JP2006023209A - Control device of trace amount of liquid, and control method of trace amount of liquid using the same - Google Patents

Control device of trace amount of liquid, and control method of trace amount of liquid using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of a trace amount of a liquid, reduced in size so as to be capable of being mounted on a microchip and quantitatively metering an arbitrary amount of the liquid with high precision, and to provide a control method of a very small amount of the liquid using it. <P>SOLUTION: The control device of a trace amount of the liquid is composed of a first flow channel, having a liquid injection port at its one end part and a liquid discharge port at its other end part and (n) second flow channels (n is an integer of 2 or larger), which open to the flow channel wall of the first flow channel at one end parts thereof, connected to a first gas pump at the other end parts thereof through passive valves and finer than the first flow channel. The second flow channels, from the flow channel small in volume to the flow channel large in volume, are successively represented by A<SB>1</SB>, A<SB>2</SB>, A<SB>3</SB>... A<SB>n</SB>; and when the volume of the second flow channel A<SB>1</SB>smallest in volume is a, the volumes of the second flow channels A<SB>1</SB>, A<SB>2</SB>, A<SB>3</SB>... A<SB>n</SB>are a×2<SP>n-1</SP>. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、微量の液体を所定量供給しうる微量液体制御装置、それを用いたグラジエン
ト装置、液体クロマトグラフ、分析検出器、マイクロチップ及び微量液体制御装置を用い
た微量液体制御方法に関する。 The present invention relates to a trace liquid control apparatus capable of supplying a predetermined amount of a trace amount of liquid, a gradient apparatus using the same, a liquid chromatograph, an analysis detector, a microchip, and a trace liquid control method using the trace liquid control apparatus.

従来より、クロマトグラフや電気泳動を用いて、化学的に分析する方法は広く利用され
ているが、これらの方法で正確に分析するためには、サンプル等の微量液体を定量的に取
り扱うことが必要とされている。 Conventionally, chemical analysis methods using chromatographs and electrophoresis have been widely used, but in order to perform accurate analysis using these methods, it is necessary to handle a small amount of liquid such as a sample quantitatively. is needed.

又、最近、マイクロチップを用いて微量なサンプルを分析する方法が盛んに研究されて
いるが、マイクロチップを用いる際にも微量なサンプル等を定量的に取り扱うことが必要
であり、微量液体を定量的に制御する方法が検討されている。 Recently, methods for analyzing a small amount of sample using a microchip have been actively researched. However, it is necessary to handle a small amount of sample quantitatively even when using a microchip. A method for quantitative control has been studied.

例えば、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の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前記第１の流路ならびに前記第２の流路の太さより細い第３の
流路とを有し、前記第１の流路に導入された液体が、前記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の流路に残留する前記液体を取り除き、前記第３の流路の容積に応じた体積
の液滴を作成する微量液体制御機構が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−３５７６１６号公報 For example, a first channel and a second channel each extending in a predetermined direction, and the first channel
The first flow path and the second flow path that are opened in the flow path walls of the second flow path and the second flow path and connect the first flow path and the second flow path. A third flow path thinner than the first flow path, and the liquid introduced into the first flow path passes through the opening of the third flow path that opens in the flow path wall of the first flow path. After being drawn into the third flow path by capillary action, the liquid remaining in the first flow path is removed, and a small amount of liquid droplets corresponding to the volume of the third flow path is created. A liquid control mechanism has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
JP 2002-357616 A

上記微量液体制御機構では簡単な操作で液体を定量的に扱うことができるが、第３の流
路の容積に応じた体積の液滴を作成するのであるから、第３の流路の容積に応じた体積の
液滴しか定量できず、任意の量の液体を定量することはできなっかった。 Although the above-described trace liquid control mechanism can handle the liquid quantitatively with a simple operation, it creates droplets having a volume corresponding to the volume of the third flow path. Only the corresponding volume of droplets could be quantified, and any amount of liquid could not be quantified.

又、高速液体クロマトグラフを用いて、溶離液の組成を順次変化して分離カラムに供給
し、分離カラムに保持された溶質を溶出する、所謂、グラジエント溶出法を利用した分析
方法は、短時間で分離できる、類似の構造の化学物質を分離できる等の長所を有している
ので広く使用されている。 In addition, an analysis method using a so-called gradient elution method that uses a high-performance liquid chromatograph to sequentially change the composition of the eluent and supply it to the separation column to elute the solute retained in the separation column is a short time. It is widely used because it has advantages such as being able to separate chemical substances with similar structures.

上記高速液体クロマトグラフにおいては、溶離液の組成を順次変化して分離カラムに供
給することが必要であり、そのためのグラジエント装置が種々提案されている。 In the high performance liquid chromatograph, it is necessary to sequentially change the composition of the eluent and supply it to the separation column, and various gradient devices have been proposed.

例えば、第１移動相を供給するラインと第２移動相を供給するラインの間にトラッピン
グカラムとミキシング機構を設け、第１移動相はトラッピングカラム、ミキシング機構の
順に通過させ、第２移動相はミキシング機構、トラッピングカラムの順に通過させる構成
とした液体クロマトグラフのグラジエント装置が提案されている（例えば、特許文献２参
照。）。 For example, a trapping column and a mixing mechanism are provided between a line for supplying a first mobile phase and a line for supplying a second mobile phase. The first mobile phase is passed in the order of the trapping column and the mixing mechanism, and the second mobile phase is There has been proposed a liquid chromatograph gradient apparatus configured to pass in the order of a mixing mechanism and a trapping column (see, for example, Patent Document 2).

又、異なるグラジエント装置としては、（１）一定の流量で溶離液を流す高圧送液手段
と、（２）この高圧送液手段によって搬送される溶離液の流路を分岐させて、有機溶媒比
、ｐＨ、塩濃度その他の組成が異なる溶離液をそれぞれ各分岐流路中に所定量一時格納す
る溶離液格納手段と、（３）前記分岐流路に一時格納された溶離液を順次選択して分離カ
ラム側に搬送する溶離液選択手段からなる液体クロマトグラフのグラジエント装置が提案
されている（例えば、特許文献３参照。）。
特許第３２２５０７７号 特開２００２−３６５２７２号公報 Further, different gradient devices include (1) a high-pressure liquid feeding means for flowing an eluent at a constant flow rate, and (2) a flow path of the eluent conveyed by this high-pressure liquid feeding means to branch the organic solvent ratio. Eluent storage means for temporarily storing a predetermined amount of eluents having different compositions such as pH, salt concentration and the like in each branch flow path, and (3) sequentially selecting the eluent temporarily stored in the branch flow paths. There has been proposed a liquid chromatograph gradient apparatus comprising an eluent selection means for conveying to the separation column side (see, for example, Patent Document 3).
Japanese Patent No. 3225077 JP 2002-365272 A

一方、部材中に微小流路、反応槽、液体クロマトグラフ、分析装置等を形成したマイク
ロチップは、少量の検体で容易に検査したり測定することができるので、最近、盛んに研
究されている。 On the other hand, microchips in which microchannels, reaction tanks, liquid chromatographs, analyzers, etc. are formed in the member can be easily inspected and measured with a small amount of sample, and thus have been actively studied recently. .

このマイクロチップにおいて、液体クロマトグラフを使用する場合は、当然、分離液の
グラジエント装置が必要であるが、マイクロチップに搭載できるような小型のグラジエン
ト装置はなかった。 When a liquid chromatograph is used in this microchip, naturally, a gradient apparatus for the separation liquid is necessary, but there is no small gradient apparatus that can be mounted on the microchip.

前者のグラジエント装置では、トラッピングカラムとミキシング機構が必須であり、又
、後者のグラジエント装置では、溶離液格納手段と溶離液選択手段が必須なので、グラジ
エント装置を小型化するのは困難であり、マイクロ流体デバイスに搭載できるように小型
化することはできなかった。 In the former gradient device, a trapping column and a mixing mechanism are indispensable. In the latter gradient device, the eluent storage means and the eluent selection means are indispensable. Therefore, it is difficult to downsize the gradient apparatus. It was not possible to reduce the size so that it could be mounted on a fluidic device.

本発明の目的は、上記欠点に鑑み、マイクロチップに搭載できるような小型であって、
任意の量の液体を定量的に高精度に計量することのできる微量液体制御装置及びそれを用
いた微量液体制御方法を提供することにある。 The object of the present invention is such a small size that can be mounted on a microchip in view of the above drawbacks,
An object of the present invention is to provide a trace liquid control apparatus capable of quantitatively measuring an arbitrary amount of liquid with high accuracy and a trace liquid control method using the same.

又、他の目的は、マイクロチップに搭載できるような小型であって、高精度にグラジエ
ント変化された溶離液を安定して供給することのできるグラジエント装置を提供すること
にある。 Another object of the present invention is to provide a gradient apparatus that is small enough to be mounted on a microchip and can stably supply an eluent whose gradient is changed with high accuracy.

更に異なる目的は、上記微量液体制御装置及びグラジエント装置を用いた液体クロマト
グラフ、分析検出器及びマイクロチップを提供することにある。 A further different object is to provide a liquid chromatograph, an analytical detector and a microchip using the above-mentioned trace liquid control device and gradient device.

請求項１記載の微量液体制御装置は、一端部が液体注入口であり、他端部が液体排出口
である第１の流路と、一端部が第１の流路の流路壁に開口しており、他端部がパッシブバ
ルブを介して第１のガスポンプに接続されている、第１の流路より細い、ｎ個の第２の流
路よりなり（ｎは２以上の整数）、第２の流路を容積の小さい流路から大きい流路に順次
Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 ・・・Ａn で表し、容積の最も小さい第２の流路Ａ1 の容積がａである
場合、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 ・・・Ａn の容積がａ×２n-1 であることを特徴とす
る。 The micro liquid control device according to claim 1, wherein one end portion is a liquid injection port, and the other end portion is a liquid discharge port, and one end portion is opened in a flow channel wall of the first flow channel. The other end portion is connected to the first gas pump via a passive valve, and is composed of n second flow channels that are thinner than the first flow channel (n is an integer of 2 or more), expressed in the second sequence the flow path to a large flow path from the small channel-volume a 1, a 2, a 3 ··· a n, the smallest second volume of the flow path a 1 of volume is a If the volume of the second channel a 1, a 2, a 3 ··· a n is equal to or is a × 2 n-1.

請求項１記載の微量液体制御装置を図面を参照して説明する。図１は請求項１記載の微
量液体制御装置の一例を示す平面模式図である。尚、図１に記載の微量液体制御装置はｎ
＝４の微量液体制御装置である。 The trace liquid control apparatus according to claim 1 will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of a trace liquid control apparatus according to claim 1. The micro liquid control device shown in FIG.
= 4 micro liquid control device.

図中１は第１の流路であり、一端部が液体注入口２となされ、他端部が液体排出口３と
なされている。第１の流路１の流路壁には第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 が開口して
おり、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 の他端部はパッシブバルブ４、４・・を介して
第１のガスポンプ５、５・・に接続されている。 In the figure, reference numeral 1 denotes a first flow path, one end of which is a liquid inlet 2 and the other end of which is a liquid outlet 3. The first flow path wall of the channel 1 second channel A 1, A 2, A 3 , A 4 are opened, the second flow path A 1, A 2, A 3 , A 4 Are connected to the first gas pumps 5 through the passive valves 4, 4.

上記ガスポンプは、気体を排出・吸入しうるポンプであればよく、例えば、水素ポンプ
、エアシリンダー、ピストン等が挙げられ、マイクロチップ化する場合は水素ポンプが好
適に使用される。 The gas pump may be any pump that can discharge and inhale gas. Examples of the gas pump include a hydrogen pump, an air cylinder, and a piston. A hydrogen pump is preferably used when forming a microchip.

第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 は第１の流路１より細くなされており、第１の流路
１に液体が供給されると、毛管現象により第１の流路１内の液体が第２の流路Ａ1 、Ａ2
、Ａ3 、Ａ4 に引き込まれ、第１の流路１内の残留液体を排除しても、第２の流路Ａ1 、
Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 内の液体は毛管現象により排出されることはない。 The second flow paths A 1 , A 2 , A 3 , and A 4 are narrower than the first flow path 1, and when a liquid is supplied to the first flow path 1, the first flow is caused by capillary action. The liquid in the path 1 is the second flow path A 1 , A 2
, A 3 , A 4 , even if the residual liquid in the first flow path 1 is removed, the second flow path A 1 ,
The liquid in A 2 , A 3 , A 4 is not discharged by capillary action.

又、パッシブバルブ４、４・・は第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 より更に細くなさ
れており、気体は通過するが液体は加圧しない限り、通過することはないように設計され
ている。 Further, the passive valves 4, 4... Are further narrower than the second flow paths A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , so that gas passes but liquid does not pass unless pressurized. Designed to be

第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 の容積は、第２の流路Ａ1 の容積が最も小さく、次
Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 の順に大きくなされている。容積の最も小さい第２の流路Ａ1 の
容積をａで表すと、
第２の流路Ａ2 の容積は、ａ×２2-1 ＝２ａ
第２の流路Ａ3 の容積は、ａ×２3-1 ＝４ａ
第２の流路Ａ4 の容積は、ａ×２4-1 ＝８ａ
である。 The volume of the second channel A 1 , A 2 , A 3 , A 4 is the smallest in the volume of the second channel A 1 , and is increased in the order of the following A 1 , A 2 , A 3 , A 4. Yes. When the volume of the second flow path A 1 having the smallest volume is represented by a,
The volume of the second flow path A 2 is a × 2 2-1 = 2a
The volume of the second flow path A 3 is a × 2 3-1 = 4a
The volume of the second flow path A 4 is a × 2 4-1 = 8a
It is.

請求項２記載の微量液体制御装置は、液体注入口と、液体注入口に最も近い位置に開口
している第２の流路の間の第１の流路に、液体注入口側から第１のバルブ及び第２のバル
ブが設置され、他端部に可逆性ガスポンプが接続された第３の流路の一端部が、第１のバ
ルブと第２のバルブの間の第１の流路の流路壁に開口していると共に第２のバルブと液体
注入口に最も近い位置に開口している第２の流路の間の第１の流路に第２のガスポンプが
接続されていることを特徴とする請求項１記載の微量液体制御装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the micro liquid control device according to the first aspect from the liquid inlet side to the first flow path between the liquid inlet and the second flow path opened at a position closest to the liquid inlet. One end of the third flow path with the other valve and the second valve connected to the other end of the reversible gas pump is connected to the first flow path between the first valve and the second valve. The second gas pump is connected to the first flow path between the second flow path that opens to the flow path wall and opens at a position closest to the second valve and the liquid inlet. The micro liquid control apparatus according to claim 1, wherein:

請求項２記載の微量液体制御装置を図面を参照して説明する。図６は請求項２記載の微
量液体制御装置の一例を示す平面模式図である。尚、図６に記載の微量液体制御装置はｎ
＝４の微量液体制御装置である。 The trace liquid control apparatus according to claim 2 will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a schematic plan view showing an example of the trace liquid control apparatus according to the second aspect. Note that the trace liquid control device shown in FIG.
= 4 micro liquid control device.

図中８基板であり、２枚の基板８内に微量液体制御装置が形成されている。   In the figure, there are 8 substrates, and the trace liquid control device is formed in the two substrates 8.

上記基板の素材は、特に限定されるものではなく、例えば、従来から使用されてきてい
る、ガラス、石英、シリコン等の無機材料や高分子樹脂が挙げられる。無機材料は精度、
加工性等が優れれており、例えば、半導体微細加工技術において広く用いられている光リ
ソグラフィー技術を利用すれば、ガラスやシリコン基板上にミクロンオーダーの溝を自在
に形成することができる。 The material of the substrate is not particularly limited, and examples thereof include conventionally used inorganic materials such as glass, quartz, and silicon, and polymer resins. Inorganic materials are precision,
The processability and the like are excellent. For example, by using an optical lithography technique widely used in a semiconductor microfabrication technique, a micron-order groove can be freely formed on a glass or silicon substrate.

又、高分子樹脂は、マイクロチップを大量に、容易に且つ安価に生産し、かつ容易に廃
棄でき、軽い、割れない等のメリットがあり、さらには、転写金型を利用した射出成形や
ホットプレス成形を行うことにより、非常に高い生産性にて表面に溝や孔を形成すること
が可能であることから、好適に用いられる。 In addition, the polymer resin has advantages such as mass production of microchips easily and inexpensively, and easy disposal, light weight and no cracking, and further, injection molding using a transfer mold and hot molding. By performing press molding, it is possible to form grooves and holes on the surface with very high productivity.

上記高分子樹脂の種類は、特に限定されるものではないが、加熱により簡単に表面加工
出来るという点では、熱可塑性樹脂が好ましく、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリス
チレン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等が挙げ
られ、耐酸・アルカリ性を有する樹脂、例えば、ポリオレフィン系樹脂やポリアクリル系
樹脂がより好ましい。 The type of the polymer resin is not particularly limited, but a thermoplastic resin is preferable in that it can be easily surface-treated by heating. For example, a polyolefin resin, a polystyrene resin, a polylactic acid resin, Examples thereof include acrylic resins and polycarbonate resins, and resins having acid resistance and alkali resistance, for example, polyolefin resins and polyacrylic resins are more preferable.

一方、熱硬化性樹脂は、加熱により可塑化して簡単に表面加工するという利点は有さな
いが、予め硬化剤等を混合した前駆体液を転写金型に導入しておき、その場硬化させるこ
とにより、樹脂表面を附形することが可能である。この場合、前駆体が液状のため、転写
金型の形状をより忠実に転写するという利点がある。又、一般に、静的に硬化された樹脂
は、低い線膨張率、低い成形収縮率を示すことからも、有利に用いることができる。この
ような熱硬化樹脂としては、コストや易取扱い性の点から、エポキシ樹脂を有利に用いる
ことができる。 On the other hand, the thermosetting resin does not have the advantage of being easily plasticized by heating, but it does not have the advantage of being surface-processed, but a precursor liquid mixed with a curing agent or the like is previously introduced into a transfer mold and cured in situ. Thus, it is possible to shape the resin surface. In this case, since the precursor is liquid, there is an advantage that the shape of the transfer mold is transferred more faithfully. In general, a statically cured resin can be advantageously used because it exhibits a low linear expansion coefficient and a low molding shrinkage ratio. As such a thermosetting resin, an epoxy resin can be advantageously used from the viewpoint of cost and easy handling.

図中１は第１の流路であり、一端部が液体注入口２となされ、他端部が液体排出口３と
なされている。第１の流路１の流路壁には第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 が開口して
おり、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 の他端部はパッシブバルブ４、４・・を介して
第１のガスポンプ５、５・・に接続されている。 In the figure, reference numeral 1 denotes a first flow path, one end of which is a liquid inlet 2 and the other end of which is a liquid outlet 3. The first flow path wall of the channel 1 second channel A 1, A 2, A 3 , A 4 are opened, the second flow path A 1, A 2, A 3 , A 4 Are connected to the first gas pumps 5 through the passive valves 4, 4.

第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 は第１の流路１より細くなされており、第１の流路
１に液体が供給されると、毛管現象により第１の流路１内の液体が第２の流路Ａ1 、Ａ2
、Ａ3 、Ａ4 に引き込まれ、第１の流路１内の残留液体を排除しても、第２の流路Ａ1 、
Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 内の液体は毛管現象により排出されることはない。 The second flow paths A 1 , A 2 , A 3 , and A 4 are narrower than the first flow path 1, and when a liquid is supplied to the first flow path 1, the first flow is caused by capillary action. The liquid in the path 1 is the second flow path A 1 , A 2
, A 3 , A 4 , even if the residual liquid in the first flow path 1 is removed, the second flow path A 1 ,
The liquid in A 2 , A 3 , A 4 is not discharged by capillary action.

又、パッシブバルブ４、４・・は第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 より更に細くなさ
れており、気体は通過するが液体は加圧しない限り、通過することはないように設計され
ている。 Further, the passive valves 4, 4... Are further narrower than the second flow paths A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , so that gas passes but liquid does not pass unless pressurized. Designed to be

液体注入口２と、液体注入口２に最も近い位置に開口している第２の流路Ａ4 の間の第
１の流路１に液体注入口２側から第１のバルブＶ1 及び第２のバルブＶ2 が設置され、第
１のバルブＶ1 と第２のバルブＶ2 の間の第１の流路１の流路壁に第３の流路９の一端部
が開口している。 The first valve V 1 and the first valve V 1 from the liquid inlet 2 side to the first flow path 1 between the liquid inlet 2 and the second flow path A 4 opened at a position closest to the liquid inlet 2. The second valve V 2 is installed, and one end of the third flow path 9 is opened on the flow path wall of the first flow path 1 between the first valve V 1 and the second valve V 2 . .

第３の流路９の他端部には、可逆性ガスポンプ１０が接続されており、可逆性ガスポン
プ１０を作動させることにより、第３の流路９内に液体を可逆的に給排水できるようにな
されている。 A reversible gas pump 10 is connected to the other end of the third flow path 9, and by operating the reversible gas pump 10, the liquid can be reversibly supplied and drained into the third flow path 9. Has been made.

又、第２のバルブＶ2 と液体注入口２に最も近い位置に開口している第２の流路Ａ4 の
間の第１の流路１に第２のガスポンプ１１が接続されている。 In addition, a second gas pump 11 is connected to the first flow path 1 between the second flow path A 4 that opens to a position closest to the second valve V 2 and the liquid inlet 2.

第１のバルブＶ1 、第２のバルブＶ2 、可逆性ガスポンプ１０及びガスポンプ５、５・
・は、基板８の端部に設置された電極パッド１３、１３・・に導体リード１４、１４・・
により接続されており、電極パッド１３、１３・・を電源、コンピュータ等に接続するこ
とにより、制御作動するようになされている。 First valve V 1 , second valve V 2 , reversible gas pump 10 and gas pumps 5, 5.
· Is a conductor lead 14, 14 · · to the electrode pads 13, 13.
The electrode pads 13, 13... Are connected to a power source, a computer, etc., so as to be controlled.

尚、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 の容積は、微小であり、特に、マイクロチップ
で使用する場合は、それぞれ１ｐｌ〜１００μｌであるのが好ましい。 Note that the volumes of the second flow paths A 1 , A 2 , A 3 , A 4 are very small, and in particular when used in a microchip, it is preferably 1 pl to 100 μl.

又、ｎは２以上の整数であり、ｎを大きくすると、供給する液体の制御範囲はは大きく
なるが、マイクロチップ化するのは困難になるので、ｎは一般に２〜２０であり、好まし
くは４〜１０である。 Further, n is an integer of 2 or more. If n is increased, the control range of the liquid to be supplied is increased, but it is difficult to form a microchip. Therefore, n is generally 2 to 20, preferably 4-10.

次に、上記微量液体制御装置を用いて微量液体を制御方法を説明する。   Next, a method for controlling a trace liquid using the trace liquid control apparatus will be described.

請求項１２記載の微量液体制御方法は、請求項１記載の微量液体制御装置において、液
体注入口から液体を第１の流路に注入する第１の工程、第１の流路から毛管現象により液
体が第２の流路に引き込まれた後、第１の流路に残留する液体を排除する第２の工程、及
び、第１のガスポンプを作動させて第２の流路内の液体の所定量を第１の流路に排出し、
液滴を作成し、次いで、この液滴を第１の流路の液体排出口から排出する第３の工程から
なることを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided the trace liquid control method according to the first aspect, wherein the first step of injecting the liquid from the liquid inlet into the first flow path is performed by capillary action from the first flow path. After the liquid is drawn into the second channel, the second step of removing the liquid remaining in the first channel, and the location of the liquid in the second channel by operating the first gas pump Discharging the fixed amount into the first channel,
It is characterized by comprising a third step of creating a droplet and then discharging the droplet from the liquid outlet of the first channel.

請求項１２記載の微量液体制御方法を図面を参照して説明する。図２は上記微量液体制
御装置の第１の流路に液体を供給した状態を示す平面模式図であり、図３は上記微量液体
制御装置の第１の流路から毛管現象により液体が第２の流路に引き込まれた状態を示す平
面模式図である。 The trace liquid control method according to claim 12 will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic plan view showing a state in which the liquid is supplied to the first flow path of the micro liquid control apparatus, and FIG. 3 shows that the second liquid flows from the first flow path of the micro liquid control apparatus by capillary action. It is a plane schematic diagram which shows the state drawn in to the flow path.

図４は上記微量液体制御装置の第１の流路から毛管現象により液体が第２の流路に引き
込まれた後、第１の流路に残留する液体を排除した状態を示す平面模式図であり、図５は
上記微量液体制御装置の第２の流路に残留する液体を第１のガスポンプを作動させて第１
の流路に排出し液滴を作成した状態を示す平面模式図である。 FIG. 4 is a schematic plan view showing a state in which the liquid remaining in the first flow path is removed after the liquid is drawn into the second flow path by capillary action from the first flow path of the micro liquid control device. FIG. 5 shows that the liquid remaining in the second flow path of the micro liquid control device is operated as a first gas pump by operating the first gas pump.
It is a plane schematic diagram which shows the state which discharged | emitted to this flow path and created the droplet.

第１の工程は、図２に示したように、微量液体制御装置の第１の流路１に液体注入口２
から液体６を供給する工程である。第１の流路１に液体６を供給すると液体６は毛管現象
により第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 に引き込まれる。 In the first step, as shown in FIG. 2, the liquid inlet 2 is provided in the first flow path 1 of the micro liquid control device.
In this step, the liquid 6 is supplied. When the liquid 6 is supplied to the first channel 1, the liquid 6 is drawn into the second channels A 1 , A 2 , A 3 , A 4 by capillary action.

第２の工程は、図２に示したように、第１の流路１から毛管現象により液体が第２の流
路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 に引き込まれた後、第１の流路１に残留する液体６を排除する
工程である。液体６を排除する方法は公知の任意の方法が採用されてよく、例えば、液体
注入口２又は液体排出口３から加圧又は減圧する方法が採用される。 As shown in FIG. 2, the second step is performed after the liquid is drawn from the first channel 1 into the second channels A 1 , A 2 , A 3 , A 4 by capillary action, This is a step of removing the liquid 6 remaining in the flow path 1. Any known method may be adopted as a method for removing the liquid 6. For example, a method of pressurizing or depressurizing from the liquid inlet 2 or the liquid outlet 3 is adopted.

第１の流路１に残留する液体６を排除すると、図４に示したように、第２の流路Ａ1 、
Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 に液体が残留する。第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 は第１の流路１
より細くなされているので、第１の流路１内の残留液体を排除しても、第２の流路Ａ1 、
Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 内の液体は毛管現象により排出されることはない。 When the liquid 6 remaining in the first flow path 1 is removed, as shown in FIG. 4, the second flow path A 1 ,
Liquid remains in A 2, A 3, A 4 . The second flow paths A 1 , A 2 , A 3 and A 4 are the first flow paths 1
Even if the residual liquid in the first flow path 1 is eliminated, the second flow path A 1 ,
The liquid in A 2 , A 3 , A 4 is not discharged by capillary action.

第３の工程は、図５に示したように、第１のガスポンプ５、５・・を作動させ、ガスを
パッシブバルブ４、４・・を通って第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 に供給して、第２
の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 内の液体の所定量を第１の流路１に排出し、液滴７を作成
し、次いで、この液滴７を第１の流路１の液体排出口３から排出する工程である。 The third step is, as shown in FIG. 5, actuates the first gas pump 5,5 ..., the second flow path A 1 through a passive valve 4,4 ... gas, A 2, Supply to A 3 and A 4 and second
A predetermined amount of the liquid in each of the flow paths A 1 , A 2 , A 3 , A 4 is discharged to the first flow path 1 to create a droplet 7, and then this droplet 7 is transferred to the first flow path. This is a step of discharging from one liquid discharge port 3.

前述の通り、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 の容積は、容積の最も小さい第２の流
路Ａ1 の容積がａ、第２の流路Ａ2 の容積が２ａ、第２の流路Ａ3 の容積が４ａ、第２の
流路Ａ4 の容積が８ａとなされているので、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 及びＡ4 を適宜
選択して、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 内の液体を第１の流路１に排出することに
より、ａ〜１５ａの所定量の液滴７を作成することができる。 As described above, the volume of the second flow paths A 1 , A 2 , A 3 , and A 4 is such that the volume of the second flow path A 1 having the smallest volume is a and the volume of the second flow path A 2 is. 2a, the volume of the second flow path A 3 is 4a, and the volume of the second flow path A 4 is 8a, so the second flow paths A 1 , A 2 , A 3 and A 4 are appropriately selected. Then, by discharging the liquid in the second flow paths A 1 , A 2 , A 3 , A 4 to the first flow path 1, a predetermined amount of droplets 7 of a to 15 a can be created. it can.

即ち、ａ〜１５ａの所定量の液滴７を作成するための第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ
4 の組合せは以下の通りである。
第２の流路Ａ1 ＝ａ
第２の流路Ａ2 ＝２ａ
第２の流路Ａ1 ＋Ａ2 ＝３ａ
第２の流路Ａ3 ＝４ａ
第２の流路Ａ1 ＋Ａ3 ＝５ａ
第２の流路Ａ2 ＋Ａ3 ＝６ａ
第２の流路Ａ1 ＋Ａ2 ＋Ａ3 ＝７ａ
第２の流路Ａ4 ＝８ａ
第２の流路Ａ1 ＋Ａ4 ＝９ａ
第２の流路Ａ2 ＋Ａ4 ＝１０ａ
第２の流路Ａ1 ＋Ａ2 ＋Ａ4 ＝１１ａ
第２の流路Ａ3 ＋Ａ4 ＝１２ａ
第２の流路Ａ1 ＋Ａ3 ＋Ａ4 ＝１３ａ
第２の流路Ａ2 ＋Ａ3 ＋Ａ4 ＝１４ａ
第２の流路Ａ1 ＋Ａ2 ＋Ａ3 ＋Ａ4 ＝１５ａ That is, the second flow paths A 1 , A 2 , A 3 , A for creating a predetermined amount of droplets 7 of a to 15a.
The combinations of 4 are as follows.
Second flow path A 1 = a
Second flow path A 2 = 2a
Second flow path A 1 + A 2 = 3a
Second flow path A 3 = 4a
Second flow path A 1 + A 3 = 5a
Second flow path A 2 + A 3 = 6a
Second flow path A 1 + A 2 + A 3 = 7a
Second flow path A 4 = 8a
Second flow path A 1 + A 4 = 9a
Second flow path A 2 + A 4 = 10a
Second flow path A 1 + A 2 + A 4 = 11a
Second flow path A 3 + A 4 = 12a
Second flow path A 1 + A 3 + A 4 = 13a
Second flow path A 2 + A 3 + A 4 = 14a
Second flow path A 1 + A 2 + A 3 + A 4 = 15a

従って、ｎ＝５の場合には、Ａ5 の容積がａ×２5-1 ＝１６ａとなり、ａ〜３１ａの所
定量の液滴７を作成することができ、ｎ＝６の場合には、Ａ6 の容積がａ×２6-1 ＝３２
ａとなり、ａ〜６３ａの所定量の液滴７を作成することができる。 Accordingly, when n = 5, the volume of A 5 is a × 2 5-1 = 16a, and a predetermined amount of droplets 7 of a to 31a can be created. When n = 6, The volume of A 6 is a × 2 6-1 = 32
a, and a predetermined amount of droplets 7 of a to 63a can be created.

上記液滴７を第１の流路１の液体排出口３から排出することにより、次工程に所定量の
液体を制御して供給することができる。 By discharging the droplet 7 from the liquid outlet 3 of the first flow path 1, a predetermined amount of liquid can be controlled and supplied to the next step.

請求項１３記載の微量液体制御方法は、請求項２記載の微量液体制御装置において、第
１のバルブを開放し、第２のバルブを閉鎖して、液体注入口から第１の流路を介して第３
の流路に液体を注入する第１の工程、第１のバルブを閉鎖し、第２のバルブを開放すると
共に、可逆性ガスポンプを作動させて第３の流路内の液体を第１の流路に供給する第２の
工程、第１の流路から毛管現象により液体が第２の流路に引き込まれた後、可逆性ガスポ
ンプを作動させて、第１の流路に残留する液体を第３流路に吸引する第３の工程、第１の
ガスポンプを作動させて第２の流路内の液体の所定量を第１の流路に排出し、液滴を作成
する第４の工程、及び、第２のガスポンプを作動させて、この液滴を第１の流路の液体排
出口から排出する第５の工程からなることを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided the trace liquid control method according to the second aspect, wherein the first valve is opened, the second valve is closed, and the liquid inlet is passed through the first flow path. Third
A first step of injecting liquid into the first flow path, closing the first valve, opening the second valve, and operating the reversible gas pump to allow the liquid in the third flow path to flow through the first flow path. A second step of supplying to the channel; after the liquid is drawn into the second channel by capillary action from the first channel, the reversible gas pump is operated to remove the liquid remaining in the first channel. A third step of sucking into three flow paths; a fourth step of operating the first gas pump to discharge a predetermined amount of liquid in the second flow path to the first flow path and creating droplets; And it comprises the 5th process of operating this 2nd gas pump and discharging this droplet from the liquid discharge port of a 1st flow path.

請求項１３記載の微量液体制御方法を図面を参照して説明する。図７は請求項２記載の
微量液体制御装置の第３の流路に液体を供給した状態を示す平面模式図であり、図８は請
求項２記載の微量液体制御装置の第３の流路から第１の流路に液体を供給し、第１の流路
から毛管現象により液体が第２の流路に引き込まれた状態を示す平面模式図である。 The trace liquid control method according to claim 13 will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a schematic plan view showing a state in which liquid is supplied to the third flow path of the trace liquid control apparatus according to claim 2, and FIG. 8 is a third flow path of the trace liquid control apparatus according to claim 2. FIG. 6 is a schematic plan view illustrating a state in which liquid is supplied from the first flow path to the first flow path and the liquid is drawn into the second flow path from the first flow path by capillary action.

図９は、請求項２記載の微量液体制御装置の第１の流路から毛管現象により液体が第２
の流路に引き込まれた後、第１の流路に残留する液体を第３の流路に吸引した状態を示す
平面模式図であり、図１０は、請求項２記載の微量液体制御装置の第２の流路に残留する
液体を第１のガスポンプを作動させて第１の流路に排出し液滴を作成した状態を示す平面
模式図である。 FIG. 9 shows a second example of the liquid flow from the first flow path of the trace liquid control apparatus according to claim 2 by capillary action.
FIG. 10 is a schematic plan view showing a state in which the liquid remaining in the first flow path is sucked into the third flow path after being drawn into the flow path of FIG. FIG. 6 is a schematic plan view showing a state in which liquid remaining in the second flow path is discharged into the first flow path by operating the first gas pump to create droplets.

第１の工程は、第１のバルブＶ1 を開放し、第２のバルブＶ2 を閉鎖して、図７に示し
たように、液体注入口２から第１の流路１を介して第３の流路９に液体６を注入する工程
である。 In the first step, the first valve V 1 is opened and the second valve V 2 is closed. As shown in FIG. 7, the first valve V 1 is opened from the liquid inlet 2 through the first flow path 1. 3 is a step of injecting the liquid 6 into the third flow path 9.

第２の工程は、第１のバルブＶ1 を閉鎖し、第２のバルブＶ2 を開放すると共に、可逆
性ガスポンプ１０を作動させて第３の流路９内の液体６を第１の流路１に供給する工程で
ある。 In the second step, the first valve V 1 is closed, the second valve V 2 is opened, and the reversible gas pump 10 is operated to cause the liquid 6 in the third flow path 9 to flow. It is a step of supplying to the path 1.

こうすることにより、第３の流路９において、第１の流路１に供給する液体６の量を計
量することができる。 By doing so, the amount of the liquid 6 supplied to the first channel 1 can be measured in the third channel 9.

又、第１の流路１に供給された液体６は、図８に示したように、第１の流路１から毛管
現象により液体６が第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 に引き込まれる。 Further, as shown in FIG. 8, the liquid 6 supplied to the first flow path 1 becomes the second flow paths A 1 , A 2 , A 3 from the first flow path 1 by capillary action. , it is drawn into the a 4.

第３の工程は、図８に示したように、第１の流路１から毛管現象により液体６が第２の
流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 に引き込まれた後、可逆性ガスポンプ１４を作動させて、第
１の流路１に残留する液体６を第３流路９に吸引する工程である。このとき、当然のこと
ながら、第１のバルブＶ1 は閉鎖され、第２のバルブＶ2 は開放されている。 As shown in FIG. 8, the third step is reversible after the liquid 6 is drawn from the first channel 1 into the second channels A 1 , A 2 , A 3 , A 4 by capillary action. This is a step of operating the sex gas pump 14 to suck the liquid 6 remaining in the first flow path 1 into the third flow path 9. At this time, as a matter of course, the first valve V 1 is closed and the second valve V 2 is opened.

可逆性ガスポンプ１４を作動させて、第１の流路１に残留する液体６を第３の流路９に
吸引すると、図９に示したように、第１の流路１に残留していた液体６は第３の流路９に
吸引されるが、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 に毛管現象により引き込まれた液体は
、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 は第１の流路１より細くなされているので、毛管現
象により吸引されず残留する。 When the reversible gas pump 14 is operated and the liquid 6 remaining in the first flow path 1 is sucked into the third flow path 9, it remains in the first flow path 1 as shown in FIG. The liquid 6 is sucked into the third flow path 9, but the liquid drawn into the second flow paths A 1 , A 2 , A 3 , A 4 by capillary action is the second flow paths A 1 , A 2 , A 3 and A 4 are made thinner than the first flow path 1, so that they remain without being sucked by capillary action.

第４の工程は、第１のガスポンプ５、５・・を作動させ、ガスをパッシブバルブ４、４
・・を通って第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 に供給して、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ
3 、Ａ4 内の液体の所定量を第１の流路１に排出し、液滴７を作成する工程である。この
とき、第２のバルブＶ2 は閉鎖されているのが好ましい。 In the fourth step, the first gas pumps 5, 5,.
..Supplying to the second flow paths A 1 , A 2 , A 3 , A 4 through the second flow paths A 1 , A 2 , A
3 , a step of discharging a predetermined amount of the liquid in A 4 to the first flow path 1 to create the droplet 7. At this time, the second valve V 2 is preferably closed.

第５の工程は、第２のガスポンプ１１を作動させて、ガスを第１の流路１に供給し、第
１の流路１内に作成された液滴７を第１の流路１の液体排出口３から排出する工程であり
、液滴７を第１の流路１の液体排出口３から排出することにより、次工程に所定量の液体
を制御して供給することができる。 In the fifth step, the second gas pump 11 is operated to supply gas to the first flow path 1, and the droplets 7 created in the first flow path 1 are transferred to the first flow path 1. This is a step of discharging from the liquid discharge port 3. By discharging the droplet 7 from the liquid discharge port 3 of the first flow path 1, a predetermined amount of liquid can be controlled and supplied to the next step.

上記微量液体制御方法では、次工程へ不必要な液体を供給することなく、必要な液体だ
けを所定量制御して供給することができる。 In the above trace liquid control method, it is possible to control and supply only the necessary liquid by a predetermined amount without supplying unnecessary liquid to the next step.

請求項７記載の液体クロマトグラフは、請求項１〜３のいずれか１項記載の微量液体制
御装置の第１の流路の流体排出口が、液体クロマトグラフ用分離カラムに接続されている
ことを特徴とする。 In the liquid chromatograph according to claim 7, the fluid outlet of the first flow path of the trace liquid control device according to any one of claims 1 to 3 is connected to the separation column for liquid chromatograph. It is characterized by.

請求項１〜３項記載の微量液体制御装置は、第１の流路の流体排出口から液体クロマト
グラフ用分離カラムへ、微量の所定量の検査試料、溶離液等を正確に供給することができ
るので、液体クロマトグラフ用分離カラムに接続することにより、液体クロマトグラフが
得られ、容易に且つ正確に分離できる。 The trace liquid control apparatus according to any one of claims 1 to 3 can accurately supply a trace amount of a predetermined amount of a test sample, an eluent, or the like from the fluid discharge port of the first channel to the separation column for liquid chromatography. Therefore, by connecting to a separation column for liquid chromatography, a liquid chromatograph can be obtained and can be easily and accurately separated.

上記液体クロマトグラフ用分離カラムとしては、従来より使用されている任意の分離カ
ラムが使用でき、例えば、吸着担体が装填されている分離カラムが挙げられる。 As the separation column for liquid chromatograph, any separation column conventionally used can be used, and examples thereof include a separation column loaded with an adsorption carrier.

上記吸着担体は、一般に液体クロマトグラフィーで使用されている吸着担体であれば特
に限定されず、例えば、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリメタクリレート樹脂
、ポリヒドロキシメタクリレート樹脂、シリカ、アルミナ等の微粒子；ポリオレフィン系
樹脂、オレフィン−ハロゲン化オレフィン共重合体、ハロゲン化ポリオレフィン系樹脂、
ポリスルホン樹脂、セルロース等の有機高分子からなる有機多孔質体や、シリカ、アルミ
ナ等の多孔質セラミック、多孔質ガラス等の無機多孔質体等等の開放構造の多孔質体；綿
、麻等の植物性繊維、絹、羊毛等の動物性繊維、再生繊維、ポリエステル繊維、ポリアミ
ド繊維等の合成繊維繊維状材料；パーフルオロイオン交換膜、フェノール−アルデヒドス
ルホン酸、ポリスチレン−ジビニルベンゼンスルホン酸、フェノールアルデヒドカルボン
酸等の選択透過性物質；モノリス型多孔質カラム材料等が挙げられる。 The adsorption carrier is not particularly limited as long as it is an adsorption carrier generally used in liquid chromatography. For example, fine particles such as styrene-divinylbenzene copolymer, polymethacrylate resin, polyhydroxymethacrylate resin, silica, and alumina; Polyolefin resin, olefin-halogenated olefin copolymer, halogenated polyolefin resin,
Open-structured porous bodies such as polysulfone resins, organic porous bodies made of organic polymers such as cellulose, porous ceramics such as silica and alumina, and inorganic porous bodies such as porous glass; cotton, hemp, etc. Synthetic fiber fibrous materials such as vegetable fibers, animal fibers such as silk and wool, regenerated fibers, polyester fibers and polyamide fibers; perfluoro ion exchange membranes, phenol-aldehyde sulfonic acid, polystyrene-divinylbenzene sulfonic acid, phenol aldehyde Examples thereof include selectively permeable substances such as carboxylic acids; monolithic porous column materials and the like.

尚、上記モノリス型多孔質カラム材料とは、ポリアクリルアミドゲル、スチレン−ジビ
ニルベンゼン共重合体、シリカゲル等が微細流路内で合成され、貫通孔が形成されている
ものである（例えば、非特許文献１参照。）。 The monolithic porous column material is a material in which polyacrylamide gel, styrene-divinylbenzene copolymer, silica gel or the like is synthesized in a fine channel to form a through hole (for example, non-patent Reference 1).

上記吸着担体は単独で使用されてもよいし、２種類以上が併用されてもよい。尚、上記
吸着担体は、その表面を耐薬品性の改善、あるいは、圧力損失の低下、分離性能の改善な
どを目的として各種表面修飾剤で処理されていてもよい。
Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ，Ｖｏｌ．２１ Ｎｏ．３（２０００）１９５−２０２ The said adsorption carrier may be used independently and 2 or more types may be used together. The surface of the adsorption carrier may be treated with various surface modifiers for the purpose of improving chemical resistance, reducing pressure loss, improving separation performance, or the like.
Chromatography, Vol. 21 No. 3 (2000) 195-202

上記吸着担体には、吸着担体が特定成分を分離、吸着するための分子や官能基が導入さ
れてもよい。このような化合物や官能基は、特に限定されないが、試料中の各種イオンと
結合可能な官能基、配位結合可能な官能基、キレート結合可能な官能基等の官能基や該官
能基を有する化合物が挙げられ、例えば、スルホン基、第４級アンモニウム基、オクタデ
シル基、オクチル基、ブチル基、アミノ基、トリメチル基、シアノプロピル基、アミノプ
ロピル基、ニトロフェニルエチル基、ピレニルエチル基、ジエチルアミノエチル基、スル
ホプロピル基、カルボキシル基、カルボキシメチル基、スルホキシエチル基、オルトリン
酸基、ジエチル（２−ヒドロキシプロピル）アミノエチル基、フェニル基、イミノジ酢酸
基、エチレンジアミン基、硫黄原子を含むキレート形成基（例えば、各種メルカプト基、
ジチオカルバミン酸基、チオ尿素基等）の官能基及びこれらの官能基を有する化合物が挙
げられる。これらは単独で使用されてもよいし、２種類以上が併用されてもよい。 Molecules and functional groups for separating and adsorbing specific components may be introduced into the adsorption carrier. Such a compound or functional group is not particularly limited, and has a functional group such as a functional group capable of binding to various ions in the sample, a functional group capable of coordinating binding, a functional group capable of chelate binding, or the like. Compounds such as sulfone group, quaternary ammonium group, octadecyl group, octyl group, butyl group, amino group, trimethyl group, cyanopropyl group, aminopropyl group, nitrophenylethyl group, pyrenylethyl group, diethylaminoethyl group , Sulfopropyl group, carboxyl group, carboxymethyl group, sulfoxyethyl group, orthophosphoric acid group, diethyl (2-hydroxypropyl) aminoethyl group, phenyl group, iminodiacetic acid group, ethylenediamine group, chelate forming group containing sulfur atom ( For example, various mercapto groups,
Dithiocarbamic acid group, thiourea group and the like) and compounds having these functional groups. These may be used alone or in combination of two or more.

請求項５記載の分析検出器は、請求項４記載の液体クロマトグラフの分離カラムが、分
析装置に接続されていることを特徴とする。 The analysis detector according to claim 5 is characterized in that the separation column of the liquid chromatograph according to claim 4 is connected to an analyzer.

即ち、質量分析計等の分析装置を液体クロマトグラフの分離カラムに接続することによ
り、分離カラムで分離された物質が分析される。 That is, by connecting an analyzer such as a mass spectrometer to the separation column of the liquid chromatograph, the substance separated by the separation column is analyzed.

上記分析装置としては、従来からマイクロチップに使用されている任意の分析装置であ
れば、特に限定されず、例えば、質量分析計（ＭＳ）；ボルタンメトリ法、ストリッピン
グボルタンメトリ法、アンペロメトリ法、ポテンシオメトリー法、クーロンメトリ法等の
電気化学的測定装置；光学的測定装置等が挙げられる。 The analyzer is not particularly limited as long as it is an arbitrary analyzer conventionally used for a microchip. For example, a mass spectrometer (MS); a voltammetry method, a stripping voltammetry method, an amperometry method, Electrochemical measuring devices such as a potentiometric method and a coulometric method; optical measuring devices and the like can be mentioned.

請求項６記載のグラジエント装置は、請求項１〜３のいずれか１項記載の微量液体制御
装置が少なくとも２個併設されていることを特徴とする。 A gradient device according to claim 6 is characterized in that at least two trace liquid control devices according to any one of claims 1 to 3 are provided side by side.

例えば、図６に示した微量液体制御装置を２個併設し、一方の微量液体制御装置に高濃
度の溶離液を供給し、他方の微量液体制御装置に低濃度の溶離液を供給する。次いで、一
方の微量液体制御装置の液体排出口から高濃度の溶離液を一定時間ごとに排出量を増加し
ながら排出する。同時に、他方の微量液体制御装置の液体排出口から低濃度の溶離液を一
定時間ごとに排出量を減少しながら排出する。そして両方の微量液体制御装置から排出さ
れた溶離液を混合して次工程に供給することにより、高精度にグラジエント変化された溶
離液を安定して供給することのできる。 For example, two trace liquid control devices shown in FIG. 6 are provided, and a high concentration eluent is supplied to one trace liquid control device, and a low concentration eluent is supplied to the other trace liquid control device. Next, the high concentration eluent is discharged from the liquid discharge port of one of the trace liquid control devices while increasing the discharge amount at regular intervals. At the same time, the low-concentration eluent is discharged from the liquid discharge port of the other trace liquid control device while decreasing the discharge amount at regular intervals. Then, by mixing the eluent discharged from both of the trace liquid control devices and supplying it to the next step, it is possible to stably supply the eluent whose gradient has been changed with high accuracy.

請求項７記載の液体クロマトグラフは、請求項６記載のグラジエント装置の微量液体制
御装置の第１の流路の流体排出口が、液体クロマトグラフ用分離カラムに接続されている
ことを特徴とする。 The liquid chromatograph according to claim 7 is characterized in that the fluid outlet of the first flow path of the micro liquid control device of the gradient device according to claim 6 is connected to a separation column for liquid chromatograph. .

請求項６記載のグラジエント装置は、微量液体制御装置の第１の流路の流体排出口から
薄い濃度の液体から濃い濃度の液体まで、次第に濃度が高くなる液体、濃い濃度の液体か
ら薄い濃度の液体まで、次第に濃度が低くなる液体又は次第に含有している含有物の濃度
が変更される液体を供給することができるので、液体クロマトグラフ用分離カラムに接続
することにより、液体クロマトグラフが得られ、グラジエント溶離することができる。 The gradient device according to claim 6 is a liquid in which the concentration gradually increases from a fluid discharge port of the first flow path of the micro liquid control device to a liquid with a high concentration, from a liquid with a low concentration to a liquid with a high concentration. Since a liquid whose concentration is gradually decreased or a liquid whose concentration of inclusions is gradually changed can be supplied to the liquid, a liquid chromatograph can be obtained by connecting to a liquid chromatography separation column. Gradient elution can be performed.

請求項８記載の分析検出器は、請求項７記載の液体クロマトグラフの分離カラムが、分
析装置に接続されていることを特徴とする。 The analysis detector according to claim 8 is characterized in that the separation column of the liquid chromatograph according to claim 7 is connected to an analyzer.

即ち、質量分析計等の前述の分析装置を液体クロマトグラフの分離カラムに接続するこ
とにより、分離カラムで分離された物質が分析される。 That is, the substance separated by the separation column is analyzed by connecting the above-described analyzer such as a mass spectrometer to the separation column of the liquid chromatograph.

請求項９のマイクロチップは、請求項１〜３のいずれか１項記載の微量液体制御装置が
基板内に形成されていることを特徴とする。 A microchip according to a ninth aspect is characterized in that the micro liquid control device according to any one of the first to third aspects is formed in a substrate.

請求項１０のマイクロチップは、請求項４又は７記載の液体クロマトグラフが基板内に
形成されていることを特徴とする。 A microchip according to claim 10 is characterized in that the liquid chromatograph according to claim 4 or 7 is formed in a substrate.

請求項１１のマイクロチップは、請求項５又は８記載の分析検出器が基板内に形成され
ていることを特徴とする。 A microchip according to an eleventh aspect is characterized in that the analysis detector according to the fifth or eighth aspect is formed in a substrate.

上記基板内には、微量液体制御装置やグラジエント装置や液体クロマトグラフが形成さ
れているが、微量液体制御装置やグラジエント装置や液体クロマトグラフは液体を供給可
能な微細流路で接続されている。微細流路は、その幅及び深さが１ｍｍ未満のマイクロス
ケールである流路が好ましい。 A trace liquid control device, a gradient device, and a liquid chromatograph are formed in the substrate, and the trace liquid control device, the gradient device, and the liquid chromatograph are connected by a fine flow channel that can supply a liquid. The fine channel is preferably a micro channel whose width and depth are less than 1 mm.

本発明の微量液体制御装置の構成は上述の通りであり、微量の液体を定量的に高精度に
計量することのでき、マイクロチップに搭載できるような小型化が可能である。 The configuration of the trace liquid control device of the present invention is as described above, and it is possible to measure a trace amount of liquid quantitatively with high accuracy and to be miniaturized so that it can be mounted on a microchip.

又、この微量液体制御装置を用いた液体クロマトグラフ及び分析検出器は、高精度に定
量された液体が供給され、好適に分離分析することができる。 In addition, a liquid chromatograph and an analysis detector using this trace liquid control apparatus are supplied with a liquid quantified with high accuracy and can be suitably separated and analyzed.

更に、この微量液体制御装置、微量液体制御装置が接続された液体クロマトグラフ又は
分析検出器が基板内に形成されているマイクロチップは、小型であり、高精度に定量した
液体を安定して供給することができ、好適に分離分析することができる。 Furthermore, the microchip on which the micro liquid control device, the liquid chromatograph to which the micro liquid control device is connected, or the analysis detector is formed in the substrate is small in size and stably supplies the liquid quantified with high accuracy. And can be separated and analyzed suitably.

本発明のグラジエント装置の構成は上述の通りであり、高精度にグラジエント変化され
た液体を安定して供給することのでき、マイクロチップに搭載できるような小型化が可能
である。 The configuration of the gradient device of the present invention is as described above, and the liquid whose gradient has been changed with high accuracy can be stably supplied, and can be miniaturized so that it can be mounted on a microchip.

又、このグラジエント装置を用いた液体クロマトグラフ及び分析検出器は、高精度にグ
ラジエント変化された溶離液を安定して供給することのでき、好適に分離分析することが
できる。 In addition, a liquid chromatograph and an analytical detector using this gradient apparatus can stably supply an eluent whose gradient has been changed with high accuracy, and can be preferably separated and analyzed.

更に、このグラジエント装置、グラジエント装置が接続された液体クロマトグラフ又は
分析検出器が基板内に形成されているマイクロチップは、小型であり、高精度にグラジエ
ント変化された溶離液を安定して供給することのでき、好適に分析することができる。 Further, the microchip on which the gradient device, the liquid chromatograph to which the gradient device is connected, or the analysis detector is formed in the substrate is small in size and stably supplies the eluent whose gradient is changed with high accuracy. Can be analyzed favorably.

請求項１記載の微量液体制御装置の一例を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows an example of the trace liquid control apparatus of Claim 1. 請求項１記載の微量液体制御装置の第１の流路に液体を供給した状態を示す平面模式図である。FIG. 3 is a schematic plan view showing a state in which liquid is supplied to the first flow path of the trace liquid control apparatus according to claim 1. 請求項１記載の微量液体制御装置の第１の流路から毛管現象により液体が第２の流路に引き込まれた状態を示す平面模式図である。FIG. 3 is a schematic plan view showing a state in which liquid is drawn into the second channel by capillary action from the first channel of the trace liquid control apparatus according to claim 1. 請求項１記載の微量液体制御装置の第１の流路から毛管現象により液体が第２の流路に引き込まれた後、第１の流路に残留する液体を排除した状態を示す平面模式図である。A schematic plan view showing a state in which liquid remaining in the first flow path is excluded after the liquid is drawn into the second flow path by capillary action from the first flow path of the trace liquid control device according to claim 1. It is. 請求項１記載の微量液体制御装置の第２の流路に残留する液体を第１のガスポンプを作動させて第１の流路に排出し液滴を作成した状態を示す平面模式図である。FIG. 3 is a schematic plan view showing a state in which liquid remaining in the second flow path of the trace liquid control device according to claim 1 is discharged into the first flow path by operating the first gas pump to create droplets. 請求項２記載の微量液体制御装置の一例を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows an example of the trace liquid control apparatus of Claim 2. 請求項２記載の微量液体制御装置の第３の流路に液体を供給した状態を示す平面模式図である。FIG. 6 is a schematic plan view showing a state in which liquid is supplied to a third flow path of the trace liquid control apparatus according to claim 2. 請求項２記載の微量液体制御装置の第３の流路から第１の流路に液体を供給し、第１の流路から毛管現象により液体が第２の流路に引き込まれた状態を示す平面模式図である。A state in which liquid is supplied from the third flow path to the first flow path of the micro liquid control device according to claim 2 and the liquid is drawn into the second flow path by capillary action from the first flow path. It is a plane schematic diagram. 請求項２記載の微量液体制御装置の第１の流路から毛管現象により液体が第２の流路に引き込まれた後、第１の流路に残留する液体を第３の流路に吸引した状態を示す平面模式図である。The liquid remaining in the first flow path is sucked into the third flow path after the liquid is drawn into the second flow path by capillary action from the first flow path of the trace liquid control device according to claim 2. It is a plane schematic diagram which shows a state. 請求項２記載の微量液体制御装置の第２の流路に残留する液体を第１のガスポンプを作動させて第１の流路に排出し液滴を作成した状態を示す平面模式図である。FIG. 5 is a schematic plan view showing a state in which liquid remaining in the second flow path of the trace liquid control apparatus according to claim 2 is discharged into the first flow path by operating the first gas pump to create droplets.

符号の説明Explanation of symbols

１ 第１の流路
２ 液体注入口
３ 液体排出口
４ パッシブバルブ
５ 第１のガスポンプ
６ 液体
７ 液滴
８ 基板
９ 第３の流路
１０ 可逆性ガスポンプ
１１ 第２のガスポンプ
１２ ガス流路
１３ 電極パッド
１４ 導体リード
Ａ 第２の流路
Ｖ バルブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st flow path 2 Liquid inlet 3 Liquid discharge 4 Passive valve 5 1st gas pump 6 Liquid 7 Droplet 8 Substrate 9 3rd flow path 10 Reversible gas pump 11 2nd gas pump 12 Gas flow path 13 Electrode Pad 14 Conductor lead A Second flow path V Valve

Claims (13)

一端部が液体注入口であり、他端部が液体排出口である第１の流路と、一端部が第１の
流路の流路壁に開口しており、他端部がパッシブバルブを介して第１のガスポンプに接続
されている、第１の流路より細い、ｎ個の第２の流路よりなり（ｎは２以上の整数）、第
２の流路を容積の小さい流路から大きい流路に順次Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 ・・・Ａn で表し、
容積の最も小さい第２の流路Ａ1 の容積がａである場合、第２の流路Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 ・
・・Ａn の容積がａ×２n-1 であることを特徴とする微量液体制御装置。 One end is a liquid inlet, the other end is a liquid outlet, one end is open to the channel wall of the first channel, and the other end is a passive valve. The first flow path is connected to the first gas pump, and is composed of n second flow paths that are thinner than the first flow path (n is an integer of 2 or more), and the second flow path has a small volume. sequentially larger flow path from expressed in a 1, a 2, a 3 ··· a n,
When the volume of the second flow path A 1 having the smallest volume is a, the second flow paths A 1 , A 2 , A 3.
· Microfluidic control unit, wherein the volume of A n is a × 2 n-1. 液体注入口と、液体注入口に最も近い位置に開口している第２の流路の間の第１の流路
に、液体注入口側から第１のバルブ及び第２のバルブが設置され、他端部に可逆性ガスポ
ンプが接続された第３の流路の一端部が、第１のバルブと第２のバルブの間の第１の流路
の流路壁に開口していると共に第２のバルブと液体注入口に最も近い位置に開口している
第２の流路の間の第１の流路に第２のガスポンプが接続されていることを特徴とする請求
項１記載の微量液体制御装置。 A first valve and a second valve are installed from the liquid inlet side in the first flow path between the liquid inlet and the second flow path that is open at a position closest to the liquid inlet, One end portion of a third flow path having a reversible gas pump connected to the other end opens to the flow path wall of the first flow path between the first valve and the second valve, and the second flow path. 2. The trace liquid according to claim 1, wherein a second gas pump is connected to a first flow path between the first flow path and the second flow path opened to a position closest to the liquid inlet. Control device. 第２の流路の容積が、それぞれ１ｐｌ〜１００μｌであることを特徴とする請求項１又
は２記載の微量液体制御装置。 The volume of the second flow path is 1 pl to 100 μl, respectively, and the micro liquid control device according to claim 1 or 2. 請求項１〜３のいずれか１項記載の微量液体制御装置の第１の流路の流体排出口が、液
体クロマトグラフ用分離カラムに接続されていることを特徴とする液体クロマトグラフ。 A liquid chromatograph, wherein the fluid outlet of the first flow path of the trace liquid control device according to any one of claims 1 to 3 is connected to a separation column for liquid chromatograph. 請求項４記載の液体クロマトグラフの分離カラムが、分析装置に接続されていることを
特徴とする分析検出器。 An analysis detector, wherein the separation column of the liquid chromatograph according to claim 4 is connected to an analyzer. 請求項１〜３のいずれか１項記載の微量液体制御装置が少なくとも２個併設されている
ことを特徴とするグラジエント装置。 A gradient device comprising at least two trace liquid control devices according to any one of claims 1 to 3. 請求項６記載のグラジエント装置の微量液体制御装置の第１の流路の流体排出口が、液
体クロマトグラフ用分離カラムに接続されていることを特徴とする液体クロマトグラフ。 A liquid chromatograph, wherein the fluid outlet of the first flow path of the trace liquid control device of the gradient device according to claim 6 is connected to a separation column for liquid chromatography. 請求項７記載の液体クロマトグラフの分離カラムが、分析装置に接続されていることを
特徴とする分析検出器。 An analysis detector, wherein the separation column of the liquid chromatograph according to claim 7 is connected to an analyzer. 請求項１〜３のいずれか１項記載の微量液体制御装置が基板内に形成されていることを
特徴とするマイクロチップ。 4. A microchip, wherein the micro liquid control device according to claim 1 is formed in a substrate. 請求項４又は７記載の液体クロマトグラフが基板内に形成されていることを特徴とする
マイクロチップ。 8. A microchip, wherein the liquid chromatograph according to claim 4 or 7 is formed in a substrate. 請求項５又は８記載の分析検出器が基板内に形成されていることを特徴とするマイクロ
チップ。 9. A microchip, wherein the analysis detector according to claim 5 or 8 is formed in a substrate. 請求項１記載の微量液体制御装置において、
液体注入口から液体を第１の流路に注入する第１の工程、
第１の流路から毛管現象により液体が第２の流路に引き込まれた後、第１の流路に残留
する液体を排除する第２の工程、及び、
第１のガスポンプを作動させて第２の流路内の液体の所定量を第１の流路に排出し、液
滴を作成し、次いでこの液滴を第１の流路の液体排出口から排出する第３の工程
からなることを特徴とする微量液体制御方法。 The trace liquid control apparatus according to claim 1,
A first step of injecting liquid into the first flow path from the liquid inlet;
A second step of removing liquid remaining in the first flow path after the liquid is drawn into the second flow path by capillary action from the first flow path; and
The first gas pump is operated to discharge a predetermined amount of the liquid in the second flow path to the first flow path to create a droplet, and then the liquid droplet is discharged from the liquid discharge port of the first flow path. A trace liquid control method comprising a third step of discharging. 請求項２記載の微量液体制御装置において、
第１のバルブを開放し、第２のバルブを閉鎖して、液体注入口から第１の流路を介して
第３の流路に液体を注入する第１の工程、
第１のバルブを閉鎖し、第２のバルブを開放すると共に、可逆性ガスポンプを作動させ
て第３の流路内の液体を第１の流路に供給する第２の工程、
第１の流路から毛管現象により液体が第２の流路に引き込まれた後、可逆性ガスポンプ
を作動させて、第１の流路に残留する液体を第３流路に吸引する第３の工程、
第１のガスポンプを作動させて第２の流路内の液体の所定量を第１の流路に排出し、液
滴を作成する第４の工程、及び、
第２のガスポンプを作動させて、この液滴を第１の流路の液体排出口から排出する第５
の工程
からなることを特徴とする微量液体制御方法。
The trace liquid control apparatus according to claim 2,
A first step of opening the first valve, closing the second valve, and injecting the liquid from the liquid injection port into the third flow path via the first flow path;
A second step of closing the first valve, opening the second valve, and operating the reversible gas pump to supply the liquid in the third flow path to the first flow path;
After the liquid is drawn into the second channel from the first channel by capillary action, the reversible gas pump is operated to suck the liquid remaining in the first channel into the third channel. Process,
A fourth step of operating the first gas pump to discharge a predetermined amount of liquid in the second flow path to the first flow path and creating droplets; and
A fifth gas pump is operated to discharge the droplet from the liquid outlet of the first flow path.
A trace liquid control method comprising the steps of:
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