JP4806548B2 - マイクロ流路の流体制御構造、マイクロ流路の流体制御構造の製造方法、および閉塞部材操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロ流路の流体制御構造、マイクロ流路の流体制御構造の製造方法、および閉塞部材操作装置に関する。

近年、マイクロチップを用いた微小空間での高効率反応に関する研究が進められており、この研究に基いて、化学分析や環境分析などの多くの応用研究や開発も行われている。
これらのマイクロチップを用いた研究では、マイクロチップ内の流体の流速や流体圧力を適切に制御する必要がある。
ここで、マイクロチップの流路は、例えば、一方の基板に溝を形成し、この溝に他方の基板の板面を重ねることで形成されたもので、この流路における流体を制御するために、軟質材料で形成された基板を外部から押圧して流路を塞ぐという方法がある（特許文献１および特許文献２参照）。具体的に、特許文献１では、軟質材料であるシリコーンゴム、ニトリルゴム等で形成された基板に流路の溝が形成され、溝の途中に溝幅よりも大きい円形状に形成された空隙の部分を、この基板に重ねた他の基板を介して押圧し、空隙の断面積を変化させることによってバルブ機能を実現している。また、特許文献２では、ポリイミド、ポリエチレン等の可撓性可鍛高分子物質による２枚の薄板（パウチ）間に流路が形成され、薄板の上には、流路に向かって突出するブレードを保持する弁ハウジングが設けられ、ブレードをアクチュエータで進退させて薄板を押圧することで流路を閉塞している。

また、流路を塞ぐ他の方法としては、溝が形成された一方の基板と、この基板と重ねられる他方の基板との間にダイアフラムシートが介装され、他方の基板に形成された孔からダイアフラムシートに空気圧を導入してダイアフラムシートを変形させることによって流路を閉塞するものもある（特許文献３および特許文献４参照）。
なお、特許文献４では、この基板間にダイアフラムが介装された構造を、流体圧力や流速を調節するバルブのみならず、流体を送り出すポンプとしても使用している。

また、化学分析や環境分析などのアプリケーション研究では、デバイスを集積化したマイクロチップを使用することによって、分析装置の小型化や高精度化が望まれている。各研究で使用されるマイクロチップは、用途によって流路形状や流体のコントロール方法が異なる。現在、マイクロチップに集積化するためのデバイスの研究が進められているが、集積化するための有用なデバイスがほとんどなかった。そのため、デバイスを集積化したマイクロチップを操作する技術についてはこれからの研究課題となっている。
なお、マイクロチップを操作するための装置としては、操作装置内に２つ以上に分割した流体デバイスを持ち、それらをペアとして１つの流体デバイスとし、マイクロチップに流す流体を制御できる装置が提案されていた（特許文献５）。

特開２００２−２１９６９７号公報（［００３５］、［００４２］〜［００４４］、図１、図２） 特表２０００−５０８０５８号公報（図１、図２） 特開２００３−２７５９９９号公報（［００５０］〜［００５３］、図１） 特開２００３−１３６５００号公報（［０１０８］、［０１３４］〜［０１４６］、図１２） 特表２００３−５０２６５５号公報（図４）

しかしながら、特許文献１および特許文献２におけるバルブ構造では、耐食性が通常低い軟質材料に基板材料が制限されてしまう。すなわち、ガラス、セラミックなどの高耐食性の硬質材料を基板に使用することができないため、分析する試料が制限され、汎用性がないという問題がある。
一方、特許文献３および特許文献４のバルブやポンプ構造では、基板に硬質材料を使用することはできるが、流路内が高圧となった際の負荷がダイアフラムに集中するため耐圧性に問題があるとともに、分析装置などの投射光をダイアフラムシートが光吸収するため、分析の感度が低下するおそれがある。
このように、従来、ガラスなどの基板材料で形成されたマイクロチップの内部の流路を閉塞するバルブやポンプとして有用なものはなく、その実現が強く望まれていた。
また、特許文献５の構成は、操作装置内に２つ以上に分割した流体デバイスをペアとしてマイクロチップに流す流体を制御するものの、マイクロチップ内に埋め込んだ部品と、操作装置内の部品とをペアとして動作させるものとはなっていない。

以上のことから、本発明の目的は、マイクロチップの基板材料に制約が無く、流路を確実に閉塞して耐圧性を確保できるマイクロ流路の流体制御構造、およびマイクロ流路の流体制御構造の製造方法、および閉塞部材操作装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、様々な種類の集積化マイクロチップを一つの装置で、容易にコントロールすることができる閉塞部材の操作装置を提供することにある。

本発明のマイクロ流路の流体制御構造は、内部に形成された流路およびこの流路に連通する孔を有するマイクロチップと、前記孔に挿入されて前記流路を閉塞する閉塞部材とを備え、前記閉塞部材は、前記孔の流路側に配置される弾性部材と、この弾性部材の流路側とは反対側に設けられ前記孔に配置される部材本体とを有し、前記部材本体は硬質材料により形成されていることを特徴とする。
なお、マイクロチップに形成されたマイクロ流路は、例えば、溝が形成された一方の基板に他方の基板を重ねることにより、溝の内周面と他方の基板の板面との間に形成することができる。この場合、前記の孔は、他方の基板を貫通するように形成されている。
前記部材本体の硬質材料としては、ガラス、サファイア、プラスチック、珪素および、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどのセラミックス、あるいはステンレスなどの金属などを使用できる。
このような部材本体の流路側の面および孔の内周面の少なくとも１つの面に、弾性部材が塗布や貼り付けなどの方法で設けられている。

この発明では、閉塞部材がマイクロチップの孔を介して流路を閉塞する構造とされ、流路を閉塞するための可動部分が閉塞部材それ自体であって、基板を変形させて流路を閉塞する必要がない。このため、マイクロチップの基板には軟質材料に限らず硬質材料をも使用でき、流体の成分等に応じて任意の基板材料を選択できるから、マイクロチップの信頼性および汎用性を大きく向上させることができる。閉塞部材の製作に関しては、マイクロチップの孔の形状に応じて、六面体や円柱などの形状で製作すればよく、構造を極めて簡素にできる。
また、マイクロチップには、流路に連通する孔を形成するだけで済み、ポンプ室などを形成する場合を除いては、基板を変形させて流路を閉塞する場合のように流路を閉塞するためだけに空隙部（流体の溜まり部）などを設ける必要もないから、マイクロチップの構造を簡略にできるとともに、デッドボリュームを少なくできる。
さらに、基板の間に挟んだ薄膜部材により流路を閉塞する構造などと異なり、マイクロチップにおいて、閉塞部材が配設された部分以外に弾性部材がないため、光吸収率を小さくでき、光学分析の感度低下を防止することができる。

ここで、弾性部材は、閉塞部材における流路側の部分または孔の内周面と対向する部分に設けられ、弾性変形によって孔の周縁および流路の壁部に密接するので、流路が確実に閉塞され、耐圧性を確保できる。なお、弾性部材が流路に向かって突出する形状でない場合でも、弾性部材を孔の奥に向かって押し込むと、弾性部材は流路の形状に倣って変形するため、流路の深さ全体を完全に閉塞することができ、押し込み量および押し込み力のいずれかの調節により、流路を狭くして（部分的に閉塞して）流体の流れを絞ることもできる。
なお、弾性部材の厚さ（孔の軸方向での寸法）を大きくするほど、弾性変形による閉塞量を大きくでき、流路の断面積（深さ・幅）が大きくても閉塞できる。
この弾性部材の材料としては、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンなどを採用することができる。

本発明のマイクロ流路の流体制御構造では、前記マイクロチップは、硬質材料により形成されていることが好ましい。
ここで、硬質材料としては、ガラス（石英ガラスを含む。以下同じ）、サファイア、プラスチック、珪素（シリコン）および、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどのセラミックス、あるいはステンレスなどの金属などを使用できる。硬質であるからハンドリング性が良く、また、硬質材料にはガラス、サファイア、セラミックなどの高耐食性のものが多いため、高耐食性の材料を選択することにより、信頼性および汎用性を向上させることができる。
また、この発明によれば、流路内が高圧となってもマイクロチップが撓まず、閉塞部材が孔の内周面に確実に保持されるので、耐圧性を向上させることができる。

この発明によれば、閉塞部材を孔に押し込んで流路を閉塞する場合は、閉塞部材を孔に押し込む際の変位が硬質部材である部材本体を介して弾性部材に適確に伝達されるので、弾性部材の弾性変形量をコントロールすることが容易となる。また、閉塞部材を孔に押し込む、押し込まないに関わらず、硬質部材である部材本体が流路内の流体圧力によってほとんど変形せず、閉塞部材が孔に押し込まれ、流路内に突出する寸法に応じた開閉量で流路を確実に閉塞することができる。したがって、流路を部分的に閉塞する際に、その開閉量を容易に調節することができる。
さらに、高耐食性の硬質材料を部材本体に使用することにより、信頼性および汎用性を向上させることができる。

本発明のマイクロ流路の流体制御構造では、前記弾性部材は、前記部材本体の流路側の面に設けられ、前記弾性部材および前記部材本体は、前記孔の軸方向での厚さがそれぞれ均一に設けられていることが好ましい。
この発明によれば、弾性部材および部材本体がそれぞれ均一な厚さに設けられているため、流量などを調節するにあたり、安定した閉塞量を実現できる。また、閉塞部材が流路を閉塞しない状態に配設される場合は、弾性部材の流路側の表面が波打つように変形することを防止できるので、流体の流れが阻害されない。

本発明のマイクロ流路の流体制御構造では、前記弾性部材は、前記部材本体の流路側の面に設けられ、前記弾性部材は、前記流路側の表面が平坦に形成されていることが好ましい。
この発明によれば、平坦な弾性部材が孔の周縁および流路の壁部に隙間無く密接し、デッドボリュームを小さくできる。これにより、閉塞部材の配設部分に気泡が生じて流体の流れに影響が及ぶことがなく、液量がくるうこともない。また、気泡が生じないので、送液圧力が安定化され、流体の流れに影響が及ばない。
さらに、閉塞部材の配設部分に試料が残り、マイクロチップの清浄度を確保できないなどの問題を回避できる。

本発明のマイクロ流路の流体制御構造では、前記弾性部材は、表面から前記流路内に突出する堰部を有することが好ましい。
この発明によれば、堰部が流路に配置され、流路を確実に塞ぐことができるため、安全弁として好適な構成にできる。安全弁が機能する所定圧力の大小は、堰部の大きさや、閉塞部材と流路との嵌め合いで決められる。なお、このように弾性部材の一部に流路形状に対応した堰部を形成することにより、閉塞部材全体を流路の幅寸法と同様に小さくする場合と比べて作りこみを容易にできる。
なお、堰部を形成する方法としては、半導体製造プロセスにおける微細加工などを利用できる。

本発明のマイクロ流路の流体制御構造では、前記孔の径寸法は、前記流路の幅よりも大きいことが好ましい。
この発明によれば、孔に挿入された閉塞部材が孔の内側で流路の幅方向端部に支持され、閉塞部材に外力を印加しない状態で流路壁面と閉塞部材の表面とをほぼ同一面上に揃えることができる。これにより、流路を閉塞しない状態において、閉塞部材が流体の流れに影響を及ぼすことを防止できる。

本発明のマイクロ流路の流体制御構造では、前記孔の内周面と前記閉塞部材との間に、延性および弾性を有する充填剤が介装されていることが好ましい。
ここで、延性および弾性を有する充填剤としては、シリコーン系の充填剤やフッ素ゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンなどによる接着剤やシール剤などを例示できる。この充填剤の介装により、閉塞部材をマイクロチップの孔に固定することが可能である。
この発明によれば、充填剤の適度な粘性により、介装時に充填剤が流路の中に流入するのを防止できるとともに、充填剤の硬化後は、その延性および弾性により、充填剤が弾性部材に追従するため、弾性部材の弾性変形が阻害されることがない。
なお、介装時における充填剤の粘性は、１０００〜１０００００ｃｐの範囲が良好である。

本発明のマイクロ流路の流体制御構造では、前記閉塞部材は、前記孔から前記流路に向かって押し込まれ、この押し込み量および押し込み力のいずれかの調節により、前記流路内の流体流量、流体圧力、および流体流速のいずれかが調節されることが好ましい。
この発明によれば、閉塞部材を孔に押し込む力や押し込み量によって流体の流れの制御が可能となるので、適材適所の流体操作をすることができる。流体の制御としては、流体の状態量の変動を制御するほか、所定の圧力、所定の流量に応じて任意の状態量に制御する場合などがある。なお、マイクロチップには、複数の閉塞部材を配置することができる。

本発明のマイクロ流路の流体制御構造では、前記弾性部材は、高耐食性材料で形成されていることが好ましい。
この発明によれば、弾性部材が腐食性の流体に晒されても問題がなく、信頼性および汎用性を向上させることができる。
なお、弾性部材に使用する高耐食材料としては、フッ素ゴムなどを例示できる。

本発明のマイクロ流路の流体制御構造では、前記弾性部材は、親水化処理されていることが好ましい。
この発明によれば、親水性であるガラス製などのマイクロチップ基板材料に応じて、弾性部材に親水化処理が施されることにより、弾性部材の表面が液状の流体の流れに影響を及ぼすことを防止でき、流体制御を適切に行うことができる。
なお、親水処理としては、水酸化ナトリウム浸漬処理、ナトリウムおよびナフタレン錯体による浸漬処理などの化学処理や、紫外線処理、プラズマ処理などの物理処理などが有効である。

本発明のマイクロ流路の流体制御構造では、前記弾性部材は、撥水化処理されていることが好ましい。
この発明によれば、弾性部材によって流路が閉塞された部分に液状の流体が侵入するのを防止できるため、流路を確実に閉塞することができる。
なお、撥水化処理により、撥油も併せて実現できる。これらの撥水・撥油化処理としては、Ｒｆ（パーフルオロアルキル）基を有する化合物を使用したコーティング処理を例示できる。

本発明のマイクロ流路の流体制御構造では、前記部材本体は、前記閉塞部材が押し込まれた際の加重を検出するセンサとして構成されていることが好ましい。
この発明によれば、弾性部材の弾性変形により部材本体に加わった力または変位量をセンシングすることにより、閉塞部材が押し込まれる際の加重が検出されることとなるため、検出された値に基づいて閉塞部材の押し込み力、押し込み量を調整し、流路の閉塞量を正確に制御することが可能となる。
なお、圧力センサの構成としては、例えば、弾性部材に当接するダイアフラムと、このダイアフラムを保持する保持体とを備えたものであってよい。

本発明のマイクロ流路の流体制御構造では、前記弾性部材および前記充填剤の少なくとも一方は、気体透過性材料で形成されていることが好ましい。
この発明によれば、流体圧力の増大により、液状の流体に含まれる気体ないし閉塞部材の配設部分に溜まった気泡が弾性部材や充填剤を通して外部に排出されるエア抜き構造を実現できる。これにより、流体圧力が一定となり乱流が防止されるため、安定した送液が可能となる。
なお、気体透過性材料としては、シリコーンなどを例示できる。

本発明のマイクロ流路の流体制御構造では、前記閉塞部材は、前記流路を閉塞すべく前記流路に対して進退可能に設けられて弁を構成することが好ましい。
ここで、弁（バルブ）の種類は問わず、流路を深さ全体に亘って閉塞する全閉状態と、弾性部材の表面が流路の内壁面から突出しない位置に保持された全開状態との２つの状態に切り替え可能なＯＮ／ＯＦＦバルブとすることも、孔への押し込み量および押し込み力のいずれかの調節により開閉量が変わる調節バルブとすることもできる。
また、前記弁は、前記流路内の流体圧力が所定量を超えたときに開く安全弁であってもよく、これにより、流路内の予期せぬ圧力過大に対応でき、信頼性を向上させることができる。

本発明のマイクロ流路の流体制御構造では、前記弁は、複数並べられるとともに、これらの弁を構成する前記閉塞部材が順に進退してポンプを構成することが好ましい。
この発明によれば、各閉塞部材を端から順次、タイミングをずらして孔に押し込み、流路に対して繰り返し進退させると、各閉塞部材の押し込み量に応じて流体が圧送され、ポンプ機能を実現できる。
なお、閉塞部材の数は、好ましくは３つ以上、より好ましくは、４つ以上、であり、各閉塞部材の大きさが互いに異なっていてもよい。
また、流路において、ポンプが設けられた部分が拡径してポンプ室を構成していてもよい。

本発明のマイクロチップの製造方法でマイクロチップが製造される。
ここで、マイクロチップに形成した孔に前述の弁やポンプ、また、センサ、マイクロチップの認識用ＩＤタグなどのマイクロ流体デバイスを組み込むことができるので、マイクロチップの構成は必要な箇所に必要な数だけ孔が形成された簡単な構造で、しかも、マイクロチップ製作における高温プロセスによって左右されない構造とすることができる。したがって、多機能なマイクロ流体デバイスが搭載されたマイクロチップを安価に提供できる。
また、マイクロチップの孔の形成および孔への閉塞部材の配設は容易であって、より多くの閉塞部材をマイクロチップの所定範囲に集積して組み込むことも可能となるから、マイクロチップの規格化の動向にも対応することができる。
そして、マイクロチップを微小容量の流体の高効率反応に関して、分析、合成の分野で利用でき、マイクロチップを用いた装置の実用化も促進することができる。

本発明のマイクロ流路の流体制御構造の製造方法は、互いに重ねられる複数の樹脂製基板を備え、これらの基板のうち互いに重ねられる一方の基板の板面と他方の基板の板面から窪んで形成される溝とから流路が構成され、他方の基板を前記溝に向かって貫通する孔が形成されたマイクロチップと、前記孔に挿入されて前記流路を閉塞する閉塞部材とを備え、前記閉塞部材は、前記孔の流路側に配置される弾性部材と、この弾性部材の流路側とは反対側に設けられ前記孔に配置される部材本体とを有し、前記部材本体は硬質材料により形成されているマイクロ流路の流体制御構造を製造する方法であって、他方の基板の板面を平面上に配置した状態で、延性および弾性を有する充填剤を前記孔の内周面と前記孔に挿入された前記閉塞部材との間に介装した後、前記基板を互いに重ね合わせて接合する
ことを特徴とする。

ここで、充填剤としては、前述のような接着剤やシール剤を採用でき、この充填剤により、閉塞部材が基板の孔に固定されるとともに、充填剤の延性および弾性により、弾性部材の弾性変形がサポートされる。このような充填剤の介装にあたっては、充填剤の基板板面への付着を防止して流路の壁面を構成する基板の板面を平滑に保ち、流体への悪影響を防止する必要がある。
この発明によれば、ガラス製の基板を使用する場合よりも樹脂製の基板では接合温度の低温化が図られ、基板同士の接合前に閉塞部材を基板に配設可能となるから、充填剤を孔の内周面と閉塞部材との間に充填する際に、一方の基板を平面上に配置することが可能となる。板面が平面上に配置された基板は、孔の周縁と当該平面とが当接することにより、孔の内周面と閉塞部材との間に充填された充填剤が基板の板面に回り込んで付着するのを防止できる。
このように、基板の接合前に閉塞部材が基板に配設され、基板を平面に配置するだけで、充填剤が基板の板面側に付着することを簡便に防止できる。また、接合温度が低い樹脂製の基板が採用されているので、基板接合時の弾性部材の劣化などによって信頼性が低下することがない。これらのことから、製造効率も向上させることができる。
なお、基板の板面を平面に配置された状態とする簡便な方法としては、例えば、剥離可能なシート部材を基板の板面に貼設する方法があり、孔の周縁にシート部材を密着させて好適に使用できる。また、基板が配置される平面としては、板状の部材や支持台などであってもよい。

本発明の閉塞部材操作装置は、前述の流体制御構造を備え、前記マイクロチップは、前記孔を複数有し、各孔に挿入された前記閉塞部材をそれぞれ操作する装置であって、前記マイクロチップが配置されるマイクロチップ配置部と、前記各閉塞部材とそれぞれ一体的に作動する複数のユニットと、前記各ユニットをそれぞれ着脱自在に保持するボードと、
前記ボードが着脱自在に配置されるボード配置部とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、マイクロチップに閉塞部材を集積して配設でき、各閉塞部材がそれぞれユニットと一体的に作動するので、高度な流体制御が可能となる。操作装置により、より多くの反応系を備えたマイクロチップを使用した複雑な分析や、多項目を同時に分析することなども可能となる。
また、ユニットがボードに着脱可能であって、マイクロチップに配設された閉塞部品が同じ構造であっても、異なる構造のユニットに交換することで、マイクロチップに設けられた閉塞部品の動作を変更できる。

本発明の閉塞部材操作装置では、前記ボード配置部は、前記ボードを前記ユニットが前記閉塞部材に対向する所定位置に案内する案内部を有することが好ましい。

この発明によれば、ボードがボード配置部に保持案内され、操作装置からの着脱が可能であるため、多様なマイクロチップ、すなわち、外形、流路パターン、分析の種類、配設される閉塞部材の種類、位置などの相違に応じて、適切なものに迅速に交換できる。

本発明の閉塞部材操作装置では、前記ボードには、前記ボードを前記マイクロチップに対して進退可能な進退手段が設けられることが好ましい。

この発明によれば、操作装置内のボードの進退操作により、マイクロチップを操作装置のスロットに挿入する際などに、マイクロチップに搭載された閉塞部材とボード側のユニットとが干渉しない。これにより、使用済みのマイクロチップを新品と敏速に交換でき、マイクロチップの操作装置へのセットの際に閉塞部品やユニットが破損することなどを未然に防止できる。

本発明の閉塞部材操作装置では、前記ユニットは、前記閉塞部材を前記孔から前記流路に向かって押圧する押圧手段を有することが好ましい。
ここで、前記押圧手段は、駆動源を備え、前記駆動源は、圧電アクチュエータおよびステッピングモータのいずれかであることが好ましい。

この発明によれば、圧電アクチュエータまたはステッピングモータにより、閉塞部材をマイクロチップの流路に向かって押し込むことが可能であり、オン・オフバルブや安全バルブ、流量調節バルブなどを実現できる。

本発明の閉塞部材操作装置では、前記押圧手段には、前記閉塞部材への押圧力および押圧量のいずれかを計測するセンサが設けられていることが好ましい。

この発明によれば、センサによる検出値に基いて、押圧力や押圧量を適宜調節することができるので、流量、流体圧力、流速などが調節可能なバルブを容易に実現できる。
また、このようなセンシングにより、閉塞部材に対する過剰な押圧力や押圧量によって閉塞部材が破損することなどを防止できる。

本発明の閉塞部材操作装置では、前記押圧手段は、前記ボードを貫通して前記閉塞部材に当接する押圧部材と、この押圧部材を当該棒状部材の軸方向に沿って前記閉塞部材側に付勢するバネとを有することが好ましい。

この発明によれば、押圧部による閉塞部材の押圧の際、押圧部がバネに付勢され閉塞部材に対して後退するため、ボードの前進の際に、押圧部が閉塞部材に衝突して閉塞部材が破損することなどを未然に防止できる。

また、バネにより押圧部が閉塞部材に対して押し付けられることで、閉塞部材を安全弁としても使用できる。ここで、安全弁の場合、押圧力をオン、オフする或いは任意に調節するなどの制御が不要であるため、このようにバネを用いることで構造を簡略化できる。このバネをバネ係数が異なる他のバネに交換することにより、閉塞部材の押圧力を変更できる。

本発明の閉塞部材操作装置では、前記押圧手段は、軸部から外周部までの距離が一定でない偏心回転体であって、前記孔から前記流路に向かう方向に前記外周部が沿うように設けられることが好ましい。

この発明によれば、カムなどの偏心回転体を使用する簡単な構成で、閉塞部材を所定周期で間欠的に押圧可能となるので、流路における流体の流れにおいて、断続的なプラグ流を実現できる。このようなプラグ流により、流体が互いに混合しやすく、流体を容易に合成できる。
なお、カムの形状、および回転スピードなどを調節することによって、閉塞部材を押圧する周期がコントロールできる。
一方、偏心回転体の回転を止めて閉塞部材の押圧を維持し、流体の流れを所定の流体圧力、流速、流量に維持することも可能であって、すなわち、偏心回転体の動作を変えるだけで、閉塞部材の各種用途に容易に対応できる。
ここで、ギア（歯車）も、その軸部から外周部である歯先までの距離と、軸部から歯が設けられていない外周部までの距離とが相違するため、偏心回転体として採用し得る。

本発明の閉塞部材操作装置では、前記閉塞部材は、複数並べられ、前記偏心回転体は、前記閉塞部材の並ぶ方向に周方向が沿うように設けられ、この偏心回転体の回転により、前記閉塞部材が順に進退するように押圧されてポンプとして機能することが好ましい。

この発明によれば、前述のような偏心回転体を使用する簡単な構成で、ポンプを構成する各閉塞部材を所定周期で順次押圧することができる。また、偏心回転体のギャップや形状、回転スピードなどを調節することによって、閉塞部材を押圧する周期がコントロールでき、ポンプの吐出量も調節できるようになる。

本発明の閉塞部材操作装置では、前記閉塞部材は、前記流体の状態を検出あるいは操作するデバイス部を有し、前記ユニットは、前記デバイス部と導通されるプローブを有することが好ましい。

この発明によれば、プローブにより、センサ、電気浸透流ポンプ、単体で動作するMEMSデバイスなどとユニットとを導通することができ、流体の状態検出、操作などを実現できる。

本発明の閉塞部材操作装置では、前記ボードには、前記閉塞部材と前記ユニットとを仕切るシート部材が設けられることが好ましい。

この発明によれば、シート部材が設けられていることで、流路から流体が漏出した際でも、ボードないしユニットに流体が付着しない。これにより、ボードおよびユニットの清浄度を確保できる。
ここで、前記シート部材は、耐食性であることにより、ボードおよびユニットの腐食を防止できる。

本発明の閉塞部材操作装置では、前記ユニットは、前記閉塞部材を前記孔から前記流路に向かって押圧する押圧手段を有するとともに、当該押圧方向と交差する方向に可動であり、前記シート部材には、前記ユニットと前記閉塞部材との間の摩擦抵抗を抑制する低摩擦材料が用いられることが好ましい。

この発明によれば、シート部材において、偏心回転体は小さい摩擦で円滑に回転し、偏心回転体の回転によりシート部材の面内方向に作用する負荷が小さい。これにより、シート部材の破れなどを防止できる。

本発明の閉塞部材操作装置では、前記シートは、前記低摩擦材料が用いられ前記ユニット側に配置される第１層膜と、前記第１層膜よりも摩擦抵抗が高い高摩擦材料が用いられ前記閉塞部材側に配置される第２層膜とを有することが好ましい。

この発明によれば、シート部材は、ボードとの摩擦抵抗が異なる第１層膜および第２層膜を有して構成されており、偏心回転体により閉塞部材を押圧する場合、摩擦抵抗が小さい第１層膜により偏心回転体の摺動によるシート部材の破れなどを防止できるとともに、摩擦抵抗が大きい第２層膜によって、偏心回転体の摩擦により引っ張られて、シート部材が伸びることを防止できる。

本発明の閉塞部材操作装置では、前記押圧手段は、軸部から外周部までの距離が一定でない偏心回転体であって、前記孔から前記流路に向かう方向に前記外周部が沿うように設けられ、前記シートには、前記外周部の軸部までの距離が他よりも大きい大径部に当接される位置に応じて凸部が形成されていることが好ましい。

この発明によれば、偏心回転体の外周部における大径部がシート部材の表面を摺動する際、大径部の位置が凸部の位置と略一致し、閉塞部材が凸部の突出寸法も含めて押し下げられるから、偏心回転体の小径化が可能となるとともに、偏心回転体をスムーズに駆動することができる。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基いて説明する。
なお、以下の説明では、既に説明した実施形態と同様の構成については、同一符号を付して、説明を省略もしくは簡略化する。
図１は、本実施形態のマイクロチップ１の分解斜視図である。また、図２は、マイクロチップ１の平面図であり、図３は、マイクロチップ１の断面図である。
マイクロチップ１は、内部に形成された流路ＦＡにおいて試料ＲＧ（図３）の分析を行うために使用され、２枚の基板１１，１２による積層構造となっている。このマイクロチップ１には、閉塞部材としてのバルブ３０が組み込まれ、バルブ３０により、試料ＲＧの流体圧力または流量、流速が調節、制御される構造とされる。

マイクロチップ１の基板１１，１２は、短辺が３０ｍｍ程度であって長辺が７０ｍｍ程度、かつ厚さが０．７ｍｍ程度の平板矩形状であり、透明なガラスにより形成されている。具体的には、パイレックス（登録商標）などを基板１１，１２に使用できる。これらの基板１１，１２の材料として、ガラス（石英ガラスを含む）のほかに、サファイア、プラスチック、珪素（シリコン）、および酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどのセラミックス、あるいはステンレス等の金属などの硬質材料を使用することを検討できる。基板１１，１２の材料選択においては、耐圧性や、試料ＲＧの成分への耐食性などが考慮される。光学分析を行う場合は、光学分析に用いられる光の透過度を考慮するのが好ましい。スチレン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの比較的軟質のプラスチック材料を選択する場合は、ある程度の耐食性、および光の透過度が考慮されるが、使い捨てで使用できる安価な汎用材料であること、および加工性も重要な点である。
なお、基板１１，１２は同材料に限らず、別材料であってもよい。

基板１１，１２は互いに重ね合わされ、これらの基板１１，１２が重ねられた面には、試料ＲＧの流路ＦＡが形成されている。この流路ＦＡは、図２に示すように、基板１１，１２の長手方向にほぼ沿って延びる平面視Ｙ字状であり、そのＹ字形状における二股部分は、合流部ＪＣＴとなっている。すなわち、流路ＦＡにおいて、合流部ＪＣＴよりも上流側には、試料ＲＧ（ＲＧ１，ＲＧ２）の導入口１２１，１２２から合流部ＪＣＴにかけて複数方向に流れる経路ＦＡ１，ＦＡ２があり、合流部ＪＣＴよりも下流側は、１本の経路ＦＡ３となっている。経路ＦＡ３は、試料ＲＧ１，ＲＧ２の反応が行われる反応場である。

このような流路ＦＡは、図１および図３に示すように、一方の基板１１の板平面に窪むように形成された断面半円形状の溝１４の内周面と、この溝１４と向き合う基板１２の板面との内側に形成されている。
なお、本実施形態では、経路ＦＡ１，ＦＡ２、ＦＡ３において溝１４は同径となっているが、例えば、経路ＦＡ３における溝１４の径を経路ＦＡ１，ＦＡ２における溝１４の径よりも大径にするなど、溝１４の径寸法は適宜設定できる。

他方の基板１２は、図１に示すように、基板１１と重ねられた際に流路ＦＡのＹ字形状における３つの端部の位置で溝１４と連通するように穿孔されており、これらの孔は、Ｙ字の拡開側の両端部に形成されたものがそれぞれ、試料ＲＧの導入口１２１，１２２とされ、そして、Ｙ字の拡開側と反対側の端部に形成されたものが、試料ＲＧの排出口１２５とされている。

試料ＲＧは、気体、液体、コロイド溶液など、その態様は任意である。ここで、本実施形態のＲＧとしては、例えば、水と水、油と油など、成分が混ざり合う試料ＲＧ１と試料ＲＧ２とが用いられている。そして、一方の導入口１２１には試料ＲＧ１を導入し、他方の導入口１２２には試料ＲＧ２を導入する。

また、基板１２には、基板１１と重ねられた際に溝１４に向かって基板１２を貫通する平面視正方形状の孔２０が、合流部ＪＣＴの下流側である経路ＦＡ３の途中に相当する位置に形成されている。この孔２０の内部にバルブ３０が配設される。

孔２０は、図２に示すように、平面的に見た際に基板１１の溝１４と重なる位置に設けられている。ここで、平面的に見た際の孔２０の寸法が溝１４の幅よりも大きいので、図２および図３（Ａ）に示すように、溝１４の幅方向両端部が孔２０の内側にそれぞれ露出している。この露出部分は、バルブ３０の配設時にバルブ３０が配置される被載置面１４１となっている。

図３（Ａ）および（Ｂ）は、孔２０の内部にバルブ３０が配設された状態を示したもので、図３（Ａ）は、流路ＦＡの幅方向における断面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）をマイクロチップ１の平面方向で９０°回転させて流路ＦＡに沿った方向における断面図である。
バルブ３０は孔２０に挿入されて被載置面１４１に配置されている。バルブ３０の流路ＦＡ側の表面３２１は平坦で、このバルブ表面３２１と流路ＦＡの壁面ＦＡＷ（基板１２の板面）とは略同一面上に揃っている。

図４には、孔２０から取り出された状態のバルブ３０を示した。
バルブ３０は、略１ｍｍ角の立方体形状のものであって、直方体形状の透明なガラス製の本体３１と、この本体３１に重ねられる板状の弾性部材３２とを備え、流路ＦＡ（図３）側に配置される弾性部材３２の弾性変形により、流路ＦＡを閉塞するものである。
本体３１の材料としては、ガラス材料のほかにも、基板１１，１２と同様に、サファイア、珪素、プラスチック、および酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどのセラミックス、あるいはステンレス等の金属などの硬質材料を使用することを検討できる。
一方、弾性部材３２の材料には、本実施形態では、耐食性が高いフッ素ゴムが使用されているが、このほかにも、シリコーンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンなどの弾性変形材料を使用することができる。
なお、弾性部材３２の厚さは、流路ＦＡの深さの０．２〜５倍程度が好ましい。弾性部材３２がこれよりも厚いと、試料ＲＧの流体圧力が高圧となった場合に、流体圧力による変形量が過大となる。また、弾性変形の程度が大き過ぎて押し込み量が弾性部材の表面３２１（試料ＲＧとの接液面）まで伝わりずらくなり、調節が困難となるおそれがある。一方、０．２倍程度よりも薄いと、弾性部材３２の変形量が小さ過ぎ、流路ＦＡの閉塞が困難となるおそれがある。

以上説明したマイクロチップ１およびバルブ３０は、次のように製造される。
まず、マイクロチップ１の製造手順としては、基板１１の材料がプラスチック以外である場合はサンドブラスト、エッチング、機械加工などにより、基板１１の材料がプラスチックである場合は、機械加工、プレス、射出成形などによって溝１４を形成する。
また、導入口１２１，１２２、排出口１２５、および孔２０についても、基板１１の材料に応じた適当な手段によってそれぞれ形成する。具体的には、基板１１の材料がプラスチック以外である場合はサンドブラスト、放電加工、超音波加工、ドリル加工、レーザー加工、エッチングなどにより、そして、基板１１の材料がプラスチックである場合は、ドリル加工、レーザー加工、プレス、射出成形などにより形成する。

そして、これらの基板１１，１２を溝１４のＹ字形状と導入口１２１，１２２および排出口１２５との位置が合うように重ね合わせ、熱融着を実施する。
なお、この熱融着のほか、陽極接合、レーザー接合、ろう付け、表面活性化接合によって基板１１，１２を接合してもよく、あるいは接合しないで、基板１１，１２を互いに重ねた状態で挟みつけてもよい。
これにより、バルブ３０を配設するためのマイクロチップ１が完成する。

一方、バルブ３０の製造手順としては、金属製、セラミックス製、プラスチック製などのウェーハや板材からダイシング、スライシングなどによって本体３１を切り出し、切り出された本体３１に弾性部材３２をそれぞれ貼り合わせる。なお、この方法によらず、ウェーハや板材の状態である本体３１にスピンコート、ディップコート、スプレーコートなどで弾性部材３２のゴム材料を塗布したものや、所定の厚さのゴム製シートを貼り付けたものから適宜切り出すことで、バルブ３０を製作することもできる。

こうして製作されたバルブ３０は、マイクロチップ１の孔２０に挿入される。この挿入の際、バルブ３０の側面四方にシリコーン系、フッ素ゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンなどの延性および弾性を有する充填剤としての接着剤３５を塗布することにより、孔２０の内周面とバルブ３０との間に接着剤３５が介装される。なお、接着剤３５は流動性を有するが、適度な粘性により、流路ＦＡ内に接着剤３５が流入せず、接着剤３５の硬化後、バルブ３０が孔２０の内周面に固定される。
また、バルブ３０のマイクロチップ１への配設にあたっては、被載置面１４１と弾性部材３２の表面３２１とを接着することが好ましく、これによってバルブ３０配設部分に試料ＲＧが溜まり、流れが阻害されたり、試料ＲＧの液量がくるうのを防止できる。
この場合の接着手順としては、バルブ３０を孔２０に挿入する前に弾性部材３２の表面３２１をプラズマ処理などで表面活性化したり、弾性部材３２の表面３２１に薄く接着剤３５を塗布し、接着剤３５の流動性が低下した後に、バルブ３０を孔２０に挿入することで行う。なお、弾性部材３２と接着剤３５とを同材質とすることにより、接着剤３５と弾性部材３２とが一体化されるため、接着剤３５の塗布によって弾性部材３２の弾性変形に影響が出るのを防止できる。
以上で、バルブ３０のマイクロチップ１への組み込みが完了する。

なお、基板１１，１２の材料がプラスチックである場合は、次のような製造手順を採用できる。
この場合はまず、前述の方法により、導入口１２１，１２２、排出口１２５、および孔２０を基板１２にそれぞれ形成し、この基板１２と、別途溝１４が形成された基板１１とを接合する前に、前述の方法により製作されたバルブ３０を基板１２の孔２０に配設する。
このバルブ３０を配設する際には、基板１２の片面にテフロン（登録商標）シートなどの剥離可能なシート部材（不図示）を貼設し、このシート部材で孔２０の一端側が覆われた状態とする。この状態で、孔２０の他端側からバルブ３０を孔２０に挿入し、接着剤３５を孔２０の内周面とバルブ３０との間に充填する。ここで、孔２０の周縁２１にシート部材が密着するので、孔２０の内周面から接着剤３５が基板１２の板面に回り込まず、基板１２板面に接着剤３５が付着しない。基板１２の板面と弾性部材の表面３２１とが同一平面になる。そして、接着剤３５の硬化後、シート部材を剥離し、基板１１，１２を重ね合わせて接合するが、基板１１，１２の材料がプラスチックであるため、基板１１，１２の接合手段として比較的低温の熱融着などを採用でき、基板１１，１２の接合時における弾性部材３２の劣化を防止できる。

次に、マイクロチップ１において試料ＲＧを分析する際の流体制御について説明する。
試料ＲＧ１，ＲＧ２を分析する際には、導入口１２１から試料ＲＧ１を、そして、導入口１２２からは試料ＲＧ２を、図示しない装置により所定の圧力または流量または流速でそれぞれ導入する。すると、試料ＲＧ１，ＲＧ２は経路ＦＡ１，ＦＡ２をそれぞれ流れ、合流部ＪＣＴに向かう。そして、これらの試料ＲＧ１，ＲＧ２は、合流部ＪＣＴに達すると混合流を形成し、経路ＦＡ３を流れて排出口１２５から排出される。

ここで、試料ＲＧ１，ＲＧ２はマイクロチップ１に所定の圧力または流量、流速で導入されているが、導入口１２１，１２２における圧力抵抗や、流路ＦＡの内周面となる溝１４や基板１１の板面の圧力抵抗などにより、試料ＲＧには圧力変動が生じる。このような圧力変動を補償するために、バルブ３０を用いることができる。あるいは、バルブ３０を使用して試料ＲＧを所定の流体圧力または流量、流速に制御することが可能であり、これによって試料ＲＧ１、ＲＧ２を所定の圧力、流量、流速の条件で反応させることができる。

マイクロチップ１に組み込まれたバルブ３０は、図５（Ａ）に示すように、孔２０の内部で被載置面１４１に支持され、この状態では、流路ＦＡを閉塞しない全開状態となっている。このバルブ３０を任意の押圧手段により、適宜、流路ＦＡとは反対側から押し込むと、弾性部材３２は孔２０の周縁２１および溝１４の端部１４２に隙間なく密接した状態で溝１４の内周面に倣って弾性変形し、図５（Ｂ）のように流路ＦＡが閉塞される。すなわち、弾性部材３２の被載置面１４１からの突出量に応じて流路ＦＡの断面積が狭くなり、これによって試料ＲＧの流れが絞られる。ここで、硬質材料による基板１１，１２は、流路ＦＡ内の高圧を受けた際も撓まないため、バルブ３０が孔２０の内周面に確実に保持される。なお、バルブ３０が押し込まれる際、接着剤３５は、その延性によって引き延ばされ、また、その弾性によって弾性部材３２の弾性変形に追従する。

なお、バルブ３０の弾性部材３２を溝１４の底部まで押し込み、図５（Ｃ）のように流路ＦＡを全閉状態とすることも可能である。すなわち、マイクロチップ１の導入口１２１，１２２や排出口１２５に他のマイクロチップの排出口や導入口が連結されたり、マイクロチップ１の流路ＦＡがいくつも連結されてシステムが構築されることもあるから、試料ＲＧの反応速度などの理由でバルブ３０を全閉状態として試料ＲＧの流れを止める場合も考えられる。この際も、基板１１，１２の硬質材料により、耐圧性能が発揮される。
すなわち、バルブ３０は、開閉切り替えバルブ（ＯＮ／ＯＦＦバルブ）としても、開閉量調節弁としても使用できる。なお、バルブ３０を常に閉じて閉止栓としてもよく、この場合の開閉量は任意である。さらに、流路ＦＡを閉塞することなく常に全開の状態であってもよい。

バルブ３０の開閉量は、所定の量に決められていても、試料ＲＧの圧力などに基づいて任意の量に、押し込み力、押し込み量で調節されてもよい。ここで、硬質部材である本体３１が流路ＦＡ内の流体圧力によって変形しないため、バルブ３０の押し込み量に応じた開閉量で流路ＦＡを確実に閉塞することができる。
また、弾性部材３２と本体３１とが均一な厚さで形成されて積層されているので、バルブ３０が押し込まれる際や、流路ＦＡ側から流体圧力を受けた際に、弾性部材３２の表面３２１が波打つように変形することがなく、試料ＲＧの流れが阻害されない。
このように、バルブ３０を押し込むことにより、試料ＲＧの流体圧力や流速、流量の制御が可能となり、試料ＲＧ１，ＲＧ２を所望の条件で反応させて合成し、この際の試料ＲＧの状態を分析することができる。

このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）バルブ３０がマイクロチップ１の孔２０に挿入されることにより流路ＦＡが閉塞される構造とされ、流路ＦＡを閉塞するための可動部分がバルブ３０それ自体であるため、基板１１，１２を変形させて流路ＦＡを閉塞する必要がない。このため、マイクロチップ１の基板１１，１２の材料として、耐圧性および耐食性が高いガラスなどの硬質材料を使用できるから、マイクロチップ１の信頼性および汎用性を大きく向上させることができる。また、基板１１，１２が硬質であるため、取り扱い時のハンドリング性も良い。
さらに、弾性部材３２が孔２０の周縁２１および溝１４の端部１４２に密接するので、流路ＦＡが確実に閉塞され、耐圧性を確保できる。

（２）本体３１と弾性部材３２との２つの部材によってバルブ３０が構成されているので、孔２０に押し込まれる際の変位が硬質部材である本体３１を介して弾性部材３２に正確に伝達される。これにより、弾性部材３２の弾性変形量のコントロールが容易となって、流路ＦＡの開閉量を容易に調節することができる。

（３）弾性部材３２および本体３１がそれぞれ均一な厚さに設けられているため、孔２０に押し込まれた際や、流路ＦＡ内の流体圧力を受けた際に、弾性部材３２の流路ＦＡ側の表面が不規則に波打つように変形することが防止される。これにより、試料ＲＧの流れが阻害されることなく、試料ＲＧの操作を適切に行うことができる。

（４）弾性部材３２の流路ＦＡ側の表面３２１が平坦に形成されていることにより、弾性部材３２が孔２０の周縁２１に隙間無く密接し、試料ＲＧの溜まり部分が生じないので、デッドボリュームを小さくできる。これにより、バルブ３０の配設部分に試料ＲＧが溜まったり気泡が生じて試料ＲＧの流れに影響が及ぶことがなく、液量がくるうこともない。また、バルブ３０の配設部分に試料ＲＧが残ってマイクロチップ１の清浄度を確保できないなどの問題を回避できる。

（５）孔２０の径寸法が流路ＦＡの幅よりも大きいことから、孔２０の内側で流路ＦＡの幅方向端部である被載置面１４１がバルブ３０の度当たり（ストッパー）として機能し、流路ＦＡ壁面とバルブ３０の表面とがほぼ同一面上に揃うので、試料ＲＧの流れに影響を及ぼすことなくバルブ３０をマイクロチップ１に配設可能となる。

（６）バルブ３０と孔２０の内周面との間に介装された接着剤３５は、その延性および弾性により、弾性部材３２に追従するため、弾性部材３２の弾性変形が阻害されることなく、バルブ３０をスムーズに押し込むことができる。

（７）バルブ３０の流路ＦＡへの押し込み量および押し込み力のいずれかの調節により、流路ＦＡ内の試料ＲＧの流量、流体圧力、および流体流速のいずれかが調節され、試料ＲＧの流れを制御できるので、適材適所の流体操作をすることが可能となる。

（８）弾性部材３２が高耐食性のフッ素ゴムで形成されていることにより、試料ＲＧが腐食性であっても問題がなく、信頼性および汎用性をさらに向上させることができる。

（９）マイクロチップ１の構成は、必要な箇所に必要な数だけ孔２０が形成された簡単な構造とすることができ、孔２０の中には前述のバルブ３０のみならず、ポンプやセンサ、マイクロチップ１の認識用ＩＤタグなどのマイクロ流体デバイスを組み込むことができるから、多機能な流体デバイスが搭載されたマイクロチップ１を安価に提供できる。
また、マイクロチップ１の孔２０の形成および孔２０へのバルブ３０の配設は容易であって、より多くのバルブ３０をマイクロチップ１の所定範囲に集積して組み込むことも可能となるから、マイクロチップ１の規格化の動向にも対応することができる。
そして、本発明のマイクロチップ１を微小容量の試料ＲＧの高効率反応に関して、分析、合成の分野で利用でき、マイクロチップ１を用いた装置の実用化も図られる。

（１０）溝１４を形成した基板１１と孔２０を形成した他の基板１２とを重ね合わせるだけで、溝１４の内周面とこの溝１４と向き合う基板１２の板面との内側に流路ＦＡが形成されるとともに、バルブ３０配設用の孔２０を容易に形成できる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態では、第１実施形態のマイクロチップ１において採用可能なバルブをいくつか例示する。
図６には、本実施形態のバルブ４０が示されている。
バルブ４０は、図６（Ａ）に示すように、ガラスなどの硬質材料による本体４１と、本体４１に重ねられる弾性部材４２とを備えている。
本体４１は、側方から見て断面略Ｖ字状に形成され、この断面Ｖ字部分は突出部４１１となっている。この突出部４１１は、本体４１の流路ＦＡ側の面から見ると、畝状に形成され、弾性部材４２は、突出部４１１と対応するように、Ｖ字状に窪んだ形状となっている。

このバルブ４０は、図６（Ｂ）のように、突出部４１１が流路ＦＡに沿う向きでマイクロチップ１の孔２０の中に配置され、孔２０の奥へと押し込まれる。
この際、本体４１の端部に加えられた押圧力が突出部４１１を介して弾性部材４２に集中的に作用するので、前記実施形態のバルブ（図４参照）と比べて小さい押し込み力、押し込み量で弾性部材４２を変形させ、溝１４を閉塞することができる。
なお、突出部４１１の形状は、Ｖ字状に限らず、Ｕ字状や台形、角形に突出する形状であってもよく、この突出部４１１の形状に応じて弾性部材４２が形成される。

次に、図７は、本実施形態における他のバルブ５０を示す図である。
バルブ５０は、図７（Ａ）に示すように、本体３１と、本体３１と重ねられる弾性部材５２とを備えている。
弾性部材５２の本体３１側とは反対側の表面、中央部分には、角柱状に突出する堰部５２１が形成されている。この堰部５２１は、半導体製造プロセスにおける微細加工などにより形成されたもので、その先端における幅寸法は、マイクロチップ１に形成された溝１４の幅以上となっている。

このバルブ５０をマイクロチップ１の孔２０に配置すると、堰部５２１が溝１４の中に挿入され、バルブ５０を孔２０に挿入すると、図７（Ｂ）のように、溝１４に堰部５２１が嵌合する。この際、堰部５２１と溝１４との嵌合により、溝１４を底部まで確実に塞ぐことができる。このようなバルブ５０は安全弁として好適に使用できる。
なお、バルブ５０のサイズを大きくするほど、また、弾性部材５２の厚さ寸法を大きくするほど、バルブ５０開放時の所定圧力を大きくできる。

このバルブ５０と類似するものを、図８に本実施形態のバルブ５５として示した。
バルブ５５は、図８（Ａ）に示すように、本体３１と、弾性部材５６とを備え、弾性部材は平面視Ｈ字形状となっており、Ｈ字の横棒部分が堰部５６１、両側の縦棒部分が土手部５６２となっている。この堰部５６１および土手部５６２は、半導体製造プロセスにおける微細加工などにより形成されている。

このようなバルブ５５は、マイクロチップ１の孔２０に配置されると堰部５６１の位置と溝１４の位置とが合い、この状態でバルブ５５を押し込まなければ、流路ＦＡは閉塞されないが、孔２０にバルブ５５を押し込むと、図８（Ｂ）のように、堰部５６１と土手部５６２との間が弾性変形し、堰部５６１が溝１４に嵌合することで溝１４を底部まで確実に塞ぐことができる。すなわち、このバルブ５５は、ＯＮ／ＯＦＦバルブ兼、安全弁として好適である。

図９は、本実施形態における他のバルブ６０を示す図である。
このバルブ６０は、図９（Ａ）に示すように、立方体状の弾性部材６２のみで構成され、前述した各バルブ３０〜５５の本体３１等に相当する硬質部材を有していない。

このようなバルブ６０についても、マイクロチップ１の孔２０の中に押し込まれると弾性部材６２が溝１４の形状に倣って変形するので溝１４を閉塞することが可能である。
ただし、弾性部材を保持する硬質部材が設けられていないため、流路ＦＡを部分的に閉塞する場合では、その開閉量の調節が難しい場合があり、その場合には、前記実施形態および本実施形態で述べたバルブ３０，４０やバルブ７０（図１０）などが適する。

また、図１０は、本実施形態における他のバルブ７０を示す図である。
このバルブ７０の本体７１は、２つの部材を有し、この点で、前述した各バルブ３０〜６０とは異なる。
本体７１は、角筒状のパイプ７１１と、パイプ７１１の内部に挿入される角柱状の棒状部材７１２とを有している。これらのパイプ７１１と棒状部材７１２との間には、接着剤３５が充填され、この接着剤３５の延性および弾性によって棒状部材７１２がパイプ７１１に対して進退自在とされている。なお、本実施形態では、棒状部材７１２の長さは、パイプ７１１の軸方向寸法よりも大きく、棒状部材７１２の先端がパイプ７１１よりも突出している。また、棒状部材７１２の幅寸法は、マイクロチップ１に形成された溝１４の幅以下となっている。このような棒状部材７１２およびパイプ７１１の端部に、弾性部材３２を重ねて設ける。

バルブ７０をマイクロチップ１の孔２０に押し込む際には、棒状部材７１２の一端部を押圧する。すると、棒状部材７１２の他端により弾性部材３２が溝１４の内側に押し込まれるように変形して、溝１４が閉塞される。すなわち、棒状部材７１２により、溝１４に対向する弾性部材３２の部位を集中的に押圧することが可能となるので、小さい押圧力で弾性部材３２を効率的に変形させることができる。
また、棒状部材７１２とパイプ７１１内周面との間に隙間がある場合は、溝１４に対して孔２０の位置がずれていた場合でも、バルブ７０を接着する隙間（ガタ）を利用して棒状部材７１２と流路ＦＡとの位置を合わせることが可能となる。これにより、バルブ７０が孔２０の中心からずれても問題がなく、基板１１，１２の形成および接合を容易化できる。

またさらに、図１１は、本実施形態におけるエア抜き構造のバルブ８０を示す図である。
このバルブ８０は、図１１（Ａ）に示すように、本体３１と、シリコーンゴムなどの気体透過性の材料で形成された弾性部材８２とを備えている。
このバルブ８０をマイクロチップ１の孔２０に配設する際は、シリコーン系などの気体透過性の充填剤としての接着剤８５をバルブ８０の側面四方に塗布し、バルブ８０と孔２０の内周面との間に接着剤８５を充填する。なお、前述のように、弾性部材８２の表面８２１と被載置面１４１とを接着することが好ましい。
この状態で液相の試料ＲＧを流路ＦＡ（図２）に導入すると、流路ＦＡ内の流体圧力によって試料ＲＧに含まれる気体が接着剤８５を透過して外部に排出されるとともに、弾性部材８２の気体透過性により、試料ＲＧに含まれる気体がバルブ８０の配設位置よりも流路ＦＡの下流側に流れる。このようなエア抜き構造により、流体圧力が一定となり乱流が防止されるため、安定した送液が可能となる。
なお、接着剤８５および弾性部材８２のいずれかが気体透過性であれば、試料ＲＧのエア抜き構造を実現できる。

また、図１２は、本実施形態における加重検出型のバルブ９０の斜視図であり、図１３は、バルブ９０の断面図である。
バルブ９０は、部材本体としての圧力センサ９１を備え、この圧力センサ９１に弾性部材３２が積層されている。
圧力センサ９１は、バルブ９０が押し込まれた際の弾性部材３２の弾性変形によって変位する導電性シリコン製のダイアフラム９１１と、このダイアフラム９１１をギャップ９３４（図１３）を間に挟んで保持するガラス製の保持体９１２とを備えている。
ダイアフラム９１１は、板状に形成され、保持体９１２側の面に保持体９１２との接合用パターン９１１１が形成されている。

保持体９１２は、２枚の四辺形状の基板９３１，９３２が互いに重ねられて一体に構成され、ダイアフラム９１１側の端面には、外周に沿って接合用パターン９２２２が、その内側に固定電極９２２１が設けられ、これらのパターンと反対側の端面には、３つの取出電極９１２３が設けられている。接合用パターン９２２２は、ダイアフラム９１１との接合に用いられ、固定電極９２２１は、ダイアフラム９１１とコンデンサを構成する。
また、基板９３２には、略等間隔に延びる３本の導電性パターン９３２１，９３２２，９３２３がそれぞれ形成されている。これらの導電性パターン９３２１，９３２２，９３２３は、各取出電極９１２３とそれぞれ接続され、各取出電極９１２３と反対側の端部が固定電極９２２１ないし接合用パターン９２２２にそれぞれ接続されている。
そして、基板９３１，９３２の間には、隣り合う導電性パターン９３２１〜９３２３間に、大気開放された間隙部９３２５，９３２６がそれぞれ形成されている。

このような構成において、バルブ９０が押し込まれた際の弾性部材３２の弾性変形によってダイアフラム９１１が変位すると、導電性パターン９３２１〜９３２３を介してダイアフラム９１１と固定電極９２２１とにおける電位が取出電極９１２３に取り出される。この取り出された電位に基いて、ダイアフラム９１１の変位がダイアフラム９１１と固定電極９２２１との間の静電容量の変化として検出される。ここで検出された値を通じて、バルブ９０が押し込まれる際の加重が検出されることとなるため、この加重検出値に基づいてバルブ９０の押し込み力または押し込み量を調整し、流路ＦＡの閉塞量を正確に制御することが可能となる。
なお、圧力センサ９１は、静電容量式でゲージ圧型であるが、歪ゲージ検出式や絶対圧力型の圧力センサとしてバルブ９０の部材本体を構成することもできる。
また、ここでは圧力センサの例を示したが、加重センサ、変位検出センサを用いてもよい。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態のマイクロチップ２は、内部に形成された流路の形状が第１実施形態における流路とは異なり、このため、バルブが組み込まれている位置も第１実施形態とは異なっている。

図１４は、本実施形態におけるマイクロチップ２の平面図である。
マイクロチップ２は、基板１１，１２が重ねられた構造であり、基板１１には、流路ＦＡＭの形状に応じた溝２４が形成されている。
流路ＦＡＭは、基板１１の長手方向に沿って１往復半するように蛇行し、始端に設けられた二股部分は、試料ＲＧの合流部ＪＣＴとなっている。すなわち、流路ＦＡＭは、合流部ＪＣＴにそれぞれ流れる経路ＦＡ１，ＦＡ２と、蛇行部分のＦＡ３とを含んで構成されている。

基板１１には、バルブ配設用の孔２０が、経路ＦＡ１，ＦＡ２に１つずつ、経路ＦＡ３に沿って３つ、計５つ形成されている。これらの孔２０には、バルブ３０〜９０がそれぞれ配設されている。
具体的に、経路ＦＡ１，ＦＡ２に形成された孔２０にはバルブ９０がそれぞれ配設され、各バルブ９０は、所定の流圧などに基いて流路ＦＡを任意の開閉量で閉塞している。
また、経路ＦＡ３の合流部ＪＣＴの後段に形成された孔２０には、安全バルブ５０が配設されている。安全バルブ５０の堰部５２１が溝２４の底部まで押し込まれ、経路ＦＡ３から延びた小流路ＦＡ４を全閉状態としているため、通常、経路ＦＡ３から小流路ＦＡ４に試料ＲＧが流れ出ることはない。そして、経路ＦＡ３が２回折り返すように蛇行した後の経路ＦＡ３途上に順に形成された２つの孔２０には、エア抜きバルブ８０、バルブ３０が配設されている。エア抜きバルブ８０は、孔２０の周縁２１および溝２４の端部１４２に密着するように押し付けられ、バルブ３０は、流路ＦＡを部分的に閉塞している。

そして、基板１１には、経路ＦＡ１，ＦＡ２に試料ＲＧを導入する導入口１２１，１２２と、経路ＦＡ３から試料ＲＧを排出する排出口１２５とがそれぞれ形成されるとともに、経路ＦＡ３において、安全バルブ５０およびエア抜きバルブ８０が設けられた位置からそれぞれ延びた小流路ＦＡ４，ＦＡ５の端部に、排出口１２８およびエア排出口１２９がそれぞれ形成されている。

本実施形態のマイクロチップ２における流体制御について説明する。
導入口１２１，１２２から導入された試料ＲＧ１，ＲＧ２は、経路ＦＡ１，ＦＡ２をそれぞれ流れる際に、加重検出型のバルブ９０により、それぞれの所定の流量、圧力などに調節され、合流部ＪＣＴで混合流を形成して経路ＦＡ３を流れる。ここで、合流部ＪＣＴの後段で流路ＦＡ内の流体圧力が所定量を超えたときには、安全バルブ５０が開き、試料ＲＧが経路ＦＡ３から小流路ＦＡ４を通り、排出口１２８から排出される。これにより、流路ＦＡ内の予期せぬ圧力過大に対応でき、信頼性を向上させることができる。この安全バルブ５０による圧力チェックの後、試料ＲＧ１，ＲＧ２は、経路ＦＡ３を蛇行しながら反応、合成し、排出口１２５から排出される。この排出の前に、エア抜きバルブ８０によって試料ＲＧ１，ＲＧ２から気体が除かれ、その気体はエア排出口１２９から排出されるので、整流された状態の試料ＲＧを取り出すことができる。このエア抜きは、エア抜きバルブ８０近傍のバルブ３０によって流路ＦＡが閉塞され、試料ＲＧに所定圧力が加わることで行われ、このバルブ３０により、エア抜き後の試料ＲＧの送液を安定化できる。なお、エア排出口１２９から排出されたエアは、チューブなどで接続された他のマイクロチップに導入されていてもよい。

本実施形態によれば、前述と略同様の作用効果を奏するとともに、次の作用効果を相する。
（１１）バルブ９０により合流部ＪＣＴの前段で試料ＲＧ１，ＲＧ２の圧力などが所定量に調節されるので、試料ＲＧ１，ＲＧ２について所望の条件で合流操作することができる。
なお、バルブ９０では、弾性部材３２（図１３）の弾性変形を通じてバルブ９０が押し込まれる際の加重が検出されるため、検出された値と所定の規定値との差に基いて、バルブ９０の押し込み力または押し込み量をフィードバック制御することも考えられる。

（１２）５つのバルブ３０〜９０を適材適所で配置したことにより、圧力変動が生じやすい流路ＦＡ内の試料ＲＧの状態を適切に制御でき、精度を高めた分析や安定した化学合成が可能となる。

〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
本実施形態は、前記各実施形態ではバルブであった閉塞部材を複数並べてポンプを構成したものである。
図１５には、本実施形態におけるマイクロチップ３が示され、マイクロチップ３には、流路ＦＡＭに沿って４つの閉塞部材１００が１列に並んで配置されている。
ひとつひとつの閉塞部材１００は、前述のバルブ３０（図４参照）と同様に、硬質材料の本体３１と、この本体３１と均一な厚さで重ねられる弾性部材３２とを備え、流路ＦＡＭ側の表面が平坦に形成されたものである。
各閉塞部材１００は、マイクロチップ３に形成された矩形状の孔１１０の中に互いに隣接するように配置され、孔１１０の内側に延性および弾性を有する接着剤３５によって互いに接着されている。

図１６は、並んだ閉塞部材１００が順次押し込まれることにより、ポンプとして機能する様子を示した図である。
すなわち、閉塞部材１００は、タイミングをずらして流路ＦＡに対して繰り返し進退されるので、各閉塞部材１００の押し込み量に応じて試料ＲＧを圧送することが可能となる。
（１３）本実施形態によれば、前述のバルブ３０と同様、簡略な構造でポンプを構成できるので、マイクロチップ３の流体制御に極めて有用となる。

〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態における切替え装置１３０について説明する。
図１７は、切替え装置１３０の平面図であり、切替え装置１３０は、前記各実施形態におけるマイクロ流路の流体制御構造を備えた応用装置（アプリケーション）である。
切替え装置１３０は、基板１１，１２が重ねられたマイクロチップ３を備え、このマイクロチップ３における流路ＦＡＡは、所定の経路としての直線状の経路ＦＡＡ１と、この経路ＦＡＡ１にそれぞれ接続される導入経路ＦＡＡ２〜ＦＡＡ４と、経路ＦＡＡ１から分岐する複数の排出経路ＦＡＡ５，ＦＡＡ６とを有する。なお、導入経路ＦＡＡ３、経路ＦＡＡ１、排出経路ＦＡＡ５は同一直線上に配置されている。
また、各導入経路ＦＡＡ２〜ＦＡＡ４の一端側には、導入口１２１〜１２３がそれぞれ設けられ、各排出経路ＦＡＡ５，ＦＡＡ６の一端側には、排出口１２５，１２６がそれぞれ設けられている。このような切替え装置１３０は、導入口１２１〜１２３から排出口１２５，１２６までの流路ＦＡＡの道筋を切り替えるために用いられる。

ここで、試料ＲＧの流れを切り替える構成として、導入経路ＦＡＡ２〜ＦＡＡ４の経路ＦＡＡ１への接続部分近傍には、基板１２に形成された各孔２０にバルブ４０Ａ〜４０Ｃがそれぞれ設けられるとともに、排出経路ＦＡＡ５，ＦＡＡ６の経路ＦＡＡ１からの分岐部分にも、基板１２に形成された孔２０にバルブ４０Ｄ，４０Ｅがそれぞれ設けられている。なお、これらのバルブ４０Ａ〜４０Ｅは，前述のバルブ４０と同じ構造となっている。

このような構成では、導入口１２１〜１２３から必要に応じて試料ＲＧ１〜ＲＧ３が導入され、バルブ４０Ａ〜４０Ｃの開閉によって適宜、試料ＲＧ１〜ＲＧ３の流れが規制される。具体的には、バルブ４０Ａの開閉によって導入経路ＦＡＡ２から経路ＦＡＡ１への流れが、同様に、バルブ４０Ｂの開閉によって導入経路ＦＡＡ３から経路ＦＡＡ１への流れが、そしてバルブ４０Ｃの開閉によって導入経路ＦＡＡ４から経路ＦＡＡ１への流れがそれぞれ規制される。すなわち、ある場合には、試料ＲＧ１のみを経路ＦＡＡ１に導入し、別の場合には、試料ＲＧ２のみを経路ＦＡＡ１に導入することが可能である。
そして、このように経路ＦＡＡ１に導入された試料ＲＧ１〜ＲＧ３の排出経路は、必要に応じて、バルブ４０Ｄ，４０Ｅの一方を開き、他方を閉じることで切り替えられ、排出口１２５，１２６から排出された試料ＲＧは、排出口１２５，１２６に接続された図示しないチューブを通って、他のマイクロチップの流路などに導入される。

（１４）本実施形態のような切替え装置１３０によれば、試料ＲＧ１〜ＲＧ３の導入口１２１〜１２３および排出口１２５，１２６を適宜に選択可能であり、マイクロチップの流路が複数連結されて構築されたシステムの設計が自在となる。
なお、本実施形態では、１つのマイクロチップ３に導入口１２１〜１２３および排出口１２５，１２６が形成されていたが、これらの導入口１２１〜１２３および排出口１２５，１２６は、互いの流路が連結された複数のマイクロチップに別々に設けられていてもよい。

〔第６実施形態〕
次に、本発明のマイクロ流路の流体制御構造を応用した装置であるミキサー１５０について説明する。
図１８は、本実施形態におけるミキサー１５０の平面図である。
ミキサー１５０は、前述のようなマイクロチップに形成された流路ＦＡＢに沿って４つのバルブ８０Ａ，３０Ａ，３０Ｂ，８０Ｂが順に配置された構造とされ、経路ＦＡＢ１，ＦＡＢ２の合流部ＪＣＴの後段側に設けられている。このミキサー１５０は、経路ＦＡＢ１，ＦＡＢ２にそれぞれ導入された試料ＲＧ１，ＲＧ２を混合するのに用いられる。

各バルブ８０Ａ，３０Ａ，３０Ｂ，８０Ｂは、マイクロチップ基板に形成された孔２０にそれぞれ配置されている。なお、バルブ３０Ａ，３０Ｂは，前述のバルブ７０と同じ構造であり、２つとも、バルブ８０Ａ，８０Ｂよりも各辺が大きい寸法で形成されている。
また、流路ＦＡＢは、バルブ３０Ａ，３０Ｂの配置された位置でそれぞれ平面視円形状に膨出しており、この部分は、拡径部ＦＡＢ３，ＦＡＢ４とされている。

ミキサー１５０により、試料ＲＧ１，ＲＧ２を混合する際には、まず、下流側に配置されたバルブ８０Ｂにより流路ＦＡＢを閉塞した状態で経路ＦＡＢ１，ＦＡＢ２を通じて試料ＲＧ１，ＲＧ２をそれぞれ導入し、バルブ８０Ｂで塞き止められた試料ＲＧ１，ＲＧ２が拡径部ＦＡＢ３，ＦＡＢ４に溜まったら、上流側のバルブ８０Ａもバルブ８０Ｂと同様に閉じる。これでバルブ８０Ａ，８０Ｂによって流路ＦＡＢが仕切られ、この状態で、バルブ３０Ａ，３０Ｂの棒状部材７１２を流路ＦＡに向かって交互に進退させることにより、バルブ８０Ａ，８０Ｂの間に溜まった試料ＲＧ１，ＲＧ２が混合される。
（１５）このようなミキサー１５０をマイクロチップ上に実現することにより、混合しにくい粘度の高い試料ＲＧ１，ＲＧ２同士を混合することができる。

〔第７実施形態〕
さらに、本発明のマイクロ流路の流体制御構造を応用した装置であるインジェクター１６０について説明する。
図１９は、本実施形態におけるインジェクター１６０の平面図である。
インジェクター１６０は、基板１１，１２が重ねられたマイクロチップ４を備え、このマイクロチップ４における流路ＦＡＣは、互いに略平行に延びる第１経路としての２本の経路ＦＡＣ１，ＦＡＣ２と、これらの経路ＦＡＣ１，ＦＡＣ２と交差するように延びる第２経路としての注入経路ＦＡＣ３とを有する。
経路ＦＡＣ３は、一端側が試料ＲＧ３の導入口１２３とされ、経路ＦＡＣ１，ＦＡＣ２とそれぞれ略直角に交差して、他端側は経路ＦＡＣ２に接続されている。
また、経路ＦＡＣ１の両端には、試料ＲＧ１の導入口１２１および排出口１２５がそれぞれ設けられ、同様に、経路ＦＡＣ２の両端には、試料ＲＧ２の導入口１２２および排出口１２６がそれぞれ設けられている。
このようなインジェクター１６０は、経路ＦＡＣ１，ＦＡＣ２をそれぞれ流れる試料ＲＧ１，ＲＧ２に対し、注入経路ＦＡＣ３を通じて、これらの試料ＲＧ１，ＲＧ２に所定量の試料ＲＧ３を注入するために用いられる。

ここで、試料ＲＧ３を経路ＦＡＣ１，ＦＡＣ２内に注入する構成として、注入経路ＦＡＣ３の経路ＦＡＣ１との交差部ＣＲＳ近傍、および注入経路ＦＡＣ３の経路ＦＡＣ２との接続部ＣＮＣ近傍には、基板１２に形成された各孔２０にバルブ４０Ａ〜４０Ｇがそれぞれ設けられている。具体的に、交差部ＣＲＳ近傍で、経路ＦＡＣ１の上流側、下流側、および注入経路ＦＡＣ３の上流側、下流側に４つのバルブ４０Ａ〜４０Ｄがそれぞれ配置され、接続部ＣＮＣ近傍では、経路ＦＡＣ２の上流側、下流側、および注入経路ＦＡＣ３の上流側に３つのバルブ４０Ｅ〜４０Ｇがそれぞれ配置されている。なお、これらのバルブ４０Ａ〜４０Ｇは，前述のバルブ４０と同じ構造となっている。

インジェクター１６０における試料ＲＧ３の注入は、例えば、次のような手順で実施される。
まず、バルブ４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｅを閉じ、導入口１２３から試料ＲＧ３を注入経路ＦＡＣ３に導入した後、バルブ４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｇを閉じることで、経路ＦＡＣにおいて任意の量の試料ＲＧ３が切り取られる。
この状態で、試料ＲＧ１を導入口１２１から、試料ＲＧ２を導入口１２２から経路ＦＡＣ１，ＦＡＣ２にそれぞれ導入し、バルブ４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｅを開く。この操作により、注入経路ＦＡＣ３，ＦＡＣ４以外に試料ＲＧ３を排除する。
そして、バルブ４０Ｂ，４０Ｅを閉じると同時にバルブ４０Ｄ，４０Ｇを開くと、経路ＦＡＣ１，ＦＡＣ４，ＦＡＣ６において、試料ＲＧ１中に一定量の試料ＲＧ３が注入された流体が排出口１２６へと流れていく。経路ＦＡＣ６には、図示しないが、ビーズを充填してカラムなどが形成されていてもよいし、光分析による分析部があってもよい。光分析としては、分光光度計、吸光度計、熱レンズ顕微鏡などの装置を用いて、定量、定性分析などを実施できる。カラムが形成された後段に分析部を設けることによって、クロマトグラフィーに供することが可能である。
（１６）このようなインジェクター１６０をマイクロチップ上に実現することにより、化学分析や環境分析などの進展に寄与することができる。

〔第８実施形態〕
次に、前記実施形態で詳述した各種態様のマイクロチップに搭載された閉塞部材を操作する操作装置について説明する。すなわち、当該操作装置は、前述したように閉塞部材が集積化されたマイクロチップを使用して、化学分析装置、バイオ・DNA分析装置、化学合成などを行なう際に利用される。
図２０は、本実施形態における操作装置ａ１の概略斜視図である。
操作装置ａ１は、マイクロチップａ０が挿入されるスロットａ１１が形成された筐体ａ１０を備え、図示しないパソコンなどの外部機器が接続されている。この操作装置ａ１により、マイクロチップａ０に搭載された閉塞部材としてのバルブａ１００の操作がなされ、また、マイクロチップａ０内の試料の状態を検出して得られた情報に基いて、外部機器で各種分析が行われる。

図２１は、閉塞部材操作装置である操作装置ａ１の内部を示す。
操作装置ａ１の筐体ａ１０内部には、水平方向に延びるとともに断面Ｌ字状の一対のレールａ１２が設けられ、このレールａ１２をボード配置部として、レールａ１２上には、矩形板状のボードａ２０が着脱自在に配置される。すなわち、ボードａ２０は、両側側面がレールａ１２に保持され、レールａ１２の内周上面部ａ１２１は、ボードａ２０を所定位置に案内する案内部として機能する。レールａ１２に保持されたボードａ２０は、筐体ａ１０内部の壁などに付き当てて位置決めされる。
なお、操作装置ａ１内部には、マイクロチップａ０から排出された流体を回収するための図示しない容器が設けられている。この容器の構成は、通常のタンクでもよいし、吸水性ポリマーが充填されたものでもよく、この容器は、ボードａ２０に取り付けられていてもよい。

ボードａ２０には、複数の孔ａ２１が形成されており、各孔ａ２１には、ユニットａ３０がそれぞれ配置され、ユニットａ３０はボードａ２０を貫通してボードａ２０裏面側に露出する。なお、これらのユニットａ３０も、ボードａ２０に着脱自在となっている。
一方、スロットａ１１から差し込まれたマイクロチップａ０は、筐体ａ１０内のマイクロチップ配置部としての筐体底面部ａ１３上に配置され、ボードａ２０と対向する。なお、マイクロチップａ０は、バルブａ１００が操作される際に位置がずれないように、図示しないバネなどによって筐体底面部ａ１３に押さえ付けられている。
ここで、ボードａ２０上の各ユニットａ３０と、マイクロチップａ０上の各バルブａ１００とは、互いに対向、当接し、対向するもの同士（１組、ペア）で一つのデバイスを構成する。
図２２は、操作装置ａ１内部の平面図である。
筐体底面部ａ１３（図２０）にマイクロチップａ０が配置されると、マイクロチップａ０に設けられた各バルブａ１００とボードａ２０に設けられた各ユニットａ３０とがそれぞれ対応し、本実施形態では互いに平面的に重なる。

本実施形態における、バルブａ１００が設けられたマイクロチップａ０（以下、単にマイクロチップａ０と称することもある）、ユニットａ３０、およびユニットａ３０が設けられたボードａ２０（以下、単にボードａ２０と称することもある）の具体的な構成について述べる。
マイクロチップａ０の図示は簡略したが、このマイクロチップａ０は、図１などを参照して第１実施形態などで説明したマイクロチップ１などと略同様に、矩形平板状の２枚の透明ガラス基板が重ねられ、一方の基板に流路ＦＡとなる溝が刻設され、他方の基板には、流路ＦＡと対応する位置に各バルブａ１００が配設される孔２０が貫通形成されたものである。
バルブａ１００は、図４などを参照して第１実施形態で説明したバルブ３０と略同様の構成であるため、その説明を省略する。なお、バルブａ１００として、前記各実施形態で説明した閉塞部材のいずれも採用できる。

なお、本実施形態のマイクロチップａ０には、図２２に示すように、試料ＲＧを流路ＦＡに導入する２つの導入口１２１，１２２と、試料ＲＧを流路ＦＡ外部に排出する１つの排出口１２５がそれぞれ形成されている。
流路ＦＡは、導入口１２１，１２２から導入された試料ＲＧ（試料ＲＧ１，ＲＧ２の２種類）が合流する略Ｙ字状の合流部ＪＣＴを経て、マイクロチップａ０の長手方向に２往復するように蛇行して形成されている。
そして、導入口１２１と合流部ＪＣＴとの間、および導入口１２２と合流部ＪＣＴとの間に、バルブａ１００がそれぞれ配置され、流路ＦＡの蛇行部分にも、バルブａ１００が２箇所、それぞれ配置されている。

ボードａ２０には、剛性が強く、比較的腐食に強い材質が使用され、複数のネジ孔ａ２１が貫通形成されている。ボードａ２０の具体的な材質としては、ステンレス、チタン、セラミックスなどを例示できる。
ボードａ２０には、流路に送液する試料のタンクが取り付けられる場合がある。ただし、このようなタンクについては、衛生上などの理由により、使い捨てで使用できることが望ましいため、ボードａ２０とは別に設けられる方が望ましい。タンクをボードａ２０とは別とした場合、マイクロチップａ０側に、送液量を多くするために試料を溜めておくリザーバーを形成することが考えられる。

ユニットａ３０は、本実施形態では、押圧手段として機能する雄ネジであり、ボードａ２０の各ネジ孔ａ２１にそれぞれ螺合されている。すなわち、ユニットａ３０の螺合により、図５を参照して説明したように、バルブａ１００を流路ＦＡに向かって押し込むことが可能となる。

このような構成の操作装置ａ１を使用する際は、各バルブａ１００への押圧力をユニットａ３０の螺合により調節する。
そして、導入口１２１，１２２（図２２）から試料ＲＧ１，ＲＧ２を流路ＦＡ内にそれぞれ導入し、合流部ＪＣＴで試料ＲＧ１，ＲＧ２を合流させ、相流を形成したり、合流部ＪＣＴ以降の流路ＦＡを反応場として試料ＲＧ１，ＲＧ２を互いに混合して合成を行うなどの操作を行うが、この際、ユニットａ３０とバルブａ１００とにより、試料ＲＧ（ＲＧ１およびＲＧ２）の流量や流速、流体圧力がそれぞれ調節される。すなわち、ユニットａ３０とバルブａ１００とは、一組となって一つのデバイスを構成し、一体的に作動する。

ここで、ボードａ２０はレールａ１２に対して着脱自在に設けられており、操作装置ａ１にセットされるマイクロチップａ０に応じて交換可能である。すなわち、第１実施形態〜第７実施形態などで示した各種のマイクロチップも操作装置ａ１にセットでき、これらマイクロチップが有する流路形状、マイクロチップに形成された孔に挿入されたバルブａ１００などの配置に対応して、ユニットａ３０を配置するための孔ａ２１が形成されたボードに適宜交換すればよい。
また、同じマイクロチップａ０を使用する場合でも、例えばバルブａ１００だけでなく、センサが配設され、流路ＦＡにおける試料ＲＧの流体圧力などをセンシングする必要がある場合などは、センサに接続されるプローブをボードａ２０に追加して配置する、あるいは、ボードａ２０ごと交換するなどすればよい。

本実施形態によれば、第１実施形態などで述べた効果に加えて、次のような効果が得られる。
（１７）マイクロチップａ０内に複数のバルブａ１００が集積されており、バルブａ１００ごとにユニットａ３０で押圧して操作できるので、高度な流体制御が可能となる。操作装置ａ１により、より多くの反応系を備えたマイクロチップを使用した複雑な分析や、他項目を同時に分析することなども可能となる。

（１８）また、ボードａ２０はレールａ１２に保持案内され、操作装置ａ１からの着脱が可能であるため、多様なマイクロチップ、すなわち、外形、流路パターン、分析の種類、配設されるバルブａ１００の種類、位置などの要求される駆動スペックの相違に応じて、適切なものに迅速に交換できる。

（１９）さらに、ユニットａ３０がボードａ２０に着脱可能であるため、マイクロチップａ０に配設された閉塞部品（本実施形態ではバルブａ１００）が同じ構造であっても、ユニットａ３０において、構造、押圧力（例えばバネが設けられる場合はバネ係数なども含む）などが異なるものに交換することができる。これにより、マイクロチップａ０に設けられた閉塞部品の動作を変更できる。

〔第９実施形態〕
次に、本発明の第９実施形態について説明する。
本実施形態は、第８実施形態において、操作装置内のボードを昇降可能としたものである。
図２３は、本実施形態の操作装置ａ４の側断面図を示す。
操作装置ａ４の筐体ａ１０上面部には、筐体ａ１０の図示しない支柱に固定された平面矩形状のプレートａ１１１が取り付けられている。このプレートａ１１１には、２つのネジ孔ａ１１１Ａが形成されており、これらのネジ孔ａ１１１Ａには、筐体ａ１０上面部を貫通して昇降調節ネジａ１０Ｂがそれぞれ螺合されている。

一方、操作装置ａ４の底面部ａ４１には、マイクロチップａ０が配置される凹部ａ４１１が形成され、この凹部ａ４１１の上方に、ボードａ２０が配置される。
ここで、底面部ａ４１と略平行であり、レールａ１２が取り付けられる支持板ａ４４と底面部ａ４１との間には、圧縮コイルバネａ４１２がそれぞれ介装される。
このような底面部ａ４１の上方に配置されたボードａ２０上の四隅には、基台ａ４２Ａを有する柱状部材ａ４２がそれぞれ立設するように配置され、対向辺において隣接する柱状部材ａ４２の上端には、ボードａ２０の対向辺に沿って２つのプレートａ４３がそれぞれ架設される。このプレートａ４３の略中央に昇降調節ネジａ１０Ｂが対向し、プレートａ４３に対して進退する。つまり、昇降調節ネジａ１０Ｂが螺合前進すると、プレートａ４３が押し下げられ、柱状部材ａ４２を通じてバネａ４１２が圧縮されてボードａ２０が下降する。また、昇降調節ネジａ１０Ｂがプレートａ４３に対して後退すると、バネａ４１２が復元してボードａ２０が上昇する。すなわち、昇降調節ネジａ１０Ｂ、柱状部材ａ４２、プレートａ４３、およびバネａ４１２は、ボードａ２０の進退手段を構成する。

このような操作装置ａ４では、昇降調節ネジａ１０Ｂのツマミａ１０２Ａを回してボードａ２０を上昇させ、ユニットａ３０を底面部ａ４１の凹部ａ４１１に対して十分に離してから、マイクロチップａ０をスロットａ１１に挿入し、凹部ａ４１１にセットする。
ここで、ボードａ２０裏面とマイクロチップａ０表面との距離Ａは、マイクロチップａ０の孔２０からのバルブａ１００の突出寸法、あるいは、前述のリザーバーなどがマイクロチップａ０表面に取り付けられている場合は、このリザーバーと接触しないように、適宜調節される。
マイクロチップａ０のセット後、昇降調節ネジａ１０Ｂのツマミａ１０２Ａを先程とは逆方向に回してボードａ２０を下降させ、ボードａ２０に設けられたユニットａ３０とマイクロチップａ０に設けられたバルブａ１００とを互いに当接させる。
なお、ボードａ２０の裏面側には、凸部ａ４５が設けられており、ボードａ２０を下降させるとこの凸部ａ４５がマイクロチップａ０に当接し、ボードａ２０の下降が停止する。つまり、マイクロチップａ０とボードａ２０との間には所定の距離で隙間があく。

本実施形態によれば、前述の効果に加えて、次のような効果が得られる。
（２０）すなわち、操作装置ａ４内のボードａ２０の昇降操作により、マイクロチップａ０をスロットａ１１に挿入する際などに、マイクロチップａ０に搭載されたバルブａ１００とボードａ２０側のユニットａ３０とが干渉しない。これにより、使用済みのマイクロチップａ０を新品と敏速に交換でき、マイクロチップａ０のスロットａ１１への出し入れの際にバルブａ１００やユニットａ３０が破損することなどを未然に防止できる。

〔第１０実施形態〕
次に、本発明の第１０実施形態について説明する。
本実施形態では、ボードに設けられるユニットの態様が前記各実施形態とは相違する。また、本実施形態は、第９実施形態（図２３）の操作装置ａ４内でボードａ２０が昇降可能であってボードａ２０の高さ位置を調節可能であることに加えて、ユニットａ３０も位置調節可能としたものである。

図２４は、ボードａ２０、およびユニットである圧電アクチュエータａ３５を示す側断面図である。本実施形態におけるユニットは、圧電アクチュエータａ３５を有して構成され、圧電アクチュエータａ３５は、バルブの押圧手段を構成する駆動源として機能する。
圧電アクチュエータａ３５は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ（登録商標））、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の圧電素子（図示せず）の直流電圧印加による伸長を駆動力として出力するものであり、当該圧電素子を格納するとともにボードａ２０に取り付けられるケーシングａ３５１と、圧電素子の伸長による駆動力によりバルブａ１００に向かって前進する可動軸ａ３５２（押圧部材）と、可動軸ａ３５２の変位量を検出するセンサａ３５３が設けられている。センサａ３５３の種類は、接触センサ、加重センサ、位置センサなどを例示できる。

可動軸ａ３５２は、筒状部材ａ３５５に挿通された状態で筒状部材ａ３５５ごとボードａ２０の孔ａ２１に挿通され、筒状部材ａ３５５のボードａ２０からケーシングａ３５１側に突出した部分の周りには、引張コイルバネａ３５４が配置されている。このバネａ３５４は、ボードａ２０とケーシングａ３５１とに固定されている。

このような構成において、図２３を参照して説明したように、昇降調節ネジａ１０Ｂによりボードａ２０の高さ位置を調整し、マイクロチップａ０を凹部ａ４１１に配置する。
そして再び、昇降調節ネジａ１０Ｂを回し、図２４（Ａ）に示すように、ボードａ２０を下降させ、可動軸ａ３５２をマイクロチップａ０に配設されたバルブａ１００に当接させる。この際、図２４（Ｂ）に示すように、筒状部材ａ３５５の端部がマイクロチップａ０表面に当接することにより、バネａ３５４に引っ張られた状態で、ケーシングａ３５１がボードａ２０に対して押し上げられる。ここで、バネａ３５４のバネ力の大きさは、可動軸ａ３５２がバルブａ１００を押し付ける力より強力なものとなっている。すなわち、筒状部材ａ３５５が可動軸ａ３５２の高さ合わせの機能を果たし、可動軸ａ３５２の高さ位置が適切に調節される。これにより、昇降調節ネジａ１０Ｂを奥までねじ込んだ際に可動軸ａ３５２がバルブａ１００に当たる際の荷重が緩和される。このような構造により、積層圧電素子のような変位量の小さい駆動源を使用した場合であっても、ケーシングａ３５１とバルブａ１００との間の距離をほぼ一定とすることができるため、使用することが容易になる。

このようにしてマイクロチップａ０のバルブａ１００とボードａ２０の可動軸ａ３５２とを当接させたら、図示しない電圧印加装置を通じて圧電アクチュエータａ３５を駆動し、可動軸ａ３５２によりバルブａ１００を押圧することによって、流路ＦＡを閉塞する（図２４（Ｂ）参照）。この際、パソコンなどの外部機器において、センサａ３５３で検出された圧電アクチュエータａ３５の可動軸ａ３５２の変位量に基いて、電圧を調節することが可能である。
このバルブａ１００を流量、流速、流体圧力などの調整用バルブとして用いる場合は、流路ＦＡを部分的に塞いで試料ＲＧの流れを絞り、オン／オフバルブとして用いる場合は、流路ＦＡを完全に閉塞する（図７のバルブ５０、図８のバルブ５５、図１４のマイクロチップ２における安全バルブ５０を参照）。

なお、バルブａ１００を流量、流速、流体圧力などの調整用バルブとして用いる場合は、バルブａ１００に対する押圧力、もしくは流路ＦＡに向かってバルブａ１００を押し込んだ距離（移動量）などをコントロールすることによって流路ＦＡの閉塞量の調節をする。
ここで、バルブａ１００に対する押圧力によってコントロールする場合は、バルブａ１００の大きさ、弾性部材３２（図４）の弾性係数、流路ＦＡにかかる圧力などの違いによって、バルブａ１００に加える力の必要量が変化するため、必要量に応じてバルブａ１００を押圧する力を変える必要がある。そのため、押圧力でコントロールする方法よりも、押し込んだ距離をコントロールする方法の方が望ましく、当該距離（移動量）をコントロールできる点で、本実施形態における圧電アクチュエータａ３５はバルブａ１００の押圧手段として好適である。

また、圧電アクチュエータａ３５は駆動力が大きいことにより、バルブａ１００により流路ＦＡを完全に閉塞してオン／オフ（開閉）バルブを実現できる。ここで、バルブａ１００を閉状態とするには、試料ＲＧの流体圧力に抗して流路ＦＡを完全に閉塞する力を印加する必要がある。

本実施形態によれば、前述の効果に加えて、次のような効果が得られる。
（２１）バルブａ１００を押圧する押圧手段として、圧電アクチュエータａ３５を採用したので、電圧の制御による可動軸ａ３５２の変位量の調節が容易であり、バルブａ１００の押圧量を容易に調節できる。また、圧電アクチュエータにおける利点、すなわち、高出力、応答性が良いなどを享受できる。

（２２）また、可動軸ａ３５２によるバルブａ１００の押圧の際、可動軸ａ３５２がバネａ３５４に付勢されバルブａ１００に対して上昇するため、ボードａ２０の下降の際に、可動軸ａ３５２がバルブａ１００に衝突してバルブａ１００が破損することなどを未然に防止できる。

〔第１１実施形態〕
次に、本発明の第１１実施形態について説明する。
本実施形態は、前記各実施形態とは異なる押圧手段を示すものである。
図２５は、本実施形態における操作装置ａ５の側断面図である。
ネジ部材ａ５１およびバネ内蔵可動軸ａ５２は、ボードａ２０に設けられたユニットａ３０の数と同じ４つ設けられているが、図２５では、図中左のネジ部材ａ５１および可動軸ａ５２が背面側に位置するものと重なっており、これらは３つずつ図示されている。

操作装置ａ５は、平面矩形状の台部ａ５３と、台部ａ５３の両側に立設される支柱部ａ５４とを備える。なお、台部ａ５３の両側には図示しない一対のレールが設けられ、このレールにボードａ２０がセットされている。
支柱部ａ５４の上部には、図示しないレールが設けられており、このレールには第２ボードａ２５が着脱自在に設けられている。
この第２ボードａ２５は、ボードａ２０と略同様、平面矩形に形成され、各ネジ部材ａ５１が挿入されるネジ孔ａ２５１がそれぞれ形成されている。ネジ部材ａ５１は、第２ボードａ２５を貫通する。

可動軸ａ５２は、ネジ部材ａ５１と同軸上に設けられる筒状部材ａ５２１、棒状部材ａ５２２（押圧部材）、および定荷重圧縮コイルバネａ５２３を備えている。また、バネａ５２３は、ホルダａ５２４の内部に保持されている。
棒状部材ａ５２２は、先端部がボードａ２０の孔ａ２１を通じて貫通している。また、棒状部材ａ５２２の基端側には大径部ａ５２２Ａが形成され、この大径部ａ５２２Ａと筒状部材ａ５２１の端部との間にバネａ５２３が係止されている。なお、大径部ａ５２２Ａには、棒状部材ａ５２２の加重量を検出するセンサａ５２２Ｂが設けられている。
ホルダａ５２４は、ボードａ２０に形成された凹部ａ２０Ａに取り付けられ、このホルダａ５２４に対して筒状部材ａ５２１は、軸方向に前進してバネａ５２３を圧縮し、また、バネａ５２３の復元により軸方向に後退する。

このような操作装置ａ５では、第２ボードａ２５に設けられたネジ部材ａ５１をねじ込むと、筒状部材ａ５２１が押し下げられ、そしてバネａ５２３を介して棒状部材ａ５２２がバルブａ１００を押圧する。このネジ部材ａ５１のねじ込みの際、棒状部材ａ５２２の先端の弾性部材でバルブａ１００を押圧すると、バネａ５２３が圧縮され、棒状部材ａ５２２がボードａ２０に対して上昇する。これにより、バルブａ１００に加わる力がバネａ５２３によって調節され、マイクロチップａ０を破壊しないように、ネジ部材ａ５１をねじ込む際の荷重が緩和される。
また、センサａ５２２Ｂにより検出された棒状部材ａ５２２の加重量に応じてネジ部材ａ５１をねじ込むことができ、これにより、ネジ部材ａ５１のねじ込み過ぎによるバルブａ１００の破損等をより確実に防止できる。

ここで、ネジ部材ａ５１をねじ込むと、棒状部材ａ５２２がバネａ５２３によりバルブａ１００に対して押し付けられた状態となるが、流路ＦＡ（図２４等参照）における試料ＲＧの流体圧力が所定圧力を超えた際に、その試料ＲＧの流体圧力によってバルブａ１００が押し上げられる。すなわち、通常はバルブａ１００により流路ＦＡを閉塞して試料ＲＧが流れない状態としておき、所定圧力が流路ＦＡにかかった際に開放される安全弁としても、バルブａ１００、およびユニットであるネジ部材ａ５１および可動軸ａ５２を使用できる。

本実施形態によれば、前述の効果に加えて、次のような効果が得られる。
（２３）棒状部材ａ５２２によるバルブａ１００の押圧の際、棒状部材ａ５２２がバネａ５２３に付勢されバルブａ１００に対して上昇するため、ボードａ２０の下降の際に、棒状部材ａ５２２がバルブａ１００に衝突してバルブａ１００が破損することなどを未然に防止できる。

（２４）また、ネジ部材ａ５１および可動軸ａ５２において、定荷重バネａ５２３により棒状部材ａ５２２がバルブａ１００に対して押し付けられることで、バルブａ１００を安全弁としても使用できる。ここで、安全弁の場合、押圧力をオン、オフする或いは任意に調節するなどの制御が不要であるため、バネａ５２３の力が常時かかった状態としておくだけの構造とすることができ、構造を簡略化できる。このバネａ５２３をバネ係数が異なる他のバネに交換することにより、バルブａ１００の押圧力を変更できる。
なお、可動軸ａ５２の代わりにバネ内蔵のプローブなどを利用することで、加重量を変えることが容易にでき、さらに省スペース化できる。

〔第１２実施形態〕
次に、本発明の第１２実施形態について説明する。
本実施形態では、前記各実施形態とは異なるバルブの押圧手段を示す。
図２６は、本実施形態における操作装置内部において、互いに対向するマイクロチップａ０およびボードａ２９を示す。

ボードａ２９には、空気圧加圧装置として構成されるユニットａ５５が取り付けられている。また、ボードａ２９のバルブａ１００と対向する位置には、ユニットａ５５の内部に連通するエア出口ａ２９１が設けられている。そして、エア出口ａ２９１の周りと、バルブａ１００周りのマイクロチップａ０との間には、Ｏリングａ５５１が介装され、エア出口ａ２９１とバルブａ１００との間は気密状態となっている。

このような構成により、空気圧加圧を開始すると、ボードａ２９のエア出口ａ２９１から噴出する空気の圧力により、バルブａ１００が流路ＦＡに向かって押圧され、流路ＦＡにおける試料ＲＧの流れを調節可能となる。

（２５）本実施形態によれば、バルブａ１００の押圧手段として空気圧を利用したので、大圧力が得られ、バルブａ１００が有する弾性部材３２の変形により流路ＦＡを容易に閉塞できる。

〔第１３実施形態〕
次に、本発明の第１３実施形態について説明する。
本実施形態は、空気圧を利用する点が第１２実施形態と共通する。
図２７は、本実施形態における操作装置内部において、互いに対向するマイクロチップａ０およびボードａ２９を示す。

ボードａ２９には、空気圧加圧装置として構成されるユニットａ５７が取り付けられている。このユニットａ５７は、外部機器ＰＣで制御される圧力発生器ａ５７０に筐体ａ５７Ａの内部で接続されるシリンダａ５７１と、一端側がシリンダａ５７１に挿入され、他端側がボードａ２９の孔ａ２１を貫通してバルブａ１００に対向する可動軸ａ５７２とを備える。シリンダａ５７１に挿入された可動軸ａ５７２の端部には、フランジａ５７２Ａが形成されている。

このような構成により、圧力発生器ａ５７０を動作させると、圧力発生器ａ５７０から配管ａ５７Ｂを通じてシリンダａ５７１内に導入された空気圧によってフランジａ５７２Ａが押圧され、可動軸ａ５７２が軸方向に沿って押し下げられてバルブａ１００を押圧する。
本実施形態によっても、第１２実施形態で述べた効果と同様の効果が得られる。
なお、本実施形態において、空気圧の代わりに、より大きな圧力を得られる油圧を利用しても良い。

〔第１４実施形態〕
次に、本発明の第１４実施形態について説明する。
本実施形態では、前記各実施形態とは異なるバルブの押圧手段を示す。
図２８は、本実施形態における操作装置内部において、互いに対向するマイクロチップａ０およびボードａ２９を示す。

ボードａ２９には、駆動源であるステッピングモータａ５８１と、ネジａ５８２とを備えて押圧手段として構成されたユニットａ５８が取り付けられている。
ステッピングモータａ５８１は、ユニットａ５８の筐体ａ５８０内部に配置され、外部機器ＰＣを通じて制御される電圧制御発振器ａ５９が発振するパルス信号によって駆動される。ステッピングモータａ５８１は、図示を省略するが、コイルと、コイルにより励磁されるステータと、ステータの内部において励磁される磁界により回転するロータとを備えている。
ネジａ５８２の一方の端部には、ステッピングモータａ５８１の出力軸ａ５８１Ａが取り付けられる穴ａ５８２Ａが形成されており、他端側は、ボードａ２９に形成されたネジ孔ａ２９２に螺合してバルブａ１００に対向する。

このような構成において電圧制御発振器ａ５９を動作させると、ステッピングモータａ５８１の回転によりネジａ５８２がバルブａ１００に向かって螺合前進し、つまり、ステッピングモータａ５８１の回転運動がネジａ５８２の軸方向への運動に変換される。そして、ネジａ５８２の先端でバルブａ１００が押圧され、流路ＦＡを閉塞する。

（２６）本実施形態によれば、バルブａ１００の押圧手段として、デジタル制御され、回転角度の調節などにおいてコントロール性が良好なステッピングモータａ５８１を採用したので、バルブａ１００の押込み量などの制御を容易にできる。
前述の第１０実施形態のように、バルブａ１００の押圧手段として圧電アクチュエータａ３５を採用した場合と比べると、発熱が抑制され、電圧印加装置が不要であり、変位量がより正確である点で好ましい。
また、ステッピングモータの特性として、低電流・低電圧駆動が可能であるため、操作装置全体の小型化や携帯化の点で有利な構成を実現できる。

〔第１５実施形態〕
次に、本発明の第１５実施形態について説明する。
本実施形態は、前記各実施形態とは異なるバルブの押圧手段を示すものである。
図２９（Ａ）は、本実施形態における操作装置内部において、互いに対向するマイクロチップａ０、およびボードａ２７に設けられたユニットａ６０を示す。

ユニットａ６０は、弾性部材で形成された偏心回転体としてのカムａ６１と、このカムａ６１を軸支し、ボードａ２７に取り付けられる図示しないケーシングとを備えて構成されている。
カムａ６１は、軸部ａ６１１がボードａ２７の表面に略平行に沿い、外周部ａ６１２がバルブａ１００表面に対向する向きで配置されている。カムａ６１の軸部ａ６１１には、図示しないステッピングモータの出力軸が取り付けられる。

一方、ボードａ２７には、カムａ６１が配置される孔ａ２７１が形成される。
この孔ａ２７１には、カムａ６１の位置に合わせて、カムａ６１の外周部ａ６１２とバルブａ１００との間とを仕切るシート部材ａ６３が設けられており、シート部材ａ６３は、孔ａ２７１の両側でボードａ２７にネジａ２７２で固定される。シート部材ａ６３はボードａ２７のネジａ２７２で固定された部分と密着する。本実施形態では、シート部材ａ６３は、この孔ａ２７１からバルブａ１００に向かって若干垂れ下がった状態とされる。

図２９（Ａ）に示されたシート部材ａ６３は、耐食性および撥水性に優れるフッ素樹脂系の材料で形成されている。なお、シート部材ａ６３は、劣化したらネジａ２７２を外すことで交換することができるので、フッ素系樹脂材料よりは耐食性および撥水性が劣るが、ポリエチレン、ポリプロプレン、塩化ビニル、ウレタン、ＰＥＴ，ＰＭＭＡなどの安価な材料によるシート部材も採用できる。なお、ＰＥＴは伸びが少なく、弾力性が少ないので、カムａ６１からバルブａ１００に力を伝達するうえで好適である。

このような構成において、カムａ６１に接続されたステッピングモータを動作させると、カムａ６１の偏心回転により、バルブａ１００と当接するカムａ６１の外周部から軸部ａ６１１までの距離が変わり、バルブａ１００は、所定周期で繰り返し押圧することができる。あるいは、このように所定周期で押圧するほかに、カムａ６１によりバルブａ１００が押し込まれた位置でカムａ６１の回転を止め、バルブａ１００の押圧を維持することも可能である。
なお、カムａ６１によりバルブａ１００が流路ＦＡに押し込まれる際には、流路ＦＡが完全に閉塞されてもよいし、流路ＦＡが部分的に閉塞されてもよい。

（２７）本実施形態では、カムを使用する簡単な構成で、バルブａ１００を所定周期で間欠的に押圧可能となるので、流路ＦＡにおける試料ＲＧの流れにおいて、断続的なプラグ流を実現できる。このようなプラグ流により、試料ＲＧが互いに混合しやすく、試料ＲＧを容易に合成できる。なお、カムａ６１の形状および回転スピードなどを調節することによって、バルブａ１００を押圧する周期がコントロールできる。
一方、カムａ６１の回転を止めてバルブａ１００の押圧を維持し、流路ＦＡにおける試料ＲＧの流れを所定の流体圧力、流速、流量に維持することも可能であって、すなわち、カムａ６１の動作を変えるだけで、バルブａ１００の各種用途に容易に対応できる。

（２８）また、シート部材ａ６３が設けられていることで、流路ＦＡから試料ＲＧが漏出した際でも、ボードａ２７ないしユニットａ６０に試料ＲＧが付着しない。これにより、ボードａ２７およびユニットａ６０の清浄度を確保でき、ボードａ２７およびユニットａ６０の腐食なども防止できる。

なお、本実施形態において、シート部材ａ６３を複数層が積層されたシート部材ａ６４と交換した例を図２９（Ｂ）に示した。
シート部材ａ６４は、２層膜構造であり、カムａ６１が摺動する第１層膜ａ６４１は、フッ素樹脂系、ポリエチレン、ポリプロプレン、ＰＥＴ，ＰＭＭＡなどのカムａ６１との摩擦抵抗が小さい低摩擦材料で形成されている。
一方、バルブａ１００に接触する第２層膜ａ６４２は、ポリプロピレン、塩化ビニル、シリコーンなどのボードａ２７およびバルブａ１００との摩擦抵抗が大きい高摩擦材料で形成されている。
このような第１層膜ａ６４１、第２層膜ａ６４２は、本実施形態では互いに接着されているが、例えば第２層膜ａ６４２に第１層膜ａ６４１がコーティングされていてもよい。あるいは、これら第１層膜ａ６４１および第２層膜ａ６４２は単に重ね合わせられたものであってもよい。

このような構成では、シート部材ａ６４の第１層膜ａ６４１において、カムａ６１は小さい摩擦で円滑に回転し、カムａ６１の回転によりシート部材ａ６４の面内方向に作用する負荷が小さい。特に、第１層膜ａ６４１がＰＥＴで形成されている場合には、ＰＥＴは弾性が低いため、カムａ６１の回転はよりスムーズとなる。
他方、シート部材ａ６４の第２層膜ａ６４２はボードａ２７との摩擦抵抗が大きいため、カムａ６１により押圧するバルブａ１００の部分でシート部材ａ６４がずれず、シート部材ａ６４がカムａ６１の回転に追従して引っ張られ、伸びてしまうことを抑制できる。

このような構成により、次のような効果が得られる。
（２９）シート部材ａ６４は、ボードａ２７との摩擦抵抗が異なる第１層膜ａ６４１および第２層膜ａ６４２で構成されており、摩擦抵抗が小さい第１層膜ａ６４１によりカムａ６１の摺動によるシート部材ａ６４の破れなどを防止できるとともに、摩擦抵抗が大きい第２層膜ａ６４２により、シート部材ａ６４がカムａ６１に引っ張られた際の伸びを軽減できる。

〔第１６実施形態〕
次に、本発明の第１６実施形態について説明する。
前記各実施形態における各操作装置では、マイクロチップに配設されたバルブを押圧することで流路ＦＡにおける試料ＲＧの流れを絞っていたが、本実施形態では、バルブに加え、マイクロチップにポンプやセンサが設けられている場合、これらのポンプやセンサを操作する操作装置を示す。

図３０は、本実施形態における操作装置の内部を示す斜視図であり、図３１は操作装置内部の平面図である。
本実施形態は、前述の操作装置ａ５などと同様、ボードａ２８を案内保持するレールａ１２を備え、レールａ１２にボードａ２８が着脱可能に保持される。このボードａ２８の下方にマイクロチップａ００が対向配置される。

図３１を参照して、マイクロチップａ００およびマイクロチップａ００に形成された流路ＦＡＺを閉塞する部品について説明する。
マイクロチップａ００の図示は簡略したが、マイクロチップａ００には、前述のマイクロチップａ０のように、２枚の板状部材が積層された間に流路ＦＡＺが形成されるとともに、流路ＦＡＺを閉塞する閉塞部品を挿入するための孔２０（図２４）が複数形成されている。また、マイクロチップａ００には、試料ＲＧ１，ＲＧ２がそれぞれ導入される導入口１２１，１２２と、試料ＲＧが排出される排出口１２５とがそれぞれ形成されている。

流路ＦＡＺは、導入口１２１，１２２からそれぞれ延びた経路ＦＡ１，ＦＡ２と、これら経路ＦＡ１，ＦＡ２の合流部ＪＣＴからマイクロチップａ００の長手方向に２往復半しし、マイクロチップａ００側面に形成された排出口１２５まで延びる経路ＦＡ３と、経路ＦＡ３の途中で分岐してマイクロチップ００側面に形成された排出口１２６まで延びる経路ＦＡ４とを備えて構成されている。

経路ＦＡ１，ＦＡ２の途中にはそれぞれ、第４実施形態で示した複数の閉塞部材１００（図１５、図１６）で構成されたポンプａ１０１が１つずつ配置され、経路ＦＡ１，ＦＡ２において、合流部ＪＣＴの近傍には、試料ＲＧの流体圧力測定用のデバイス部としての圧力センサａ１０２がそれぞれ配置されている。また、経路ＦＡ３および経路ＦＡ４の分岐部ＢＦＲの手前に、バルブａ１００が１つ配置され、分岐部ＢＦＲの後段側で経路ＦＡ３および経路ＦＡ４にも１つずつ、計３つのバルブａ１００が配置されている。
圧力センサａ１０２としては、第２実施形態で図１２に示した加重検出型バルブ９０における圧力センサ９１を使用できる。または、圧力センサａ１０２の代わりに、加重検出型のバルブ９０を配置することも可能である。圧力センサａ１０２のダイアフラム９１１（図１２）は流路ＦＡＺに臨み、ダイアフラム９１１が流路ＦＡＺの壁部を構成する。すなわち、マイクロチップ００の孔２０に圧力センサａ１０２を配置することで流路ＦＡＺの壁面側が閉塞され、流路ＦＡＺを試料ＲＧが流通可能となるのであり、このような圧力センサａ１０２も流路ＦＡＺの流体制御構造における閉塞部材として機能する。圧力センサａ１０２のダイアフラム９１１の表面と流路ＦＡＺの壁面とは略同一面上に揃っており、流路ＦＡＺにおける試料ＲＧの流れを阻害しないようになっている。

マイクロチップａ００において、各圧力センサａ１０２の脇には、Ａｕによる電極などからなる配線パターンａ１０２Ａがマイクロチップａ００の幅方向に沿って延びており、配線パターンａ１０２Ａの両端には、配線用のパッドａ１０２Ａ１，１０２Ａ２が設けられている。パッドａ１０２Ａ１は、圧力センサａ１０２と図示しないワイヤでボンディングされている。

次に、図３０および図３１を参照して、マイクロチップａ００に設けられた閉塞部品としてのバルブａ１００、ポンプａ１０１、および圧力センサａ１０２にそれぞれ対応するボードａ２８側の構成について説明する。
ボードａ２８には、各バルブａ１００に対応する複数のネジ孔ａ２１と、各ポンプａ１０１に対応する長孔ａ２８１と、各圧力センサａ１０２の各電極にそれぞれ対応する３つの孔ａ２８２とがそれぞれ設けられている。

各ネジ孔ａ２１には、前述のネジタイプのユニットａ３０がそれぞれ螺合される。
また、各孔ａ２８２は、マイクロチップａ００の配線パターンａ１０２Ａの各パッドａ１０２Ａ２の位置に形成され、孔ａ２８２には、プローブａ７２が１つずつ挿通されてパッドａ１０２Ａ２に当接する。ここで、プローブａ７２が設けられることから、本実施形態のボードａ２８は、絶縁性材料（例えばセラミックス）により形成されている。
そして、各長孔ａ２８１は、ポンプａ１０１における閉塞部材１００が並ぶ方向に沿って設けられていて、この長孔ａ２８１に沿って、ポンプａ１０１を駆動するポンプユニットａ７１がそれぞれ配置される。

プローブａ７２は、内蔵するバネで当接位置からの高さが調整可能に設けられ、配線パターンａ１０２Ａを通じて流路ＦＡＺにおける試料ＲＧの流体圧力を測定する。このプローブａ７２および配線パターンａ１０２Ａもまた、圧力センサａ１０２に対応付けられたユニットである。
なお、プローブａ７２を圧力センサａ１０２に直接当接することも考えられるが、本実施形態のように配線パターンａ１０２Ａを形成し、圧力センサａ１０２から離れた位置で当該圧力センサａ１０２とプローブａ７２とを導通させることにより、プローブａ７２当接により圧力センサａ１０２の圧力検出に支障を来たすことなどを防止できる。
ここで、プローブａ７２には、圧力センサａ１０２が検出した電気信号を処理するための回路などがユニット化された図示しないセンサユニットが接続され、このセンサユニットとプローブａ７２とを含めて、圧力センサａ１０２に対応するユニットとして機能する。センサユニットは、信号を処理してパソコンに送信したり、トランスミッタのように特定の信号を発信する構造となっている。

図３２は、ポンプユニットａ７１を示す側面図である。
ポンプユニットａ７１は、弾性部材で形成される偏心回転体としてのギアａ７１１と、ギアａ７１１を軸支するホルダａ７１２と、ボードａ２８に固定されるケーシングａ７１３と、ケーシングａ７１３内部でホルダａ７１２を付勢する定荷重バネａ７１４とを備えて構成され、ギアａ７１１の回転軸部ａ７１１Ａには、ステッピングモータであるモータａ７１５が取り付けられている。
ギアａ７１１の外周部ａ７１１Ｂは、ケーシングａ７１３の下方開口から突出し、ボードａ２８の長孔ａ２８１を通じて、ポンプａ１０１を構成する閉塞部材１００に当接する。
なお、ギアａ７１１と閉塞部材１００とを仕切るシート部材ａ６４が設けられており、このシート部材ａ６４は、図示が簡略されているが、前述のように、第１層膜ａ６４１および第１層膜ａ６４１が積層された構造となっている（図２９（Ｂ））。このシート部材ａ６４は、配線やプローブ接触などの必要がある特定の箇所を除き、本実施形態ではボードａ２８全体をカバーしている。すなわち、シート部材ａ６４は、プローブａ７２が挿通される孔ａ２８２の部分には、圧力センサａ１０２とプローブａ７２との間の導通のため、設けられていない。
ここで、ポンプユニットａ７１が設けられた箇所など、ギアａ７１１の回転によりシート部材ａ６４が磨耗しやすい箇所については、その箇所のみ、ボードａ２８全体を覆うシート部材ａ６４とは別のシート部材ａ６４を設け、磨耗時に取り替え可能に構成しても良い。

このようなポンプユニットａ７１では、モータａ７１５の回転がギアａ７１１に伝達され、ギアａ７１１に設けられた大径部としての各歯ａ７１１Ｃが、ポンプａ１０１の各閉塞部材１００を所定周期で順次押圧する。これにより、第４実施形態（図１６）で説明したように、閉塞部材１００が流路ＦＡＺに対して繰り返し進退し、試料ＲＧが圧送される。
また、ギアａ７１１と閉塞部材１００との間にシート部材ａ６４が介装されているので、順次押し込まれる閉塞部材１００の角などにギアａ７１１の歯ａ７１１Ｃが引っ掛かり、閉塞部材１００が破損することなどを防止できる。

図３１に戻り、本実施形態の操作装置によるマイクロチップａ００の操作について説明する。
マイクロチップａ００の導入口１２１，１２２から試料ＲＧ１，ＲＧ２を経路ＦＡ１，ＦＡ２にそれぞれ導入する。そして、経路ＦＡ１，ＦＡ２にそれぞれ設けられたポンプａ１０１をポンプユニットａ７１で操作し、試料ＲＧ１，ＲＧ２を合流部ＪＣＴに向かって圧送する。この際、試料ＲＧ１，ＲＧ２の流体圧力が圧力センサａ１０２で測定され、測定値を示す電位が配線パターンａ１０２Ａを通じてプローブａ７２に伝達される。

そして、試料ＲＧ１，ＲＧ２は、合流部ＪＣＴで合流し、互いに反応しながら経路ＦＡ３を流れる。この際、分岐部ＢＦＲの後段側、経路ＦＡ３に配置されたバルブａ１００は、経路ＦＡ３，ＦＡ４の切り替え機能を有し、このバルブａ１００をユニットａ３０の押圧により閉じると、試料ＲＧは分岐部ＢＦＲから経路ＦＡ４側に流れ、排出口１２６から排出される。一方、当該バルブａ１００を開いた場合、試料ＲＧは分岐部ＢＦＲから経路ＦＡ３側に流れ、排出口１２５から排出される。なお、他のバルブａ１００により、適宜、流路ＦＡＺ内の試料ＲＧの流量や流速、流体圧力などが調節される。排出口１２５，１２６から排出された試料ＲＧについては、必要に応じて、他のマイクロチップの流路に導入する。あるいは、図示しないタンクなどに回収する。

このような流路ＦＡＺにおいて、圧力センサａ１０２により測定された試料ＲＧ１，ＲＧ２の流体圧力は、プローブａ７２によりパソコンなどの外部機器に取り込まれ、このような外部機器において種々の分析等が可能である。なお、測定した試料ＲＧ１，ＲＧ２の流体圧力を基にポンプａ１０１およびバルブａ１００の駆動をフィードバックする制御を行うことも可能である。

本実施形態によれば、前述の効果に加えて、次のような効果が得られる。
（３０）マイクロチップａ００には、バルブａ１００、ポンプａ１０１、センサａ１０２などが集積されており、これらをそれぞれユニットａ３０、ポンプユニットａ７１、プローブａ７２および信号処理回路（これらをセンサユニットとする）で操作できるので、より高度な流体制御が可能となる。

（３１）また、ボードａ２８はレールａ１２に保持案内され、操作装置ａ１からの着脱が可能であるため、多様なマイクロチップ、すなわち、外形、流路パターン、分析の種類、配設されるバルブａ１００の種類、位置などの要求される駆動スペックの相違に応じて、適切なものに迅速に交換できる。

（３２）さらに、ユニットａ３０がボードａ２８に着脱可能であるため、マイクロチップａ０に配設された閉塞部品（上記例ではバルブａ１００）が同じ構造であっても、ユニットａ３０において、構造、押圧力（例えばバネが設けられる場合はバネ係数なども含む）などが異なるものに交換可能である。これにより、マイクロチップａ００に設けられた閉塞部品の動作を変更できる。

（３３）なお、ポンプユニットａ７１におけるギアａ７１１のピッチや形状、回転スピードなどを調節することによって、閉塞部材１００を押圧する周期がコントロールでき、ポンプａ１０１の吐出量も調節できるようになる。

〔第１７実施形態〕
次に、本発明の第１７実施形態について説明する。
本実施形態は、第１６実施形態で使用されたシート部材の形状に特徴を有する。
図３３は、マイクロチップａ００に配設されたポンプａ１０１を駆動するポンプユニットａ７１である。
ポンプａ１０１とギアａ７１１の外周部ａ７１１Ｂとの間には、シート部材ａ８４が設けられており、このシート部材ａ８４は、裏面側に凹凸形状を有する。
具体的に、シート部材ａ８４は、ギアａ７１１の歯ａ７１１Ｃのピッチと略同ピッチで設けられた凸部ａ８４１を有し、凸部ａ８４１同士の間が凹部ａ８４２である。
なお、このシート部材ａ８４も、前述のシート部材ａ６４と同様に、第１層および第２層を有する複数層構造となっている。

凸部ａ８４１は、本実施形態では、ポンプａ１０１を構成する４つの閉塞部材１００のうち両端に配置された閉塞部材１００とそれぞれ対向するよう、２つ形成され、中央２つの閉塞部材１００は、シート部材ａ８４の凹部ａ８４２に配置されている。
ここで、凸部ａ８４１の形状は、閉塞部材１００が並ぶ方向において、中央側から外側に向かって、突出寸法が次第に大きくなっている。
なお、凸部ａ８４１は、シート部材ａ８４において、閉塞部材１００と対向する部分のみが突出するものであってもよいし、閉塞部材１００が並んだ方向と交差する方向（図３３中、前面と背面とを結ぶ方向）に延びる凸状のリブとして形成されていてもよい。

本実施形態によれば、前述の効果に加えて、次のような効果が得られる。
（３４）ギアａ７１１の歯ａ７１１Ｃがシート部材ａ８４の表面を摺動する際、歯ａ７１１Ｃの位置が凸部ａ８４１の位置と略一致し、両端に配置された閉塞部材１００が凸部ａ８４１の突出寸法も含めて押し下げられるから、ギアａ７１１の径を小径化して装置を小型化することが可能となるとともに、閉塞部材１００の押圧量を大きくできる。
他方、中央寄りに配置された２つの閉塞部材１００は凸部ａ８４１の間に配置され、殆んど押圧されないため、これら中央寄りの２つの閉塞部材１００と、両端の閉塞部材１００との押込み量との差が大きく、これによってポンプａ１０１容量を増大できる。
加えて、凸部ａ８４１が形成されていることで、歯ａ７１１Ｃにより押圧された両端の閉塞部材１００と、押圧されない中央寄りの閉塞部材１００との間で高さ位置がほぼ揃うので、シート部材ａ８４に段差が生じにくい。これによって、ホルダａ７１２および、ギアａ７１１が上下動することなく、シート部材ａ８４上を摺動できるようになる。

（３５）また、凸部ａ８４１の突出寸法が閉塞部材１００が並べられた端部では大きく、凸部ａ８４１の断面形状が歯ａ７１１Ｃの水平面への接触角度に対応することから、歯ａ７１１Ｃの凸部ａ８４１摺動時に閉塞部材１００を均一方向に押し下げることができる。これにより、閉塞部材１００の押込み寸法に基いて、ポンプａ１０１の圧送量を所望のものにできる。

〔第１８実施形態〕
次に、本発明の第１８実施形態について説明する。
本実施形態は、第１６、第１７実施形態のように、マイクロチップａ００にポンプａ１０１が設けられた構成において、ポンプａ１０１に設けられた押圧手段を他の構成に変更したものである。
図３４は、本実施形態における操作装置内部において、互いに対向するマイクロチップａ００およびユニットとしてのカムａ６１を示す。
カムａ６１は、前述のように、図示しないホルダに軸支され、外周部ａ６１２が閉塞部材１００が並ぶ方向に沿って配置される。
このような構成では、カムａ６１の偏心回転により、閉塞部材１００が順次押圧され、流路ＦＡＺにおける試料ＲＧが圧送される。
本実施形態によれば、前述の実施形態で述べた効果と略同様の効果が得られる。
なお、本実施形態では、カムａ６１と閉塞部材１００との間を仕切るシート部材を設けていないが、カムａ６１回転の際の閉塞部材１００上端部の引っ掛かり、破損などを防止する観点では、前述のシート部材ａ６４、ａ８４などを設けることが好ましい。

〔本発明の変形例〕
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

ここで、前記各実施形態におけるバルブ３０等では、弾性部材３２が本体３１に重ねられていたが、これに限らず、直方体状の本体の側面四方に弾性部材を設けることによって本発明の閉塞部材が構成されていてもよい。このような構成であっても、マイクロチップの孔に押し込まれた際に弾性部材が孔の周縁および流路の壁部に密接するので、必要に応じて流路を閉塞し、流体を制御可能な構造を実現することができる。

また、前記各実施形態では、マイクロチップの孔２０にバルブ３０等が配置され、バルブ３０等に外力が印加されない状態では、バルブ３０等の端部が基板１２から突出していたが、これに限らず、閉塞部材の高さに対して基板の厚さが分厚く、閉塞部材が孔の内部に納まっていてもよい。このような構成であれば、閉塞部材が基板表面から突出していないので、マイクロチップを装置の挿入口（スロット）などに差し込んで使用することも容易となる。

また、閉塞部材は、マイクロ流路の流体制御に用いられるほか、マイクロチップに形成された予備の孔を塞ぐ閉止栓として、流路を閉塞せずに孔を封止する状態で使用されてもよい。

前記の第３実施形態では、２つのバルブ９０が経路ＦＡ１，ＦＡ２のそれぞれに配置されていたが、図３５に示すように、２つの経路ＦＡ１，ＦＡ２に跨るように１つのバルブ１７０が配置されていてもよい。バルブ１７０は、マイクロチップ５に形成された平面視矩形状の孔２５に配設されている。このバルブ１７０を孔２５の奥へと押し込むことにより、経路ＦＡ１，ＦＡ２を同時に、同じ開閉量で閉塞することができるため、各経路ＦＡ１，ＦＡ２に導入される試料ＲＧ１，ＲＧ２の流体制御が容易となる。
なお、マイクロチップ５の排出側の経路ＦＡ３，ＦＡ４にも、バルブ１７０が同様に配設され、このバルブ１７０によって経路ＦＡ３，ＦＡ４を同時に、同じ開閉量で閉塞することができる。

さらに、前記第４実施形態におけるポンプの変形例を、図３６および図３７に示した。
図３６におけるポンプ１８０では、３つの閉塞部材１８１〜１８３が並んで配置され、中央の閉塞部材１８２は両側の閉塞部材１８１，１８３よりも大きく形成されている。また、中央の閉塞部材１８２が配置される位置で流路ＦＡが平面視円形状に膨出しており、ここはポンプ室ＦＡＰとされている。このようなポンプ１８０では、ポンプ室ＦＡＰの容量のぶん、閉塞部材１８１〜１８３の流路ＦＡへの進退による送液量および送液圧力を大きくできる。
なお、ポンプ室ＦＡＰに対して進退する閉塞部材１８１〜１８３は、図３７におけるポンプ１９０のように、すべて同じサイズに形成されていてもよい。

なお、前述したマイクロ流路は、断面Ｕ字状に形成されていたが、マイクロ流路の断面形状は、Ｖ字状、台形状、角形状などであってもよい。

そして、３つの弁によってミキサーを実現する場合は、３つのうち中央に配置された弁を構成する閉塞部材を流路に向かって進退させればよい。この際、この閉塞部材の流路に沿った方向での両端部に交互に加重を掛け、当該両端部を流路に向かって交互に進退させることが一例として考えられる。

そして、第８実施形態などでは、ボードａ２０はレールａ１２に保持されて筐体ａ１１の壁に突き当てられていたが、ボードが操作装置に組み込まれる態様はこれに限らず、例えば、ボードの側面に穴が形成され、この穴に、レールなどに形成された孔を通じて位置決め用のピンを挿入することで、ボードの操作装置へのセット、および位置出しを行ってもよい。なお、位置決めピンがボードに、孔が操作装置の筐体やレール側に設けられていても良く、さらには、マイクロチップに位置決め用の孔（凹部）などが形成されていた場合、この孔の位置と合うように、ボード側に位置決め用のピン（凸部）が設けられていてもよい。

また、第９実施形態のようにボードａ２０が昇降可能に設けられた構成において、マイクロチップがマイクロチップ配置部に配置されたことを検出するセンサを設け、このセンサによるマイクロチップの配置検出後に、ボードを昇降する構成としてもよい。

そして、第１１実施形態を除いて前記各実施形態では、操作装置にボードは１つのみ設けられていたが、１つのマイクロチップに対してボードが２つ以上設けられていても良い。すなわち、生成物や廃棄物などを回収するボードであって、頻繁に取り外す可能性が高いものと、そうでないボードとを分離して、ボードを複数設けることで、マイクロチップの分析・合成などの作業を迅速化できる。
また、１つの操作装置において、マイクロチップおよびボードの複数組が設けられていてもよい。
さらに、第１５実施形態などでは、ボードａ２０に設けられ、カムａ６１とバルブａ１００とを仕切るシート部材ａ６４は、２層構造であったが、これに限定されず、１つの層で形成されていたり、３層以上の多層構造であってもよい。なお、シート部材を１つの層で形成する場合は、ＰＰ（ポリプロピレン）またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などが好適である。

また、第１６実施形態において、ユニットとして圧力センサａ１０２に導通されたプローブａ７２を示したが、このようなプローブは、圧力センサを始めとする各種センサのほか、電気浸透流ポンプや、MEMSデバイスなどに導通して使用してもよい。つまり、これらセンサ、電気浸透流ポンプ、MEMSデバイスなどをマイクロチップの流路を閉塞する閉塞部材として、これらの閉塞部材とプローブとを組み合わせて一つのデバイスとして機能させてもよい。

さらに、第１６実施形態において圧力センサａ１０２を例示したが、閉塞部材として採用し得るセンサはこれに限らず、温度、圧力、流量、位置、加重、濃度、バイオ、pH、位置、荷重などを検出するものや、熱レンズ分析、蛍光分析、吸光度分析など光を使って分析するための検出器なども採用し得る。
ここで、電気的なセンシングを行うに際しては、第１６実施形態で示したように、センサ素子部（圧力センサａ１０２）をマイクロチップの孔に配設するとともに、回路部などをユニット化し、これらセンサ素子部と回路部とをプローブなどで接続することが好ましい。

また、第１６実施形態においてポンプａ１０１を駆動するポンプユニットａ７１を示したが、このようなポンプａ１０１を駆動するユニットとしては、これに限らず、例えば圧電素子なども使用できる。この場合、ポンプａ１０１を構成する複数の閉塞部材ａ１００に対してそれぞれ圧電素子を配置し、これらの圧電素子に任意の周波数で電圧を印加することによって、閉塞部材が任意の周期で押圧される。そして、印加電圧の周波数を変えることによって、押圧の周期およびポンプの吐出量が調節可能となる。

前記各実施形態において、閉塞部材およびこれと対応するユニットの態様を複数示したが、要するに、閉塞部材およびユニットは、互いに組み合わせられて一つのデバイスを構成するものであって、前記実施形態には限定されない。例えば、化学合成や細胞培養などの際、マイクロチップの流路においてスポット的に加熱・冷却が必要な箇所に、閉塞部材を設け、この閉塞部材と対応する位置に、ユニットとしてヒーターやペルチェ素子を設けることも考えられる。
なお、ボードへのユニットの脱着方法としては、ボードの孔にユニットを差し込んで固定する、ボードへユニットをネジ込んで固定する、ボードの表面または側面に形成されたスリット部にユニットをスライドさせて装着するなどの方法がある。すなわち、ボードによるユニットの保持は、前記各実施形態のように、ボードに形成された孔にユニットを挿通するものに限られない。

そして、第１７実施形態で、凸部ａ８４１はシート部材ａ８４の片面のみに形成されていたが、このような凸部ａ８４１はシート部材の両面側同じ位置に、それそれ形成されていてもよい。

本発明は、マイクロチップ内部の微小空間における流体の高効率反応に関する分析、合成の分野で利用できる。

本発明の第１実施形態におけるマイクロチップの分解斜視図。 前記実施形態におけるマイクロチップの平面図。 前記実施形態におけるマイクロチップの断面図。 前記実施形態におけるバルブの斜視図。 前記実施形態におけるバルブの開閉量の調節について示す図。 本発明の第２実施形態におけるバルブを示す図。 前記実施形態における他のバルブを示す図。 前記実施形態における他のバルブを示す図。 前記実施形態における他のバルブを示す図。 前記実施形態における他のバルブを示す図。 前記実施形態における他のバルブを示す図。 前記実施形態における他のバルブの斜視図。 前記実施形態における他のバルブの断面図。 本発明の第３実施形態におけるマイクロチップの平面図。 本発明の第４実施形態におけるマイクロチップの平面図。 前記実施形態におけるポンプの断面図。 本発明の第５実施形態における切替え装置の平面図。 本発明の第６実施形態におけるミキサーの平面図。 本発明の第７実施形態におけるインジェクターの平面図。 本発明の第８実施形態における操作装置の概略斜視図。 前記実施形態における操作装置の内部を示す側面図。 前記実施形態における操作装置の内部を示す平面図。 本発明の第９実施形態における操作装置の内部を示す側面図。 本発明の第１０実施形態におけるユニットの動作を示す側断面図。 本発明の第１１実施形態における操作装置の側断面図。 本発明の第１２実施形態のユニットを示す側断面図。 本発明の第１３実施形態のユニットを示す側断面図。 本発明の第１４実施形態のユニットを示す側断面図。 本発明の第１５実施形態のユニットを示す側断面図。 本発明の第１６実施形態の操作装置内部を示す斜視図。 前記実施形態における操作装置の内部を示す平面図。 前記実施形態におけるユニットを示す側面図。 本発明の第１７実施形態におけるユニットを示す側面図。 本発明の第１８実施形態におけるユニットを示す側面図。 本発明の変形例におけるマイクロチップの平面図。 本発明の変形例におけるポンプの平面図。 本発明の変形例における他のポンプの平面図。

符号の説明

１〜５，ａ０，ａ００ マイクロチップ
１１，１２ 基板
１４，２４ 溝
２０，２５，１１０ 孔
３０，４０，５０，５５，６０，７０，８０，９０，１７０，ａ１００ バルブ（弁を構成する閉塞部材）
３１，４１，７１ 本体（部材本体）
９１ 圧力センサ（センサ）
３２，４２，５２，５６，６２，８２ 弾性部材
３５，８５ 接着剤（充填剤）
１００，１８１〜１８３ 閉塞部材
１３０ 切替え装置
１５０ ミキサー
１６０ インジェクター
１８０，１９０，ａ１０１ ポンプ
３２１ 表面
５２１，５６１ 堰部
９１１ ダイアフラム
９１２ 保持体
ＣＮＣ 接続部
ＣＲＳ 交差部（接続部）
ＦＡ，ＦＡＡ，ＦＡＢ，ＦＡＣ，ＦＡＭ，ＦＡＺ 流路
ＦＡＡ１ 経路（所定の経路）
ＦＡＡ２〜ＦＡＡ４ 導入経路
ＦＡＡ５，ＦＡＡ６ 排出経路
ＦＡＣ１，ＦＡＣ２ 経路（第１経路）
ＦＡＣ３ 注入経路（第２経路）
ＲＧ，ＲＧ１〜ＲＧ３ 試料（流体）
ａ１，ａ４，ａ５ 操作装置
ａ１０Ｂ 昇降調節ネジ
ａ１０２ 圧力センサ（デバイス部）
ａ１２１ 上面部（案内部）
ａ１３ 筐体底面部（マイクロチップ配置部）
ａ２０，ａ２５〜ａ２９ ボード
ａ３０，ａ５５，ａ５７，５８，６０，７１，７２ ユニット
ａ３５ 圧電アクチュエータ
ａ４３ プレート
ａ５２ バネ内蔵可動軸（押圧部材）
ａ６１ カム（偏心回転体）
ａ６３，ａ６４，ａ８４ シート部材
ａ３５２ 可動軸（押圧部材）
ａ３５３，ａ５２２Ｂ センサ（押圧力、押圧量を計測）
ａ３５４ バネ
ａ４１１ 凹部
ａ４１２ バネ（進退手段を構成）
ａ５２２ 棒状部材（押圧部材）
ａ５２３ バネ
ａ５８１ ステッピングモータ
ａ５８２ ネジ（押圧部材）
ａ６１１ 軸部
ａ６１２ 外周部
ａ６４１ 第１層膜
ａ６４２ 第２層膜
ａ７１１ ギア（偏心回転体）
ａ７１１Ａ 回転軸部（軸部）
ａ７１１Ｃ 歯（大径部）
ａ７１４ 定荷重バネ
ａ８４１ 凸部

Claims (11)

1. 内部に形成された流路およびこの流路に連通する孔を有するマイクロチップと、
   前記孔に挿入されて前記流路を閉塞する閉塞部材とを備え、
   前記閉塞部材は、前記孔の流路側に配置される弾性部材と、この弾性部材の流路側とは反対側に設けられ前記孔に配置される部材本体とを有し、前記部材本体は硬質材料により形成されていることを特徴とするマイクロ流路の流体制御構造。
2. 請求項１に記載のマイクロ流路の流体制御構造において、
   前記マイクロチップは、硬質材料により形成されている
   ことを特徴とするマイクロ流路の流体制御構造。
3. 請求項１または請求項２に記載のマイクロ流路の流体制御構造において、
   前記孔の径寸法は、前記流路の幅よりも大きい
   ことを特徴とするマイクロ流路の流体制御構造。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のマイクロ流路の流体制御構造において、
   前記孔の内周面と前記閉塞部材との間に、延性および弾性を有する充填剤が介装されている
   ことを特徴とするマイクロ流路の流体制御構造。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のマイクロ流路の流体制御構造において、
   前記閉塞部材は、前記孔から前記流路に向かって押し込まれ、この押し込み量および押し込み力のいずれかの調節により、前記流路内の流体流量、流体圧力、および流体流速のいずれかが調節される
   ことを特徴とするマイクロ流路の流体制御構造。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のマイクロ流路の流体制御構造において、
   前記弾性部材は、高耐食性材料で形成されている
   ことを特徴とするマイクロ流路の流体制御構造。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のマイクロ流路の流体制御構造において、
   前記弾性部材および前記充填剤の少なくとも一方は、気体透過性材料で形成されていることを特徴とするマイクロ流路の流体制御構造。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のマイクロ流路の流体制御構造において、
   前記閉塞部材は、前記流路を閉塞すべく前記流路に対して進退可能に設けられて弁を構成する
   ことを特徴とするマイクロ流路の流体制御構造。
9. 互いに重ねられる複数の樹脂製基板を備え、これらの基板のうち互いに重ねられる一方の基板の板面と他方の基板の板面から窪んで形成される溝とから流路が構成され、他方の基板を前記溝に向かって貫通する孔が形成されたマイクロチップと、前記孔に挿入されて前記流路を閉塞する閉塞部材とを備え、前記閉塞部材は、前記孔の流路側に配置される弾性部材と、この弾性部材の流路側とは反対側に設けられ前記孔に配置される部材本体とを有し、前記部材本体は硬質材料により形成されているマイクロ流路の流体制御構造を製造する方法であって、
   他方の基板の板面を平面上に配置した状態で、延性および弾性を有する充填剤を前記孔の内周面と前記孔に挿入された前記閉塞部材との間に介装した後、
   前記基板を互いに重ね合わせて接合する
   ことを特徴とするマイクロ流路の流体制御構造の製造方法。
10. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の流体制御構造を備え、前記マイクロチップは、前記孔を複数有し、各孔に挿入された前記閉塞部材をそれぞれ操作する装置であって、
    前記マイクロチップが配置されるマイクロチップ配置部と、
    前記各閉塞部材とそれぞれ一体的に作動する複数のユニットと、
    前記各ユニットをそれぞれ着脱自在に保持するボードと、
    前記ボードが着脱自在に配置されるボード配置部とを備える
    ことを特徴とする閉塞部材操作装置。
11. 請求項１０に記載の閉塞部材操作装置において、
    前記ボードには、前記閉塞部材と前記ユニットとを仕切るシート部材が設けられる
    ことを特徴とする閉塞部材操作装置。

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