JP4566456B2 - 微量液体制御機構および微量液体制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微量液体制御機構および微量液体制御方法に関し、さらに詳細には、各種サンプルを用いた分析や化学反応を行う際などに用いて好適な微量液体制御機構および微量液体制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電気泳動やクロマトグラフィーなどにより分析を行うための各種装置が知られており、こうした装置においては、使用するサンプルなどの液体を定量的に扱うことにより、正確な分析結果を得ることができるものである。
【０００３】
このため、こうした電気泳動やクロマトグラフィーなどに用いられる各種装置において、サンプルなどの液体を定量的に扱うための手法が各種提案されているが、いずれの手法においても実際に分析に必要な量以上のサンプルが必要になってしまい、サンプルのデットボリュームを減らすことができないという問題点があった。
【０００４】
また、液体を定量的に扱うために電圧を印加するような方法においては、電源装置などが必要となり、分析装置全体の省スペース化と低コスト化とを実現することができないという問題点があった。
【０００５】
さらに、微量なサンプルなどの液体を用いた化学反応や分析などにおいては、微小なチップにより構成されるマイクロチップが用いられることがある。こうしたマイクロチップを用いる場合においても、使用するサンプルなどの液体を定量的に扱うことにより、正確な結果が得られるものであるが、液体を定量的に扱うための各種複雑な構成が必要となり、その構成を扱うための操作が煩雑になるという問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の技術の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、単純な構成により、簡単な操作のみで液体を定量的に扱うことができるようにした微量液体制御機構および微量液体制御方法を提供しようとするものである。
【０００７】
また、本発明の目的とするところは、定量的な液体の扱いが必要とされる各種装置において、サンプルのデットボリュームを減らすことができるとともに、装置全体の省スペース化と低コスト化とを実現することができるようにした微量液体制御機構および微量液体制御方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、液体の表面張力に着目し、液体が流路に対して起こす毛細管現象を利用してなされたものである。
【０００９】
図１（ａ）（ｂ）には、本発明の原理を説明するための概念説明図が示されている。３本の流路Ａ，流路Ｂ，流路Ｃが、太い２本の流路Ａ，流路Ｂの間に細い流路Ｃを橋渡しするような構造を有する場合、即ち、細い流路Ｃが太い流路Ａと太い流路Ｂとを連結している場合、細い流路Ｃ内の液体の端面における毛管引力の方が太い流路Ａ，流路Ｂ内の液体の毛管引力よりも大きくなる。このため、太い流路Ａあるいは流路Ｂ内の液体は細い流路Ｃ内に入り込み、正の毛細管現象が生じる。
【００１０】
より詳細には、２本の太い流路のうち流路Ａに液体１００（図１における網掛け領域参照）を導入した場合、流路Ａの流路壁ａａにおいて開口する細い流路Ｃの開口部ｃ１を介して、液体１００はより強い毛管引力によって開口部ｃ１から細い流路Ｃ内に引き込まれる（図１（ａ）参照）。
【００１１】
この際、細い流路Ｃの反対側の流路端、即ち、太い流路Ｂの流路壁ｂｂにおいて開口している細い流路Ｃの開口部ｃ２まで到達した液体１００は、細い流路Ｃ内のより強い毛管引力によってせき止められ、太い流路Ｂ内に入り込むことはない。
【００１２】
そして、太い流路Ａ内に残留する液体１００を、例えば、太い流路Ａの両端部に適当な圧力差を生起させてより低圧側に移動させるなどし、太い流路Ａ内から取り除く（図１（ｂ）参照）。
【００１３】
この際、細い流路Ｃ内の液体１００は、細い流路Ｃ内のより強い毛管引力によって細い流路Ｃ内に留まり、太い流路Ａ内に戻って入り込むようなことはない。
【００１４】
その結果、細い流路Ｃ内の液体１００の両端面たる端面１００ａと端面１００ｂとが、細い流路Ｃの開口部ｃ１ならびに開口部ｃ２に位置するようになり、３本の流路Ａ，流路Ｂ，流路Ｃのうちの細い流路Ｃ内のみに液体１００が残留し、細い流路Ｃの容積に応じた体積の液滴の形成が可能となる。
【００１５】
本発明は、それぞれ所定の方向に延長される第１の流路ならびに第２の流路と、上記第１の流路ならびに上記第２の流路のそれぞれの流路壁において開口して上記第１の流路と上記第２の流路とを連結する上記第１の流路ならびに上記第２の流路の太さより細い第３の流路とを有し、上記第１の流路に導入された液体が、上記１の流路の流路壁において開口する上記第３の流路の開口部を介して毛細管現象により上記第３の流路内に引き込まれた後、上記第１の流路に残留する上記液体を取り除き、上記第３の流路の容積に応じた体積の液滴を作成するようにしたものである。
【００１６】
従って、第１の流路に導入された液体が、毛細管現象により第３の流路内に引き込まれて、第３の流路の容積に応じた体積の液滴が作成されるので、単純な構成により、簡単な操作のみで液体を定量的に扱うことができるとともに、サンプルのデットボリュームの低減と装置全体の省スペース化と低コスト化とを実現することができる。
【００１７】
また、それぞれ所定の方向に延長される第１の流路ならびに第２の流路と、上記第１の流路ならびに上記第２の流路のそれぞれの流路壁において開口して上記第１の流路と上記第２の流路とを連結する上記第１の流路ならびに上記第２の流路の太さより細い第３の流路とを有し、上記第１の流路に導入された液体が、上記１の流路の流路壁において開口する上記第３の流路の開口部を介して毛細管現象により上記第３の流路内に引き込まれた後、上記第１の流路に残留する上記液体を取り除き、上記第３の流路の容積に応じた体積の液滴を作成する系を少なくとも２つ有し、上記２つの系は互いに、上記第１の流路または上記第２の流路を共有するようにしたものである。
【００１８】
従って、２つの系が互いに第１の流路または第２の流路を共有するので、例えば、第２の流路を共有する２つの系のそれぞれにおいて異なる種類の液滴を定量的に作成すると、当該２つの系で共有する第２の流路において、作成した複数の種類の液滴の合一／分析反応を行うことができる。
【００１９】
また、上記第１の流路における上記第３の流路の開口部近傍の断面積をＳ１とし、上記第２の流路における上記第３の流路の開口部近傍の断面積をＳ２とし、上記第１の流路の流路壁において開口する上記第３の流路の開口部の断面積をＳ３とし、上記第２の流路の流路壁において開口する上記第３の流路の開口部の断面積をＳ４としたときに、「Ｓ１≧Ｓ３＞Ｓ２≧Ｓ４」の条件を満たすようにしてもよい。
【００２０】
このようにすると、定量的に作成された第３の流路内の液滴を、第２の流路の流路壁において開口する第３の流路の開口部から第２の流路に容易に流出させることができる。
【００２１】
また、上記第３の流路が複数形成されているようにしてもよい。
【００２２】
従って、複数の第３の流路の容積に応じた体積の液滴を、定量的かつ並列的に作成することができる。
【００２３】
作成された上記第３の流路の容積に応じた体積の液滴を、上記第２の流路の流路壁において開口する上記第３の流路の開口部を介して上記第３の流路から上記第２の流路に流出させる流出手段を有するようにしてもよい。
【００２４】
定量的に作成された第３の流路内の液滴を、第２の流路の流路壁において開口する第３の流路の開口部から第２の流路に一層確実に流出させることができる。
【００２５】
また、上記第１の流路と上記第２の流路と上記第３の流路とはそれぞれ、マイクロチップに形成されたチャネルであるようにしてもよい。
【００２６】
単純な構成により、簡単な操作のみで、微小体積の液滴を定量的に作成することができるとともに、より一層のサンプルのデットボリュームの低減と装置全体の省スペース化と低コスト化とを実現することができる。
【００２７】
また、上記第１の流路と上記第２の流路と上記第３の流路との流路壁に親水化処理を施こすようにしてもよい。
【００２８】
上記第３の流路の容積は、ｎｌ（ナノリットル）オーダーの大きさに形成されていてもよい。
【００２９】
単純な構成により、簡単な操作のみで、ｎｌオーダーの微小体積の液滴を定量的に作成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づいて、本発明による微量液体制御機構および微量液体制御方法の実施の形態を詳細に説明するものとする。
【００３１】
図２（ａ）（ｂ）には、本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態を備えたマイクロチップが示されており、図２（ａ）は図２（ｂ）におけるＡ矢視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ線による断面図である。
【００３２】
このマイクロチップ１０は、高分子（ポリマー）材料、例えば、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）により形成された平板状の基板１２と、この基板１２の上面１２ａに配設されるＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）により形成された平板状の表面板１４とを有して構成されている。
【００３３】
そして、基板１２の上面１２ａには、マイクロチャネルとして、所謂、Ｉ字型状の直線型流路を構成するマイクロチャネル１６が形成されている。
【００３４】
このマイクロチャネル１６は、基板１２の上面１２ａにおいて互いに平行して左右方向に延長される第１チャネル２１ならびに第２チャネル２２と、第１チャネル２１と第２チャネル２２とを連結する第３チャネル２３とにより構成されている。
【００３５】
そして、上記のようにして基板１２の上面１２ａに形成されたマイクロチャネル１６を構成する第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３は、表面板１４によって封止（シール）されているものである。
【００３６】
また、表面板１４には、表面板１４の上面１４ａから下面１４ｂへ貫通するようにして形成された開口部として、サンプルなどの各種の液体を導入あるいは排出するための４つのポートたる第１ポート１８ａ、第２ポート１８ｂ、第３ポート１８ｃおよび第４ポート１８ｄが穿設されている。
【００３７】
ここで、第１ポート１８ａ、第２ポート１８ｂ、第３ポート１８ｃおよび第４ポート１８ｄと、第１チャネル２１および第２チャネル２２とは、第１ポート１８ａの一部に第１チャネル２１の左端部２１Ｌが位置し、第２ポート１８ｂの一部に第２チャネル２２の左端部２２Ｌが位置し、第３ポート１８ｃの一部に第１チャネル２１の右端部２１Ｒが位置し、第４ポート１８ｄの一部に第２チャネル２２の右端部２２Ｒが位置するように寸法設定されて配置されており、第１ポート１８ａと第１チャネル２１の左端部２１Ｌとが連通し、第２ポート１８ｂと第２チャネル２２の左端部２２Ｌとが連通し、第３ポート１８ｃと第１チャネル２１の右端部２１Ｒとが連通し、第４ポート１８ｄと第２チャネル２２の右端部２２Ｒとが連通するようになされている。
【００３８】
ここで、図３には、図２（ａ）の一部を拡大し、マイクロチャネル１６を構成する第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３を中心に示した説明図が示されている。
【００３９】
基板１２の上面１２ａにおいて左右方向に延長される第１チャネル２１ならびに第２チャネル２２の略中央部位に、前後方向に延長される第３チャネル２３が位置している。
【００４０】
そして、第１チャネル２１の前方側の流路壁２１Ｆにおいて、第３チャネル２３が開口部２３Ｂで開口し、第２チャネル２２の後方側の流路壁２２Ｂにおいて、第３チャネル２３が開口部２３Ｆで開口して、第３チャネル２３を介し第１チャネル２１と第２チャネル２２とが連通して連結されている。
【００４１】
ここで、第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３は、いずれも同一平面上に形成されて同一の深さＤ１（図２（ｂ）参照）を有し、横断面は矩形形状を有するものである。
【００４２】
また、第１チャネル２１における第３チャネル２３の開口部２３Ｂ近傍の幅Ｗ１と、第２チャネル２２における第３チャネル２３の開口部２３Ｆ近傍の幅Ｗ２と、第３チャネル２３の開口部２３Ｂの幅Ｗ３と、第３チャネル２３の開口部２３Ｆの幅Ｗ４とは、下記数式１を満たすように寸法設定されている。
【００４３】
Ｗ１≧Ｗ３＞Ｗ２≧Ｗ４ ・・・数式１
従って、第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３は、上記したようにいずれも横断面が矩形形状で同一の深さＤ１を有して上記数式１を満たしているので、第１チャネル２１における第３チャネル２３の開口部２３Ｂ近傍の断面積Ｓ１と、第２チャネル２２における第３チャネル２３の開口部２３Ｆ近傍の断面積Ｓ２と、第３チャネル２３の開口部２３Ｂの断面積Ｓ３と、第３チャネル２３の開口部２３Ｆの断面積Ｓ４とは、下記数式２を満たすことになる。
【００４４】
Ｓ１≧Ｓ３＞Ｓ２≧Ｓ４ ・・・数式２
なお、これらマイクロチャネル１６を構成する第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３の内壁や、第１ポート１８ａ、第２ポート１８ｂ、第３ポート１８ｃならびに第４ポート１８ｄの壁面は、親水化処理が施されて、いずれも親水性を有するものである。
【００４５】
なお、第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３の深さは、それぞれ同一の深さＤ１に限定されるものではなく、それぞれを異なる深さに設定するようにしてもよく、必要に応じて任意の深さに設定することができるものである。例えば、１μｍ〜８０００μｍの間の任意の値に設定することが可能である。
【００４６】
また、第１チャネル２１の幅Ｗ１や、第２チャネル２２の幅Ｗ２や、第３チャネル２３の開口部２３Ｂの幅Ｗ３や、開口部２３Ｆの幅Ｗ４も、特に限定されるものではなく、必要に応じて任意の大きさの幅に設定することができるものであり、例えば、１μｍ〜８０００μｍの間の任意の値に設定することが可能である。
【００４７】
さらに、第１チャネル２１ならびに第２チャネル２２の左右方向における全長や、第３チャネル２３の前後方向における全長なども、特に限定されるものではなく、必要に応じて任意の大きさの幅に設定することができるものであり、例えば、１μｍ〜８０００μｍの間の任意の値に設定することが可能である。
【００４８】
要は、マイクロチャネル１６を構成する第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３の寸法設定は、特に限定されるものではなく、上記した数式２を満たすとともに、第３チャネル２３の容積が所望の大きさ（即ち、作成したい液滴の体積）になるようにして、任意に設定すればよい。
【００４９】
具体的には、例えば、深さＤ１を５０μｍに設定し、第３チャネル２３の開口部２３Ｂの幅Ｗ３を１００μｍに設定し、第３チャネル２３が開口部２３Ｆの幅Ｗ４を５０μｍに設定し、開口部２３Ｂと開口部２３Ｆとの間隔Ｈ（図３参照）を１０００μｍに設定すると、第３チャネル２３の容積は５ｎｌ（ナノリットル）とすることができる。
【００５０】
次に、上記したマイクロチップ１０は、例えば、図４（ａ）乃至図４（ｇ）を参照しながら説明する製造プロセスにより製造することができるものであるが、その製造プロセスに先だって、まずマイクロチップ１０におけるマイクロチャネル１６、即ち、第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３のレイアウトのパターンを、フォトリソグラフィーのマスクとして利用するために、高解像度、例えば、４０６４ｄｐｉで透明フィルムに印刷しておくものである。
【００５１】
ここで、図４（ａ）乃至図４（ｇ）には、マイクロチップ１０の製造プロセスの概略が示されており、このマイクロチップ１０の製造においては、マスターの製作（図４（ａ）乃至図４（ｄ）参照）とＰＤＭＳチップの製作（図４（ｅ）乃至図４（ｇ）参照）との２つ段階がある。
【００５２】
以下、上記したＰＤＭＳにより形成された基板１２を備えたマイクロチップ１０を形成するためのプロセスについて、詳細に説明することとする。
【００５３】
はじめに、シリコン（Ｓｉ）ウエハをオーブンで乾燥させ（図４（ａ）参照）、ネガティブフォトレジストＳＵ−８を５００ｒｐｍで１０秒間、１５００ｒｐｍで１０秒間スピン塗布し、その後に、９０℃のオーブンで３０分間保温する（図４（ｂ）参照）。
【００５４】
次に、マスクアライナー（なお、マスクアライナーとしては、例えば、「ＰＥＭ−８００；Ｕｎｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｔｏｋｙｏ， Ｊａｐａｎ」を用いることができる。）を用いて、マスク上に印刷したマイクロチップ１０におけるレイアウトのパターンを、ＳＵ−８を塗布したシリコンウエハにフォトリソグラフィーの手法で転写し、１−メトキシ−２−プロピル酢酸中に２０分間入れ現像する（図４（ｃ）ならびに図４（ｄ）参照）。
【００５５】
こうして作製されたマスターは、基板１２のマイクロチャネル１６の鋳型となる凸形構造を有するものであり、このマスターを、イソプロピルアルコール、引き続いて、蒸留水で洗浄する。
【００５６】
次に、ＰＤＭＳのプレポリマーを注ぎ入れる前に、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ：反応性イオンエッチング）システムを用いて、このマスターをフルオロカーボンで処理する。なお、フルオロカーボン処理は、型取り後のＰＤＭＳレプリカの取り外しに役に立つ。
【００５７】
それから、ＰＤＭＳのプレポリマーとキュアリング試薬（キュアリング試薬としては、例えば、「Ｓｙｌｇａｒｄ １８４：Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏ．， ＭＩ」を用いることができる。）とを「１０：１」の割合で混合し、充分に攪拌した後に１５分間だけ真空脱気してプレポリマー混合液を作成する。こうして作成されたプレポリマー混合液をマスター上に注ぎ、６５℃で１時間、それから９５℃で１５分間キュアリングを行なう（図４（ｅ）参照）。
【００５８】
上記したキュアリングの後に、ＰＤＭＳレプリカをマスターから引き剥がすことにより、ＰＤＭＳの基板１２が得られることになる（図４（ｆ）参照）。さらに、基板１２の上面１２ａ側は、ＲＩＥシステムを用いて酸素プラズマで酸化して親水化処理を施す。
【００５９】
一方、ＰＭＭＡにより形成された平板状の表面板１４には、第１ポート１８ａ、第２ポート１８ｂ、第３ポート１８ｃおよび第４ポート１８ｄを穿設する。なお、この表面板１４の下面１４ｂ側ならびに第１ポート１８ａ、第２ポート１８ｂ、第３ポート１８ｃ、第４ポート１８ｄも、ＲＩＥシステムを用いて酸素プラズマで酸化して親水化処理を施す。
【００６０】
そして、このＰＤＭＳの基板１２を、基板１２の上面１２ａと表面板１４の下面１４ｂとが接するようにして表面板１４に被せて取り付けて、マイクロチャネル１６を構成する第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３を封止（シール）するものである（図４（ｇ）参照）。
【００６１】
ここで、基板１２の上面１２ａならびに表面板１４の下面１４ｂならびに第１ポート１８ａ、第２ポート１８ｂ、第３ポート１８ｃ、第４ポート１８ｄに施す親水化処理は、上記したように酸素プラズマで酸化する手法に限られるものではなく、適宜に他の手法を用いることができる。
【００６２】
また、こうした親水化処理を、基板１２の上面１２ａの全面ならびに表面板１４の下面１４ｂならびに第１ポート１８ａ、第２ポート１８ｂ、第３ポート１８ｃ、第４ポート１８ｄの全面に施こすことにより、当該基板１２の上面１２ａと表面板１４の下面１２ｂとによって形成される第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３の内壁や、第１ポート１８ａ、第２ポート１８ｂ、第３ポート１８ｃ、第４ポート１８ｄの壁面をいずれも親水性とすることができるので、特定範囲のみに親水処理を施すのとは異なり安易なプロセスで製造することができる。
【００６３】
なお、この第１の実施の形態において「マイクロチャネル１６を構成する第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３を封止（シール）する」とは、マイクロチャネル１６を構成する第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３を完全に密閉することを意味するものではなく、第１ポート１８ａと第１チャネル２１の左端部２１Ｌとが連通し、第２ポート１８ｂと第２チャネル２２の左端部２２Ｌとが連通し、第３ポート１８ｃと第１チャネル２１の右端部２１Ｒとが連通し、第４ポート１８ｄと第２チャネル２２の右端部２２Ｒとが連通するようになされている。
【００６４】
以上の構成において、図５を参照しながら、上記したマイクロチップ１０を用いた液滴の作成について説明する。
【００６５】
図５（ａ）乃至図５（ｃ）には、本発明による微量液体制御機構を備えたマイクロチップ１０における液滴の作成を説明するための概略説明図が示されている。
【００６６】
まず、液体１００（図５（ａ）における網掛け領域参照）を第１ポート１８ａから導入すると、導入された液体１００は、第１ポート１８ａと連通している第１チャネル２１の左端部２１Ｌから毛細管現象により第１チャネル２１内に引き込まれる（図５（ａ）矢印ａ参照）。
【００６７】
こうして第１チャネル２１に導入された液体１００は、
断面積Ｓ１≧断面積Ｓ３
なので、より強い毛管引力によって、第３チャネル２３の開口部２３Ｂを介して、開口部２３Ｂから第３チャネル２３内に引き込まれる。
【００６８】
さらに、第３チャネル２３内に引き込まれた液体１００は、
断面積Ｓ３＞断面積Ｓ４
なので、第３チャネル２３内を開口部２３Ｂから開口部２３Ｆに向かう方向（図５（ａ）矢印ｂ参照）で引き込まれる。
【００６９】
しかしながら、第３チャネル２３の開口部２３Ｆまで到達した液体１００は、
断面積Ｓ２≧断面積Ｓ４
なので、第３チャネル２３内のより強い毛管引力によってせき止められ、第２チャネル２２内に入り込むことはない（図５（ａ）における破線エリアＡ参照）。
【００７０】
そして、第１チャネル２１内に残留する液体１００を、例えば、第１チャネル２１の左端部２１Ｌと右端部２１Ｒとの間に適当な圧力差を生起させてより低圧側に移動させるなどし、第１チャネル２１内から取り除く（図５（ｂ）矢印ｃ参照）。
【００７１】
この際、第３チャネル２３内の液体１００は、
断面積Ｓ１＞断面積Ｓ４
なので、第３チャネル２３内のより強い毛管引力によって第３チャネル２３内に留まり、第１チャネル２１内に戻って入り込むようなことはない（図５（ｂ）における破線エリアＢ参照）。
【００７２】
その結果、第３チャネル２３内の液体１００の両端面たる端面１００ａと端面１００ｂとが、第３チャネル２３の開口部２３Ｂならびに開口部２３Ｆに位置するようになり、第３チャネル２３内にのみ液体１００が残留し、第３チャネル２３の容積に応じた体積の液滴が形成される（図５（ｃ）参照）。
【００７３】
具体的には、上記したようにしてマイクロチップ１０の第３チャネル２３の容積を５ｎｌに設定した場合に、サンプルたる液体１００として１０ｍＭ（ミリモル）アニリンブルー水溶液を用い、１０ｍＭ（ミリモル）アニリンブルー水溶液を第１ポート１８ａから１μｌ（マイクロリットル）滴下すると、５ｎｌの体積の液滴が作成された。
【００７４】
上記したようにして本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態においては、細い流路たる第３チャネル２３が太い流路たる第１チャネル２１と第２チャネル２２とを連結する構成としたため、毛細管現象により第３チャネルの容積に応じた体積の液滴が作成されるので、単純な構成により、簡単な操作のみで液体を定量的に扱うことができる。
【００７５】
また、本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態によれば、第３チャネルの容積を、作成する液滴の所望の体積、例えば、ｎｌ（ナノリットル）オーダーの容積とすれば、単純な構成により、簡単な操作のみで、ｎｌオーダーの微小体積の液滴を定量的に作成することができる。
【００７６】
また、本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態によれば、サンプルなどの液体を定量的に扱うために、流路たる第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３内を、予めバッファーで満たしておくような必要がないので、サンプルたる液体のみを流路内に導入すればよく、より一層簡単な操作のみで液体を定量的に扱うことができる。
【００７７】
また、本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態を、例えば、上記したようにしてマイクロチップ１０に備えるようにすると、単純な構成により、簡単な操作のみで、ｎｌオーダーの微小体積の液滴を定量的に作成することができるとともに、より一層のサンプルのデットボリュームの低減と装置全体の省スペース化と低コスト化とを実現することができる。
【００７８】
例えば、こうしたマイクロチップ１０において、定量的な液体の扱いが必要とされる電気泳動やクロマトグラフィーなどの各種分析を行うようにすると、液体を定量的に扱うために電圧を印加する電源装置などを配設する必要はなくなり、単純な構成なので、装置において必要とされるサンプルの総量が低減され、サンプルのデットボリュームを減らすことができるとともに、装置全体の省スペース化と低コスト化とを実現することができる。
【００７９】
さらにまた、本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態は、上記したマイクロチップ１０のように、平面的な構造とすることができるとともに、図４（ａ）乃至図４（ｇ）に示した製造プロセスにより、安易かつ安価に製造することができる。このため、本発明による微量液体制御機構は、１回のみ使用しただけで廃棄するという使い捨て使用に適しているとともに、使い捨ての部品としてマイクロデバイスに組み込むことも可能となる。
【００８０】
なお、上記した本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態を備えたマイクロチップ１０において作成された液滴（図５（ｃ）参照）は、第２チャネル２２の後方側の流路壁２２Ｂにおいて開口する第３チャネル２３の開口部２３Ｆを介して、第３チャネル２３から第２チャネル２２に流出させることができる（図６（ａ）（ｂ）参照）。
【００８１】
より詳細には、例えば、第１ポート１８ａ、第２ポート１８ｂ、第３ポート１８ｃおよび第４ポート１８ｄのうちの所定のポートにシリンジを配設して、液滴の両端面、即ち、第３チャネル２３内の液体１００の端面１００ａと端面１００ｂとに、適当な圧力差を極短時間かけるようにする。
【００８２】
すると、この圧力差により、第３チャネル２３内の液体１００が開口部２３Ｆから漏れ出す（図６（ａ）におけるエリアＣ参照）。そして、第２チャネル２２内に漏れ出した液体１００は、
断面積Ｓ３＞断面積Ｓ４
なので、毛細管現象により、第２チャネル２２内に開口部２３Ｆから左に向かう方向（図６（ｂ）矢印ｅ参照）と右に向かう方向（図６（ｂ）矢印ｆ参照）とに引き込まれて、液滴は第２チャネル２２に流出する。
【００８３】
なお、第３チャネル２３内の液体１００を第２チャネル２２に流出させる場合には、上記したようなシリンジを用いた圧力の付加に限られることなしに、例えば、第１チャネル２１内に各種液体をさらに導入するなどしてもよい。
【００８４】
また、上記した本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態を備えたマイクロチップ１０においては、第３チャネル２３は１つのみ形成されるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、複数の第３チャネル２３によって第１チャネル２１と第２チャネル２２とを連結するようにしてもよい（図７（ａ）（ｂ）参照）。
【００８５】
例えば、複数の第３チャネル２３−１，２３−２，２３−３，・・・２３−ｎ（ただし、「ｎ」は正の整数であり、第３チャネル２３の総数を示す。）が、第１チャネル２１と第２チャネル２２とを連結していると、第１チャネル２１に導入された液体１００が、第３チャネル２３−１〜２３−ｎのそれぞれの開口部２３Ｂ−１〜２３Ｂ−ｎを介して、複数の第３チャネル２３−１〜２３−ｎ内へそれぞれ引き込まれる（図７（ａ）参照）。
【００８６】
そして、第１チャネル２１内に残留する液体１００を第１チャネル２１内から取り除くと、複数の第３チャネル２３−１〜２３−ｎ内のそれぞれのみに液体１００が残留し、第３チャネル２３−１〜２３−ｎの容積に応じた体積の液滴が形成される（図７（ｂ）参照）。
【００８７】
このように、複数の第３チャネル２３−１〜２３−ｎを形成すると、第１チャネル２１に導入した液体１００から、複数の液滴を定量的かつ並列的に作成することができるようになる。
【００８８】
なお、複数の第３チャネル２３−１〜２３−ｎの容積はそれぞれ、同一であってもよいし、あるいは、異なるようにしてもよい。
【００８９】
次に、図８を参照しながら、本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップついて説明する。
【００９０】
この第２の実施の形態と上記した第１の実施の形態とは、上記した第１の実施の形態におけるマイクロチャネル１６が、第１チャネル２１と第２チャネル２２とを連結する第３チャネル２３とからなる系をただ１つだけ有しているのに対して（図２参照）、第２の実施の形態におけるマイクロチャネル１６は第１チャネル２１と第２チャネル２２とを連結する第３チャネル２３とからなる系を２つ有している点において、両者は互いに異なっている。
【００９１】
即ち、本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップのマイクロチャネル１６は、系Ｉと系ＩＩとの２つの系を有している。
【００９２】
系Ｉは、第１チャネル２１−Ｉと、第２チャネル２２と、第３チャネル２３−Ｉとから構成されており、系ＩＩは、第１チャネル２１−ＩＩと、第２チャネル２２と、第３チャネル２３−ＩＩとから構成されている。つまり、系Ｉと系ＩＩとは、互いに第２チャネル２２を共有している。
【００９３】
なお、上記した系Ｉを構成する第１チャネル２１−Ｉ、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３−Ｉや、系ＩＩを構成する第１チャネル２１−ＩＩ、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３−ＩＩはそれぞれ、上記した数式１ならびに数式２を満たすように寸法設定されている。
【００９４】
また、第１チャネル２１−Ｉ、第１チャネル２１−ＩＩならびに第２チャネルの両端部はそれぞれ、表面板１４に穿設された６つのポート１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆの一部に位置し、それぞれのポートと連通するようになされている。
【００９５】
そして、この第２の実施の形態においては、第３チャネル２３−Ｉならびに第３チャネル２３−ＩＩの容積はいずれも１９ｎｌに設定されているものとする。
【００９６】
次に、第２の実施の形態におけるマイクロチップを用いて化学反応を行った実験結果の一例として、グルコース水溶液とグルコース分析用試薬との合一／分析反応について説明する。
【００９７】
図９には、実験システムの構成を示す説明図が示されており、マイクロチップはステージ１０２上に設置される。なお、マイクロチップは、ＰＤＭＳにより形成された基板１２とＰＭＭＡにより形成された表面板１４とから構成される透明なマイクロチップであり、ステージ１０２も透明である。
【００９８】
そして、マイクロチップの表面板１４に対向するようにして配設されたハロゲンランプ１０４からの投下光が、マイクロチップとステージ１０２とを通過し、ステージ１０２の下面１０２ａ側に配設されたレンズ１０６とミラー１０８とを介してＣＣＤカメラ１１０に受光されるようになされている。
【００９９】
さらに、ＣＣＤカメラ１１０の受光結果は、パーソナル・コンピューター１１２に入力され、パーソナル・コンピューター１１２のモニター１１２ａにリアルタイムで表示されるとともに録画可能となされている。
【０１００】
また、各種試薬等のサンプルは、マイクロチップの第１チャネル２１−Ｉの左端部と連通するポート１８ａに接続されたシリンジ１１４−１と、第１チャネル２１−ＩＩの左端部と連通するポート１８ｅに接続されたシリンジ１１４−２とにより供給される。
【０１０１】
また、マイクロチップの第２チャネル２２の左端部と連通するポート１８ｂにもシリンジ１１４−３が接続されている。
【０１０２】
そして、温度制御装置１１６により、マイクロチップの温度が制御されるようになされている。
【０１０３】
図１０（ａ）乃至図１０（ｇ）には、第２の実施の形態のマイクロチップにおけるグルコース水溶液とグルコース分析用試薬との合一／分析反応の過程を経時的に示した説明図が示されている。
【０１０４】
まず、系Ｉにおいて１０ｍＭグルコース水溶液２００の液滴の作成を行う（図１０（ａ）（ｂ）参照）。
【０１０５】
具体的には、１０ｍＭグルコース水溶液２００（図１０（ａ）における斜線領域参照）をポート１８ａから１μｌ滴下すると、滴下された１０ｍＭグルコース水溶液２００は、ポート１８ａと連通している第１チャネル２１−Ｉの左端部から毛細管現象により第１チャネル２１−Ｉ内に引き込まれる。
【０１０６】
こうして第１チャネル２１−Ｉに導入された１０ｍＭグルコース水溶液２００は、より強い毛管引力によって、第３チャネル２３−Ｉの開口部２３Ｂ−Ｉを介して、開口部２３Ｂ−Ｉから第３チャネル２３−Ｉ内に引き込まれる（図１０（ａ）参照）。
【０１０７】
そして、第１チャネル２１−Ｉ内に残留する１０ｍＭグルコース水溶液２００を、第１チャネル２１−Ｉ内から取り除く。その結果、第３チャネル２３−Ｉ内にのみ１０ｍＭグルコース水溶液２００が残留し、第３チャネル２３−Ｉの容積に応じた１９ｎｌの１０ｍＭグルコース水溶液２００の液滴が定量的に形成される（図１０（ｂ）参照）。
【０１０８】
次に、系ＩＩにおいてグルコース分析用試薬３００の液滴の作成を行う（図１０（ｃ）（ｄ）参照）。
【０１０９】
具体的には、グルコース分析用試薬３００（図１０（ｃ）における網掛け領域参照）をポート１８ｅから滴下すると、滴下されたグルコース分析用試薬３００は、ポート１８ｅと連通している第１チャネル２１−ＩＩの左端部から毛細管現象により第１チャネル２１−ＩＩ内に引き込まれる。
【０１１０】
こうして第１チャネル２１−ＩＩに導入されたグルコース分析用試薬３００は、より強い毛管引力によって、第３チャネル２３−ＩＩの開口部２３Ｂ−ＩＩを介して、開口部２３Ｂ−ＩＩから第３チャネル２３−ＩＩ内に引き込まれる（図１０（ｃ）参照）。
【０１１１】
そして、第１チャネル２１−ＩＩ内に残留するグルコース分析用試薬３００を、第１チャネル２１−ＩＩ内から取り除く。その結果、第３チャネル２３−ＩＩ内にのみグルコース分析用試薬３００が残留し、第３チャネル２３−ＩＩの容積に応じた１９ｎｌのグルコース分析用試薬３００の液滴が定量的に形成される（図１０（ｄ）参照）。
【０１１２】
こうして、系Ｉにおける１０ｍＭグルコース水溶液２００の液滴の作成と、系ＩＩにおけるグルコース分析用試薬３００の液滴の作成とを終了すると、例えば、第３チャネル２３−Ｉ内の１０ｍＭグルコース水溶液２００の端面２００ａと端面２００ｂとに、適当な圧力差を極短時間かける。
【０１１３】
これにより、第３チャネル２３−Ｉ内の１０ｍＭグルコース水溶液２００が開口部２３Ｆ−Ｉから漏れ出だして、第２チャネル２２に流入する（図１０（ｅ）参照）。
【０１１４】
さらに、第２チャネル２２内に流入した１０ｍＭグルコース水溶液２００が、第３チャネル２３−ＩＩの開口部２３Ｂ−ＩＩにまで至ると、毛細管現象により、第３チャネル２３−ＩＩ内のグルコース分析用試薬３００が開口部２３Ｂ−ＩＩから漏れ出だして、第２チャネル２２に流入する（図１０（ｆ）参照）。
【０１１５】
この際、１０ｍＭグルコース水溶液２００の１９ｎｌの液滴と、グルコース分析用試薬３００の１９ｎｌの液滴との合一が生じて、１０ｍＭグルコース水溶液２００とグルコース分析用試薬３００とが混合する。
【０１１６】
その結果、１０ｍＭグルコース水溶液２００とグルコース分析用試薬３００との反応が生じ、１０ｍＭグルコース水溶液２００のグルコース量を示す赤いキノン色素が形成されて、第２チャネル２２の１０ｍＭグルコース水溶液２００とグルコース分析用試薬３００との混合液が赤色に変化する（図１０（ｇ）における塗りつぶし領域参照）。
【０１１７】
上記したようにして本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップにおいては、第１チャネル２１−Ｉと第２チャネル２２とを連結する第３チャネル２３−Ｉとからなる系Ｉと、第１チャネル２１−ＩＩと第２チャネル２２とを連結する第３チャネル２３−ＩＩとからなる系ＩＩとの２つの系を有し、系Ｉと系ＩＩとでは互いに第２チャネル２２を共有するようにしたため、１０ｍＭグルコース水溶液２００の液滴ならびにグルコース分析用試薬３００の液滴の複数の異なる種類の液滴を定量的に作成し、作成された複数の液滴の合一／分析反応を行うことができる。
【０１１８】
なお、第２の実施の形態においても、上記した第１の実施の形態と同様に、単純な構成により、簡単な操作のみで液体を定量的に扱うことができ、ｎｌ（ナノリットル）オーダーの微小体積の液滴を定量的に作成することができ、サンプルのデットボリュームを減らすことができるとともに、装置全体の省スペース化と低コスト化とを実現することができる。
【０１１９】
このため、本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を、例えば、上記したようにしてマイクロチップに備えるようにすると、微量なサンプルを用いた分析や化学反応などを行うことができる。この際、マイクロチップ全体が透明なので、マイクロチップ内に導入された液体の各種反応などの観察を容易に行うことができる。
【０１２０】
また、このマイクロチップは、使い捨て使用に適しているので、クロスコンタミネーションの確率が低く、かつ、コスト的に安いディスポーサブルなシステムを構築することができ、研究分野や医療分野などにおいて、例えば、検査に際しての即時的な化学反応を可能にして臨床医療の現場での高効率化を実現することができる。
【０１２１】
具体的には、サンプルとして血液を用いる場合においても、そのサンプルたる血液から複数の液滴を作成して、複数の化学反応を１つのマイクロチップにおいて行うことができるので効率が良く、さらに、マイクロチップは使い捨てできるので衛生的である。
【０１２２】
なお、マイクロチャネル１６を構成する２つの系（系Ｉならびに系ＩＩ）は互いに、第２チャネルを共有することに限られることなしに、各種の化学反応や分析の種類に応じて、第１チャネルを共有するようにしてもよい（図１１（ａ）参照）。
【０１２３】
また、上記した本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップにおいても、本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態を備えたマイクロチップ１０と同様にして、第３チャネルが複数形成されるようにしてもよい（図１１（ｂ）参照）。
【０１２４】
さらに、上記した本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップにおいては、マイクロチャネル１６が系Ｉと系ＩＩとの２つの系のみから構成されるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、マイクロチャネル１６が系Ｉと系ＩＩとの２つの系が複数集まって構成されるようにしてもよい（図１１（ｃ）ならびに図１２（ａ）（ｂ）参照）。
【０１２５】
例えば、図１２（ａ）（ｂ）には、マイクロチップのマイクロチャネル１６が系Ｉと系ＩＩとの２つの系が６つ集まって構成される場合を示す説明図がされており、（ａ）と（ｂ）とではそれぞれ配置パターンが異なっている。
【０１２６】
従って、例えば、第１チャネル２１−Ｉからサンプルを導入すると、導入されたサンプルが６つの第３チャネル内にそれぞれ引き込まれて、６つのサンプルの液滴が作成される。
【０１２７】
そして、第１チャネル２１−ＩＩ，２１−ＩＩＩ，２１−ＩＶ，２１−Ｖ，２１−ＶＩ，２１−ＶＩＩからそれぞれ異なる種類の試薬を導入すると、導入された試薬と作成された６つのサンプルの液滴とがそれぞれ反応する。
【０１２８】
このようにすると、１つのマイクロチップにおいて、１種類のサンプルに対して、複数の試薬を並列的に反応させて分析結果を得ることができるようになる。
【０１２９】
従って、図１３に示すように、マイクロチャネル１６が系Ｉと系ＩＩとの２つの系が多数集まって構成されるようにすると、１種類のサンプルに対して、さらに多くの種類の試薬を並列的に反応させて分析結果を得ることができるようになる。
【０１３０】
この際、マイクロチャネル１６の系Ｉと系ＩＩとの２つの系が複数集まる配置パターンを、例えば、図１３に示すように円形形状にすると、系Ｉと系ＩＩとの２つの系が複数集まる場合においても、マイクロチャネル１６全体の省スペース化を実現することができる。
【０１３１】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（５）に説明するように適宜に変形してもよい。
【０１３２】
（１）上記した実施の形態においては、マイクロチップ１０を形成する各種材料を例示したが、これに限られるものではないことは勿論であり、各種用途などに応じた材料を用いてマイクロチップ１０を形成するようにしてもよく、表面板１４をＰＤＭＳに代わってプラスチックやガラスなどによって形成するようにしてもよい。
【０１３３】
従って、各種用途などに応じては所定の材料を用い、マイクロチップ１０を形成するようにしてもよく、その際には、ポートを穿設する位置などの各種変更を行うようにすればよい。
【０１３４】
（２）上記した第１の実施の形態ならびに第２の実施の形態においては、マイクロチャネルを構成する第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３は、図３に示すような形状としたが、これに限られるものではないことは勿論であり、上記した数式２を満たしていればよいので、例えば、図１４に示すように第３チャネルの形状を変更してもよい。
【０１３５】
（３）上記した実施の形態においては、第３チャネル２３内の液体を第２チャネル２２に流出させる場合には、シリンジを用いた圧力の付加や、あるいは、第１チャネル２１内に各種液体をさらに導入するなどしたが、これに限られるものではないことは勿論である。
【０１３６】
例えば、図１５に示すように、第２チャネル２２の形状を先細に変更するようにしたり、あるいは、第２チャネル２２の端部にろ紙を配設するようにして、第３チャネル２３内の液体が自動的に第２チャネル２２に流出するような構成としてもよい。
【０１３７】
（４）上記した第１の実施の形態ならびに第２の実施の形態においては、本発明による微量液体制御機構がマイクロチップに備えられるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、定量的な液体の扱いが必要とされる各種装置、例えば、分析装置などに本発明による微量液体制御機構が備えられるようにしてもよい。
【０１３８】
（５）上記した実施の形態ならびに上記（１）乃至（４）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【０１３９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、単純な構成により、簡単な操作のみで液体を定量的に扱うことができるという優れた効果を奏する。
【０１４０】
また、本発明は、以上説明したように構成されているので、定量的な液体の扱いが必要とされる各種装置において、サンプルのデットボリュームを減らすことができるとともに、装置全体の省スペース化と低コスト化とを実現することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）は、本発明の原理を説明するための概念説明図である。
【図２】本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態を備えたマイクロチップを示し、図２（ａ）は図２（ｂ）におけるＡ矢視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ線による断面図である。
【図３】図２（ａ）の一部を拡大し、マイクロチャネルを構成する第１チャネル、第２チャネルならびに第３チャネルを中心に示した説明図である。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）は、本発明による微量液体制御機構を備えたマイクロチップの製造プロセスを示す概略説明図である。
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明による微量液体制御機構を備えたマイクロチップにおける液滴の作成を説明するための概略説明図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は、本発明による微量液体制御機構を備えたマイクロチップにおいて作成された液滴の第２チャネルへの流出を説明するための概略説明図である。
【図７】本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態を備えたマイクロチップにおいて、第３チャネルが複数形成された場合を示す説明図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は、本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップを示し、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図９】本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップを用いた実験システムの構成を示す説明図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）は、本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップを用いた化学反応の一例を説明するための概略説明図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップの他の例を示す説明図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）は、本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップの他の例を示す説明図である。
【図１３】本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップの他の例を示す説明図である。
【図１４】本発明による微量液体制御機構を備えたマイクロチップの他の例を示す説明図である。
【図１５】本発明による微量液体制御機構を備えたマイクロチップの他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ マイクロチップ
１２ 基板
１２ａ 上面
１４ 表面板
１４ａ 上面
１４ｂ 下面
１６ マイクロチャネル
１８ａ 第１ポート
１８ｂ 第２ポート
１８ｃ 第３ポート
１８ｄ 第４ポート
１８ｅ，１８ｆ ポート
２１ 第１チャネル
２１Ｌ 左端部
２１Ｒ 右端部
２１Ｆ 流路壁
２２ 第２チャネル
２２Ｌ 左端部
２２Ｒ 右端部
２２Ｂ 流路壁
２３，２３−１〜２３−ｎ 第３チャネル
２３Ｂ，２３Ｆ 開口部
１０２ ステージ
１０２ａ 下面
１０４ ハロゲンランプ
１０６ レンズ
１０８ ミラー
１１０ ＣＣＤカメラ
１１２ パーソナル・コンピューター
１１２ａ モニター
１１４−１，１１４−２，１１４−３ シリンジ
１１６ 温度制御装置
１００ 液体
２００ １０ｍＭグルコース水溶液
３００ グルコース分析用試薬
【発明の属する技術分野】
本発明は、微量液体制御機構および微量液体制御方法に関し、さらに詳細には、各種サンプルを用いた分析や化学反応を行う際などに用いて好適な微量液体制御機構および微量液体制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電気泳動やクロマトグラフィーなどにより分析を行うための各種装置が知られており、こうした装置においては、使用するサンプルなどの液体を定量的に扱うことにより、正確な分析結果を得ることができるものである。
【０００３】
このため、こうした電気泳動やクロマトグラフィーなどに用いられる各種装置において、サンプルなどの液体を定量的に扱うための手法が各種提案されているが、いずれの手法においても実際に分析に必要な量以上のサンプルが必要になってしまい、サンプルのデットボリュームを減らすことができないという問題点があった。
【０００４】
また、液体を定量的に扱うために電圧を印加するような方法においては、電源装置などが必要となり、分析装置全体の省スペース化と低コスト化とを実現することができないという問題点があった。
【０００５】
さらに、微量なサンプルなどの液体を用いた化学反応や分析などにおいては、微小なチップにより構成されるマイクロチップが用いられることがある。こうしたマイクロチップを用いる場合においても、使用するサンプルなどの液体を定量的に扱うことにより、正確な結果が得られるものであるが、液体を定量的に扱うための各種複雑な構成が必要となり、その構成を扱うための操作が煩雑になるという問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の技術の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、単純な構成により、簡単な操作のみで液体を定量的に扱うことができるようにした微量液体制御機構および微量液体制御方法を提供しようとするものである。
【０００７】
また、本発明の目的とするところは、定量的な液体の扱いが必要とされる各種装置において、サンプルのデットボリュームを減らすことができるとともに、装置全体の省スペース化と低コスト化とを実現することができるようにした微量液体制御機構および微量液体制御方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、液体の表面張力に着目し、液体が流路に対して起こす毛細管現象を利用してなされたものである。
【０００９】
図１（ａ）（ｂ）には、本発明の原理を説明するための概念説明図が示されている。３本の流路Ａ，流路Ｂ，流路Ｃが、太い２本の流路Ａ，流路Ｂの間に細い流路Ｃを橋渡しするような構造を有する場合、即ち、細い流路Ｃが太い流路Ａと太い流路Ｂとを連結している場合、細い流路Ｃ内の液体の端面における毛管引力の方が太い流路Ａ，流路Ｂ内の液体の毛管引力よりも大きくなる。このため、太い流路Ａあるいは流路Ｂ内の液体は細い流路Ｃ内に入り込み、正の毛細管現象が生じる。
【００１０】
より詳細には、２本の太い流路のうち流路Ａに液体１００（図１における網掛け領域参照）を導入した場合、流路Ａの流路壁ａａにおいて開口する細い流路Ｃの開口部ｃ１を介して、液体１００はより強い毛管引力によって開口部ｃ１から細い流路Ｃ内に引き込まれる（図１（ａ）参照）。
【００１１】
この際、細い流路Ｃの反対側の流路端、即ち、太い流路Ｂの流路壁ｂｂにおいて開口している細い流路Ｃの開口部ｃ２まで到達した液体１００は、細い流路Ｃ内のより強い毛管引力によってせき止められ、太い流路Ｂ内に入り込むことはない。
【００１２】
そして、太い流路Ａ内に残留する液体１００を、例えば、太い流路Ａの両端部に適当な圧力差を生起させてより低圧側に移動させるなどし、太い流路Ａ内から取り除く（図１（ｂ）参照）。
【００１３】
この際、細い流路Ｃ内の液体１００は、細い流路Ｃ内のより強い毛管引力によって細い流路Ｃ内に留まり、太い流路Ａ内に戻って入り込むようなことはない。
【００１４】
その結果、細い流路Ｃ内の液体１００の両端面たる端面１００ａと端面１００ｂとが、細い流路Ｃの開口部ｃ１ならびに開口部ｃ２に位置するようになり、３本の流路Ａ，流路Ｂ，流路Ｃのうちの細い流路Ｃ内のみに液体１００が残留し、細い流路Ｃの容積に応じた体積の液滴の形成が可能となる。
【００１５】
本発明は、それぞれ所定の方向に延長される第１の流路ならびに第２の流路と、上記第１の流路ならびに上記第２の流路のそれぞれの流路壁において開口して上記第１の流路と上記第２の流路とを連結する上記第１の流路ならびに上記第２の流路の太さより細い第３の流路とを有し、上記第１の流路に導入された液体が、上記１の流路の流路壁において開口する上記第３の流路の開口部を介して毛細管現象により上記第３の流路内に引き込まれた後、上記第１の流路に残留する上記液体を取り除き、上記第３の流路の容積に応じた体積の液滴を作成するようにしたものである。
【００１６】
従って、第１の流路に導入された液体が、毛細管現象により第３の流路内に引き込まれて、第３の流路の容積に応じた体積の液滴が作成されるので、単純な構成により、簡単な操作のみで液体を定量的に扱うことができるとともに、サンプルのデットボリュームの低減と装置全体の省スペース化と低コスト化とを実現することができる。
【００１７】
また、それぞれ所定の方向に延長される第１の流路ならびに第２の流路と、上記第１の流路ならびに上記第２の流路のそれぞれの流路壁において開口して上記第１の流路と上記第２の流路とを連結する上記第１の流路ならびに上記第２の流路の太さより細い第３の流路とを有し、上記第１の流路に導入された液体が、上記１の流路の流路壁において開口する上記第３の流路の開口部を介して毛細管現象により上記第３の流路内に引き込まれた後、上記第１の流路に残留する上記液体を取り除き、上記第３の流路の容積に応じた体積の液滴を作成する系を少なくとも２つ有し、上記２つの系は互いに、上記第１の流路または上記第２の流路を共有するようにしたものである。
【００１８】
従って、２つの系が互いに第１の流路または第２の流路を共有するので、例えば、第２の流路を共有する２つの系のそれぞれにおいて異なる種類の液滴を定量的に作成すると、当該２つの系で共有する第２の流路において、作成した複数の種類の液滴の合一／分析反応を行うことができる。
【００１９】
また、上記第１の流路における上記第３の流路の開口部近傍の断面積をＳ１とし、上記第２の流路における上記第３の流路の開口部近傍の断面積をＳ２とし、上記第１の流路の流路壁において開口する上記第３の流路の開口部の断面積をＳ３とし、上記第２の流路の流路壁において開口する上記第３の流路の開口部の断面積をＳ４としたときに、「Ｓ１≧Ｓ３＞Ｓ２≧Ｓ４」の条件を満たすようにしてもよい。
【００２０】
このようにすると、定量的に作成された第３の流路内の液滴を、第２の流路の流路壁において開口する第３の流路の開口部から第２の流路に容易に流出させることができる。
【００２１】
また、上記第３の流路が複数形成されているようにしてもよい。
【００２２】
従って、複数の第３の流路の容積に応じた体積の液滴を、定量的かつ並列的に作成することができる。
【００２３】
作成された上記第３の流路の容積に応じた体積の液滴を、上記第２の流路の流路壁において開口する上記第３の流路の開口部を介して上記第３の流路から上記第２の流路に流出させる流出手段を有するようにしてもよい。
【００２４】
定量的に作成された第３の流路内の液滴を、第２の流路の流路壁において開口する第３の流路の開口部から第２の流路に一層確実に流出させることができる。
【００２５】
また、上記第１の流路と上記第２の流路と上記第３の流路とはそれぞれ、マイクロチップに形成されたチャネルであるようにしてもよい。
【００２６】
単純な構成により、簡単な操作のみで、微小体積の液滴を定量的に作成することができるとともに、より一層のサンプルのデットボリュームの低減と装置全体の省スペース化と低コスト化とを実現することができる。
【００２７】
また、上記第１の流路と上記第２の流路と上記第３の流路との流路壁に親水化処理を施こすようにしてもよい。
【００２８】
上記第３の流路の容積は、ｎｌ（ナノリットル）オーダーの大きさに形成されていてもよい。
【００２９】
単純な構成により、簡単な操作のみで、ｎｌオーダーの微小体積の液滴を定量的に作成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づいて、本発明による微量液体制御機構および微量液体制御方法の実施の形態を詳細に説明するものとする。
【００３１】
図２（ａ）（ｂ）には、本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態を備えたマイクロチップが示されており、図２（ａ）は図２（ｂ）におけるＡ矢視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ線による断面図である。
【００３２】
このマイクロチップ１０は、高分子（ポリマー）材料、例えば、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）により形成された平板状の基板１２と、この基板１２の上面１２ａに配設されるＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）により形成された平板状の表面板１４とを有して構成されている。
【００３３】
そして、基板１２の上面１２ａには、マイクロチャネルとして、所謂、Ｉ字型状の直線型流路を構成するマイクロチャネル１６が形成されている。
【００３４】
このマイクロチャネル１６は、基板１２の上面１２ａにおいて互いに平行して左右方向に延長される第１チャネル２１ならびに第２チャネル２２と、第１チャネル２１と第２チャネル２２とを連結する第３チャネル２３とにより構成されている。
【００３５】
そして、上記のようにして基板１２の上面１２ａに形成されたマイクロチャネル１６を構成する第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３は、表面板１４によって封止（シール）されているものである。
【００３６】
また、表面板１４には、表面板１４の上面１４ａから下面１４ｂへ貫通するようにして形成された開口部として、サンプルなどの各種の液体を導入あるいは排出するための４つのポートたる第１ポート１８ａ、第２ポート１８ｂ、第３ポート１８ｃおよび第４ポート１８ｄが穿設されている。
【００３７】
ここで、第１ポート１８ａ、第２ポート１８ｂ、第３ポート１８ｃおよび第４ポート１８ｄと、第１チャネル２１および第２チャネル２２とは、第１ポート１８ａの一部に第１チャネル２１の左端部２１Ｌが位置し、第２ポート１８ｂの一部に第２チャネル２２の左端部２２Ｌが位置し、第３ポート１８ｃの一部に第１チャネル２１の右端部２１Ｒが位置し、第４ポート１８ｄの一部に第２チャネル２２の右端部２２Ｒが位置するように寸法設定されて配置されており、第１ポート１８ａと第１チャネル２１の左端部２１Ｌとが連通し、第２ポート１８ｂと第２チャネル２２の左端部２２Ｌとが連通し、第３ポート１８ｃと第１チャネル２１の右端部２１Ｒとが連通し、第４ポート１８ｄと第２チャネル２２の右端部２２Ｒとが連通するようになされている。
【００３８】
ここで、図３には、図２（ａ）の一部を拡大し、マイクロチャネル１６を構成する第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３を中心に示した説明図が示されている。
【００３９】
基板１２の上面１２ａにおいて左右方向に延長される第１チャネル２１ならびに第２チャネル２２の略中央部位に、前後方向に延長される第３チャネル２３が位置している。
【００４０】
そして、第１チャネル２１の前方側の流路壁２１Ｆにおいて、第３チャネル２３が開口部２３Ｂで開口し、第２チャネル２２の後方側の流路壁２２Ｂにおいて、第３チャネル２３が開口部２３Ｆで開口して、第３チャネル２３を介し第１チャネル２１と第２チャネル２２とが連通して連結されている。
【００４１】
ここで、第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３は、いずれも同一平面上に形成されて同一の深さＤ１（図２（ｂ）参照）を有し、横断面は矩形形状を有するものである。
【００４２】
また、第１チャネル２１における第３チャネル２３の開口部２３Ｂ近傍の幅Ｗ１と、第２チャネル２２における第３チャネル２３の開口部２３Ｆ近傍の幅Ｗ２と、第３チャネル２３の開口部２３Ｂの幅Ｗ３と、第３チャネル２３の開口部２３Ｆの幅Ｗ４とは、下記数式１を満たすように寸法設定されている。
【００４３】
Ｗ１≧Ｗ３＞Ｗ２≧Ｗ４ ・・・数式１
従って、第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３は、上記したようにいずれも横断面が矩形形状で同一の深さＤ１を有して上記数式１を満たしているので、第１チャネル２１における第３チャネル２３の開口部２３Ｂ近傍の断面積Ｓ１と、第２チャネル２２における第３チャネル２３の開口部２３Ｆ近傍の断面積Ｓ２と、第３チャネル２３の開口部２３Ｂの断面積Ｓ３と、第３チャネル２３の開口部２３Ｆの断面積Ｓ４とは、下記数式２を満たすことになる。
【００４４】
Ｓ１≧Ｓ３＞Ｓ２≧Ｓ４ ・・・数式２
なお、これらマイクロチャネル１６を構成する第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３の内壁や、第１ポート１８ａ、第２ポート１８ｂ、第３ポート１８ｃならびに第４ポート１８ｄの壁面は、親水化処理が施されて、いずれも親水性を有するものである。
【００４５】
なお、第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３の深さは、それぞれ同一の深さＤ１に限定されるものではなく、それぞれを異なる深さに設定するようにしてもよく、必要に応じて任意の深さに設定することができるものである。例えば、１μｍ〜８０００μｍの間の任意の値に設定することが可能である。
【００４６】
また、第１チャネル２１の幅Ｗ１や、第２チャネル２２の幅Ｗ２や、第３チャネル２３の開口部２３Ｂの幅Ｗ３や、開口部２３Ｆの幅Ｗ４も、特に限定されるものではなく、必要に応じて任意の大きさの幅に設定することができるものであり、例えば、１μｍ〜８０００μｍの間の任意の値に設定することが可能である。
【００４７】
さらに、第１チャネル２１ならびに第２チャネル２２の左右方向における全長や、第３チャネル２３の前後方向における全長なども、特に限定されるものではなく、必要に応じて任意の大きさの幅に設定することができるものであり、例えば、１μｍ〜８０００μｍの間の任意の値に設定することが可能である。
【００４８】
要は、マイクロチャネル１６を構成する第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３の寸法設定は、特に限定されるものではなく、上記した数式２を満たすとともに、第３チャネル２３の容積が所望の大きさ（即ち、作成したい液滴の体積）になるようにして、任意に設定すればよい。
【００４９】
具体的には、例えば、深さＤ１を５０μｍに設定し、第３チャネル２３の開口部２３Ｂの幅Ｗ３を１００μｍに設定し、第３チャネル２３が開口部２３Ｆの幅Ｗ４を５０μｍに設定し、開口部２３Ｂと開口部２３Ｆとの間隔Ｈ（図３参照）を１０００μｍに設定すると、第３チャネル２３の容積は５ｎｌ（ナノリットル）とすることができる。
【００５０】
次に、上記したマイクロチップ１０は、例えば、図４（ａ）乃至図４（ｇ）を参照しながら説明する製造プロセスにより製造することができるものであるが、その製造プロセスに先だって、まずマイクロチップ１０におけるマイクロチャネル１６、即ち、第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３のレイアウトのパターンを、フォトリソグラフィーのマスクとして利用するために、高解像度、例えば、４０６４ｄｐｉで透明フィルムに印刷しておくものである。
【００５１】
ここで、図４（ａ）乃至図４（ｇ）には、マイクロチップ１０の製造プロセスの概略が示されており、このマイクロチップ１０の製造においては、マスターの製作（図４（ａ）乃至図４（ｄ）参照）とＰＤＭＳチップの製作（図４（ｅ）乃至図４（ｇ）参照）との２つ段階がある。
【００５２】
以下、上記したＰＤＭＳにより形成された基板１２を備えたマイクロチップ１０を形成するためのプロセスについて、詳細に説明することとする。
【００５３】
はじめに、シリコン（Ｓｉ）ウエハをオーブンで乾燥させ（図４（ａ）参照）、ネガティブフォトレジストＳＵ−８を５００ｒｐｍで１０秒間、１５００ｒｐｍで１０秒間スピン塗布し、その後に、９０℃のオーブンで３０分間保温する（図４（ｂ）参照）。
【００５４】
次に、マスクアライナー（なお、マスクアライナーとしては、例えば、「ＰＥＭ−８００；Ｕｎｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｔｏｋｙｏ， Ｊａｐａｎ」を用いることができる。）を用いて、マスク上に印刷したマイクロチップ１０におけるレイアウトのパターンを、ＳＵ−８を塗布したシリコンウエハにフォトリソグラフィーの手法で転写し、１−メトキシ−２−プロピル酢酸中に２０分間入れ現像する（図４（ｃ）ならびに図４（ｄ）参照）。
【００５５】
こうして作製されたマスターは、基板１２のマイクロチャネル１６の鋳型となる凸形構造を有するものであり、このマスターを、イソプロピルアルコール、引き続いて、蒸留水で洗浄する。
【００５６】
次に、ＰＤＭＳのプレポリマーを注ぎ入れる前に、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ：反応性イオンエッチング）システムを用いて、このマスターをフルオロカーボンで処理する。なお、フルオロカーボン処理は、型取り後のＰＤＭＳレプリカの取り外しに役に立つ。
【００５７】
それから、ＰＤＭＳのプレポリマーとキュアリング試薬（キュアリング試薬としては、例えば、「Ｓｙｌｇａｒｄ １８４：Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏ．， ＭＩ」を用いることができる。）とを「１０：１」の割合で混合し、充分に攪拌した後に１５分間だけ真空脱気してプレポリマー混合液を作成する。こうして作成されたプレポリマー混合液をマスター上に注ぎ、６５℃で１時間、それから９５℃で１５分間キュアリングを行なう（図４（ｅ）参照）。
【００５８】
上記したキュアリングの後に、ＰＤＭＳレプリカをマスターから引き剥がすことにより、ＰＤＭＳの基板１２が得られることになる（図４（ｆ）参照）。さらに、基板１２の上面１２ａ側は、ＲＩＥシステムを用いて酸素プラズマで酸化して親水化処理を施す。
【００５９】
一方、ＰＭＭＡにより形成された平板状の表面板１４には、第１ポート１８ａ、第２ポート１８ｂ、第３ポート１８ｃおよび第４ポート１８ｄを穿設する。なお、この表面板１４の下面１４ｂ側ならびに第１ポート１８ａ、第２ポート１８ｂ、第３ポート１８ｃ、第４ポート１８ｄも、ＲＩＥシステムを用いて酸素プラズマで酸化して親水化処理を施す。
【００６０】
そして、このＰＤＭＳの基板１２を、基板１２の上面１２ａと表面板１４の下面１４ｂとが接するようにして表面板１４に被せて取り付けて、マイクロチャネル１６を構成する第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３を封止（シール）するものである（図４（ｇ）参照）。
【００６１】
ここで、基板１２の上面１２ａならびに表面板１４の下面１４ｂならびに第１ポート１８ａ、第２ポート１８ｂ、第３ポート１８ｃ、第４ポート１８ｄに施す親水化処理は、上記したように酸素プラズマで酸化する手法に限られるものではなく、適宜に他の手法を用いることができる。
【００６２】
また、こうした親水化処理を、基板１２の上面１２ａの全面ならびに表面板１４の下面１４ｂならびに第１ポート１８ａ、第２ポート１８ｂ、第３ポート１８ｃ、第４ポート１８ｄの全面に施こすことにより、当該基板１２の上面１２ａと表面板１４の下面１２ｂとによって形成される第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３の内壁や、第１ポート１８ａ、第２ポート１８ｂ、第３ポート１８ｃ、第４ポート１８ｄの壁面をいずれも親水性とすることができるので、特定範囲のみに親水処理を施すのとは異なり安易なプロセスで製造することができる。
【００６３】
なお、この第１の実施の形態において「マイクロチャネル１６を構成する第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３を封止（シール）する」とは、マイクロチャネル１６を構成する第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３を完全に密閉することを意味するものではなく、第１ポート１８ａと第１チャネル２１の左端部２１Ｌとが連通し、第２ポート１８ｂと第２チャネル２２の左端部２２Ｌとが連通し、第３ポート１８ｃと第１チャネル２１の右端部２１Ｒとが連通し、第４ポート１８ｄと第２チャネル２２の右端部２２Ｒとが連通するようになされている。
【００６４】
以上の構成において、図５を参照しながら、上記したマイクロチップ１０を用いた液滴の作成について説明する。
【００６５】
図５（ａ）乃至図５（ｃ）には、本発明による微量液体制御機構を備えたマイクロチップ１０における液滴の作成を説明するための概略説明図が示されている。
【００６６】
まず、液体１００（図５（ａ）における網掛け領域参照）を第１ポート１８ａから導入すると、導入された液体１００は、第１ポート１８ａと連通している第１チャネル２１の左端部２１Ｌから毛細管現象により第１チャネル２１内に引き込まれる（図５（ａ）矢印ａ参照）。
【００６７】
こうして第１チャネル２１に導入された液体１００は、
断面積Ｓ１≧断面積Ｓ３
なので、より強い毛管引力によって、第３チャネル２３の開口部２３Ｂを介して、開口部２３Ｂから第３チャネル２３内に引き込まれる。
【００６８】
さらに、第３チャネル２３内に引き込まれた液体１００は、
断面積Ｓ３＞断面積Ｓ４
なので、第３チャネル２３内を開口部２３Ｂから開口部２３Ｆに向かう方向（図５（ａ）矢印ｂ参照）で引き込まれる。
【００６９】
しかしながら、第３チャネル２３の開口部２３Ｆまで到達した液体１００は、
断面積Ｓ２≧断面積Ｓ４
なので、第３チャネル２３内のより強い毛管引力によってせき止められ、第２チャネル２２内に入り込むことはない（図５（ａ）における破線エリアＡ参照）。
【００７０】
そして、第１チャネル２１内に残留する液体１００を、例えば、第１チャネル２１の左端部２１Ｌと右端部２１Ｒとの間に適当な圧力差を生起させてより低圧側に移動させるなどし、第１チャネル２１内から取り除く（図５（ｂ）矢印ｃ参照）。
【００７１】
この際、第３チャネル２３内の液体１００は、
断面積Ｓ１＞断面積Ｓ４
なので、第３チャネル２３内のより強い毛管引力によって第３チャネル２３内に留まり、第１チャネル２１内に戻って入り込むようなことはない（図５（ｂ）における破線エリアＢ参照）。
【００７２】
その結果、第３チャネル２３内の液体１００の両端面たる端面１００ａと端面１００ｂとが、第３チャネル２３の開口部２３Ｂならびに開口部２３Ｆに位置するようになり、第３チャネル２３内にのみ液体１００が残留し、第３チャネル２３の容積に応じた体積の液滴が形成される（図５（ｃ）参照）。
【００７３】
具体的には、上記したようにしてマイクロチップ１０の第３チャネル２３の容積を５ｎｌに設定した場合に、サンプルたる液体１００として１０ｍＭ（ミリモル）アニリンブルー水溶液を用い、１０ｍＭ（ミリモル）アニリンブルー水溶液を第１ポート１８ａから１μｌ（マイクロリットル）滴下すると、５ｎｌの体積の液滴が作成された。
【００７４】
上記したようにして本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態においては、細い流路たる第３チャネル２３が太い流路たる第１チャネル２１と第２チャネル２２とを連結する構成としたため、毛細管現象により第３チャネルの容積に応じた体積の液滴が作成されるので、単純な構成により、簡単な操作のみで液体を定量的に扱うことができる。
【００７５】
また、本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態によれば、第３チャネルの容積を、作成する液滴の所望の体積、例えば、ｎｌ（ナノリットル）オーダーの容積とすれば、単純な構成により、簡単な操作のみで、ｎｌオーダーの微小体積の液滴を定量的に作成することができる。
【００７６】
また、本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態によれば、サンプルなどの液体を定量的に扱うために、流路たる第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３内を、予めバッファーで満たしておくような必要がないので、サンプルたる液体のみを流路内に導入すればよく、より一層簡単な操作のみで液体を定量的に扱うことができる。
【００７７】
また、本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態を、例えば、上記したようにしてマイクロチップ１０に備えるようにすると、単純な構成により、簡単な操作のみで、ｎｌオーダーの微小体積の液滴を定量的に作成することができるとともに、より一層のサンプルのデットボリュームの低減と装置全体の省スペース化と低コスト化とを実現することができる。
【００７８】
例えば、こうしたマイクロチップ１０において、定量的な液体の扱いが必要とされる電気泳動やクロマトグラフィーなどの各種分析を行うようにすると、液体を定量的に扱うために電圧を印加する電源装置などを配設する必要はなくなり、単純な構成なので、装置において必要とされるサンプルの総量が低減され、サンプルのデットボリュームを減らすことができるとともに、装置全体の省スペース化と低コスト化とを実現することができる。
【００７９】
さらにまた、本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態は、上記したマイクロチップ１０のように、平面的な構造とすることができるとともに、図４（ａ）乃至図４（ｇ）に示した製造プロセスにより、安易かつ安価に製造することができる。このため、本発明による微量液体制御機構は、１回のみ使用しただけで廃棄するという使い捨て使用に適しているとともに、使い捨ての部品としてマイクロデバイスに組み込むことも可能となる。
【００８０】
なお、上記した本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態を備えたマイクロチップ１０において作成された液滴（図５（ｃ）参照）は、第２チャネル２２の後方側の流路壁２２Ｂにおいて開口する第３チャネル２３の開口部２３Ｆを介して、第３チャネル２３から第２チャネル２２に流出させることができる（図６（ａ）（ｂ）参照）。
【００８１】
より詳細には、例えば、第１ポート１８ａ、第２ポート１８ｂ、第３ポート１８ｃおよび第４ポート１８ｄのうちの所定のポートにシリンジを配設して、液滴の両端面、即ち、第３チャネル２３内の液体１００の端面１００ａと端面１００ｂとに、適当な圧力差を極短時間かけるようにする。
【００８２】
すると、この圧力差により、第３チャネル２３内の液体１００が開口部２３Ｆから漏れ出す（図６（ａ）におけるエリアＣ参照）。そして、第２チャネル２２内に漏れ出した液体１００は、
断面積Ｓ３＞断面積Ｓ４
なので、毛細管現象により、第２チャネル２２内に開口部２３Ｆから左に向かう方向（図６（ｂ）矢印ｅ参照）と右に向かう方向（図６（ｂ）矢印ｆ参照）とに引き込まれて、液滴は第２チャネル２２に流出する。
【００８３】
なお、第３チャネル２３内の液体１００を第２チャネル２２に流出させる場合には、上記したようなシリンジを用いた圧力の付加に限られることなしに、例えば、第１チャネル２１内に各種液体をさらに導入するなどしてもよい。
【００８４】
また、上記した本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態を備えたマイクロチップ１０においては、第３チャネル２３は１つのみ形成されるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、複数の第３チャネル２３によって第１チャネル２１と第２チャネル２２とを連結するようにしてもよい（図７（ａ）（ｂ）参照）。
【００８５】
例えば、複数の第３チャネル２３−１，２３−２，２３−３，・・・２３−ｎ（ただし、「ｎ」は正の整数であり、第３チャネル２３の総数を示す。）が、第１チャネル２１と第２チャネル２２とを連結していると、第１チャネル２１に導入された液体１００が、第３チャネル２３−１〜２３−ｎのそれぞれの開口部２３Ｂ−１〜２３Ｂ−ｎを介して、複数の第３チャネル２３−１〜２３−ｎ内へそれぞれ引き込まれる（図７（ａ）参照）。
【００８６】
そして、第１チャネル２１内に残留する液体１００を第１チャネル２１内から取り除くと、複数の第３チャネル２３−１〜２３−ｎ内のそれぞれのみに液体１００が残留し、第３チャネル２３−１〜２３−ｎの容積に応じた体積の液滴が形成される（図７（ｂ）参照）。
【００８７】
このように、複数の第３チャネル２３−１〜２３−ｎを形成すると、第１チャネル２１に導入した液体１００から、複数の液滴を定量的かつ並列的に作成することができるようになる。
【００８８】
なお、複数の第３チャネル２３−１〜２３−ｎの容積はそれぞれ、同一であってもよいし、あるいは、異なるようにしてもよい。
【００８９】
次に、図８を参照しながら、本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップついて説明する。
【００９０】
この第２の実施の形態と上記した第１の実施の形態とは、上記した第１の実施の形態におけるマイクロチャネル１６が、第１チャネル２１と第２チャネル２２とを連結する第３チャネル２３とからなる系をただ１つだけ有しているのに対して（図２参照）、第２の実施の形態におけるマイクロチャネル１６は第１チャネル２１と第２チャネル２２とを連結する第３チャネル２３とからなる系を２つ有している点において、両者は互いに異なっている。
【００９１】
即ち、本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップのマイクロチャネル１６は、系Ｉと系ＩＩとの２つの系を有している。
【００９２】
系Ｉは、第１チャネル２１−Ｉと、第２チャネル２２と、第３チャネル２３−Ｉとから構成されており、系ＩＩは、第１チャネル２１−ＩＩと、第２チャネル２２と、第３チャネル２３−ＩＩとから構成されている。つまり、系Ｉと系ＩＩとは、互いに第２チャネル２２を共有している。
【００９３】
なお、上記した系Ｉを構成する第１チャネル２１−Ｉ、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３−Ｉや、系ＩＩを構成する第１チャネル２１−ＩＩ、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３−ＩＩはそれぞれ、上記した数式１ならびに数式２を満たすように寸法設定されている。
【００９４】
また、第１チャネル２１−Ｉ、第１チャネル２１−ＩＩならびに第２チャネルの両端部はそれぞれ、表面板１４に穿設された６つのポート１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆの一部に位置し、それぞれのポートと連通するようになされている。
【００９５】
そして、この第２の実施の形態においては、第３チャネル２３−Ｉならびに第３チャネル２３−ＩＩの容積はいずれも１９ｎｌに設定されているものとする。
【００９６】
次に、第２の実施の形態におけるマイクロチップを用いて化学反応を行った実験結果の一例として、グルコース水溶液とグルコース分析用試薬との合一／分析反応について説明する。
【００９７】
図９には、実験システムの構成を示す説明図が示されており、マイクロチップはステージ１０２上に設置される。なお、マイクロチップは、ＰＤＭＳにより形成された基板１２とＰＭＭＡにより形成された表面板１４とから構成される透明なマイクロチップであり、ステージ１０２も透明である。
【００９８】
そして、マイクロチップの表面板１４に対向するようにして配設されたハロゲンランプ１０４からの投下光が、マイクロチップとステージ１０２とを通過し、ステージ１０２の下面１０２ａ側に配設されたレンズ１０６とミラー１０８とを介してＣＣＤカメラ１１０に受光されるようになされている。
【００９９】
さらに、ＣＣＤカメラ１１０の受光結果は、パーソナル・コンピューター１１２に入力され、パーソナル・コンピューター１１２のモニター１１２ａにリアルタイムで表示されるとともに録画可能となされている。
【０１００】
また、各種試薬等のサンプルは、マイクロチップの第１チャネル２１−Ｉの左端部と連通するポート１８ａに接続されたシリンジ１１４−１と、第１チャネル２１−ＩＩの左端部と連通するポート１８ｅに接続されたシリンジ１１４−２とにより供給される。
【０１０１】
また、マイクロチップの第２チャネル２２の左端部と連通するポート１８ｂにもシリンジ１１４−３が接続されている。
【０１０２】
そして、温度制御装置１１６により、マイクロチップの温度が制御されるようになされている。
【０１０３】
図１０（ａ）乃至図１０（ｇ）には、第２の実施の形態のマイクロチップにおけるグルコース水溶液とグルコース分析用試薬との合一／分析反応の過程を経時的に示した説明図が示されている。
【０１０４】
まず、系Ｉにおいて１０ｍＭグルコース水溶液２００の液滴の作成を行う（図１０（ａ）（ｂ）参照）。
【０１０５】
具体的には、１０ｍＭグルコース水溶液２００（図１０（ａ）における斜線領域参照）をポート１８ａから１μｌ滴下すると、滴下された１０ｍＭグルコース水溶液２００は、ポート１８ａと連通している第１チャネル２１−Ｉの左端部から毛細管現象により第１チャネル２１−Ｉ内に引き込まれる。
【０１０６】
こうして第１チャネル２１−Ｉに導入された１０ｍＭグルコース水溶液２００は、より強い毛管引力によって、第３チャネル２３−Ｉの開口部２３Ｂ−Ｉを介して、開口部２３Ｂ−Ｉから第３チャネル２３−Ｉ内に引き込まれる（図１０（ａ）参照）。
【０１０７】
そして、第１チャネル２１−Ｉ内に残留する１０ｍＭグルコース水溶液２００を、第１チャネル２１−Ｉ内から取り除く。その結果、第３チャネル２３−Ｉ内にのみ１０ｍＭグルコース水溶液２００が残留し、第３チャネル２３−Ｉの容積に応じた１９ｎｌの１０ｍＭグルコース水溶液２００の液滴が定量的に形成される（図１０（ｂ）参照）。
【０１０８】
次に、系ＩＩにおいてグルコース分析用試薬３００の液滴の作成を行う（図１０（ｃ）（ｄ）参照）。
【０１０９】
具体的には、グルコース分析用試薬３００（図１０（ｃ）における網掛け領域参照）をポート１８ｅから滴下すると、滴下されたグルコース分析用試薬３００は、ポート１８ｅと連通している第１チャネル２１−ＩＩの左端部から毛細管現象により第１チャネル２１−ＩＩ内に引き込まれる。
【０１１０】
こうして第１チャネル２１−ＩＩに導入されたグルコース分析用試薬３００は、より強い毛管引力によって、第３チャネル２３−ＩＩの開口部２３Ｂ−ＩＩを介して、開口部２３Ｂ−ＩＩから第３チャネル２３−ＩＩ内に引き込まれる（図１０（ｃ）参照）。
【０１１１】
そして、第１チャネル２１−ＩＩ内に残留するグルコース分析用試薬３００を、第１チャネル２１−ＩＩ内から取り除く。その結果、第３チャネル２３−ＩＩ内にのみグルコース分析用試薬３００が残留し、第３チャネル２３−ＩＩの容積に応じた１９ｎｌのグルコース分析用試薬３００の液滴が定量的に形成される（図１０（ｄ）参照）。
【０１１２】
こうして、系Ｉにおける１０ｍＭグルコース水溶液２００の液滴の作成と、系ＩＩにおけるグルコース分析用試薬３００の液滴の作成とを終了すると、例えば、第３チャネル２３−Ｉ内の１０ｍＭグルコース水溶液２００の端面２００ａと端面２００ｂとに、適当な圧力差を極短時間かける。
【０１１３】
これにより、第３チャネル２３−Ｉ内の１０ｍＭグルコース水溶液２００が開口部２３Ｆ−Ｉから漏れ出だして、第２チャネル２２に流入する（図１０（ｅ）参照）。
【０１１４】
さらに、第２チャネル２２内に流入した１０ｍＭグルコース水溶液２００が、第３チャネル２３−ＩＩの開口部２３Ｂ−ＩＩにまで至ると、毛細管現象により、第３チャネル２３−ＩＩ内のグルコース分析用試薬３００が開口部２３Ｂ−ＩＩから漏れ出だして、第２チャネル２２に流入する（図１０（ｆ）参照）。
【０１１５】
この際、１０ｍＭグルコース水溶液２００の１９ｎｌの液滴と、グルコース分析用試薬３００の１９ｎｌの液滴との合一が生じて、１０ｍＭグルコース水溶液２００とグルコース分析用試薬３００とが混合する。
【０１１６】
その結果、１０ｍＭグルコース水溶液２００とグルコース分析用試薬３００との反応が生じ、１０ｍＭグルコース水溶液２００のグルコース量を示す赤いキノン色素が形成されて、第２チャネル２２の１０ｍＭグルコース水溶液２００とグルコース分析用試薬３００との混合液が赤色に変化する（図１０（ｇ）における塗りつぶし領域参照）。
【０１１７】
上記したようにして本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップにおいては、第１チャネル２１−Ｉと第２チャネル２２とを連結する第３チャネル２３−Ｉとからなる系Ｉと、第１チャネル２１−ＩＩと第２チャネル２２とを連結する第３チャネル２３−ＩＩとからなる系ＩＩとの２つの系を有し、系Ｉと系ＩＩとでは互いに第２チャネル２２を共有するようにしたため、１０ｍＭグルコース水溶液２００の液滴ならびにグルコース分析用試薬３００の液滴の複数の異なる種類の液滴を定量的に作成し、作成された複数の液滴の合一／分析反応を行うことができる。
【０１１８】
なお、第２の実施の形態においても、上記した第１の実施の形態と同様に、単純な構成により、簡単な操作のみで液体を定量的に扱うことができ、ｎｌ（ナノリットル）オーダーの微小体積の液滴を定量的に作成することができ、サンプルのデットボリュームを減らすことができるとともに、装置全体の省スペース化と低コスト化とを実現することができる。
【０１１９】
このため、本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を、例えば、上記したようにしてマイクロチップに備えるようにすると、微量なサンプルを用いた分析や化学反応などを行うことができる。この際、マイクロチップ全体が透明なので、マイクロチップ内に導入された液体の各種反応などの観察を容易に行うことができる。
【０１２０】
また、このマイクロチップは、使い捨て使用に適しているので、クロスコンタミネーションの確率が低く、かつ、コスト的に安いディスポーサブルなシステムを構築することができ、研究分野や医療分野などにおいて、例えば、検査に際しての即時的な化学反応を可能にして臨床医療の現場での高効率化を実現することができる。
【０１２１】
具体的には、サンプルとして血液を用いる場合においても、そのサンプルたる血液から複数の液滴を作成して、複数の化学反応を１つのマイクロチップにおいて行うことができるので効率が良く、さらに、マイクロチップは使い捨てできるので衛生的である。
【０１２２】
なお、マイクロチャネル１６を構成する２つの系（系Ｉならびに系ＩＩ）は互いに、第２チャネルを共有することに限られることなしに、各種の化学反応や分析の種類に応じて、第１チャネルを共有するようにしてもよい（図１１（ａ）参照）。
【０１２３】
また、上記した本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップにおいても、本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態を備えたマイクロチップ１０と同様にして、第３チャネルが複数形成されるようにしてもよい（図１１（ｂ）参照）。
【０１２４】
さらに、上記した本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップにおいては、マイクロチャネル１６が系Ｉと系ＩＩとの２つの系のみから構成されるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、マイクロチャネル１６が系Ｉと系ＩＩとの２つの系が複数集まって構成されるようにしてもよい（図１１（ｃ）ならびに図１２（ａ）（ｂ）参照）。
【０１２５】
例えば、図１２（ａ）（ｂ）には、マイクロチップのマイクロチャネル１６が系Ｉと系ＩＩとの２つの系が６つ集まって構成される場合を示す説明図がされており、（ａ）と（ｂ）とではそれぞれ配置パターンが異なっている。
【０１２６】
従って、例えば、第１チャネル２１−Ｉからサンプルを導入すると、導入されたサンプルが６つの第３チャネル内にそれぞれ引き込まれて、６つのサンプルの液滴が作成される。
【０１２７】
そして、第１チャネル２１−ＩＩ，２１−ＩＩＩ，２１−ＩＶ，２１−Ｖ，２１−ＶＩ，２１−ＶＩＩからそれぞれ異なる種類の試薬を導入すると、導入された試薬と作成された６つのサンプルの液滴とがそれぞれ反応する。
【０１２８】
このようにすると、１つのマイクロチップにおいて、１種類のサンプルに対して、複数の試薬を並列的に反応させて分析結果を得ることができるようになる。
【０１２９】
従って、図１３に示すように、マイクロチャネル１６が系Ｉと系ＩＩとの２つの系が多数集まって構成されるようにすると、１種類のサンプルに対して、さらに多くの種類の試薬を並列的に反応させて分析結果を得ることができるようになる。
【０１３０】
この際、マイクロチャネル１６の系Ｉと系ＩＩとの２つの系が複数集まる配置パターンを、例えば、図１３に示すように円形形状にすると、系Ｉと系ＩＩとの２つの系が複数集まる場合においても、マイクロチャネル１６全体の省スペース化を実現することができる。
【０１３１】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（５）に説明するように適宜に変形してもよい。
【０１３２】
（１）上記した実施の形態においては、マイクロチップ１０を形成する各種材料を例示したが、これに限られるものではないことは勿論であり、各種用途などに応じた材料を用いてマイクロチップ１０を形成するようにしてもよく、表面板１４をＰＤＭＳに代わってプラスチックやガラスなどによって形成するようにしてもよい。
【０１３３】
従って、各種用途などに応じては所定の材料を用い、マイクロチップ１０を形成するようにしてもよく、その際には、ポートを穿設する位置などの各種変更を行うようにすればよい。
【０１３４】
（２）上記した第１の実施の形態ならびに第２の実施の形態においては、マイクロチャネルを構成する第１チャネル２１、第２チャネル２２ならびに第３チャネル２３は、図３に示すような形状としたが、これに限られるものではないことは勿論であり、上記した数式２を満たしていればよいので、例えば、図１４に示すように第３チャネルの形状を変更してもよい。
【０１３５】
（３）上記した実施の形態においては、第３チャネル２３内の液体を第２チャネル２２に流出させる場合には、シリンジを用いた圧力の付加や、あるいは、第１チャネル２１内に各種液体をさらに導入するなどしたが、これに限られるものではないことは勿論である。
【０１３６】
例えば、図１５に示すように、第２チャネル２２の形状を先細に変更するようにしたり、あるいは、第２チャネル２２の端部にろ紙を配設するようにして、第３チャネル２３内の液体が自動的に第２チャネル２２に流出するような構成としてもよい。
【０１３７】
（４）上記した第１の実施の形態ならびに第２の実施の形態においては、本発明による微量液体制御機構がマイクロチップに備えられるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、定量的な液体の扱いが必要とされる各種装置、例えば、分析装置などに本発明による微量液体制御機構が備えられるようにしてもよい。
【０１３８】
（５）上記した実施の形態ならびに上記（１）乃至（４）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【０１３９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、単純な構成により、簡単な操作のみで液体を定量的に扱うことができるという優れた効果を奏する。
【０１４０】
また、本発明は、以上説明したように構成されているので、定量的な液体の扱いが必要とされる各種装置において、サンプルのデットボリュームを減らすことができるとともに、装置全体の省スペース化と低コスト化とを実現することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）は、本発明の原理を説明するための概念説明図である。
【図２】本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態を備えたマイクロチップを示し、図２（ａ）は図２（ｂ）におけるＡ矢視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ線による断面図である。
【図３】図２（ａ）の一部を拡大し、マイクロチャネルを構成する第１チャネル、第２チャネルならびに第３チャネルを中心に示した説明図である。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）は、本発明による微量液体制御機構を備えたマイクロチップの製造プロセスを示す概略説明図である。
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明による微量液体制御機構を備えたマイクロチップにおける液滴の作成を説明するための概略説明図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は、本発明による微量液体制御機構を備えたマイクロチップにおいて作成された液滴の第２チャネルへの流出を説明するための概略説明図である。
【図７】本発明による微量液体制御機構の第１の実施の形態を備えたマイクロチップにおいて、第３チャネルが複数形成された場合を示す説明図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は、本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップを示し、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図９】本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップを用いた実験システムの構成を示す説明図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）は、本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップを用いた化学反応の一例を説明するための概略説明図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップの他の例を示す説明図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）は、本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップの他の例を示す説明図である。
【図１３】本発明による微量液体制御機構の第２の実施の形態を備えたマイクロチップの他の例を示す説明図である。
【図１４】本発明による微量液体制御機構を備えたマイクロチップの他の例を示す説明図である。
【図１５】本発明による微量液体制御機構を備えたマイクロチップの他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ マイクロチップ
１２ 基板
１２ａ 上面
１４ 表面板
１４ａ 上面
１４ｂ 下面
１６ マイクロチャネル
１８ａ 第１ポート
１８ｂ 第２ポート
１８ｃ 第３ポート
１８ｄ 第４ポート
１８ｅ，１８ｆ ポート
２１ 第１チャネル
２１Ｌ 左端部
２１Ｒ 右端部
２１Ｆ 流路壁
２２ 第２チャネル
２２Ｌ 左端部
２２Ｒ 右端部
２２Ｂ 流路壁
２３，２３−１〜２３−ｎ 第３チャネル
２３Ｂ，２３Ｆ 開口部
１０２ ステージ
１０２ａ 下面
１０４ ハロゲンランプ
１０６ レンズ
１０８ ミラー
１１０ ＣＣＤカメラ
１１２ パーソナル・コンピューター
１１２ａ モニター
１１４−１，１１４−２，１１４−３ シリンジ
１１６ 温度制御装置
１００ 液体
２００ １０ｍＭグルコース水溶液
３００ グルコース分析用試薬
Claims (8)
- それぞれ所定の方向に延長される第１の流路ならびに第２の流路と、前記第１の流路ならびに前記第２に流路のそれぞれの流路壁において開口して前記第１の流路と前記第２の流路とを連結する予め定められた容積の第３の流路とを有し、前記第１の流路における前記第３の流路の開口部近傍の断面積をＳ １ とし、前記第２の流路における前記第３の流路の開口部近傍の断面積をＳ ２ とし、前記第１の流路の流路壁において開口する前記第３の流路の開口部の断面積をＳ ３ とし、前記第２の流路の流路壁において開口する前記第３の流路の開口部の断面積をＳ ４ としたときに、「Ｓ １ ≧Ｓ ３ ＞Ｓ ２ ≧Ｓ ４ 」の条件を満たすマイクロチップと、
前記第１の流路の両端に圧力差を生起させる手段と
を有し、
前記第１の流路に導入された液体が、前記第１の流路の流路壁において開口する前記第３の流路の開口部を介して毛細管現象により前記第３の流路内に引き込まれた後、前記手段により、前記第１の流路に残留する液体を取り除き、かつ、前記第３の流路内に引き込まれた液体を前記第３の流路内に保持させる圧力差を生起させ、前記第３の流路の容積に応じた体積の液滴を作成する
ことを特徴とする微量液体制御機構。 - それぞれ所定の方向に延長される第１の流路ならびに第２の流路と、前記第１の流路ならびに前記第２に流路のそれぞれの流路壁において開口して前記第１の流路と前記第２の流路とを連結する予め定められた容積の第３の流路とを有し、前記第１の流路における前記第３の流路の開口部近傍の断面積をＳ １ とし、前記第２の流路における前記第３の流路の開口部近傍の断面積をＳ ２ とし、前記第１の流路の流路壁において開口する前記第３の流路の開口部の断面積をＳ ３ とし、前記第２の流路の流路壁において開口する前記第３の流路の開口部の断面積をＳ ４ としたときに、「Ｓ １ ≧Ｓ ３ ＞Ｓ ２ ≧Ｓ ４ 」の条件を満たし、前記第１の流路または前記第２の流路を共有する系を少なくとも２つ備えたマイクロチップと、
前記第１の流路の両端に圧力差を生起させる少なくとも１つの手段と
を有し、
前記第１の流路に導入された液体が、前記第１の流路の流路壁において開口する前記第３の流路の開口部を介して毛細管現象により前記第３の流路内に引き込まれた後、前記手段により、前記第１の流路に残留する液体を取り除き、かつ、前記第３の流路内に引き込まれた液体を前記第３の流路内に保持させる圧力差を生起させ、前記第３の流路の容積に応じた体積の液滴を作成する
ことを特徴とする微量液体制御機構。 - 請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の微量液体制御機構において、
前記第３の流路が複数形成されている
ことを特徴とする微量液体制御機構。 - 請求項１、請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の微量流体制御機構において、さらに、
作成された前記第３の流路の容積に応じた体積の液滴を、該液滴の前記第１の流路側の端面および前記第２の流路側の端面とに圧力差を生起することにより、前記第２の流路の流路壁において開口する前記第３の流路の開口部を介して前記第３の流路から前記第２の流路に流出させる流出手段と
を有することを特徴とする微量液体制御機構。 - 請求項１、請求項２、請求項３または請求項４のいずれか１項に記載の微量液体制御機構において、
前記第１の流路と前記第２の流路と前記第３の流路との流路壁には親水化処理が施されている
ことを特徴とする微量液体制御機構。 - 請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５のいずれか１項に記載の微量液体制御機構において、
前記第３の流路の容積は、ｎｌ（ナノリットル）オーダーの大きさに形成されている
ことを特徴とする微量液体制御機構。 - それぞれ所定の方向に延長される第１の流路ならびに第２の流路と、前記第１の流路ならびに前記第２に流路のそれぞれの流路壁において開口して前記第１の流路と前記第２の流路とを連結する予め定められた容積の第３の流路とを有し、前記第１の流路における前記第３の流路の開口部近傍の断面積をＳ １ とし、前記第２の流路における前記第３の流路の開口部近傍の断面積をＳ ２ とし、前記第１の流路の流路壁において開口する前記第３の流路の開口部の断面積をＳ ３ とし、前記第２の流路の流路壁において開口する前記第３の流路の開口部の断面積をＳ ４ としたときに、「Ｓ １ ≧Ｓ ３ ＞Ｓ ２ ≧Ｓ ４ 」の条件を満たすマイクロチップを用い、
前記第１の流路に導入された液体が、前記第１の流路の流路壁において開口する前記第３の流路の開口部を介して毛細管現象により前記第３の流路内に引き込まれた後、前記第１の流路の両端に圧力差を生起させる手段により、前記第１の流路に残留する液体を取り除き、かつ、前記第３の流路内に引き込まれた液体を前記第３の流路内に保持させる圧力差を生起させ、前記第３の流路の容積に応じた体積の液滴を作成する
ことを特徴とする微量液体制御方法。 - それぞれ所定の方向に延長される第１の流路ならびに第２の流路と、前記第１の流路ならびに前記第２に流路のそれぞれの流路壁において開口して前記第１の流路と前記第２の流路とを連結する予め定められた容積の第３の流路とを有し、前記第１の流路における前記第３の流路の開口部近傍の断面積をＳ １ とし、前記第２の流路における前記第３の流路の開口部近傍の断面積をＳ ２ とし、前記第１の流路の流路壁において開口する前記第３の流路の開口部の断面積をＳ ３ とし、前記第２の流路の流路壁において開口する前記第３の流路の開口部の断面積をＳ ４ としたときに、「Ｓ １ ≧Ｓ ３ ＞Ｓ ２ ≧Ｓ ４ 」の条件を満たし、前記第１の流路または前記第２の流路を共有する系を少なくとも２つ備えたマイクロチップを用い、
前記第１の流路に導入された液体が、前記第１の流路の流路壁において開口する前記第３の流路の開口部を介して毛細管現象により前記第３の流路内に引き込まれた後、前記第１の流路の両端に圧力差を生起させる少なくとも１つの手段により、前記第１の流路に残留する液体を取り除き、かつ、前記第３の流路内に引き込まれた液体を前記第３の流路内に保持させる圧力差を生起させ、前記第３の流路の容積に応じた体積の液滴を作成する
ことを特徴とする微量液体制御方法。
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