液体輸送装置
【課題】小型でコンパクトな液体輸送装置を提供することにある。
【解決手段】内部に液体を含有するシリンジ外筒及びシリンジ外筒の内部を摺動するピストンで構成されたシリンジと、一方の端部が前記シリンジ外筒に連結されたチューブと、ピストンを押す押し子と、を有し、押し子によりピストンを押し、シリンジ外筒からチューブに液体を供給することで、チューブの他端から液体を供給する液体輸送装置であって、シリンジ外筒を支持する支持部と、シリンジと略平行に配置され、かつ、押し子を支持部に対して、ピストンの移動方向に直線的に相対移動させる直線移動機構と、ピストンと押し子との間に配置され、押し子がピストンを押すことで発生する圧力を検出する圧力検出部と、を備えかつ、圧力検出部で検出した圧力に基づいて、直線移動機構の動作を制御する制御部と、を有することで上記課題を解決する。
【解決手段】内部に液体を含有するシリンジ外筒及びシリンジ外筒の内部を摺動するピストンで構成されたシリンジと、一方の端部が前記シリンジ外筒に連結されたチューブと、ピストンを押す押し子と、を有し、押し子によりピストンを押し、シリンジ外筒からチューブに液体を供給することで、チューブの他端から液体を供給する液体輸送装置であって、シリンジ外筒を支持する支持部と、シリンジと略平行に配置され、かつ、押し子を支持部に対して、ピストンの移動方向に直線的に相対移動させる直線移動機構と、ピストンと押し子との間に配置され、押し子がピストンを押すことで発生する圧力を検出する圧力検出部と、を備えかつ、圧力検出部で検出した圧力に基づいて、直線移動機構の動作を制御する制御部と、を有することで上記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を供給または吸引することにより液体を輸送する液体輸送装置、特にマイクロチップに形成された流路に液体を供給（または吸引）するような、少量の液体に対する高精度な流量制御に適した液体輸送装置とその利用に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体に含まれる微小な試料や、複数の液体の混合状態を観察する方法として、マイクロチップに形成した流路に液体を流し、その流路を流れる液体を顕微鏡やカメラで観察する方法がある。ここで、マイクロチップの流路に液体を流す装置としては、シリンジを用いてマイクロチップの流路に液体を流す装置がある。
【０００３】
また、特許文献１には、所定量の液体を滴下または排出する分注装置であるが、チップに気体を供給する気体供給装置と、チップ内部の圧力を検出する圧力センサを設置し、チップが液面下にチップの先端部が位置した状態で気体をチップの先端から放出し、この時のチップの内部の圧力を検出することにより制御回路において表面張力を算出し、この算出された表面張力の値に基づいてシリンジの動作を制御する分注装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７４６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の装置では、分注前に、試料となる液体の表面張力を計測し、その計測結果に基づいてピストンの移動量を調整することで、分注の精度を高くするようにしている。このように、特許文献１に記載の装置は、試料となる液体の種類に応じてピストンの移動量を制御することで、チップから滴下（または排出）する試料の量を制御しているが、条件を設定してもその条件に基づいて正確に駆動しない場合もある。また、マイクロチップに液体を流して観察を行う場合は、試料の流速が増減すると試料の観察が行いにくいという問題がある。ここで、特許文献１に記載の装置は、液体が流れる流路に分岐路を設け、その分岐路に加わる圧力を圧力センサで計測する構成である。このように流路を分岐している構成であるため、ピストンから加えられる圧力に対して損失が発生する。そのため、ピストンから加えられる圧力を検出することができない。
【０００６】
また、試料の移動速度が高速である場合は、肉眼では、試料の状態を観察することができないため、高速度カメラなどの特殊な機材が必要となり、装置コストが高くなってしまうという問題もある。また、液体輸送装置は、装置が大きくなってしまうという問題もある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型でコンパクトな液体輸送装置を提供することを目的とする。また、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、上記目的に加え、液体を安定した速度で輸送することができる液体輸送装置を提供することを目的とする。さらに、マイクロチップで観察しやすいように、試料を安定した低速度でマイクロチップの流路に流すことができる液体輸送装置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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、内部に液体を含有するシリンジ外筒及びシリンジ外筒の内部を摺動するピストンで構成されたシリンジと、一方の端部が前記シリンジ外筒に連結されたチューブと、前記ピストンを押す押し子と、を有し、前記押し子により前記ピストンを押し、前記シリンジ外筒から前記チューブに液体を供給することで、前記チューブの他端から液体を供給する液体輸送装置であって、前記シリンジ外筒を支持する支持部と、前記シリンジと略平行に配置され、かつ、前記押し子を前記支持部に対して、前記ピストンの移動方向に直線的に相対移動させる直線移動機構と、前記ピストンと前記押し子との間に配置され、前記押し子が前記ピストンを押すことで発生する圧力を検出する圧力検出部と、を備えかつ、前記圧力検出部で検出した圧力に基づいて、前記直線移動機構の動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、シリンジと平行に配置された直線移動機構によって、装置軸方向の長さを短縮でき、装置のコンパクト化を実現できる。また、ピストンと押し子の間に配置された圧力検出部と制御部によって、駆動部から押し子への力の伝達を精度よくコントロールすることができる。
【００１０】
ここで、前記直線移動機構は、前記押し子を支持する支持部材と、前記支持部材と螺合したボールねじと、前記支持部材を直動方向に案内する直動案内部と、前記ボールねじを回転させるモータとを有し、前記制御部は、前記モータの回転数を制御することで、前記押し子の位置及び前記押し子が前記ピストンを押す圧力を制御することが好ましい。なお、移動機構としては、空気圧と磁気力で押し子を移動させる機構を用いることも好ましい。
【００１１】
本発明によれば、より高い精度で押し子を移動させることができ、供給対象に供給する試料の流量をより少ない流量とすることができ、また流量をより安定させることができる。また、本発明によれば、例えば、マイクロチップに液体を供給する場合は、マイクロチップで観察しやすいように、試料を安定した低速度でマイクロチップの流路に流すことができる。
【００１２】
また、前記制御部は、前記圧力検出部で検出した圧力の値が設定された範囲となるように、前記モータの回転数を制御することが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、圧力値が設定された範囲となるようにすることで、流路を流れる試料の速度を安定させることができ、また、流速が速くなりすぎることを防止できる。
【００１４】
また、前記ピストンの端部に連結された連結部材を有し、前記圧力検出部は、前記連結部材に固定され、前記ピストンは、前記連結部材と前記圧力検出部を介して、前記押し子からの力が加えられることが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、連結部材を用いることで、押し子からピストンに安定して力を伝えることができ、また、圧力検出部を的確に保持することができる。
【００１６】
また、連結部材は、ピストンと連結する面を、凹部とし、その凹部の一部をピストン側の面から離れるに従って径が小さくなる円錐形状または断面がテーパとなる形状とすることが好ましい。これにより、シリンジ外筒の形状、ピストンの径によらず、凹部にピストンを的確に保持することができ、ピストンがピストンの軸方向に直交する方向にずれることを抑制することができる。よって本発明の液体輸送装置は、種々の容量のシリンジに対応できる。
【００１７】
また、前記圧力検出部が前記押し子と前記ピストンの間に連結された構造で、前記押し子を前記ピストンが前記シリンジから引き抜かれる方向に引っ張った際に発生する圧力を検出する機能を有しており、前記圧力検出部で検出した圧力に基づいて、前記移動機構の動作を制御する制御部を有する構成としても良い。これにより、シリンジで液体を吸引することで液体を輸送することができる。
【００１８】
なお、圧力検出部としては、圧力を検出できる種々の検出素子を用いることができる。
また、圧力検出部としては、ロードセルを用いることが好ましく、特に小型圧縮型ロードセル、引張圧縮両用ロードセルを用いることが好ましい。
【００１９】
また、前記圧力検出部の圧力値より、前記液体流路の詰まりや異常を判断することが好ましい。これにより、前記チューブおよび前記マイクロチップの破損等が防止できる。
【００２０】
また、マイクロチップに形成された液体流路に前記チューブの他方の端部が接続され、前記液体流路に液体を供給することが好ましい。本発明の液体輸送装置は、液体流路に液体を供給することで、上記の種々の効果を得ることができる。
【００２１】
また、マイクロチップに形成された液体流路に前記チューブの他方の端部が接続され、前記液体流路より液体を吸引しても良い。本発明の液体輸送装置は、液体流路から液体を吸引することでも、上記の種々の効果を得ることができる。
【００２２】
また、上述した液体輸送装置の前記シリンジ外筒の先端に、液体吸引するためのノズルを有した配管を取り付け、基板上に滴下した微小物質を分散させた溶液を吸引し、吸引する速さを前記モーターで制御することで、基板表面に微小物質を均一に固定化することが可能となる。
【００２３】
また、微小物質を分散させた溶液を満たした容器について、前記配管を前記容器の底部に接続し、前記基板を垂直方向に向けた状態で液体に浸した状態で微小物質を分散させた溶液を上述の液体輸送装置で吸引し、吸引する速さを前記モーターで制御することで、基板の両面に微小物質を均一に固定化することが可能となる。
【００２４】
また、前記微小物質は、抗体、タンパク質、ＤＮＡ、細胞などの生体高分子や、金粒子、シリコン粒子などの金属粒子、カーボンナノチューブなどを使用することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明にかかる液体輸送装置は、シリンジと平行に配置された直線移動機構によって、装置軸方向の長さを短縮でき、装置のコンパクト化を実現できるという効果を奏する。また、ピストンと押し子の間に配置された圧力検出部と制御部によって、駆動部から押し子への力の伝達を制御よくコントロールすることができるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の液体輸送装置を有する観察システムの第１の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に観察システムのマイクロチップの概略構成を示す分解斜視図である。
【図３−１】図３−１は、図１に示す連結部材の概略構成を示す正面図である。
【図３−２】図３−２は、図３−１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図４は、移動機構の概略構成を示す斜視図である。
【図５−１】図５−１は、図４に示す移動機構の上面図である。
【図５−２】図５−２は、図５−１に示す移動機構の正面図である。
【図５−３】図５−３は、図５−１に示すＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図６は、モニタに表示される画面の一例を示す説明図である。
【図７−１】図７−１は、圧力検出部で検出した圧力の変位の一例を示すグラフである。
【図７−２】図７−２は、圧力検出部で検出した圧力の変位の一例を示すグラフである。
【図８−１】図８−１は、本発明の装置の理論変位と測定変位との関係の一例を示すグラフである。
【図８−２】図８−２は、従来の装置の理論変位と測定変位との関係の一例を示すグラフである。
【図９−１】図９−１は、本発明の装置により試料を供給した流路の一例を示す説明図である。
【図９−２】図９−２は、従来の装置により試料を供給した流路の一例を示す説明図である。
【図９−３】図９−３は、図９−１と同様の装置を用い、検出した圧力に基づいて制御を行わずに試料を供給した流路の他の一例を示す説明図である。
【図１０−１】図１０−１は、本発明の装置により試料を供給した流路の他の例を示す説明図である。
【図１０−２】図１０−２は、本発明の装置により試料を供給した流路の他の例を示す説明図である。
【図１０−３】図１０−３は、本発明の装置により試料を供給した流路の他の例を示す説明図である。
【図１０−４】図１０−４は、図１０−３と同様の装置を用い、検出した圧力に基づいて制御を行わずに試料を供給した流路の他の一例を示す説明図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態の液体輸送装置の概略構成を示す説明図である。
【図１２】図１２は、第３の実施形態の液体輸送装置の概略構成を示す説明図である。
【図１３−１】図１３−１は、図１２に示すピストン、ピストン固定具、ロードセル及び押し子の概略構成を示す斜視図である。
【図１３−２】図１３−２は、図１３−１の組付手順を示す斜視図である。
【図１４−１】図１４−１は、図１２に示すシリンジ外筒及び支持部の概略構成を示す斜視図である。
【図１４−２】図１４−２は、図１４−１の組付手順を示す斜視図である。
【図１５−１】図１５−１は、圧力検出部で検出した引張り荷重の変位の一例を示すグラフである。
【図１５−２】図１５−２は、圧力検出部で検出した引張り荷重の変位の一例を示すグラフである。
【図１６】図１６は、本発明に係る液体輸送装置を用いた微小物質の固定化方法の概略構成を示す説明図である。
【図１７】図１７は、図１６において液体輸送装置を用いて液体を吸引した際の基板上の液体及び微小物質の挙動を示す模式図である。
【図１８】図１８は、微小物質を抗体とした場合の基板上の液体及び微小物質の挙動を示す模式図である。
【図１９】図１９は、本発明に係る液体輸送装置を用いた微小物質の固定化方法の概略構成を示す説明図である。
【図２０】図２０は、図１９において液体輸送装置を用いて液体を吸引した際の基板上の液体及び微小物質の挙動を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第１の実施形態）
（観察システムの構成に関する説明）
以下に、本発明にかかる液体輸送装置を有する観察システムの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。例えば、以下の実施形態では、１つのマイクロチップに１つの液体輸送装置を接続した構成としたが、１つのマイクロチップに複数の液体輸送装置を接続した構成としてもよい。
【００２８】
図１は、本発明の液体輸送装置を有する観察システムの第１の実施形態の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように観察システム１０は、液体が流れる流路が形成されたマイクロチップ１２と、マイクロチップ１２に液体を供給する液体輸送装置１４と、マイクロチップ１２の流路を拡大して観察した画像を取得する光学機器１６と、光学機器１６で取得した画像を検出する検出部１８とを有する。観察システム１０は、液体輸送装置１４からマイクロチップ１２に供給され、マイクロチップ１２の流路を流れる液体の画像を光学機器１６及び検出部１８で取得し、取得した画像をモニタに表示させること、操作者が流路を流れる液体を観察できるようにするシステムである。
【００２９】
以下、まず、図１及び図２を用いてマイクロチップ１２の説明をする。ここで、図２は、図１に観察システムのマイクロチップの概略構成を示す分解斜視図である。図１及び図２に示すように、マイクロチップ１２は、チップホルダ６０と、流体チップ６２と、チップ押さえ板６４と、複数のＯリング６６とで構成されている。
【００３０】
チップホルダ６０は、金属製の板状部材であり、面積が大きい面には、流体チップ６２を保持するための凹部６１が形成されている。凹部６１は、一方の辺の幅が流体チップ６２の幅と略同じ長さで形成されており、流体チップ６２が位置ずれしないように、流体チップ６２の対向する側面を挟み込んで所定位置に支持している。また、チップホルダ６０は、凹部６１の底面を構成する面にガラス板が配置されている。また、チップホルダ６０には、ねじ止めするためのねじ穴が形成されている。
【００３１】
流体チップ６２は、内部に流路６８が形成されている。また、流路６８の端部には、流路６８と外部とを繋げる開口６９が形成されている。ここで、本実施形態では、流路６８は、一本の長い線分部と、その長い線分部６８ａに直交する方向に伸びた、二本の線分部６８ｂとで構成されている。また、二本の線分部６８ｂは、一定間隔離れて、平行に配置されており、それぞれ、該一本の長い線分部６８ａの交差している。つまり、一本の長い線分部６８ａと、二本の線分部６８ｂとは、繋がっている。また、流体チップ６２の開口６９には、Ｏリング６６が配置されている。なお、流体チップ６２の開口は、流路６８を構成する線分部の両端に形成されているため、本実施形態では、６つの開口が形成されている。また、流体チップ６２は、少なくともチップホルダ６０と対向していない面（チップ押さえ板６４と対向する面）が、透明な材料で形成されている。また、流体チップ６２とチップホルダ６０との間には、ウレタンシートが配置されている。
【００３２】
なお、流路６８が形成された流体チップ６２は、種々の方法で作製することができる。例えば、工作機械により溝を形成した２枚の樹脂プレートを作製し、作製した２枚の樹脂プレートを張り合わせることで、内部に流路を有する流体チップ６２を作製することができる。なお、流路６８の端部に形成された開口は、樹脂プレートを張り合わせる前に形成しても、張り合わせた後に形成してもよい。
【００３３】
チップ押さえ板６４は、金属で形成された板状部材であり、Ｏリング６６が配置された開口とそれぞれ連通する注入口７０と、排出口７１とが形成されている。なお、注入口７０は、流路６８を構成する長い線分部６８ａの一方の端部に設けられた開口６９と連通しており、排出口７１と、流路６８を構成する長い線分部６８ａの一方の端部に設けられた開口６９と連通している。また、チップ押さえ板６４には、注入口７０と排出口７１に加え、４つの開口６９に対応して、４つの開口７２が形成されている。また、流路６８の長い線分部６８ａの上面に相当する領域は、線分部６８ａが観察できるように開口７３が形成されている。また、チップ押さえ板６４は、チップホルダ６０のねじ穴に対応する位置にねじ穴が形成されている。
【００３４】
マイクロチップ１２は、流体チップ６２をチップホルダ６０の凹部６１にはめ込み、凹部６１を塞ぐようにチップ押さえ板６４を配置し、チップホルダ６０とチップ押さえ板６４とをねじによりねじ止めすることで、構成されている。これにより、流体チップ６２は、チップホルダ６０とチップ押さえ板６４とにより固定され、流体チップ６２から液体が漏れることを抑制することができる。また、チップホルダ６０と流体チップ６２との間にウレタンシートを配置することで、密着性を高くすることができ、好適に密着させることができる。また、開口６９と注入口７０、開口６９と排出口７１、開口６９と開口７２とは、Ｏリング６６を介して連結されている、これにより流体チップ６２とチップ押さえ板６４との開口の連結部から液体が漏れることを抑制することができる。
【００３５】
なお、マイクロチップ１２の形状は、特に限定されず、流路が形成されたマイクロチップであればよく、種々のマイクロチップを用いることができる。例えば、本出願人が出願した、特開２００８−２２４５００号公報に記載された流路形成チップや、特開２００８−１５１６５８号公報に記載された物質捕集装置も用いることができる。
【００３６】
次に、図１に戻り、観察システム１０の他の部分を説明する。液体輸送装置１４は、マイクロチップ１２の流路６８に液体の試料を流す装置であり、シリンジ２０と、供給配管２２と、排出配管２４と、連結部材２６と、支持部２８と、押し子３０と、移動機構３２と、圧力検出部３４と、制御部３６と、モニタ３８と、入力部４０とを有する。
【００３７】
シリンジ２０は、内部に液体の試料が溜められたシリンジ外筒４２と、前後に移動することでシリンジ外筒４２の容積を変化させるピストン４４とで構成されており、ピストン４４を押し、シリンジ外筒４２の内部の容積を小さくすることで、シリンジ外筒４２のピストン側とは反対側の端部（先端）に形成された開口から試料を排出する。
【００３８】
供給配管２２は、チューブ状の部材であり、一方の端部がシリンジ外筒４２の開口と接続され、他方の端部が注入口７０と接続されている。供給配管２２は、シリンジ外筒４２から供給された試料を注入口７０に送る。排出配管２４は、チューブ状の部材であり、一方の端部が、マイクロチップ１２の排出口７１に接続されている。排出配管２４は、排出口７１から排出される試料を他方の端部から排出する。なお、排出配管２４は、他方の端部が廃液受け皿等、試料を廃棄することができる部材と繋がっている。
【００３９】
連結部材２６は、ピストン４４の端部、具体的には、シリンジ外筒４２と連結していない側の端部と連結している。また、連結部材２６のピストン４４と連結している面とは反対側の面には、後述する圧力検出部３４のロードセル５１が配置されている。以下、図３−１及び図３−２を用いて、連結部材２６の形状を説明する。ここで、図３−１は、図１に示す連結部材の概略構成を示す正面図であり、図３−２は、図３−１のＡ−Ａ線断面図である。なお、図３−２には、ロードセル５１と、ねじ７７も示す。図３−１及び図３−２に示すように連結部材２６は、円柱状の部材であり、内部に、ピストン保持凹部７４と、検出部設置凹部７６とが形成されている。また、連結部材２６は、ピストン４４と押し子３０との間に加わる圧力では、実質的に変形（伸縮）しない剛性の部材で形成されている。
【００４０】
ピストン保持凹部７４は、ピストン４４側の端部からロードセル５１側の端部に向かって、開口の径が変化しない直動部と開口の径が徐々に小さくなるテーパ部（つまり、先端が切り落とされた円錐形状となる部分）とが繋がった形状で形成されている。ピストン保持凹部７４は、ロードセル５１側の一部、つまり凹部の底となる部分をテーパ部とすることで、ピストン４４の端部の形状や径が種々の形状であっても、ピストン４４の移動方向（軸方向）に直交する方向にずれないように保持することができる。これにより、ロードセル５１側の面から加えられた力を、ピストン４４の軸方向に的確に伝達することができる。
【００４１】
また、検出部設置凹部７６は、ロードセル５１が配置される面に形成された凹部であり、ロードセル５１がはめ込まれる。検出部設置凹部７６にはめ込まれたロードセル５１は、ピストン４４の移動方向に直交する方向にずれないように保持される。連結部材２６は、以上のような構成でありロードセル５１とピストン４４と押し子３０とがピストンの軸方向において同軸上（直線的）となるように、ピストン４４に連結され、ロードセル５１を保持している。また、ロードセル５１は、ねじ７７により連結部材２６に固定されている。
【００４２】
図１に戻り、各部の説明を続ける。支持部２８は、シリンジ２０のシリンジ外筒４２を支持する部材であり、シリンジ外筒４２の長手方向に伸びた箱状の部材であり、シリンジ外筒４２の長手方向に延びた溝が形成されている。シリンジ外筒４２は、この溝に配置されている。なお、支持部２８は、シリンジ外筒４２を安定して保持する形状であればよく、その形状は限定されない。
【００４３】
押し子３０は、板状部材であり、表面（面積が一番大きい面）が、連結部材２６のロードセル５１が配置された面に対面して配置されている。また、押し子３０は、後述する移動機構３２の移動部４７に固定されており、移動部４７ともに、ピストン４４の移動方向と平行な方向に移動される。
【００４４】
次に、図１、図４及び図５−１から図５−３を用いて移動機構３２について説明する。なお、図４は、移動機構の概略構成を示す斜視図であり、図５−１は、図４に示す移動機構の上面図であり、図５−２は、図５−１に示す移動機構の正面図であり、図５−３は、図５−１に示すＢ−Ｂ線断面図である。移動機構３２は、押し子３０をピストンの移動方向と平行な方向に移動させる機構であり、筐体４５と、ボールねじ４６と、移動部４７と、ガイドレール４８と、モータ４９とで構成されている。なお、図４、図５−１から図５−３では、モータ４９の図示を省略している。
【００４５】
筐体４５は、ピストン４４の軸方向が長手方向となる箱状部材であり、内部にボールねじ４６、移動部４７、ガイドレール４８が収納されている。また、筐体４５の上面には、支持部２８が固定されている。
【００４６】
ボールねじ４６は、ピストンの移動方向と平行な方向が長手方向（軸方向）となる向きで配置されており、移動部４７が螺合している。また、ボールねじ４６は、筐体４５に回転可能で、かつ、ピストンの移動方向と平行な方向に移動しない状態で支持されている。また、ボールねじ４６は、一方の端部（シリンジ２０が配置されていない側の端部）が筐体４５から突出しており、後述するモータ４９と連結している。
【００４７】
移動部４７は、ねじ溝が形成されたねじ穴を有し、そのねじ穴がボールねじ４６に螺合している部材である。移動部４７は、ボールねじ４６が回転することで軸方向に移動する。また、移動部４７は、ボールねじ４６の回転方向により移動方向が切り替えられ、また、ボールねじ４６が一回転されると、ボールねじのねじ溝の１ピッチ分移動する。
【００４８】
ガイドレール４８は、断面がＵ字となる細長い部材、レール状の部材であり、ボールねじ４６と平行に、ボールねじ４６の外周を囲うように、つまり、Ｕ字を構成する３つの辺を結んだ空間の内部にボールねじ４６が入るように配置されている。また、ガイドレール４８は、図５−１から図５−３に示すように、移動部４７の外周に対面または接触するように配置されている。つまり、ガイドレール４８は、移動部４７と略隙間がない状態で配置されている。なお、ガイドレール４８は、移動部４７の押し子３０が設けられている面以外の面に対面している。ガイドレール４８は、移動部４７がボールねじと共に回転しないように保持しつつ、移動部４７を移動方向に案内する。
【００４９】
モータ４９は、ボールねじ４６を回転させる駆動機構である。また、モータ４９は、回転数及び回転方向を変更することができる駆動機構である。移動機構３２は、モータ４９を回転させ、ボールねじ４６を回転させることで、ボールねじ４６に螺合している押し子３０をピストンの移動方向と平行な方向に移動させる。また、移動機構３２は、モータ４９の回転数、回転速度、回転方向を変化させることで、押し子の位置、移動速度を変化させることができる。なお、本実施形態では、液体輸送装置の小型化と、かつ、マイクロチップへ供給する必要な容量を考慮し、移動機構として日本精工社製、ＭＣＭ０２００５Ｈ０２Ｋ型モノキャリアを用いた。
【００５０】
圧力検出部３４は、押し子３０からピストン４４に加えられる力を検出するロードセル５１と、ロードセル５１で検出された圧力値を信号として検出する信号検出部５２とで構成される。ロードセル５１は、上述したように連結部材２６の検出部設置凹部７６にねじ７７によって固定されている。ロードセル５１は、小型圧縮型のロードセルである。なお、後述する測定では、直径１２ｍｍ、厚さ４ｍｍ、定格容量１０Ｎの小型圧縮型ロードセル（ＫＹＯＷＡ社製、ＬＭＡ−Ａ−１０Ｎ型）を使用した。また、ロードセル５１は、図３に示すように、その先端が、連結部材２６よりも押し子３０側に突出している。これにより、ロードセル５１は、連結部材２６と押し子３０との間に配置され、ロードセル５１を介して押し子３０から連結部材２６に力が伝達される。つまり、押し子３０から連結部材２６に加えられる力をロードセル５１で検出することができる。信号検出部５２は、ロードセル５１で検出された圧力値を信号化し制御部３６に送る。
【００５１】
制御部３６は、ＣＰＵ、メモリ等で構成された処理装置である。制御部３６としては、パソコン（パーソナルコンピュータ）として使用されている処理装置（演算装置）を用いることができる。つまり、パソコンが制御部３６の機能をソフトウェアの１つとして有する構成とし、パソコンにより制御部３６の処理を行うようにしてもよい。制御部３６は、後述する入力部４０から入力された情報や、信号検出部５２から送られる情報に基づいて、移動機構３２のモータ４９の回転数、回転方向を制御する。また、制御部３６は、操作者が入力部４０から情報を入力する画面をモニタ３８に表示させたり、後述する検出部１８から取得した画像をモニタ３８に表示させたりする。
【００５２】
モニタ３８は、液晶表示ディスプレイやブラウン管の画像表示装置であり、制御部３６から出力される信号（映像信号）に基づいて画像を表示させる。入力部４０は、操作者が操作して指示を入力する手段であり、キーボードやマウスで構成される。入力部４０は、操作者により行われた操作に対応する信号を操作信号として制御部３６に送る。液体輸送装置１４は、以上のような構成である。
【００５３】
光学機器１６は、対象領域の画像を拡大して取得する装置であり、マイクロチップ１２の流路６８の映像、画像を取得する。本実施形態では、光学機器１６として、蛍光顕微鏡を用いる。なお、光学機器としては、蛍光顕微鏡に限定されず、各種顕微鏡やカメラを用いることができる。光学機器１６は、取得した画像や動画をデジタルデータとして取得し検出部１８に送る。なお、本実施形態では、光学機器１６として画像をデジタルデータとして取得するようにしたが、本発明はこれに限定されず、光学機器としては、マイクロチップ１２の流路６８を肉眼で観察できるのみの顕微鏡も用いることができる。
【００５４】
検出部１８は、光学機器１６で取得したがデジタルデータを制御部３６に送る。なお、制御部３６は、検出部１８から送られたデータを処理し、光学機器１６で取得した流路６８の画像、動画をモニタ３８に表示させる。観察システム１０は、以上のような構成である。上記構成とし、圧力検出部であるロードセルを押し子とピストンの間に配置し、また、移動機構をシリンダポンプの軸方向に平行、特に本実施形態のように並列となるように配置することで、装置を小型化することができる。
【００５５】
（観察システムの動作及び液体輸送装置の動作の説明）
次に、図６から図８−２を用いて、観察システム１０の動作、特に液体輸送装置１４の動作について説明する。液体輸送装置１４がマイクロチップ１２に液体を供給する動作について説明する。まず、準備として、操作者は、シリンジ外筒４２の内部に液体が溜められたシリンジ２０を支持部２８に設置する。また、光学機器１６に対向する位置にマイクロチップ１２を配置する。具体的には、光学機器１６の撮影領域（光学機器１６を用いて観察可能な領域）に流路６８が入るようにマイクロチップ１２を設置する。その後、供給配管２２の一方の端部をマイクロチップ１２の注入口７０に繋げ、他方の端部をシリンジ外筒４２の先端に繋げる。
【００５６】
次に、操作者により、モータ回転速度が入力されることによって、シリンジ２０から液体を供給する速度、つまり単位時間当たりにシリンジ２０から排出する液体の量（以下「供給流量」）が設定される。操作者による供給流量の設定は、モニタ３８の画面に表示された情報に基づいて、入力部４０を用いて値、指示が入力されることで設定される。
【００５７】
ここで、図６は、モニタに表示される画面の一例を示す説明図である。操作者による供給流量の設定の際、モニタ３８には、図６に示す画面１００が表示される。なお、画面１００はモニタ３８の一部に表示させるようにしても、全面に表示させてもよい。画面１００には、流量設定欄１０２と、モータ設定欄１０４と、スタートボタン１０６と、ストップボタン１０８と、緊急停止ボタン１１０とが表示されている。なお、画面１００の各欄やボタンへの移動は、入力部４０のキーボードのタブボタンを押下したり、マウスによりカーソルを移動させてクリックしたりすることで行うことができる。
【００５８】
流量設定欄１０２には、シリンジ外筒の径（シリンジ径）と、モータ回転速度の設定値を入力する部分がある。操作者がこの部分に数値を入力することで、シリンジ２０から排出液体の流量の計算値（計算流量（ｍｌ／ｈ））が算出される。なお、シリンジ径は、設置したシリンジ２０の径（内径）を入力すればよい。モータの回転数は、操作者が所望の回転数を入力すればよい。この計算値が設定された流量となる。なお、操作者が入力したモータの回転数は設定値であり、制御部３６の制御によりモータの回転数は、算出された計算流量で試料を排出するために適時変動する。
【００５９】
モータ設定欄１０４は、モータの各種設定を選択するボタンと、現在位置とモータ負荷を表示する部分とがある。また、スタートボタン１０６は、操作者によりクリックまたは決定されることでモータの制御を開始する指示を出力するボタンであり、ストップボタン１０８は、操作者によりクリックまたは決定されることでモータの停止処理を開始する指示を出力するボタンであり、緊急停止ボタン１１０は、モータの状態にかかわらず、強制的にモータの駆動を停止する指示を出力するボタンである。
【００６０】
操作者は、このように表示されている画面に、シリンジ外筒の径（シリンジ径）の値と、モータ回転速度の値を入力して算出された計算流量が所望の流量であったら、スタートボタンを押し、制御を開始する。
【００６１】
ここで、制御部３６は、計算流量を算出したら、シリンジ２０から計算流量で試料を排出するときに、ロードセル５１で検出される予定の圧力値（理論圧力値）、つまり、条件を満たした流量で試料を排出するときに、押し子３０がピストン４４に加える適切な圧力（ロードセルで検出される圧力）を算出する。なお、理論圧力値の算出には、予め実験等で算出した流量と圧力値との関係を用いて算出すればよい。なお、圧力の値は、１つの値として算出しても、所定の数値範囲として算出してもよい。また、制御部３６は、試料の位置に応じて、適切な圧力の値、範囲を設定するようにしてもよい。例えば、試料がマイクロチップ１２に到達していない場合と、マイクロチップ１２に到達している場合とで範囲を設定してもよい。また、マイクロチップ１２の流路６８内に試料が流れている間のみ制御を行うようにしてもよい。
【００６２】
制御部３６は、理論圧力値を算出し、さらに処理開始の指示が入力されたら、モータ４９を回転させて押し子３０をピストン４４に近づけ、押し子３０によりピストン４４を押し始める。なお、このとき、押し子３０から加えられた力は、ロードセル５１、連結部材２６を介してピストン４４に伝わる。また、ロードセル５１は、押し子３０からピストン４４に加えられる圧力を検出し、信号検出部５２を介して制御部３６に伝えられる。
【００６３】
制御部３６は、押し子３０がピストン４４を押し始めたら、圧力検出部３４の検出値に基づいて、圧力検出部３４で検出される圧力が設定値となるようにモータ４９の回転数を制御する。制御部３６により、制御された圧力で押し子３０がピストン４４を押し続けると、ピストン４４が供給配管２２側に押され、シリンジ外筒４２の内部に圧力が付加され、シリンジ外筒４２の内部に蓄えられている試料が、シリンジ外筒４２から供給配管２２に押し出される。
【００６４】
ここで、液体輸送装置１４は、制御部３６が、圧力検出部３４で検出される圧力が設定値となるように制御とすることで、押し子３０がピストン４４に加える圧力を安定させることができる。
【００６５】
制御部３６は、例えば、圧力（押し込み力）の設定値を５Ｎ（ニュートン）と設定している場合に、検出した圧力が２Ｎでモータ４９の回転が停止しているときは、ピストン４４を押す方向に押し子３０が移動するようにモータ４９を回転させる。また、押し子３０がピストン４４を押す方向にモータ４９を回転させている場合は、モータ４９の回転数をより高くする。また、検出した圧力が６Ｎでモータ４９の回転が停止しているときは、押し子３０とピストン４４とを離す方向にピストンを移動させるようにモータ４９を回転させる。つまり、上記の場合とは反対方向にモータ４９を回転させ、押し子３０がピストン４４を押す力を緩和させる。また、押し子３０がピストン４４を押す方向にモータ４９を回転させている場合は、モータ４９の回転数をより低くする。
【００６６】
供給配管２２に押し出された試料は、供給配管２２を通過して注入口７０からマイクロチップ１２の流路６８に送られ、流路６８の長い線分部６８ａを通過する。長い線分部６８ａを流れ、通過した試料は、排出口７１から排出配管２４に送られる。また、光学機器１６は、試料が流れている状態の流路６８の長い線分部６８ａの画像、動画を取得し、制御部３６に送る。制御部３６は、取得した画像をモニタ３８に表示させる。操作者は、モニタ３８に表示された画像を観察することで、流路６８を流れる試料の状態を観察する。
【００６７】
このように、液体輸送装置１４を有する観察システム１０は、押し子３０によりピストン４４を一定の力で押し続けることができることで、シリンジ２０から供給配管２２に液体を一定流量（一定範囲の流量）で安定して供給することができる。また、本発明によれば、押し子からピストン４４に加える力を小さい力で安定させることができるため、試料を少ない流量で流すことができる。これにより、流路６８で試料が流れる流速を低くすることができ、動画をコマ送りにしなくても試料の流れを的確に観察することができる。また、流路６８の画像を取得した場合でも、試料の流れが速すぎて、映像がぶれたりすることを抑制することができる。これにより、高速度カメラ等の特殊で比較的高価な機材を用いることなく、一般的な顕微鏡のみで的確な観察を行うことが可能となる。
【００６８】
次に、図７−１及び図７−２を用いて、制御部３６による圧力の調整の一例について説明する。図７−１は、モータ駆動開始時の圧力検出部で検出した押し子側から受けられた圧力の変位の一例を示すグラフであり、図７−２は、その後（図７−１の後）、圧力検出部で検出した押し子側から受けられた圧力の変位の一例を示すグラフである。ここで、図７−１及び図７−２において横軸は、制御開始からの時間[ｓ]でり、縦軸は圧力検出部３４で検出した圧力値である。また、図７−１と図７−２に示すグラフは、時間軸が異なるのみで、１つの制御例である。図７−１には、０ｓから３００ｓまでの検出結果（グラフの軸上では３５０ｓまで表示）を示し、図７−２には、３００ｓから６００ｓまでの検出結果を示す。
【００６９】
図７−１及び図７−２に示す測定例では、０ｓの段階で押し子３０とピストン４４とが接触しており、押し子３０とピストン４４との間には、押し込み力が作用しており、圧力検出部３４は、１Ｎ弱の圧力が検出されている。その後、計算流量を０．１７ｍｌ／ｈに設定して、液体輸送装置１４のシリンジ２０の駆動を開始し、モータ４９を回転させると、一時的に２．５Ｎまで押し込み力が増加した。なお、本測定例では、制御を開始するまでは、モータを一定回転速度（初期設定、計算流量を０．１７ｍｌ／ｈの設定の回転数）で回転させている。
【００７０】
その後、１５０ｓ付近までは１．５Ｎ程度まで押し込み力が低下した状態で推移した。駆動開始後から１５０ｓ付近までは、試料が供給配管２２を流れている状態であり、マイクロチップ１２の流路６８には試料が流れていない状態であった。その後、流路６８に試料が到達し、流路６８への試料の供給が開始したら、押し込み力が徐々に上昇していった。このように徐々に押し込み力が上昇している状態から、４００ｓ経過後、制御を開始した。なお、測定例では、押し込み力が４Ｎ以上６Ｎ以下となるように制御を行った。これにより、制御開始した後６００ｓ経過の間まで押し込み力を約４Ｎから６Ｎの間の力で維持することができた。また、本測定例では、流体の流れを目視で確認することができた。つまり、コマ送りさせずに、１倍速での再生またはリアルタイムで見ることで確認することができた。また、画像も流体を的確に確認することができた。
【００７１】
これに対して、同様の実験条件で圧力センサの検出値に基づいて押し込み力及びモータの回転数の制御を行わなかった場合は、押し込み力が１０Ｎ程度まで上昇し、その後、１０Ｎ付近で安定した。しかしながら、押し込み力が１０Ｎでは、流体の流れが速くなりすぎ、目視で流体の流れを確認することができなかった。また、画像を取得した場合も流体がぶれた状態で撮影された画像となった。この点は後ほど説明する。
【００７２】
ここで、押し子の押し込み力の設定値は、通常タイプのマイクロチップへ注入するように、１０Ｎ以下とすることが好ましく、つまり押し込み力が１０Ｎ以下となるように制御することが好ましく、４Ｎ以上６Ｎ以下とすることがより好ましい。押し込み力を１０Ｎ以下とすることで、スロー再生することなく流路を流れる試料を好適に観察することができ、４Ｎ以上６Ｎ以下とすることで、より的確に試料を観察することができる。
【００７３】
ここで、移動機構は、本実施形態のように、ボールねじをモータで回転させる移動機構を用いることが好ましい。上記構成とすることで、ボールねじにより押し子を確実に送ることができ、押し子の位置を正確に制御することができ、ピストンに加える押し込み力をより正確に制御することができる。これにより、ピストンポンプから供給する試料の流速をより安定させることができる。
【００７４】
以下、図８−１及び図８−２を用いて説明する。図８−１は、本発明の装置の理論変位と測定変位との関係の一例を示すグラフであり、図８−２は、従来の装置の理論変位と測定変位との関係の一例を示すグラフである。ここで、図８−１及び図８−２では、横軸を理論変位[μｍ]とし、縦軸を測定変位[μｍ]とした。ここで、理論変位とは、制御条件から算出される押し子の基準位置からの変位であり、測定変位とは、各理論変位の制御条件のときに測定された押し子の基準位置からの変位である。
【００７５】
ここで、本実施形態の装置では、理論変位は、モータの回転数とボールねじのリード（ねじのピッチ）から算出した。また、測定変位は、押し子に反射板を設置し、支持部側に固定されたレーザ干渉変位計により反射板に当てて反射されたレーザ光を検出することにより計測した。測定結果を図８−１に示す。また、比較のために、上述の測定にも用いた、他の機構によりピストンを押す液体輸送装置（Ｋｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製、型式ＩＣ３１００）についても同様の測定を行った。比較例の計測結果を図８−２に示す。
【００７６】
図８−１及び図８−２に示すように、本実施形態の移動機構を用いることで、従来の移動機構よりも理論変位と測定変位との誤差を小さくすることができることがわかる。具体的には、図８−１に示す本発明では、測定変位と理論変位が略比例関係を維持したまま変位しているのに対し、図８−２に示す測定例では、測定変位と理論変位がステップ状に変化しているため、押し子の位置を適切に制御することが困難であることがわかる。これにより適切に押し子の位置を制御でき、押し子の位置が正確に制御できることで、移動機構の制御に基づいて押し込み力を適切に制御することができる。
【００７７】
ここで、上記実施形態では、１つのマイクロチップに１つの液体輸送装置を繋げた観察システムとしたが、本発明はこれに限定されず、１つのマイクロチップと複数の液体輸送装置で観察システムを構成してもよい。具体的には、マイクロチップに複数の注入口を儲け、それぞれの注入口に別々の液体輸送装置を繋げ、各液体輸送装置からマイクロチップに試料を供給するようにしてもよい。なおこの場合、マイクロチップを図２に示すように複数の流路が繋がっている構成とすることで、流路の連結部で各液体輸送装置から供給される試料が接触する状態を観察することができる。また、一方の試料で他方の試料を分断することもできる。
【００７８】
ここで、図９−１は、本発明の装置により試料（液体）を供給した流路の一例を示す説明図であり、図９−２は、従来の装置により試料を供給した流路の一例を示す説明図であり、図９−３は、図９−１と同様の装置を用い、検出した圧力に基づいて制御を行わずに試料を供給した流路の他の一例を示す説明図である。図９−１に示す例では、２つの液体輸送装置を用い、一方の液体輸送装置からは有機相の液体としてオレイン酸を供給し、他方の液体輸送装置からは水相の液体として水を供給した。また、マイクロチップの流路は、２本の線分の流路が直交して連結された十字の流路とし、２本の線分のそれぞれに液体輸送装置を繋げた。また、液体輸送装置のシリンジとして、内径１０．５ｍｍのガスタイトシリンジを用いた。有機相を供給する液体輸送装置は、計算流量を０．２５ｍｌ／ｈと設定して駆動した後、押し込み力が１．７Ｎとなったときに、圧力を維持するように制御した。水相を供給する液体輸送装置は、計算流量を０．１７ｍｌ／ｈとして駆動した後、有機相と同じ押し込み力となるように制御した。
【００７９】
この条件で水相の液体と有機相の液体を供給した結果、図９−１に示すように、水相の液体と有機相の液体は、２本の線分が交わる位置でぶつかり、水相が有機相を分断して、水相の液滴が生成されることを確認することができた。また、液体の流速が低速であるため、図９−１に示すように、液滴の輪郭を確実に把握することができ、スロー再生しなくとも、観察を行うことができた。
【００８０】
これに対して、従来の液体輸送装置を使用した場合は、設定値をその装置の最低速度（０．０２ｍｌ／ｈ）として、駆動させても、生成する液体の流速が早く、観察に高速度カメラを用いる必要があった。また、流速が早いため、図９−２に示すように、液滴の輪郭の一部（点線で示す部分）がぼけてしまい、適切に観察をすることが困難であった。また、図９−２に示す液滴を生成する従来の液体輸送装置に比べて、本実施例の液体輸送装置は、液滴の流速を２０分の１から１０分の１にすることができた。
【００８１】
さらに、図９−１に示す測定と同様の条件で、圧力検出部の検出結果に基づいた制御を行わずに試料を供給した場合、つまり、回転数等の制御条件を初期設定値のまま変化させなかった場合は、図９−３に示すように、適切な大きさの水相の液滴が形成されず、適切な観察を行うことが困難であった。また、このとき、水相（水）の流速は、０．０６ｍｌ／ｈであり、有機相（オレイン酸）の流速は、２．０ｍｌ／ｈであった。このように、圧力制御を行わない場合は、相対的な流速も適切に制御することができないため、流量も安定させることができず、流速も早くなっていることがわかる。
【００８２】
ここで、上記実施形態では、いずれも流路が十字となっているマイクロチップを用いたが流路の形状は特に限定されない。ここで、図１０−１から図１０−３は、それぞれ本発明の装置により試料を供給した流路の状態の他の例を示す説明図である。また、図１０−４は、図１０−３と同様の装置を用い、検出した圧力に基づいて制御を行わずに試料を供給した流路の他の一例を示す説明図である。マイクロチップの流路は、図１０−１に示すようにＴ字の流路としてもよい。また、図１０−２に示すように直線と曲線の流路を組み合わせた構成としてもよい。さらに、図１０−３に示すように直線の流路としてもよい。また、図１０−１から図１０−３に示すように、流路の形状によらず、本発明の装置を用いることで、液体輸送装置からマイクロチップに少ない流量で安定して液体を供給することができるため、流路を流れる試料を好適に観察することができる。ここで、図１０−３の同様の直線の流路である場合も、圧力検出値に基づいて回転数の制御を行わない場合は、図１０−４に示すように、流速が早くなりすぎ、適切な観察ができなかった。また、わかりにくいが、図１０−４に示す場合でも、小さな液滴は形成されていたが、流速が早いため、一倍速での適切な観察は困難であった。
【００８３】
また、液体輸送装置がマイクロチップに供給する液体（試料）としては、種々の液体を用いることができ、例えば、水相としては、超純水、塩化カルシウム溶液等を用いることができる。また、有機相としては、オレイン酸以外にもデカンを用いることができる。また、水相と有機相にたんぱく質を加えて試料としてもよい。たんぱく質としては、例えばバクテリオロドプシン（ｂＲ）がある。また、たんぱく質の類似品としては、カルシウムイオン透過イオノフォア（Ａ２３１８７）がある。また、水相と有機相とたんぱく質等の組み合わせとしては、水、デカン、バクテリオロボプシンを組み合わせることができ、塩化カルシウム溶液、オレイン酸、カルシウムイオン透過イオノフォアを組み合わせることができる。
【００８４】
（第２の実施形態）
また、上記実施形態では、移動機構として、ボールねじをモータによって回転させることで押し子の位置、押し子がピストンに加える圧力を調整する機構を用いたが、本発明はこれに限定されない。以下、図１１を用いて、第２の実施形態の液体輸送装置について説明する。ここで、図１１は、第２の実施形態の液体輸送装置の概略構成を示す説明図である。図１１に示す液体輸送装置の移動機構９０は、固定部９２と、移動部９４と、磁気フィルム９６と、ストッパ９８とを有するエアスライダであり、空気圧と磁力により、固定部９２に対して移動部９４を相対的に移動させる。
【００８５】
固定部９２は、支持部２８または、土台に載置された部分であり、所定位置に固定されている。また、固定部９２は、移動部９４を移動させる駆動機構が設けられている。移動部９４は、固定部９２に対してピストン４４の軸方向移動自在に配置されている。また、移動部９４には、押し子３０が固定されている。磁気フィルム９６は、移動部９４の内部に配置され、固定部９２に対する移動部９４の相対移動時に固定部９２との間で磁界を発生させて、移動部９４のピストン４４の軸方向への移動を補助する。ストッパ９８は、クッションとなる材料で構成されており、移動部９４の移動領域の両端部となる位置の固定部９２にそれぞれ配置されており、移動領域の端部まで移動された移動部９４が固定部９２に接触しないように保護している。
【００８６】
移動機構９０は、以上のような構成であり、固定部９２に備えられた駆動機構により、移動部９４と固定部９２との間に空気を供給し、空気圧により移動部９４と固定部９２とを相対的に移動させる。また、この移動時に磁気フィルム９６と固定部９２との間に磁界を発生させ、磁力も発生させることで、移動部９４と固定部９２との相対移動を補助する。移動機構９０は、このようにして押し子３０が固定された移動部９４を移動させる。液体輸送装置は、移動機構として移動機構９０を用いた場合でも、圧力検出部で検出した圧力に基づいて、移動部９４の位置を制御することで、押し子３０がピストン４４を押す力を調整することができる。これにより、空気圧と磁力により移動部を移動させる移動機構を用いた場合でも、シリンジから少ない流量で安定して液体の試料を供給することができる。
【００８７】
なお、上記実施形態では、圧力を検出する圧力検出手段として、ロードセルを用いたが、圧力を検出できる検出素子であればよく、ロードセルには限定されない。なお、ロードセルとしては、小型圧縮型ロードセル、引張圧縮両用ロードセルを用いることが好ましい。
【００８８】
また、移動機構には、送りねじとしてボールねじを用いたが、すべりねじを用いることもできる。そのほか、移動方向の位置決め精度を向上するために、ガイドレールを設けたが、ガイドレール以外の案内機構を用いることもできる。例えば、ボールねじに平行に配置され、移動部を貫通した棒状部材も案内機構として用いることができる。また、移動部の側面のみを回転しないように保持したレールも案内機構として用いることができる。また、移動機構は、移動部の位置を検出する位置検出部を設け、位置検出部の情報に基づいて、移動部の位置を検出しつつ、モータの回転の制御を行うようにしてもよい。このように位置検出部を設け、その検出結果に基づいて制御を行うことで、移動部の位置をより正確に制御することができる。
【００８９】
また、上記実施形態では、いずれマイクロチップの流路に試料を供給する場合として説明したが、液体を供給する対象は特に限定されない。微量の液体を断続的に、または、連続的に供給する必要がある種々の対象に液体を供給することができる。
【００９０】
（第３の実施形態）
次に、本発明にかかる液体輸送装置を有する観察システムの一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、第１及び第２の実施形態と同一または同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。また、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。例えば、以下の実施形態では、１つのマイクロチップに１つの液体輸送装置を接続した構成としたが、1つのマイクロチップに複数の液体輸送装置を接続した構成としてもよい。
【００９１】
図１２は、本発明の液体輸送装置を有する観察システムの第３の実施形態の概略構成を示すブロック図である。図１２に示すように観察システム１００は、液体が流れる流路が形成されたマイクロチップ１２と、マイクロチップ１２から液体を吸引する液体輸送装置１１４と、マイクロチップ１２の流路を拡大して観察した画像を取得する光学機器１６と、光学機器１６で取得した画像を検出する検出部１８とを有する。観察システム１００は、マイクロチップ１２の流路を流れる液体の画像を光学機器１６及び検出部１８で取得し、取得した画像をモニタに表示させること、操作者が流路を流れる液体を観察できるようにするシステムである。
【００９２】
液体輸送装置１１４は、シリンジ１２０と、供給配管２２と、排出配管２４と、ピストン固定具１８０と、ロードセル１５１と、支持部１２８と、押し子１３０と、移動機構３２と、圧力検出部３４と、制御部３６と、モニタ３８と、入力部４０とを有する。
【００９３】
シリンジ１２０は、吸引した液体を内部に溜めるためのシリンジ外筒１４２と、前後に移動することでシリンジ外筒１４２の容積を変化させるピストン１４４とで構成されており、ピストン１４４をシリンジ外筒１４２と逆側に引っ張り、シリンジ外筒１４２の内部の容積を大きくすることで、シリンジ外筒１４２のピストン１４４側とは反対側の端部（先端）に形成された開口から試料を吸引する。
【００９４】
供給配管２２及び排出配管２４、及びマイクロチップ１２の注入口７０と排出口７１は第１の実施形態（図１）とは逆の配置となっている。供給配管２２は、一方の端部がマイクロチップ１２の供給口７０に接続されている。供給配管２２は、試料となる液体を保持する不図示のタンク等の部材から供給された試料を注入口７０に送る。排出配管２４は、一方の端部がシリンジ外筒１４２の開口と接続され、他方の端部が排出口７１と接続されている。排出配管２４は、排出口７１からシリンジ外筒１４２へ試料を送る。
【００９５】
ロードセル１５１は、ピストン１４４の端部、具体的には、シリンジ外筒１４２と連結していない側の端部と、ピストン固定具１８０を介して連結している。また、ロードセル１５１のピストン固定具１８０と連結している面とは反対側の面には、押し子１５１が配置されている。以下、図１３−１を用いて、ピストン１４４とピストン固定具１８０、ロードセル１５１の形状について説明する。ここで、図１３−１は、ピストン１４４とピストン固定具１８０、ロードセル１５１、押し子１３０それぞれの概略構成を示す斜視図である。なお、押し子１３０は第１の実施形態と同様の構成である。
【００９６】
ピストン１４４は、シリンジ外筒１４２の内周面と嵌合する円筒部１４４ａと、ピストン固定具１８０と連結する鍔部１４４ｂとを有する。鍔部１４４ｂは円筒部１４４ａよりも径方向外方に突出している。ピストン固定具１８０は、ピストンと連結する第１固定部材１８１と、ロードセル１５１と連結する第２固定部材１８２とを有する。
【００９７】
第１固定部材１８１は、側面の周方向の一部分に切欠部分を有する円筒側面１８１ａ、ピストン１４４側に底面１８１ｂを持つ有底の略円筒状となっている。前記切欠部分の幅はピストン１４４の鍔部１４４ｂの直径以上の大きさを有する。底面にはＵ字状の空隙が形成され、このＵ字の円弧部分はピストン１４４の円筒部１４４ａの外形と略一致する。また、底部１８１ｂと隣接して、円筒側面１８１ａの内周面には、前記空隙と略相似のＵ字形状をした凹溝部１８１ｃが形成されており、このＵ字の円弧部分はピストン１４４の鍔部１４４ｂの外形と略一致する。さらに、凹溝部１８１ｃよりも反ピストン側の円筒側面１８１ａの内周は、雌ねじ溝が設けられた雌ねじ部１８１ｄとなっている。
【００９８】
ピストン固定具１８０の第２固定部材１８２は円筒形状を有し、第１固定部材１８１の雌ねじ部１８１ｄと対応する雄ねじが形成された雄ねじ部１８２ａを外周面に有する。第２固定部材１８２の軸方向反ピストン側には、外周面１８２ａと同心に形成された円形凹部１８２ｂを有する。また、ピストン固定具１８０を構成する第１固定部材１８１及び第２固定部材１８２は、ピストン１４４と押し子１３０との間に加わる圧力では、実質的に変形（伸縮）しない剛性の部材で形成されている。
【００９９】
ロードセル１５１は、ピストン１４４側から第１円筒部１５１ａ、第２円筒部１５１ｂ、第３円筒部１５１ｃを有し、第２円筒部１５１ｂの外周面は第１円筒部１５１ａ、第３円筒部１５１ｃよりも大径となっている。このロードセル１５１は、引張荷重及び圧縮荷重を検出することが可能である。
【０１００】
次に図１３−２を用いて、ピストン１４４とピストン固定具１８０、ロードセル１５１及び押し子１３０の組付手順について説明する。まず、第１固定部材１８１の円筒側面１８１ａの切欠部分の径方向外方から、第１円筒部材１８１の凹溝部１８１ｃにピストン１４４の鍔部１４４ｂが係合するように、第１固定部材１８１の内方へピストン１４４を挿入し、固定する（図１３−２（ａ））。前記空隙の幅がピストン１４４の端部１４４ｂよりも小さくなっているため、端部１４４ｂは第１固定部材１８１の軸方向外方へ抜けることがない。
【０１０１】
続いて、第２固定部材１８２の円形凹部１８２ｂ内周に、ロードセル１５１の第１円筒部１５１ａを嵌合させる（図１３−２（ｂ））。ロードセル１５１には不図示のねじ孔が設けられ、ロードセル１５１と第２固定部材とは不図示のねじにより固定される。
【０１０２】
次に、第２固定部材１８２の雄ねじ部１８２ａと第１固定部材１８１の雌ねじ部１８１ｄとを、それぞれにピストン１４４及びロードセル１５１が組み付いた状態で締結させる（図１３−２（ｃ））。このとき、ピストン１４４が固定された状態となるまで、雌ねじ部１８１ｄと雄ねじ部１８２ａとを締め付ける。
【０１０３】
最後に、押し子１３０とロードセル１５１の第３円筒部１５１ｃとを固定する（図１３−２（ｄ））。ロードセル１５１には不図示のねじ孔が設けられ、押し子１３０とロードセル１５１を不図示のねじにより固定している。以上のような構成により、ロードセル１５１側の面から加えられた力を、ピストン１４４の軸方向に的確に伝達することができ、高精度な制御を実現することができる。
【０１０４】
図１２に戻り、各部の説明を続ける。支持部１２８は、シリンジ１２０のシリンジ外筒１４２を支持する部材であり、シリンジ外筒１４２全体を支持する第１支持部材１２８Ａと、シリンジ外筒１４２の軸方向移動を抑制する第２支持部材１２８Ｂとからなる。以下、図１４−１を用いて、シリンジ外筒１４２と、支持部１２８の第１支持部材１２８Ａ、第２支持部材１２８Ｂについて説明する。ここで、図１４−１は、シリンジ外筒１４２と第１支持部材１２８Ａ、第２支持部材１２８Ｂそれぞれの概略構成を示す斜視図である。
【０１０５】
シリンジ外筒１４２は、吸引した液体を内包する円筒部１４２ａと、ピストン側端部に形成された鍔部１４２ｂとを有する。鍔部１４２ｂは円筒部１４２ａよりも径方向外方に突出している。
【０１０６】
第１支持部材１２８Ａは、シリンジ外筒１４２の長手方向に伸びた箱状の部材であり、シリンジ外筒１４２の長手方向に延びた第１の溝１２８Ａａが形成されている。第１の溝１２８Ａａはシリンジ外筒１４２の円筒部１４２ａと略同径の円弧状断面を有する。また、第１支持部材１２８Ａのピストン側端部には、第１の溝１２８Ａａより大径の断面円弧状の第２の溝１２８Ａｂが形成されている。第２の溝１２８Ａｂはシリンジ外筒１４２の鍔部１４２ｂと略同径であり、鍔部１４２ｂのシリンジ外筒長手方向長さと略同一の長さを有する。さらに、第１支持部材１２８Ａのピストン側には、側面に段部１２８Ａｃが形成されており、第１支持部材１２８Ａのピストン側幅が狭くなっている。（なお、ここで幅とはシリンジ外筒１４２の長手方向及び図面上下方向と直行する方向の長さである）
【０１０７】
第２支持部材１２８Ｂは、第１支持部材１２８Ａと同等の幅を有するシリンジ外筒押さえ部１２８Ｂａと、シリンジ外筒押さえ部１２８Ｂａの幅方向両端に、第１支持部材１２８Ａの段部１２８Ａｃ対応する形状で形成された側面部１２８Ｂｂ、１２８Ｂｂを有する。
【０１０８】
次に図１４−２を用いて、シリンジ外筒１４２と第１支持部材１２８Ａ、第２支持部材１２８Ｂの組付手順について説明する。まず、第１支持部材１２８Ａ上にシリンジ外筒１４２を載置する（図１４−２（ａ））。このとき、シリンジ外筒１４２の鍔部１４２ｂと第１支持部材１２８Ａの第２の溝１２８Ａｂとが係合するようにする。
【０１０９】
続いて、第１支持部材１２８Ａに第２支持部材１２８Ｂを固定する（図１４−２（ｂ））。第１支持部材１２８Ａの段部１２８Ａｃを、第２支持部材１２８Ｂの壁面部１２８Ｂｂ、１２８Ｂｂで挟むようにすると同時に、第１支持部材１２８Ａと第２支持部材１２８Ｂとでシリンジ外筒１４２の鍔部１４２ｂを挟む。第１支持部材１２８Ａには不図示のねじ孔が設けられ、第１支持部材１２８Ａと第２支持部材１２８Ｂとは不図示のねじにより固定される。このような構成により、シリンジ外筒１４２は長手方向に移動することがない。
【０１１０】
以上のような本実施形態に係る観察システム１００によれば、ピストン１４４をシリンジ外筒１４２からピストンがシリンジから引き抜かれる方向へ引っ張ることにより、液体を吸引できる。また、ピストン１４４と連結させたロードセル１５１により、ピストン１４４に作用した引張り荷重を検出することが可能となる。図１５−１は、流路の詰まり等により液体の吸引が妨げられなかった場合の引張り荷重の時間変化を示している。ここで、図１５−１において、横軸は制御開始からの時間であり、縦軸は圧力検出部３４で検出した引張り荷重値である。
【０１１１】
図１５−１に示すように、引張り荷重は動作開始時より徐々に増加していき、液体の吸引が安定してくると略一定値となる（安定化領域）。この引張り荷重をリアルタイムで計測することにより、液体の吸引状態を確認することができる。例えば、流路が詰まり液体の吸引が妨げられた場合、図１５−２に示すように、引張り荷重が急激に上昇する現象が見られる。この際に、シリンジの動作を停止することで、流路の破損を未然に防止できる。
【０１１２】
以上のように、引張り荷重を前記安定化領域に保つよう制御することで、マイクロチップに少ない流量で安定して液体を供給することができるため、流路を流れる試料を好適に観察することが可能となる。また、本実施形態に係る液体輸送装置は、第１の実施形態と同様に液体輸送装置として用いることができる。その他の構成及び作用効果は第１の実施形態と同様である。
【０１１３】
（応用例）
以上の実施形態では、本発明に係る液体輸送装置を、マイクロチップ内での液体の挙動を観察する観察システムの一部として用いる手法について説明してきた。本発明に係る液体輸送装置及び液体輸送装置は、これ以外にも液体の安定した移動が必要なシステムに適用できる。以下に、第１〜第３実施形態の液体輸送装置を好適に利用できる応用例を示す。
【０１１４】
（微小物質の均一固定法（１））
第３の実施形態を用いた応用例として、微小物質の均一固定法を説明する。
【０１１５】
微小物質を基板上に固定化する方法として、基板の上に微小物質を分散させた液体を滴下し、液体を除去することにより、微小物質を基板上に留め固定する方法が知られている。本例では、この方法における液体の除去に本発明に係る液体輸送装置を利用する。ここで、微小物質とは、大きさが数十ナノメートルから数百マイクロメートルの物質のことであり、ＤＮＡ、タンパク質といった生体高分子や、金やシリコンを数百ナノメートルの大きさの粒形に加工した無機系微粒子、カーボンナノチューブなどが挙げられる。
【０１１６】
本例に係る微小物質均一固定システム２００の具体的な構成を図１６に示す。微小物質均一固定システム２００は、基板２１０を固定する基板固定具２３０と、基板２１０上に滴下された液体２２０を吐出または吸引するためのノズル２４０と、前記液体２２０を吐出または吸引する液体輸送装置２５０と、一端をノズル２４０と一体に形成され他端を液体輸送装置２５０と連結された配管２６０と、ノズル２４０と配管２６０を支持固定する配管固定具２７０からなる。
【０１１７】
配管固定具２７０は、基板固定具２３０から鉛直上方に伸びる脚部２８０に接続され、基板固定具２３０の基板固定部分の鉛直上方に固定される。ノズル２４０は、液体２２０と接するように調整できる不図示の調整機構を備える。なお、配管固定具２７０を上下する調整機構を脚部２８０に設けても良い。液体輸送装置２５０は、第３の実施形態（図１２）におけるシリンジ１２０と、ピストン固定具１８０と、ロードセル１５１と、支持部１２８と、押し子１３０と、移動機構３２と、圧力検出部３４と、制御部３６と、モニタ３８と、入力部４０とを少なくとも有する。
【０１１８】
次に、微小物質均一固定システム２００を用いた微小物質の均一固定方法について説明する。まず、基板２１０の上に微小物質を分散させた液体２２０を滴下し基板固定具２３０の上に乗せる。続いて、液体輸送装置２５０を駆動し、液体２２０をシリンジで吸引する。この吸引の際の基板２１０上の液体２２０の挙動を図１７に模式的に示す。シリンジの吸引によって、基板２１０上では液体２２０が除去されていく。この時、微小物質２２１と基板２１０との間の電気的または化学的結合力が、液体２２０を除去する際に発生する液体２２０の流速によって生じる力よりも大きい場合は、微小物質２２１は基板２１０上に留まり固定される。
【０１１９】
微小物質２２１の留まる量は液体２２０を除去する速度に依存し、速度が不安定であると微小物質２２１の留まる量は場所によってバラツキが発生し、微小物質２２１は不均一な配置になる。例えば、図８−２に示した従来の液体輸送装置を本例に用いた場合、測定変位と理論変位がステップ状に変化するため、微小物質２２１の均一配置は困難である。それに対し本発明に係る液体輸送装置２５０の場合、押し子の駆動が安定しているため、微小物質２２１の均一配置が高精度に可能となる。
【０１２０】
上述のような微小物質を基板上に均一に固定することのできる方法は、例えば、２次元のフォトニック結晶の製作に好適である。フォトニック結晶とは、屈折率の異なる物質をナノメートル間隔の周期で配列させたナノ周期構造体のことで、特定波長の光のみを除外する性質を有している。その為、フォトニック結晶は光ファイバーやレーザーとして利用され、情報通信や光学分野での利用が期待されている。フォトニック結晶の製作は、半導体製造技術を使用して基板にナノ周期構造を加工する方法と、加工品の形状パターンを樹脂などに転写する方法が主流であるが、このような方法では製作コストや加工の困難性という問題がある。しかしながら本例の上述の方法によれば、微小物質を周期的かつ均一に基板上に配置することが容易であるので、低コストでのフォトニック結晶の製作が可能となる。また、上述のような操作を複数回行うことにより、３次元のフォトニック結晶の製作も可能となる。
【０１２１】
また、微小物質として抗体を用いることにより、高感度のバイオセンサを低コストで製作することが可能となる。抗体とはタンパク質の一種であり、特定の物質のみと結合する性質を有している為、特定の物質を検出するバイオセンサの検出部に抗体を使用する場合がある。この際に、抗体をセンサ上に均一に固定することでセンサ感度は向上する。
【０１２２】
図１６に示すシステムを用いた場合、図１８（ａ）のように、液体２２０が安定した速度で除去されるため、抗体２２２は基板２１０上へ均一に固定化される。一方、液体の除去が不安定に行われた場合は、基板２１０上に固定する抗体２２２の量は場所によってバラツキが発生し、図１８（ｂ）のように、抗体２２２が多量に固定化する箇所と全く固定化されない箇所が発生する。
このように、本発明の液体輸送装置を用いると、高感度のバイオセンサを低コストで製作することが可能となる。
【０１２３】
（微小物質の均一固定法（２））
図１６に示した微小物質均一固定システム２００について、基板を垂直に保持するタイプのした微小物質均一固定システム３００を図１９に示す。
【０１２４】
本例に係る微小物質均一固定システム３００は、基板３１０を固定する基板固定具３３０と、微小物質を分散させた液体３２０を入れるための容器３４０と、前記液体３２０を吐出または吸引する液体輸送装置２５０と、一端を容器３４０と、他端を液体輸送装置２５０と連結された配管３６０と、容器３４０を載置する容器固定具３７０と、からなる。
【０１２５】
基板固定具３３０は、容器固定具３７０から鉛直上方に伸びる脚部３８０に接続され、容器固定具３７０の容器固定部分の鉛直上方に固定される。容器３４０の底面または底面近傍の側面の一部には孔が空けられ、この孔を通じて容器３４０内部と配管３６０は連通している。また、配管３６０の他端は液体輸送装置２５０と接続されている。この液体輸送装置２５０は図１６の微小物質均一固定システム２００と同様の構成を有している。
【０１２６】
次に、微小物質均一固定システム３００を用いた微小物質の均一固定方法について説明する。まず、容器固定具３７０の上に容器３４０を乗せ、微小物質を分散させた液体３２０を容器の中に入れ、液体３２０の中に基板３１０を垂直にした状態で設置し、基板固定具３３０で基板３１０を固定する。続いて、液体輸送装置２５０を駆動し、液体３２０をシリンジで吸引することで、前述の原理によって、基板３１０上に微小物質３２１が均一に固定化する（図２０）。図２０に示した通り、本手法では基板３１０の両面への微小物質３２１の固定化が可能となる。また、複数の基板を容器内に設置しても良い。さらに、容器への液体の供給を液体輸送装置を用いて行うことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
以上のように、本発明にかかる液体輸送装置は、液体を安定して供給または吸引するのに有用であり、特に微量の液体を連続的に流路に供給または吸引するのに適している。
【符号の説明】
【０１２８】
１０、１００ 観察システム
１２ マイクロチップ
１４、１１４、２５０ 液体輸送装置
１６ 光学機器
１８ 検出部
２０、１２０ シリンジ
２２ 供給配管
２４ 排出配管
２６ 連結部材
２８、１２８ 支持部
３０、１３０ 押し子
３２、９０ 移動機構
３４ 圧力検出部
３６ 制御部
３８ モニタ
４０ 入力部
４２、１４２ シリンジ外筒
４４、１４４ ピストン
４５ 筐体
４６ ボールねじ
４７ 移動部
４８ ガイドレール
４９ モータ
５１、１５１ ロードセル
５２ 信号検出部
６０ チップホルダ
６２ 流体チップ
６４ チップ押さえ板
６６ Ｏリング
６８ 流路
７０ 注入口
７１ 排出口
７４ ピストン保持凹部
７６ 検出部設置凹部
９２ 固定部
９４ 移動部
９６ 磁気フィルム
９８ ストッパ
２００、３００ 微小物質均一固定システム
２１０、３１０ 基板
２２０、３２０ 液体
２３０、３３０ 基板固定具
２４０ ノズル
２６０、３６０ 配管
２７０ 配管固定具
２８０、３８０ 脚部
３４０ 容器
３７０ 容器固定具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を供給または吸引することにより液体を輸送する液体輸送装置、特にマイクロチップに形成された流路に液体を供給（または吸引）するような、少量の液体に対する高精度な流量制御に適した液体輸送装置とその利用に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体に含まれる微小な試料や、複数の液体の混合状態を観察する方法として、マイクロチップに形成した流路に液体を流し、その流路を流れる液体を顕微鏡やカメラで観察する方法がある。ここで、マイクロチップの流路に液体を流す装置としては、シリンジを用いてマイクロチップの流路に液体を流す装置がある。
【０００３】
また、特許文献１には、所定量の液体を滴下または排出する分注装置であるが、チップに気体を供給する気体供給装置と、チップ内部の圧力を検出する圧力センサを設置し、チップが液面下にチップの先端部が位置した状態で気体をチップの先端から放出し、この時のチップの内部の圧力を検出することにより制御回路において表面張力を算出し、この算出された表面張力の値に基づいてシリンジの動作を制御する分注装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７４６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の装置では、分注前に、試料となる液体の表面張力を計測し、その計測結果に基づいてピストンの移動量を調整することで、分注の精度を高くするようにしている。このように、特許文献１に記載の装置は、試料となる液体の種類に応じてピストンの移動量を制御することで、チップから滴下（または排出）する試料の量を制御しているが、条件を設定してもその条件に基づいて正確に駆動しない場合もある。また、マイクロチップに液体を流して観察を行う場合は、試料の流速が増減すると試料の観察が行いにくいという問題がある。ここで、特許文献１に記載の装置は、液体が流れる流路に分岐路を設け、その分岐路に加わる圧力を圧力センサで計測する構成である。このように流路を分岐している構成であるため、ピストンから加えられる圧力に対して損失が発生する。そのため、ピストンから加えられる圧力を検出することができない。
【０００６】
また、試料の移動速度が高速である場合は、肉眼では、試料の状態を観察することができないため、高速度カメラなどの特殊な機材が必要となり、装置コストが高くなってしまうという問題もある。また、液体輸送装置は、装置が大きくなってしまうという問題もある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型でコンパクトな液体輸送装置を提供することを目的とする。また、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、上記目的に加え、液体を安定した速度で輸送することができる液体輸送装置を提供することを目的とする。さらに、マイクロチップで観察しやすいように、試料を安定した低速度でマイクロチップの流路に流すことができる液体輸送装置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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、内部に液体を含有するシリンジ外筒及びシリンジ外筒の内部を摺動するピストンで構成されたシリンジと、一方の端部が前記シリンジ外筒に連結されたチューブと、前記ピストンを押す押し子と、を有し、前記押し子により前記ピストンを押し、前記シリンジ外筒から前記チューブに液体を供給することで、前記チューブの他端から液体を供給する液体輸送装置であって、前記シリンジ外筒を支持する支持部と、前記シリンジと略平行に配置され、かつ、前記押し子を前記支持部に対して、前記ピストンの移動方向に直線的に相対移動させる直線移動機構と、前記ピストンと前記押し子との間に配置され、前記押し子が前記ピストンを押すことで発生する圧力を検出する圧力検出部と、を備えかつ、前記圧力検出部で検出した圧力に基づいて、前記直線移動機構の動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、シリンジと平行に配置された直線移動機構によって、装置軸方向の長さを短縮でき、装置のコンパクト化を実現できる。また、ピストンと押し子の間に配置された圧力検出部と制御部によって、駆動部から押し子への力の伝達を精度よくコントロールすることができる。
【００１０】
ここで、前記直線移動機構は、前記押し子を支持する支持部材と、前記支持部材と螺合したボールねじと、前記支持部材を直動方向に案内する直動案内部と、前記ボールねじを回転させるモータとを有し、前記制御部は、前記モータの回転数を制御することで、前記押し子の位置及び前記押し子が前記ピストンを押す圧力を制御することが好ましい。なお、移動機構としては、空気圧と磁気力で押し子を移動させる機構を用いることも好ましい。
【００１１】
本発明によれば、より高い精度で押し子を移動させることができ、供給対象に供給する試料の流量をより少ない流量とすることができ、また流量をより安定させることができる。また、本発明によれば、例えば、マイクロチップに液体を供給する場合は、マイクロチップで観察しやすいように、試料を安定した低速度でマイクロチップの流路に流すことができる。
【００１２】
また、前記制御部は、前記圧力検出部で検出した圧力の値が設定された範囲となるように、前記モータの回転数を制御することが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、圧力値が設定された範囲となるようにすることで、流路を流れる試料の速度を安定させることができ、また、流速が速くなりすぎることを防止できる。
【００１４】
また、前記ピストンの端部に連結された連結部材を有し、前記圧力検出部は、前記連結部材に固定され、前記ピストンは、前記連結部材と前記圧力検出部を介して、前記押し子からの力が加えられることが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、連結部材を用いることで、押し子からピストンに安定して力を伝えることができ、また、圧力検出部を的確に保持することができる。
【００１６】
また、連結部材は、ピストンと連結する面を、凹部とし、その凹部の一部をピストン側の面から離れるに従って径が小さくなる円錐形状または断面がテーパとなる形状とすることが好ましい。これにより、シリンジ外筒の形状、ピストンの径によらず、凹部にピストンを的確に保持することができ、ピストンがピストンの軸方向に直交する方向にずれることを抑制することができる。よって本発明の液体輸送装置は、種々の容量のシリンジに対応できる。
【００１７】
また、前記圧力検出部が前記押し子と前記ピストンの間に連結された構造で、前記押し子を前記ピストンが前記シリンジから引き抜かれる方向に引っ張った際に発生する圧力を検出する機能を有しており、前記圧力検出部で検出した圧力に基づいて、前記移動機構の動作を制御する制御部を有する構成としても良い。これにより、シリンジで液体を吸引することで液体を輸送することができる。
【００１８】
なお、圧力検出部としては、圧力を検出できる種々の検出素子を用いることができる。
また、圧力検出部としては、ロードセルを用いることが好ましく、特に小型圧縮型ロードセル、引張圧縮両用ロードセルを用いることが好ましい。
【００１９】
また、前記圧力検出部の圧力値より、前記液体流路の詰まりや異常を判断することが好ましい。これにより、前記チューブおよび前記マイクロチップの破損等が防止できる。
【００２０】
また、マイクロチップに形成された液体流路に前記チューブの他方の端部が接続され、前記液体流路に液体を供給することが好ましい。本発明の液体輸送装置は、液体流路に液体を供給することで、上記の種々の効果を得ることができる。
【００２１】
また、マイクロチップに形成された液体流路に前記チューブの他方の端部が接続され、前記液体流路より液体を吸引しても良い。本発明の液体輸送装置は、液体流路から液体を吸引することでも、上記の種々の効果を得ることができる。
【００２２】
また、上述した液体輸送装置の前記シリンジ外筒の先端に、液体吸引するためのノズルを有した配管を取り付け、基板上に滴下した微小物質を分散させた溶液を吸引し、吸引する速さを前記モーターで制御することで、基板表面に微小物質を均一に固定化することが可能となる。
【００２３】
また、微小物質を分散させた溶液を満たした容器について、前記配管を前記容器の底部に接続し、前記基板を垂直方向に向けた状態で液体に浸した状態で微小物質を分散させた溶液を上述の液体輸送装置で吸引し、吸引する速さを前記モーターで制御することで、基板の両面に微小物質を均一に固定化することが可能となる。
【００２４】
また、前記微小物質は、抗体、タンパク質、ＤＮＡ、細胞などの生体高分子や、金粒子、シリコン粒子などの金属粒子、カーボンナノチューブなどを使用することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明にかかる液体輸送装置は、シリンジと平行に配置された直線移動機構によって、装置軸方向の長さを短縮でき、装置のコンパクト化を実現できるという効果を奏する。また、ピストンと押し子の間に配置された圧力検出部と制御部によって、駆動部から押し子への力の伝達を制御よくコントロールすることができるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の液体輸送装置を有する観察システムの第１の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に観察システムのマイクロチップの概略構成を示す分解斜視図である。
【図３−１】図３−１は、図１に示す連結部材の概略構成を示す正面図である。
【図３−２】図３−２は、図３−１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図４は、移動機構の概略構成を示す斜視図である。
【図５−１】図５−１は、図４に示す移動機構の上面図である。
【図５−２】図５−２は、図５−１に示す移動機構の正面図である。
【図５−３】図５−３は、図５−１に示すＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図６は、モニタに表示される画面の一例を示す説明図である。
【図７−１】図７−１は、圧力検出部で検出した圧力の変位の一例を示すグラフである。
【図７−２】図７−２は、圧力検出部で検出した圧力の変位の一例を示すグラフである。
【図８−１】図８−１は、本発明の装置の理論変位と測定変位との関係の一例を示すグラフである。
【図８−２】図８−２は、従来の装置の理論変位と測定変位との関係の一例を示すグラフである。
【図９−１】図９−１は、本発明の装置により試料を供給した流路の一例を示す説明図である。
【図９−２】図９−２は、従来の装置により試料を供給した流路の一例を示す説明図である。
【図９−３】図９−３は、図９−１と同様の装置を用い、検出した圧力に基づいて制御を行わずに試料を供給した流路の他の一例を示す説明図である。
【図１０−１】図１０−１は、本発明の装置により試料を供給した流路の他の例を示す説明図である。
【図１０−２】図１０−２は、本発明の装置により試料を供給した流路の他の例を示す説明図である。
【図１０−３】図１０−３は、本発明の装置により試料を供給した流路の他の例を示す説明図である。
【図１０−４】図１０−４は、図１０−３と同様の装置を用い、検出した圧力に基づいて制御を行わずに試料を供給した流路の他の一例を示す説明図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態の液体輸送装置の概略構成を示す説明図である。
【図１２】図１２は、第３の実施形態の液体輸送装置の概略構成を示す説明図である。
【図１３−１】図１３−１は、図１２に示すピストン、ピストン固定具、ロードセル及び押し子の概略構成を示す斜視図である。
【図１３−２】図１３−２は、図１３−１の組付手順を示す斜視図である。
【図１４−１】図１４−１は、図１２に示すシリンジ外筒及び支持部の概略構成を示す斜視図である。
【図１４−２】図１４−２は、図１４−１の組付手順を示す斜視図である。
【図１５−１】図１５−１は、圧力検出部で検出した引張り荷重の変位の一例を示すグラフである。
【図１５−２】図１５−２は、圧力検出部で検出した引張り荷重の変位の一例を示すグラフである。
【図１６】図１６は、本発明に係る液体輸送装置を用いた微小物質の固定化方法の概略構成を示す説明図である。
【図１７】図１７は、図１６において液体輸送装置を用いて液体を吸引した際の基板上の液体及び微小物質の挙動を示す模式図である。
【図１８】図１８は、微小物質を抗体とした場合の基板上の液体及び微小物質の挙動を示す模式図である。
【図１９】図１９は、本発明に係る液体輸送装置を用いた微小物質の固定化方法の概略構成を示す説明図である。
【図２０】図２０は、図１９において液体輸送装置を用いて液体を吸引した際の基板上の液体及び微小物質の挙動を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第１の実施形態）
（観察システムの構成に関する説明）
以下に、本発明にかかる液体輸送装置を有する観察システムの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。例えば、以下の実施形態では、１つのマイクロチップに１つの液体輸送装置を接続した構成としたが、１つのマイクロチップに複数の液体輸送装置を接続した構成としてもよい。
【００２８】
図１は、本発明の液体輸送装置を有する観察システムの第１の実施形態の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように観察システム１０は、液体が流れる流路が形成されたマイクロチップ１２と、マイクロチップ１２に液体を供給する液体輸送装置１４と、マイクロチップ１２の流路を拡大して観察した画像を取得する光学機器１６と、光学機器１６で取得した画像を検出する検出部１８とを有する。観察システム１０は、液体輸送装置１４からマイクロチップ１２に供給され、マイクロチップ１２の流路を流れる液体の画像を光学機器１６及び検出部１８で取得し、取得した画像をモニタに表示させること、操作者が流路を流れる液体を観察できるようにするシステムである。
【００２９】
以下、まず、図１及び図２を用いてマイクロチップ１２の説明をする。ここで、図２は、図１に観察システムのマイクロチップの概略構成を示す分解斜視図である。図１及び図２に示すように、マイクロチップ１２は、チップホルダ６０と、流体チップ６２と、チップ押さえ板６４と、複数のＯリング６６とで構成されている。
【００３０】
チップホルダ６０は、金属製の板状部材であり、面積が大きい面には、流体チップ６２を保持するための凹部６１が形成されている。凹部６１は、一方の辺の幅が流体チップ６２の幅と略同じ長さで形成されており、流体チップ６２が位置ずれしないように、流体チップ６２の対向する側面を挟み込んで所定位置に支持している。また、チップホルダ６０は、凹部６１の底面を構成する面にガラス板が配置されている。また、チップホルダ６０には、ねじ止めするためのねじ穴が形成されている。
【００３１】
流体チップ６２は、内部に流路６８が形成されている。また、流路６８の端部には、流路６８と外部とを繋げる開口６９が形成されている。ここで、本実施形態では、流路６８は、一本の長い線分部と、その長い線分部６８ａに直交する方向に伸びた、二本の線分部６８ｂとで構成されている。また、二本の線分部６８ｂは、一定間隔離れて、平行に配置されており、それぞれ、該一本の長い線分部６８ａの交差している。つまり、一本の長い線分部６８ａと、二本の線分部６８ｂとは、繋がっている。また、流体チップ６２の開口６９には、Ｏリング６６が配置されている。なお、流体チップ６２の開口は、流路６８を構成する線分部の両端に形成されているため、本実施形態では、６つの開口が形成されている。また、流体チップ６２は、少なくともチップホルダ６０と対向していない面（チップ押さえ板６４と対向する面）が、透明な材料で形成されている。また、流体チップ６２とチップホルダ６０との間には、ウレタンシートが配置されている。
【００３２】
なお、流路６８が形成された流体チップ６２は、種々の方法で作製することができる。例えば、工作機械により溝を形成した２枚の樹脂プレートを作製し、作製した２枚の樹脂プレートを張り合わせることで、内部に流路を有する流体チップ６２を作製することができる。なお、流路６８の端部に形成された開口は、樹脂プレートを張り合わせる前に形成しても、張り合わせた後に形成してもよい。
【００３３】
チップ押さえ板６４は、金属で形成された板状部材であり、Ｏリング６６が配置された開口とそれぞれ連通する注入口７０と、排出口７１とが形成されている。なお、注入口７０は、流路６８を構成する長い線分部６８ａの一方の端部に設けられた開口６９と連通しており、排出口７１と、流路６８を構成する長い線分部６８ａの一方の端部に設けられた開口６９と連通している。また、チップ押さえ板６４には、注入口７０と排出口７１に加え、４つの開口６９に対応して、４つの開口７２が形成されている。また、流路６８の長い線分部６８ａの上面に相当する領域は、線分部６８ａが観察できるように開口７３が形成されている。また、チップ押さえ板６４は、チップホルダ６０のねじ穴に対応する位置にねじ穴が形成されている。
【００３４】
マイクロチップ１２は、流体チップ６２をチップホルダ６０の凹部６１にはめ込み、凹部６１を塞ぐようにチップ押さえ板６４を配置し、チップホルダ６０とチップ押さえ板６４とをねじによりねじ止めすることで、構成されている。これにより、流体チップ６２は、チップホルダ６０とチップ押さえ板６４とにより固定され、流体チップ６２から液体が漏れることを抑制することができる。また、チップホルダ６０と流体チップ６２との間にウレタンシートを配置することで、密着性を高くすることができ、好適に密着させることができる。また、開口６９と注入口７０、開口６９と排出口７１、開口６９と開口７２とは、Ｏリング６６を介して連結されている、これにより流体チップ６２とチップ押さえ板６４との開口の連結部から液体が漏れることを抑制することができる。
【００３５】
なお、マイクロチップ１２の形状は、特に限定されず、流路が形成されたマイクロチップであればよく、種々のマイクロチップを用いることができる。例えば、本出願人が出願した、特開２００８−２２４５００号公報に記載された流路形成チップや、特開２００８−１５１６５８号公報に記載された物質捕集装置も用いることができる。
【００３６】
次に、図１に戻り、観察システム１０の他の部分を説明する。液体輸送装置１４は、マイクロチップ１２の流路６８に液体の試料を流す装置であり、シリンジ２０と、供給配管２２と、排出配管２４と、連結部材２６と、支持部２８と、押し子３０と、移動機構３２と、圧力検出部３４と、制御部３６と、モニタ３８と、入力部４０とを有する。
【００３７】
シリンジ２０は、内部に液体の試料が溜められたシリンジ外筒４２と、前後に移動することでシリンジ外筒４２の容積を変化させるピストン４４とで構成されており、ピストン４４を押し、シリンジ外筒４２の内部の容積を小さくすることで、シリンジ外筒４２のピストン側とは反対側の端部（先端）に形成された開口から試料を排出する。
【００３８】
供給配管２２は、チューブ状の部材であり、一方の端部がシリンジ外筒４２の開口と接続され、他方の端部が注入口７０と接続されている。供給配管２２は、シリンジ外筒４２から供給された試料を注入口７０に送る。排出配管２４は、チューブ状の部材であり、一方の端部が、マイクロチップ１２の排出口７１に接続されている。排出配管２４は、排出口７１から排出される試料を他方の端部から排出する。なお、排出配管２４は、他方の端部が廃液受け皿等、試料を廃棄することができる部材と繋がっている。
【００３９】
連結部材２６は、ピストン４４の端部、具体的には、シリンジ外筒４２と連結していない側の端部と連結している。また、連結部材２６のピストン４４と連結している面とは反対側の面には、後述する圧力検出部３４のロードセル５１が配置されている。以下、図３−１及び図３−２を用いて、連結部材２６の形状を説明する。ここで、図３−１は、図１に示す連結部材の概略構成を示す正面図であり、図３−２は、図３−１のＡ−Ａ線断面図である。なお、図３−２には、ロードセル５１と、ねじ７７も示す。図３−１及び図３−２に示すように連結部材２６は、円柱状の部材であり、内部に、ピストン保持凹部７４と、検出部設置凹部７６とが形成されている。また、連結部材２６は、ピストン４４と押し子３０との間に加わる圧力では、実質的に変形（伸縮）しない剛性の部材で形成されている。
【００４０】
ピストン保持凹部７４は、ピストン４４側の端部からロードセル５１側の端部に向かって、開口の径が変化しない直動部と開口の径が徐々に小さくなるテーパ部（つまり、先端が切り落とされた円錐形状となる部分）とが繋がった形状で形成されている。ピストン保持凹部７４は、ロードセル５１側の一部、つまり凹部の底となる部分をテーパ部とすることで、ピストン４４の端部の形状や径が種々の形状であっても、ピストン４４の移動方向（軸方向）に直交する方向にずれないように保持することができる。これにより、ロードセル５１側の面から加えられた力を、ピストン４４の軸方向に的確に伝達することができる。
【００４１】
また、検出部設置凹部７６は、ロードセル５１が配置される面に形成された凹部であり、ロードセル５１がはめ込まれる。検出部設置凹部７６にはめ込まれたロードセル５１は、ピストン４４の移動方向に直交する方向にずれないように保持される。連結部材２６は、以上のような構成でありロードセル５１とピストン４４と押し子３０とがピストンの軸方向において同軸上（直線的）となるように、ピストン４４に連結され、ロードセル５１を保持している。また、ロードセル５１は、ねじ７７により連結部材２６に固定されている。
【００４２】
図１に戻り、各部の説明を続ける。支持部２８は、シリンジ２０のシリンジ外筒４２を支持する部材であり、シリンジ外筒４２の長手方向に伸びた箱状の部材であり、シリンジ外筒４２の長手方向に延びた溝が形成されている。シリンジ外筒４２は、この溝に配置されている。なお、支持部２８は、シリンジ外筒４２を安定して保持する形状であればよく、その形状は限定されない。
【００４３】
押し子３０は、板状部材であり、表面（面積が一番大きい面）が、連結部材２６のロードセル５１が配置された面に対面して配置されている。また、押し子３０は、後述する移動機構３２の移動部４７に固定されており、移動部４７ともに、ピストン４４の移動方向と平行な方向に移動される。
【００４４】
次に、図１、図４及び図５−１から図５−３を用いて移動機構３２について説明する。なお、図４は、移動機構の概略構成を示す斜視図であり、図５−１は、図４に示す移動機構の上面図であり、図５−２は、図５−１に示す移動機構の正面図であり、図５−３は、図５−１に示すＢ−Ｂ線断面図である。移動機構３２は、押し子３０をピストンの移動方向と平行な方向に移動させる機構であり、筐体４５と、ボールねじ４６と、移動部４７と、ガイドレール４８と、モータ４９とで構成されている。なお、図４、図５−１から図５−３では、モータ４９の図示を省略している。
【００４５】
筐体４５は、ピストン４４の軸方向が長手方向となる箱状部材であり、内部にボールねじ４６、移動部４７、ガイドレール４８が収納されている。また、筐体４５の上面には、支持部２８が固定されている。
【００４６】
ボールねじ４６は、ピストンの移動方向と平行な方向が長手方向（軸方向）となる向きで配置されており、移動部４７が螺合している。また、ボールねじ４６は、筐体４５に回転可能で、かつ、ピストンの移動方向と平行な方向に移動しない状態で支持されている。また、ボールねじ４６は、一方の端部（シリンジ２０が配置されていない側の端部）が筐体４５から突出しており、後述するモータ４９と連結している。
【００４７】
移動部４７は、ねじ溝が形成されたねじ穴を有し、そのねじ穴がボールねじ４６に螺合している部材である。移動部４７は、ボールねじ４６が回転することで軸方向に移動する。また、移動部４７は、ボールねじ４６の回転方向により移動方向が切り替えられ、また、ボールねじ４６が一回転されると、ボールねじのねじ溝の１ピッチ分移動する。
【００４８】
ガイドレール４８は、断面がＵ字となる細長い部材、レール状の部材であり、ボールねじ４６と平行に、ボールねじ４６の外周を囲うように、つまり、Ｕ字を構成する３つの辺を結んだ空間の内部にボールねじ４６が入るように配置されている。また、ガイドレール４８は、図５−１から図５−３に示すように、移動部４７の外周に対面または接触するように配置されている。つまり、ガイドレール４８は、移動部４７と略隙間がない状態で配置されている。なお、ガイドレール４８は、移動部４７の押し子３０が設けられている面以外の面に対面している。ガイドレール４８は、移動部４７がボールねじと共に回転しないように保持しつつ、移動部４７を移動方向に案内する。
【００４９】
モータ４９は、ボールねじ４６を回転させる駆動機構である。また、モータ４９は、回転数及び回転方向を変更することができる駆動機構である。移動機構３２は、モータ４９を回転させ、ボールねじ４６を回転させることで、ボールねじ４６に螺合している押し子３０をピストンの移動方向と平行な方向に移動させる。また、移動機構３２は、モータ４９の回転数、回転速度、回転方向を変化させることで、押し子の位置、移動速度を変化させることができる。なお、本実施形態では、液体輸送装置の小型化と、かつ、マイクロチップへ供給する必要な容量を考慮し、移動機構として日本精工社製、ＭＣＭ０２００５Ｈ０２Ｋ型モノキャリアを用いた。
【００５０】
圧力検出部３４は、押し子３０からピストン４４に加えられる力を検出するロードセル５１と、ロードセル５１で検出された圧力値を信号として検出する信号検出部５２とで構成される。ロードセル５１は、上述したように連結部材２６の検出部設置凹部７６にねじ７７によって固定されている。ロードセル５１は、小型圧縮型のロードセルである。なお、後述する測定では、直径１２ｍｍ、厚さ４ｍｍ、定格容量１０Ｎの小型圧縮型ロードセル（ＫＹＯＷＡ社製、ＬＭＡ−Ａ−１０Ｎ型）を使用した。また、ロードセル５１は、図３に示すように、その先端が、連結部材２６よりも押し子３０側に突出している。これにより、ロードセル５１は、連結部材２６と押し子３０との間に配置され、ロードセル５１を介して押し子３０から連結部材２６に力が伝達される。つまり、押し子３０から連結部材２６に加えられる力をロードセル５１で検出することができる。信号検出部５２は、ロードセル５１で検出された圧力値を信号化し制御部３６に送る。
【００５１】
制御部３６は、ＣＰＵ、メモリ等で構成された処理装置である。制御部３６としては、パソコン（パーソナルコンピュータ）として使用されている処理装置（演算装置）を用いることができる。つまり、パソコンが制御部３６の機能をソフトウェアの１つとして有する構成とし、パソコンにより制御部３６の処理を行うようにしてもよい。制御部３６は、後述する入力部４０から入力された情報や、信号検出部５２から送られる情報に基づいて、移動機構３２のモータ４９の回転数、回転方向を制御する。また、制御部３６は、操作者が入力部４０から情報を入力する画面をモニタ３８に表示させたり、後述する検出部１８から取得した画像をモニタ３８に表示させたりする。
【００５２】
モニタ３８は、液晶表示ディスプレイやブラウン管の画像表示装置であり、制御部３６から出力される信号（映像信号）に基づいて画像を表示させる。入力部４０は、操作者が操作して指示を入力する手段であり、キーボードやマウスで構成される。入力部４０は、操作者により行われた操作に対応する信号を操作信号として制御部３６に送る。液体輸送装置１４は、以上のような構成である。
【００５３】
光学機器１６は、対象領域の画像を拡大して取得する装置であり、マイクロチップ１２の流路６８の映像、画像を取得する。本実施形態では、光学機器１６として、蛍光顕微鏡を用いる。なお、光学機器としては、蛍光顕微鏡に限定されず、各種顕微鏡やカメラを用いることができる。光学機器１６は、取得した画像や動画をデジタルデータとして取得し検出部１８に送る。なお、本実施形態では、光学機器１６として画像をデジタルデータとして取得するようにしたが、本発明はこれに限定されず、光学機器としては、マイクロチップ１２の流路６８を肉眼で観察できるのみの顕微鏡も用いることができる。
【００５４】
検出部１８は、光学機器１６で取得したがデジタルデータを制御部３６に送る。なお、制御部３６は、検出部１８から送られたデータを処理し、光学機器１６で取得した流路６８の画像、動画をモニタ３８に表示させる。観察システム１０は、以上のような構成である。上記構成とし、圧力検出部であるロードセルを押し子とピストンの間に配置し、また、移動機構をシリンダポンプの軸方向に平行、特に本実施形態のように並列となるように配置することで、装置を小型化することができる。
【００５５】
（観察システムの動作及び液体輸送装置の動作の説明）
次に、図６から図８−２を用いて、観察システム１０の動作、特に液体輸送装置１４の動作について説明する。液体輸送装置１４がマイクロチップ１２に液体を供給する動作について説明する。まず、準備として、操作者は、シリンジ外筒４２の内部に液体が溜められたシリンジ２０を支持部２８に設置する。また、光学機器１６に対向する位置にマイクロチップ１２を配置する。具体的には、光学機器１６の撮影領域（光学機器１６を用いて観察可能な領域）に流路６８が入るようにマイクロチップ１２を設置する。その後、供給配管２２の一方の端部をマイクロチップ１２の注入口７０に繋げ、他方の端部をシリンジ外筒４２の先端に繋げる。
【００５６】
次に、操作者により、モータ回転速度が入力されることによって、シリンジ２０から液体を供給する速度、つまり単位時間当たりにシリンジ２０から排出する液体の量（以下「供給流量」）が設定される。操作者による供給流量の設定は、モニタ３８の画面に表示された情報に基づいて、入力部４０を用いて値、指示が入力されることで設定される。
【００５７】
ここで、図６は、モニタに表示される画面の一例を示す説明図である。操作者による供給流量の設定の際、モニタ３８には、図６に示す画面１００が表示される。なお、画面１００はモニタ３８の一部に表示させるようにしても、全面に表示させてもよい。画面１００には、流量設定欄１０２と、モータ設定欄１０４と、スタートボタン１０６と、ストップボタン１０８と、緊急停止ボタン１１０とが表示されている。なお、画面１００の各欄やボタンへの移動は、入力部４０のキーボードのタブボタンを押下したり、マウスによりカーソルを移動させてクリックしたりすることで行うことができる。
【００５８】
流量設定欄１０２には、シリンジ外筒の径（シリンジ径）と、モータ回転速度の設定値を入力する部分がある。操作者がこの部分に数値を入力することで、シリンジ２０から排出液体の流量の計算値（計算流量（ｍｌ／ｈ））が算出される。なお、シリンジ径は、設置したシリンジ２０の径（内径）を入力すればよい。モータの回転数は、操作者が所望の回転数を入力すればよい。この計算値が設定された流量となる。なお、操作者が入力したモータの回転数は設定値であり、制御部３６の制御によりモータの回転数は、算出された計算流量で試料を排出するために適時変動する。
【００５９】
モータ設定欄１０４は、モータの各種設定を選択するボタンと、現在位置とモータ負荷を表示する部分とがある。また、スタートボタン１０６は、操作者によりクリックまたは決定されることでモータの制御を開始する指示を出力するボタンであり、ストップボタン１０８は、操作者によりクリックまたは決定されることでモータの停止処理を開始する指示を出力するボタンであり、緊急停止ボタン１１０は、モータの状態にかかわらず、強制的にモータの駆動を停止する指示を出力するボタンである。
【００６０】
操作者は、このように表示されている画面に、シリンジ外筒の径（シリンジ径）の値と、モータ回転速度の値を入力して算出された計算流量が所望の流量であったら、スタートボタンを押し、制御を開始する。
【００６１】
ここで、制御部３６は、計算流量を算出したら、シリンジ２０から計算流量で試料を排出するときに、ロードセル５１で検出される予定の圧力値（理論圧力値）、つまり、条件を満たした流量で試料を排出するときに、押し子３０がピストン４４に加える適切な圧力（ロードセルで検出される圧力）を算出する。なお、理論圧力値の算出には、予め実験等で算出した流量と圧力値との関係を用いて算出すればよい。なお、圧力の値は、１つの値として算出しても、所定の数値範囲として算出してもよい。また、制御部３６は、試料の位置に応じて、適切な圧力の値、範囲を設定するようにしてもよい。例えば、試料がマイクロチップ１２に到達していない場合と、マイクロチップ１２に到達している場合とで範囲を設定してもよい。また、マイクロチップ１２の流路６８内に試料が流れている間のみ制御を行うようにしてもよい。
【００６２】
制御部３６は、理論圧力値を算出し、さらに処理開始の指示が入力されたら、モータ４９を回転させて押し子３０をピストン４４に近づけ、押し子３０によりピストン４４を押し始める。なお、このとき、押し子３０から加えられた力は、ロードセル５１、連結部材２６を介してピストン４４に伝わる。また、ロードセル５１は、押し子３０からピストン４４に加えられる圧力を検出し、信号検出部５２を介して制御部３６に伝えられる。
【００６３】
制御部３６は、押し子３０がピストン４４を押し始めたら、圧力検出部３４の検出値に基づいて、圧力検出部３４で検出される圧力が設定値となるようにモータ４９の回転数を制御する。制御部３６により、制御された圧力で押し子３０がピストン４４を押し続けると、ピストン４４が供給配管２２側に押され、シリンジ外筒４２の内部に圧力が付加され、シリンジ外筒４２の内部に蓄えられている試料が、シリンジ外筒４２から供給配管２２に押し出される。
【００６４】
ここで、液体輸送装置１４は、制御部３６が、圧力検出部３４で検出される圧力が設定値となるように制御とすることで、押し子３０がピストン４４に加える圧力を安定させることができる。
【００６５】
制御部３６は、例えば、圧力（押し込み力）の設定値を５Ｎ（ニュートン）と設定している場合に、検出した圧力が２Ｎでモータ４９の回転が停止しているときは、ピストン４４を押す方向に押し子３０が移動するようにモータ４９を回転させる。また、押し子３０がピストン４４を押す方向にモータ４９を回転させている場合は、モータ４９の回転数をより高くする。また、検出した圧力が６Ｎでモータ４９の回転が停止しているときは、押し子３０とピストン４４とを離す方向にピストンを移動させるようにモータ４９を回転させる。つまり、上記の場合とは反対方向にモータ４９を回転させ、押し子３０がピストン４４を押す力を緩和させる。また、押し子３０がピストン４４を押す方向にモータ４９を回転させている場合は、モータ４９の回転数をより低くする。
【００６６】
供給配管２２に押し出された試料は、供給配管２２を通過して注入口７０からマイクロチップ１２の流路６８に送られ、流路６８の長い線分部６８ａを通過する。長い線分部６８ａを流れ、通過した試料は、排出口７１から排出配管２４に送られる。また、光学機器１６は、試料が流れている状態の流路６８の長い線分部６８ａの画像、動画を取得し、制御部３６に送る。制御部３６は、取得した画像をモニタ３８に表示させる。操作者は、モニタ３８に表示された画像を観察することで、流路６８を流れる試料の状態を観察する。
【００６７】
このように、液体輸送装置１４を有する観察システム１０は、押し子３０によりピストン４４を一定の力で押し続けることができることで、シリンジ２０から供給配管２２に液体を一定流量（一定範囲の流量）で安定して供給することができる。また、本発明によれば、押し子からピストン４４に加える力を小さい力で安定させることができるため、試料を少ない流量で流すことができる。これにより、流路６８で試料が流れる流速を低くすることができ、動画をコマ送りにしなくても試料の流れを的確に観察することができる。また、流路６８の画像を取得した場合でも、試料の流れが速すぎて、映像がぶれたりすることを抑制することができる。これにより、高速度カメラ等の特殊で比較的高価な機材を用いることなく、一般的な顕微鏡のみで的確な観察を行うことが可能となる。
【００６８】
次に、図７−１及び図７−２を用いて、制御部３６による圧力の調整の一例について説明する。図７−１は、モータ駆動開始時の圧力検出部で検出した押し子側から受けられた圧力の変位の一例を示すグラフであり、図７−２は、その後（図７−１の後）、圧力検出部で検出した押し子側から受けられた圧力の変位の一例を示すグラフである。ここで、図７−１及び図７−２において横軸は、制御開始からの時間[ｓ]でり、縦軸は圧力検出部３４で検出した圧力値である。また、図７−１と図７−２に示すグラフは、時間軸が異なるのみで、１つの制御例である。図７−１には、０ｓから３００ｓまでの検出結果（グラフの軸上では３５０ｓまで表示）を示し、図７−２には、３００ｓから６００ｓまでの検出結果を示す。
【００６９】
図７−１及び図７−２に示す測定例では、０ｓの段階で押し子３０とピストン４４とが接触しており、押し子３０とピストン４４との間には、押し込み力が作用しており、圧力検出部３４は、１Ｎ弱の圧力が検出されている。その後、計算流量を０．１７ｍｌ／ｈに設定して、液体輸送装置１４のシリンジ２０の駆動を開始し、モータ４９を回転させると、一時的に２．５Ｎまで押し込み力が増加した。なお、本測定例では、制御を開始するまでは、モータを一定回転速度（初期設定、計算流量を０．１７ｍｌ／ｈの設定の回転数）で回転させている。
【００７０】
その後、１５０ｓ付近までは１．５Ｎ程度まで押し込み力が低下した状態で推移した。駆動開始後から１５０ｓ付近までは、試料が供給配管２２を流れている状態であり、マイクロチップ１２の流路６８には試料が流れていない状態であった。その後、流路６８に試料が到達し、流路６８への試料の供給が開始したら、押し込み力が徐々に上昇していった。このように徐々に押し込み力が上昇している状態から、４００ｓ経過後、制御を開始した。なお、測定例では、押し込み力が４Ｎ以上６Ｎ以下となるように制御を行った。これにより、制御開始した後６００ｓ経過の間まで押し込み力を約４Ｎから６Ｎの間の力で維持することができた。また、本測定例では、流体の流れを目視で確認することができた。つまり、コマ送りさせずに、１倍速での再生またはリアルタイムで見ることで確認することができた。また、画像も流体を的確に確認することができた。
【００７１】
これに対して、同様の実験条件で圧力センサの検出値に基づいて押し込み力及びモータの回転数の制御を行わなかった場合は、押し込み力が１０Ｎ程度まで上昇し、その後、１０Ｎ付近で安定した。しかしながら、押し込み力が１０Ｎでは、流体の流れが速くなりすぎ、目視で流体の流れを確認することができなかった。また、画像を取得した場合も流体がぶれた状態で撮影された画像となった。この点は後ほど説明する。
【００７２】
ここで、押し子の押し込み力の設定値は、通常タイプのマイクロチップへ注入するように、１０Ｎ以下とすることが好ましく、つまり押し込み力が１０Ｎ以下となるように制御することが好ましく、４Ｎ以上６Ｎ以下とすることがより好ましい。押し込み力を１０Ｎ以下とすることで、スロー再生することなく流路を流れる試料を好適に観察することができ、４Ｎ以上６Ｎ以下とすることで、より的確に試料を観察することができる。
【００７３】
ここで、移動機構は、本実施形態のように、ボールねじをモータで回転させる移動機構を用いることが好ましい。上記構成とすることで、ボールねじにより押し子を確実に送ることができ、押し子の位置を正確に制御することができ、ピストンに加える押し込み力をより正確に制御することができる。これにより、ピストンポンプから供給する試料の流速をより安定させることができる。
【００７４】
以下、図８−１及び図８−２を用いて説明する。図８−１は、本発明の装置の理論変位と測定変位との関係の一例を示すグラフであり、図８−２は、従来の装置の理論変位と測定変位との関係の一例を示すグラフである。ここで、図８−１及び図８−２では、横軸を理論変位[μｍ]とし、縦軸を測定変位[μｍ]とした。ここで、理論変位とは、制御条件から算出される押し子の基準位置からの変位であり、測定変位とは、各理論変位の制御条件のときに測定された押し子の基準位置からの変位である。
【００７５】
ここで、本実施形態の装置では、理論変位は、モータの回転数とボールねじのリード（ねじのピッチ）から算出した。また、測定変位は、押し子に反射板を設置し、支持部側に固定されたレーザ干渉変位計により反射板に当てて反射されたレーザ光を検出することにより計測した。測定結果を図８−１に示す。また、比較のために、上述の測定にも用いた、他の機構によりピストンを押す液体輸送装置（Ｋｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製、型式ＩＣ３１００）についても同様の測定を行った。比較例の計測結果を図８−２に示す。
【００７６】
図８−１及び図８−２に示すように、本実施形態の移動機構を用いることで、従来の移動機構よりも理論変位と測定変位との誤差を小さくすることができることがわかる。具体的には、図８−１に示す本発明では、測定変位と理論変位が略比例関係を維持したまま変位しているのに対し、図８−２に示す測定例では、測定変位と理論変位がステップ状に変化しているため、押し子の位置を適切に制御することが困難であることがわかる。これにより適切に押し子の位置を制御でき、押し子の位置が正確に制御できることで、移動機構の制御に基づいて押し込み力を適切に制御することができる。
【００７７】
ここで、上記実施形態では、１つのマイクロチップに１つの液体輸送装置を繋げた観察システムとしたが、本発明はこれに限定されず、１つのマイクロチップと複数の液体輸送装置で観察システムを構成してもよい。具体的には、マイクロチップに複数の注入口を儲け、それぞれの注入口に別々の液体輸送装置を繋げ、各液体輸送装置からマイクロチップに試料を供給するようにしてもよい。なおこの場合、マイクロチップを図２に示すように複数の流路が繋がっている構成とすることで、流路の連結部で各液体輸送装置から供給される試料が接触する状態を観察することができる。また、一方の試料で他方の試料を分断することもできる。
【００７８】
ここで、図９−１は、本発明の装置により試料（液体）を供給した流路の一例を示す説明図であり、図９−２は、従来の装置により試料を供給した流路の一例を示す説明図であり、図９−３は、図９−１と同様の装置を用い、検出した圧力に基づいて制御を行わずに試料を供給した流路の他の一例を示す説明図である。図９−１に示す例では、２つの液体輸送装置を用い、一方の液体輸送装置からは有機相の液体としてオレイン酸を供給し、他方の液体輸送装置からは水相の液体として水を供給した。また、マイクロチップの流路は、２本の線分の流路が直交して連結された十字の流路とし、２本の線分のそれぞれに液体輸送装置を繋げた。また、液体輸送装置のシリンジとして、内径１０．５ｍｍのガスタイトシリンジを用いた。有機相を供給する液体輸送装置は、計算流量を０．２５ｍｌ／ｈと設定して駆動した後、押し込み力が１．７Ｎとなったときに、圧力を維持するように制御した。水相を供給する液体輸送装置は、計算流量を０．１７ｍｌ／ｈとして駆動した後、有機相と同じ押し込み力となるように制御した。
【００７９】
この条件で水相の液体と有機相の液体を供給した結果、図９−１に示すように、水相の液体と有機相の液体は、２本の線分が交わる位置でぶつかり、水相が有機相を分断して、水相の液滴が生成されることを確認することができた。また、液体の流速が低速であるため、図９−１に示すように、液滴の輪郭を確実に把握することができ、スロー再生しなくとも、観察を行うことができた。
【００８０】
これに対して、従来の液体輸送装置を使用した場合は、設定値をその装置の最低速度（０．０２ｍｌ／ｈ）として、駆動させても、生成する液体の流速が早く、観察に高速度カメラを用いる必要があった。また、流速が早いため、図９−２に示すように、液滴の輪郭の一部（点線で示す部分）がぼけてしまい、適切に観察をすることが困難であった。また、図９−２に示す液滴を生成する従来の液体輸送装置に比べて、本実施例の液体輸送装置は、液滴の流速を２０分の１から１０分の１にすることができた。
【００８１】
さらに、図９−１に示す測定と同様の条件で、圧力検出部の検出結果に基づいた制御を行わずに試料を供給した場合、つまり、回転数等の制御条件を初期設定値のまま変化させなかった場合は、図９−３に示すように、適切な大きさの水相の液滴が形成されず、適切な観察を行うことが困難であった。また、このとき、水相（水）の流速は、０．０６ｍｌ／ｈであり、有機相（オレイン酸）の流速は、２．０ｍｌ／ｈであった。このように、圧力制御を行わない場合は、相対的な流速も適切に制御することができないため、流量も安定させることができず、流速も早くなっていることがわかる。
【００８２】
ここで、上記実施形態では、いずれも流路が十字となっているマイクロチップを用いたが流路の形状は特に限定されない。ここで、図１０−１から図１０−３は、それぞれ本発明の装置により試料を供給した流路の状態の他の例を示す説明図である。また、図１０−４は、図１０−３と同様の装置を用い、検出した圧力に基づいて制御を行わずに試料を供給した流路の他の一例を示す説明図である。マイクロチップの流路は、図１０−１に示すようにＴ字の流路としてもよい。また、図１０−２に示すように直線と曲線の流路を組み合わせた構成としてもよい。さらに、図１０−３に示すように直線の流路としてもよい。また、図１０−１から図１０−３に示すように、流路の形状によらず、本発明の装置を用いることで、液体輸送装置からマイクロチップに少ない流量で安定して液体を供給することができるため、流路を流れる試料を好適に観察することができる。ここで、図１０−３の同様の直線の流路である場合も、圧力検出値に基づいて回転数の制御を行わない場合は、図１０−４に示すように、流速が早くなりすぎ、適切な観察ができなかった。また、わかりにくいが、図１０−４に示す場合でも、小さな液滴は形成されていたが、流速が早いため、一倍速での適切な観察は困難であった。
【００８３】
また、液体輸送装置がマイクロチップに供給する液体（試料）としては、種々の液体を用いることができ、例えば、水相としては、超純水、塩化カルシウム溶液等を用いることができる。また、有機相としては、オレイン酸以外にもデカンを用いることができる。また、水相と有機相にたんぱく質を加えて試料としてもよい。たんぱく質としては、例えばバクテリオロドプシン（ｂＲ）がある。また、たんぱく質の類似品としては、カルシウムイオン透過イオノフォア（Ａ２３１８７）がある。また、水相と有機相とたんぱく質等の組み合わせとしては、水、デカン、バクテリオロボプシンを組み合わせることができ、塩化カルシウム溶液、オレイン酸、カルシウムイオン透過イオノフォアを組み合わせることができる。
【００８４】
（第２の実施形態）
また、上記実施形態では、移動機構として、ボールねじをモータによって回転させることで押し子の位置、押し子がピストンに加える圧力を調整する機構を用いたが、本発明はこれに限定されない。以下、図１１を用いて、第２の実施形態の液体輸送装置について説明する。ここで、図１１は、第２の実施形態の液体輸送装置の概略構成を示す説明図である。図１１に示す液体輸送装置の移動機構９０は、固定部９２と、移動部９４と、磁気フィルム９６と、ストッパ９８とを有するエアスライダであり、空気圧と磁力により、固定部９２に対して移動部９４を相対的に移動させる。
【００８５】
固定部９２は、支持部２８または、土台に載置された部分であり、所定位置に固定されている。また、固定部９２は、移動部９４を移動させる駆動機構が設けられている。移動部９４は、固定部９２に対してピストン４４の軸方向移動自在に配置されている。また、移動部９４には、押し子３０が固定されている。磁気フィルム９６は、移動部９４の内部に配置され、固定部９２に対する移動部９４の相対移動時に固定部９２との間で磁界を発生させて、移動部９４のピストン４４の軸方向への移動を補助する。ストッパ９８は、クッションとなる材料で構成されており、移動部９４の移動領域の両端部となる位置の固定部９２にそれぞれ配置されており、移動領域の端部まで移動された移動部９４が固定部９２に接触しないように保護している。
【００８６】
移動機構９０は、以上のような構成であり、固定部９２に備えられた駆動機構により、移動部９４と固定部９２との間に空気を供給し、空気圧により移動部９４と固定部９２とを相対的に移動させる。また、この移動時に磁気フィルム９６と固定部９２との間に磁界を発生させ、磁力も発生させることで、移動部９４と固定部９２との相対移動を補助する。移動機構９０は、このようにして押し子３０が固定された移動部９４を移動させる。液体輸送装置は、移動機構として移動機構９０を用いた場合でも、圧力検出部で検出した圧力に基づいて、移動部９４の位置を制御することで、押し子３０がピストン４４を押す力を調整することができる。これにより、空気圧と磁力により移動部を移動させる移動機構を用いた場合でも、シリンジから少ない流量で安定して液体の試料を供給することができる。
【００８７】
なお、上記実施形態では、圧力を検出する圧力検出手段として、ロードセルを用いたが、圧力を検出できる検出素子であればよく、ロードセルには限定されない。なお、ロードセルとしては、小型圧縮型ロードセル、引張圧縮両用ロードセルを用いることが好ましい。
【００８８】
また、移動機構には、送りねじとしてボールねじを用いたが、すべりねじを用いることもできる。そのほか、移動方向の位置決め精度を向上するために、ガイドレールを設けたが、ガイドレール以外の案内機構を用いることもできる。例えば、ボールねじに平行に配置され、移動部を貫通した棒状部材も案内機構として用いることができる。また、移動部の側面のみを回転しないように保持したレールも案内機構として用いることができる。また、移動機構は、移動部の位置を検出する位置検出部を設け、位置検出部の情報に基づいて、移動部の位置を検出しつつ、モータの回転の制御を行うようにしてもよい。このように位置検出部を設け、その検出結果に基づいて制御を行うことで、移動部の位置をより正確に制御することができる。
【００８９】
また、上記実施形態では、いずれマイクロチップの流路に試料を供給する場合として説明したが、液体を供給する対象は特に限定されない。微量の液体を断続的に、または、連続的に供給する必要がある種々の対象に液体を供給することができる。
【００９０】
（第３の実施形態）
次に、本発明にかかる液体輸送装置を有する観察システムの一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、第１及び第２の実施形態と同一または同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。また、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。例えば、以下の実施形態では、１つのマイクロチップに１つの液体輸送装置を接続した構成としたが、1つのマイクロチップに複数の液体輸送装置を接続した構成としてもよい。
【００９１】
図１２は、本発明の液体輸送装置を有する観察システムの第３の実施形態の概略構成を示すブロック図である。図１２に示すように観察システム１００は、液体が流れる流路が形成されたマイクロチップ１２と、マイクロチップ１２から液体を吸引する液体輸送装置１１４と、マイクロチップ１２の流路を拡大して観察した画像を取得する光学機器１６と、光学機器１６で取得した画像を検出する検出部１８とを有する。観察システム１００は、マイクロチップ１２の流路を流れる液体の画像を光学機器１６及び検出部１８で取得し、取得した画像をモニタに表示させること、操作者が流路を流れる液体を観察できるようにするシステムである。
【００９２】
液体輸送装置１１４は、シリンジ１２０と、供給配管２２と、排出配管２４と、ピストン固定具１８０と、ロードセル１５１と、支持部１２８と、押し子１３０と、移動機構３２と、圧力検出部３４と、制御部３６と、モニタ３８と、入力部４０とを有する。
【００９３】
シリンジ１２０は、吸引した液体を内部に溜めるためのシリンジ外筒１４２と、前後に移動することでシリンジ外筒１４２の容積を変化させるピストン１４４とで構成されており、ピストン１４４をシリンジ外筒１４２と逆側に引っ張り、シリンジ外筒１４２の内部の容積を大きくすることで、シリンジ外筒１４２のピストン１４４側とは反対側の端部（先端）に形成された開口から試料を吸引する。
【００９４】
供給配管２２及び排出配管２４、及びマイクロチップ１２の注入口７０と排出口７１は第１の実施形態（図１）とは逆の配置となっている。供給配管２２は、一方の端部がマイクロチップ１２の供給口７０に接続されている。供給配管２２は、試料となる液体を保持する不図示のタンク等の部材から供給された試料を注入口７０に送る。排出配管２４は、一方の端部がシリンジ外筒１４２の開口と接続され、他方の端部が排出口７１と接続されている。排出配管２４は、排出口７１からシリンジ外筒１４２へ試料を送る。
【００９５】
ロードセル１５１は、ピストン１４４の端部、具体的には、シリンジ外筒１４２と連結していない側の端部と、ピストン固定具１８０を介して連結している。また、ロードセル１５１のピストン固定具１８０と連結している面とは反対側の面には、押し子１５１が配置されている。以下、図１３−１を用いて、ピストン１４４とピストン固定具１８０、ロードセル１５１の形状について説明する。ここで、図１３−１は、ピストン１４４とピストン固定具１８０、ロードセル１５１、押し子１３０それぞれの概略構成を示す斜視図である。なお、押し子１３０は第１の実施形態と同様の構成である。
【００９６】
ピストン１４４は、シリンジ外筒１４２の内周面と嵌合する円筒部１４４ａと、ピストン固定具１８０と連結する鍔部１４４ｂとを有する。鍔部１４４ｂは円筒部１４４ａよりも径方向外方に突出している。ピストン固定具１８０は、ピストンと連結する第１固定部材１８１と、ロードセル１５１と連結する第２固定部材１８２とを有する。
【００９７】
第１固定部材１８１は、側面の周方向の一部分に切欠部分を有する円筒側面１８１ａ、ピストン１４４側に底面１８１ｂを持つ有底の略円筒状となっている。前記切欠部分の幅はピストン１４４の鍔部１４４ｂの直径以上の大きさを有する。底面にはＵ字状の空隙が形成され、このＵ字の円弧部分はピストン１４４の円筒部１４４ａの外形と略一致する。また、底部１８１ｂと隣接して、円筒側面１８１ａの内周面には、前記空隙と略相似のＵ字形状をした凹溝部１８１ｃが形成されており、このＵ字の円弧部分はピストン１４４の鍔部１４４ｂの外形と略一致する。さらに、凹溝部１８１ｃよりも反ピストン側の円筒側面１８１ａの内周は、雌ねじ溝が設けられた雌ねじ部１８１ｄとなっている。
【００９８】
ピストン固定具１８０の第２固定部材１８２は円筒形状を有し、第１固定部材１８１の雌ねじ部１８１ｄと対応する雄ねじが形成された雄ねじ部１８２ａを外周面に有する。第２固定部材１８２の軸方向反ピストン側には、外周面１８２ａと同心に形成された円形凹部１８２ｂを有する。また、ピストン固定具１８０を構成する第１固定部材１８１及び第２固定部材１８２は、ピストン１４４と押し子１３０との間に加わる圧力では、実質的に変形（伸縮）しない剛性の部材で形成されている。
【００９９】
ロードセル１５１は、ピストン１４４側から第１円筒部１５１ａ、第２円筒部１５１ｂ、第３円筒部１５１ｃを有し、第２円筒部１５１ｂの外周面は第１円筒部１５１ａ、第３円筒部１５１ｃよりも大径となっている。このロードセル１５１は、引張荷重及び圧縮荷重を検出することが可能である。
【０１００】
次に図１３−２を用いて、ピストン１４４とピストン固定具１８０、ロードセル１５１及び押し子１３０の組付手順について説明する。まず、第１固定部材１８１の円筒側面１８１ａの切欠部分の径方向外方から、第１円筒部材１８１の凹溝部１８１ｃにピストン１４４の鍔部１４４ｂが係合するように、第１固定部材１８１の内方へピストン１４４を挿入し、固定する（図１３−２（ａ））。前記空隙の幅がピストン１４４の端部１４４ｂよりも小さくなっているため、端部１４４ｂは第１固定部材１８１の軸方向外方へ抜けることがない。
【０１０１】
続いて、第２固定部材１８２の円形凹部１８２ｂ内周に、ロードセル１５１の第１円筒部１５１ａを嵌合させる（図１３−２（ｂ））。ロードセル１５１には不図示のねじ孔が設けられ、ロードセル１５１と第２固定部材とは不図示のねじにより固定される。
【０１０２】
次に、第２固定部材１８２の雄ねじ部１８２ａと第１固定部材１８１の雌ねじ部１８１ｄとを、それぞれにピストン１４４及びロードセル１５１が組み付いた状態で締結させる（図１３−２（ｃ））。このとき、ピストン１４４が固定された状態となるまで、雌ねじ部１８１ｄと雄ねじ部１８２ａとを締め付ける。
【０１０３】
最後に、押し子１３０とロードセル１５１の第３円筒部１５１ｃとを固定する（図１３−２（ｄ））。ロードセル１５１には不図示のねじ孔が設けられ、押し子１３０とロードセル１５１を不図示のねじにより固定している。以上のような構成により、ロードセル１５１側の面から加えられた力を、ピストン１４４の軸方向に的確に伝達することができ、高精度な制御を実現することができる。
【０１０４】
図１２に戻り、各部の説明を続ける。支持部１２８は、シリンジ１２０のシリンジ外筒１４２を支持する部材であり、シリンジ外筒１４２全体を支持する第１支持部材１２８Ａと、シリンジ外筒１４２の軸方向移動を抑制する第２支持部材１２８Ｂとからなる。以下、図１４−１を用いて、シリンジ外筒１４２と、支持部１２８の第１支持部材１２８Ａ、第２支持部材１２８Ｂについて説明する。ここで、図１４−１は、シリンジ外筒１４２と第１支持部材１２８Ａ、第２支持部材１２８Ｂそれぞれの概略構成を示す斜視図である。
【０１０５】
シリンジ外筒１４２は、吸引した液体を内包する円筒部１４２ａと、ピストン側端部に形成された鍔部１４２ｂとを有する。鍔部１４２ｂは円筒部１４２ａよりも径方向外方に突出している。
【０１０６】
第１支持部材１２８Ａは、シリンジ外筒１４２の長手方向に伸びた箱状の部材であり、シリンジ外筒１４２の長手方向に延びた第１の溝１２８Ａａが形成されている。第１の溝１２８Ａａはシリンジ外筒１４２の円筒部１４２ａと略同径の円弧状断面を有する。また、第１支持部材１２８Ａのピストン側端部には、第１の溝１２８Ａａより大径の断面円弧状の第２の溝１２８Ａｂが形成されている。第２の溝１２８Ａｂはシリンジ外筒１４２の鍔部１４２ｂと略同径であり、鍔部１４２ｂのシリンジ外筒長手方向長さと略同一の長さを有する。さらに、第１支持部材１２８Ａのピストン側には、側面に段部１２８Ａｃが形成されており、第１支持部材１２８Ａのピストン側幅が狭くなっている。（なお、ここで幅とはシリンジ外筒１４２の長手方向及び図面上下方向と直行する方向の長さである）
【０１０７】
第２支持部材１２８Ｂは、第１支持部材１２８Ａと同等の幅を有するシリンジ外筒押さえ部１２８Ｂａと、シリンジ外筒押さえ部１２８Ｂａの幅方向両端に、第１支持部材１２８Ａの段部１２８Ａｃ対応する形状で形成された側面部１２８Ｂｂ、１２８Ｂｂを有する。
【０１０８】
次に図１４−２を用いて、シリンジ外筒１４２と第１支持部材１２８Ａ、第２支持部材１２８Ｂの組付手順について説明する。まず、第１支持部材１２８Ａ上にシリンジ外筒１４２を載置する（図１４−２（ａ））。このとき、シリンジ外筒１４２の鍔部１４２ｂと第１支持部材１２８Ａの第２の溝１２８Ａｂとが係合するようにする。
【０１０９】
続いて、第１支持部材１２８Ａに第２支持部材１２８Ｂを固定する（図１４−２（ｂ））。第１支持部材１２８Ａの段部１２８Ａｃを、第２支持部材１２８Ｂの壁面部１２８Ｂｂ、１２８Ｂｂで挟むようにすると同時に、第１支持部材１２８Ａと第２支持部材１２８Ｂとでシリンジ外筒１４２の鍔部１４２ｂを挟む。第１支持部材１２８Ａには不図示のねじ孔が設けられ、第１支持部材１２８Ａと第２支持部材１２８Ｂとは不図示のねじにより固定される。このような構成により、シリンジ外筒１４２は長手方向に移動することがない。
【０１１０】
以上のような本実施形態に係る観察システム１００によれば、ピストン１４４をシリンジ外筒１４２からピストンがシリンジから引き抜かれる方向へ引っ張ることにより、液体を吸引できる。また、ピストン１４４と連結させたロードセル１５１により、ピストン１４４に作用した引張り荷重を検出することが可能となる。図１５−１は、流路の詰まり等により液体の吸引が妨げられなかった場合の引張り荷重の時間変化を示している。ここで、図１５−１において、横軸は制御開始からの時間であり、縦軸は圧力検出部３４で検出した引張り荷重値である。
【０１１１】
図１５−１に示すように、引張り荷重は動作開始時より徐々に増加していき、液体の吸引が安定してくると略一定値となる（安定化領域）。この引張り荷重をリアルタイムで計測することにより、液体の吸引状態を確認することができる。例えば、流路が詰まり液体の吸引が妨げられた場合、図１５−２に示すように、引張り荷重が急激に上昇する現象が見られる。この際に、シリンジの動作を停止することで、流路の破損を未然に防止できる。
【０１１２】
以上のように、引張り荷重を前記安定化領域に保つよう制御することで、マイクロチップに少ない流量で安定して液体を供給することができるため、流路を流れる試料を好適に観察することが可能となる。また、本実施形態に係る液体輸送装置は、第１の実施形態と同様に液体輸送装置として用いることができる。その他の構成及び作用効果は第１の実施形態と同様である。
【０１１３】
（応用例）
以上の実施形態では、本発明に係る液体輸送装置を、マイクロチップ内での液体の挙動を観察する観察システムの一部として用いる手法について説明してきた。本発明に係る液体輸送装置及び液体輸送装置は、これ以外にも液体の安定した移動が必要なシステムに適用できる。以下に、第１〜第３実施形態の液体輸送装置を好適に利用できる応用例を示す。
【０１１４】
（微小物質の均一固定法（１））
第３の実施形態を用いた応用例として、微小物質の均一固定法を説明する。
【０１１５】
微小物質を基板上に固定化する方法として、基板の上に微小物質を分散させた液体を滴下し、液体を除去することにより、微小物質を基板上に留め固定する方法が知られている。本例では、この方法における液体の除去に本発明に係る液体輸送装置を利用する。ここで、微小物質とは、大きさが数十ナノメートルから数百マイクロメートルの物質のことであり、ＤＮＡ、タンパク質といった生体高分子や、金やシリコンを数百ナノメートルの大きさの粒形に加工した無機系微粒子、カーボンナノチューブなどが挙げられる。
【０１１６】
本例に係る微小物質均一固定システム２００の具体的な構成を図１６に示す。微小物質均一固定システム２００は、基板２１０を固定する基板固定具２３０と、基板２１０上に滴下された液体２２０を吐出または吸引するためのノズル２４０と、前記液体２２０を吐出または吸引する液体輸送装置２５０と、一端をノズル２４０と一体に形成され他端を液体輸送装置２５０と連結された配管２６０と、ノズル２４０と配管２６０を支持固定する配管固定具２７０からなる。
【０１１７】
配管固定具２７０は、基板固定具２３０から鉛直上方に伸びる脚部２８０に接続され、基板固定具２３０の基板固定部分の鉛直上方に固定される。ノズル２４０は、液体２２０と接するように調整できる不図示の調整機構を備える。なお、配管固定具２７０を上下する調整機構を脚部２８０に設けても良い。液体輸送装置２５０は、第３の実施形態（図１２）におけるシリンジ１２０と、ピストン固定具１８０と、ロードセル１５１と、支持部１２８と、押し子１３０と、移動機構３２と、圧力検出部３４と、制御部３６と、モニタ３８と、入力部４０とを少なくとも有する。
【０１１８】
次に、微小物質均一固定システム２００を用いた微小物質の均一固定方法について説明する。まず、基板２１０の上に微小物質を分散させた液体２２０を滴下し基板固定具２３０の上に乗せる。続いて、液体輸送装置２５０を駆動し、液体２２０をシリンジで吸引する。この吸引の際の基板２１０上の液体２２０の挙動を図１７に模式的に示す。シリンジの吸引によって、基板２１０上では液体２２０が除去されていく。この時、微小物質２２１と基板２１０との間の電気的または化学的結合力が、液体２２０を除去する際に発生する液体２２０の流速によって生じる力よりも大きい場合は、微小物質２２１は基板２１０上に留まり固定される。
【０１１９】
微小物質２２１の留まる量は液体２２０を除去する速度に依存し、速度が不安定であると微小物質２２１の留まる量は場所によってバラツキが発生し、微小物質２２１は不均一な配置になる。例えば、図８−２に示した従来の液体輸送装置を本例に用いた場合、測定変位と理論変位がステップ状に変化するため、微小物質２２１の均一配置は困難である。それに対し本発明に係る液体輸送装置２５０の場合、押し子の駆動が安定しているため、微小物質２２１の均一配置が高精度に可能となる。
【０１２０】
上述のような微小物質を基板上に均一に固定することのできる方法は、例えば、２次元のフォトニック結晶の製作に好適である。フォトニック結晶とは、屈折率の異なる物質をナノメートル間隔の周期で配列させたナノ周期構造体のことで、特定波長の光のみを除外する性質を有している。その為、フォトニック結晶は光ファイバーやレーザーとして利用され、情報通信や光学分野での利用が期待されている。フォトニック結晶の製作は、半導体製造技術を使用して基板にナノ周期構造を加工する方法と、加工品の形状パターンを樹脂などに転写する方法が主流であるが、このような方法では製作コストや加工の困難性という問題がある。しかしながら本例の上述の方法によれば、微小物質を周期的かつ均一に基板上に配置することが容易であるので、低コストでのフォトニック結晶の製作が可能となる。また、上述のような操作を複数回行うことにより、３次元のフォトニック結晶の製作も可能となる。
【０１２１】
また、微小物質として抗体を用いることにより、高感度のバイオセンサを低コストで製作することが可能となる。抗体とはタンパク質の一種であり、特定の物質のみと結合する性質を有している為、特定の物質を検出するバイオセンサの検出部に抗体を使用する場合がある。この際に、抗体をセンサ上に均一に固定することでセンサ感度は向上する。
【０１２２】
図１６に示すシステムを用いた場合、図１８（ａ）のように、液体２２０が安定した速度で除去されるため、抗体２２２は基板２１０上へ均一に固定化される。一方、液体の除去が不安定に行われた場合は、基板２１０上に固定する抗体２２２の量は場所によってバラツキが発生し、図１８（ｂ）のように、抗体２２２が多量に固定化する箇所と全く固定化されない箇所が発生する。
このように、本発明の液体輸送装置を用いると、高感度のバイオセンサを低コストで製作することが可能となる。
【０１２３】
（微小物質の均一固定法（２））
図１６に示した微小物質均一固定システム２００について、基板を垂直に保持するタイプのした微小物質均一固定システム３００を図１９に示す。
【０１２４】
本例に係る微小物質均一固定システム３００は、基板３１０を固定する基板固定具３３０と、微小物質を分散させた液体３２０を入れるための容器３４０と、前記液体３２０を吐出または吸引する液体輸送装置２５０と、一端を容器３４０と、他端を液体輸送装置２５０と連結された配管３６０と、容器３４０を載置する容器固定具３７０と、からなる。
【０１２５】
基板固定具３３０は、容器固定具３７０から鉛直上方に伸びる脚部３８０に接続され、容器固定具３７０の容器固定部分の鉛直上方に固定される。容器３４０の底面または底面近傍の側面の一部には孔が空けられ、この孔を通じて容器３４０内部と配管３６０は連通している。また、配管３６０の他端は液体輸送装置２５０と接続されている。この液体輸送装置２５０は図１６の微小物質均一固定システム２００と同様の構成を有している。
【０１２６】
次に、微小物質均一固定システム３００を用いた微小物質の均一固定方法について説明する。まず、容器固定具３７０の上に容器３４０を乗せ、微小物質を分散させた液体３２０を容器の中に入れ、液体３２０の中に基板３１０を垂直にした状態で設置し、基板固定具３３０で基板３１０を固定する。続いて、液体輸送装置２５０を駆動し、液体３２０をシリンジで吸引することで、前述の原理によって、基板３１０上に微小物質３２１が均一に固定化する（図２０）。図２０に示した通り、本手法では基板３１０の両面への微小物質３２１の固定化が可能となる。また、複数の基板を容器内に設置しても良い。さらに、容器への液体の供給を液体輸送装置を用いて行うことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
以上のように、本発明にかかる液体輸送装置は、液体を安定して供給または吸引するのに有用であり、特に微量の液体を連続的に流路に供給または吸引するのに適している。
【符号の説明】
【０１２８】
１０、１００ 観察システム
１２ マイクロチップ
１４、１１４、２５０ 液体輸送装置
１６ 光学機器
１８ 検出部
２０、１２０ シリンジ
２２ 供給配管
２４ 排出配管
２６ 連結部材
２８、１２８ 支持部
３０、１３０ 押し子
３２、９０ 移動機構
３４ 圧力検出部
３６ 制御部
３８ モニタ
４０ 入力部
４２、１４２ シリンジ外筒
４４、１４４ ピストン
４５ 筐体
４６ ボールねじ
４７ 移動部
４８ ガイドレール
４９ モータ
５１、１５１ ロードセル
５２ 信号検出部
６０ チップホルダ
６２ 流体チップ
６４ チップ押さえ板
６６ Ｏリング
６８ 流路
７０ 注入口
７１ 排出口
７４ ピストン保持凹部
７６ 検出部設置凹部
９２ 固定部
９４ 移動部
９６ 磁気フィルム
９８ ストッパ
２００、３００ 微小物質均一固定システム
２１０、３１０ 基板
２２０、３２０ 液体
２３０、３３０ 基板固定具
２４０ ノズル
２６０、３６０ 配管
２７０ 配管固定具
２８０、３８０ 脚部
３４０ 容器
３７０ 容器固定具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液体を含有するシリンジ外筒及びシリンジ外筒の内部を摺動するピストンで構成されたシリンジと、一方の端部が前記シリンジ外筒に連結されたチューブと、前記ピストンを押す押し子と、を有し、前記押し子により前記ピストンを押し、前記シリンジ外筒から前記チューブに液体を輸送することで、前記チューブの他端から液体を供給する液体輸送装置であって、
前記シリンジ外筒を支持する支持部と、
前記シリンジと略平行に配置され、かつ、前記押し子を前記支持部に対して、前記ピストンの移動方向に直線的に相対移動させる直線移動機構と、
前記ピストンと前記押し子との間に配置され、前記押し子が前記ピストンを押すことで発生する圧力を検出する圧力検出部と、を備えかつ、
前記圧力検出部で検出した圧力に基づいて、前記直線移動機構の動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする液体輸送装置。
【請求項２】
前記直線移動機構は、前記押し子を支持する支持部材と、前記支持部材と螺合したボールねじと、前記支持部材を直動方向に案内する直動案内部と、前記ボールねじを回転させるモータとを有し、
前記制御部は、前記モータの回転数を制御することで、前記押し子の位置及び前記押し子が前記シリンジ外筒を押す圧力を制御することを特徴とする請求項１に記載の液体輸送装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記圧力検出部で検出した圧力の値が設定された範囲となるように、前記モータの回転数を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の液体輸送装置。
【請求項４】
円錐状または断面形状がテーパ形状となる凹部が形成され、その凹部に前記ピストンの端部が連結されている連結部材を有し、
前記圧力検出部は、前記連結部材に固定され、
前記ピストンは、前記連結部材と前記圧力検出部を介して、前記押し子からの力が加え
られることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体輸送装置。
【請求項５】
前記圧力検出部が前記押し子と前記ピストンの間に連結された構造で、前記押し子を前記ピストンが前記シリンジから引き抜かれる方向に引っ張った際に発生する圧力を検出する機能を有しており、前記圧力検出部で検出した圧力に基づいて、前記移動機構の動作を制御する制御部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体輸送装置。
【請求項６】
前記圧力検出部の圧力値より、前記液体流路の詰まりや異常を判断する請求項１から５のいずれか１項に記載の液体輸送装置。
【請求項７】
マイクロチップに形成された液体流路に前記チューブの他方の端部が接続され、前記液体流路に液体を供給することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液体輸送装置。
【請求項８】
マイクロチップに形成された液体流路に前記チューブの他方の端部が接続され、前記液体流路より液体を吸引することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液体輸送装置。
【請求項９】
基板表面に微小物質を均一に固定化する微小物質の固定化方法であって、
内部に液体を含有するシリンジ外筒及びシリンジ外筒の内部を摺動するピストンで構成されたシリンジと、一方の端部が前記シリンジ外筒に連結されたチューブと、前記ピストンを押す押し子と、を有し、
前記シリンジ外筒を支持する支持部と、
前記シリンジと略平行に配置され、かつ、前記押し子を前記支持部に対して、前記ピストンの移動方向に直線的に相対移動させる直線移動機構と、
前記ピストンと前記押し子との間に配置され、前記押し子が前記ピストンを押すことで発生する圧力を検出する圧力検出部と、前記圧力検出部で検出した圧力に基づいて、前記直線移動機構の動作を制御する制御部と、
前記直線移動機構は、前記押し子を支持する支持部材と、前記支持部材と螺合したボールねじと、前記支持部材を直動方向に案内する直動案内部と、前記ボールねじを回転させるモータと、を備え、
前記押し子により前記ピストンを押し、前記シリンジ外筒から前記チューブに液体を輸送することで、前記チューブの他端から液体を供給し、
前記制御部は、前記モータの回転数を制御することで、前記押し子の位置及び前記押し子が前記シリンジ外筒を押す圧力を制御する液体制御装置を用い、
前記シリンジ外筒の先端に、液体吸引するためのノズルを有した配管を取り付け、基板上に滴下した微小物質を分散させた溶液を吸引し、吸引する速さを前記モーターで制御することで、基板表面に微小物質を均一に固定化する微小物質の固定化方法。
【請求項１０】
基板表面に微小物質を均一に固定化する微小物質の固定化方法であって、
内部に液体を含有するシリンジ外筒及びシリンジ外筒の内部を摺動するピストンで構成されたシリンジと、一方の端部が前記シリンジ外筒に連結されたチューブと、前記ピストンを押す押し子と、を有し、
前記シリンジ外筒を支持する支持部と、
前記シリンジと略平行に配置され、かつ、前記押し子を前記支持部に対して、前記ピストンの移動方向に直線的に相対移動させる直線移動機構と、
前記ピストンと前記押し子との間に配置され、前記押し子が前記ピストンを押すことで発生する圧力を検出する圧力検出部と、前記圧力検出部で検出した圧力に基づいて、前記直線移動機構の動作を制御する制御部と、
前記直線移動機構は、前記押し子を支持する支持部材と、前記支持部材と螺合したボールねじと、前記支持部材を直動方向に案内する直動案内部と、前記ボールねじを回転させるモータと、を備え、
前記押し子により前記ピストンを押し、前記シリンジ外筒から前記チューブに液体を輸送することで、前記チューブの他端から液体を供給し、
前記制御部は、前記モータの回転数を制御することで、前記押し子の位置及び前記押し子が前記ピストンを押す圧力を制御する液体制御装置を用い、
前記微小物質を分散させた溶液を満たした容器について、前記配管を前記容器の底部に接続し、前記基板を垂直方向に向けた状態で液体に浸した状態で微小物質を分散させた溶液を吸引し、吸引する速さを前記モーターで制御することで、基板の両面に微小物質を均一に固定化する微小物質の固定化方法。
【請求項１１】
前記微小物質を抗体とした請求項９または請求項１０に記載の微小物質の固定化方法。
【請求項１】
内部に液体を含有するシリンジ外筒及びシリンジ外筒の内部を摺動するピストンで構成されたシリンジと、一方の端部が前記シリンジ外筒に連結されたチューブと、前記ピストンを押す押し子と、を有し、前記押し子により前記ピストンを押し、前記シリンジ外筒から前記チューブに液体を輸送することで、前記チューブの他端から液体を供給する液体輸送装置であって、
前記シリンジ外筒を支持する支持部と、
前記シリンジと略平行に配置され、かつ、前記押し子を前記支持部に対して、前記ピストンの移動方向に直線的に相対移動させる直線移動機構と、
前記ピストンと前記押し子との間に配置され、前記押し子が前記ピストンを押すことで発生する圧力を検出する圧力検出部と、を備えかつ、
前記圧力検出部で検出した圧力に基づいて、前記直線移動機構の動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする液体輸送装置。
【請求項２】
前記直線移動機構は、前記押し子を支持する支持部材と、前記支持部材と螺合したボールねじと、前記支持部材を直動方向に案内する直動案内部と、前記ボールねじを回転させるモータとを有し、
前記制御部は、前記モータの回転数を制御することで、前記押し子の位置及び前記押し子が前記シリンジ外筒を押す圧力を制御することを特徴とする請求項１に記載の液体輸送装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記圧力検出部で検出した圧力の値が設定された範囲となるように、前記モータの回転数を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の液体輸送装置。
【請求項４】
円錐状または断面形状がテーパ形状となる凹部が形成され、その凹部に前記ピストンの端部が連結されている連結部材を有し、
前記圧力検出部は、前記連結部材に固定され、
前記ピストンは、前記連結部材と前記圧力検出部を介して、前記押し子からの力が加え
られることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体輸送装置。
【請求項５】
前記圧力検出部が前記押し子と前記ピストンの間に連結された構造で、前記押し子を前記ピストンが前記シリンジから引き抜かれる方向に引っ張った際に発生する圧力を検出する機能を有しており、前記圧力検出部で検出した圧力に基づいて、前記移動機構の動作を制御する制御部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体輸送装置。
【請求項６】
前記圧力検出部の圧力値より、前記液体流路の詰まりや異常を判断する請求項１から５のいずれか１項に記載の液体輸送装置。
【請求項７】
マイクロチップに形成された液体流路に前記チューブの他方の端部が接続され、前記液体流路に液体を供給することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液体輸送装置。
【請求項８】
マイクロチップに形成された液体流路に前記チューブの他方の端部が接続され、前記液体流路より液体を吸引することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液体輸送装置。
【請求項９】
基板表面に微小物質を均一に固定化する微小物質の固定化方法であって、
内部に液体を含有するシリンジ外筒及びシリンジ外筒の内部を摺動するピストンで構成されたシリンジと、一方の端部が前記シリンジ外筒に連結されたチューブと、前記ピストンを押す押し子と、を有し、
前記シリンジ外筒を支持する支持部と、
前記シリンジと略平行に配置され、かつ、前記押し子を前記支持部に対して、前記ピストンの移動方向に直線的に相対移動させる直線移動機構と、
前記ピストンと前記押し子との間に配置され、前記押し子が前記ピストンを押すことで発生する圧力を検出する圧力検出部と、前記圧力検出部で検出した圧力に基づいて、前記直線移動機構の動作を制御する制御部と、
前記直線移動機構は、前記押し子を支持する支持部材と、前記支持部材と螺合したボールねじと、前記支持部材を直動方向に案内する直動案内部と、前記ボールねじを回転させるモータと、を備え、
前記押し子により前記ピストンを押し、前記シリンジ外筒から前記チューブに液体を輸送することで、前記チューブの他端から液体を供給し、
前記制御部は、前記モータの回転数を制御することで、前記押し子の位置及び前記押し子が前記シリンジ外筒を押す圧力を制御する液体制御装置を用い、
前記シリンジ外筒の先端に、液体吸引するためのノズルを有した配管を取り付け、基板上に滴下した微小物質を分散させた溶液を吸引し、吸引する速さを前記モーターで制御することで、基板表面に微小物質を均一に固定化する微小物質の固定化方法。
【請求項１０】
基板表面に微小物質を均一に固定化する微小物質の固定化方法であって、
内部に液体を含有するシリンジ外筒及びシリンジ外筒の内部を摺動するピストンで構成されたシリンジと、一方の端部が前記シリンジ外筒に連結されたチューブと、前記ピストンを押す押し子と、を有し、
前記シリンジ外筒を支持する支持部と、
前記シリンジと略平行に配置され、かつ、前記押し子を前記支持部に対して、前記ピストンの移動方向に直線的に相対移動させる直線移動機構と、
前記ピストンと前記押し子との間に配置され、前記押し子が前記ピストンを押すことで発生する圧力を検出する圧力検出部と、前記圧力検出部で検出した圧力に基づいて、前記直線移動機構の動作を制御する制御部と、
前記直線移動機構は、前記押し子を支持する支持部材と、前記支持部材と螺合したボールねじと、前記支持部材を直動方向に案内する直動案内部と、前記ボールねじを回転させるモータと、を備え、
前記押し子により前記ピストンを押し、前記シリンジ外筒から前記チューブに液体を輸送することで、前記チューブの他端から液体を供給し、
前記制御部は、前記モータの回転数を制御することで、前記押し子の位置及び前記押し子が前記ピストンを押す圧力を制御する液体制御装置を用い、
前記微小物質を分散させた溶液を満たした容器について、前記配管を前記容器の底部に接続し、前記基板を垂直方向に向けた状態で液体に浸した状態で微小物質を分散させた溶液を吸引し、吸引する速さを前記モーターで制御することで、基板の両面に微小物質を均一に固定化する微小物質の固定化方法。
【請求項１１】
前記微小物質を抗体とした請求項９または請求項１０に記載の微小物質の固定化方法。
【図１】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図５−３】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図８−１】
【図８−２】
【図９−１】
【図９−２】
【図９−３】
【図１０−１】
【図１０−２】
【図１０−３】
【図１０−４】
【図１１】
【図１２】
【図１３−１】
【図１３−２】
【図１４−１】
【図１４−２】
【図１５−１】
【図１５−２】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図５−３】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図８−１】
【図８−２】
【図９−１】
【図９−２】
【図９−３】
【図１０−１】
【図１０−２】
【図１０−３】
【図１０−４】
【図１１】
【図１２】
【図１３−１】
【図１３−２】
【図１４−１】
【図１４−２】
【図１５−１】
【図１５−２】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−１３０８９３（Ｐ２０１２−１３０８９３Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８７３３１（Ｐ２０１０−２８７３３１）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]