CN101281204A - 化学反应用药盒及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种化学反应用药盒及其使用方法，其可以使在室及流路中移动的溶液的粘附性及渗透性相同，良好地进行送液。化学反应用药盒(1)上下层叠上层弹性体(11)和下层弹性体(12)，在两个弹性体(11、12)之间设置多个室(21～25)及流路(26～29)。比下层弹性体(12)硬的基板(13)与下层弹性体12的下表面，通过下层弹性体(12)的下表面的凸部(121、122)和基板(13)的上表面的凹部(131、132)之间的嵌合而接合。

Description

化学反应用药盒及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种通过对位于室或流路中的溶液进行送液而进行化学反应的化学反应用药盒及其使用方法。
背景技术
当前，在溶液的合成或溶解、检验、分离等处理中，通常利用试管或烧杯、移液管等。例如将物质A和物质B采集至试管或烧杯等中，将其注入其他试管或烧杯等容器中，进行混合·搅拌等而制成物质C。对由上述方式合成的物质C，进行例如发光、发热、变色、颜色对比等的观察。或者对混合后的物质进行过滤或离心分离等，分离抽取目标物质。
另外，在溶解处理、例如利用有机溶液进行溶解等的处理中，也使用试管或烧杯等玻璃器具进行，与检验处理的情况相同地，将被试验物质和试剂等放入容器中，观察其反应结果。
作为这种用途中使用的化学反应用药盒，例如存在以下的药盒：在弹性体的背面形成向表面侧凹下的多个室和将这多个室相连的流路，弹性体的背面与基板粘结，以密闭室及流路(例如参照专利文献1)。在该化学反应用药盒中，预先向室内注入试样或试剂等溶液，通过从弹性体的表面侧按压滚柱，局部地使流路或反应室、或者这两者变形，使位于该流路或反应室内的溶液移动，由此进行溶液的混合或试剂的添加等。
专利文献1：特开2005-037368号公报
发明内容
但是，由于在上述的这种化学反应用药盒中，弹性体例如是硅橡胶等柔软的材质，基板由聚苯乙烯或聚碳酸酯等较硬的塑料构成，向内部注入的溶液的粘附性或渗透性对于弹性体和基板来说不同，所以会产生送液不良。另外，在将基板和弹性体粘结时，产生难以定位或固定的问题，并且，在基板和弹性体粘结后，两者的分离变得困难，难以重复利用·分别废弃。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种化学反应用药盒及其使用方法，其能够使在室及流路中移动的溶液的粘附性或渗透性相等，良好地进行送液。
为了解决上述课题，技术方案1的发明是一种化学反应用药盒，其至少一部分由弹性体形成，在内部具有收容溶液的多个室及连结多个室的流路，通过从外部向上述弹性体施加外力，使位于上述室及流路中的溶液移动或阻止其移动，
其特征在于，
上述弹性体由上下层叠的至少二层构造构成，在上层弹性体和下层弹性体之间设置上述多个室及流路，
该弹性体与硬质的基板表面接合。
技术方案2的发明是一种化学反应用药盒，其至少一部分由弹性体形成，在内部具有收容溶液的多个室及连结多个室的流路，通过从外部向上述弹性体施加外力，使位于上述室及流路中的溶液移动或阻止其移动，
其特征在于，
上述弹性体由上下层叠的至少二层构造构成，在上层弹性体和下层弹性体之间设置上述多个室及流路，
在上述下层弹性体的下表面接合比上述弹性体硬的基板，该接合通过下述的凹部和凸部之间嵌合进行，该凹部形成于上述下层弹性体的下表面和上述基板的上表面之中的一个上，该凸部形成于另一个上。
技术方案3的发明的特征在于，在技术方案2所述的化学反应用药盒中，上述凸部的直径比上述凹部大，在将上述凸部嵌合在上述凹部中时，利用弹性变形力固定上述凸部和上述凹部。
技术方案4的发明的特征在于，在技术方案2所述的化学反应用药盒中，上述凸部及上述凹部形成侧凹形状。
技术方案5的发明的特征在于，在技术方案2～4的任意一项所述的化学反应用药盒中，上述凸部及上述凹部形成钩状。
技术方案6的发明的特征在于，在技术方案2～4的任意一项所述的化学反应用药盒中，上述凸部及上述凹部形成带状。
技术方案7的发明的特征在于，在技术方案2所述的发明中，上述下层弹性体和上述基板可以相互分离。
技术方案8的发明的特征在于，在技术方案2所述的发明中，上述下层弹性体和上述基板通过二色成型而接合。
技术方案9的发明是一种化学反应用药盒的使用方法，该化学反应用药盒至少一部分由弹性体形成，在内部具有收容溶液的多个室及连结多个室的流路，通过从外部向上述弹性体施加外力，使位于上述室及流路中的溶液移动或阻止其移动，
其特征在于，
上述弹性体由上下层叠的至少二层构造构成，在上层弹性体和下层弹性体之间设置上述多个室及流路，
使该弹性体与硬质的基板表面接合，
在实施溶液的化学反应后，废弃上述弹性体部分，重复利用上述基板。
发明的效果
根据本发明，由于在上层弹性体和下层弹性体之间设置多个室及流路，所以溶液相对于上层弹性体及下层弹性体的粘附性或渗透性相同，可以良好地进行送液。
另外，在下层弹性体和硬质的基板接合时可以容易地进行定位及固定，并且可靠地进行固定。另外，在向弹性体的上表面施加外力而使位于室及流路中的溶液移动的情况下，能够可靠地且顺利地送液，而不会产生溶液积存。
附图说明
图1(a)是化学反应用药盒1的斜视图，(b)是化学反应用药盒1的俯视图，(c)是沿剖断线I-I剖开化学反应用药盒1时的向视剖面图。
图2是沿剖断线II-II剖开化学反应用药盒1时的向视剖面图，(a)是二层的弹性体11、12与基板13接合前的状态，(b)是二层的弹性体11、12与基板13接合后的状态。
图3(a)是下层弹性体12的仰视图，(b)是基板13的俯视图。
图4(a)～(c)是表示滚柱14的动作的化学反应用装置100的俯视图，(d)是沿剖断线IV-IV剖开时的向视剖面图。
图5是沿剖断线II-II剖开化学反应用药盒3时的向视剖面图，(a)是二层的弹性体31、32与基板33接合前的状态，(b)是二层的弹性体31、32与基板33接合后的状态。
图6是沿剖断线II-II剖开化学反应用药盒4时的向视剖面图，(a)是二层的弹性体41、42与基板43接合前的状态，(b)是二层的弹性体41、42与基板43接合后的状态。
图7(a)是表示化学反应用药盒5中的二层的弹性体51、52和基板53接合前的状态的斜视图，(b)是(a)中的下层弹性体52的仰视图，(c)是表示下层弹性体62的变形例的仰视图。
具体实施方式
下面，基于附图说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
图1(a)是化学反应用药盒1的斜视图，(b)是化学反应用药盒1的俯视图，(c)是沿剖断线I-I剖开化学反应用药盒1时的向视剖面图，图2是沿剖断线II-II剖开化学反应用药盒1时的向视剖面图，图2(a)是二层的弹性体11、12与基板13接合前的状态，(b)是二层的弹性体11、12与基板13接合后的状态。图3(a)是下层弹性体12的仰视图，(b)是基板13的俯视图，图4(a)～(c)是表示滚柱14的动作的化学反应用装置100的俯视图，(d)是沿剖断线IV-IV剖开时的向视剖面图。
如图1～图4所示，化学反应用装置100具有：药盒1，其在基板13上层叠两层弹性体11、12，并在这二层的弹性体(以下称为上层弹性体11、下层弹性体12)之间，形成收容溶液的多个室21～25及连结这些室21～25的流路26～29；以及滚柱14，其通过一边与弹性体11的上表面接触一边进行移动，向弹性体11、12施加外力而局部地封堵流路26～29或室21～25、或者这两者，使位于被封堵的流路26～29或室21～25中的溶液X、Y移动。
如图1所示，上层弹性体11及下层弹性体12，由具有弹性的PDMS(聚二甲基硅氧烷)等硅氧橡胶或高分子材料以气密状构成，形成与基板13相同尺寸的长方形平板状。此外，上层弹性体11和下层弹性体12除了橡胶之外，也可以使用粘弹性体或塑性体。在上层弹性体11的与下层弹性体12的接触面即下表面上，形成溶液用的多个凹部，其可以分别向上表面侧凹陷而膨胀，这多个凹部成为：用于注入溶液的注入用的注入室21、22；使注入室21、22内的溶液反应的反应部用的反应室23；以及将在反应室23中反应后的溶液分注的分注用的分注室24、25。另外，在上层弹性体11的下表面形成：流路26、27，其使注入室21、22与反应室23分别相连；以及流路28、29，其使反应室23与分注室24、25分别相连。注入室21、22和分注室24、25在俯视时呈圆形，反应室23在俯视时呈椭圆形。并且，在上层弹性体11的下表面，除了注入室21、22、反应室23及分注室24、25、流路26～29之外的粘结区域，与下层弹性体12的上表面粘结。由此，注入室21、22、反应室23、分注室24、25及流路26～29由上层弹性体11和下层弹性体12密闭，成为防止后述的溶液X、Y、Z向外部泄漏的构造。
如图2及图3所示，在下层弹性体12的下表面，形成向下方凸出而与基板13嵌合的2个凸部121、122。这些凸部121、122分别在下层弹性体12的长度方向两端部的宽度方向中心位置上形成。各凸部121、122呈圆柱状，与在基板13的上表面的与两个凸部121、122对应的位置上形成的相同形状的凹部131、132分别嵌合。在仅固定1点的情况下，药盒1会相对于基板13旋转，但通过如上述固定2点，就无法在由R和θ确定的二维方向上移动。其结果，能够在定位下层弹性体12和基板13的同时进行二者的固定。
基板13为了抵抗来自上层弹性体11及下层弹性体12的外力，由硬质的材料、例如金属或树脂等构成，形成用于定位及维持形状的长方形的平板状。在基板13上表面的长度方向两端部的、与凸部121、122对应的位置上分别形成凹部131、132。这些凹部131、132贯穿基板13的上表面及下表面，凹部131、132的直径d2形成为比凸部121、122的直径d1小。由于凸部121、122由弹性材料构成，所以在嵌合在凹部131、132内时，会与凹部131、132紧贴而将基板13和下层弹性体12固定。另外，由于如上所述，凸部121、122和凹部131、132之间利用凸部121、122的弹性力而嵌入，所以可以相互分离。
如图4所示，滚柱14通过一边与弹性体11的上表面接触一边进行移动，向上层弹性体11施加外力而局部地封堵流路26～29或室21～25、或者这两者，使位于被封堵的流路26～29或室21～25中的溶液X、Y移动。另外，虽未图示，但具有：导轨及滑块等致动器，其驱动滚柱14而使其沿药盒1的长度方向移动；以及驱动源，其驱动致动器。
滚柱14例如是长条的圆柱状，沿药盒1的宽度方向延伸，滚柱14一边与上层弹性体11的上表面接触一边移动。导轨沿药盒1的长度方向延伸，滑块设置为可沿导轨自由移动，滚柱14固定在滑块上。由此，通过滑块沿导轨移动，滚柱14也沿导轨移动，按压药盒1的上表面，从而进行送液。作为致动器的驱动源，例如可以举出由电力、机械力、气压或液压等进行驱动的部件。
下面，说明化学反应用装置100中的送液动作。
首先，预先将溶液X和溶液Y分别注入在药盒1上形成的注入室21、22中。注入例如如图1(c)所示，直接由注射器20向上层弹性体11中的注入室21、22内注入。
图4(a)表示注入溶液X、Y后，送液前的状态，滚柱14位于上层弹性体1的上表面左端部，滚柱14的下表面与上层弹性体11的上表面接触而挤压上层弹性体11。在该状态下滚柱14沿上层弹性体11的上表面从左侧向右侧移动。此时，利用滚柱14的下表面，一边挤压上层弹性体11的上表面，一边将收容在注入室21、22中的溶液X、Y向右方推出，通过流路26、27而移动至反应室23。
如图4(b)所示，滚柱14继续沿上层弹性体11的上表面向右侧移动。该情况下也是利用滚柱14的下表面，一边挤压上层弹性体11的上表面，一边将位于流路26、27及反应室23的溶液向右方推出。并且，在滚柱14移动至反应室23时，送至反应室23内的溶液X、Y混合而进行反应。这里所说的反应，是指例如混合、合成、溶解、分离等。另外，通过这样利用药盒1，能够检验例如二噁英或DNA等。另外，此时滚柱14在上层弹性体11的上表面进行按压，由此能够防止被输送的溶液的逆流。
在反应室23中进行反应的反应后的溶液Z，之后如图4(c)、(d)所示，通过滚柱14的移动而从流路28、29向分注室24、25移动。
如上所述，根据实施方式1，由于形成上层弹性体11和下层弹性体12的二层构造，在上层弹性体11和下层弹性体12之间，设置多个室21～25及连结多个室21～25的流路26～29，所以溶液相对于上层弹性体11及下层弹性体12的粘附性或渗透性相同，可以良好地进行送液。
另外，由于硬质的基板13与下层弹性体12的下表面通过凸部121、122和凹部131、132之间的嵌合而接合，所以在下层弹性体12和基板13接合时，可以容易地定位及固定，并且可以可靠地固定。另外，在向上层弹性体11的上表面施加外力而使位于室21～25或流路26～29中的溶液移动的情况下，能够可靠且容易地进行移动，而不会产生溶液积存。由于药盒1因上层弹性体11及下层弹性体12而容易变形，所以为了确定药盒1和滚柱14的相对位置，该位置固定非常重要。
由于凸部121、122的直径d1比凹部131、132的直径d2大，凸部121、122和凹部131、132之间通过弹性变形力固定，所以凸部121、122和凹部131、132之间的紧贴性变高，使凸部121、122和凹部131、132之间的嵌合更加牢固。由于下层弹性体12和基板13之间可以相互分离，所以能够重复利用，另外，能够将下层弹性体12和基板13分别进行废弃，从保护环境角度来说特别优选。
(实施方式2)
图5是与图2相同地沿剖断线II-II剖开化学反应用药盒3时的向视剖面图，(a)是二层的弹性体31、32与基板33接合前的状态，(b)是二层的弹性体31、32与基板33接合后的状态。
实施方式2的下层弹性体32的凸部321、322和基板33的凹部331、332的形状与实施方式1不同，由于除此之外与实施方式1相同，所以仅说明不同点。
如图5所示，下层弹性体32的凸部321、322由以下部分构成：棒状部321a、322a，其向下方突出；以及侧面观察为横向长的椭圆形的椭圆部321b、322b，其形成于棒状部321a、322a的前端。由于椭圆部321b、322b由弹性材料构成，所以会沿横向收缩。
基板33的凹部331、332成为贯穿基板33的上下表面而形成的圆柱形。凹部331、332的横向宽度d4比椭圆部321b、322b的横向宽度d3小，而且比棒状部321a、322a的横向宽度大。通过使椭圆部321b、322b的横向宽度d3比凹部331、332的横向宽度d4大，能够利用椭圆部321b、322b的弹性力，在凹部331、332内紧贴而牢固地固定。
如上所述，根据实施方式2，当然可以得到与实施方式1相同的效果，凸部321、322在下层弹性体32的长度方向两端部的宽度方向中心位置上形成，凹部331、332分别在基板33的长度方向两端部的与凸部321、322相对的位置上形成，这些凸部321、322和凹部331、332相互嵌合。
(实施方式3)
图6是与图2相同地沿剖断线II-II剖开化学反应用药盒4时的向视剖面图，(a)是二层的弹性体41、42与基板43接合前的状态，(b)是二层的弹性体41、42与基板43接合后的状态。
实施方式3的下层弹性体42的凸部421、422和基板43的凹部431、432的形状与实施方式1不同，由于除此之外与实施方式1相同，所以仅说明不同点。
如图6所示，下层弹性体42的凸部421、422向下方凸出而成为具有侧凹(undercut)形状的钩状。具体地说，其侧视形状为具有向下方扩展的斜面421a、422a的大致梯形。由于凸部421、422由弹性材料构成，所以会在横向及纵向上收缩。
基板43的凹部431、432，在基板43上表面的与凸部421、422对应的位置，向下方凹下地形成，凹部431、423并不贯穿基板43的下表面。凹部431、432形成与凸部421、422形状相同的侧凹形状，凹部431、432的开口侧的横向宽度d6比凸部421、422的底部侧的横向宽度d5小。由于使凸部421、422的横向宽度d5比凹部431、432的横向宽度d6大，所以能够利用凸部421、422的弹性力在凹部431、432内紧贴而牢固地固定。另外，如果使凸部421、422的高度h1比凹部431、432的深度h2短，则在厚度方向(纵向)上也可以利用弹性力。
如上所示，根据实施方式3，当然可以得到与实施方式1相同的效果，通过使凸部421、422及凹部431、432成为侧凹形状，能够使凸部421、422和凹部431、432之间的嵌合难以拔出而变得牢固。另外，凸部421、422在下层弹性体42的长度方向两端部的宽度方向中心位置上形成钩状，凹部431、432在基板43的长度方向两端部的与凸部421、422相对的位置上分别形成钩状，由于这些凸部421、422和凹部431、432相互嵌合，所以能够使下层弹性体42和基板43的R和θ固定，在定位的同时进行两者的固定。
(实施方式4)
图7(a)是表示化学反应用药盒5中的二层的弹性体51、52和基板53接合前的状态的斜视图，(b)是(a)中的下层弹性体52的仰视图。
实施方式4的下层弹性体52的凸部521、522和基板53的凹部531、532的形状与实施方式1不同，由于除此之外与实施方式1相同，所以仅说明不同点。
如图7(a)、(b)所示，下层弹性体52的凸部521、522向下方凸出而形成具有侧凹形状的带状。具体地说，其侧视形状为具有向下方扩展的斜面521a、522a的大致梯形。该凸部521、522在下层弹性体52的长度方向两端部，沿宽度方向延伸而形成。由于凸部521、522由弹性材料构成，所以会沿横向收缩。
基板53的凹部531、532在基板53的上表面的与凸部531、522对应的位置向下方凹下，沿基板的宽度方向延伸而形成，凹部531、532并不贯穿基板53的下表面。凹部531、532形成与凸部521、522形状相同的侧凹形状，凹部531、532的开口侧的横向宽度d8比凸部521、522的底部侧的横向宽度d7小。通过使凸部521、522的横向宽度d7比凹部531、532的横向宽度d8大，可以利用凸部521、522的弹性力在凹部531、532内紧贴而牢固地固定。
如上所示，根据实施方式4，当然可以得到与实施方式1相同的效果，通过使凸部521、522及凹部531、532成为侧凹形状，能够使凸部521、522和凹部531、532之间的嵌合难以拔出，从而变得牢固。另外，由于凸部521、522在下层弹性体52的长度方向两端部，沿宽度方向延伸而形成带状，凹部531、532在基板43的长度方向两端部，与凸部421、422相对而形成沿宽度方向延伸的带状，所以在使凸部521、522和凹部531、532相互嵌合时，凸部521、522和凹部531、532之间的接触面积变大，固定力增加。由此，即使在通过从外部向上层弹性体51施加外力而使位于室及流路中的溶液移动的情况下，也能够将二层的弹性体51、52定位在基板53上，而不会偏移，从而送液变得顺利。
此外，本发明并不限定为上述实施方式，可以在不脱离主旨范围内进行适当变更。
例如，在上述实施方式3及4中，也可以通过二色成型法将下层弹性体42、52和基板43、53接合。通过进行二色成型，能够在形成下层弹性体42、52和基板43、53的同时一次进行接合，能够节省施工工时。
另外，在上述实施方式4中，凸部521、522在下层弹性体52的长度方向两端部沿宽度方向延伸而分别形成两条，凹部531、532也与其对应而在基板53的长度方向两端部，沿宽度方向延伸而分别形成两条，但例如也可以图7(c)所示，在下层弹性体62的长度方向一端部沿宽度方向延伸而形成一条凸部621，另外沿长度方向延长而形成一条凸部622。此外，虽然未图示，但也可以同样地在与凸部621、622对应的基板的上表面分别形成凹部。另外，虽然未图示，但也可以形成大于或等于两条的凸部及凹部。通过以带状形成凸部521、522及凹部531、532，能够固定药盒5的长度方向及宽度方向，同时可以防止基板53和下层弹性体52之间的卷曲。
另外，在实施方式1～4中，可以适当地变更凸部121、122、321、322、421、422、521、522及凹部131、132、331、332、431、432、531、532的个数及位置。此外，凸部121、122、321、322、421、422、521、522及凹部131、132、331、332、431、432、531、532的形状并不限定于上述形状，只要是能够相互嵌合、分离的形状，可以进行适当的变更。
另外，在下层弹性体12、32、42、52上形成凸部121、122、321、322、421、422、521、522，在基板13、33、43、53上形成凹部131、132、331、332、431、432、531、532，但也可以相反地，在下层弹性体上形成凹部，在基板上形成凸部。
此外，在实施方式1～4中，弹性体为上层弹性体11、31、41、51和下层弹性体12、32、42、52的二层构造，但也可以是三层或三层以上的构造。
另外，弹性体11、12和基板13之间也可以通过粘结而固定。在此情况下，分割变得困难，但由于对内部液体来说由相同材质形成的流路，所以能够改善溶液的粘附性或渗透性的问题。

Claims (9)

1.一种化学反应用药盒，其至少一部分由弹性体形成，在内部具有收容溶液的多个室及连结多个室的流路，通过从外部向上述弹性体施加外力，使位于上述室及流路中的溶液移动或阻止其移动，
其特征在于，
上述弹性体由上下层叠的至少二层构造构成，在上层弹性体和下层弹性体之间设置上述多个室及流路，
该弹性体与硬质的基板表面接合。
2.一种化学反应用药盒，其至少一部分由弹性体形成，在内部具有收容溶液的多个室及连结多个室的流路，通过从外部向上述弹性体施加外力，使位于上述室及流路中的溶液移动或阻止其移动，
其特征在于，
上述弹性体由上下层叠的至少二层构造构成，在上层弹性体和下层弹性体之间设置上述多个室及流路，
在上述下层弹性体的下表面接合比上述弹性体硬的基板，该接合通过下述的凹部和凸部之间嵌合进行，该凹部形成于上述下层弹性体的下表面和上述基板的上表面之中的一个上，该凸部形成于另一个上。
3.根据权利要求2所述的化学反应用药盒，其特征在于，
上述凸部的直径比上述凹部大，在将上述凸部嵌合在上述凹部中时，利用弹性变形力固定上述凸部和上述凹部。
4.根据权利要求2所述的化学反应用药盒，其特征在于，
上述凸部及上述凹部形成侧凹形状。
5.根据权利要求2至4中任意一项所述的化学反应用药盒，其特征在于，
上述凸部及上述凹部形成钩状。
6.根据权利要求2至4中任意一项所述的化学反应用药盒，其特征在于，
上述凸部及上述凹部形成带状。
7.根据权利要求2所述的化学反应用药盒，其特征在于，
上述下层弹性体和上述基板可以相互分离。
8.根据权利要求2所述的化学反应用药盒，其特征在于，
上述下层弹性体和上述基板通过二色成型而接合。
9.一种化学反应用药盒的使用方法，该化学反应用药盒至少一部分由弹性体形成，在内部具有收容溶液的多个室及连结多个室的流路，通过从外部向上述弹性体施加外力，使位于上述室及流路中的溶液移动或阻止其移动，
其特征在于，
上述弹性体由上下层叠的至少二层构造构成，在上层弹性体和下层弹性体之间设置上述多个室及流路，
使该弹性体与硬质的基板表面接合，
在实施溶液的化学反应后，废弃上述弹性体部分，重复利用上述基板。
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