以下、図面に基づき本発明の実施形態を� ��明する。

 図1は、本発明の実施形態における検査装 置82の外観図である。

 検査システム80は検査装置82とマイクロチ ップ1から構成される。検査装置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� �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。検査装置82には挿入口83が� �り、マイクロチップ1を挿入口83に差し込ん� �検査装置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� ��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� ��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。検査装置82の内部では、制御� ��段の指令により図1には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� ��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� ��表示される。検査結果は操作パネル87の操� �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� ��たメモリカードに記憶することができる。� ��た、外部入出力端子88から例えばLANケーブ� �を使って、パソコンなどにデータを保存す� �ことができる。

 検査担当者は、検査終了後、マイクロチ� ��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� ��ポンプユニット5の一例について、図2を用� �て説明する。

 図2(a)は本発明に係わるマイクロポンプユ ニット5の平面図であり、図2(b)は左側面図、� ��2(c)は右側面図である。また、図2(d)は図2(a)� ��A-Aで示す部分の断面図である。

 図2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� �、図2(a)において、第1の基板11に設けられた� ��部を点線で図示している。

 図2(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� ��ポンプ機構によって、例えば入出力口145か� ��吸入した液体を入出力口146から吐出する。� ��るいは、逆方向に入出力口146から吸入した� ��体を入出力口145から吐出することもできる� ��図2(a)の例では、第1の基板11に8つのマイク� �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� ��においては図2(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2(d)に示すように、第1の基板11に形成さ� �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。

 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� ��力口145から液体を吸い込み、他方の入出力� ��146から液体を吐出する。また、アクチュエ� ��タ112に印加する駆動電圧を制御することに� ��って、液体の吸入と吐出の方向を逆にする� ��とができる。なお、第1の基板11それ自体の� ��造については、従来の技術の項で述べた特� ��2001-322099号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� �、差圧が零に近いときの流路抵抗は第2絞り� ��路125の場合よりも大きいが、圧力依存性が� ��とんどなく、差圧が大きくなっても流路抵� ��は余り変化せず、差圧が大きい場合に流路� ��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� ��液体(流体)が、差圧の大きさに応じて乱流� �なるようにするか、または差圧にかかわり� �く常に層流となるようにするか、によって� �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� ��、第1絞り流路123を第2絞り流路125と内径が� �じで流路長の長いノズルとすることによっ� �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� �な流路抵抗特性を利用して、ポンプ室121に� �力を発生させるとともに、その圧力の変化� �割合を制御することによって、流路抵抗の� �い方に液体を吐出するようなポンプ作用を� �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� ��ともに、その変化の割合を大きくしておけ� ��、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� �きくなり、ポンプ室121内の液体は第1絞り流� ��123から吐出する(吐出工程)。そして、ポン� �室121の圧力を下降させるとともに、その変� �の割合を小さくすれば、差圧が小さく維持� �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� �流路125からポンプ室121内に液体が流入する(� ��入工程)。

 これとは逆に、ポンプ室121の圧力を上昇� ��せるとともに、その変化の割合を小さくす� ��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� �りも大きくなり、ポンプ室121内の液体は第2� ��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、� �の変化の割合を大きくすれば、差圧が大き� �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� �り流路123からポンプ室121内に液体が流入す� �(吸入工程)。

 このようなポンプ室121の圧力制御は、ア� ��チュエータ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� ��を制御することによって実現される。

 図3はアクチュエータ112に供給する駆動電 圧Eと流量Qの関係を示す説明図である。アク� ��ュエータ112に高い駆動電圧を印加するとポ� ��プ室121の圧力が高まるものとする。

 図3(a-1)に示す波形ではT1<T3なので、ポ� �プ室121の圧力が上昇するときの変化の割合� �、ポンプ室121の圧力が下降するときの変化� �割合より大きい。したがって、前述の様に� �ンプ室121内の液体は第1絞り流路123から吐出� ��る。

 図3(a-2)は流路123から吐出された液体の、� ��路124における流量Qの一例を示している。T1� ��期間、ポンプ室121の圧力が急に上昇するの� ��流路124を流れる流量Qも急に上昇する。T2の� ��止期間の後、T3の期間はポンプ室121の圧力� �緩やかに下降すると、おもに第2絞り流路125� ��らポンプ室121内に液体が流入し、一部が第1 絞り流路123からポンプ室121内に流入する。そ のため、流量Qは緩やかに減少する。しかし� �T3の期間に減少する流量QはT1の期間に流入し た流量Qより少なく、T4の休止期間においては 、初期状態よりも流量Qが増加している。こ� �ようにT1からT4のサイクルを繰り返すことに� ��り流量Qは増加していく。

 一方、図3(b-1)に示す波形ではT7<T5なの� �、ポンプ室121の圧力が上昇するときの変化� �割合は、ポンプ室121の圧力が下降するとき� �変化の割合より小さい。したがって、前述� �様に第1絞り流路123からポンプ室121内に液体� ��流入する。

 図3(b-2)は流路123から吸入された液体の、� ��路124における流量Qの一例を示している。T5� ��期間、ポンプ室121の圧力が緩やかに上昇す� ��と、おもに第2絞り流路125から液体が吐出し 、一部が第1絞り流路123から吐出する。その� �め、流量Qは緩やかに増加する。一方、T6の� �止期間の後、T7の期間においてポンプ室121の 圧力が急に下降すると、第1絞り流路123から� �ンプ室121内に液体が流入する。そのため、� �量Qは急に減少する。しかし、T5の期間に増� �する流量QはT7の期間に吐出した流量Qより少� ��く、T8の休止期間においては、初期状態よ� �も流量Qが減少している。このようにT5からT8 のサイクルを繰り返すことにより流量Qは減� �していく。

 図3において、アクチュエータ112に印加す る最大電圧e1は、数ボルトから数十ボルト程� ��、最大で100ボルト程度である。また、時間T 1,T7は20μs程度、時間T2,T6は0~数μs程度、時間T3 ,T5は60μs程度である。時間T4,T8は0であっても� ��い。駆動電圧Eの周波数は11kHz程度である。� ��3(a-1)および(b-1)に示す駆動電圧Eによって、� ��路23には、例えば図3(a-2)および図3(b-2)に示� �ような流量が得られる。なお、図3(a-2)およ� �図3(b-2)における流量曲線は、ポンプ動作に� �って得られる流量を模式的に示したもので� �実際には流体の慣性振動が重畳する。した� �って、これら図に示された流量曲線に振動� �分が重畳された曲線が実際に得られる流量� �示すこととなる。

 次に、本発明の実施形態に係わるマイク� ��チップ1の一例について、図4を用いて説明� �る。

 図4(a)、図4(b)はマイクロチップ1の外観図� ��ある。図4(a)において矢印は、後述する検査 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4(a)は挿入時にマイクロチップ1の� ��面となる面を図示している。図4(b)はマイク ロチップ1の側面図である。

 図4(a)の検出部の窓111aと検出部の流路111b� ��検体と試薬の反応を光学的に検出するため� ��設けられており、ガラスや樹脂などの透明� ��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� �部であり、各駆動液注入部110から駆動液50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� �である。

 図4(b)に示すように、マイクロチップ1は� �形成基板108と、溝形成基板108を覆う被覆基� �109から構成されている。次に、マイクロチ� �プ1を構成する溝形成基板108と被覆基板109に� ��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� �構造、用途、検出方法などを考慮して、マ� �クロチップ1の材料を選択する。その材料と� ��ては従来公知の様々なものが使用可能であ� ��、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、� ��染のリスクのある臨床検体を対象とするチ� ��プは、ディスポーサブルタイプであること� ��望ましい。そのため、量産可能であり、軽� ��で衝撃に強く、焼却廃棄が容易なプラステ� ��ク樹脂、例えば、透明性、機械的特性およ� ��成型性に優れて微細加工がしやすいポリス� ��レンが好ましい。また、例えば分析におい� ��チップを100℃近くまで加熱する必要がある� ��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。� �た、タンパク質の吸着が問題となる場合に� �ポリプロピレンを用いることが好ましい。� �脂やガラスなどは熱伝導率が小さく、マイ� �ロチップの局所的に加熱される領域に、こ� �らの材料を用いることにより、面方向への� �伝導が抑制され、加熱領域のみ選択的に加� �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� ��光物質などの検出を光学的に行う場合は、� ��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� �る必要がある。本実施形態においては、検� �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を光が透過するよう になっている。

 本発明の実施形態に係わるマイクロチッ� ��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� ��(流路エレメント)が、用途に応じた適当な� �様で配設されている。本実施形態では、こ� �らの微細流路および流路エレメントによっ� �マイクロチップ1内で行われる特定の遺伝子� ��増幅およびその検出を行う処理の一例を図4 (c)を用いて説明する。なお、本発明の適用は 図4(c)で説明するマイクロチップ1の例に限定� ��れるものでは無く、様々な用途のマイクロ� ��ップ1に適用できる。

 図4(c)はマイクロチップ1内部の微細流路� �よび流路エレメントの機能を説明するため� �説明図である。

 微細流路には、例えば検体液を収容する� ��体収容部221、試薬類を収容する試薬収容部2 20などが設けられており、場所や時間を問わ� ��迅速に検査ができるよう、試薬収容部220に� ��必要とされる試薬類、洗浄液、変性処理液� ��どがあらかじめ収容されている。図4(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� �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� �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50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� �うに先立って、検査担当者は検体を検体注� �部213から注射器などを用いて注入する。図4( c)に示すように、検体注入部213から注入され� ��検体は、連通する微細流路を通って検体収� ��部221に収容される。

 次に、駆動液注入部110aから駆動液50を注� ��すると、駆動液50は連通する微細流路を通� �て検体収容部221に収容されている検体を押� �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50は、連通する微細流路を通って試薬収� ��部220aに収容されている試薬aを押し出す。� �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50によって送り込まれる。このと� ��の反応条件によっては、増幅部222の部分を� ��定の温度にする必要があり、後で説明する� ��うに検査装置82の内部で加熱または吸熱し� �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50に� �り増幅部222から送り出された反応後の検体� �含む溶液は、検出部111に注入される。注入� �れた溶液は検出部111の流路壁に担持されて� �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50を注� ��すると、駆動液50は連通する微細流路を通� �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50を� ��入すると、駆動液50は連通する微細流路を� �って試薬収容部220cに収容されている試薬を� ��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50を� ��入して、洗浄液収容部223から洗浄液を押し� ��し、検出部111に注入する。洗浄液によって� ��出部111内に残留している未反応の溶液41を� �浄する。

 洗浄後、検出部111の流路壁に吸着した反� ��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。� ��のように、駆動液注入部110から駆動液50を� �次注入することにより、マイクロチップ1の� ��部で所定の処理が行われる。

 図5は、マイクロチップ1の上面を温度調� �ユニット152とマイクロポンプユニット5に密� ��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 5の紙面左右方向に挿抜可能であり、検査担� �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� �置までマイクロチップ1を挿入するとフォト� ��ンタラプタなどを用いたチップ検知部95が� �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、� ��源装置、温度制御装置などを内蔵し、発熱� ��たは吸熱を行ってマイクロチップ1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、チップ検知部95がオ� �になった信号を受信すると、駆動部材によ� �マイクロチップ1を下降させて、マイクロチ� ��プ1の下面を温度調節ユニット152とパッキン 92を介して中間流路部180に押しつけて密着さ� ��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とパッキン92を密着させたとき に、中間流路部180に設けられた対応する開口 185とそれぞれ連通する位置に設けられている 。中間流路部180は、中間流路182の溝を設けた 透明な第1基板184と、第1基板184を覆う透明な� ��2基板183から構成され、中間流路182の両端に は開口185と開口186が設けられている。開口186 はパッキン90bを介してマイクロポンプユニッ ト5の入出力口146と連通している。

 マイクロポンプユニット5の吸込側には、 パッキン90aを介して駆動液タンク91が接続さ� ��、駆動液タンク91に充填された駆動液をパ� �キン90a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� ��面に設けられた入出力口146は中間流路182を� ��してマイクロチップ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� �ら送り出された駆動液は、マイクロチップ1� ��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� �部110に駆動液を注入する。

 中間流路部180には中間流路182を流れる駆� ��液50の流速を測定するため例えば液温参照� �抗体59と発熱抵抗体52が設けられている。

 第2基板183には例えばガラスエポキシ基板 などをパターンニングして用いることもでき るが、低温焼結セラミックスを用いると厚膜 印刷により液温参照抵抗体59と発熱抵抗体52� �形成できるので工程を簡略にすることがで� �る。

 図5の流路182に沿った断面図のように、第 2基板183に形成された液温参照抵抗体59、発熱 抵抗体52は流路182に沿うように配置されてお� ��、流路182を流れる駆動液50に接するように� �っている。駆動液50は開口186から注入し、流 路182を通って開口185から吐出する。後で詳し く説明するように、上流側に設けられた液温 参照抵抗体59と、下流側に設けられた発熱抵� ��体52の抵抗値の変化をブリッジ回路で検出� �て流量に応じた電圧を出力する。

 なお、本実施形態では中間流路部180の流� ��を測定するように液温参照抵抗体59と発熱� �抗体52を設けているが、これらを設ける場所 は中間流路部180に限定されるものではない。 また、中間流路部180は必ずしも必要ではなく 、例えば、マイクロポンプユニット5の第1流� ��124の流速を測定するように液温参照抵抗体5 9と発熱抵抗体52とを設けて良い。

 さらに、図2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� �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� �プ1の場合は、5つのマイクロポンプMPが連通� ��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� �て、例えば呈色、発光、蛍光、混濁などを� �こす。本実施形態では図4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� ��検出する。発光部150aと受光部150bは、マイ� �ロチップ1の検出部111を透過する光を検出で� ��るように配置されている。

 図6は、本発明の第1の実施形態における� �応検出装置82の回路ブロック図である。図7� �図8、図9、図10を参照しながら図6のブロック 図を説明する。

 図7はタイミング信号発生部21の発生するタ� ��ミング信号S1とアクチュエータ112に供給す� �駆動電圧Eの関係を示すタイミングチャート� ��ある。図8は駆動電圧Eの駆動周波数f(kHz)と� �イクロポンプMPの流量Qとの関係の一例を説� �するためのグラフ、図9は駆動周波数fを変え て送液したときの、経過時間t(Sec)と送液量U(m m ³ )の関係を示すグラフである。図10は、流量Q(m m ³ /s)とアンプ306の出力電圧E(V)との関係を示す� �ラフである。

 制御部99は、CPU98(中央処理装置)とRAM97(Rand om Access Memory),ROM96(Read Only Memory)等から構成 され、不揮発性の記憶部であるROM96に記憶さ� ��ているプログラムをRAM97に読み出し、当該� �ログラムに従って反応検出装置82の各部を集 中制御する。

 以下、いままでに説明した機能と同一機� ��を有する機能ブロックには同番号を付し、� ��明を省略する。

 チップ検知部95はマイクロチップ1が規制� ��材に当接すると検知信号をCPU98に送信する� �CPU98は検知信号を受信すると、機構駆動部32� ��指令し所定の手順でマイクロチップ1を下降 または上昇させる。

 CPU98は、流量判定部410とポンプ駆動制御� �412を有している。

 ポンプ駆動部500は各マイクロポンプMPの� �クチュエータ112を駆動する駆動部である。� �ンプ駆動部500は、タイミング信号発生部21、 電源部24、台形波発生部23、アンプ26から構成 される。

 ポンプ駆動制御部412はプログラムに基づ� ��て、所定量の駆動液を注入または吸入する� ��うにポンプ駆動部500を制御する。

 タイミング信号発生部21は、ポンプ駆動制� �部412が指令したタイミングパルスS1が‘H’� �時間T _H と、タイミングパルスS1が‘L’の時間T _L に応じて、タイミングパルスS1を発生する。

 台形波発生部23はタイミングパルスS1が‘ H’のとき内部のコンデンサに定電流充電し� �タイミングパルスS1が‘L’のとき内部のコ� �デンサを定電流放電し台形波を発生する。� �源部24は台形波発生部23に台形波のピーク電� ��e1になる定電圧を供給する。アンプ26は台形 波発生部23内部のコンデンサの電圧をインピ� ��ダンス変換し、アクチュエータ112を駆動す� ��。

 このように、ポンプ駆動部500はポンプ駆� ��制御部412の指令を受けて、図7に示すような 波形の駆動電圧Eを発生してアクチュエータ11 2を駆動する。

 図7(a)、(c)はタイミング信号発生器21の出� ��するタイミング信号S1の波形、図7(b)、(d)は� ��イミング信号S1を入力された台形波発生部23 が発生する台形波を、アンプ36を介してアク� ��ュエータ112に供給する駆動電圧Eの波形であ る。

 タイミング信号S1は、図7(a)に示すT _L の期間’L’、T _H の期間’H’になる矩形パルスである。ポン� �駆動制御部412は、図10で説明したステップS13 でタイミング信号発生器21にタイミング信号S 1が’L’になる期間T _L と’H’になる期間T _H の初期値を設定する。タイミング信号発生器 21は、設定された時間間隔でタイミング信号S 1のパルスを発生する。

 台形波発生部23は、タイミング信号S1が入 力されると、タイミング信号S1の立ち下がり� ��らT1の期間、駆動電圧Eを電圧e0から電圧e1ま で増加させる。電圧e1は電源部24から供給さ� �る一定の電圧である。T2の期間、駆動電圧E� �一定の電圧e1である。台形波発生部23は、タ� ��ミング信号S1の立ち上がりからT3の期間、駆 動電圧Eを電圧e1から電圧e0まで減少させる。� ��にタイミング信号S1の立ち下がるまでの期� �T4は駆動電圧Eは一定の電圧e0である。T1、T3� �台形波発生部23の回路定数として予め設定さ れている。駆動電圧Eの周期はTwであり、駆動 周波数fは1/Twである。また、デューティ比DT� �(T1+T2+T3)/Twである。

 次に、図7(c)、(d)を用いて、タイミング信号 S1のT _H の時間を変えてマイクロポンプMPの流量Qを制 御する例を説明する。

 図7(c)のように、例えばポンプ駆動制御部412 の指令により、タイミング信号発生器21の出� ��するタイミング信号S1の’H’になる期間は� �T増えT _H ’になる。すると、駆動電圧Eの休止期間T4は 図7(d)のようにδTだけ長くなりT4’となる。こ のときの駆動周波数f’は1/Tw’であり、デュ� ��ティ比DTは(T1+T2+T3)/Tw’である。この例では� ��動周波数fとデューティ比DTが低下するが、T _H の時間を短くすれば駆動周波数fとデューテ� �比DTを高めることができる。

 なお、この例では、タイミング信号S1のT _H だけを変えているので、駆動周波数fおよび� �ューティ比DTが変わっているが、タイミング 信号S1のT _H とT _L の両方を変えることにより駆動周波数fまた� �デューティ比DTだけを可変にすることもでき る。

 次に、アクチュエータ112に駆動周波数f(kH z)の駆動電圧Eを加えたときの、マイクロポン プMPの流量Qについて一例を説明する。

 図8のグラフのように、例えば駆動周波数f� �9.6KHz~10.8KHzの間は駆動周波数fとともに流量Q� ��増加し、図中Bで示す10.8KHzから11.2KHzの間で� ��量Qは約0.7(mm ³ /s)と最大になる。

 従来は、駆動周波数fは流量Qが最大にな� �ようBの範囲の何れかの周波数に設定し、台� ��波のピーク電圧e1を変化させることにより� �量Q制御していた。

 本発明では、図中Aで示す駆動周波数fに� �例して流量Qが増加する範囲、すなわち駆動� ��波数fを例えば10.3kHz±0.3KHzの範囲で可変する ことにより流量Qを制御する。このようにす� �と駆動周波数fの変化に対して流量Qがリニア に変化し、また変化量も少ないので目標流量 に対して高精度な制御が可能である。

 図9の図中bで示す直線は、駆動周波数fが� ��準周波数の場合であり、図8の例では駆動周 波数fは10.3kHzである。図中aで示す直線は、駆 動周波数fが基準周波数より高い場合であり� �例えば駆動周波数fは10.6kHzである。図中cで� �す直線は、駆動周波数fが基準周波数より低� ��場合であり、例えば駆動周波数fは10.0kHzで� �る。グラフからわかるように、周波数に応� �た割合で送液量Uが時間に比例して増加し、� ��れの場合も安定して送液できる。

 なお、駆動電圧Eのデューティ比DTを可変� ��する場合も同様に流量Qがリニアに変化する 領域があり、このような領域の中心値のデュ ーティ比DTを基準値に設定する。

 図6に示す流量測定部510は、所定の発熱温 度で平衡状態を保っている発熱抵抗体52と温� ��補償用の液温参照抵抗体59をそれぞれ抵抗R3 、R4と接続したブリッジ回路、アンプ306、定� ��流源305から構成されている。流量測定部510� ��、本発明の流量測定手段である。ブリッジ� ��路のブリッジ抵抗の電圧差を、アンプ306に� ��って差動増幅し、A/D変換部310によりデジタ� ��値に変換し制御部99に入力される。

 図10に示すようにブリッジ回路の出力電� �Eは流量Qの平方根に比例して増加する。目標 流量Qoの付近の出力電圧Eoの変化がリニアに� �くなるように各定数を設定することが望ま� �い。なお、本実施形態の流量測定部510は一� �であり、例えば発熱抵抗体52の上流と下流の 液温をサーミスタなどで検知し、その温度差 から流量を求めても良い。

 流量判定部410は、アンプ306の出力値と基� ��値を比較し結果を判定する。

 図6に示すCPU98は所定のシーケンスで検査� ��行い、検査結果をRAM97に記憶する。検査結� �は、操作部87の操作によりメモリカード501に 記憶したり、プリンタ503によってプリントす ることができる。

 図11は本発明の実施形態において、マイ� �ロチップ検査システム80による検査の手順を 説明するフローチャートである。

 なお、温度調節ユニット152は反応検出装� ��82の電源投入時に通電され、所定の温度に� �っているものとする。

 S11:マイクロチップ1を挿入するステップ� �ある。

 検査担当者は、挿入口83からマイクロチ� �プ1を図示せぬ規制部材に当接するまで挿入� ��る。

 S12:機構を下降させるステップである。

 挿入口83から挿入されたマイクロチップ1� ��図示せぬ規制部材に当接し、CPU98がチップ� �知部95から検知信号を検知すると、CPU98は機� ��駆動部32を制御し、パッキン92と温度調節ユ ニット152に適当な圧力で密着するまで下降さ せる。

 S13:駆動液をマイクロチップ1に注入する� �テップである。

 ポンプ駆動制御部412は所定のシーケンス� ��従って、ポンプ駆動部500に指令してマイク� ��ポンプMPを駆動し、マイクロチップ1の駆動� ��注入部110に駆動液を順次注入する。

 S14:駆動液の流量を制御するステップであ る。

 CPU98は後に詳しく述べる流量制御ルーチ� �をコールし、中間流路182を流れる駆動液の� �量に基づいてポンプ駆動部500を制御し、流� �を一定にする。

 S15:駆動液を注入する時間が終了したか、 否か判定するステップである。

 注入された駆動液がマイクロチップ1の流 路内の検体や試薬を所定のシーケンスで検出 部111まで送り込み、反応させる所定の時間が 経過したか、否か、を判定する。

 注入する時間が終了していない場合、(ス テップS15;No)、ステップS14に戻る。

 注入する時間が終了した場合、(ステップ S104;Yes)、ステップS16に進む。

 S16:検出部111の反応結果を検出するステッ プである。

 所定の反応時間経過後、CPU98は、発光部15 0aを発光させてマイクロチップ1の検出部111を 照明し、検出部111を透過した透過光を受光し た受光部150bからの入力信号をCPU98に内蔵する A/D変換器でデジタル値に変換し、測光値を得 る。

 S17:反応結果を表示するステップである。

 CPU98は、光検出部150が測光した結果から� �算し、反応結果を表示部84に表示する。

 以上で検査の手順は終了である。

 次に、図12を用いて流量制御ルーチンの� �順を説明する。図12は本発明の第1の実施形� �における流量制御ルーチンのフローチャー� �である。

 S101:流量のデータを取得するステップで� �る。

 流量判定部410は、流量測定部510の出力し� ��信号電圧のデータDnを取得する。ステップS1 01は、本発明の流量測定工程である。

 S102:基準流量のデータD ₀ と比較、判定するステップである。

 流量判定部410は、信号電圧のデータDnと基� �流量のデータD ₀ とを比較、判定する。ステップS102は、本発� �の流量判定工程である。

 Dn>D ₀ の場合、(ステップS102;Dn>D ₀ )、ステップS103に進む。

 S103:T _Hn =T _Hn-1 +δTとするステップである。

 ポンプ駆動制御部412は、タイミング信号S1� �’H’になる期間T _Hn が前回設定した期間T _Hn-1 +δTとなるようタイミング信号発生器21を設定 し、メインルーチンに戻る。

 タイミング信号発生器21の発生するタイミ� �グ信号は、図7(c)のようにδT増えて’H’にな る期間がT _H ’になる。すると、駆動電圧Eの休止期間T4は 図12(d)のようにδTだけ長くなりT4’となる。� �のように流量測定部510の出力する信号電圧� �データDnが基準流量のデータD ₀ より多い場合は、休止期間T4を長くして流量Q を減少させる。

 Dn=D ₀ の場合、(ステップS102;Dn=D ₀ )、ステップS104に進む。

 S104:T _Hn =T _Hn-1 とするステップである。

 ポンプ駆動制御部412は、タイミング信号S1� �’H’になる期間T _Hn が前回設定した期間T _Hn-1 になるようタイミング信号発生器21を設定し� ��インルーチンに戻る。

 Dn<D ₀ の場合、(ステップS102;Dn<D ₀ )、ステップS105に進む。

 S105:T _Hn =T _Hn-1 -δTとするステップである。

 ポンプ駆動制御部412は、タイミング信号S1� �’H’になる期間がT _Hn =T _Hn-1 -δTとなるようタイミング信号発生器21を設定 する。すると、駆動電圧Eの休止期間T4は図7(d )とは逆にδTだけ短くなる。このように流量� �定部510の出力する信号電圧のデータDnが基準 流量のデータD ₀ より少ない場合は、休止期間T4を短くして流� ��Qを増加させ、メインルーチンに戻る。

 ステップS103、S104、S105は本発明のポンプ� ��動工程である。

 流量制御ルーチンの説明は以上である。

 このように、本発明では流量の判定結果� ��応じてマイクロポンプMPを駆動する駆動電� �Eを制御するので、簡単な回路構成で精度良� ��送液制御を行うことができる。

 なお、本実施形態では、駆動電圧Eの休止 期間T4を変更して駆動電圧Eの周波数とデュー ティ比をともに変更しているが、周波数また はデューティ比だけを変更しても良い。また 、立ち上がり期間T1や立ち下がり期間T3を変� �しても良い。

 次に、本発明の第2の実施形態を説明する 。

 第2の実施形態では、ポンプ駆動制御部412 が駆動電圧Eの休止期間T4に加えてアクチュエ ータ112に印加する最大電圧e1を制御すること� ��より流量の制御範囲を広げている。

 図13は本発明の第2の実施形態における反� ��検出装置82の回路ブロック図、図14は本発明 の第2の実施形態における流量制御ルーチン� �フローチャートである。

 図13の回路ブロック図に示すように、第2� ��実施形態ではD/A変換部27の出力電圧をアン� �28を介して台形波発生部23に電源を供給して� ��る。ポンプ駆動制御部412はD/A変換部27に電� �データを出力し、アクチュエータ112に印加� �る最大電圧e1を制御する。そのほかの構成要 素は図6の第1の実施形態と同じであり、同番� ��を付し説明を省略する。

 次に、図14のフローチャートを説明する� �第1の実施形態と同じ処理を行うステップに� ��同番号を付し説明を省略する。

 S101:流量のデータを取得するステップで� �る。

 流量判定部410は、流量測定部510の出力し� ��信号電圧のデータDnを取得する。

 S201:基準流量のデータD ₀ と比較、判定するステップである。

 流量判定部410は、信号電圧のデータDnと基� �流量のデータD ₀ とを比較、判定する。本ステップでは、信号 電圧のデータDnと基準流量のデータD ₀ の差が一定範囲以内か、否かを判定する。第 2の実施形態では、基準流量との差が一定範� �より大きくなると、アクチュエータ112に印� �する最大電圧e1を変更し、基準流量に収束す るまでの時間を早める。

 Dn-D ₀ <-Dxの場合、(ステップS201;Dn-D ₀ <-Dx)、ステップS202に進む。

 S202:e1 _n =e1 _n-1 +δeとするステップである。

 ポンプ駆動制御部412は、最大電圧e1 _n が前回設定したe1 _n-1 +δeとなるようD/A変換部310を設定し、メイン� �ーチンに戻る。

 |Dn-D ₀ |≦Dxの場合、(ステップS201;|Dn-D ₀ |≦Dx)、ステップS203に進む。

 S203:e1 _n =e1 _n-1 とするステップである。

 ポンプ駆動制御部412は、最大電圧e1 _n が前回設定したe1 _n-1 となるようD/A変換部310を設定し、ステップS10 2に進む。

 Dn-D ₀ >Dxの場合、(ステップS201;Dn-D ₀ >Dx)、ステップS204に進む。

 S204:e1 _n =e1 _n-1 -δeとするステップである。

 ポンプ駆動制御部412は、最大電圧e1 _n が前回設定したe1 _n-1 -δeとなるようD/A変換部310を設定し、メイン� �ーチンに戻る。

 S102:基準流量のデータD ₀ と比較、判定するステップである。

 流量判定部410は、信号電圧のデータDnと基� �流量のデータD ₀ とを比較、判定する。

 Dn>D ₀ の場合、(ステップS102;Dn>D ₀ )、ステップS103に進む。

 S103:T _Hn =T _Hn-1 +δTとするステップである。

 ポンプ駆動制御部412は、タイミング信号S1� �’H’になる期間T _Hn が前回設定した期間T _Hn-1 +δTとなるようタイミング信号発生器21を設定 し、メインルーチンに戻る。

 Dn=D ₀ の場合、(ステップS102;Dn=D ₀ )、ステップS104に進む。

 S104:T _Hn =T _Hn-1 とするステップである。

 ポンプ駆動制御部412は、タイミング信号S1� �’H’になる期間T _Hn が前回設定した期間T _Hn-1 になるようタイミング信号発生器21を設定し� ��メインルーチンに戻る。

 Dn<D ₀ の場合、(ステップS102;Dn<D ₀ )、ステップS105に進む。

 S105:T _Hn =T _Hn-1 -δTとするステップである。

 ポンプ駆動制御部412は、タイミング信号S1� �’H’になる期間がT _Hn =T _Hn-1 -δTとなるようタイミング信号発生器21を設定 し、メインルーチンに戻る。

 第2の実施形態の流量制御ルーチンの説明 は以上である。

 このように、第2の実施形態では基準流量 との差が一定範囲を越えると最大電圧e1をδe� ��減させて制御し基準流量との差が一定範囲� ��では流量の判定結果に応じてマイクロポン� ��MPを駆動する駆動周波数およびデューティ� �を増減させて制御する。第2の実施形態ではD /A変換部27が必要になるが、最大電圧e1の調整 はあまり精度を必要としないので、例えばマ イクロコンピュータに内蔵されているD/A変換 器を用いることもできる。このように、第2� �実施形態では簡単な回路構成で第1の実施形� ��より広い制御範囲を精度良く送液制御を行� ��ことができる。なお、基準流量との差が一� ��範囲内では流量の判定結果に応じてマイク� ��ポンプMPを駆動する駆動周波数またはデュ� �ティ比を増減させて制御しても良い。

 以上このように、本発明によれば、簡単� ��回路構成で精度良く送液制御を行うことが� ��きる検査装置、検査装置の制御方法を提供� ��ることができる。