JPWO2008053660A1 - マイクロポンプユニット、およびマイクロチップ検査システム - Google Patents

Abstract

少なくともポンプ室と、ポンプ室に連通する流路を備えた第１の基板と、第１の基板を覆う第２の基板を有するマイクロポンプユニットにおいて、流路に連通する入出力口が第１の基板の端面に設けられていることを特徴とするマイクロポンプユニット。

Description

本発明は、マイクロポンプユニット、およびマイクロチップ検査システムに関する。

近年、マイクロマシン技術および超微細加工技術を駆使することにより、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１参照）。これはμ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ：マイクロ総合分析システム）、バイオリアクタ、ラブ・オン・チップ（Ｌａｂ−ｏｎ−ｃｈｉｐｓ）、バイオチップとも呼ばれ、医療検査、診断分野、環境測定分野、農産製造分野でその応用が期待されている。現実には遺伝子検査に見られるように、煩雑な工程、熟練した手技、機器類の操作が必要とされる場合には、自動化、高速化および簡便化されたミクロ化分析システムは、コスト、必要試量、所要時間のみならず、時間および場所を選ばない分析を可能とすることによる恩恵は多大と言える。

各種の分析、検査ではこれらの分析用チップ（以下、チップ内に微細流路が設けられ、微細流路内において各種の反応を行う上記のようなチップを「マイクロチップ」という。）における分析の定量性、解析の精度、経済性などが重要視される。そのためにはシンプルな構成で、高い信頼性の送液システムを確立することが課題であり、精度が高く、信頼性に優れるマイクロ流体制御素子が求められている。本出願人はこのような用途に好適なマイクロポンプの動作原理と制御方法を例えば特許文献２に開示している。また、本出願人はマイクロポンプを形成したシリコン基板とガラス基板を接合したマイクロポンプユニットを用いてマイクロチップに送液するシステムを提案している（例えば特許文献３，４参照）
特開２００４−２８５８９号公報 特開２００１−３２２０９９号公報 特開２００４−１０８２８５号公報 特開２００４−２７０５３７号公報

特許文献３，４に開示されているマイクロポンプユニットは、ガラス基板に穴開け加工を行って貫通孔を設け、貫通孔から液体の吸入と吐出を行っていた。このようなマイクロポンプユニットでは、ガラス基板とシリコン基板を接合した時に、貫通孔が対応するマイクロポンプの流路と連通するよう高い位置精度で穴開け加工をする必要がある。

しかしながら、ガラス基板の所定の位置に精度良く直径１．２ｍｍ程度の貫通孔を開けることは難しい。特に、多数のマイクロポンプを有するマイクロポンプユニット用のガラス基板を作製するときは、貫通孔の穴開け加工に時間がかかり、また歩留まりも悪かった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ガラス基板への穴開け加工が不要で、ガラス基板とシリコン基板の位置あわせが容易なマイクロポンプ、およびマイクロチップ検査システムを提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記構成により達成することができる。

１．
少なくともポンプ室と、該ポンプ室に連通する流路を備えた第１の基板と、
前記第１の基板を覆う第２の基板を有するマイクロポンプユニットにおいて、
前記流路に連通する入出力口が前記第１の基板の端面に設けられていることを特徴とするマイクロポンプユニット。

２．
１に記載のマイクロポンプユニットと、
前記入出力口に連通する注入口を備えたマイクロチップと、
を有することを特徴とするマイクロチップ検査システム。

３．
少なくとも２つの１に記載のマイクロポンプユニットを有し、
前記マイクロチップは、前記少なくとも２つの１に記載のマイクロポンプユニットの前記入出力口にそれぞれ連通する前記注入口を備えたことを特徴とする２に記載のマイクロチップ検査システム。

４．
前記マイクロチップは、前記注入口に連通する開口を先端に有する針状接続部を備え、該針状接続部の先端の形状は前記入出力口より小さく、末端に行くに従って太くなっており、末端までの一部の形状は前記入出力口に嵌合可能であることを特徴とする２または３に記載のマイクロチップ検査システム。

５．
前記マイクロチップは、前記マイクロポンプユニットの前記入出力口が設けられた端面が嵌合する溝部を有し、該溝部に前記注入口が設けられていることを特徴とする２乃至４の何れか１項に記載のマイクロチップ検査システム。

６．
前記マイクロポンプユニットの前記入出力口が設けられた端面は前記入出力口の部分を除いて弾性部材で覆われていることを特徴とする２乃至５の何れか１項に記載のマイクロチップ検査システム。

本発明によれば、シリコン基板に液体の吸入口、吐出口用の流路を設け、ガラス基板を接合後、接合されたシリコン基板とガラス基板の端面をダイシングによりカットするので、ガラス基板への穴開け加工が不要で、ガラス基板とシリコン基板の位置あわせを容易に行うことができる。

本発明の実施形態におけるマイクロポンプユニット５の説明図である。 本発明の実施形態における反応検出装置８２の外観図である。 本発明の実施形態に係わるマイクロチップ１の一例についての説明図である。 第１の実施形態のマイクロチップ検査システム８０における反応検出装置８２の内部構成の一例を示す断面図である。 第２の実施形態のマイクロチップ検査システム８０における反応検出装置８２の内部構成の一例を示す断面図である。 第３の実施形態のマイクロチップ検査システム８０における反応検出装置８２の内部構成の一例を示す断面図である。 第４の実施形態のマイクロチップ検査システム８０における反応検出装置８２の内部構成の一例を示す断面図である。

符号の説明

１ マイクロチップ
５ マイクロポンプユニット
８０ マイクロチップ検査システム
８２ 反応検出装置
８３ 挿入口
８４ 表示部
９０ パッキン
９１ 駆動液タンク
１１０ 駆動液注入部
１１１ 検出部
１５０ 光検出部
１６０ 針状接続部
２１３ 検体注入部
ＭＰ マイクロポンプ

以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。

次に、本発明の実施形態におけるマイクロポンプユニット５の一例について、図１を用いて説明する。

図１（ａ）は本発明のマイクロポンプユニット５の平面図であり、図１（ｂ）は左側面図、図１（ｃ）は右側面図である。また、図１（ｄ）は図１（ａ）にＡ−Ａで示す部分の断面図である。

図１に示すようにマイクロポンプユニット５は、第１の基板１１、第２の基板１２から成る。なお、図１（ａ）において、第２の基板１２は平面の基板なので図示を省略し、第１の基板１１のみを図示している。

図１（ａ）のＡ−Ａで示す部分が一つのマイクロポンプＭＰを構成しており、後に説明するマイクロポンプ機構によって、例えば入出力口１４５から吸入した液体を入出力口１４６から吐出する。あるいは、逆方向に入出力口１４６から吸入した液体を入出力口１４５から吐出することもできる。図１（ａ）の例では、第１の基板１１に８つのマイクロポンプＭＰが形成されている。これらのマイクロポンプＭＰは互いに同じ構造であるから、以下においては図１（ｄ）を用いてその構造を説明する。

第１の基板１１は、例えば幅１７ｍｍ、奥行き３５ｍｍ、厚み０．２ｍｍの大きさの長方形のシート状である。図１（ｄ）に示すように、第１の基板１１に形成された各マイクロポンプＭＰは、ポンプ室１２１、ダイヤフラム１２２、第１絞り流路１２３、第１流路１２４、第２絞り流路１２５、および第２流路１２６を有する。

第１の基板１１は、例えばシリコンウエハを公知のフォトリソグラフィー工程で所定の形状に加工して形成する。つまり、パターニングされたシリコン基板をＩＣＰドライエッチング装置を用いて所定の深さまでエッチングする。

エッチング工程の後、ダイシングを行ってシリコンウエハから所定の外形形状に第１の基板１１を切り出す。エッチング工程において、第１流路１２４、第２流路１２６は第１の基板１１の所定の外形形状よりも長く形成されているので、ダイシング工程では第１流路１２４、第２流路１２６の途中でカットすることになる。このようにして図１（ｃ）のように第１流路１２４の先端の第１の基板の端面には入出力口１４６が、図１（ｂ）のように第２流路１２６の先端の第１の基板の端面には入出力口１４５が、それぞれ設けられる。第１の基板１１の厚みが０．２ｍｍ場合、入出力口１４５、入出力口１４６の形状は、例えば幅０．１５ｍｍ、深さ０．１５ｍｍ程度である。入出力口１４６、入出力口１４５の形状は第１の基板１１の厚みによって好適な値が変わるが、幅、厚みとも０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度が好ましい。

なお、第１の基板１１の材料はシリコンに限定されるものではなく、例えばプラステック樹脂材料を用いて射出成形により作製することもできる。

図１（ｄ）に示すように、ダイヤフラム１２２の外側の面には、圧電素子１１２が接着されている。圧電素子１１２の駆動のための２つの電極は、圧電素子１１２の両側の表面に引き出され、図示せぬフレキシブル配線と接続される。

第２の基板１２は、第１の基板１１に形成された各マイクロポンプＭＰの流路等を第１の基板１１に密着して覆う必要がある。そのため、第２の基板１２の熱膨張率は第１の基板１１にできるだけ近いことが望ましい。第１の基板１１の材料がシリコンの場合、例えば、パイレックス（登録商標）ガラス（ＰｙｒｅｘはＣｏｒｎｉｎｇ Ｇｌａｓｓ Ｗａｒｋｓ社の登録商標）、テンパックスガラス（ＴｅｍｐａｘはＳｃｈｏｔｔ Ｇｌａｓｗｅｒｋ社の登録商標）などが用いられる。これらは熱膨張率がシリコン基板とほぼ同じである。第２の基板１２の形状は、例えば、第１の基板１１と同じ幅１７ｍｍ、奥行き３５ｍｍであり、厚みは１ｍｍである。第２の基板１２は第１の基板１１と２つの辺が一致するように位置合わせを行って、陽極接合により接合する。接合した後、必要に応じてマイクロポンプユニット５の入出力口１４５、入出力口１４６が設けられた端面を研磨して平滑にする。

このように、第２の基板１２に孔開け等の加工は不要であり、第２の基板１２と第１の基板１１を簡単な方法で位置あわせを行って接合し、マイクロポンプユニット５を作製することができる。

なお、今までの説明では第１の基板１１と第２の基板１２を所定の外形形状に加工してから接合を行っているが、マイクロポンプユニット５の作製はこの方法に限定されるものではない。例えば、多数のマイクロポンプＭＰがパターニングされたシリコンウエハとパイレックス（登録商標）ガラス等のガラスウエハを陽極接合等により接合した後、ダイシング等により所定の外形形状に加工しても良い。このようにすれば、第１の基板１１と第２の基板１２の位置合わせをさらに簡単にすることができる。

マイクロポンプユニット５は、上に述べたマイクロポンプＭＰの作動によって、一方の入出力口１４５から液体を吸い込み、他方の入出力口１４６から液体を吐出する。また、圧電素子１１２に印加する駆動電圧を制御することによって、液体の吸入と吐出の方向を逆にすることができる。なお、第１の基板１１それ自体の構造については、従来の技術の項で述べた特開２００１−３２２０９９を参照することができる。

次にマイクロポンプユニット５の動作原理について説明する。

第２絞り流路１２５は、その流入側と流出側との差圧が零に近いときは流路抵抗が低いが、差圧が大きくなると流路抵抗が大きくなる。つまり圧力依存性が大きい。第１絞り流路１２３は、差圧が零に近いときの流路抵抗は第２絞り流路１２５の場合よりも大きいが、圧力依存性がほとんどなく、差圧が大きくなっても流路抵抗は余り変化せず、差圧が大きい場合に流路抵抗が第２絞り流路１２５よりも小さくなる。

このような流路抵抗特性は、流路を流れる液体（流体）が、差圧の大きさに応じて乱流となるようにするか、または差圧にかかわりなく常に層流となるようにするか、によって得ることが可能である。具体的には、例えば、第２絞り流路１２５を流路長の短いオリフィスとし、第１絞り流路１２３を第２絞り流路１２５と内径が同じで流路長の長いノズルとすることによって実現することが可能である。

第１絞り流路１２３と第２絞り流路１２５のこのような流路抵抗特性を利用して、ポンプ室１２１に圧力を発生させるとともに、その圧力の変化の割合を制御することによって、流路抵抗の低い方に液体を吐出するようなポンプ作用を実現することができる。

つまり、ポンプ室１２１の圧力を上昇させるとともに、その変化の割合を大きくしておけば、差圧が大きくなって第２絞り流路１２５の流路抵抗の方が第１絞り流路１２３の流路抵抗よりも大きくなり、ポンプ室１２１内の液体は第１絞り流路１２３から吐出する（吐出工程）。そして、ポンプ室１２１の圧力を下降させるとともに、その変化の割合を小さくすれば、差圧が小さく維持されて第１絞り流路１２３の流路抵抗の方が第２絞り流路１２５の流路抵抗よりも大きくなり、第２絞り流路１２５からポンプ室１２１内に液体が流入する（吸入工程）。

これとは逆に、ポンプ室１２１の圧力を上昇させるとともに、その変化の割合を小さくくすれば、差圧が小さく維持されて第１絞り流路１２３の流路抵抗の方が第２絞り流路１２５の流路抵抗よりも大きくなり、ポンプ室１２１内の液体は第２絞り流路１２５から吐出する（吐出工程）。そして、ポンプ室１２１の圧力を下降させるとともに、その変化の割合を大きくすれば、差圧が大きくなって第１絞り流路１２３の流路抵抗の方が第２絞り流路１２５の流路抵抗よりも小さくなり、第１絞り流路１２３からポンプ室１２１内に液体が流入する（吸入工程）。

このようなポンプ室１２１の圧力制御は、圧電素子１１２に供給する駆動電圧を制御し、ダイヤフラム１２２の変形の量およびタイミングを制御することによって実現される。

図２は、本発明の実施形態におけるマイクロチップ検査システム８０の外観図である。

本発明のマイクロチップ検査システム８０は反応検出装置８２とマイクロチップ１から構成される。反応検出装置８２はマイクロチップ１に予め注入された検体と、試薬との反応を自動的に検出し、表示部８４に結果を表示する装置である。反応検出装置８２には挿入口８３があり、マイクロチップ１を挿入口８３に差し込んで反応検出装置８２の内部にセットするようになっている。

なお、挿入口８３はマイクロチップ１を挿入時に接触しないように、マイクロチップ１の厚みより十分高さがある。８５はメモリカードスロット、８６はプリント出力口、８７は操作パネル、８８は入出力端子である。

検査担当者は図２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。反応検出装置８２の内部では、制御手段の指令により図示せぬマイクロポンプユニット５がマイクロチップ１に駆動液等の液体を注入し、マイクロチップ１内の反応の検査が自動的に行われる。検査が終了すると液晶パネルなどで構成される表示部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。

検査担当者は、検査終了後、マイクロチップ１を挿入口８３から取り出す。

次に、本発明の実施形態に係わるマイクロチップ１の一例について、図３を用いて説明する。

図３（ａ）、図３（ｂ）はマイクロチップ１の外観図である。図３（ａ）において矢印は、後述する反応検出装置８２にマイクロチップ１を挿入する挿入方向であり、図３（ａ）は挿入時にマイクロチップ１の上面となる面を図示している。図３（ｂ）はマイクロチップ１の側面図である。

図３（ａ）の検出部の窓１１１ａと検出部の流路１１１ｂは検体と試薬の反応を光学的に検出するために設けられており、ガラスや樹脂などの透明な部材で構成されている。１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅは内部の微細流路に連通する駆動液注入部であり、各駆動液注入部１１０から駆動液を注入し内部の試薬等を駆動する。２１３はマイクロチップ１に検体を注入するための検体注入部である。

図３（ｂ）に示すように、マイクロチップ１は溝形成基板１０８と、溝形成基板１０８を覆う被覆基板１０９から構成されている。次に、マイクロチップ１を構成する溝形成基板１０８と被覆基板１０９に用いる材料について説明する。

マイクロチップ１は、加工成形性、非吸水性、耐薬品性、耐候性、コストなどに優れていることが望まれており、マイクロチップ１の構造、用途、検出方法などを考慮して、マイクロチップ１の材料を選択する。その材料としては従来公知の様々なものが使用可能であり、個々の材料特性に応じて通常は１以上の材料を適宜組み合わせて、基板および流路エレメントが成形される。

特に、多数の測定検体、とりわけ汚染、感染のリスクのある臨床検体を対象とするチップは、ディスポーサブルタイプであることが望ましい。そのため、量産可能であり、軽量で衝撃に強く、焼却廃棄が容易なプラステック樹脂、例えば、透明性、機械的特性および成型性に優れて微細加工がしやすいポリスチレンが好ましい。また、例えば分析においてチップを１００℃近くまで加熱する必要がある場合には、耐熱性に優れる樹脂（例えばポリカーボネートなど）を用いることが好ましい。また、タンパク質の吸着が問題となる場合にはポリプロピレンを用いることが好ましい。樹脂やガラスなどは熱伝導率が小さく、マイクロチップの局所的に加熱される領域に、これらの材料を用いることにより、面方向への熱伝導が抑制され、加熱領域のみ選択的に加熱することができる。

検出部１１１において、呈色反応の生成物や蛍光物質などの検出を光学的に行う場合は、少なくともこの部位の基板は光透過性の材料（例えばアルカリガラス、石英ガラス、透明プラスチック類）を用い、光が透過するようにする必要がある。本実施形態においては、検出部の窓１１１ａと、少なくとも検出部の流路１１１ｂを形成する溝形成基板は、光透過性の材料が用いられていて、検出部１１１を光を透過するようになっている。

本発明の実施形態に係わるマイクロチップ１には、検査、試料の処理などを行うための、微小な溝状の流路（微細流路）および機能部品（流路エレメント）が、用途に応じた適当な態様で配設されている。本実施形態では、これらの微細流路および流路エレメントによってマイクロチップ１内で行われる特定の遺伝子の増幅およびその検出を行う処理の一例を図３（ｃ）を用いて説明する。なお、本発明の適用は図３（ｃ）で説明するマイクロチップ１の例に限定されるものでは無く、様々な用途のマイクロチップ１に適用できる。

図３（ｃ）はマイクロチップ１内部の微細流路および流路エレメントの機能を説明するための説明図である。

微細流路には、例えば検体液を収容する検体収容部２２１、試薬類を収容する試薬収容部２２０などが設けられており、場所や時間を問わず迅速に検査ができるよう、試薬収容部２２０には必要とされる試薬類、洗浄液、変性処理液などがあらかじめ収容されている。図３（ｃ）において、試薬収容部２２０、検体収容部２２１および流路エレメントは四角形で表し、その間の微細流路は実線と矢印で表す。

マイクロチップ１は、微細流路を形成した溝形成基板１０８と溝状の流路を覆う被覆基板１０９から構成されている。微細流路はマイクロメーターオーダーで形成されており、例えば幅は数μｍ〜数百μｍ、好ましくは１０〜２００μｍで、深さは２５〜５００μｍ程度、好ましくは２５〜２５０μｍである。

少なくともマイクロチップ１の溝形成基板１０８には、上記の微細流路が形成されている。被覆基板１０９は、少なくとも溝形成基板の微細流路を密着して覆う必要があり、溝形成基板の全面を覆っていても良い。なお、マイクロチップ１の微細流路には、例えば、図示せぬ送液制御部、逆流防止部（逆止弁、能動弁など）などの送液を制御するための部位が設けられ、逆流を防止し、所定の手順で送液が行われるようになっている。

検体注入部２１３はマイクロチップ１に検体を注入するための注入部、駆動液注入部１１０はマイクロチップ１に駆動液を注入するための注入部である。マイクロチップ１による検査を行うに先立って、検査担当者は検体を検体注入部２１３から注射器などを用いて注入する。図３（ｃ）に示すように、検体注入部２１３から注入された検体は、連通する微細流路を通って検体収容部２２１に収容される。

次に、駆動液注入部１１０ａから駆動液を注入すると、駆動液は連通する微細流路を通って検体収容部２２１に収容されている検体を押し出し、増幅部２２２に検体を送り込む。

一方、駆動液注入部１１０ｂから注入された駆動液は、連通する微細流路を通って試薬収容部２２０ａに収容されている試薬ａを押し出す。試薬収容部２２０ａから押し出された試薬ａは増幅部２２２に駆動液によって送り込まれる。このときの反応条件によっては、増幅部２２２の部分を所定の温度にする必要があり、後で説明するように反応検出装置８２の内部で加熱または吸熱して所定の温度で反応させる。

所定の反応時間の後、さらに駆動液により増幅部２２２から送り出された反応後の検体を含む溶液は、検出部１１１に注入される。注入された溶液は検出部１１１の流路壁に担持されている反応物質と反応し流路壁に固定化する。

次に、駆動液注入部１１０ｃから駆動液を注入すると、駆動液は連通する微細流路を通って試薬収容部２２０ｂに収容されている試薬ｂを押し出し、微細流路から検出部１１１に注入する。

同様に、駆動液注入部１１０ｄから駆動液を注入すると、駆動液は連通する微細流路を通って試薬収容部２２０ｃに収容されている試薬を押し出し、微細流路から検出部１１１に注入する。

最後に、駆動液注入部１１０ｅから駆動液を注入して、洗浄液収容部１２３から洗浄液を押しだし、検出部１１１に注入する。洗浄液によって検出部１１１内に残留している未反応の溶液４１を洗浄する。

洗浄後、検出部１１１の流路壁に吸着した反応物の濃度を光学的に測定することによって、増幅した遺伝子など被検出物を検出する。このように、駆動液注入部１１０から駆動液を順次注入することにより、マイクロチップ１の内部で所定の処理が行われる。

図４は、第１の実施形態のマイクロチップ検査システム８０における反応検出装置８２の内部構成の一例を示す断面図である。反応検出装置８２は温度調節ユニット１５２、光検出部１５０、マイクロポンプユニット５、パッキン９０、駆動液タンク９１などから構成される。以下、これまでに説明した構成要素と同一の構成要素には同番号を付し、説明を省略する。

図４は、マイクロチップ１の上面を温度調節ユニット１５２とマイクロポンプユニット５に密着させている状態である。マイクロチップ１は図示せぬ駆動部材により駆動され、紙面上下方向に移動可能である。

初期状態において、マイクロチップ１は図４の紙面左右方向に挿抜可能であり、検査担当者は挿入口８３から図示せぬ規制部材に当接するまでマイクロチップ１を挿入する。所定の位置までマイクロチップ１を挿入するとフォトインタラプタなどを用いたチップ検知部９５がマイクロチップ１を検知し、オンになる。

温度調節ユニット１５２は、ペルチェ素子、電源装置、温度制御装置などを内蔵し、発熱または吸熱を行ってマイクロチップ１の上面を所定の温度に調整するユニットである。

図示せぬ制御部が、検知部９５がオンになった信号を受信すると、駆動部材によりマイクロチップ１を上昇させて、マイクロチップ１の上面を温度調節ユニット１５２とマイクロポンプユニット５の端面に押しつけて密着させる。

マイクロチップ１の駆動液注入部１１０は、マイクロチップ１とマイクロポンプユニット５を密着させたときに、マイクロポンプユニット５の端面に設けられた対応する入出力口１４６とそれぞれ連通する位置に設けられている。なお、図１に図示したマイクロポンプユニット５の例ではマイクロポンプＭＰが８つ設けられているが、全てのマイクロポンプＭＰを使用する必要はない。図３に図示したマイクロチップ１の場合は、５つのマイクロポンプＭＰが連通するよう駆動液注入部１１０を配置すれば良い。

マイクロチップ１の検出部１１１では、検体とマイクロチップ１内に貯蔵された試薬が反応して、例えば呈色、発光、蛍光、混濁などをおこす。本実施形態では図３で説明したように、検出部１１１でおこる試薬の反応結果を光学的に検出する。光検出部１５０は発光部１５０ａと受光部１５０ｂから成り、マイクロチップ１の検出部１１１を透過する光を検出できるように配置されている。

マイクロポンプユニット５の吸込側には、パッキン９０を介して駆動液タンク９１が接続され、駆動液タンク９１に充填された駆動液をパッキン９０を介して吸い込むようになっている。一方、マイクロポンプユニット５の吐出側の端面に設けられた入出力口１４６はマイクロチップ１の駆動液注入部１１０と連通しているので、マイクロポンプユニット５から送り出された駆動液は、マイクロチップ１の駆動液注入部１１０からマイクロチップ１内に形成された流路２５０に注入される。このようにして、マイクロポンプユニット５から駆動液注入部１１０に駆動液を注入する。

図５は、第２の実施形態のマイクロチップ検査システム８０における反応検出装置８２の内部構成の一例を示す断面図である。マイクロチップ１は第１の実施形態と同じ構成であるが、マイクロポンプユニット５の端面にパッキン１４７を取り付けている点が異なっている。以下、これまでに説明した構成要素と同一の構成要素には同番号を付し、説明を省略する。

パッキン１４７は、ゴムなどの弾性部材を用いて作製され、入出力口１４６が設けられたマイクロポンプユニット５の端面を入出力口１４６を除いて覆うように取り付けられている。このように、パッキン１４７で端面を覆ったマイクロポンプユニット５をマイクロチップ１に押しつけると密着性が増し、入出力口１４６と駆動液注入部１１０との隙間から注入した液体が漏れるようなことがない。

図６は、第３の実施形態のマイクロチップ検査システム８０における反応検出装置８２の内部構成の一例を示す断面図である。マイクロポンプユニット５は第１の実施形態と同様の構成であるが、マイクロチップ１の駆動液注入部１１０に針状接続部１６０を取り付けている点が異なっている。以下、これまでに説明した構成要素と同一の構成要素には同番号を付し、説明を省略する。

樹脂などの材料で作製された針状接続部１６０は、針状の先端に開口を有し、末端の開口との間に連通する孔が設けられている。図６（ａ）のように駆動液注入部１１０と針状接続部１６０の孔が連通する位置で、針状接続部１６０はマイクロチップ１に接着等により取り付けられている。針状接続部１６０の先端の形状は入出力口１４６より小さく、末端に行くに従って太くなっており、末端までの一部の形状は入出力口１４６に嵌合可能である。したがって、マイクロチップ１に取り付けられた針状接続部１６０を入出力口１４６に挿入すると、針状接続部１６０は入出力口１４６と嵌合する。

反応検出装置８２においては、図示せぬ制御部が、検知部９５がオンになった信号を受信すると、駆動部材によりマイクロチップ１を上昇させる。すると、針状接続部１６０の先端がマイクロポンプユニット５の入出力口１４６に挿入され、マイクロチップ１が所定の位置まで上昇すると、図６（ｂ）のように針状接続部１６０と入出力口１４６が嵌合する。マイクロポンプユニット５を駆動すると第１流路１２４から針状接続部１６０の先端に設けられた穴を通って、連通する駆動液注入部１１０に液体が注入される。

このようにすると、針状接続部１６０と入出力口１４６が嵌合するので、液漏れを防ぐことができる。

図７（ａ）は、第４の実施形態のマイクロチップ検査システム８０における反応検出装置８２の内部構成の一例を示す断面図である。図７（ｂ）は第４の実施形態のマイクロチップ検査システム８０におけるマイクロチップ１の平面図、図７（ｃ）は第４の実施形態のマイクロチップ検査システム８０におけるマイクロチップ１の側面図である。

マイクロポンプユニット５は第１の実施形態と同様の構成であり、本実施形態では図７（ａ）のように反応検査装置８２内に、駆動液タンク９１にパッキン９０を介して接続された４つのマイクロポンプユニット５が配置されている。

マイクロチップ１の内部構成は第１の実施形態と同様であるが、図７（ｂ）、（ｃ）のようにマイクロチップ１の表面に４列の段差部２５０が設けられている点が異なっている。本実施形態では図７（ｂ）のように駆動液注入部１１０が段差部２５０に各８個設けられている。各段差部２５０の幅Ｗは各マイクロポンプユニット５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの端面の厚みと同じであり、段差部２５０はマイクロポンプユニット５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが挿入できる位置に設けられている。マイクロポンプユニット５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの端面が段差部２５０に当接すると、マイクロポンプユニット５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの各入出力口１４６がマイクロチップの駆動液注入部１１０と連通する。なお、図７（ｃ）にｃで図示する段差部２５０の面を面取りしておくと、マイクロポンプユニット５を容易に挿入することができる。

反応検出装置８２においては、図示せぬ制御部が検知部９５がオンになった信号を受信すると、駆動部材によりマイクロチップ１を上昇させる。所定の位置まで上昇すると、マイクロチップ１の段差部２５０にマイクロポンプユニット５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの端面が各段差部２５０に当接し、マイクロポンプユニット５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの入出力口１４６とマイクロチップ１の駆動液注入部１１０が連通する。

このように、本発明のマイクロポンプユニット５は端面に入出力口１４６が設けられているので、複数のマイクロポンプユニット５からマイクロチップ１に駆動液を注入する場合でもマイクロチップ１上に容易に多くの駆動液注入部１１０を配置することができる。さらに、マイクロチップ１に段差部２５０を設けると、マイクロポンプユニット５とマイクロチップ１の相対位置が正確に決まるので、入出力口１４６と駆動液注入部１１０を確実に連通させることができる。

なお、図７（ａ）では４列の段差部２５０が設けられたマイクロチップ１に、４つのマイクロポンプユニット５を用いて液体を注入する反応検出装置８２の一例を図示しているが、図７の例に限定されるものではない。例えば、段差部２５０を設けずに複数のマイクロポンプユニット５を用いて液体を注入しても良い。また、例えば、マイクロチップ１に設けられた段差部２５０が１列で１つのマイクロポンプユニット５を用いて液体を注入する反応検出装置８２にも本発明は適用できる。また、本実施形態ではマイクロチップ１の片面から４つのマイクロポンプユニット５を用いて液体を注入しているが、マイクロチップ１の両面に駆動液注入部１１０を設け、両面からマイクロポンプユニット５を用いて液体を注入しても良い。

あるいは、第２の実施形態のように、マイクロポンプユニット５の端面にパッキン１４７を設けても良い。パッキン１４７を設けたマイクロポンプユニット５が挿入できるように段差部２５０の幅を広くする必要があるが、パッキン１４７を用いることにより密着性を高め、より確実に液漏れを防ぐことができる。

さらに、第３の実施形態のように、駆動液注入部１１０に針状接続部１６０を取り付けても良い。このようにすると、針状接続部１６０と入出力口１４６が嵌合するので、さらに確実に液漏れを防ぐことができる。

以上このように、本発明によれば、ガラス基板への穴開け加工が不要で、ガラス基板とシリコン基板の位置あわせが容易なマイクロポンプ、および反応検出装置を提供することができる。

Claims (6)

1. 少なくともポンプ室と、該ポンプ室に連通する流路を備えた第１の基板と、
   前記第１の基板を覆う第２の基板を有するマイクロポンプユニットにおいて、
   前記流路に連通する入出力口が前記第１の基板の端面に設けられていることを特徴とするマイクロポンプユニット。
2. 請求の範囲第１項に記載のマイクロポンプユニットと、
   前記入出力口に連通する注入口を備えたマイクロチップと、
   を有することを特徴とするマイクロチップ検査システム。
3. 少なくとも２つの請求の範囲第１項に記載のマイクロポンプユニットを有し、
   前記マイクロチップは、前記少なくとも２つの請求の範囲第１項に記載のマイクロポンプユニットの前記入出力口にそれぞれ連通する前記注入口を備えたことを特徴とする請求の範囲第２項に記載のマイクロチップ検査システム。
4. 前記マイクロチップは、前記注入口に連通する開口を先端に有する針状接続部を備え、該針状接続部の先端の形状は前記入出力口より小さく、末端に行くに従って太くなっており、末端までの一部の形状は前記入出力口に嵌合可能であることを特徴とする請求の範囲第２項または第３項に記載のマイクロチップ検査システム。
5. 前記マイクロチップは、前記マイクロポンプユニットの前記入出力口が設けられた端面が嵌合する溝部を有し、該溝部に前記注入口が設けられていることを特徴とする請求の範囲第２項乃至第４項の何れか１項に記載のマイクロチップ検査システム。
6. 前記マイクロポンプユニットの前記入出力口が設けられた端面は前記入出力口の部分を除いて弾性部材で覆われていることを特徴とする請求の範囲第２項乃至第５項の何れか１項に記載のマイクロチップ検査システム。