CN108139419B - 纳米流体设备以及化学分析装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种纳米流体设备，其具备第一基板和第二基板，所述第一基板在一个面上具有纳米尺度的槽，所述第二基板是对第二基板与该第一基板彼此相对的一个面之间进行接合而一体化设置，并且与前述第一基板的槽共同形成纳米流路，其中，前述第一基板或前述第二基板中的任一者，在俯视时与前述纳米流路重叠的位置的一部分中至少具有薄壁部，前述薄壁部通过按压而产生变形，由此来打开/关闭前述纳米流路。

Description

纳米流体设备以及化学分析装置
技术领域
本发明涉及纳米流体设备以及化学分析装置。
背景技术
一直以来，微尺度的微小空间作为能实现混合/反应时间的短缩化、试样/试药量的大幅度降低、小型设备化等的手段，被期望应用于诊断/分析等领域。例如，已经知道有一种在几厘米方形的玻璃基板(微芯片)上形成由深度数百微米以下的槽构成的微通道(微流路)而将化学体系集成化的设备。
用于将化学体系集成化的一类重要设备是能控制流体的阀等设备。通过在设备中组装阀，从而能够规定微通道内流动的流体的流动方向或者能够控制流体的流动本身。
例如，在非专利文献1中记载了一种利用作为柔性聚合物的二甲基聚硅氧烷(PDMS)的形状变化来打开/关闭微流路的设备。
而且，例如，在专利文献1中还记载了一种设置有微尺度的阀的流体控制设备，该微尺度的阀使用设计有中空部的玻璃基板并能通过改变中空部的容积来控制流体。
另外，近年来已经从微尺度的微小空间进一步迈向尺度变得更小的纳米尺度的微小空间的研究。
与单细胞相比，纳米尺度的微小空间绝对小，因此被期待用作单细胞分析设备。例如，对于尺寸在几十微米的一个细胞中的蛋白质等，通过在比其绝对小的几十～几百nm的扩展纳米空间进行分析，从而使至今以多个细胞平均的方式不能阐明的各细胞固有的功能解析成为可能。而且，例如，有望能进行通过初期产生的一个癌细胞进行癌诊断等。
另外，使用纳米尺度的微小空间的设备还有望成为超高灵敏度的分析工具。
如此地通过利用扩展纳米空间，能够实现高灵敏度、高速色谱、单分子、可数个分子(可数清的程度的分子)的免疫测定等。
在表面的影响占支配地位的纳米尺度的微小空间内，与微尺度的微小空间相比，溶液物性表现出特异性。因此，利用该特异的溶液物性制成的新设备备受关注。
对于这样的利用了几十～几百nm的扩展纳米空间制成的新颖的功能设备而言，也需要控制纳米通道内流动的流体。例如，在非专利文献2中记载了一种在纳米流路内设置疎水部和亲水部而利用两者的界面的拉普拉斯压力而成的截止阀。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-29327号公报。
非专利文献
非专利文献1：Marc A.Unger et al.,Science,Vol.288,p113-116,2000。
非专利文献2：K.Mawatari et al.,Anal.Chem,2012,84,10812-10816。
发明内容
发明要解决的课题
但是，能对纳米尺寸的流路进行自由打开/关闭地进行控制的纳米流体设备尚未实现。
例如，在非专利文献1中记载的柔性PDMS等即使能够制作纳米尺寸的流路，却难以发挥作为对该流路进行自由打开/关闭地控制的阀的功能。
纳米尺寸的流路较微尺寸的流路更狭窄。因此，流路内承受的内压较高，需要在进行流路的打开/关闭时增强按压压力。然而，若作为构成流路的材质使用柔性的PDMS等时，施加内压会使PDMS变形，不再能维持设计的纳米流路的形状。而且，按压时的变形过大，还会有PDMS彼此间发生吸附的情况，不能维持纳米流路。也就是说，作为打开/关闭纳米流路的纳米流体设备使用PDMS等柔性部件，无法获得足够的效果。而且，还存在的问题是，作为构成流路的材质使用PDMS等而成的纳米流体设备不能用于有机系的化学工艺。
另外，例如，在专利文献1中所记载的流体控制设备中所用的隔膜型的阀结构的尺寸不能缩小到纳米尺度。专利文献1的隔膜型阀通过在玻璃内形成中空部并改变中空部的容积来控制流体的流动。能通过控制在玻璃中设置的中空部的孔径在几十微米～几百微米左右。即，若要将中空部应用于纳米尺度的流路的话，因孔径过大而不能作为阀发挥适当的功能。而且，可以考虑通过使用聚焦离子束(FIB)将束直径聚集成几纳米至几百nm来设置通孔，而通过FIB加工不能形成贯穿玻璃程度的孔。
另一方面，虽然在非专利文献1中记载的利用了拉普拉斯压力的截止阀能控制纳米尺寸的流路的流动，但是利用了拉普拉斯压力的截止阀是以由液体的表面张力产生的拉普拉斯压力作为阈值来控制流体。因此，只能控制一次流体的流动，难以多次地自由控制流体的流动。
本发明是鉴于上述事项而完成的，目的是提供一种设置有能打开/关闭纳米流路的阀的纳米流体设备。另一个目的是提供一种用这些纳米流体设备而成的化学分析装置。
解决课题的技术方案
为了解决上述课题，本发明采用以下技术方案。
(1)本发明的一种方案的纳米流体设备，其具备第一基板和第二基板，所述第一基板在一个面上具有纳米尺度的槽，所述第二基板是对第二基板与该第一基板彼此相对的一个面之间进行接合而一体化设置，并且与所述第一基板的槽共同形成纳米流路，其中，所述第一基板或所述第二基板中的任一者，在俯视时与所述纳米流路重叠的位置的一部分中至少具有薄壁部，所述薄壁部通过按压而产生变形，由此来打开/关闭所述纳米流路。
(2)上述(1)所述的纳米流体设备，其中，所述薄壁部的厚度可以是10mm以下。
(3)上述(1)或(2)所述的纳米流体设备，其中，所述薄壁部在纳米流路延伸的方向上的宽度可以是2μm～100μm。
(4)上述(1)～(3)中任一项所述的纳米流体设备，其中，由所述第一基板和所述第二基板构成的所述纳米流路可以具有流路部和阀动作区域，所述流路部在一个方向上延伸，所述阀动作区域被设置在俯视时与所述薄壁部重叠的位置并且比所述纳米流路的宽度宽。
(5)上述(1)～(4)中任一项所述的纳米流体设备，其中，前述第一基板和前述第二基板中的不具备前述薄壁部的一者的基板，在与前述薄壁部相对的前述纳米流路内的位置，可以具有与变形后的薄壁部相抵的突起部。
(6)上述(1)～(5)中任一项所述的纳米流体设备，其中，前述第一基板和前述第二基板中的不具备前述薄壁部的一者的基板，在与前述薄壁部相对的前述纳米流路内的位置可以具有与变形后的薄壁部的形状相配合的凹部。
(7)上述(1)～(6)中任一项所述的纳米流体设备，其中，可以具有进行前述按压的按压机构。
(8)本发明的一种方案的化学分析装置，其中，其具备上述(1)～(7)中任一项所述的纳米流体设备。
(8)本发明的一种方案的化学分析装置，其中，其具备上述(1)～(7)中任一项所述的纳米流体设备和2个以上的微流路设备，所述2个以上的微流路设备具有微尺度的微流路，所述微尺度的微流路以夹着该纳米流体设备的方式被配置，所述纳米流体设备和所述2个以上的微流路设备各自通过所述纳米流路与所述微流路之间的连通而被连结在一起，能够通过所述纳米流体设备进行化学分析。
发明的效果
基于本发明的一种方案的纳米流体设备，能够自如地打开/关闭纳米流路，能够控制在纳米流路内流动的流体。
附图说明
图1是示意性表示本发明的一实施方式的纳米流体设备的立体示意图。
图2是示意性表示切断本发明的一种方案的纳米流体设备形成的剖面(图1的A-A面)的图。
图3是本发明的一种方案的纳米流体设备的俯视示意图。
图4是用于说明本发明的一种方案的纳米流体设备的功能的剖面示意图。
图5是示意性表示切断本发明的一种方案的纳米流体设备形成的剖面的变形例的图。
图6是示意性表示切断本发明的一种方案的纳米流体设备形成的剖面的变形例的图。
图7是示意性表示切断本发明的一种方案的纳米流体设备形成的剖面的变形例的图。
图8是示意性表示切断本发明的一种方案的纳米流体设备形成的剖面的变形例的图。
图9是本发明的一种方案的纳米流体设备的俯视示意图。
图10是用于说明本发明的一种方案的纳米流体设备的功能的剖面示意图。
图11是本发明的一种方案的化学分析装置的立体示意图。
图12是向实施例1的流体设备注入荧光溶液在致动器动作而打开/关闭纳米流路前后的显微镜图像，图12(a)是未按压致动器的状态的显微镜图像，图12(b)是按压致动器后的状态的显微镜图像。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的构成进行说明。以下的说明中所用的附图，有时为了便于弄清楚特征而方便起见放大示出了作为特征的部分，各构成要素的尺寸比例等不一定与实际的相同。在以下的说明中列举的材料、尺寸等是一个示例，本发明不限于这些示例，在不改变其要点的范围内能够适当改变来实施。
(纳米流体设备)
图1是本发明的一种方案的纳米流体设备的立体示意图。纳米流体设备10由有槽1a的第一基板1和与第一基板1接合的第二基板2构成。纳米流体设备10在使用状态下，纳米流体设备10设置有对纳米流体设备10的规定部位进行按压的致动器(按压机构)3。
纳米流体设备10具有通过第一基板1与第二基板2的接合而形成的纳米流路C。纳米流路C是通过第一基板1的槽1a与第二基板2的一个面而形成的。
图2是示意性表示切断本发明的一种方案的纳米流体设备形成的剖面(图1的A-A面)的图。如图2所示，被致动器3按压的那侧的第二基板2上设有薄壁部2A。在图2的纳米流体设备10中，第二基板2整体被薄化而成为薄壁部2A。薄壁部2A是在致动器3的按压作用下变形的部分，是阀的动作部。
在未设置薄壁部2A的第一基板1的与薄壁部2A相对的位置设有突起部1A。通过在致动器3的按压作用下变形后的薄壁部2A与突起部1A紧贴，以使纳米流路C被堵塞。即，在纳米流体设备10中，在致动器3的按压作用下能够打开/关闭纳米流路C。
薄壁部2A的厚度根据按压的压力及第二基板2的硬度等而有所不同。只要在致动器3的按压作用下薄壁部2A与突起部1A紧贴所需的必要的动作量充分小，那么薄壁部2A的厚度可以在10mm左右，但是优选薄壁部2A的厚度为100μm以下，更优选为10μm以下。进而优选薄壁部2A的厚度为100nm以上。
只要薄壁部2A在该厚度的范围内，薄壁部2A就能在按压作用下变形而不断裂。
向薄壁部2A按压致动器3的压力根据构成纳米流体设备的材料的杨氏模量、厚度、按压部位的面积等而有所变化。但是，需要以纳米流路内的内压以上的按压进行压按，优选为106Pa以上，更优选为107Pa以上，进一步优选为109Pa以上。
图3是本发明的一种方案的纳米流体设备的俯视示意图。图3所示的纳米流体设备10中设置的纳米流路C具有流路部C1和存储部C2。流路部C1是流体从供给侧向排出侧流动的通路。在致动器3的按压作用下流体被拦截时，存储部C2存储流体。存储部C2也是作为阀的动作部的薄壁部2A能动作的动作区域。通过具有存储部C2，能够避免拦截流体的过程中流路阻抗急剧变大。
纳米流路C是深度或宽度的至少一者是扩展纳米尺寸。扩展纳米尺寸是指达到10nm～1000nm的尺寸。扩展纳米尺寸比尺寸为几十微米的一个细胞中的蛋白质小。因此，能够使各个细胞分别分离来流动通过。而且，纳米流路C的空间体积为飞升(femtoliter)至阿升(attoliter)，极其小，能够使要供给纳米流路C的液量成为极少的量。
纳米流路C中的流路部C1的深度Dc优选为10nm～1000nm，更优选为100nm～600nm，进一步优选为300nm～500nm。进而优选流路部C1的宽度Wc是10nm～1000nm，更优选为500nm～1000nm，进一步优选为700nm～900nm。只要流路部C1在该范围内，就能够以良好的加工精度来加工流路部C1，并且能够防止很多细胞一次性流入流路部C1。
纳米流路C的存储部C2的体积优选为皮升(picoliter)以下，优选，使其满足以下关系式(1)。
数学式1
Figure GDA0002691933430000071
当存储部C2的体积相对于从扩展纳米尺寸的纳米流路C1供给的流体的体积而言极其大时，流入存储部C2的溶液不能填满存储部C2而产生死区。其结果是，产生虽然纳米流路C没有被堵塞而流体却未流动通向纳米流路C的排出侧的情况，对纳米流体设备10的流体的控制性下降。
如上所述地，纳米流路C是扩展纳米尺寸。也就是说，流路内流动的流体的体积是飞升至阿升。只要存储部C2的体积在皮升以下，就能够防止存储部C2产生死区而流体滞留在存储部C2的情况。
另外，式(1)示出更不易产生死区的条件。式(1)的分子表示存储部C2的体积。而式(1)的分母表示从存储部C2与流路部C1的接界处开始至仅从流路部C1侧离开存储部C2的宽度Wv的区域内的流路部C1的体积。即分母表示流体流动通过纳米流路C的过程中流入存储部C2的液量的大概体积。当存储部C2的体积相对于该流入量过大时，容易产生死区。为了避免产生死区并防止在存储部C2产生流体对流，所以优选式(1)的左边小于10，更优选为小于5，进一步优选为小于3。
能够以存储部C2的体积满足上述关系的方式适宜设定存储部C2的深度Dv及宽度Wv。
存储部C2的深度优选为10nm～1000nm，更优选为20nm～300nm，进一步优选为50nm～200nm。
存储部C2的深度较深时，薄壁部2A的形状位移量会变大。此情况下，需要增强对薄壁部2A的按压，导致薄壁部2A容易断裂。而存储部C2的深度过浅时，易于受到玻璃的表面粗糙度的影响。玻璃的表面状态会使对流体的控制性下降。
存储部C2的宽度Wv能够根据存储部C2的深度Dv和存储部C2的体积的条件推算出来。具体而言，存储部C2的宽度Wv优选为2μm～100μm，更优选为10μm～50μm，进一步优选为20～40μm。只要存储部C2的宽度Wv在该范围内，就能够避免存储部C2内形成死区。另外，存储部C2的宽度优选为与薄壁部2A的在纳米流路C延伸方向上的宽度保持一致。
进而，以上基于从存储部C2的体积的观点定义了存储部C2的深度Dv及宽度Wv的优选范围。另一方面，从存储部C2作为阀的动作部的动作区域的观点出发，也能够确定存储部(动作区域)C2的深度Dv及宽度Wv的优选的范围。
为了使作为阀的动作部的薄壁部2A被按压时的薄壁部(阀动作部)2A的曲率较小，优选存储部(动作区域)C2的宽度Wv较宽。具体而言，存储部(动作区域)C2的宽度Wv优选为2μm以上，更优选为10μm以上。
进而为了使按压时的薄壁部(阀动作部)2A的形状位移量较小，优选存储部(动作区域)C2的深度Dv较浅。具体而言，存储部(动作区域)C2的深度Dv优选为10nm以上，更优选为1μm以下。
第一基板1及第二基板2所用的材料，只要是具有能形成纳米流路C并能维持形状的刚性的材料，则无特殊要求。作为能形成纳米流路C并能维持形状的刚性，例如，优选杨氏模量为107Pa以上，更优选为杨氏模量为109Pa以上，进一步优选杨氏模量为1010以上。
具体而言，第一基板1以及第二基板2能够使用玻璃、硅、陶瓷、亚克力(アクリル)、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚缩醛(POM)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PET)等。例如玻璃、硅、陶瓷的杨氏模量为1010～1011Pa，例如亚克力、聚碳酸酯的杨氏模量为106Pa。PDMS的杨氏模量为106Pa且是柔性。不优选柔性材料，因为考虑到其会在流路内流动的流体的内压作用下变形。
进而若考虑在有机系的化学工艺中的应用的话，优选使用玻璃、硅、陶瓷等无机系材料。从纳米流体设备10的制造难易度的观点出发，优选使用玻璃、硅等。这些材料能够通过后述的低温接合形成纳米流路C。
图4是用于说明本发明的一种方案的纳米流体设备的功能的剖面示意图。如图4的左侧的图所示，在未对第二基板2按压致动器3的情况下，因为纳米流路C处于打开状态，所以流体流动通过纳米流路C内。
与此相对，如图4的右侧的图所示，当对第二基板2按压致动器3时，第二基板2的薄壁部2A变形。变形后的薄壁部2A与第一基板1的突起部1A紧贴，使得纳米流路C关闭而阻碍纳米流路C内的流体流动。
纳米流路C在打开/关闭前后的流路阻抗的变化率优选为10倍以上，更优选为30倍以上，进一步优选为50倍以上。流路阻抗较大表明流体不易在纳米流路C内流动，反之，流路阻抗较小则表明流体容易在纳米流路C内流动。
即，流路阻抗的变化率较大表示在纳米流路C关闭的状态下流体难以流动而在纳米流路C打开的状态下流体容易流动。只要流路阻抗的变化率在上述范围内，在打开纳米流路C的同时流体就能向排出侧流动，能够提高纳米流体设备10的响应性能。
如上所述地，本发明的一种方案的纳米流体设备10通过利用致动器3进行按压或终止按压，从而能够自如地打开/关闭纳米流路C。
曾经认为在构成流路的基材的刚性较高的情况下不可能通过由致动器3等产生的机械力进行流路的打开/关闭。这是因为刚性高的基材相对按压产生的位移量较少。因此，一般在微流路等中使用刚性较低的PDMS等。
另一方面，为了形成纳米流路C，由于加工精度的关系则需要刚性高的基材。即，还没有机械地打开/关闭流路的报道。但是，本发明的一种方案的纳米流体设备10是纳米流路C自身是扩展纳米尺寸，是极小的流路，就算使用刚性高的基材也能够取得足够的位移量。其结果是，本发明的一种方案的纳米流体设备10在机械力的作用下能够自如地打开/关闭纳米流路C。
以上，参照附图说明了本发明的一实施方式的纳米流体设备10，但是在不改变本发明的要点的范围内，能够对各个构成增加各种变形。
例如，如图5所示的纳米流体设备11，也可以不在第一基板1上设置突起部，而使纳米流路C的深度保持固定。而且其构成也可以不设置图3中的纳米流路C的存储部C2。即，其构成也可以是在向一个方向上延伸的纳米流路C上配置致动器3来进行按压。基于这样的构成，能够容易地进行纳米流路C的加工。
另外，如图6所示的纳米流体设备12那样，其构成也可以是第二基板2的薄壁部2A仅设置在被致动器3按压接触的部分。由此，通过仅对第二基板2中的在按压作用下发生形状位移的必要部分进行薄壁化而使其它部分较厚，从而就算向纳米流体设备12施加外力，也能够避免纳米流体设备12发生破损。
此情况下，第二基板2上设置的薄壁部2A的宽度(纳米流路延伸方向的宽度)优选为2～100μm。通过使薄壁部2A的宽度在该范围内，能够仅在被致动器3按压的部分设置薄壁部2A，能够进一步抑制纳米流体设备12发生破损。
另外，在图1中，仅在第一基板1上设置了槽1a，但是如图7所示的纳米流体设备13那样，在第二基板2上也可以设置与槽1a相对应的槽2a。此情况下，由第一基板1的槽1a与第二基板2的槽2a形成纳米流路C。
另外，在图2中，图示的是致动器3配置在第二基板2侧的示例，但是如图8所示的纳米流体设备14那样，其构成也可以是致动器3按压第一基板1。此情况下，第一基板1的被致动器3按压的部分需要变形，所以成为薄壁部1B。第一基板1的薄壁部1B以外的部分可以比薄壁部1B更薄也可以比其厚。
另外，纳米流路C的存储部(动作区域)C2的形状不限于图3所示的正方形，能够是任意的形状。例如，如图9所示的纳米流体设备16那样，存储部(动作区域)C2的形状也可以是在俯视时的圆形。如果存储部C2的形状是俯视时的圆形，那么致动器3的按压就能够均匀地分散于存储部C2。
在存储部C2的形状为圆形的情况下，存储部C2的宽度也是存储部C2的直径。优选，纳米流路C的存储部C2的体积关系式满足以下关系式(2)。
数学式2
Figure GDA0002691933430000101
另外，如图10所示的纳米流体设备17那样，也可以在与纳米流路C中与薄壁部2A相对的位置具有与变形后的薄壁部的形状相吻合的凹部1C。
图10是用于说明本发明的一种方案的纳米流体设备17的功能的剖面示意图。如图10的左侧图所示，在未向第二基板2按压致动器3的情况下，流体经由连接路C3流动通过流路部C1与存储部(动作区域)C2。连接路C3是连接流路部C1与存储部(动作区域)C2的第一基板1的突起部1A上设置的槽。
而如图10的右侧图所示，当向第二基板2按压致动器3时，第二基板2的薄壁部2A变形。变形后的薄壁部2A与凹部1C以面方式接触。当薄壁部2A与凹部1C以面方式接触时，流体不能从连接路C3向前进，阀关闭。面接触相比于点接触而言，紧贴性更高。例如，如图4所示那样的点接触的情况下，有时流体会经由致动器3按压接触到的按压点的周围的缝隙而漏出。但是，通过设成面接触，则也能够防止这样的流体泄露。
(化学分析装置)
本发明的一种方案的化学分析装置具备上述纳米流体设备。图11是本发明的一种方案的化学分析装置100的立体示意图。化学分析装置100具备上述纳米流体设备10和2个以上的微流路设备20，该2个以上的微流路设备20具有微尺度的微流路，该微尺度的微流路以夹着该纳米流体设备10的方式被配置。纳米流体设备10和2个以上的微流路设备20各自通过纳米流路与微流路之间的连通而连接在一起。
如图11所示，化学分析装置100由通过微流路设备20形成的微尺度区域μ和含纳米流体设备10的纳米尺度区域n构成。
微流路设备20的构成能够使用公知的构成。例如，如图11所示，也可以具有：对从注入口21注入的试样进行临时保管的临时保管区域22、和对从临时保管区域22运来的细胞进行分解的分解处理区域23。由分解处理区域23进行的细胞的分解手段并不限定。其构成可以是在流路内设置支柱(pillar)等来对随流体的流动而流动通过的细胞进行分解。
在图11中，微尺度区域μ起到将人作业的宏观尺度的区域与纳米尺度区域n相连接的作用。例如，将在宏观的尺度下人通过试管等分离后的细胞等试样从注入口21注入。注入的试样流动通过微流路并被存储在临时保管区域22。然后，通过光镊(Optical tweezers)等从临时保管区域22选取1个细胞，运送至分解处理区域23。在分解处理区域23分解运来的细胞，供给到纳米尺度区域n。微尺度区域μ能够以这样的步骤将宏观尺度与纳米尺度相连接。
通过上述步骤被供给至含纳米流体设备10的纳米尺度区域n的试样，在纳米尺度区域进行各种测定。纳米尺度区域n与尺寸在几十微米的一个细胞中的蛋白质等相比，空间体积绝对的小，能够使以多个细胞的平均的方式不能阐明的各细胞固有的功能解析成为可能。而且，因为纳米流路是尺寸得到控制的空间且比表面积非常高，所以还能够进行采用色谱的高效率分离操作、采用免疫测定的单分子或可数个分子(能数得清的程度的分子)的检测。
例如，在纳米尺度区域n的规定部位上设置规定功能性设备15。功能性设备15，无论是免疫测定还是色谱，都能够设置根据需要的设备。
如图11所示，含从微尺度区域μ供给至纳米尺度区域n的试样的流体在流动通过纳米流路的同时到达功能性设备15。该过程中，在到达功能性设备15之前，设置了复数个本发明的一种方案的纳米流体设备10。本发明的一种方案的纳米流体设备10作为阀发挥功能。因此，通过打开/关闭纳米流体设备10，从而能够控制流体流动的流路。而且还能够控制向功能性设备15供给流体的时机。
另外，虽然在图11中仅设置了一个功能性设备15，但是通过设置复数个功能性设备15并根据用途由纳米流体设备10限制流路，能够实现一种能以一个元件进行多种分析的化学分析装置100。
在纳米尺度区域n进行过各种检测后的试样被再次送至微尺度区域μ，并从排出口24被排出至宏观尺度。
若如上所述地使用本发明的一种方案的化学分析装置，能够实现一种能根据用途一次进行多种分析的装置。而且，还能够控制向规定的功能性设备供给试样的时机，能够进行更精密的分析。
(化学分析装置及纳米流体设备的制造方法)
本发明的一种方案的化学分析装置的制造方法，其具有：在第一基板和/或第二基板的一个面形成槽的工序、给形成的槽内的一部分赋予规定功能的工序、对第二基板2的规定位置进行薄壁化的工序、对要被接合的第一基板和/或第二基板的接合面进行氟处理来调节亲水性的工序、将第一基板和第二基板接合并形成纳米流路的工序。以下，利用图1～图11具体说明化学分析装置及纳米流体设备的制造方法。
首先，准备第一基板1和第二基板2。在准备好的第一基板1上制作槽1a。对槽1a的制作方法不作特别限定，用激光加工、蚀刻加工等适当的技术，一边适当调节其尺寸一边在基板的表面形成槽1a。进而在成为本发明的一种方案的纳米流体设备10的纳米流路C的槽1a之外，在成为功能性设备15的部分、成为其它的纳米流路的部分也形成槽。例如，作为功能性设备使用马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)元件等时，形成2条分叉槽。
接着，给形成的槽内的一部分赋予规定的功能。例如，在使用化学分析装置作免疫测定的情况下，在成为功能性设备15的部分设置抗体。除此外，根据要赋予的功能在槽内相应地设置必要的物质。
接着，对第二基板2进行薄壁化。如图1所示，在第二基板2整体较薄时，能够购买市售的薄层玻璃。在如图6所示地仅对规定的位置进行薄壁化时，与形成槽1a的方法相同，能够通过激光加工、蚀刻加工等进行薄壁化。
接着，对要被接合的第一基板1和第二基板中的至少一者的基板的接合面进行氟处理来调节亲水性。
作为调节亲水性的工序，对基板的接合面进行氟处理。氟化处理能够用各种方法，例如，能够通过在照射氧等离子体的同时供给氟(例如，四氟甲烷：CF4)来实现。作为此时的氧等离子体的条件，例如能够使用氧压力60Pa、250W、40秒照射等。另外，作为亲水化的程度，如果在进行氟化处理后的表面的水的接触角为10°～50°，就能够看作已被充分亲水化。只要有该范围的接触角，就能够使接合后的接合强度为0.5J/m2以上，能够获得充分的接合强度。
最后，以使氟处理过的面成为接合面的方式来接合第一基板1和第二基板2。若使用该方法，能够在低温下接合第一基板1和第二基板2，能够避免因为热而受到损伤。
接合时的加热温度优选为25℃～400℃，更优选为常温或与常温接近的温度(25℃～100℃)。只要在该温度范围内，例如，就能够使得对于用于功能性设备15而设置的抗体等的损伤减小。若通过热融合法等方法进行基板接合，因为温度在1000℃以上，所以当实施设备内部的表面修饰时，会使该表面修饰过的抗体等受到的损伤变大。
接合时的加压压力优选为1000N～5000N，更优选为4000N～5000N。当小于1000N时，不能维持足够的接合强度。若不能获得足够的接合强度，可能会导致通过接合面的试样部分泄露的情况。与此相对，当超过5000N时，有可能会导致基板破损。
另外，加压时间优选为1小时～10小时，更优选为9时间～10小时。只要在该范围内就能够提高接合强度。
通过进行上述步骤，能够容易地获得纳米流体设备、包括纳米流体设备及功能性设备的化学分析装置。而且，此种情况下能够避免给表达规定功能的抗体等造成损伤。
以上，详细叙述了本发明的优选实施方式，但是本发明不限于特定的实施方式，在权利要求书所记载的本发明的要点的范围内，能够作各种变形/改变。
实施例
以下，针对本发明的实施例进行了说明。本发明不限于以下的实施例。
(实施例1)
制作了与图1所示的构成相同构成的纳米流体设备。纳米流路的构成如下。
流路部：深度400nm、宽度900nm。
存储部：深度100nm、一个边的宽度30μm、体积90fL。
从流通部的一端至存储部侧的一端的长度：400μm。
式(1)的左边所表示的死区容积：8.3倍。
流路阻抗变化：80倍。
致动器的前端宽度：10μm。
第一基板及第二基板的材质：玻璃。
第二基板的厚度(含薄壁部)：10μm。
在上述纳米流体设备的供给口及排出口的两端形成微尺度的微流路，通过压力控制器以20kPa的压力供给荧光溶液。
图12是向实施例1的流体设备注入荧光溶液在致动器动作而打开/关闭纳米流路前后的显微镜图像。图12(a)是未按压致动器的状态的显微镜图像，图12(b)是按压致动器后的状态的显微镜图像。致动器的按压按设定的来进行，压入100nm时在玻璃表面施加了680MPa。
可知，图12(a)中纳米流体设备的流路整体发亮，与此相对，图12(b)中图示右侧不发亮。即，可知通过改变致动器的按压能够控制荧光溶液的流动。也就是说，可知纳米流体设备作为对纳米流路内流动的流体的流动进行控制的阀发挥功能。
(参考例1)
使用日本电气硝子社制的厚度10μm的薄层玻璃，测定薄层玻璃的位移。测定方法是在有直径30μm孔的玻璃上设置薄层玻璃。然后，用前端直径10μm的致动器对设置在孔的上部的薄层玻璃施加按压，测定薄层玻璃相对于按压的位移。
对于薄层玻璃的位移量而言，位移相对于按压呈比例式增加，在达到使其产生2.5μm的位移时刻，薄层玻璃断裂。即，可知如果使用10μm的薄层玻璃，能够不发生断裂地打开/关闭扩展纳米空间的纳米流路。
符号的说明
1第一基板；1a槽；1A突起部；1C凹部；2第二基板；2A薄壁部；3致动器；10、11、12、13、14、16、17纳米流体设备；15功能性设备；20微流路设备；21注入口；22临时保管区域；23分解处理区域；24排出口；C纳米流路；C1流路部；C2存储部(动作区域)；C3连接路；n纳米尺度区域；μ微尺度区域。

Claims (8)

1.一种纳米流体设备，其具备第一基板和第二基板，所述第一基板在一个面上具有深度或宽度的至少一者为10nm～1000nm的尺寸的槽，所述第二基板是对第二基板与该第一基板彼此相对的一个面之间进行接合而一体化设置，并且与所述第一基板的深度或宽度的至少一者为10nm～1000nm的尺寸的槽共同形成纳米流路，其中，
所述第一基板或所述第二基板中的任一者，在俯视时与所述纳米流路重叠的位置的一部分中至少具有薄壁部，
所述纳米流路具有流路部和存储部，所述流路部在一个方向上延伸，所述存储部被设置在俯视时与所述薄壁部重叠的位置并且是比所述流路部的宽度宽的动作区域，
所述存储部的宽度为2μm以上，所述存储部的深度为10nm～1000nm，
形成所述纳米流路的所述第一基板和所述第二基板的杨氏模量为109Pa以上，
所述薄壁部被按压时，所述薄壁部产生变形来堵塞所述纳米流路。
2.如权利要求1所述的纳米流体设备，其中，所述薄壁部的厚度是10mm以下。
3.如权利要求1或2所述的纳米流体设备，其中，所述薄壁部在纳米流路延伸的方向上的宽度是2～100μm。
4.如权利要求1或2所述的纳米流体设备，其中，所述第一基板和所述第二基板中的不具备所述薄壁部的一者的基板，在与所述薄壁部相对的所述纳米流路内的位置具有与变形后的薄壁部相抵的突起部。
5.如权利要求1或2所述的纳米流体设备，其中，所述第一基板和所述第二基板中的不具备所述薄壁部的一者的基板，在与所述薄壁部相对的所述纳米流路内的位置具有与变形后的薄壁部的形状相配合的凹部。
6.如权利要求1或2所述的纳米流体设备，其中，其具有进行所述按压的按压机构。
7.一种化学分析装置，其中，其具备权利要求1～6中任一项所述的纳米流体设备。
8.一种化学分析装置，其中，其具备权利要求1～6中任一项所述的纳米流体设备和2个以上的微流路设备，所述2个以上的微流路设备具有微尺度的微流路，所述微尺度的微流路以夹着该纳米流体设备的方式被配置，
所述纳米流体设备和所述2个以上的微流路设备各自通过所述纳米流路与所述微流路之间的连通而被连结在一起，
能够通过所述纳米流体设备进行化学分析。
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