JP5825344B2 - マイクロチップ送液システム - Google Patents

Description

本発明は、マイクロチップ送液システムに関し、詳しくは、抗原抗体反応を利用した生体物質の検査・分析などに好適に用いられるマイクロチップ送液システムに関する。

従来より、極微少な物質の検出を行う場合において、物質の物理的現象を応用することでこのような物質の検出を可能とした様々な検体検出装置が用いられている。

このような検体検出装置の一つとしては、ナノメートルレベルなどの微細領域中で電子と光とが共鳴することにより、高い光出力を得る現象（表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ；Surface Plasmon Resonance）現象）を応用し、例えば生体内の極微少なアナライトの検出を行うようにした表面プラズモン共鳴装置（以下ＳＰＲ装置とする）が挙げられる。

また、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）現象を応用した表面プラズモン励起増強蛍光分光法（ＳＰＦＳ；Surface Plasmon-field enhanced Fluorescence Spectroscopy）の原理に基づき、ＳＰＲ装置よりもさらに高精度にアナライト検出を行えるようにした表面プラズモン増強蛍光分光測定装置（以下、ＳＰＦＳ装置とする）も、このような検体検出装置の一つである。

ところで、上述のような検体検出装置では、検出対象となるアナライト（抗原）を含有してなる検体液を予め用意しておき、これを微細流路に送液することで、微細流路内に設けられた反応場に固定されている抗体でアナライト（抗原）を捕捉するようになっている。なお、このような検体検出装置には、通常、微細流路内に検体液を送液するためのマイクロチップ送液システムが備えられている。

このようなマイクロチップ送液システムとしては、検体液が一回だけ反応場を通過するように構成された、いわゆるワンパス型と呼ばれるもののほかに、検体液を往復させて繰り返し反応場を通過させるように構成された、いわゆる往復型と呼ばれるものがある（例えば特許文献１，２を参照のこと）。

図１１は、従来の往復型のマイクロチップ送液システムを示した概略図である。

この従来のマイクロチップ送液システム１００は、図１１に示したように、微細流路１１０と、この微細流路１１０と接続されている一方側流通路１３２および他方側流通路１３４と、マイクロポンプ１４０とから構成されている。

微細流路１１０の内部には、反応場１２２が形成されている検出領域１２０が形成されている。また、微細流路１１０の一方側の端部には第１の流出入孔１１２が形成されており、この第１の流出入孔１１２を介して、微細流路１１０と上述した一方側流通路１３２が通液可能に接続されている。また同様に、微細流路１１０の他方側の端部には第２の流出入孔１１４が形成されており、この第２の流出入孔１１４を介して、微細流路１１０と上述した他方側流通路１３４が通液可能に接続されている。

また、一方側流通路１３２の上端部には、上述したマイクロポンプ１４０が接続されている。そして、このマイクロポンプ１４０を稼動させることで、図１２に示したように、一方側流通路１３２に収容されている検体液１３６を、微細流路１１０および他方側流通路１３４に向けて送液することができるようになっている。

また、このマイクロポンプ１４０は、一方側流通路１３２の空気を吸引することで、上述した送液方向とは逆の向きにも検体液１３６を送液することができるようになっている。すなわち、図１３に示したように、一方側流通路１３２から他方側流通路１３４へと送液され、他方側流通路１３４に収容されている検体液１３６を、微細流路１１０および一方側流通路１３２に向けて送液することができるようになっている。

このように構成されている従来の往復型のマイクロチップ送液システム１００にあっては、マイクロポンプ１４０の送液方向を繰り返し反転させることで、検体液１３６が検出領域１２０を繰り返し通過するようになっている。したがって、検体液１３６が少量の場合であっても、比較的効率よく、反応場１２２に所望量のアナライトを捕捉させることができるようになっている。

特開２００６−９０９８５号公報 特開２００５−１３４３７２号公報 国際公開ＷＯ２０１１／０２７８５１号公報

しかしながら、上述した従来の往復型のマイクロチップ送液システム１００は、図１２や図１３に示したように、検体液１３６の液量が少ない場合には、検体液１３６が検出領域１２０を通過した後に、検出領域１２０が空気に曝されてしまう。このため、その反応場１２２に固定されている抗体の活性が低下したり、抗体に気泡が付着したりして、反応効率が低下することがあった。

特に、上述した特許文献１のマイクロチップ送液システムにあっては、検体液１３６の間に積極的に空気を介在させて送液するものであるため、このような問題が顕著に発生するものであった。

また、上述した特許文献２のマイクロチップ送液システムでは、所定の時間単位でマイクロポンプ１４０の送液方向を切り換えるものであり、この送液方向を切り換える時間を適当に設定することで、検出領域１２０に空気が浸入しないようにすることも考えられる。しかしながら、このように送液時間の設定によって送液方向の切り換えを制御しようとした場合には、微細流路１１０や一方側流通路１３２，他方側流通路１３４の内部にある空気がダンパーとなって検体液１３６を止めて送液方向を切り換えるのに時間がかかり、送液方向を切り換えて再び送液を開始するタイミングにずれが生じる。このため、徐々に検体液１３６の往復位置が、検出領域１２０からずれてしまうことがあった。

このような問題に対処するため、本出願人らは先に出願した発明において、図１４に示したように、一方側流通路１３２および他方側流通路１３４のそれぞれに、検体液１３６の液位を確認するための液位確認センサー１４２，１４４を設置し、検体液１３６が所定の液位に達した場合に、マイクロポンプ１４０の送液方向を切り換えるように構成したマイクロチップ送液システムを提案している（特許文献３）。

しかしながら、この特許文献３のマイクロチップ送液システムであっても、検体液１３６が少量の場合には、液位確認センサー１４２，１４４によって検体液１３６の液位が検知されて送液方向が切り換えられる前に、検出領域１２０が空気に曝されてしまう。この問題を解消するには、液位確認センサー１４２，１４４を微細流路１１０の検出領域１２０に出来るだけ近い位置に設置する必要がある。しかしながら、微細流路１１０に液位確認センサー１４２，１４４を設置することは、設置スペース面から困難であるほか、マイクロチップ送液システムをＳＰＲ装置やＳＰＦＳ装置などの検体検出装置に用いる場合において、その検体検出の妨げとなる恐れがある。

本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされた発明であって、検体液が少量であっても、検出領域に空気が浸入することなく、検体液を往復送液することができ、したがって、バラツキが小さく高精度での検体検出が可能なマイクロチップ送液システムを提供することを目的としている。

本発明は、上述したような従来技術の課題を解決するために発明されたものであって、
本発明のマイクロチップ送液システムは、
特定の抗原と反応する抗体が固定された反応場が形成されている検出領域を有する微細流路を少なくとも備えてなる流路アッセンブリと、
前記流路アッセンブリと接続されるとともに、前記特定の抗原を含む検体液を往復送液するマイクロポンプと、を少なくとも備え、
前記マイクロポンプが検体液を往復送液することにより、送液された検体液が前記検出領域を繰り返し通過するように構成されたマイクロチップ送液システムであって、
前記マイクロチップ送液システムは、マイクロポンプからの送液量を計測する送液量計測手段と、マイクロポンプの送液方向を反転させる送液方向制御手段と、を備えており、
前記流路アッセンブリ内に検体液が充填され、前記検出領域を含む流路アッセンブリの一部区間が検体液によって満たされている状態において、前記マイクロポンプによって検体液を往復送液する際に、
前記送液量計測手段によってマイクロポンプからの送液量を計測し、計測された送液量が予め設定された送液量に達した場合には、前記送液方向制御手段によって送液方向を反転させることで、前記検出領域が検体液に満たされた状態のまま、送液された検体液が検出領域を繰り返し通過するように構成されていることを特徴とする。

このように、マイクロポンプからの送液量によって送液方向を制御するように構成すれば、微細流路に液位確認センサーなどを設置せずとも、検出領域が絶えず検体液に満たされた状態のまま、送液された検体液が検出領域に繰り返し通過するように構成することができる。したがって、検体液が少量であっても、検出領域に空気を浸入させることなく検体液を往復送液することができるため、バラツキが小さく高精度での検体検出が可能となる。

上記発明において、
前記流路アッセンブリが、
一方側の端部に形成された第１の流出入孔と、他方側の端部に形成された第２の流出入孔と、を有する微細流路と、
前記第１の流出入孔を介して、前記微細流路と通液可能に接続された一方側流通路と、
前記第２の流出入孔を介して、前記微細流路と通液可能に接続された他方側流通路と、を少なくとも備えてなるとともに、
前記一方側流通路には、前記マイクロポンプが接続されている。

この際、上記発明において、
前記他方側流通路が、
前記微細流路の検出領域を通過した検体液を一時的に貯留するとともに、その貯留した検体液が攪拌されるように構成された混合部であることが望ましい。

このように、他方側流通路が上述したような混合部として構成されていれば、反応効率を低下させることなく、検体液を繰り返し往復送液させることができる。

また、本発明のマイクロチップ送液システムは、
表面プラズモン共鳴装置（ＳＰＲ装置）または表面プラズモン増強蛍光測定装置（ＳＰＦＳ装置）に用いられるものであることが望ましい。

上述した本発明のマイクロチップ送液システムは、表面プラズモン共鳴装置（ＳＰＲ装置）または表面プラズモン増強蛍光測定装置（ＳＰＦＳ装置）に用いられるマイクロチップ送液システムとして、特に好適に用いられる。このような本発明のマイクロチップ送液システムをＳＰＲ装置やＳＰＦＳ装置に用いることで、従来のマイクロチップ送液システムを備えたＳＰＲ装置、ＳＰＦＳ装置と比べて、反応効率が高く、個体間のバラツキの小さい高精度の検体検出装置とすることができる。

本発明のマイクロチップ送液システムによれば、いわゆる往復型と呼ばれるマイクロチップ送液システムにおいて、検体液が少量であっても、検出領域に空気が浸入することなく検体液を往復送液することができ、したがって、バラツキが小さく高精度での検体検出が可能なマイクロチップ送液システムを提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態のマイクロチップ送液システムを示した概略図である。 図２は、本発明の第１の実施形態のマイクロチップ送液システムにおける検体液の流れを説明するための模式図である。 図３は、本発明の第１の実施形態のマイクロチップ送液システムにおける検体液の流れを説明するための模式図である。 図４は、本発明の第２の実施形態のマイクロチップ送液システムを示した概略図である。 図５は、本発明の第２の実施形態のマイクロチップ送液システムにおける検体液の流れを説明するための模式図である。 図６は、本発明の第２の実施形態のマイクロチップ送液システムにおける検体液の流れを説明するための模式図である。 図７は、本発明の第３の実施形態の実施形態のマイクロチップ送液システムを示した概略図である。 図８は、本発明の第３の実施形態の実施形態のマイクロチップ送液システムにおける検体液の流れを説明するための模式図である。 図９は、本発明の第３の実施形態の実施形態のマイクロチップ送液システムにおける検体液の流れを説明するための模式図である。 図１０は、本発明のマイクロチップ送液システムの変形例を示した概略図である。 図１１は、従来の往復型のマイクロチップ送液システムを示した概略図である。 図１２は、従来の往復型のマイクロチップ送液システムにおける検体液の流れを説明するための模式図である。 図１３は、従来の往復型のマイクロチップ送液システムにおける検体液の流れを説明するための模式図である。 図１４は、従来の別のマイクロチップ送液システムを示した概略図である。

以下、本発明の実施の形態について図面などを基に詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態のマイクロチップ送液システム１を示した概略図である。

本発明のマイクロチップ送液システム１は、図１に示したように、検出領域２０を有する微細流路１０と、この微細流路１０の両端部に接続された一方側流通路３２および他方側流通路３４と、から構成される流路アッセンブリＡを備えている。また、この流路アッセンブリＡの一方側流通路３２には、マイクロポンプ４０が接続されている。

そして、後述するように、流路アッセンブリＡに検体液３６を充填し、この充填した検体液３６をマイクロポンプ４０によって流路アッセンブリＡの内部において往復送液することで、送液された検体液３６が検出領域２０を繰り返し通過するように構成されている。

微細流路１０は、図１に示したように、検出領域２０と、この検出領域２０の一方側に連続して形成された一方側流路部２４と、この検出領域２０の他方側に連続して形成された他方側流路部２６と、にその内部が区分される。

この微細流路１０の断面形状および寸法は、特に限定されるものではないが、例えば、流路幅が０．５mm〜３mmの範囲、流路高が５０μｍ〜５００μｍの範囲である矩形断面に形成される。また、微細流路１０の流路長も特に限定されるものではないが、例えば、２mm〜３０mmの範囲、好ましくは２mm〜２０mmの範囲に形成される。

検出領域２０には、特定の抗原と特異的に反応する抗体が流路底面に固定されることで形成された反応場２２が形成されている。そして、検体液３６が検出領域２０を通過すると、検体液３６に含まれている特定の抗原（アナライト）が、反応場２２に固定されている抗体と特異的に反応して、反応場２２に固定されている抗体に捕捉されるようになっている。

この反応場２２の形成範囲は、所望量のアナライトが効率よく抗体に捕捉されるように、微細流路１０の形状、および供給されるアナライトの量などを考慮して適宜設定されるものであり、特に限定されるものではないが、例えば、微細流路１０の流路底面の全幅に渡って形成され、流路方向の長さは１mm〜３mmの範囲に形成される。

また、図１に示したように、微細流路１０の一方側流路部２４の一方側の端部には、第１の流出入孔１２が形成されている。また、微細流路１０の他方側流路部２６の他方側の端部には、第２の流出入孔１４が形成されている。

これら第１の流出入孔１２および第２の流出入孔１４の断面形状および寸法についても、特に限定されるものではないが、例えば、上述した微細流路１０の流路幅φ０．５mm〜φ３mmと略同一の直径からなる円形状に形成される。

また、図１に示したように、一方側流路部２４の一方側の端部には一方側流通路３２が接続されている。そして、上述した第１の流出入孔１２を介して、この一方側流通路３２と微細流路１０とが通液可能に接続されている。

この一方側流通路３２は、往復送液される検体液３６が流通可能に構成されていればよく、その形状等は特に限定されない。また、微細流路１０と一体的に形成されていてもよく、また微細流路１０とは別体に形成されたものが接続されていてもよい。本実施形態の一方側流通路３２は、微細流路１０とは別体に形成されたピペット３２であり、微細流路１０に対して着脱自在に構成されている。

また、図１に示したように、他方側流路部２６の他方側の端部には他方側流通路３４が接続されている。そして、上述した第２の流出入孔１４を介して、この他方側流通路３４と微細流路１０とが通液可能に接続されている。

この他方側流通路３４の形状等も特に限定されるものではないが、上述した第２の流出入孔１４よりも大きな断面形状を有する混合部３４として構成されていることが好ましい。このように構成されていれば、他方側流通路（混合部３４）に流入した検体液３６が攪拌されるため、検出領域２０における反応効率を低下させることなく、検体液３６を繰り返し往復送液することができる。

なぜなら、微細流路１０を流れる検体液３６は層流状態、すなわち流体の流線が常に略平行な状態で流れる。このため、混合部３４が形成されていない場合には、常に同じ層の検体液３６が反応場２２に接触することとなり、検体液３６の一部しか反応に寄与しないこととなる。これに対し、第２の流出入孔１４よりも大きな断面形状を有する混合部３４が形成されていれば、検体液３６が混合部３４に流入した際に、層流状態で流れていた検体液３６の流れが乱れることで、混合部３４の内部に一時的に貯留されている検体液３６が攪拌される。したがって、検体液３６が繰り返し検出領域２０を通過しても、同じ層だけが反応場２２に接触することにはならず、検体液３６のほとんどが反応場２２での反応に寄与することとなる。

また、上述した一方側流通路３２の微細流路１０とは反対側の端部には、マイクロポンプ４０が接続されている。このマイクロポンプ４０は、気体（または液体）を一方側流通路３２に吐出および吸引することができるように構成された、例えばシリンジポンプであり、マイクロポンプ４０からピペット３２に気体（または液体）を吐出することで、後述するように、流路アッセンブリＡの内部において、検体液３６を一方側から他方側へと送液するように構成されている。また、マイクロポンプ４０によって、ピペット３２の気体（または液体）を吸引することで、流路アッセンブリＡの内部において、検体液３６を他方側から一方側へと送液するように構成されている。

また、図１に示したように、このマイクロポンプ４０には、制御部４８が接続されている。この制御部４８は、マイクロポンプ４０の送液量を計測する送液量計測手段４２と、マイクロポンプ４０の送液方向を反転させる送液方向制御手段４４とを少なくとも有するとともに、マイクロポンプ４０の送液量として予め設定される送液量Ｑｐを記憶しておく記憶手段４６を有している。そして、送液量計測手段４２によって、マイクロポンプ４０の送液量を計測し、計測された送液量が記憶手段４６に記憶されている送液量Ｑｐに達すると、マイクロポンプ４０の作動状態を吐出から吸引へ（または吸引から吐出へ）と切り換えるべく、送液方向制御手段４４からマイクロポンプ４０に命令が出されるようになっている。

なお、本発明のマイクロチップ送液システム１において、マイクロポンプ４０の実施形態は上述したものに限定されない。例えば、吐出だけ可能なマイクロポンプや、吸引だけ可能なマイクロポンプを２台用意し、これら２台のマイクロポンプをそれぞれ流路アッセンブリＡの両端に接続することでも、流路アッセンブリＡの内部において、検体液３６を往復送液することが可能である。

次に、このようにして構成される本発明のマイクロチップ送液システム１における検体液３６の流れについて、図２および図３を基に説明する。

図２および図３は、本発明の第１の実施形態のマイクロチップ送液システム１における検体液３６の流れを説明するための模式図である。なお、図中の矢印は、検体液３６の送液方向を示している。

まず、図１に示した状態から、ピペット３２に収容されている検体液３６を微細流路１０に充填し、その充填された検体液３６の他方側の気液界面ｇｌが、検出領域２０と他方側流路部２６との境界に位置するように調整する。この充填作業は、例えばマイクロポンプ４０を手動で制御するなどして行う。そして、図２の（ａ）に示したように、検出領域２０が検体液３６によって満たされた初期状態にする。

また、上述した制御部４８の記憶手段４６に、マイクロポンプ４０の送液量として予め設定される送液量Ｑｐ（μｌ）を記憶させる。この際、上述したピペット３２に収容されている検体液３６の総液量をＱ（μｌ）、検出領域２０の空間体積に相当する検体液３６の液量をＱ１（μｌ）としたときに、本実施形態における予め設定される送液量Ｑｐは、下記式（１）の通りである。

Ｑｐ＝Ｑ−Ｑ１ （１）
そして、図２の（ａ）に示した初期状態からマイクロポンプ４０を作動させ、マイクロポンプ４０からピペット３２に空気を吐出させて、図２の（ｂ）および図２の（ｃ）に示したように、検体液３６を流路アッセンブリＡの一方側から他方側へと送液する。またこの際、マイクロポンプ４０からピペット３２に吐出される空気の体積Ｖｄ（μｌ）が、上述した送液量計測手段４２によって計測される。

そして、マイクロポンプ４０からピペット３２に吐出された空気の体積Ｖｄが、予め設定された送液量Ｑｐに達すると、予め設定された送液量Ｑｐが送液されたものとして、上述した送液方向制御手段４４からマイクロポンプ４０に命令が出され、今度はマイクロポンプ４０が、ピペット３２の空気を吸引するように作動する。

この際、図２の（ｂ）および図２の（ｃ）に示した状態において、検出領域２０を通過した検体液３６の一部が混合部３４に流入し、一時的に貯留されて攪拌される。

また、図３の（ａ）は、マイクロポンプ４０の作動状態が、吐出から吸引に切り換わった直後の状態を示している。この状態では、検体液３６の一方側の気液界面ｇｌ´が、検出領域２０と一方側流路部２４との境界に位置しており、検出領域２０が検体液３６によって満たされた状態となっている。

そして、図３の（ａ）に示した状態から、マイクロポンプ４０がピペット３２の空気を吸引するように作動すると、図３の（ｂ）および図３の（ｃ）に示したように、今度は検体液３６が流路アッセンブリＡの他方側から一方側へと送液される。またこの際、マイクロポンプ４０がピペット３２から吸引する空気の体積Ｖｓが、上述した送液量計測手段４２によって計測される。

そして、マイクロポンプ４０がピペット３２から吸引した空気の体積Ｖｓが、予め設定された送液量Ｑｐに達すると、予め設定された送液量Ｑｐが送液されたものとして、上述した送液方向制御手段４４からマイクロポンプ４０に命令が出され、マイクロポンプ４０が、ピペット３２に空気を吐出するように作動する。

図３の（ｃ）は、マイクロポンプ４０の作動状態が、吸引から吐出に切り換わる直前の状態を示している。この状態では、上述した図２の（ａ）に示した初期状態と同様に、検体液３６の他方側の気液界面ｇｌが、検出領域２０と他方側流路部２６との境界に位置している。

以後、上述した工程を繰り返すことで、流路アッセンブリＡの内部において、検体液３６が往復送液される。

このように、本発明のマイクロシステム送液システム１は、マイクロポンプ４０の送液量を計測する送液量計測手段４２と、マイクロポンプ４０の送液方向を反転させる送液方向制御手段４４とを有しており、マイクロポンプ４０から吐出された気体の体積Ｖｄ（またはマイクロポンプ４０が吸引した気体の体積Ｖｓ）が、マイクロポンプ４０の送液量として予め設定された送液量Ｑｐに達すると、その送液方向が自動的に反転するように構成されている。したがって、図２の（ａ）に示した状態を初期状態とし、予め設定される送液量Ｑｐを、検体液３６の総液量から検出領域２０の空間体積に相当する液量を差し引いたＱ−Ｑ１と設定することで、検出領域２０が絶えず検体液３６に満たされた状態のまま、往復送液された検体液３６が検出領域２０を繰り返し通過するようになっている。

よって、本発明のマイクロシステム送液システム１によれば、検体液３６が少量であっても、検出領域２０に空気が浸入することなく検体液３６を往復送液することができるため、反応場２２に固定されている抗体の活性が低下したり、抗体に気泡が付着したりして反応効率が低下することがない。

また特に、本発明のマイクロシステム送液システム１によれば、検体液３６の気液界面ｇｌ（ｇｌ´）が、検出領域２０の境界ぎりぎりに位置するように検体液３６を往復送液することができるため、少ない検体液３６を最大限に反応に供することができる。

また、このような本発明のマイクロシステム送液システム１を、表面プラズモン共鳴装置（ＳＰＲ装置）や表面プラズモン増強蛍光測定装置（ＳＰＦＳ装置）に適用すれば、反応効率が高く、個体間のバラツキの小さい高精度のＳＰＲ装置またはＳＰＦＳ装置とすることができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態のマイクロチップ送液システム１について、図４〜図６を基に説明する。

図４は、本発明の第２の実施形態のマイクロチップ送液システム１を示した概略図である。

上述した第１の実施形態では、マイクロポンプ４０から吐出された空気の体積Ｖｄ（マイクロポンプ４０が吸引した空気の体積Ｖｓ）と、予め設定された検体液３６の送液量Ｑｐとが等しいものとして説明した。すなわち、上述した第１の実施形態では、空気の圧縮率については考慮していなかった。

しかしながら、空気の体積は温度や圧力によって変化するため、より正確に検体液３６の送液方向が反転するタイミングを制御するためには、空気の圧縮率（膨張率）を考慮する必要がある。

このため、本実施形態のマイクロチップ送液システム１では、図４に示したように、流路アッセンブリＡの内部の温度および圧力を測定する温度・圧力測定手段５０が設置されている。

また、本実施形態のマイクロチップ送液システム１では、図４に示したように、この温度・圧力測定手段５０と制御部４８とが接続されるとともに、この制御部４８において、測定された温度および圧力条件下における空気の圧縮率（膨張率）が自動的に算定されるように構成されている。

そして、送液量計測手段４２によって測定された空気の体積Ｖｄ（Ｖｓ）を上記圧縮率（膨張率）で補正し、この補正後の空気の体積Ｖ´ｄ（Ｖ´ｓ）が予め設定された送液量Ｑｐに達したときに、送液方向制御手段４４によって送液方向を反転させるように構成されている。

このように構成された本実施形態のマイクロチップ送液システム１では、空気の圧縮率（膨張率）を考慮した、より正確な送液量の制御を簡単に行うことができる。

また、上述した実施形態では、図２の（ａ）に示した初期状態において、検体液３６の他方側の気液界面ｇｌが、検出領域２０と他方側流路部２６との境界位置に来るように調整されていたが、本発明のマイクロチップ送液システム１は、これに限定されない。

例えば、図５の（ａ）に示したように、マイクロポンプ４０による往復送液を開始する前の初期状態において、検体液３６の他方側の気液界面ｇｌが、検出領域２０から距離Ｌだけ離れた位置となるように、検体液３６を流路アッセンブリＡの内部に充填してもよい。

この際、検体液３６の総液量をＱ（μｌ）、検出領域２０の空間体積に相当する検体液３６の液量をＱ１（μｌ）、上述した距離Ｌに対応する微細流路の領域２８における空間体積に相当する検体液３６の液量をＱｒ（μｌ）としたときに、マイクロポンプ４０の送液量として予め設定される送液量Ｑｐは、下記式（２）の通りに設定すればよい。

Ｑｐ＝Ｑ−Ｑ１−Ｑｒ （２）
このように、初期状態において、検体液３６の一方側の気液界面ｇｌが、検出領域２０および他方側流路部２６との境界位置から距離Ｌだけ離れた位置となるようにすれば、図５および図６に示したように、検体液３６が往復送液される際に、気液界面ｇｌ（ｇｌ´）と検出領域２０とが距離Ｌだけ離れることとなり、検出領域２０に空気が浸入することを確実に防止することができる。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態のマイクロチップ送液システム１について、図７〜図９を基に説明する。

図７は、本発明の第３の実施形態のマイクロチップ送液システム１を示した概略図である。

この実施形態では、上述した実施形態と比べて、微細流路１０の一方側の端部に一方側流通路３２が接続されておらず、微細流路１０とマイクロポンプ４０とが直接接続されている点、および検体液３６を収容する検体液収容器３８がマイクロポンプ４０と接続されている点、が上述した実施形態と異なっている。なお、この場合の流路アッセンブリＡは、微細流路１０および混合部３４とから構成されることとなる。

この第３の実施形態のマイクロチップ送液システム１では、図８および図９に示したごとく検体液３６が往復送液される。

すなわち、図８の（ａ）に示した初期状態において、マイクロポンプ４０を作動させると、マイクロポンプ４０は、検体液収容器３８に収容されている検体液３６を吸引し、これを微細流路１０に吐出することで、流路アッセンブリＡの一方側から他方側へと検体液３６を送液する。またこの際、マイクロポンプ４０から微細流路１０に吐出される検体液３６の液量Ｑｄが、上述した送液量計測手段４２によって計測される。

そして、検体液収容器３８に収容されている検体液３６の全てが微細流路１０に吐出された後は、図８の（ｂ）に示したように、マイクロポンプ４０は微細流路１０に空気を吐出することで、流路アッセンブリＡの一方側から他方側へと検体液３６を送液する。またこの際、マイクロポンプ４０から微細流路１０に吐出される空気の体積Ｖｄが、上述した送液量計測手段４２によって計測される。

そして、マイクロポンプ４０から微細流路１０に吐出された検体液３６の液量Ｑｄと、吐出された空気の体積Ｖｄとの合計が、予め設定された送液量Ｑｐに達すると（図８の（ｃ）に示した状態）、上述した送液方向制御手段４４からマイクロポンプ４０に命令が出され、マイクロポンプ４０が微細流路１０にある空気を吸引するように作動する（図９の（ａ）に示した状態）。

また、この図８の（ｃ）および図９の（ａ）に示した状態では、検体液３６の一方側の気液界面ｇｌが、検出領域２０と一方側流路部２４との境界に位置しており、検出領域２０が検体液３６で満たされた状態となっている。

そして、マイクロポンプ４０が、微細流路１０の一方側流路部２４の空気を吸引することで、図９の（ｂ）に示したように、検体液３６が流路アッセンブリＡの他方側から一方側へと送液される。また、微細流路１０の一方側流路部２４の空気が全て吸引された後は、図９の（ｃ）に示したように、マイクロポンプ４０は微細流路１０にある検体液３６を直接吸引する。またこの際、マイクロポンプ４０が吸引した空気の体積Ｖｓおよび検体液３６の液量Ｑｓが、上述した送液量計測手段４２によって計測される。

そして、送液量計測手段４２によって計測された空気の体積Ｖｓおよび検体液３６の液量Ｑｓの合計が、予め設定された送液量Ｑｐに達すると、検体液３６の一方側の気液界面ｇｌが検出領域２０と他方側流路部２６との境界に位置して、上述した図８の（ａ）に示した初期状態に戻るようになっている。

このように、本発明のマイクロチップ送液システム１は、微細流路１０の一方側の端部に一方側流通路３２が接続されておらず、微細流路１０とマイクロポンプ４０とが直接接続されていてもよいものである。

また、本発明のマイクロチップ送液システム１は、マイクロポンプ４０によって検体液３６を往復送液する際に、空気などの流体を介して検体液３６を送液してもよく、検体液３６を直接吐出または吸引することで、検体液３６を往復送液してもよいものである。

さらに、マイクロポンプ４０によって、流体を介して検体液３６を往復送液する場合は、検体液３６の性状に変化をもたらさない流体であれば、上述した空気以外の気体であってもよく、また液体であってもよいものである。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。

例えば、上述した第１〜３の実施形態では、微細流路１０の他方側の端部に、第２の流通路として混合部３４が接続されていた。そして、第２の流出入孔１４を介して、この混合部３４と微細流路１０とが通液可能に接続されていた。

しかしながら、本発明のマイクロチップ送液システム１はこれに限定されず、例えば、図１０に示したように、微細流路１０の他方側流路部２６が検体液３６を収容できるだけの十分な容量を有していれば、微細流路１０の他方側に混合部３４が接続されていなくてもよいものである。なお、この場合の流路アッセンブリＡは、微細流路１０だけから構成されることとなる。

１ マイクロチップ送液システム
１０ 微細流路
１２ 第１の流出入孔
１４ 第２の流出入孔
２０ 検出領域
２２ 反応場
２４ 一方側流路部
２６ 他方側流路部
２８ 領域
３２ 一方側流通路（ピペット）
３４ 他方側流通路（混合部）
３６ 検体液
３８ 検体液収容器
４０ マイクロポンプ
４２ 送液量計測手段
４４ 送液方向制御手段
４６ 記憶手段
４８ 制御部
５０ 温度・圧力測定手段
１００ マイクロチップ送液システム
１１０ 微細流路
１１２ 第１の流出入孔
１１４ 第２の流出入孔
１２０ 検出領域
１２２ 反応場
１３２ 一方側流通路
１３４ 他方側流通路
１３６ 検体液
１４０ マイクロポンプ
１４２ 液位確認センサー
１４４ 液位確認センサー
Ａ 流路アッセンブリ
ｇｌ，ｇｌ´ 気液界面

Claims (4)

1. 特定の抗原と反応する抗体が固定された反応場が形成されている検出領域を有する微細流路を少なくとも備えてなる流路アッセンブリと、
   前記流路アッセンブリと接続されるとともに、前記特定の抗原を含む検体液を往復送液するマイクロポンプと、を少なくとも備え、
   前記マイクロポンプが検体液を往復送液することにより、送液された検体液が前記検出領域を繰り返し通過するように構成されたマイクロチップ送液システムであって、
   前記マイクロチップ送液システムは、マイクロポンプからの送液量を計測する送液量計測手段と、マイクロポンプの送液方向を反転させる送液方向制御手段と、を備えており、
   前記流路アッセンブリ内に検体液が充填され、前記検出領域を含む流路アッセンブリの一部区間が検体液によって満たされている状態において、前記マイクロポンプによって検体液を往復送液する際に、
   前記送液量計測手段によってマイクロポンプからの送液量を計測し、計測された送液量が予め設定された送液量に達した場合には、前記送液方向制御手段によって送液方向を反転させることで、前記検出領域が検体液に満たされた状態のまま、送液された検体液が検出領域を繰り返し通過するように構成されていることを特徴とするマイクロチップ送液システム。
2. 前記流路アッセンブリが、
   一方側の端部に形成された第１の流出入孔と、他方側の端部に形成された第２の流出入孔と、を有する微細流路と、
   前記第１の流出入孔を介して、前記微細流路と通液可能に接続された一方側流通路と、
   前記第２の流出入孔を介して、前記微細流路と通液可能に接続された他方側流通路と、を少なくとも備えてなるとともに、
   前記一方側流通路には、前記マイクロポンプが接続されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロチップ送液システム。
3. 前記他方側流通路が、
   前記微細流路の検出領域を通過した検体液を一時的に貯留するとともに、その貯留した検体液が攪拌されるように構成された混合部であることを特徴とする請求項２に記載のマイクロチップ送液システム。
4. 前記マイクロチップ送液システムが、
   表面プラズモン共鳴装置（ＳＰＲ装置）または表面プラズモン増強蛍光測定装置（ＳＰＦＳ装置）に用いられるものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のマイクロチップ送液システム。

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