基板の前記第１の基板に向き合う面の一部に設置され、前記導電手段は配線と配線接続部材とを有することを特徴とする請求項３に記載の液体搬送基板。
【請求項７】
前記第２の電極の上の一部に設けられる絶縁膜と、前記絶縁膜の上に設けられる撥水膜とを更に有し、前記導電手段は配線と配線接続部材とを有し、前記第２の電極は、前記第２の基板の前記第１の基板に向き合う面に設置され、前記絶縁膜は、前記第２の電極の前記第１の基板に向き合う面の、前記配線接続部材の位置する領域以外の領域に設けられることを特徴とする請求項３に記載の液体搬送基板。
【請求項８】
前記中間電極は、前記液体の搬送方向の最大長さが前記搬送方向と垂直な方向の最大幅に対して実質的に２倍であることを特徴とする請求項３に記載の液体搬送基板。
【請求項９】
前記中間電極は、前記液体の搬送方向の最大長さが前記搬送方向と垂直な方向の最大幅と実質的に同じであることを特徴とする請求項３に記載の液体搬送基板。
【請求項１０】
第１の液体を収める容器と、前記第１の液体を吸引及び吐出するピペットとを具備する第１のユニットと、
前記ピペットから吐出された前記第１の液体を導入する第１の液体導入部と、前記第１の液体を導出する排出口と、複数の第１の電極を備えてかつ前記第１の液体導入部と前記排出口とをつなぐ液体搬送路と、前記液体搬送路の少なくとも一部に設けられた測定部と、前記複数の第１の電極の少なくとも一部に電圧を印加する電圧印加手段を具備する第２のユニットと、
前記測定部に対応する検出系を具備する第３のユニットと、
前記排出口から液体を吸引する吸引部と、吸引された液体を収める廃液部とを具備する
第４のユニットとを有し、
前記電圧印加手段は、前記第１の液体を前記液体流通路で搬送させるように前記電極に
前記電圧を印加し、前記検出系は前記測定部に搬送された前記第１の液体についての検出
を行い、前記複数の第１の電極の少なくとも一部は、前記第１の液体の搬送の方向での一方の端部と他方の端部との各々に凸部と凹部とを具備し、１の前記第１の電極の前記凸部の先端部は、隣接する前記第１の電極の前記凹部に入り込み、かつ、前記凸部の幅が狭くなる方向に向かって、隣接する前記第１の電極の長手方向での中心線を越えることを特徴とする分析システム。
【請求項１１】
前記複数の第１の電極は、配列として設置され、かつ前記配列の一端に位置する一端電極と、前記配列の他端に位置する他端電極と、前記一端電極と前記他端電極との間に位置する中間電極とからなり、少なくとも一部の前記中間電極は、その表面を実質的に含む面上で前記液体の搬送方向と交わるすべての直線上に２つ以上の前記中間電極が位置するように配置されることを特徴とする請求項１０に記載の分析システム。
【請求項１２】
前記第２のユニットは、
前記複数の第１の電極が構成される第１の基板と、
第２の基板と、
前記第２の基板に設けられた第２の電極と、
前記液体を導入するための導入口と、
前記液体を排出するための排出口とを有し、
前記電圧印加手段は前記第２の電極へも電圧を印加することを特徴とする請求項１０に記載の分析システム。
【請求項１３】
前記電圧印加手段は、前記電圧を制御する回路を有し、前記回路は前記電圧の印加後に前記電圧を印加した第１の電極に一時的に逆電位を印加することを特徴とする請求項１０に記載の分析システム。
【請求項１４】
前記電圧印加手段は、前記電圧を制御する回路を有し、前記回路は前記電圧の印加後に前記第１の電極と前記第２の電極とを同電位にする制御を行うことを特徴とする請求項１０に記載の分析システム。
【請求項１５】
液体導入部に液体を導入する工程と、
複数の電極が配置された液体搬送路上で、前記電極の少なくとも一部に電圧を印加して、前記電極を介して前記電圧を印加される前記液体を液体搬送路上で搬送する工程と、
前記液体搬送路の少なくとも一部に設けられた測定部で、前記液体について検出を行う工程と、
液体排出部から前記液体を導出する工程とを有し、
前記搬送する工程では、前記液体は粒状液体として搬送され、前記粒状液体は、前記電極が３つ以上連なって配置される領域で、３つの連なった前記電極上に掛かることを特徴とする分析方法。
【請求項１６】
前記複数の電極の少なくとも一部は、前記液体の搬送方向での一方の端部と他方の端部との各々に凸部と凹部とを具備し、１の前記第１の電極の前記凸部の先端部は、隣接する前記第１の電極の前記凹部に入り込み、かつ、前記凸部の幅が狭くなる方向に向かって、隣接する前記第１の電極の長手方向での中心線を越えることを特徴とする請求項１５に記載の分析方法。
【請求項１７】
前記複数の電極は、配列として設置され、かつ前記配列の一端に位置する一端電極と、前記配列の他端に位置する他端電極と、前記一端電極と前記他端電極との間に位置する中間電極とからなり、少なくとも一部の前記中間電極は、その表面を実質的に含む面上で前記液体の搬送方向と交わるすべての直線上に２つ以上の前記中間電極が位置するように配置されることを特徴とする請求項１５に記載の分析方法。
【請求項１８】
前記導入する工程では、前記液体は、前記電極の幅を１としたときに、少なくとも一部の前記電極上で前記電極に掛かる面における最大の径が０．７５以上１．５以下の範囲となるように導入されることを特徴とする請求項１５に記載の分析方法。
【請求項１】
第１の基板と、
前記第１の基板に設けられた、複数の第１の電極と、
任意の前記第１の電極を介して液体に電圧を印加するための第１の導電手段とを有し、
前記複数の第１の電極の少なくとも一部は、前記液体の搬送方向での一方の端部と他方の端部との各々に凸部と凹部とを具備し、前記一部の各々は、１の前記第１の電極の前記凸部の先端部が、隣接する前記第１の電極の前記凹部に入り込み、かつ、前記凸部の幅が狭くなる方向に向かって、隣接する前記第１の電極の長手方向での中心線を越えることを特徴とする液体搬送基板。
【請求項２】
前記複数の第１の電極は、配列として配置され、かつ前記配列の一端に位置する一端電極と、前記配列の他端に位置する他端電極と、前記一端電極と前記他端電極との間に位置する中間電極とからなり、少なくとも一部の前記中間電極は、その表面を実質的に含む面上で前記液体の搬送方向と交わるすべての直線上に２つ以上の前記中間電極が位置するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の液体搬送基板。
【請求項３】
第２の基板と、
前記液体を導入するための導入口と、
前記液体を排出するための排出口と、
前記第２の基板に設けられた第２の電極と、
前記第２の電極に電圧を印加するための第２の導電手段とをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の液体搬送基板。
【請求項４】
前記中間電極は点対称な形状であることを特徴とする請求項２に記載の液体搬送基板。
【請求項５】
前記中間電極の一部が、前記液体についての測定をするための測定部であることを特徴とする請求項２に記載の液体搬送基板。
【請求項６】
前記第２の電極の上に設けられる絶縁膜と、前記絶縁膜の上に設けられる撥水膜とを更に有し、前記第２の電極は、前記第２の基板の前記第１の基板に向き合う面の一部に設置され、前記導電手段は配線と配線接続部材とを有することを特徴とする請求項３に記載の液体搬送基板。
【請求項７】
前記第２の電極の上の一部に設けられる絶縁膜と、前記絶縁膜の上に設けられる撥水膜とを更に有し、前記導電手段は配線と配線接続部材とを有し、前記第２の電極は、前記第２の基板の前記第１の基板に向き合う面に設置され、前記絶縁膜は、前記第２の電極の前記第１の基板に向き合う面の、前記配線接続部材の位置する領域以外の領域に設けられることを特徴とする請求項３に記載の液体搬送基板。
【請求項８】
前記中間電極は、前記液体の搬送方向の最大長さが前記搬送方向と垂直な方向の最大幅に対して実質的に２倍であることを特徴とする請求項３に記載の液体搬送基板。
【請求項９】
前記中間電極は、前記液体の搬送方向の最大長さが前記搬送方向と垂直な方向の最大幅と実質的に同じであることを特徴とする請求項３に記載の液体搬送基板。
【請求項１０】
第１の液体を収める容器と、前記第１の液体を吸引及び吐出するピペットとを具備する第１のユニットと、
前記ピペットから吐出された前記第１の液体を導入する第１の液体導入部と、前記第１の液体を導出する排出口と、複数の第１の電極を備えてかつ前記第１の液体導入部と前記排出口とをつなぐ液体搬送路と、前記液体搬送路の少なくとも一部に設けられた測定部と、前記複数の第１の電極の少なくとも一部に電圧を印加する電圧印加手段を具備する第２のユニットと、
前記測定部に対応する検出系を具備する第３のユニットと、
前記排出口から液体を吸引する吸引部と、吸引された液体を収める廃液部とを具備する
第４のユニットとを有し、
前記電圧印加手段は、前記第１の液体を前記液体流通路で搬送させるように前記電極に
前記電圧を印加し、前記検出系は前記測定部に搬送された前記第１の液体についての検出
を行い、前記複数の第１の電極の少なくとも一部は、前記第１の液体の搬送の方向での一方の端部と他方の端部との各々に凸部と凹部とを具備し、１の前記第１の電極の前記凸部の先端部は、隣接する前記第１の電極の前記凹部に入り込み、かつ、前記凸部の幅が狭くなる方向に向かって、隣接する前記第１の電極の長手方向での中心線を越えることを特徴とする分析システム。
【請求項１１】
前記複数の第１の電極は、配列として設置され、かつ前記配列の一端に位置する一端電極と、前記配列の他端に位置する他端電極と、前記一端電極と前記他端電極との間に位置する中間電極とからなり、少なくとも一部の前記中間電極は、その表面を実質的に含む面上で前記液体の搬送方向と交わるすべての直線上に２つ以上の前記中間電極が位置するように配置されることを特徴とする請求項１０に記載の分析システム。
【請求項１２】
前記第２のユニットは、
前記複数の第１の電極が構成される第１の基板と、
第２の基板と、
前記第２の基板に設けられた第２の電極と、
前記液体を導入するための導入口と、
前記液体を排出するための排出口とを有し、
前記電圧印加手段は前記第２の電極へも電圧を印加することを特徴とする請求項１０に記載の分析システム。
【請求項１３】
前記電圧印加手段は、前記電圧を制御する回路を有し、前記回路は前記電圧の印加後に前記電圧を印加した第１の電極に一時的に逆電位を印加することを特徴とする請求項１０に記載の分析システム。
【請求項１４】
前記電圧印加手段は、前記電圧を制御する回路を有し、前記回路は前記電圧の印加後に前記第１の電極と前記第２の電極とを同電位にする制御を行うことを特徴とする請求項１０に記載の分析システム。
【請求項１５】
液体導入部に液体を導入する工程と、
複数の電極が配置された液体搬送路上で、前記電極の少なくとも一部に電圧を印加して、前記電極を介して前記電圧を印加される前記液体を液体搬送路上で搬送する工程と、
前記液体搬送路の少なくとも一部に設けられた測定部で、前記液体について検出を行う工程と、
液体排出部から前記液体を導出する工程とを有し、
前記搬送する工程では、前記液体は粒状液体として搬送され、前記粒状液体は、前記電極が３つ以上連なって配置される領域で、３つの連なった前記電極上に掛かることを特徴とする分析方法。
【請求項１６】
前記複数の電極の少なくとも一部は、前記液体の搬送方向での一方の端部と他方の端部との各々に凸部と凹部とを具備し、１の前記第１の電極の前記凸部の先端部は、隣接する前記第１の電極の前記凹部に入り込み、かつ、前記凸部の幅が狭くなる方向に向かって、隣接する前記第１の電極の長手方向での中心線を越えることを特徴とする請求項１５に記載の分析方法。
【請求項１７】
前記複数の電極は、配列として設置され、かつ前記配列の一端に位置する一端電極と、前記配列の他端に位置する他端電極と、前記一端電極と前記他端電極との間に位置する中間電極とからなり、少なくとも一部の前記中間電極は、その表面を実質的に含む面上で前記液体の搬送方向と交わるすべての直線上に２つ以上の前記中間電極が位置するように配置されることを特徴とする請求項１５に記載の分析方法。
【請求項１８】
前記導入する工程では、前記液体は、前記電極の幅を１としたときに、少なくとも一部の前記電極上で前記電極に掛かる面における最大の径が０．７５以上１．５以下の範囲となるように導入されることを特徴とする請求項１５に記載の分析方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
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【図１０】
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【図１５】
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【図１７】
【図１８】
【図１９】
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【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００６−２９２５９９（Ｐ２００６−２９２５９９Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１５２３４（Ｐ２００５−１１５２３４）
【出願日】平成１７年４月１３日（２００５．４．１３）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１３日（２００５．４．１３）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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