送液装置
【課題】 安定した送液ができる小型の送液装置を提供する。
【解決手段】本発明によれば，毛細管状の流路と、前記流路の一端に液体を受け入れる受入れ部と、前記流路の他端に配置され、液体を吸収する吸収体と、前記受入れ部と前記吸収体との間に配置され、受け入れられた液体が毛細管現象により流路の一端から他端へ送液されるときに、その送液の速度を調整する調整部と、を備える送液装置が提供される。
【解決手段】本発明によれば，毛細管状の流路と、前記流路の一端に液体を受け入れる受入れ部と、前記流路の他端に配置され、液体を吸収する吸収体と、前記受入れ部と前記吸収体との間に配置され、受け入れられた液体が毛細管現象により流路の一端から他端へ送液されるときに、その送液の速度を調整する調整部と、を備える送液装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、送液装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
免疫分析法は、医療分野、生化学分野、アレルゲンなどの測定分野等において重要な分析・計測方法として知られている。しかしながら、この免疫分析法は、処理方法が煩雑であり、また、分析に一日以上の時間を要する。
このような背景から、処理が簡便であり、また、分析の時間が短い技術として、マイクロオーダーの流路を基板に形成し、この流路に抗体等を固定化するマイクロ分析チップを用いる方法が提案されている。このマイクロ分析チップには、エア供給又はエア吸引することにより発生する空気圧作用力を利用して、流路内に供給された液体を移動させる、いわゆるマイクロポンプを組み込んだマイクロ分析チップが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、流路と流路にある液体との間に生じる毛細管現象を利用して液送するマイクロ分析チップが知られている（例えば、特許文献２参照）。さらに、多孔質体の液体吸収力を液体の移送の駆動力として用いるマイクロ分析チップが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００３】
これらの従来技術の一例として、多孔質体の液体吸収力を液体の移送の駆動力として用いるマイクロ分析チップを説明する。図２２にこの従来技術を示す。図２２は、多孔質体の液体吸収力を液体の移送の駆動力として用いるマイクロ分析チップの概念図であり、（１）から（３）の順序で、マイクロ分析チップに液体が注入された場合の変化を示す図である。図において液体が存在する部分を黒色で着色している。
図２２に示されるように、このマイクロ分析チップは、毛細管状の流路１０１４と、流路１０１４に連絡し液体を流路１０１４に流入させる流入口１０１２と、流路１０１４に連絡し多孔質体からなる液体吸収部１００３と、液体吸収部１００３に形成された外気との連絡口とにより構成されている。このマイクロ分析チップは、液体が流入口１０１２から注入されると（図２２の（１））、毛細管現象によって液体が流路１０１４を伝わり液体吸収部１００３に達するように形成されている。液体が液体吸収部１００３に達すると、この液体が液体吸収部１００３に吸収されるので、液体が流路を継続的に流れて移送される（図２２の（２））。このように、このマイクロ分析チップは、多孔質体からなる液体吸収部１００３を液体移送の駆動力として用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２８９０６号公報
【特許文献２】特開２００６−２２０６０６号公報
【特許文献３】特開２００１−８８０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この多孔質体の液体吸収力を液体の移送の駆動力として用いるマイクロ分析チップでは、液体吸収部１００３に十分な液体吸収力を持たせ、多くの液体を移送しようとすると、液体が流路に残ることがある。つまり、液体吸収部１００３が持つ液体吸収力が流路１０１４に直接働くため、流路１０１４に強い負圧がかかり、強い負圧により液体吸収部と流路の接合個所から空気が流入したりすることがある（図２２の（３））。 その結果、液体が流路に残り、液体吸収部１００３への液体の送液・排出が十分できないことになる。このため、安定した送液ができるマイクロ分析チップが望まれている。
また、上記のマイクロポンプを組み込んだマイクロ分析チップでは、多くの液体を送液できるものの、その構成が複雑であるため、チップが大きくなる傾向がある。また、上記の毛細管現象を利用して液送するマイクロ分析チップでは、移送される液体の量が、毛細管現象が生じる領域の広さに依存するため、多くの量の液体を送液する場合、チップの面積を大きくする必要がある。このため、マイクロ分析チップの小型化が望まれている。
【０００６】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、安定した送液ができる小型の送液装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によれば、毛細管状の流路と、前記流路の一端に液体を受け入れる受入れ部と、前記流路の他端に配置され、液体を吸収する吸収体と、前記受入れ部と前記吸収体との間に配置され、受け入れられた液体が毛細管現象により流路の一端から他端へ送液されるときに、その送液の速度を調整する調整部と、を備える液体分析装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の送液装置は、毛細管状の流路と、前記流路の一端に液体を受け入れる受入れ部と、前記流路の他端に配置され、液体を吸収する吸収体と、前記受入れ部と前記吸収体との間に配置され、受け入れられた液体が毛細管現象により流路の一端から他端へ送液されるときに、その送液の速度を調整する調整部と、を備えるので、前記受入れ部と前記調整部との間の流路に吸収体による送液の圧力が直接加わることがない。このため、強い局所的な負圧が流路にかからない。したがって、均一な圧力を流路に加えることができ、安定した送液ができる送液装置を提供できる。また、簡易な構造であるため、小型の送液装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る送液装置の概念的な平面図及び断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態に係る送液装置の動作を説明するための平面図である。
【図３】この発明の第１の実施形態に係る送液装置の動作を説明するための平面図及び断面図である。
【図４】この発明の第１の実施形態に係る送液装置における液調整部（液調整部流路）を拡大した平面図である。
【図５】この発明の第２の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図である。
【図６】この発明の第２の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。
【図７】この発明の第３の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図である。
【図８】この発明の第３の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。
【図９】この発明の第４の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図である。
【図１０】この発明の第４の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。
【図１１】この発明の第５の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図である。
【図１２】この発明の第５の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。
【図１３】この発明の第６の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図である。
【図１４】この発明の第６の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。
【図１５】この発明の第７の実施形態に係る送液装置の概念的な平面図である。
【図１６】この発明の第７の実施形態に係る送液装置を構成する基板の平面図である。
【図１７】この発明の第７の実施形態の変形例を構成する基板の平面図である。
【図１８】この発明の第８の実施形態に係る液体分析装置の構成を説明するための概念図である。
【図１９】この発明の第９の実施形態に係る液体分析装置の構成を説明するための概念図である。
【図２０】実施例の結果を表す写真である。
【図２１】比較例の結果を示す写真である。
【図２２】従来の送液装置の動作を説明するための平面図である。
【図２３】液体の接触角を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明の送液装置は、毛細管状の流路と、前記流路の一端に液体を受け入れる受入れ部と、前記流路の他端に配置され、液体を吸収する吸収体と、前記受入れ部と前記吸収体との間に配置され、受け入れられた液体が毛細管現象により流路の一端から他端へ送液されるときに、その送液の速度を調整する調整部と、を備えることを特徴とする。
ここで、流路には、互いに対向して配置された基板と基板との間の空間により形成されたもののほか、基板に設けられた溝（凹部）の空間、基板内部に設けられた空洞部（管）の空間が含まれる。また、ガラス管の管もこれに含まれる。
また、この流路は、送液対象である液体を毛細管現象により送液してもよい。この毛細管現象による送液は、この発明において、流路の表面と送液対象の液体との接触角で定義される。図２３に液体の接触角を説明するための図を示す。
【００１１】
図２３に示すように、一般に、液体が均一な流路の表面（例えば、同一の材料で構成される）に接し、その液体の垂直な断面形状（流路における液体が送液される方向の断面形状）が円形状である場合、液体に作用する圧力（毛細管現象による送液の圧力）Ｐは、気液界面の界面張力をσ、流路壁面の接触角をθ、流路の半径をｒとするとき、次の式で示される。
Ｐ＝２σｃｏｓθ／ｒ・・・（式１）
このとき、ｃｏｓθが正である場合には、液体は流路内の空間を進むことができるが、他方ｃｏｓθが０又は負である場合には、液体は流路内の空間を進むことができない。従って、毛細管現象により送液するには、流路の表面においてｃｏｓθが正である必要になる。つまり、毛細管現象により送液の圧力はｃｏｓθが正と定義される。言い換えると、毛細管現象による送液は、流路面（流路の表面）が親水性であることにより実現される。ただし、流路面が親水性と疎水性とが並存していてもよい。例えば、流路面の一部又は全部が親水性であってもよいし、流路のある部分の表面が親水性の特性を示し、これに対向する部分が疎水性の特性であってもよい。両方の特性が並存する場合は、それぞれの界面張力の和で流路内に生じる毛細管現象が決定される。ここで、親水性とは、比抵抗が１８ｍΩ・ｃｍよりも大きい純水（２５℃）を用いて、１気圧、２５℃の条件で測定した接触角が９０°未満である場合をいう。また、疎水性とは、上記純水の接触角が９０°以上である場合をいう。ただし、接触角の送液方向に作用する成分である余弦（コサイン）は、９０°付近で大きく変動するので、この発明の送液機能の観点から、この発明における親水性は、純水に対する接触角が８５°以下であることが好ましく、接触角が７５°以下であることがより好ましい。また接触角が６０°以下であることがさらに好ましい。
【００１２】
また、毛細管状の流路は、毛細管現象が生じる程度の大きさの流路を指し、例えば流路の幅又は高さが約０．１マイクロメートルから約１０ミリメートルである流路がこれに含まれる。流路の幅又は高さは、１０マイクロメートルから１ミリメートルであることが好ましい。
また、吸収体は、液体を吸収する構造物であって、例えば、繊維、多孔体、吸水性高分子、高分子ゲル等の材料で形成された構造物を含む。
【００１３】
また、この発明の実施形態において、前記調整部は、受け入れられた液体が前記吸収体に達するまでの間は流路の送液力を増大させ、前記吸収体に達した後は流路の送液力を低下させるように構成してなる送液装置であってもよい。
この実施形態によれば、前記調整部が流路の送液力を増大させるため、受け入れられた液体が前記吸収体に達するまでの間、速やかな送液をすることができる。また、液体が前記吸収体に到達しても、前記調整部は流路の送液力を低下させるように構成してなるので、吸収体による送液の圧力を流路に直接加えない機能を果たす。このため、吸収体による送液の圧力が調整部により緩和され、強い局所的な負圧が流路にかからない。したがって、均一な圧力を流路に加えることができ、安定した送液ができる送液装置を提供できる。例えば、液体の流れが継続的に続くだけでなく安定した一定の速度で液体を送液することができる。
【００１４】
また、前記調整部は、前記流路と前記吸収体とを接続する調整流路を有してもよい。ここで、調整流路とは、調整部が流路で構成されたものをいう。なお、この明細書では、調整部は液調整部ともいう。
また、前記調整流路はその表面が親水性である送液装置であってもよい。この実施形態によれば、前記調整流路はその表面が親水性であるので、流路の送液力を増大させることができる。このため、受け入れられた液体が前記吸収体に達するまでの間、速やかな送液をすることができる。
【００１５】
また、この発明の実施形態において、前記調整流路はその断面積が前記流路よりも小さくてもよいし、前記調整流路はその表面が凹凸面であってもよい。また、前記調整流路はその表面の表面粗さが前記流路の表面粗さよりも粗くてもよいし、前記調整流路は、その表面に柱状構造物を備えてもよい。これらの実施形態に係る装置によれば、上記の実施形態と同様に、吸収体による送液の圧力が前記調整流路により緩和され、強い局所的な負圧が流路にかからない。したがって、均一な圧力を流路に加えることができ、安定した送液ができる送液装置を提供できる。
【００１６】
また、この発明の実施形態において、前記調整流路が前記吸収体に前記流路を介さず接してもよい。この実施形態によれば、前記調整流路が前記吸収体に前記流路を介さず接しているので、吸収体による送液の圧力が前記調整流路に直接的に伝わり、その圧力が緩和されやすい。このため、流路に強い負圧がよりかかりにくい送液装置を実現できる。
【００１７】
また、この発明の実施形態において、前記流路は、前記受入れ部と前記調整流路との間に配置され、流路の液体を分析する分析部をさらに有してもよい。また、この発明の実施形態において、前記分析部は、前記分析部への液体の送液を制御する制御電極と、流路の液体の物質を検出する検出電極とを備え、前記制御電極に電圧を印加して送液を制御するとともに、前記検出電極から電流を検出して前記物質を検出する電極制御部をさらに備えてもよい。また、この発明の送液装置を備える液体分析装置であってもよい。例えば、タンパク質を分析する液体分析装置であってもよい。これらの実施形態によれば、均一な圧力を流路に加えることができ、安定した送液ができる送液装置を用いるため、分析の精度や分析の再現性が向上する。
【００１８】
なお、この明細書では、送液装置とは、流路の液体を送る構造を備える装置をいう。例えば、液体を分析するためのマイクロ分析チップが含まれる。
以下、図面に示す実施形態を用いて、この発明を詳述する。
【００１９】
（第１の実施形態）
この発明の第１の実施形態に係る送液装置について図１及び図２を参照して説明する。図１は、この実施形態に係る送液装置の概念的な平面図及び断面図である。図２は、この実施形態に係る送液装置の動作を説明するための平面図である。
まず、図１を用いて第１の実施形態に係る送液装置の構成を説明する。
図１に示すように、この実施形態に係る送液装置は、流路１１４が設けられた第１の基板（主基板）１１０及び第２の基板（蓋基板）１１１と、流路１１４の端部に配置された排出部（排出孔）１１３側に設けられた吸収体１０６とを備えている。また、第１の基板（主基板）１１０に流路１１４が形成され、流路１１４は、その一端に液体を流路１１４に受け入れるための受入部（受入孔）１１２と、その他端に流路１１４の液体を排出するための前記排出部（排出孔）１１３が配置されている。
【００２０】
第１の基板（主基板）１１０及び第２の基板（蓋基板）１１１は、第１の基板１１０がポリジメチルシロキサン材料（ＰＤＭＳ）で構成され、第２の基板１１１がガラス材料で構成されている。また、流路１１４は、第１の基板１１０に第２の基板１１１が重ね合わされて形成されている。
上記で説明したように、それぞれの基板（部分）の界面張力の和によって、流路の毛細管現象による送液圧力が決定されるので、この実施形態では、基板の界面張力を接触角で評価し、第１の基板１１０の界面張力と第２の基板１１１の界面張力とを考慮して、基板を選定している。この実施形態では、第１の基板１１０が１００°〜１２０°の接触角の特性を備え、第２の基板１１１が５°〜３０°の接触角の特性を備えている。このような接触角を備えるため、流路１１４は毛細管現象による送液が可能な状態となっている。この基板の接触角は、比抵抗が１８ｍΩ・ｃｍよりも大きい純水（２５℃）を用いて、１気圧、２５℃の条件で測定した値である。なお、第１の基板及び第２の基板には、純水に対する接触角が８５°以下である基板を用いるとよい。さらに、接触角が７５°以下である基板であるとより好ましく、接触角が６０°以下である基板であるとさらに好ましい。
【００２１】
また、この毛細管現象を決定する界面張力は、第１の基板１１０及び第２の基板１１１に親水化処理を施すことにより改善してもよい。例えば、親水処理剤処理やプラズマ処理、ＵＶ処理、親水性膜のコーティング、表面粗さの制御で親水化してもよい。つまり、第１の基板１１０及び第２の基板１１１の基板自体の特性（例えば、材質、表面形状）に起因する親水性でなくてもよい。
【００２２】
また、第１の基板１１０及び第２の基板１１１には、ＰＤＭＳやガラス以外の材料を用いてもよい。これらの基板の材料は、送液装置の目的や用途に応じて選択すればよく、特にＰＤＭＳ等に限定されない。例えば、送液装置を液体の分析に用い、流路に光学的検出をするための検出部を設ける場合には、送液装置における液体を光学的に検出するため、これらの基板（第１の基板１１０及び第２の基板１１１の何れか一方または双方）に、透明または半透明の材料を用いてもよい。蛍光体による励起光による発光が少ない材料を選択してもよい。このような透明または半透明な材料として、ガラス、石英、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、フィルム等が挙げられる。ほか、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂が、透明性の観点のほか成型性の観点からも好ましい。また、蛍光体による励起光による発光が少ないプラスチック材料として、ポリメチルメタクリレートの水素原子をフッ素原子に置換したフッ化ポリメチルメタクリレート等のフッ素系のプラスチック材料や、触媒や安定剤等の添加剤に蛍光を発しない部材を用いたポリメチルメタクリレート等が挙げられる。
【００２３】
また、送液装置を電気的な制御や電気的な測定を行うために用いる場合には、流路や第１の基板１１０、第２の基板１１１の表面に電極を形成する必要があるため、第１の基板１１０又は第２の基板１１１の材料は、電極を形成することが可能な材料であるとよい。このような電極を形成することが可能な材料は、生産性、再現性の観点からガラス、石英、シリコン等の材料を挙げることができる。第１の基板１１０に流路を形成した場合、凹凸のある部分に電極を形成することは難しいので、流路が形成されていない第２の基板１１１に電極を形成するとよい。
なお、第１の基板１１０又は第２の基板１１１の厚みは特に限定されないが、例えば、０．１〜１０ｍｍ程度であればよい。この実施形態では、第１の基板１１０の厚みを０．５ｍｍ、第２の基板の厚みを２ｍｍとしている。
【００２４】
また、流路１１４は、第１の基板１１０に形成された溝（凹部）が第２の基板１１１に覆われてることにより形成されている。この実施形態では、第１の基板１１０の厚みが０．５ｍｍであるのに対し、この溝の深さは、５０μｍでの深さで形成されている。この溝の深さは、送液が毛細管現象により実現できる程度の深さであればよく、例えば、５μｍ〜５００μｍ程度の深さで形成するとよい。なお、この溝は第１の基板をエッチング等することにより作成でき、例えば切削等の機械的な加工で作成してもよい。
【００２５】
また、流路１１４を形成している溝は、その断面形状（液体を送液する方向に対して垂直な面における断面形状）が矩形となるように形成されている。この断面形状は、特に限定されるものではなく、例えば、円形状、楕円形状、半円状、逆三角形状等の断面形状であってもよい。毛細管現象が生じる流路構造であればよく、同じ断面構造である特定の領域ごとに界面張力を求め、その領域の構成比率に応じて界面張力を積算し、流路全体の毛細管現象による送液を考慮すればよい。なお、流路の全体又は一部に上記で説明した親水化処理を施して、流路全体の毛細管現象による送液を十分なものにしてもよい。
【００２６】
また、流路１１４には、その一端から液体を流路１１４に受け入れるための受入部１１２と、その他端から流路１１４の液体を排出するための排出部１１３が配置されている。受入部１１２は、流路を形成している溝の一端に第１の基板１１０を貫通する貫通孔（受入孔）により形成され、排出部１１３は、流路を形成している溝の一端に第１の基板１１０を貫通する貫通孔（排出孔）により形成されている。受入部１１２及び排出部１１３は流路を形成する溝に繋がるよう形成されているので、第２の基板１１０でこの溝を覆うと、一つの液体の経路を構成することになる。これらの受入部１１２及び排出部１１３は、ともに２ｍｍの直径の円形状の貫通孔で形成されているが、その大きさは、送液装置に注入する液体の特性を考慮して設計すればよく、例えば、直径１０μｍ以上の貫通孔であるとよい。また、この実施形態では、第１の基板１１０側に受入部１１２及び排出部１１３を設けた形態をとっているが、流路１１４の端部に対応する第２の基板１１１に貫通孔を設けて構成してもよい。さらに、流路１１４の端部でなくとも、流路１１４の一部分に対応する位置に受入部１１２を設け、流路１１４の他の部分に対応する位置に排出部１１３を設けてもよい。例えば流路が分岐する位置に受入部１１２又は排出部１１３を設けてもよい。なお、受入部１１２、排出部１１３は、流路を形成する溝と同様に、第１の基板をエッチング等することにより作成でき、例えば切削等の機械的な加工で作成してもよい。
【００２７】
また、吸収体１０６は、流路１１４の端部に配置され、この実施形態では、排出部１１３に配置されている。この吸収体１０６は、液体を吸収する構造体であり、吸収体１０６が流路１１４にある液体を吸収して流路１１４にある液体を送液する機能をもつ。この実施形態では、吸収体１０６が排出部１１３の貫通孔内部及び貫通孔から第２基板１１１までの間に配置されている。吸収体１０６を貫通孔内部、つまり、第１の基板の断面方向（厚み方向）内部に配置することにより、排出部１１３から数ミリメートル四方の領域に対して、数マイクロリットルから数十マイクロリットルの液体吸収力を持たせることができる。
【００２８】
また、この実施形態では、吸収体１０６として、繊維物、つまり、ＢＥＮＣＯＴ（登録商標。旭化成せんい（株）製）をφ２ｍｍにカットした物を用いている。吸収体１０６は、送液する液体に応じて選択すればよいが、この実施形態で用いた繊維物のほか、例えば、多孔体、吸水性高分子（吸水性ポリマー等）、高分子ゲル、等の材料で形成された構造物を用いてもよい。なお、この実施形態では、吸収体１０６が第１の基板１１０の貫通孔内部及び貫通孔から第２基板１１１までの間に、配置されているが、第２の基板１１１に貫通孔を形成して排出部を設けた場合には、貫通孔内部のほか、第２の基板１１１の表面（第１の基板の反対側に相当する背面）に吸収体１０６を配置してもよい。
【００２９】
また、図１に示すように、この実施形態に係る送液装置は、流路１１４がその一部分に液体の送液速度を調整する液調整部１０３（液調整流路）を有している。液調整部１０３は、受入部１１２と排出部１１３との間に配置され、受入部１１２と排出部１１３に繋がっている。また、液調整部１０３は、吸収体１０６と接して配置され、吸収体１０６は液調整部１０３よりも排出部側に配置されている。
この液調整部１０３には柱状構造物が配置されている。図４に、液調整部１０３を拡大した平面図を示す。図４は、液調整部１０３を上面から見たときの平面図であり、便宜上第１の基板を省略し、排出部の形状を省略して表示している。
【００３０】
図４に示すように、液調整部１０３の流路表面（第２の基板表面）には、ピラー（ｐｉｌｌａｒ）状の構造物、つまり柱１４１が形成されており、この柱１４１の幅３０５および隣り合う柱の間隔３０４は、ともに３０μｍの大きさで形成されている。この柱状構造物が形成されることにより、流路における液体の流れに対する抵抗として作用し、吸収体１０６の液体吸収力による液体の流れに対抗する負荷として働く。このため、吸収体による送液の圧力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかからず、流路内における液体をスムーズに排出することができる。この柱１４１の幅及び間隔は、それぞれ１μｍ〜１ｍｍ程度、０．１μｍ〜５００μｍ程度の大きさであるとでよい。なお、この柱１４１は、圧膜レジスト（ノボラック系レジスト）を用いて周知のフォトリソ工程で形成すればよい。
【００３１】
また、この液調整部１０３は、界面活性剤TＷＥＥＮ20(ＧＥヘルスケアジャパン（株）製が塗布されており、親水化処理が施されている。つまり、親水化処理が施されることにより、液調整部１０３は、流路１１４における他の部分よりも毛細管現象による送液の圧力が強く生じるように形成されている。この親水化処理は界面活性剤や親水性の官能基を持つ試薬を表面に塗布することによって実現できる。例えば、親水処理剤処理やプラズマ処理、ＵＶ処理、親水性膜のコーティング、表面粗さの制御で親水化してもよい。このような親水化処理により液調整部１０３が親水化すると、液調整部１０３は毛細管現象による送液が強く生じる領域となる。また、ピラー状の構造物表面を親水性にすることにより、液調整部１０３はさらに強い毛細管現象が生じる領域となる。このため、柱１４１間の隙間に毛細管現象による送液が強く働くこととなり、流路１０４から液調整部１０３への液の送液が容易になる。この実施形態では、液調整部１０３に吸収体１０６が接して配置されているので、液調整部１０３から吸収体１０６に液体がよりスムーズに送液され、液調整部１０３は、吸収体が持つ液体吸収力を緩和するだけでなく、液体が吸収体１０６に達するまでの間、送液を補助する。
なお、液調整部１０３は、流路と同様に溝により形成され、その溝の高さは、５μｍ〜５００μｍ程度であればよい。この実施形態では液調整部１０３の溝の深さは５０μｍとしている。柱１４１の高さはこの溝の深さと同程度の高さであればよく、また溝の深さより低くてもよい。
【００３２】
なお、この実施形態では、流路の毛細管現象により受入部１１２から排出部１１３へ液体の送液を行なっているが、受入部１１２から排出部１１３への間における流路の一部または全部に毛細管現象が生じない部分がある場合においても、外力等を利用して吸収体１０６へ液体を接触させて送液してもよい。液体が吸収体１０６に接すると吸収体１０６への液の流れが生まれ、送液装置は送液することができる。この場合でも液調整部１０３の機能は同様である。
また、図示しないが、受入部１１２から排出部１１３への間に検出部を設けてもよい。液体の流れが渋滞することがないので、検出の精度や検出の再現性が向上する。
【００３３】
次に、図２及び図３を用いて、第１の実施形態に係る送液装置の動作について説明する。図２及び図３は、第１の実施形態に係る送液装置の動作を説明するための平面図及び断面図であり、便宜上、平面図では第２の基板は省略して記載している。図２の（１）〜（４）及び図３の（１）〜（３）が平面図であり、図３の（４）が図２の（１）に対応する断面図である。これらの図面において液体のある箇所を黒く表示している。
図２の（１）に示すように、まず、液体が送液装置の受入部１１２に注入されると、図２の（２）に示すように、流路１１４の毛細管現象により液体は排出部１１３の方向に流路１１４を伝わっていく。次いで、液体が液調整部１０３に達すると、液調整部１０３の流路面の親水性により液体の流路を伝わる速度が速まる。さらに、図２（４）に示すように、液体が排出部の貫通孔にある吸収体１０６に達すると、流路１１４の毛細管現象よりも吸収体１０６の液体吸収力によって、液体が流路を伝わるようになる。このとき、液調整部１０３は、吸収体１０６の液体吸収力による強力な液体の流れを緩和する役割を果たす。やがて、図３（１）〜（３）に示すように、注入された液体は吸収体１０６により吸収されて流路１１４を通過し、そのほとんどが吸収体に達し排出部から排出される。つまり、注入された液体は流路と液調整部を介して吸収体に吸収され、その結果流路から排出される。
このように、この実施形態に係る送液装置は、液調整部がその流路面の親水性により液体の伝わる速度を速めるので、液体が受入部から吸収体に到達するまでの間、速やかな送液をすることができる。また、流路の一部分に液調整部があるので、吸収体による送液の圧力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかからない。このため、この実施形態に係る送液装置は、均一な圧力を流路に加えることができスムーズに液体を送液できる。
【００３４】
（第２の実施形態）
この発明の第２の実施形態に係る送液装置について図５及び図６を参照して説明する。図５及び図６は、第２の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。便宜上、平面図では第２の基板は省略して記載している。図５の（１）〜（４）及び図６の（１）〜（３）が平面図であり、図６の（４）が図５の（１）に対応する断面図である。これらの図面において液体のある箇所を黒く表示している。
【００３５】
まず、図６の（４）を用いて第２の実施形態に係る送液装置の構成を説明する。この実施形態に係る送液装置は、その構成要素及び配置はほぼ第１の実施形態と同様であるが、この実施形態係る送液装置は、第１の実施形態と比較して、流路１１４及び液調整部１０３の形状が相違している。つまり、図６の（４）に示すように、この実施形態に係る流路１１４及び液調整部１０３は、液調整部１０３における断面積が、液調整部１０３以外における流路の断面積よりも小さくなるように形成されている。具体的には、液調整部１０３における流路の溝の深さは、液調整部１０３以外の流路の溝の深さよりも浅く、つまり、図６（４）で言えばその高さが低くなっている。この実施形態では、液調整部１０３以外における流路の高さ３０１が５０μｍに、液調整部１０３の高さ３０２が１０μｍに、それぞれ形成されている。この高さは、液調整部１０３以外における流路の高さ３０１に対する液調整部１０３の高さ３０２が０．９倍〜０．０１倍程度の範囲で形成するとよい。これにより、吸収体が持つ液体吸収力により液体が液調整部１０３に達したときに、液調整部以外の流路と液調整部との接する部分においてその断面積が小さくなるので、吸収体が持つ液体吸収力が緩和され流路に強い負圧がかからない。このため、送液装置の液体の流れが渋滞することがない効果が生じることになる。ここで、断面積は、流路に接する接線を想定した場合に、その接線に対して垂直な面で流路をきったときの断面であり、例えば、流路の液体の流れる方向に対して垂直な面で流路をきったときの断面である。
【００３６】
次に、図５の（１）〜（４）及び図６の（１）〜（３）を用いて、第２の実施形態に係る送液装置の動作について説明する。 図５の（１）に示すように、まず、液体が送液装置の受入部１１２に注入されると、図５の（２）に示すように、流路１１４の毛細管現象により、液体は排出部１１３の方向に流路１１４を伝わっていく。次いで、液体が液調整部１０３に達すると、液調整部１０３の流路面の親水性により液体の流路を伝わる速度が速まる。さらに、図２（４）に示すように、液体が排出部の貫通孔にある吸収体１０６に達すると、流路１１４の毛細管現象によりも吸収体１０６の液体吸収力によって液体が流路を伝わるようになる。このとき、液調整部以外の流路と液調整部との接する部分においてその断面積が小さくなるので、液調整部１０３は、吸収体１０６の液体吸収力による強力な液体の流れを緩和する役割を果たす。やがて、図６（１）〜（３）に示すように、注入された液体は吸収体１０６により吸収されて流路１１４を通過し、そのほとんどが吸収体に達し排出部から排出される。つまり、注入された液体は流路と液調整部を介して吸収体に吸収され、その結果流路から排出される。
このように、この実施形態に係る送液装置は、流路の一部分に液調整部があり、液調整部以外の流路と液調整部との接する部分においてその断面積が小さくなるので吸収体による送液の圧力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかからない。このため、この実施形態に係る送液装置は、均一な圧力を流路に加えることができスムーズに液体を送液できる。
【００３７】
（第３の実施形態）
この発明の第３の実施形態に係る送液装置について図７及び図８を参照して説明する。 図７及び図８は、第３の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。第２の実施形態と同様に、便宜上、平面図では第２の基板は省略して記載している。図７の（１）〜（４）及び図８の（１）〜（３）が平面図であり、図８の（４）が図７の（１）に対応する断面図である。これらの図面において液体のある箇所を黒く表示している。
【００３８】
まず、図８の（４）を用いて第３の実施形態に係る送液装置の構成を説明する。この実施形態に係る送液装置は、その構成要素及び配置はほぼ第２の実施形態と同様であるが、この実施形態係る送液装置は、第２の実施形態と比較して液調整部１０３の形状が相違している。つまり、図８の（４）に示すように、この実施形態に係る液調整部１０３は、その表面が凹凸形状に形成されている。この凹凸形状は、縦３０μｍ、横３０μｍ、高さ３０μｍの凸状物により形成され、これらの凸状物は、第１の基板１１０に間隔が３０μｍで配置されている。この凹凸形状をなす構造物は、その高さが０．１μｍ〜５００μｍ程度であればよく、隣り合う凹凸、つまり、凹部と凹部、又は凸部と凸部との間の長さが０．１μｍ〜５００μｍ程度であればよい。また、凹凸形状をなす構造物が規制された部分はその幅が最長部で１μｍ〜１ｍｍ程度であればよい。この凹凸形状は型成型で形成できる。型側に反転する凹凸を設け、この凹凸を転写すればよい。なお、この型側の凹凸は、圧膜レジストを用い周知のフォトリソ工程で形成すればよい。
【００３９】
次に、図７の（１）〜（４）及び図８の（１）〜（３）を用いて、第３の実施形態に係る送液装置の動作について説明する。 図７の（１）に示すように、まず、液体が送液装置の受入部１１２に注入されると、図７の（２）に示すように、流路１１４の毛細管現象により、液体は排出部１１３の方向に流路１１４を伝わっていく。次いで、第２の実施形態と同様に、液体が液調整部１０３に達すると、液調整部１０３の流路面の親水性により液体の流路を伝わる速度が速まる。さらに、図７（４）に示すように、液体が排出部の貫通孔にある吸収体１０６に達すると、流路１１４の毛細管現象よりも吸収体１０６の液体吸収力によって液体が流路を伝わるようになる。このとき、液調整部の表面に凹凸形状の構造物が形成されているので、液調整部１０３は、吸収体１０６の液体吸収力による強力な液体の流れを緩和する役割を果たす。やがて、図８（１）〜（３）に示すように、注入された液体は吸収体１０６により吸収されて流路１１４を通過し、そのほとんどが吸収体に達し排出部から排出される。つまり、注入された液体は流路と液調整部を介して吸収体に吸収され、その結果流路から排出される。
このように、この実施形態に係る送液装置は、流路の一部分に液調整部があり、液調整部の表面に凹凸形状の構造物が形成されているので、吸収体による送液の圧力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかからない。このため、この実施形態に係る送液装置は、均一な圧力を流路に加えることができスムーズに液体を送液できる。
【００４０】
（第４の実施形態）
この発明の第４の実施形態に係る送液装置について図９及び図１０を参照して説明する。図９及び図１０は、第４の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。第２及び第３の実施形態と同様に、便宜上、平面図では第２の基板は省略して記載している。図９の（１）〜（４）及び図１０の（１）〜（３）が平面図であり、図１０の（４）が図９の（１）に対応する断面図である。これらの図面において液体のある箇所を黒く表示している。
【００４１】
まず、図１０の（４）を用いて第４の実施形態に係る送液装置の構成を説明する。この実施形態に係る送液装置は、その構成要素及び配置はほぼ第２及び第３の実施形態と同様であるが、この実施形態係る送液装置は、第２及び第３の実施形態と比較して液調整部１０３の形状が相違している。つまり、図１０の（４）に示すように、この実施形態に係る液調整部１０３は、その表面の表面粗さが液調整部１０３以外の流路における表面粗さよりも粗く形成されている。この実施形態では、流路１０４（ただし、液調整部以外の流路）の算術平均粗さＲａが４nm程度、液調整部の算術平均粗さＲａが２０nm程度となるように形成されている。この流路の表面の表面粗さは、流路の表面の算術平均粗さＲａに対して液調整部の流路の算術平均粗さＲａが１．１〜１００倍の範囲程度であればよい。この液調整部の流路の算術平均粗さＲａは、液調整部の表面を薬品処理等の化学的な処理やプラズマ、ガス等による処理で形成することができる。
【００４２】
次に、図９の（１）〜（４）及び図１０の（１）〜（３）を用いて、第４の実施形態に係る送液装置の動作について説明する。 図９の（１）に示すように、まず、液体が送液装置の受入部１１２に注入されると、図９の（２）に示すように、流路１１４の毛細管現象により、液体は排出部１１３の方向に流路１１４を伝わっていく。次いで、第２及び第３の実施形態と同様に、液体が液調整部１０３に達すると、液調整部１０３の流路面の親水性により液体の流路を伝わる速度が速まる。さらに、図９（４）に示すように、液体が排出部の貫通孔にある吸収体１０６に達すると、流路１１４の毛細管現象よりも吸収体１０６の液体吸収力によって液体が流路を伝わるようになる。このとき、液調整部の表面における表面粗さが液調整部１０３以外の流路における表面粗さよりも粗く形成されているので、液調整部１０３は、吸収体１０６の液体吸収力による強力な液体の流れを緩和する役割を果たす。やがて、図１０（１）〜（３）に示すように、注入された液体は吸収体１０６により吸収されて流路１１４を通過し、そのほとんどが吸収体に達し排出部から排出される。つまり、注入された液体は流路と液調整部を介して吸収体に吸収され、その結果流路から排出される。
このように、この実施形態に係る送液装置は、流路の一部分に液調整部があり、液調整部の表面における表面粗さが液調整部１０３以外の流路における表面粗さよりも粗く形成されているので、吸収体による送液の圧力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかからない。このため、この実施形態に係る送液装置は、均一な圧力を流路に加えることができスムーズに液体を送液できる。
【００４３】
（第５の実施形態）
この発明の第５の実施形態に係る送液装置について図１１及び図１２を参照して説明する。図１１及び図１２は、第５の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。第２〜第４の実施形態と同様に、便宜上、平面図では第２の基板は省略して記載している。図１１の（１）〜（４）及び図１２の（１）〜（３）が平面図であり、図１２の（４）が図１１の（１）に対応する断面図である。これらの図面において液体のある箇所を黒く表示している。
【００４４】
まず、図１２の（４）を用いて第５の実施形態に係る送液装置の構成を説明する。この実施形態に係る送液装置は、その構成要素及び配置はほぼ第３の実施形態と同様であるが、第３の実施形態と比較して、この実施形態に係る液調整部１０３の表面に形成された凹凸形状が感光性の厚膜レジスト等を用いて形成され、第２の基板に配置されている点で相違している。第２の基板は平坦であるので、流路が形成された第１の基板に凹凸形状を形成するよりも作成が容易となる。凹凸形状の作成は、エッチング等によって第２の基板に形成してもよい。また、この凹凸形状は、第３の実施形態と同様に、縦３０μｍ、横３０μｍ、高さ３０μｍの凸状物により形成され、これらの凸状物は、間隔が３０μｍで配置されている。この凹凸形状をなす構造物は、第３の実施形態と同様の高さ、大きさ等が設計すればよい。なお、第５の実施形態に係る送液装置の動作は、第３の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４５】
（第６の実施形態）
この発明の第６の実施形態に係る送液装置について図１３及び図１４を参照して説明する。図１３及び図１４は、第６の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。第２〜第５の実施形態と同様に、便宜上、平面図では第２の基板は省略して記載している。図１３の（１）〜（４）及び図１４の（１）〜（３）が平面図であり、図１４の（４）が図１３の（１）に対応する断面図である。これらの図面において液体のある箇所を黒く表示している。
【００４６】
まず、図１４の（４）を用いて第６の実施形態に係る送液装置の構成を説明する。この実施形態に係る送液装置は、その構成要素及び配置はほぼ第４の実施形態と同様であるが、第４の実施形態と比較して、液調整部１０３のその表面の表面粗さが粗く形成されている部分が第２の基板である点で相違している。つまり、液調整部１０３のその表面の表面粗さが液調整部１０３以外の流路における表面粗さよりも粗く形成され、液調整部１０３における第２の基板の部分が粗く形成されている。この表面粗さの配置は第４の実施形態と同じに形成され、その設計は、第４の実施形態と同様の表面粗さであればよい。 なお、第６の実施形態に係る送液装置の動作は、第４の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４７】
（第７の実施形態）
この発明の第７の実施形態に係る送液装置について図１５〜図１７を参照して説明する。図１５は、第７の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図である。図１６は、第７の実施形態に係る送液装置を構成する基板を説明するための図である。図１７は、第７の実施形態に係る変形例を説明するための平面図である。この送液装置は、いわゆるチップの形態であり、送液チップといわれるものである。
【００４８】
図１５に示すように、第７の実施形態に係る送液装置（送液チップ）には、送液を制御するための制御電極、つまり第１及び第２の開閉バルブ２００５，２００６と、前記液体に含まれる活性物質を検出するための検出電極、つまり検出部２０１２とが形成されている。具体的には、この実施形態に係る送液装置は、流路の端部に第１及び第２の液調整部２００３，２００４が形成され、この第１及び第２の液調整部２００３，２００４に第１及び第２の液体用の受入孔２００１，２００２が第１の基板２１０１に貫通孔を設けて形成されている。また、流路は吸収体２０１４が配置された部分につながり、この部分には吸収体２０１４が配置されている。この吸収体２０１４が配置された部分には、第３の開放孔が第１の基板２１０１に貫通孔を設けて形成されている。また、流路は、第１及び第２の液調整部２００３，２００４に繋がる第１の流路２００９と、第１の流路２００９の中央部にＴ字型につながる第４の流路２００８と、この第４の流路２００８及び吸収体２０１４が配置された部分につながる第２の流路２０１０と、で構成されている。これらの流路のうち、第１の流路２００９の第１及び第２の液調整部２００３，２００４との接合する部分に、第１及び第２の開閉バルブ２００５，２００６が形成され、第２の流路２０１０に検出部２０１２が形成されている。ここで、第４の流路２００８は、第１及び第２の液体用の受入孔２００１，２００２から注入された液体をミキシングする。
【００４９】
また、図１６に示すように、流路及び液調整部、吸収体が第１の基板２１０１に配置され（図１６の（１））、第１及び第２の開閉バルブ２００５，２００６、検出部２０１２が第２の基板２１０２に形成されている（図１６の（２））。第１及び第２の開閉バルブ２００５，２００６、検出部２０１２は、配線に接続され、これらが第２の基板の端部で外部接続端子２０１５に接続されている。図示しないが、第１及び第２の開閉バルブ２００５，２００６、検出部２０１２は配線及び外部接続端子２０１５を介して制御部に接続され、制御部は、前記制御電極に電圧を印加して送液を制御するとともに，前記検出電極から電流を検出して前記活性物質を検出するように構成されている。第１及び第２の開閉バルブ２００５，２００６は、いわゆるエレクトロウエッティング技術を利用したバルブであり、制御部は、バルブ（電極）の電圧を変化させることによってバルブ（電極）上の液体の接触角が変化させ、送液の停止、通過を行う。
【００５０】
この実施形態に係る流路、吸収体、液調整部の構成が第１の実施形態と同様である。 従って、この実施形態においても、液調整部が吸収体の液体吸収力を補助し、液体の流れが継続的に続くだけでなく安定した一定の速度で液体を送液することができる。また、流路の一部分に液調整部があるので、吸収体による送液の圧力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかからない。このため、複数の流路で構成される送液装置であっても、液体がスムーズに流れ、第１及び第２の受入孔から注入された液体を検出部で均一に混合することができる。したがって、正確な測定が可能となる。
なお、図１７に示すように、３枚の基板を重ね合わせることにより、送液装置を形成してもよい。基板２２０１に受入孔、排出孔、吸収体を収納する部分を、基板２２０２に流路を、基板２２０３に開閉バルブ、検出部（電極）、配線、端子をそれぞれ形成して送液装置を形成してもよい。
【００５１】
（第８の実施形態）
この発明の第８の実施形態に係る送液装置について図１８を参照して説明する。図１８は、第８の実施形態に係る液体分析装置の構成を説明するための概念図である。
図１８に示すように、この液体分析装置は、いわゆるハンディ型のマイクロ分析装置であり、携帯可能に構成されている。このハンディ型マイクロ分析装置は、マイクロ分析チップ２３０２と、このマイクロ分析チップを制御する制御用ハンディ機器２３０１とで構成されている。マイクロ分析チップ２３０２は、実施の形態７で説明した送液チップ（送液装置）に対応し、制御用ハンディ機器２３０１は実施の形態７で説明した制御部に対応している。このため、基本的な構成及び動作は第７の実施形態と同じであり、第７の実施形態と相違する部分について説明する。
【００５２】
制御用ハンディ機器２３０１には、実施の形態７で説明した外部接続端子２０１５に接続する端子が設けられ（図示せせず）、マイクロ分析チップ（送液チップ、送液装置）が挿入されるチップ接続口２３０３が設けられている。マイクロ分析チップの外部接続端子２０１５をチップ接続口２３０３に挿入すると、制御用ハンディ機器２３０１内の外部入出力端子とマイクロ分析チップ２３０２の外部接続端子とが電気的に接続される。また、制御用ハンディ機器２３０１には、分析チップの測定結果（被検出物質の量など）を表示することができる表示部２３０４と、測定の開始、停止や、測定パラメータを特定するための様々なデータを入力することのできる入力部２３０５とが設けられている。例えば、入力部２３０５は、タッチパネル構造で構成される。さらに制御用ハンディ機器２３０１には、データを処理することのできるＣＰＵや入力情報および出力情報を処理するＩ／Ｏ論理回路などの情報処理システム（図示しない）が組み込まれている。
【００５３】
このマイクロ分析装置は次のように用いられる。まず、マイクロ分析チップ２３０２を制御用ハンディ機器２３０１に接続し、各種データを入力し、測定開始ボタンを押す。これにより、予めマイクロ分析チップに備えられ、且つ開閉バルブにより流路内への流入が停止されていた試薬液や試料液（被検液）などの溶液が流路内内に順次進入する。これにより各流路内で所定の反応が行われて検出可能物質になり検出部に至り、ここで被検出物質の量に応じた電気信号が発せられる。この電気信号は外部接続端子２０１５から外部に出力される。そして、外部接続端子２０１５から出力された信号は、外部接続端子２０１５と電気的に接続された制御用ハンディ機器の外部入力端子が受け取り、この信号を制御用ハンディ機器に予め格納されたソフト情報に基づいて分析する。これにより、被検出物質の量または種類などを特定することができる。
【００５４】
このハンディ型マイクロ分析装置の制御用ハンディ機器２３０１は、例えば携帯電話やＰＤＡなどの携帯電子機器で構成してもよい。ここでは携帯電話を例に挙げて説明する。例えばコンピュータ機能を備えた携帯電話に、上記したチップ接続口を設け、この携帯電話にマイクロ分析チップから発信されたデータを処理する分析ソフトを格納する。この携帯電話は通常は携帯電話として機能し、必要に応じて制御用ハンディ機器として機能させることができる。そして、例えば、携帯電話にマイクロ分析チップを接続し、携帯電話のボタンにより各種データを入力した後、測定開始ボタンとして設定されたボタンを押す。 これにより、あらかじめマイクロ分析チップに準備され、かつ開閉バルブにより流路内への流入が停止されていた試薬液や被検液などが流路内へ進行する。次いで、分析チップが順次動作して検出部において検出された被検出物質量に応じた電気信号を携帯電話に出力する。携帯電話のコンピュータがこの信号をソフト的に解析し被検出物質の量や種類などを特定する。これを携帯電話のディスプレイに表示する。また、オペレータの指示を受け、その電送機能を利用して解析情報を離れた場所にまで電送する。
【００５５】
（第９の実施形態）
この発明の第９の実施形態に係る送液装置について図１９を参照して説明する。図１９は、第９の実施形態に係る液体分析装置の構成を説明するための概念図である。
図１９に示すように、この液体分析装置は、いわゆる一体型マイクロ分析装置であり、サンプル採取部２４０１、液体流路部２４０２、駆動分析処理部２４０３、入出力論理処理部２４０４および出入力部２４０５が、それぞれ１つの基板に形成され構成されている。
【００５６】
サンプル採取部２４０１は、その内部に毛細管が有する針が配置されており、この針を人体又は試料体に針を刺す等することにより血液や試料を採取するように構成されている。この針は、人体等に針を刺して血液等の体液を抽出するときに痛みが緩和されるので、低侵襲のマイクロプローブを用いるとよい。また、この針とともに、又は針の代わりに、非侵襲型の採取器具を設けてもよい。例えば、皮膚表面の汗、口腔内の唾液、涙や尿等を採取する吸液体を設けるのもよい。
また、液体流路部２４０２としては、実施の形態１〜４の送液装置と同様の流路装置を用いる。このうち、好ましくは実施の形態３で説明した流路装置を用いる。サンプル採取部２４０１に配置されている針の毛細管は液体流路部２４０２の液調整部２４１４と接続され、針に設けられている毛細管の毛細管現象によりサンプルが液調整部に流入するように構成されている。
【００５７】
また、液体流路部２４０２は、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、塩化ビニル等の基板を用いて作成される。液体流路部２４０２に複数の検出部を配置してもよいし、また、複数の流路が配置されてもよい。
【００５８】
駆動分析処理部２４０３は、ＣＰＵ、メモリ、バッテリー（図示せず）等が設けられており、液体流路部２０４２の検出部や後述するＩ／Ｏ論理回路などに接続されている。この実施の形態は、全ての要素を含む一体型であるので、各種測定に対応した開閉バルブコントロールや、測定データの処理等が可能となるように、駆動分析処理部２４０３にＣＰＵやメモリが設けられている。このメモリには、各種測定に対応したバルブコントロールシークエンス情報や、測定データの処理情報が格納されている。
【００５９】
駆動分析処理部２４０３は、予め格納された上記情報に基づいて、測定開始時に開閉バルブを開き試薬液や試料液（被検液）などを流路内に流入させ、検出部が検出された電気信号を処理して、被検出物質の量または種類を特定する。このように、駆動分析処理部２４０３は、マイクロ分析チップを制御し、かつマイクロ分析チップで得た測定データをＩ／Ｏ論理回路（下記）に出力する構成になっている。なお、駆動分析処理部２４０３は、実施の形態７における図１７の蓋基板２１０２と同様に構成することができ、また実施の形態８で記載した駆動制御要素を組み込みことができる。
【００６０】
入出力論理処理部２４０４は、Ｉ／Ｏ論理回路を有し、このＩ／Ｏ論理回路は駆動分析処理部２４０３のＣＰＵに接続されると共に、電気接続線を介して出入力部の各ボタン及び表示部に接続されている。入出力論理処理部２４０４は、駆動分析処理部２４０３のＣＰＵと協働して、Ｉ／Ｏデータを処理し、出入力部のディスプレイ（ＬＣＤ）に測定結果を表示すると共に、出入力部２４０５の入力ボタンで入力された電気信号に基づいてマイクロ分析チップを制御する。なお、この制御には、少なくとも開閉バルブの制御と検出部電極の制御が含まれる。出入力部２４０５には、ＣＰＵに指示を与える入力ボタンとディスプレイ（ＬＣＤ）が設けられている。
【００６１】
なお、ディスプレイはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）に限られるものではなく、有機ＥＬ表示モジュール等であってもよい。このディスプレイは、駆動ドライバー回路をＩ／Ｏ論理回路とＣＰＵが協働し駆動することにより表示動作を行う。表示形式としては、例えば数値表示、グラフ表示、「ある・なし」表示、更には経時変化表示など、多様な表示形式を採用することができる。
【００６２】
出入力部には、図１９に示さないが、外部との入出力を処理する端子、または、無線送受信機を設けることができる。これにより、パソコンやＰＤＡ端末などと接続でき、またネットワーク接続が可能になり、利便性が高まる。
【００６３】
以上のように、実施の形態８の液体分析装置は、サンプルの採取からその測定と出力を一つの装置で行うことができる。特に外部との双方向の情報のやり取りを可能にする無線送受信機を組み込んだマイクロ分析チップ装置によると、例えば自宅で測定した人の健康に関する測定結果を直ちにネットワークを介して病院や健康管理センターなどに電送することができ、これにより、迅速かつ的確な診断や治療に関するアドバイスを受けることが可能になる。小型で利便性に優れたマイクロ分析チップ装置を提供することができる。
【００６４】
（実施例）
主基板への流路１１４用の溝の形成には、金型による樹脂成型方法を用いた。金型は、シリコン基板にフォトリソ法でレジストパターンを形成後、ドライエッチングプロセス法によりエッチングを行って作製した。流路の幅を６００μｍ、液調整部の寸法を５ｍｍ×５ｍｍとし、液調整部に３０μｍ×３０μｍの柱を３０μｍの間隔で配置した。また、作製された金型に型枠を設け、シリコンゴム（ポリジメチルシロキサン、東レダウコーニング社製 ジルポット１８４）を厚みが２ｍｍになるまで流し込み、１００℃、１５分の加熱を行い、硬化させた。硬化後、金型と硬化したシリコンゴムを分離させた。次いで、シリコンゴムを縦２０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚み２ｍｍに整形し、入口孔、出口孔がφ２ｍｍになるようにポンチで貫通孔を開け、第１の基板を作製した。作成した第１の基板の液調整部にTＷＥＥＮ20(ＧＥヘルスケアジャパン（株）製を塗布し、１００℃で５分間乾燥させた。
第２の基板は、厚み６００μｍのテンパックスガラス基板をダイシングソーで縦２５ｍｍ、横１５ｍｍに切断して作製した。吸収体１０６としてＢＥＮＣＯＴ（登録商標。旭化成せんい（株）製）をφ２ｍｍにカットした物を用いた。作製した第１の基板と第２の基板とを貼り合わせ、排出孔に吸収体１０６を充填し、実施例にかかる送液構造体を作製した。
【００６５】
次に、実施例に係る送液装置に液体を流す試験を行った。リン酸緩衝液を滴下すると、毛細管現象により送液構造体内の流路に溶液が入った。次いで、流路内の液体は液調整部へ進入し、吸収体１０６の吸収が行なわれ、入口穴（排気孔）から空気が進入し、流路内の溶液が完全に排出が行なわれた。
また、比較例として、液調整部のない送液構造体を作成した。液調整部以外は、上記の実施例の送液構造体を作製と同様に作製した。さらに、液体を流す実験も実施例と同様の方法で行った。
【００６６】
図２０及び図２１に、その結果を示す。図２０が実施例の結果を示す写真であり、図２１が比較例の結果を示す写真である。図２０において、四角形状の流路は液調整部である。図２０を参照すると、（１）のＡで示す液面が（２）に示すＢの位置に移動し、さらに時間が経過すると、（３）に示す位置まで液面が移動していることがわかる。つまり、空気が進入し、流路１１４内の液が排出される様子が理解できる。これに対し、図２１を参照すると、（１）のＰで示す液面が（２）に示すＱの位置に移動するとともに排出孔側のＲにも液面が生じ逆側から空気が侵入していることがわかる。
以上より、比較例でスムーズに行われなかった液体の流れが、実施例の送液装置では、スムーズに行われていることがわかる。つまり、吸収体が持つ液体吸収力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかかっていないことがわかる。また、送液装置の液体がスムーズに流れ、この送液装置は流路内に均一な圧力を流路に加えることができ、安定した送液ができることが理解できる。
【００６７】
以上の実施形態で示した種々の特徴は、互いに組み合わせることができる。１つの実施形態中に複数の特徴が含まれている場合、そのうちの１又は複数個の特徴を適宜抜き出して、単独で又は組み合わせて、本発明に採用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０３ 液調整部（液調整流路）
１０６ 吸収体
１１０ 第１の基板（主基板）
１１１ 第２の基板（蓋基板）
１１２ 受入部（受入孔）
１１３ 排出部（排出孔）
１１４ 流路
１３１、１３２、１３４、１３５、１３６、１３７、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、 断面図の位置を示す補助線
１４１ 柱
２０１ 溶液
１５１ 凹凸がある領域
１５２ 表面粗さが粗い領域
１５３ 凹凸がある領域
１５４ 表面粗さが粗い領域
３０１ 流路の高さ
３０２ 液調整部の高さ
３０４ 柱と柱の間隔
３０５ 柱の幅
２００１ 第１開放孔
２００２ 第２開放孔
２００３ 第１液調整部
２００４ 第２液調整部
２００５ 第１開閉バルブ
２００６ 第２開閉バルブ
２００７ ミキサー部
２００８ 第４流路
２００９ 第１隘路
２０１０ 第１流路
２０１１ 第５流路（第２隘路）
２０１２ 検出部
２０１３ 第２流路（第３隘路）
２０１４ 吸液体
２０１５ 外部接続端子
２０１６ 第３流路
２０２０ 第３開放孔
１００３ 液体吸収部
１０１２ 流入口
１０１４ 毛細管状の流路
１０１３ 連絡口
【技術分野】
【０００１】
この発明は、送液装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
免疫分析法は、医療分野、生化学分野、アレルゲンなどの測定分野等において重要な分析・計測方法として知られている。しかしながら、この免疫分析法は、処理方法が煩雑であり、また、分析に一日以上の時間を要する。
このような背景から、処理が簡便であり、また、分析の時間が短い技術として、マイクロオーダーの流路を基板に形成し、この流路に抗体等を固定化するマイクロ分析チップを用いる方法が提案されている。このマイクロ分析チップには、エア供給又はエア吸引することにより発生する空気圧作用力を利用して、流路内に供給された液体を移動させる、いわゆるマイクロポンプを組み込んだマイクロ分析チップが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、流路と流路にある液体との間に生じる毛細管現象を利用して液送するマイクロ分析チップが知られている（例えば、特許文献２参照）。さらに、多孔質体の液体吸収力を液体の移送の駆動力として用いるマイクロ分析チップが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００３】
これらの従来技術の一例として、多孔質体の液体吸収力を液体の移送の駆動力として用いるマイクロ分析チップを説明する。図２２にこの従来技術を示す。図２２は、多孔質体の液体吸収力を液体の移送の駆動力として用いるマイクロ分析チップの概念図であり、（１）から（３）の順序で、マイクロ分析チップに液体が注入された場合の変化を示す図である。図において液体が存在する部分を黒色で着色している。
図２２に示されるように、このマイクロ分析チップは、毛細管状の流路１０１４と、流路１０１４に連絡し液体を流路１０１４に流入させる流入口１０１２と、流路１０１４に連絡し多孔質体からなる液体吸収部１００３と、液体吸収部１００３に形成された外気との連絡口とにより構成されている。このマイクロ分析チップは、液体が流入口１０１２から注入されると（図２２の（１））、毛細管現象によって液体が流路１０１４を伝わり液体吸収部１００３に達するように形成されている。液体が液体吸収部１００３に達すると、この液体が液体吸収部１００３に吸収されるので、液体が流路を継続的に流れて移送される（図２２の（２））。このように、このマイクロ分析チップは、多孔質体からなる液体吸収部１００３を液体移送の駆動力として用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２８９０６号公報
【特許文献２】特開２００６−２２０６０６号公報
【特許文献３】特開２００１−８８０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この多孔質体の液体吸収力を液体の移送の駆動力として用いるマイクロ分析チップでは、液体吸収部１００３に十分な液体吸収力を持たせ、多くの液体を移送しようとすると、液体が流路に残ることがある。つまり、液体吸収部１００３が持つ液体吸収力が流路１０１４に直接働くため、流路１０１４に強い負圧がかかり、強い負圧により液体吸収部と流路の接合個所から空気が流入したりすることがある（図２２の（３））。 その結果、液体が流路に残り、液体吸収部１００３への液体の送液・排出が十分できないことになる。このため、安定した送液ができるマイクロ分析チップが望まれている。
また、上記のマイクロポンプを組み込んだマイクロ分析チップでは、多くの液体を送液できるものの、その構成が複雑であるため、チップが大きくなる傾向がある。また、上記の毛細管現象を利用して液送するマイクロ分析チップでは、移送される液体の量が、毛細管現象が生じる領域の広さに依存するため、多くの量の液体を送液する場合、チップの面積を大きくする必要がある。このため、マイクロ分析チップの小型化が望まれている。
【０００６】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、安定した送液ができる小型の送液装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によれば、毛細管状の流路と、前記流路の一端に液体を受け入れる受入れ部と、前記流路の他端に配置され、液体を吸収する吸収体と、前記受入れ部と前記吸収体との間に配置され、受け入れられた液体が毛細管現象により流路の一端から他端へ送液されるときに、その送液の速度を調整する調整部と、を備える液体分析装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の送液装置は、毛細管状の流路と、前記流路の一端に液体を受け入れる受入れ部と、前記流路の他端に配置され、液体を吸収する吸収体と、前記受入れ部と前記吸収体との間に配置され、受け入れられた液体が毛細管現象により流路の一端から他端へ送液されるときに、その送液の速度を調整する調整部と、を備えるので、前記受入れ部と前記調整部との間の流路に吸収体による送液の圧力が直接加わることがない。このため、強い局所的な負圧が流路にかからない。したがって、均一な圧力を流路に加えることができ、安定した送液ができる送液装置を提供できる。また、簡易な構造であるため、小型の送液装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る送液装置の概念的な平面図及び断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態に係る送液装置の動作を説明するための平面図である。
【図３】この発明の第１の実施形態に係る送液装置の動作を説明するための平面図及び断面図である。
【図４】この発明の第１の実施形態に係る送液装置における液調整部（液調整部流路）を拡大した平面図である。
【図５】この発明の第２の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図である。
【図６】この発明の第２の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。
【図７】この発明の第３の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図である。
【図８】この発明の第３の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。
【図９】この発明の第４の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図である。
【図１０】この発明の第４の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。
【図１１】この発明の第５の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図である。
【図１２】この発明の第５の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。
【図１３】この発明の第６の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図である。
【図１４】この発明の第６の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。
【図１５】この発明の第７の実施形態に係る送液装置の概念的な平面図である。
【図１６】この発明の第７の実施形態に係る送液装置を構成する基板の平面図である。
【図１７】この発明の第７の実施形態の変形例を構成する基板の平面図である。
【図１８】この発明の第８の実施形態に係る液体分析装置の構成を説明するための概念図である。
【図１９】この発明の第９の実施形態に係る液体分析装置の構成を説明するための概念図である。
【図２０】実施例の結果を表す写真である。
【図２１】比較例の結果を示す写真である。
【図２２】従来の送液装置の動作を説明するための平面図である。
【図２３】液体の接触角を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明の送液装置は、毛細管状の流路と、前記流路の一端に液体を受け入れる受入れ部と、前記流路の他端に配置され、液体を吸収する吸収体と、前記受入れ部と前記吸収体との間に配置され、受け入れられた液体が毛細管現象により流路の一端から他端へ送液されるときに、その送液の速度を調整する調整部と、を備えることを特徴とする。
ここで、流路には、互いに対向して配置された基板と基板との間の空間により形成されたもののほか、基板に設けられた溝（凹部）の空間、基板内部に設けられた空洞部（管）の空間が含まれる。また、ガラス管の管もこれに含まれる。
また、この流路は、送液対象である液体を毛細管現象により送液してもよい。この毛細管現象による送液は、この発明において、流路の表面と送液対象の液体との接触角で定義される。図２３に液体の接触角を説明するための図を示す。
【００１１】
図２３に示すように、一般に、液体が均一な流路の表面（例えば、同一の材料で構成される）に接し、その液体の垂直な断面形状（流路における液体が送液される方向の断面形状）が円形状である場合、液体に作用する圧力（毛細管現象による送液の圧力）Ｐは、気液界面の界面張力をσ、流路壁面の接触角をθ、流路の半径をｒとするとき、次の式で示される。
Ｐ＝２σｃｏｓθ／ｒ・・・（式１）
このとき、ｃｏｓθが正である場合には、液体は流路内の空間を進むことができるが、他方ｃｏｓθが０又は負である場合には、液体は流路内の空間を進むことができない。従って、毛細管現象により送液するには、流路の表面においてｃｏｓθが正である必要になる。つまり、毛細管現象により送液の圧力はｃｏｓθが正と定義される。言い換えると、毛細管現象による送液は、流路面（流路の表面）が親水性であることにより実現される。ただし、流路面が親水性と疎水性とが並存していてもよい。例えば、流路面の一部又は全部が親水性であってもよいし、流路のある部分の表面が親水性の特性を示し、これに対向する部分が疎水性の特性であってもよい。両方の特性が並存する場合は、それぞれの界面張力の和で流路内に生じる毛細管現象が決定される。ここで、親水性とは、比抵抗が１８ｍΩ・ｃｍよりも大きい純水（２５℃）を用いて、１気圧、２５℃の条件で測定した接触角が９０°未満である場合をいう。また、疎水性とは、上記純水の接触角が９０°以上である場合をいう。ただし、接触角の送液方向に作用する成分である余弦（コサイン）は、９０°付近で大きく変動するので、この発明の送液機能の観点から、この発明における親水性は、純水に対する接触角が８５°以下であることが好ましく、接触角が７５°以下であることがより好ましい。また接触角が６０°以下であることがさらに好ましい。
【００１２】
また、毛細管状の流路は、毛細管現象が生じる程度の大きさの流路を指し、例えば流路の幅又は高さが約０．１マイクロメートルから約１０ミリメートルである流路がこれに含まれる。流路の幅又は高さは、１０マイクロメートルから１ミリメートルであることが好ましい。
また、吸収体は、液体を吸収する構造物であって、例えば、繊維、多孔体、吸水性高分子、高分子ゲル等の材料で形成された構造物を含む。
【００１３】
また、この発明の実施形態において、前記調整部は、受け入れられた液体が前記吸収体に達するまでの間は流路の送液力を増大させ、前記吸収体に達した後は流路の送液力を低下させるように構成してなる送液装置であってもよい。
この実施形態によれば、前記調整部が流路の送液力を増大させるため、受け入れられた液体が前記吸収体に達するまでの間、速やかな送液をすることができる。また、液体が前記吸収体に到達しても、前記調整部は流路の送液力を低下させるように構成してなるので、吸収体による送液の圧力を流路に直接加えない機能を果たす。このため、吸収体による送液の圧力が調整部により緩和され、強い局所的な負圧が流路にかからない。したがって、均一な圧力を流路に加えることができ、安定した送液ができる送液装置を提供できる。例えば、液体の流れが継続的に続くだけでなく安定した一定の速度で液体を送液することができる。
【００１４】
また、前記調整部は、前記流路と前記吸収体とを接続する調整流路を有してもよい。ここで、調整流路とは、調整部が流路で構成されたものをいう。なお、この明細書では、調整部は液調整部ともいう。
また、前記調整流路はその表面が親水性である送液装置であってもよい。この実施形態によれば、前記調整流路はその表面が親水性であるので、流路の送液力を増大させることができる。このため、受け入れられた液体が前記吸収体に達するまでの間、速やかな送液をすることができる。
【００１５】
また、この発明の実施形態において、前記調整流路はその断面積が前記流路よりも小さくてもよいし、前記調整流路はその表面が凹凸面であってもよい。また、前記調整流路はその表面の表面粗さが前記流路の表面粗さよりも粗くてもよいし、前記調整流路は、その表面に柱状構造物を備えてもよい。これらの実施形態に係る装置によれば、上記の実施形態と同様に、吸収体による送液の圧力が前記調整流路により緩和され、強い局所的な負圧が流路にかからない。したがって、均一な圧力を流路に加えることができ、安定した送液ができる送液装置を提供できる。
【００１６】
また、この発明の実施形態において、前記調整流路が前記吸収体に前記流路を介さず接してもよい。この実施形態によれば、前記調整流路が前記吸収体に前記流路を介さず接しているので、吸収体による送液の圧力が前記調整流路に直接的に伝わり、その圧力が緩和されやすい。このため、流路に強い負圧がよりかかりにくい送液装置を実現できる。
【００１７】
また、この発明の実施形態において、前記流路は、前記受入れ部と前記調整流路との間に配置され、流路の液体を分析する分析部をさらに有してもよい。また、この発明の実施形態において、前記分析部は、前記分析部への液体の送液を制御する制御電極と、流路の液体の物質を検出する検出電極とを備え、前記制御電極に電圧を印加して送液を制御するとともに、前記検出電極から電流を検出して前記物質を検出する電極制御部をさらに備えてもよい。また、この発明の送液装置を備える液体分析装置であってもよい。例えば、タンパク質を分析する液体分析装置であってもよい。これらの実施形態によれば、均一な圧力を流路に加えることができ、安定した送液ができる送液装置を用いるため、分析の精度や分析の再現性が向上する。
【００１８】
なお、この明細書では、送液装置とは、流路の液体を送る構造を備える装置をいう。例えば、液体を分析するためのマイクロ分析チップが含まれる。
以下、図面に示す実施形態を用いて、この発明を詳述する。
【００１９】
（第１の実施形態）
この発明の第１の実施形態に係る送液装置について図１及び図２を参照して説明する。図１は、この実施形態に係る送液装置の概念的な平面図及び断面図である。図２は、この実施形態に係る送液装置の動作を説明するための平面図である。
まず、図１を用いて第１の実施形態に係る送液装置の構成を説明する。
図１に示すように、この実施形態に係る送液装置は、流路１１４が設けられた第１の基板（主基板）１１０及び第２の基板（蓋基板）１１１と、流路１１４の端部に配置された排出部（排出孔）１１３側に設けられた吸収体１０６とを備えている。また、第１の基板（主基板）１１０に流路１１４が形成され、流路１１４は、その一端に液体を流路１１４に受け入れるための受入部（受入孔）１１２と、その他端に流路１１４の液体を排出するための前記排出部（排出孔）１１３が配置されている。
【００２０】
第１の基板（主基板）１１０及び第２の基板（蓋基板）１１１は、第１の基板１１０がポリジメチルシロキサン材料（ＰＤＭＳ）で構成され、第２の基板１１１がガラス材料で構成されている。また、流路１１４は、第１の基板１１０に第２の基板１１１が重ね合わされて形成されている。
上記で説明したように、それぞれの基板（部分）の界面張力の和によって、流路の毛細管現象による送液圧力が決定されるので、この実施形態では、基板の界面張力を接触角で評価し、第１の基板１１０の界面張力と第２の基板１１１の界面張力とを考慮して、基板を選定している。この実施形態では、第１の基板１１０が１００°〜１２０°の接触角の特性を備え、第２の基板１１１が５°〜３０°の接触角の特性を備えている。このような接触角を備えるため、流路１１４は毛細管現象による送液が可能な状態となっている。この基板の接触角は、比抵抗が１８ｍΩ・ｃｍよりも大きい純水（２５℃）を用いて、１気圧、２５℃の条件で測定した値である。なお、第１の基板及び第２の基板には、純水に対する接触角が８５°以下である基板を用いるとよい。さらに、接触角が７５°以下である基板であるとより好ましく、接触角が６０°以下である基板であるとさらに好ましい。
【００２１】
また、この毛細管現象を決定する界面張力は、第１の基板１１０及び第２の基板１１１に親水化処理を施すことにより改善してもよい。例えば、親水処理剤処理やプラズマ処理、ＵＶ処理、親水性膜のコーティング、表面粗さの制御で親水化してもよい。つまり、第１の基板１１０及び第２の基板１１１の基板自体の特性（例えば、材質、表面形状）に起因する親水性でなくてもよい。
【００２２】
また、第１の基板１１０及び第２の基板１１１には、ＰＤＭＳやガラス以外の材料を用いてもよい。これらの基板の材料は、送液装置の目的や用途に応じて選択すればよく、特にＰＤＭＳ等に限定されない。例えば、送液装置を液体の分析に用い、流路に光学的検出をするための検出部を設ける場合には、送液装置における液体を光学的に検出するため、これらの基板（第１の基板１１０及び第２の基板１１１の何れか一方または双方）に、透明または半透明の材料を用いてもよい。蛍光体による励起光による発光が少ない材料を選択してもよい。このような透明または半透明な材料として、ガラス、石英、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、フィルム等が挙げられる。ほか、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂が、透明性の観点のほか成型性の観点からも好ましい。また、蛍光体による励起光による発光が少ないプラスチック材料として、ポリメチルメタクリレートの水素原子をフッ素原子に置換したフッ化ポリメチルメタクリレート等のフッ素系のプラスチック材料や、触媒や安定剤等の添加剤に蛍光を発しない部材を用いたポリメチルメタクリレート等が挙げられる。
【００２３】
また、送液装置を電気的な制御や電気的な測定を行うために用いる場合には、流路や第１の基板１１０、第２の基板１１１の表面に電極を形成する必要があるため、第１の基板１１０又は第２の基板１１１の材料は、電極を形成することが可能な材料であるとよい。このような電極を形成することが可能な材料は、生産性、再現性の観点からガラス、石英、シリコン等の材料を挙げることができる。第１の基板１１０に流路を形成した場合、凹凸のある部分に電極を形成することは難しいので、流路が形成されていない第２の基板１１１に電極を形成するとよい。
なお、第１の基板１１０又は第２の基板１１１の厚みは特に限定されないが、例えば、０．１〜１０ｍｍ程度であればよい。この実施形態では、第１の基板１１０の厚みを０．５ｍｍ、第２の基板の厚みを２ｍｍとしている。
【００２４】
また、流路１１４は、第１の基板１１０に形成された溝（凹部）が第２の基板１１１に覆われてることにより形成されている。この実施形態では、第１の基板１１０の厚みが０．５ｍｍであるのに対し、この溝の深さは、５０μｍでの深さで形成されている。この溝の深さは、送液が毛細管現象により実現できる程度の深さであればよく、例えば、５μｍ〜５００μｍ程度の深さで形成するとよい。なお、この溝は第１の基板をエッチング等することにより作成でき、例えば切削等の機械的な加工で作成してもよい。
【００２５】
また、流路１１４を形成している溝は、その断面形状（液体を送液する方向に対して垂直な面における断面形状）が矩形となるように形成されている。この断面形状は、特に限定されるものではなく、例えば、円形状、楕円形状、半円状、逆三角形状等の断面形状であってもよい。毛細管現象が生じる流路構造であればよく、同じ断面構造である特定の領域ごとに界面張力を求め、その領域の構成比率に応じて界面張力を積算し、流路全体の毛細管現象による送液を考慮すればよい。なお、流路の全体又は一部に上記で説明した親水化処理を施して、流路全体の毛細管現象による送液を十分なものにしてもよい。
【００２６】
また、流路１１４には、その一端から液体を流路１１４に受け入れるための受入部１１２と、その他端から流路１１４の液体を排出するための排出部１１３が配置されている。受入部１１２は、流路を形成している溝の一端に第１の基板１１０を貫通する貫通孔（受入孔）により形成され、排出部１１３は、流路を形成している溝の一端に第１の基板１１０を貫通する貫通孔（排出孔）により形成されている。受入部１１２及び排出部１１３は流路を形成する溝に繋がるよう形成されているので、第２の基板１１０でこの溝を覆うと、一つの液体の経路を構成することになる。これらの受入部１１２及び排出部１１３は、ともに２ｍｍの直径の円形状の貫通孔で形成されているが、その大きさは、送液装置に注入する液体の特性を考慮して設計すればよく、例えば、直径１０μｍ以上の貫通孔であるとよい。また、この実施形態では、第１の基板１１０側に受入部１１２及び排出部１１３を設けた形態をとっているが、流路１１４の端部に対応する第２の基板１１１に貫通孔を設けて構成してもよい。さらに、流路１１４の端部でなくとも、流路１１４の一部分に対応する位置に受入部１１２を設け、流路１１４の他の部分に対応する位置に排出部１１３を設けてもよい。例えば流路が分岐する位置に受入部１１２又は排出部１１３を設けてもよい。なお、受入部１１２、排出部１１３は、流路を形成する溝と同様に、第１の基板をエッチング等することにより作成でき、例えば切削等の機械的な加工で作成してもよい。
【００２７】
また、吸収体１０６は、流路１１４の端部に配置され、この実施形態では、排出部１１３に配置されている。この吸収体１０６は、液体を吸収する構造体であり、吸収体１０６が流路１１４にある液体を吸収して流路１１４にある液体を送液する機能をもつ。この実施形態では、吸収体１０６が排出部１１３の貫通孔内部及び貫通孔から第２基板１１１までの間に配置されている。吸収体１０６を貫通孔内部、つまり、第１の基板の断面方向（厚み方向）内部に配置することにより、排出部１１３から数ミリメートル四方の領域に対して、数マイクロリットルから数十マイクロリットルの液体吸収力を持たせることができる。
【００２８】
また、この実施形態では、吸収体１０６として、繊維物、つまり、ＢＥＮＣＯＴ（登録商標。旭化成せんい（株）製）をφ２ｍｍにカットした物を用いている。吸収体１０６は、送液する液体に応じて選択すればよいが、この実施形態で用いた繊維物のほか、例えば、多孔体、吸水性高分子（吸水性ポリマー等）、高分子ゲル、等の材料で形成された構造物を用いてもよい。なお、この実施形態では、吸収体１０６が第１の基板１１０の貫通孔内部及び貫通孔から第２基板１１１までの間に、配置されているが、第２の基板１１１に貫通孔を形成して排出部を設けた場合には、貫通孔内部のほか、第２の基板１１１の表面（第１の基板の反対側に相当する背面）に吸収体１０６を配置してもよい。
【００２９】
また、図１に示すように、この実施形態に係る送液装置は、流路１１４がその一部分に液体の送液速度を調整する液調整部１０３（液調整流路）を有している。液調整部１０３は、受入部１１２と排出部１１３との間に配置され、受入部１１２と排出部１１３に繋がっている。また、液調整部１０３は、吸収体１０６と接して配置され、吸収体１０６は液調整部１０３よりも排出部側に配置されている。
この液調整部１０３には柱状構造物が配置されている。図４に、液調整部１０３を拡大した平面図を示す。図４は、液調整部１０３を上面から見たときの平面図であり、便宜上第１の基板を省略し、排出部の形状を省略して表示している。
【００３０】
図４に示すように、液調整部１０３の流路表面（第２の基板表面）には、ピラー（ｐｉｌｌａｒ）状の構造物、つまり柱１４１が形成されており、この柱１４１の幅３０５および隣り合う柱の間隔３０４は、ともに３０μｍの大きさで形成されている。この柱状構造物が形成されることにより、流路における液体の流れに対する抵抗として作用し、吸収体１０６の液体吸収力による液体の流れに対抗する負荷として働く。このため、吸収体による送液の圧力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかからず、流路内における液体をスムーズに排出することができる。この柱１４１の幅及び間隔は、それぞれ１μｍ〜１ｍｍ程度、０．１μｍ〜５００μｍ程度の大きさであるとでよい。なお、この柱１４１は、圧膜レジスト（ノボラック系レジスト）を用いて周知のフォトリソ工程で形成すればよい。
【００３１】
また、この液調整部１０３は、界面活性剤TＷＥＥＮ20(ＧＥヘルスケアジャパン（株）製が塗布されており、親水化処理が施されている。つまり、親水化処理が施されることにより、液調整部１０３は、流路１１４における他の部分よりも毛細管現象による送液の圧力が強く生じるように形成されている。この親水化処理は界面活性剤や親水性の官能基を持つ試薬を表面に塗布することによって実現できる。例えば、親水処理剤処理やプラズマ処理、ＵＶ処理、親水性膜のコーティング、表面粗さの制御で親水化してもよい。このような親水化処理により液調整部１０３が親水化すると、液調整部１０３は毛細管現象による送液が強く生じる領域となる。また、ピラー状の構造物表面を親水性にすることにより、液調整部１０３はさらに強い毛細管現象が生じる領域となる。このため、柱１４１間の隙間に毛細管現象による送液が強く働くこととなり、流路１０４から液調整部１０３への液の送液が容易になる。この実施形態では、液調整部１０３に吸収体１０６が接して配置されているので、液調整部１０３から吸収体１０６に液体がよりスムーズに送液され、液調整部１０３は、吸収体が持つ液体吸収力を緩和するだけでなく、液体が吸収体１０６に達するまでの間、送液を補助する。
なお、液調整部１０３は、流路と同様に溝により形成され、その溝の高さは、５μｍ〜５００μｍ程度であればよい。この実施形態では液調整部１０３の溝の深さは５０μｍとしている。柱１４１の高さはこの溝の深さと同程度の高さであればよく、また溝の深さより低くてもよい。
【００３２】
なお、この実施形態では、流路の毛細管現象により受入部１１２から排出部１１３へ液体の送液を行なっているが、受入部１１２から排出部１１３への間における流路の一部または全部に毛細管現象が生じない部分がある場合においても、外力等を利用して吸収体１０６へ液体を接触させて送液してもよい。液体が吸収体１０６に接すると吸収体１０６への液の流れが生まれ、送液装置は送液することができる。この場合でも液調整部１０３の機能は同様である。
また、図示しないが、受入部１１２から排出部１１３への間に検出部を設けてもよい。液体の流れが渋滞することがないので、検出の精度や検出の再現性が向上する。
【００３３】
次に、図２及び図３を用いて、第１の実施形態に係る送液装置の動作について説明する。図２及び図３は、第１の実施形態に係る送液装置の動作を説明するための平面図及び断面図であり、便宜上、平面図では第２の基板は省略して記載している。図２の（１）〜（４）及び図３の（１）〜（３）が平面図であり、図３の（４）が図２の（１）に対応する断面図である。これらの図面において液体のある箇所を黒く表示している。
図２の（１）に示すように、まず、液体が送液装置の受入部１１２に注入されると、図２の（２）に示すように、流路１１４の毛細管現象により液体は排出部１１３の方向に流路１１４を伝わっていく。次いで、液体が液調整部１０３に達すると、液調整部１０３の流路面の親水性により液体の流路を伝わる速度が速まる。さらに、図２（４）に示すように、液体が排出部の貫通孔にある吸収体１０６に達すると、流路１１４の毛細管現象よりも吸収体１０６の液体吸収力によって、液体が流路を伝わるようになる。このとき、液調整部１０３は、吸収体１０６の液体吸収力による強力な液体の流れを緩和する役割を果たす。やがて、図３（１）〜（３）に示すように、注入された液体は吸収体１０６により吸収されて流路１１４を通過し、そのほとんどが吸収体に達し排出部から排出される。つまり、注入された液体は流路と液調整部を介して吸収体に吸収され、その結果流路から排出される。
このように、この実施形態に係る送液装置は、液調整部がその流路面の親水性により液体の伝わる速度を速めるので、液体が受入部から吸収体に到達するまでの間、速やかな送液をすることができる。また、流路の一部分に液調整部があるので、吸収体による送液の圧力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかからない。このため、この実施形態に係る送液装置は、均一な圧力を流路に加えることができスムーズに液体を送液できる。
【００３４】
（第２の実施形態）
この発明の第２の実施形態に係る送液装置について図５及び図６を参照して説明する。図５及び図６は、第２の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。便宜上、平面図では第２の基板は省略して記載している。図５の（１）〜（４）及び図６の（１）〜（３）が平面図であり、図６の（４）が図５の（１）に対応する断面図である。これらの図面において液体のある箇所を黒く表示している。
【００３５】
まず、図６の（４）を用いて第２の実施形態に係る送液装置の構成を説明する。この実施形態に係る送液装置は、その構成要素及び配置はほぼ第１の実施形態と同様であるが、この実施形態係る送液装置は、第１の実施形態と比較して、流路１１４及び液調整部１０３の形状が相違している。つまり、図６の（４）に示すように、この実施形態に係る流路１１４及び液調整部１０３は、液調整部１０３における断面積が、液調整部１０３以外における流路の断面積よりも小さくなるように形成されている。具体的には、液調整部１０３における流路の溝の深さは、液調整部１０３以外の流路の溝の深さよりも浅く、つまり、図６（４）で言えばその高さが低くなっている。この実施形態では、液調整部１０３以外における流路の高さ３０１が５０μｍに、液調整部１０３の高さ３０２が１０μｍに、それぞれ形成されている。この高さは、液調整部１０３以外における流路の高さ３０１に対する液調整部１０３の高さ３０２が０．９倍〜０．０１倍程度の範囲で形成するとよい。これにより、吸収体が持つ液体吸収力により液体が液調整部１０３に達したときに、液調整部以外の流路と液調整部との接する部分においてその断面積が小さくなるので、吸収体が持つ液体吸収力が緩和され流路に強い負圧がかからない。このため、送液装置の液体の流れが渋滞することがない効果が生じることになる。ここで、断面積は、流路に接する接線を想定した場合に、その接線に対して垂直な面で流路をきったときの断面であり、例えば、流路の液体の流れる方向に対して垂直な面で流路をきったときの断面である。
【００３６】
次に、図５の（１）〜（４）及び図６の（１）〜（３）を用いて、第２の実施形態に係る送液装置の動作について説明する。 図５の（１）に示すように、まず、液体が送液装置の受入部１１２に注入されると、図５の（２）に示すように、流路１１４の毛細管現象により、液体は排出部１１３の方向に流路１１４を伝わっていく。次いで、液体が液調整部１０３に達すると、液調整部１０３の流路面の親水性により液体の流路を伝わる速度が速まる。さらに、図２（４）に示すように、液体が排出部の貫通孔にある吸収体１０６に達すると、流路１１４の毛細管現象によりも吸収体１０６の液体吸収力によって液体が流路を伝わるようになる。このとき、液調整部以外の流路と液調整部との接する部分においてその断面積が小さくなるので、液調整部１０３は、吸収体１０６の液体吸収力による強力な液体の流れを緩和する役割を果たす。やがて、図６（１）〜（３）に示すように、注入された液体は吸収体１０６により吸収されて流路１１４を通過し、そのほとんどが吸収体に達し排出部から排出される。つまり、注入された液体は流路と液調整部を介して吸収体に吸収され、その結果流路から排出される。
このように、この実施形態に係る送液装置は、流路の一部分に液調整部があり、液調整部以外の流路と液調整部との接する部分においてその断面積が小さくなるので吸収体による送液の圧力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかからない。このため、この実施形態に係る送液装置は、均一な圧力を流路に加えることができスムーズに液体を送液できる。
【００３７】
（第３の実施形態）
この発明の第３の実施形態に係る送液装置について図７及び図８を参照して説明する。 図７及び図８は、第３の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。第２の実施形態と同様に、便宜上、平面図では第２の基板は省略して記載している。図７の（１）〜（４）及び図８の（１）〜（３）が平面図であり、図８の（４）が図７の（１）に対応する断面図である。これらの図面において液体のある箇所を黒く表示している。
【００３８】
まず、図８の（４）を用いて第３の実施形態に係る送液装置の構成を説明する。この実施形態に係る送液装置は、その構成要素及び配置はほぼ第２の実施形態と同様であるが、この実施形態係る送液装置は、第２の実施形態と比較して液調整部１０３の形状が相違している。つまり、図８の（４）に示すように、この実施形態に係る液調整部１０３は、その表面が凹凸形状に形成されている。この凹凸形状は、縦３０μｍ、横３０μｍ、高さ３０μｍの凸状物により形成され、これらの凸状物は、第１の基板１１０に間隔が３０μｍで配置されている。この凹凸形状をなす構造物は、その高さが０．１μｍ〜５００μｍ程度であればよく、隣り合う凹凸、つまり、凹部と凹部、又は凸部と凸部との間の長さが０．１μｍ〜５００μｍ程度であればよい。また、凹凸形状をなす構造物が規制された部分はその幅が最長部で１μｍ〜１ｍｍ程度であればよい。この凹凸形状は型成型で形成できる。型側に反転する凹凸を設け、この凹凸を転写すればよい。なお、この型側の凹凸は、圧膜レジストを用い周知のフォトリソ工程で形成すればよい。
【００３９】
次に、図７の（１）〜（４）及び図８の（１）〜（３）を用いて、第３の実施形態に係る送液装置の動作について説明する。 図７の（１）に示すように、まず、液体が送液装置の受入部１１２に注入されると、図７の（２）に示すように、流路１１４の毛細管現象により、液体は排出部１１３の方向に流路１１４を伝わっていく。次いで、第２の実施形態と同様に、液体が液調整部１０３に達すると、液調整部１０３の流路面の親水性により液体の流路を伝わる速度が速まる。さらに、図７（４）に示すように、液体が排出部の貫通孔にある吸収体１０６に達すると、流路１１４の毛細管現象よりも吸収体１０６の液体吸収力によって液体が流路を伝わるようになる。このとき、液調整部の表面に凹凸形状の構造物が形成されているので、液調整部１０３は、吸収体１０６の液体吸収力による強力な液体の流れを緩和する役割を果たす。やがて、図８（１）〜（３）に示すように、注入された液体は吸収体１０６により吸収されて流路１１４を通過し、そのほとんどが吸収体に達し排出部から排出される。つまり、注入された液体は流路と液調整部を介して吸収体に吸収され、その結果流路から排出される。
このように、この実施形態に係る送液装置は、流路の一部分に液調整部があり、液調整部の表面に凹凸形状の構造物が形成されているので、吸収体による送液の圧力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかからない。このため、この実施形態に係る送液装置は、均一な圧力を流路に加えることができスムーズに液体を送液できる。
【００４０】
（第４の実施形態）
この発明の第４の実施形態に係る送液装置について図９及び図１０を参照して説明する。図９及び図１０は、第４の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。第２及び第３の実施形態と同様に、便宜上、平面図では第２の基板は省略して記載している。図９の（１）〜（４）及び図１０の（１）〜（３）が平面図であり、図１０の（４）が図９の（１）に対応する断面図である。これらの図面において液体のある箇所を黒く表示している。
【００４１】
まず、図１０の（４）を用いて第４の実施形態に係る送液装置の構成を説明する。この実施形態に係る送液装置は、その構成要素及び配置はほぼ第２及び第３の実施形態と同様であるが、この実施形態係る送液装置は、第２及び第３の実施形態と比較して液調整部１０３の形状が相違している。つまり、図１０の（４）に示すように、この実施形態に係る液調整部１０３は、その表面の表面粗さが液調整部１０３以外の流路における表面粗さよりも粗く形成されている。この実施形態では、流路１０４（ただし、液調整部以外の流路）の算術平均粗さＲａが４nm程度、液調整部の算術平均粗さＲａが２０nm程度となるように形成されている。この流路の表面の表面粗さは、流路の表面の算術平均粗さＲａに対して液調整部の流路の算術平均粗さＲａが１．１〜１００倍の範囲程度であればよい。この液調整部の流路の算術平均粗さＲａは、液調整部の表面を薬品処理等の化学的な処理やプラズマ、ガス等による処理で形成することができる。
【００４２】
次に、図９の（１）〜（４）及び図１０の（１）〜（３）を用いて、第４の実施形態に係る送液装置の動作について説明する。 図９の（１）に示すように、まず、液体が送液装置の受入部１１２に注入されると、図９の（２）に示すように、流路１１４の毛細管現象により、液体は排出部１１３の方向に流路１１４を伝わっていく。次いで、第２及び第３の実施形態と同様に、液体が液調整部１０３に達すると、液調整部１０３の流路面の親水性により液体の流路を伝わる速度が速まる。さらに、図９（４）に示すように、液体が排出部の貫通孔にある吸収体１０６に達すると、流路１１４の毛細管現象よりも吸収体１０６の液体吸収力によって液体が流路を伝わるようになる。このとき、液調整部の表面における表面粗さが液調整部１０３以外の流路における表面粗さよりも粗く形成されているので、液調整部１０３は、吸収体１０６の液体吸収力による強力な液体の流れを緩和する役割を果たす。やがて、図１０（１）〜（３）に示すように、注入された液体は吸収体１０６により吸収されて流路１１４を通過し、そのほとんどが吸収体に達し排出部から排出される。つまり、注入された液体は流路と液調整部を介して吸収体に吸収され、その結果流路から排出される。
このように、この実施形態に係る送液装置は、流路の一部分に液調整部があり、液調整部の表面における表面粗さが液調整部１０３以外の流路における表面粗さよりも粗く形成されているので、吸収体による送液の圧力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかからない。このため、この実施形態に係る送液装置は、均一な圧力を流路に加えることができスムーズに液体を送液できる。
【００４３】
（第５の実施形態）
この発明の第５の実施形態に係る送液装置について図１１及び図１２を参照して説明する。図１１及び図１２は、第５の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。第２〜第４の実施形態と同様に、便宜上、平面図では第２の基板は省略して記載している。図１１の（１）〜（４）及び図１２の（１）〜（３）が平面図であり、図１２の（４）が図１１の（１）に対応する断面図である。これらの図面において液体のある箇所を黒く表示している。
【００４４】
まず、図１２の（４）を用いて第５の実施形態に係る送液装置の構成を説明する。この実施形態に係る送液装置は、その構成要素及び配置はほぼ第３の実施形態と同様であるが、第３の実施形態と比較して、この実施形態に係る液調整部１０３の表面に形成された凹凸形状が感光性の厚膜レジスト等を用いて形成され、第２の基板に配置されている点で相違している。第２の基板は平坦であるので、流路が形成された第１の基板に凹凸形状を形成するよりも作成が容易となる。凹凸形状の作成は、エッチング等によって第２の基板に形成してもよい。また、この凹凸形状は、第３の実施形態と同様に、縦３０μｍ、横３０μｍ、高さ３０μｍの凸状物により形成され、これらの凸状物は、間隔が３０μｍで配置されている。この凹凸形状をなす構造物は、第３の実施形態と同様の高さ、大きさ等が設計すればよい。なお、第５の実施形態に係る送液装置の動作は、第３の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４５】
（第６の実施形態）
この発明の第６の実施形態に係る送液装置について図１３及び図１４を参照して説明する。図１３及び図１４は、第６の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図及び断面図である。第２〜第５の実施形態と同様に、便宜上、平面図では第２の基板は省略して記載している。図１３の（１）〜（４）及び図１４の（１）〜（３）が平面図であり、図１４の（４）が図１３の（１）に対応する断面図である。これらの図面において液体のある箇所を黒く表示している。
【００４６】
まず、図１４の（４）を用いて第６の実施形態に係る送液装置の構成を説明する。この実施形態に係る送液装置は、その構成要素及び配置はほぼ第４の実施形態と同様であるが、第４の実施形態と比較して、液調整部１０３のその表面の表面粗さが粗く形成されている部分が第２の基板である点で相違している。つまり、液調整部１０３のその表面の表面粗さが液調整部１０３以外の流路における表面粗さよりも粗く形成され、液調整部１０３における第２の基板の部分が粗く形成されている。この表面粗さの配置は第４の実施形態と同じに形成され、その設計は、第４の実施形態と同様の表面粗さであればよい。 なお、第６の実施形態に係る送液装置の動作は、第４の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４７】
（第７の実施形態）
この発明の第７の実施形態に係る送液装置について図１５〜図１７を参照して説明する。図１５は、第７の実施形態に係る送液装置を説明するための平面図である。図１６は、第７の実施形態に係る送液装置を構成する基板を説明するための図である。図１７は、第７の実施形態に係る変形例を説明するための平面図である。この送液装置は、いわゆるチップの形態であり、送液チップといわれるものである。
【００４８】
図１５に示すように、第７の実施形態に係る送液装置（送液チップ）には、送液を制御するための制御電極、つまり第１及び第２の開閉バルブ２００５，２００６と、前記液体に含まれる活性物質を検出するための検出電極、つまり検出部２０１２とが形成されている。具体的には、この実施形態に係る送液装置は、流路の端部に第１及び第２の液調整部２００３，２００４が形成され、この第１及び第２の液調整部２００３，２００４に第１及び第２の液体用の受入孔２００１，２００２が第１の基板２１０１に貫通孔を設けて形成されている。また、流路は吸収体２０１４が配置された部分につながり、この部分には吸収体２０１４が配置されている。この吸収体２０１４が配置された部分には、第３の開放孔が第１の基板２１０１に貫通孔を設けて形成されている。また、流路は、第１及び第２の液調整部２００３，２００４に繋がる第１の流路２００９と、第１の流路２００９の中央部にＴ字型につながる第４の流路２００８と、この第４の流路２００８及び吸収体２０１４が配置された部分につながる第２の流路２０１０と、で構成されている。これらの流路のうち、第１の流路２００９の第１及び第２の液調整部２００３，２００４との接合する部分に、第１及び第２の開閉バルブ２００５，２００６が形成され、第２の流路２０１０に検出部２０１２が形成されている。ここで、第４の流路２００８は、第１及び第２の液体用の受入孔２００１，２００２から注入された液体をミキシングする。
【００４９】
また、図１６に示すように、流路及び液調整部、吸収体が第１の基板２１０１に配置され（図１６の（１））、第１及び第２の開閉バルブ２００５，２００６、検出部２０１２が第２の基板２１０２に形成されている（図１６の（２））。第１及び第２の開閉バルブ２００５，２００６、検出部２０１２は、配線に接続され、これらが第２の基板の端部で外部接続端子２０１５に接続されている。図示しないが、第１及び第２の開閉バルブ２００５，２００６、検出部２０１２は配線及び外部接続端子２０１５を介して制御部に接続され、制御部は、前記制御電極に電圧を印加して送液を制御するとともに，前記検出電極から電流を検出して前記活性物質を検出するように構成されている。第１及び第２の開閉バルブ２００５，２００６は、いわゆるエレクトロウエッティング技術を利用したバルブであり、制御部は、バルブ（電極）の電圧を変化させることによってバルブ（電極）上の液体の接触角が変化させ、送液の停止、通過を行う。
【００５０】
この実施形態に係る流路、吸収体、液調整部の構成が第１の実施形態と同様である。 従って、この実施形態においても、液調整部が吸収体の液体吸収力を補助し、液体の流れが継続的に続くだけでなく安定した一定の速度で液体を送液することができる。また、流路の一部分に液調整部があるので、吸収体による送液の圧力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかからない。このため、複数の流路で構成される送液装置であっても、液体がスムーズに流れ、第１及び第２の受入孔から注入された液体を検出部で均一に混合することができる。したがって、正確な測定が可能となる。
なお、図１７に示すように、３枚の基板を重ね合わせることにより、送液装置を形成してもよい。基板２２０１に受入孔、排出孔、吸収体を収納する部分を、基板２２０２に流路を、基板２２０３に開閉バルブ、検出部（電極）、配線、端子をそれぞれ形成して送液装置を形成してもよい。
【００５１】
（第８の実施形態）
この発明の第８の実施形態に係る送液装置について図１８を参照して説明する。図１８は、第８の実施形態に係る液体分析装置の構成を説明するための概念図である。
図１８に示すように、この液体分析装置は、いわゆるハンディ型のマイクロ分析装置であり、携帯可能に構成されている。このハンディ型マイクロ分析装置は、マイクロ分析チップ２３０２と、このマイクロ分析チップを制御する制御用ハンディ機器２３０１とで構成されている。マイクロ分析チップ２３０２は、実施の形態７で説明した送液チップ（送液装置）に対応し、制御用ハンディ機器２３０１は実施の形態７で説明した制御部に対応している。このため、基本的な構成及び動作は第７の実施形態と同じであり、第７の実施形態と相違する部分について説明する。
【００５２】
制御用ハンディ機器２３０１には、実施の形態７で説明した外部接続端子２０１５に接続する端子が設けられ（図示せせず）、マイクロ分析チップ（送液チップ、送液装置）が挿入されるチップ接続口２３０３が設けられている。マイクロ分析チップの外部接続端子２０１５をチップ接続口２３０３に挿入すると、制御用ハンディ機器２３０１内の外部入出力端子とマイクロ分析チップ２３０２の外部接続端子とが電気的に接続される。また、制御用ハンディ機器２３０１には、分析チップの測定結果（被検出物質の量など）を表示することができる表示部２３０４と、測定の開始、停止や、測定パラメータを特定するための様々なデータを入力することのできる入力部２３０５とが設けられている。例えば、入力部２３０５は、タッチパネル構造で構成される。さらに制御用ハンディ機器２３０１には、データを処理することのできるＣＰＵや入力情報および出力情報を処理するＩ／Ｏ論理回路などの情報処理システム（図示しない）が組み込まれている。
【００５３】
このマイクロ分析装置は次のように用いられる。まず、マイクロ分析チップ２３０２を制御用ハンディ機器２３０１に接続し、各種データを入力し、測定開始ボタンを押す。これにより、予めマイクロ分析チップに備えられ、且つ開閉バルブにより流路内への流入が停止されていた試薬液や試料液（被検液）などの溶液が流路内内に順次進入する。これにより各流路内で所定の反応が行われて検出可能物質になり検出部に至り、ここで被検出物質の量に応じた電気信号が発せられる。この電気信号は外部接続端子２０１５から外部に出力される。そして、外部接続端子２０１５から出力された信号は、外部接続端子２０１５と電気的に接続された制御用ハンディ機器の外部入力端子が受け取り、この信号を制御用ハンディ機器に予め格納されたソフト情報に基づいて分析する。これにより、被検出物質の量または種類などを特定することができる。
【００５４】
このハンディ型マイクロ分析装置の制御用ハンディ機器２３０１は、例えば携帯電話やＰＤＡなどの携帯電子機器で構成してもよい。ここでは携帯電話を例に挙げて説明する。例えばコンピュータ機能を備えた携帯電話に、上記したチップ接続口を設け、この携帯電話にマイクロ分析チップから発信されたデータを処理する分析ソフトを格納する。この携帯電話は通常は携帯電話として機能し、必要に応じて制御用ハンディ機器として機能させることができる。そして、例えば、携帯電話にマイクロ分析チップを接続し、携帯電話のボタンにより各種データを入力した後、測定開始ボタンとして設定されたボタンを押す。 これにより、あらかじめマイクロ分析チップに準備され、かつ開閉バルブにより流路内への流入が停止されていた試薬液や被検液などが流路内へ進行する。次いで、分析チップが順次動作して検出部において検出された被検出物質量に応じた電気信号を携帯電話に出力する。携帯電話のコンピュータがこの信号をソフト的に解析し被検出物質の量や種類などを特定する。これを携帯電話のディスプレイに表示する。また、オペレータの指示を受け、その電送機能を利用して解析情報を離れた場所にまで電送する。
【００５５】
（第９の実施形態）
この発明の第９の実施形態に係る送液装置について図１９を参照して説明する。図１９は、第９の実施形態に係る液体分析装置の構成を説明するための概念図である。
図１９に示すように、この液体分析装置は、いわゆる一体型マイクロ分析装置であり、サンプル採取部２４０１、液体流路部２４０２、駆動分析処理部２４０３、入出力論理処理部２４０４および出入力部２４０５が、それぞれ１つの基板に形成され構成されている。
【００５６】
サンプル採取部２４０１は、その内部に毛細管が有する針が配置されており、この針を人体又は試料体に針を刺す等することにより血液や試料を採取するように構成されている。この針は、人体等に針を刺して血液等の体液を抽出するときに痛みが緩和されるので、低侵襲のマイクロプローブを用いるとよい。また、この針とともに、又は針の代わりに、非侵襲型の採取器具を設けてもよい。例えば、皮膚表面の汗、口腔内の唾液、涙や尿等を採取する吸液体を設けるのもよい。
また、液体流路部２４０２としては、実施の形態１〜４の送液装置と同様の流路装置を用いる。このうち、好ましくは実施の形態３で説明した流路装置を用いる。サンプル採取部２４０１に配置されている針の毛細管は液体流路部２４０２の液調整部２４１４と接続され、針に設けられている毛細管の毛細管現象によりサンプルが液調整部に流入するように構成されている。
【００５７】
また、液体流路部２４０２は、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、塩化ビニル等の基板を用いて作成される。液体流路部２４０２に複数の検出部を配置してもよいし、また、複数の流路が配置されてもよい。
【００５８】
駆動分析処理部２４０３は、ＣＰＵ、メモリ、バッテリー（図示せず）等が設けられており、液体流路部２０４２の検出部や後述するＩ／Ｏ論理回路などに接続されている。この実施の形態は、全ての要素を含む一体型であるので、各種測定に対応した開閉バルブコントロールや、測定データの処理等が可能となるように、駆動分析処理部２４０３にＣＰＵやメモリが設けられている。このメモリには、各種測定に対応したバルブコントロールシークエンス情報や、測定データの処理情報が格納されている。
【００５９】
駆動分析処理部２４０３は、予め格納された上記情報に基づいて、測定開始時に開閉バルブを開き試薬液や試料液（被検液）などを流路内に流入させ、検出部が検出された電気信号を処理して、被検出物質の量または種類を特定する。このように、駆動分析処理部２４０３は、マイクロ分析チップを制御し、かつマイクロ分析チップで得た測定データをＩ／Ｏ論理回路（下記）に出力する構成になっている。なお、駆動分析処理部２４０３は、実施の形態７における図１７の蓋基板２１０２と同様に構成することができ、また実施の形態８で記載した駆動制御要素を組み込みことができる。
【００６０】
入出力論理処理部２４０４は、Ｉ／Ｏ論理回路を有し、このＩ／Ｏ論理回路は駆動分析処理部２４０３のＣＰＵに接続されると共に、電気接続線を介して出入力部の各ボタン及び表示部に接続されている。入出力論理処理部２４０４は、駆動分析処理部２４０３のＣＰＵと協働して、Ｉ／Ｏデータを処理し、出入力部のディスプレイ（ＬＣＤ）に測定結果を表示すると共に、出入力部２４０５の入力ボタンで入力された電気信号に基づいてマイクロ分析チップを制御する。なお、この制御には、少なくとも開閉バルブの制御と検出部電極の制御が含まれる。出入力部２４０５には、ＣＰＵに指示を与える入力ボタンとディスプレイ（ＬＣＤ）が設けられている。
【００６１】
なお、ディスプレイはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）に限られるものではなく、有機ＥＬ表示モジュール等であってもよい。このディスプレイは、駆動ドライバー回路をＩ／Ｏ論理回路とＣＰＵが協働し駆動することにより表示動作を行う。表示形式としては、例えば数値表示、グラフ表示、「ある・なし」表示、更には経時変化表示など、多様な表示形式を採用することができる。
【００６２】
出入力部には、図１９に示さないが、外部との入出力を処理する端子、または、無線送受信機を設けることができる。これにより、パソコンやＰＤＡ端末などと接続でき、またネットワーク接続が可能になり、利便性が高まる。
【００６３】
以上のように、実施の形態８の液体分析装置は、サンプルの採取からその測定と出力を一つの装置で行うことができる。特に外部との双方向の情報のやり取りを可能にする無線送受信機を組み込んだマイクロ分析チップ装置によると、例えば自宅で測定した人の健康に関する測定結果を直ちにネットワークを介して病院や健康管理センターなどに電送することができ、これにより、迅速かつ的確な診断や治療に関するアドバイスを受けることが可能になる。小型で利便性に優れたマイクロ分析チップ装置を提供することができる。
【００６４】
（実施例）
主基板への流路１１４用の溝の形成には、金型による樹脂成型方法を用いた。金型は、シリコン基板にフォトリソ法でレジストパターンを形成後、ドライエッチングプロセス法によりエッチングを行って作製した。流路の幅を６００μｍ、液調整部の寸法を５ｍｍ×５ｍｍとし、液調整部に３０μｍ×３０μｍの柱を３０μｍの間隔で配置した。また、作製された金型に型枠を設け、シリコンゴム（ポリジメチルシロキサン、東レダウコーニング社製 ジルポット１８４）を厚みが２ｍｍになるまで流し込み、１００℃、１５分の加熱を行い、硬化させた。硬化後、金型と硬化したシリコンゴムを分離させた。次いで、シリコンゴムを縦２０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚み２ｍｍに整形し、入口孔、出口孔がφ２ｍｍになるようにポンチで貫通孔を開け、第１の基板を作製した。作成した第１の基板の液調整部にTＷＥＥＮ20(ＧＥヘルスケアジャパン（株）製を塗布し、１００℃で５分間乾燥させた。
第２の基板は、厚み６００μｍのテンパックスガラス基板をダイシングソーで縦２５ｍｍ、横１５ｍｍに切断して作製した。吸収体１０６としてＢＥＮＣＯＴ（登録商標。旭化成せんい（株）製）をφ２ｍｍにカットした物を用いた。作製した第１の基板と第２の基板とを貼り合わせ、排出孔に吸収体１０６を充填し、実施例にかかる送液構造体を作製した。
【００６５】
次に、実施例に係る送液装置に液体を流す試験を行った。リン酸緩衝液を滴下すると、毛細管現象により送液構造体内の流路に溶液が入った。次いで、流路内の液体は液調整部へ進入し、吸収体１０６の吸収が行なわれ、入口穴（排気孔）から空気が進入し、流路内の溶液が完全に排出が行なわれた。
また、比較例として、液調整部のない送液構造体を作成した。液調整部以外は、上記の実施例の送液構造体を作製と同様に作製した。さらに、液体を流す実験も実施例と同様の方法で行った。
【００６６】
図２０及び図２１に、その結果を示す。図２０が実施例の結果を示す写真であり、図２１が比較例の結果を示す写真である。図２０において、四角形状の流路は液調整部である。図２０を参照すると、（１）のＡで示す液面が（２）に示すＢの位置に移動し、さらに時間が経過すると、（３）に示す位置まで液面が移動していることがわかる。つまり、空気が進入し、流路１１４内の液が排出される様子が理解できる。これに対し、図２１を参照すると、（１）のＰで示す液面が（２）に示すＱの位置に移動するとともに排出孔側のＲにも液面が生じ逆側から空気が侵入していることがわかる。
以上より、比較例でスムーズに行われなかった液体の流れが、実施例の送液装置では、スムーズに行われていることがわかる。つまり、吸収体が持つ液体吸収力が液調整部により緩和され、流路に強い負圧がかかっていないことがわかる。また、送液装置の液体がスムーズに流れ、この送液装置は流路内に均一な圧力を流路に加えることができ、安定した送液ができることが理解できる。
【００６７】
以上の実施形態で示した種々の特徴は、互いに組み合わせることができる。１つの実施形態中に複数の特徴が含まれている場合、そのうちの１又は複数個の特徴を適宜抜き出して、単独で又は組み合わせて、本発明に採用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０３ 液調整部（液調整流路）
１０６ 吸収体
１１０ 第１の基板（主基板）
１１１ 第２の基板（蓋基板）
１１２ 受入部（受入孔）
１１３ 排出部（排出孔）
１１４ 流路
１３１、１３２、１３４、１３５、１３６、１３７、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、 断面図の位置を示す補助線
１４１ 柱
２０１ 溶液
１５１ 凹凸がある領域
１５２ 表面粗さが粗い領域
１５３ 凹凸がある領域
１５４ 表面粗さが粗い領域
３０１ 流路の高さ
３０２ 液調整部の高さ
３０４ 柱と柱の間隔
３０５ 柱の幅
２００１ 第１開放孔
２００２ 第２開放孔
２００３ 第１液調整部
２００４ 第２液調整部
２００５ 第１開閉バルブ
２００６ 第２開閉バルブ
２００７ ミキサー部
２００８ 第４流路
２００９ 第１隘路
２０１０ 第１流路
２０１１ 第５流路（第２隘路）
２０１２ 検出部
２０１３ 第２流路（第３隘路）
２０１４ 吸液体
２０１５ 外部接続端子
２０１６ 第３流路
２０２０ 第３開放孔
１００３ 液体吸収部
１０１２ 流入口
１０１４ 毛細管状の流路
１０１３ 連絡口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
毛細管状の流路と、
前記流路の一端に液体を受け入れる受入れ部と、
前記流路の他端に配置され、液体を吸収する吸収体と、
前記受入れ部と前記吸収体との間に配置され、受け入れられた液体が毛細管現象により流路の一端から他端へ送液されるときに、その送液の速度を調整する調整部と、
を備える送液装置。
【請求項２】
前記調整部は、受け入れられた液体が前記吸収体に達するまでの間は流路の送液力を増大させ、
前記吸収体に達した後は流路の送液力を低下させるように構成してなる請求項１に記載の送液装置。
【請求項３】
前記調整部が前記流路と前記吸収体とを接続する調整流路を有する請求項１又は２に記載の送液装置。
【請求項４】
前記調整流路はその表面が親水性である請求項３に記載の送液装置。
【請求項５】
前記調整流路はその断面積が前記流路よりも小さい請求項３又は４に記載の送液装置。
【請求項６】
前記調整流路はその表面が凹凸面である請求項３に記載の送液装置。
【請求項７】
前記調整流路はその表面の表面粗さが前記流路の表面粗さよりも粗い請求項３に記載の液体分析装置。
【請求項８】
前記調整流路は、その表面に柱状構造物を備える請求項３又は４に記載の送液装置。
【請求項９】
前記流路は、前記受入れ部と前記調整流路との間に配置され、流路の液体を分析する分析部をさらに有する請求項３〜８の何れか１つに記載の送液装置。
【請求項１０】
前記分析部は、前記分析部への液体の送液を制御する制御電極と、流路の液体の物質を検出する検出電極とを備え、前記制御電極に電圧を印加して送液を制御するとともに、前記検出電極から電流を検出して前記物質を検出する電極制御部をさらに備える請求項８に記載の送液装置。
【請求項１】
毛細管状の流路と、
前記流路の一端に液体を受け入れる受入れ部と、
前記流路の他端に配置され、液体を吸収する吸収体と、
前記受入れ部と前記吸収体との間に配置され、受け入れられた液体が毛細管現象により流路の一端から他端へ送液されるときに、その送液の速度を調整する調整部と、
を備える送液装置。
【請求項２】
前記調整部は、受け入れられた液体が前記吸収体に達するまでの間は流路の送液力を増大させ、
前記吸収体に達した後は流路の送液力を低下させるように構成してなる請求項１に記載の送液装置。
【請求項３】
前記調整部が前記流路と前記吸収体とを接続する調整流路を有する請求項１又は２に記載の送液装置。
【請求項４】
前記調整流路はその表面が親水性である請求項３に記載の送液装置。
【請求項５】
前記調整流路はその断面積が前記流路よりも小さい請求項３又は４に記載の送液装置。
【請求項６】
前記調整流路はその表面が凹凸面である請求項３に記載の送液装置。
【請求項７】
前記調整流路はその表面の表面粗さが前記流路の表面粗さよりも粗い請求項３に記載の液体分析装置。
【請求項８】
前記調整流路は、その表面に柱状構造物を備える請求項３又は４に記載の送液装置。
【請求項９】
前記流路は、前記受入れ部と前記調整流路との間に配置され、流路の液体を分析する分析部をさらに有する請求項３〜８の何れか１つに記載の送液装置。
【請求項１０】
前記分析部は、前記分析部への液体の送液を制御する制御電極と、流路の液体の物質を検出する検出電極とを備え、前記制御電極に電圧を印加して送液を制御するとともに、前記検出電極から電流を検出して前記物質を検出する電極制御部をさらに備える請求項８に記載の送液装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２２】
【図２３】
【図２０】
【図２１】
【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２２】
【図２３】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１１−１６９６９５（Ｐ２０１１−１６９６９５Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３２７９５（Ｐ２０１０−３２７９５）
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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