JP5246167B2 - マイクロチップ及びマイクロチップの送液方法 - Google Patents

マイクロチップ及びマイクロチップの送液方法 Download PDF

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Description

本願発明は液体を送液する微細流路を有するマイクロチップ及びマイクロチップの送液方法に関する。
近年、マイクロマシン技術及び超微細加工技術を駆使することにより、従来の試料調製、化学分析、化学合成などを行うための装置、手段（例えばポンプ、バルブ、流路、センサーなど）を微細化して１チップ上に集積化したシステムが開発されている（例えば特許文献１）。これは、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）とも呼ばれ、マイクロチップといわれる部材に、検体（例えば、検査を受ける被験者の尿、唾液、血液を処理して抽出したＤＮＡ処理した抽出溶液など）と試薬を混合させ、その反応を検出することにより検体の特性を調べる方法である。
マイクロチップは、樹脂材料やガラス材料からなる基体に、フォトリソプロセス（パターン像を薬品によってエッチングして溝を作成する方法）や、レーザ光を利用して溝加工を行い、試薬や検体を流すことができる微細な流路と試薬を蓄える貯留部を設けており、さまざまなパターンが提案されている。
そして、これらマイクロチップを用いて検体の特性を調べる際は、マイクロポンプなどでマイクロチップ内に収容されている試薬や検体等の液体を流路内へ送液することにより、試薬と検体とを反応させて被検出部に導き検出を行う。被検出部では、例えば光学的な検出方法などによって目的物質の検出が行われる。
マイクロチップの流路内に液体を送液する際に、液体中或いは液体と液体の間、に気泡その他の気体が存在する場合に、送液を制御して混合及び液体の反応検出を行うためには、気体を除去することが必要になる場合がある。
このような課題に対して特許文献２では二つの導管を内壁面が疎水性に形成された細管で連通させた微量液体制御機構が開示されている。そして当該微量液体制御機構では、細管が疎水性で形成されていることにより液体の侵入に対しては抵抗するが気体は容易に通過できるように構成されている。そして二つの導管内の圧力差により一方の導管内において液体を任意の位置に制御するものである、そして複数の細管の配置を工夫することにより液体の塊の間に存在する気体を除去することにより二つの液体の塊を混合させている。
特許文献３では同様に疎水性に形成された狭い間隙を有する狭間隙部有するマイクロ液体制御デバイスが開示されている。狭間隙部では気体の通過は容易に行うことができるが、液体はその流路抵抗によりその流れを制御するようにしている。また当該マイクロ液体制御デバイスは、液体を流す流路とその両脇に気体を流す狭間隙部とを平行に配置している。このようにすることにより中央の流路を流れる液体は流路抵抗により両脇の狭間隙部に侵入することはできないため、液体と気体とを安定して流すことができる構成としている。
特開２００４−２８５８９号公報 特開２０００−２７８１３号公報（第５頁、第４図） 特開２００６−１４２２４２号公報
特許文献２に開示されている微量液体制御機構では、細管の流路抵抗により液体の侵入を防止させるものである。このような構成においては二つの導管の圧力差が臨界圧力差△Ｐｃを超えてしまうような場合には導管内の液体は細管を通過してしまうために、液体の位置制御を適正に行えないという問題がある。また二つの液体の塊を混合させるためには細管を複数設ける必要がありそのために流路構成が複雑になるという問題がある。
また特許文献３に開示されているマイクロ液体制御デバイスでは、二つの液体の塊を間の気体を除去して混合させることは可能であるが、構成上、液体の塊の送液は上流側からの液体の送液圧力により行っているために、液体と液体との間に気体を介した送液の場合、混合した液をさらに送ることに関しては何ら記載されていない。
本願発明は上記問題に鑑み、簡単な流路構成であっても、圧力差に依存せずに微細流路内の液体を所定の位置に送液し、かつ二つ以上の液体の塊を混合して所定の位置に送液することが可能なマイクロチップを提供することを目的とする。
上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。
（１）微細流路と、前記微細流路の流路中に、前記微細流路を送液された液体を一時的に貯留する中間貯留部と、を有するマイクロチップであって、
前記中間貯留部は、内壁面が撥水性である側道路を備え、かつ該中間貯留部の容量Ｖｓが該中間貯留部に送液される液体の総量よりも小さく、
前記側道路は、該中間貯留部に対する上流側の微細流路と該中間貯留部に対する下流側の微細流路とを連通し、断面積が前記微細流路の断面積よりも小さいことを特徴とするマイクロチップ。
（２）前記中間貯留部に送液される液体は気泡又は気体とともに、前記中間貯留部までの前記微細流路を送液されることを特徴とする（１）に記載のマイクロチップ。
（３）前記中間貯留部に送液される液体は、少なくとも２種類以上の異なる液体であり、
前記中間貯留部までは該液体の間に気体を介した非接触状態で前記微細流路を送液されることを特徴とする（１）または（２）に記載のマイクロチップ。
（４）前記中間貯留部に送液される液体のうちで最も上流側の液体を含まない液体の総量は容量Ｖｓよりも小さいことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載のマイクロチップ。
（５）微細流路と、前記微細流路の流路中に、前記微細流路を送液された液体を一時的に貯留し、容量Ｖｓが送液される液体の総量よりも小さく、かつ内壁面が撥水性である側道路を備えた中間貯留部と、を有し該中間貯留部に対する上流側の微細流路と該中間貯留部に対する下流側の微細流路とを連通し、断面積が前記微細流路の断面積よりも小さい前記側道路であるマイクロチップの送液方法であって、
前記上流側の微細流路に、少なくとも２塊以上の液体を配置する初期工程と、
前記微細流路内に下流側への送液圧力を付与することにより配置した前記液体を前記中間貯留部に送液して貯留する貯留工程と、
前記微細流路内に配置した全ての液体を前記中間貯留部に送液することにより前記側道路の下流側端部を送液した液体で充填する充填工程と、
前記中間貯留部に貯留した液体を前記下流側の微細流路に送液する送液工程と、
を有することを特徴とするマイクロチップの送液方法。
（６）微細流路と、前記微細流路の流路中に、前記微細流路を送液された液体を一時的に貯留し、容量Ｖｓが送液される液体の総量よりも小さく、かつ内壁面が撥水性である側道路を備えた中間貯留部と、を有し該中間貯留部に対する上流側の微細流路と該中間貯留部に対する下流側の微細流路とを連通し、断面積が前記微細流路の断面積よりも小さい前記側道路であるマイクロチップの送液方法であって、
前記上流側の微細流路に、少なくとも２種類以上の異なる液体を該液体間に気体を介した非接触状態で配置する初期工程と、
前記微細流路内に下流側への送液圧力を付与することにより配置した前記液体を順次前記中間貯留部に送液して貯留する貯留工程と、
前記微細流路内に配置した全ての液体を前記中間貯留部に送液することにより前記側道路の下流側端部を送液した液体で充填する充填工程と、
前記中間貯留部に貯留した液体を前記下流側の微細流路に送液する送液工程と、
を有することを特徴とするマイクロチップの送液方法。
（７）前記中間貯留部に送液される液体のうちで最も上流側の液体を含まない液体の総量は容量Ｖｓよりも小さいことを特徴とする（５）または（６）に記載のマイクロチップの送液方法。
本発明によれば、簡単な流路構成であっても、圧力差に依存せずに微細流路内の液体を所定の位置に送液し、かつ二つ以上の液体の塊を混合して所定の位置に送液することが可能なマイクロチップを提供することが可能となる。
また、液体に気泡あるいは気体が混在した状態であっても中間貯留部で、気泡あるいは気体を除去してから、下流側に送液することが可能となる。
本実施形態に係るマイクロチップを用いるマイクロチップ分析システム８の外観図である。 本実施形態に係るマイクロチップを用いるマイクロチップ分析システム８の概略斜視図である。 本実施形態に係るマイクロチップを用いるマイクロチップ分析システム８の構成図である。 本実施形態に係るマイクロチップ１の一例を示すものである。 図５（ａ）は中間貯留部１３９周辺の上面図、図５（ｂ）は中間貯留部１３９周辺の断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 図６（ａ）は中間貯留部１３９の下流側出口周辺の上面図、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。 中間貯留部１３９周辺の中央断面の斜視図である。 微細流路ｒ１に配置させた複数の異なる液体を中間貯留部１３９へ送液する手順を説明する図である。図８（ａ）は初期工程、図８（ｂ）は貯留工程、図８（ｃ）は充填工程、図８（ｄ）は送液工程を説明する図である。
符号の説明
１ マイクロチップ
５ マイクロポンプ
６ ポンプ接続部
ｇ 上流開口部
ｉ 注入孔
１３９ 中間貯留部
１３９ｍ 主部
１３９ｓ 側道路
ｅ 下流側端部
ＣＮ 連通部
１４８ 検出部
１６０ 廃液部
７０ 駆動液タンク
本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
［分析システムの装置構成］
図１は、本実施形態に係るマイクロチップを用いるマイクロチップ分析システム８の外観図である。マイクロチップ分析システム８は、マイクロチップ１に予め注入された検体と試薬とを自動的に反応させ、反応結果を自動的に出力する装置である。
マイクロチップ分析システム８の筐体８２には、マイクロチップ１を装置内部に挿入するための挿入口８３、表示部８４、メモリカードスロット８５、プリント出力口８６、操作パネル８７、外部入出力端子８８が設けられている。
検査担当者は、図１の矢印方向にマイクロチップ１を挿入し、操作パネル８７を操作して検査を開始させる。マイクロチップ分析システム８の内部では、マイクロチップ１内の反応の検査が自動的に行われ、検査が終了すると表示部８４に結果が表示される。検査結果は操作パネル８７の操作により、プリント出力口８６よりプリントを出力したり、メモリカードスロット８５に挿入されたメモリカードに記憶したりすることができる。また、外部入出力端子８８から例えばＬＡＮケーブルを使って、パソコンなどにデータを保存することができる。検査終了後、検査担当者はマイクロチップ１を挿入口８３から取り出す。
図２は、本実施形態に係るマイクロチップを用いるマイクロチップ分析システム８の概略斜視図であり、図３は構成図である。図２及び図３においては、マイクロチップが図１に示す挿入口８３から挿入され、セットが完了している状態を示している。
マイクロチップ分析システム８は、マイクロチップ１に予め注入された検体及び試薬を送液するための駆動液Ｌ０を貯留する駆動液タンク７０、マイクロチップ１に駆動液Ｌ０を供給するためのマイクロポンプ５、マイクロポンプ５とマイクロチップ１とを駆動液Ｌ０が漏れないように接続するポンプ接続部６、マイクロチップ１の必要部分を温調する温度調節ユニット３、マイクロチップ１をずれないように温度調節ユニット３及びポンプ接続部６に密着させるためのチップ押圧板２、チップ押圧板２を昇降させるための押圧板駆動部２１、マイクロチップ１をマイクロポンプ５に対して精度良く位置決めする規制部材２２、マイクロチップ１内の検体と試薬との反応状態等を検出する光検出部４（４ａ及び４ｂ）、等を備えている。
チップ押圧板２は、初期状態においては、図３に示す位置より上方に退避している。これにより、マイクロチップ１は矢印Ｘ方向に挿抜可能であり、検査担当者は挿入口８３（図１参照）から規制部材２２に当接するまでマイクロチップ１を挿入する。その後、チップ押圧板２は、押圧板駆動部２１により下降してマイクロチップ１に当接し、マイクロチップ１の下面が温度調節ユニット３及びポンプ接続部６に密着される。
温度調節ユニット３は、マイクロチップ１と対向する面にペルチェ素子３１及びヒータ３２を備え、マイクロチップ１がマイクロチップ分析システム８にセットされたときに、ペルチェ素子３１及びヒータ３２がマイクロチップ１に密着するようになっている。試薬が収容されている部分をペルチェ素子３１で冷却して試薬が変性しないようにしたり、検体と試薬とを合流させて反応させる中間貯留部１３９をヒータ３２で加熱して反応を促進させたりする。
発光部４ａ及び受光部４ｂから構成される光検出部４では、例えば水銀ランプからなる発光部４ａからの光を特定領域の波長の光を通過させる励起フィルタを介して励起光としてマイクロチップ１に照射し、マイクロチップ１の検出部１４８に存在する蛍光物質から発せられた蛍光を透過させて当該透過光を受光部４ｂにより検出する。受光部４ｂはチップ押圧板２の内部に一体的に設けられている。発光部４ａ及び受光部４ｂは、図３に示すマイクロチップ１の検出部１４８に対向するように設けられている。
以下は、圧電素子を用いたマイクロポンプの例について説明するが、これに限られずシリンジポンプ、ダイヤフラム型のマイクロポンプ、電気浸透流ポンプなどを用いてもよい。
マイクロポンプ５は、ポンプ室５２、ポンプ室５２の容積を変化させる圧電素子５１、ポンプ室５２のマイクロチップ１側に位置する第１絞り流路５３、ポンプ室の駆動液タンク７０側に位置する第２絞り流路５４、等から構成されている。第１絞り流路５３及び第２絞り流路５４は絞られた狭い流路となっており、また、第１絞り流路５３は第２絞り流路５４よりも長い流路となっている。
駆動液Ｌ０を順方向（マイクロチップ１に向かう方向）に送液する場合には、まず、ポンプ室５２の容積を急激に減少させるように圧電素子５１を駆動する。そうすると、短い絞り流路である第２絞り流路５４において乱流が発生し、第２絞り流路５４における流路抵抗が長い絞り流路である第１絞り流路５３に比べて相対的に大きくなる。これにより、ポンプ室５２内の駆動液Ｌ０は、第１絞り流路５３の方に支配的に押し出され送液される。次に、ポンプ室５２の容積を緩やかに増加させるように圧電素子５１を駆動する。そうすると、ポンプ室５２内の容積増加に伴って駆動液Ｌ０が第１絞り流路５３及び第２絞り流路５４から流れ込む。このとき、第２絞り流路５４の方が第１絞り流路５３と比べて長さが短いので、第２絞り流路５４の方が第１絞り流路５３と比べて流路抵抗が小さくなり、ポンプ室５２内には第２絞り流路５４の方から支配的に駆動液Ｌ０が流入する。以上の動作を圧電素子５１が繰り返すことにより、駆動液Ｌ０が順方向に送液されることになる。
一方、駆動液Ｌ０を逆方向（駆動液タンク７０に向かう方向）に送液する場合には、まず、ポンプ室５２の容積を緩やかに減少させるように圧電素子５１を駆動する。そうすると、第２絞り流路５４の方が第１絞り流路５３と比べて長さが短いので、第２絞り流路５４の方が第１絞り流路５３と比べて流路抵抗が小さくなる。これにより、ポンプ室５２内の駆動液Ｌ０は、第２絞り流路５４の方に支配的に押し出され送液される。次に、ポンプ室５２の容積を急激に増加させるように圧電素子５１を駆動する。そうすると、ポンプ室５２内の容積増加に伴って駆動液Ｌ０が第１絞り流路５３及び第２絞り流路５４から流れ込む。このとき、短い絞り流路である第２絞り流路５４において乱流が発生し、第２絞り流路５４における流路抵抗が長い絞り流路である第１絞り流路５３に比べて相対的に大きくなる。これにより、ポンプ室５２内には第１絞り流路５３の方から支配的に駆動液Ｌ０が流入する。以上の動作を圧電素子５１が繰り返すことにより、駆動液Ｌ０が逆方向に送液されることになる。また圧電素子５１への駆動電圧を変更することにより駆動液Ｌ０の送液圧力を変更することが可能である。
ポンプ接続部６は、必要なシール性を確保して駆動液の漏出を防止するために、ポリテトラフルオロエチレン、シリコン樹脂などの柔軟性（弾性、形状追随性）をもつ樹脂によって密着面が形成されることが好ましい。このような柔軟性を有する密着面は、例えばマイクロチップの構成基材自体によるものであってもよく、また、ポンプ接続部６における流路開口の周囲に貼着された柔軟性を有する別途の部材によるものであってもよい。
［マイクロチップ１の構成］
図４は、本実施形態に係るマイクロチップ１の一例を示すものである。同図においてはシート状の被覆基板が取り外された状態での微細流路ｒ及び中間貯留部１３９の主要部の配置を模式的に示している。
マイクロチップ１には、撥水性（疎水性ともいう）の基材を用いて、液状の試薬と同じく液状の検体（試料）をマイクロチップ１上で混合・反応させるための微細流路ｒ及び流路エレメントが配設されている。このような基材の材質として、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、フルオロカーボン、飽和環状ポリオレフィンなどの樹脂が例示される。中でもポリスチレンは、透明性、機械的特性及び成型性に優れて微細加工がしやすく、溝形成基板の形成材料として好ましい。また不図示のシート状の被覆基板にも同様に撥水性の基材を用いている。
微細流路ｒはマイクロメーターオーダーで形成されており、例えば、幅ｗは数十〜数百μｍ、好ましくは５０〜３００μｍで、高さｈは２５〜１０００μｍ程度、好ましくは５０〜３００μｍである。
ｇは、マイクロチップ１の一方の面から外部へ解放された上流開口部である。この上流開口部ｇはポンプ接続部６を介してマイクロチップ１をマイクロポンプ５に重ね合わせて接続した際に、マイクロポンプ５の接続面に設けられた流路開口と位置合わせされてマイクロポンプ５に連通される。そして当該上流開口部ｇから送液を行うための駆動液Ｌ０が注入される。なお、上流開口部ｇは複数設けても良い。
ｉ（ｉ１乃至ｉ５）は試薬或いは検体等の液体（以下、単に液体ともいう）を注入する注入孔であり、マイクロチップ１の上方の面から外部へ解放された開口となっている。各注入孔（ｉ１乃至ｉ５）には上流開口部ｇを開口した状態で液体を注入する。注入された液体は、近傍の上流開口部ｇに向かって微細流路を送られることになる。同図に示す本実施形態においては、下流側の注入孔ｉ５から上流側の注入孔ｉ１まで順番に液体を注入する。注入した当該液体は、中間貯留部１３９よりも上流側の微細流路ｒ１に貯留させておく。液体注入時には、上流開口部ｇ及び注入孔ｉ１乃至ｉ５が開いており、試薬注入後に注入孔ｉ１乃至ｉ５のみを封止する。そして上流開口部ｇに連通するマイクロポンプ５から送り込まれる駆動液Ｌ０により空気或いは不活性ガス等の気体を間に介して試薬或いは検体等の液体に送液圧力が付与されることにより、当該液体は微細流路ｒ内を送液される。
ここで図５乃至図７に基づいて中間貯留部１３９の構成について説明する。図５は、図４に示したマイクロチップの中間貯留部１３９周辺の拡大図であり、図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は断面図、図５（ｃ）はＡ−Ａ断面図である。図６は、中間貯留部１３９の下流側出口周辺の拡大図であり、図６（ａ）は上面図、図６（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。図７は中間貯留部１３９の中央断面の斜視図である。
図５乃至図７に示すように、中間貯留部１３９は、主部１３９ｍと側道路１３９ｓから構成される。そして側道路１３９ｓは、上流側の微細流路ｒ１と下流側の微細流路ｒ２に連通部ＣＮで連通している。同図に示す例では中間貯留部１３９の主部１３９ｍの両脇にそれぞれ一つずつの側道路１３９ｓを設けているが、これに限らず片方のみに側道路１３９ｓを設けるようにしてもよい。
同図に示す実施形態においては、側道路１３９ｓと微細流路ｒとは上面の位置は同じであるが、その高さ（深さ）及び幅を異ならしている。側道路１３９ｓは幅が２５０μｍ、高さ（深さ）１００μｍの矩形形状でありその断面積は２５×１０−９ｍ２である。微細流路ｒ１、ｒ２は幅が３００μｍ、高さが２５０μｍの矩形形状であり、その断面積は７５×１０−９ｍ2である。つまり側道路１３９ｓの断面積は、上流側の微細流路ｒ１よりも断面積が小さくなるように形成されている。なお、側道路１３９ｓの断面積をさらに狭くして幅２５０μｍ、高さ５０μｍとしてもよい。
また不図示の上面に貼り付ける被覆基板、及び側道路１３９ｓの内壁面ｓ１、ｓ２は共に撥水性の材質でその表面が形成されている。このように上流側の微細流路ｒ１よりも断面積を小さくし、かつ撥水性の材質で形成していることから微細流路ｒ１に比べて側道路１３９ｓの流路抵抗は非常に大きい。つまり側道路１３９ｓは、液体はその通過が困難であるが、気体は容易に通過可能としている。
［中間貯留部１３９の容積］
中間貯留部１３９は全体の長さが４０００μｍである。主部１３９ｍは最も断面積が大きい平坦な底面部において（図５（ｃ）を参照）幅が１５００μｍで高さが１５００μｍであり、微細流路ｒよりも、幅及び高さを共に大きくしている。また平坦部の長さは２０００μｍである。このような形状であることから主部１３９ｍの容積（容量）は約７．３μｌである。なお、中間貯留部１３９の主部１３９ｍの高さを微細流路ｒ１と同じ高さの２５０μｍとして幅方向のみを広げた形状としてもよい。このようにすることによりマイクロチップを単純な形状とすることができる。
また中間貯留部１３９に送液する液体の総量は当該容積Ｖｓを上回る、つまり容積Ｖｓは液体の総量よりも小さくなるようにしている。このように設定する理由については後述する。また本願においては、中間貯留部とは、側道路の上流側端部及び下流側端部に挟まれた領域のことである。上流側から搬送された液体は、当該領域に一時的に貯留される。
［送液方法］
図８は、微細流路ｒ１に配置させた複数の異なる液体を中間貯留部１３９へ送液する手順を説明する図である。
図８（ａ）は「初期工程」の状態を示す図であり、注入孔ｉ１乃至ｉ５からそれぞれ異なる種類の液体Ｌ１〜Ｌ５あるいは同種の液体の塊である液体Ｌ１乃至Ｌ５、を注入させた状態を示す図である。前述のとおり注入孔ｉ１乃至ｉ５は、液体を注入した後は封止されている。そしてそれぞれの液体Ｌ１〜Ｌ５の間には、空気ａｉｒを介しているので隣接する液体間では非接触状態が保たれるので、それぞれの液体は同図に示す初期配置においては混ざり合うことはない。また液体Ｌ１〜Ｌ５の液体の総量は中間貯留部１３９の容量Ｖｓよりも大きくしている。
［液体の体積］
ここで「中間貯留部に送液される液体の総量」について説明する。ここでいう液体の総量とは、中間貯留部１３９に送液される液体の量のことであり、各注入孔ｉ１乃至ｉ５から注入された液体のうち、微細流路ｒ１に貯留されているものである。つまり液体Ｌ１〜Ｌ５の総量である。配置している液体Ｌ１の量は微細流路ｒ１内に３μｌであり、同様に液体Ｌ２〜Ｌ５の量は１．５μｌである。よって最も上流側の液体Ｌ１を含まない液体（Ｌ２〜Ｌ５）の総量は６μｌである。そして全ての液体を加えた総量は９μｌとしている。このことから前者の体積は中間貯留部１３９の容積Ｖｓの７．３μｌを下回っており、これに最も上流側の液体Ｌ１を加えることにより、加えた後の液体Ｌの総量は中間貯留部１３９の容積Ｖｓを上回るようになる。つまり、中間貯留部１３９へ送液される全ての液体の総量Ｌ（Ｌ１〜Ｌ５）は中間貯留部の容量Ｖｓよりも大きく、最も上流側の液体Ｌ１を含まない液体の総量（Ｌ２〜Ｌ５）は、容量Ｖｓよりも小さい。
図８（ｂ）は中間貯留部１３９へ液体を送液する「貯留工程」を説明する図である。上流開口部ｇからマイクロポンプ５により駆動液Ｌ０を注入させることにより送液を行う。駆動液Ｌ０の送液圧力により間に空気ａｉｒを介した状態で、微細流路ｒ１内に配置させていた液体Ｌ１〜Ｌ５は中間貯留部１３９に送液される。送液される液体の先端が中間貯留部１３９に侵入した時点では、側道路１３９ｓと微細流路ｒ１の連通部ＣＮ（あるいは、側道路１３９ｓの上流側端部）は、当該液体でふさがれているために、液体の後方にある空気ａｉｒは側道路１３９ｓを通過することはできない。送液される液体の後端が側道路１３９ｓと微細流路ｒ１の連通部ＣＮを通過した時点で、前述の連通部ＣＮは開放されるので当該液体の後方にある空気は液体を追い越して下流側の微細流路ｒ２の方に抜けて行く。つまり液体Ｌ１〜Ｌ５の間に存在していた空気ａｉｒを取り除いた状態で中間貯留部１３９においてそれぞれの液体Ｌ１〜Ｌ５を合流させることができる。またこのような構成とすることで空気ａｉｒによる送液圧力が増大しても、その送液圧力に依存せずに液体Ｌ１〜Ｌ５を中間貯留部１３９で停止させることが可能である。
図８（ｂ）に示す状態では、初期配置で微細流路ｒ１の中間貯留部１３９側（下流側）に配置されていた液体Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５は中間貯留部１３９（主部１３９ｍ）で混ざり合った状態となっている。なお、前述のように中間貯留部１３９は側道路１３９ｓの上流側端部と下流側端部ｅとに挟まれた領域である。同図に示すように中間貯留部１３９の内部において側道路１３９ｓの上流側端部を境界とし、当該境界を基点としてこれよりも下流側に向かって搬送された液体は除々に溜まってゆく。
図８（ｃ）は「充填工程」を説明する図である。同図においては全ての液体Ｌ（Ｌ１〜Ｌ５）を中間貯留部１３９に送液されて、混ざり合った状態となっている。前述のとおり「全ての液体Ｌ（Ｌ１〜Ｌ５）の総量は、中間貯留部１３９の容積Ｖｓを上回る」ように設定していることから中間貯留部１３９の上流側及び下流側の連通部ＣＮは共に送液された液体Ｌ（Ｌ１〜Ｌ５）で充填されている。特に、微細流路１３９ｓの下流側端部ｅが送液された液体Ｌで塞がれている。このような状態では微細流路ｒ１から側道路１３９ｓを通り、側道路１３９ｓの下流側端部ｅから微細流路ｒ２に空気ａｉｒが抜けることはできなくなり、中間貯留部１３９の液体Ｌ（Ｌ１〜Ｌ５）を追い越すことができなくなる。つまり空気ａｉｒを介した駆動液Ｌ０による送液圧力が再び、液体Ｌ（Ｌ１〜Ｌ５）に付与されるようになる。
図８（ｄ）は「送液工程」を説明する図である。同図においては再びマイクロポンプを駆動させて駆動液Ｌ０により空気ａｉｒを介して液体Ｌ（Ｌ１〜Ｌ５）に送液圧力を付与して下流側の検出部１４８に送液する。押し出された液体Ｌ（Ｌ１〜Ｌ５）は検出部１４８で反応を光学的に検出され、検査工程が終了する。
なお、図８に示す例においては同じ種類の液体Ｌ１〜Ｌ５の間に気体を介して配置させた例について説明したが、これに限られず、一塊りの液体であって「意図せずに気泡あるいは気体が混在した場合」であってもよい。このような場合においても当該液体を気体又は気泡とともに中間貯留部１３９に送液することにより、当該中間貯留部１３９で、意図せずに液体に混在してしまった気泡あるいは気体を除去することができる。なおこのような場合には、中間貯留部１３９に一塊りとして送液される搬送される液体の量が、中間貯留部１３９の容量Ｖｓを上回った時点で、下流側に送液されることになる。ここで「意図せずに気泡あるいは気体が混在した場合」とは、例えば液体の温度が上昇したり圧力が低下したりすることにより液中に溶存している酸素等の気体が開放されて気泡となる場合や、液体を微細流路に注入する際に気体が混在した場合などである。
本実施形態によれば、簡単な流路構成であっても、圧力差に依存せずに微細流路内の液体を所定の位置に送液し、かつ二つ以上の液体の塊を混合して所定の位置に送液することが可能なマイクロチップを提供することが可能となる。また駆動液Ｌ０と液体Ｌ（Ｌ１〜Ｌ５）を、空気ａｉｒを介して非接触で送液させることができるので、駆動液Ｌ０の選定を検査への影響を考慮せずに行うことが可能となる。

Claims (7)

  1. 微細流路と、前記微細流路の流路中に、前記微細流路を送液された液体を一時的に貯留する中間貯留部と、を有するマイクロチップであって、
    前記中間貯留部は、内壁面が撥水性である側道路を備え、かつ該中間貯留部の容量Ｖｓが該中間貯留部に送液される液体の総量よりも小さく、
    前記側道路は、該中間貯留部に対する上流側の微細流路と該中間貯留部に対する下流側の微細流路とを連通し、断面積が前記微細流路の断面積よりも小さいことを特徴とするマイクロチップ。
  2. 前記中間貯留部に送液される液体は気泡又は気体とともに、前記中間貯留部までの前記微細流路を送液されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロチップ。
  3. 前記中間貯留部に送液される液体は、少なくとも２種類以上の異なる液体であり、
    前記中間貯留部までは該液体の間に気体を介した非接触状態で前記微細流路を送液されることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロチップ。
  4. 前記中間貯留部に送液される液体のうちで最も上流側の液体を含まない液体の総量は容量Ｖｓよりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロチップ。
  5. 微細流路と、前記微細流路の流路中に、前記微細流路を送液された液体を一時的に貯留し、容量Ｖｓが送液される液体の総量よりも小さく、かつ内壁面が撥水性である側道路を備えた中間貯留部と、を有し該中間貯留部に対する上流側の微細流路と該中間貯留部に対する下流側の微細流路とを連通し、断面積が前記微細流路の断面積よりも小さい前記側道路であるマイクロチップの送液方法であって、
    前記上流側の微細流路に、少なくとも２塊以上の液体を配置する初期工程と、
    前記微細流路内に下流側への送液圧力を付与することにより配置した前記液体を前記中間貯留部に送液して貯留する貯留工程と、
    前記微細流路内に配置した全ての液体を前記中間貯留部に送液することにより前記側道路の下流側端部を送液した液体で充填する充填工程と、
    前記中間貯留部に貯留した液体を前記下流側の微細流路に送液する送液工程と、
    を有することを特徴とするマイクロチップの送液方法。
  6. 微細流路と、前記微細流路の流路中に、前記微細流路を送液された液体を一時的に貯留し、容量Ｖｓが送液される液体の総量よりも小さく、かつ内壁面が撥水性である側道路を備えた中間貯留部と、を有し該中間貯留部に対する上流側の微細流路と該中間貯留部に対する下流側の微細流路とを連通し、断面積が前記微細流路の断面積よりも小さい前記側道路であるマイクロチップの送液方法であって、
    前記上流側の微細流路に、少なくとも２種類以上の異なる液体を該液体間に気体を介した非接触状態で配置する初期工程と、
    前記微細流路内に下流側への送液圧力を付与することにより配置した前記液体を順次前記中間貯留部に送液して貯留する貯留工程と、
    前記微細流路内に配置した全ての液体を前記中間貯留部に送液することにより前記側道路の下流側端部を送液した液体で充填する充填工程と、
    前記中間貯留部に貯留した液体を前記下流側の微細流路に送液する送液工程と、
    を有することを特徴とするマイクロチップの送液方法。
  7. 前記中間貯留部に送液される液体のうちで最も上流側の液体を含まない液体の総量は容量Ｖｓよりも小さいことを特徴とする請求項５または６に記載のマイクロチップの送液方法。
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