JP2002036196A - Photo-driving type integration chemical system - Google Patents
Photo-driving type integration chemical systemInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光照射により変形
する光応答性物質を用いたアクチュエータにより超小型
のバルブを構成し、これを基板上の小型の集積化学シス
テムのバルブとして用いた光駆動型集積化学システムに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical drive using a microminiature valve constituted by an actuator using a photoresponsive substance which is deformed by light irradiation, and using this as a valve of a small integrated chemical system on a substrate. Type integrated chemistry system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年はマイクロマシン技術の進歩によ
り、微量な流体を制御する超小型バルブの研究開発がな
されている。また、これらを配管を備えた基板上に多数
集積することにより、化学物質の分析・反応をオンチッ
プで行う、集積化学システムが提案されている。2. Description of the Related Art In recent years, with the advance of micromachine technology, research and development of microminiature valves for controlling a small amount of fluid have been performed. In addition, an integrated chemical system has been proposed in which a large number of these are integrated on a substrate provided with a pipe to perform on-chip analysis and reaction of a chemical substance.
【０００３】このような集積化学システムで用いられる
マイクロマシン技術を利用して作られる超小型バルブ
は、一般的に用いられているマイクロマシン技術と同様
に半導体プロセスを用いて、シリコンウエハから薄膜成
長、フォトリゾラフィー、化学エッチングを通じて製作
される。そのため、従来の通常の機械において使用して
いた電磁気的なモーターや、油圧・空気圧などの駆動シ
ステムを組み込むことは難しくなる。したがって、機械
的な駆動方法としては半導体プロセスと適合し易い、マ
イクロマシン独特のものが使用されている。[0003] A micro valve manufactured by using a micro-machine technology used in such an integrated chemical system is used to grow a thin film from a silicon wafer and to form a photo using a semiconductor process in the same manner as a generally used micro-machine technology. It is produced through lithography and chemical etching. Therefore, it is difficult to incorporate an electromagnetic motor and a drive system such as hydraulic pressure and pneumatic pressure used in conventional ordinary machines. Therefore, a mechanical driving method which is easily compatible with a semiconductor process and which is unique to a micromachine is used.
【０００４】その代表的なものは静電気の引力を利用す
る「静電駆動型バルブ」と、加熱したときの物質の膨張
を利用する「熱膨張型バルブ」である。静電型バルブは
１００Ｖ前後の高電圧を印可することで弁体を駆動し、
熱膨張バルブは金属等で作られた薄膜ヒーターに通電し
高温にすることで弁体を駆動する。したがって、いずれ
も電気を用いて駆動を行うことになる。[0004] The typical ones are an "electrostatic drive type valve" that uses the attraction of static electricity and a "thermal expansion type valve" that uses the expansion of a substance when heated. The electrostatic type valve drives the valve body by applying a high voltage of about 100 V,
The thermal expansion valve drives the valve body by energizing a thin film heater made of metal or the like to increase the temperature. Therefore, all of them are driven by using electricity.
【０００５】これらを複数個利用して集積化学システム
を構成した例を図５に示す。流体の通る流路２０及び、
超小型バルブに電気信号を伝える電気配線２１を備えた
基板２２を用意し、その上に多数の超小型バルブ２３を
配置することで、集積化学システムを構成する。外部と
の間には配管２４を用いて、試料流体や反応試薬等を導
入する。FIG. 5 shows an example in which an integrated chemical system is constructed by using a plurality of these. A fluid passage 20 through which the fluid passes;
An integrated chemical system is configured by preparing a substrate 22 having an electric wiring 21 for transmitting an electric signal to a microminiature valve, and arranging a number of microminiature valves 23 thereon. A sample fluid, a reaction reagent, and the like are introduced between the outside and the outside using a pipe 24.
【０００６】このような集積化学システムを構成するこ
とで、微量な化学物質や生体物質の分析・反応を一つの
統合化されたデバイスで実現することができ、従来多数
の装置を組み合わせて行っていた反応操作を簡便なシス
テムで容易に行えるようになるため、医療分野での検査
やＤＮＡ分析などに特に期待が大きい。By configuring such an integrated chemical system, the analysis and reaction of trace chemical substances and biological substances can be realized by one integrated device, and conventionally, a large number of apparatuses are combined. The reaction operation can be easily performed by a simple system, and therefore, there is great expectation for a test or DNA analysis in the medical field.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来の集積型化学分析
システムにおいては、上記のように静電駆動型バルブや
熱膨張型バルブ等の電気的に駆動する超小型バルブを利
用していたため、以下のような問題があった。 １．化学システムを大規模に集積化していくと、バルブ
駆動のための電気配線が複雑且つ困難になってくる。メ
モリ素子のようなアドレッシング回路を搭載すると配線
の困難さは軽減されるが、基板上にドライブ回路をもつ
必要があり、その面での複雑化は避けられない。 ２．化学システムは他種類の化学物質を扱うため、多く
の種類の流路を持った基板を用意する必要があるが、各
種の流路をもった種々の基板に応じて一つ一つ配線を設
計すると開発の手間がかかるだけでなく、外部の駆動回
路を共有化しにくくなる。 ３．特に熱膨張型バルブを用いた場合は駆動部付近が高
温になり、周囲に悪影響を及ぼす可能性がある。そのた
め、マイクロ化学システム等に応用する場合に化学反応
に影響を与えたり、試料流体の変質を及ぼす可能性があ
る。In the conventional integrated chemical analysis system, as described above, an electrically driven ultra-small valve such as an electrostatically driven valve or a thermal expansion valve is used. There was such a problem. 1. When a chemical system is integrated on a large scale, electric wiring for driving a valve becomes complicated and difficult. When an addressing circuit such as a memory element is mounted, difficulty in wiring is reduced, but it is necessary to have a drive circuit on a substrate, which inevitably complicates that aspect. 2. Since chemical systems handle other types of chemical substances, it is necessary to prepare substrates with many types of flow paths, but design wiring one by one according to various substrates with various flow paths In this case, not only the development effort is required, but also it becomes difficult to share an external drive circuit. 3. In particular, when a thermal expansion valve is used, the temperature near the driving section becomes high, which may adversely affect the surrounding area. Therefore, when applied to a microchemical system or the like, there is a possibility that the chemical reaction will be affected or the sample fluid will be altered.
【０００８】したがって、本発明は電気配線が不要であ
り、且つ熱を発することのない超小型バルブを用いた集
積型化学分析システムを提供することを目的とする。Accordingly, it is an object of the present invention to provide an integrated chemical analysis system using an ultra-small valve that does not require electric wiring and does not generate heat.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】現在研究開発が行われて
いる超小型バルブには上記のように電気で駆動される種
々のものが存在するが、本発明者らは先に、それらの技
術のもつ問題点を解決するため、各種技術分野で使用す
ることができる光で駆動するアクチュエータ及びそのア
クチュエータを適用する例として超小型バルブを開発し
特許出願している（特願２０００−４４３１１号）。本
発明者等はその後の研究開発、更なる検討により、光駆
動型の超小型バルブを利用することで、より集積化に適
した化学システムを形成することを発明したものであ
る。As described above, there are various types of ultra-small valves, which are being researched and developed, which are electrically driven as described above. In order to solve the problems of the above, an actuator driven by light that can be used in various technical fields and a micro valve as an example of applying the actuator have been developed and applied for a patent (Japanese Patent Application No. 2000-44311). . The present inventors have invented, through subsequent research and development and further studies, the formation of a chemical system more suitable for integration by using an optically driven microminiature valve.
【００１０】上記課題を解決するため請求項１に係る発
明は、光を照射することで可逆的に変形する光応答性物
質を用いて前記変形により弁体を駆動するバルブを構成
し、前記バルブを基板上に設けた流路に配置するととも
に、前記バルブの光応答性物質に光を照射する光照射手
段を設けたことを特徴とする光駆動型集積化学システム
としたものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a valve for driving a valve element by using a light-responsive substance that is reversibly deformed by irradiating light. Are arranged in a flow path provided on a substrate, and a light irradiation means for irradiating light to the light-responsive substance of the valve is provided as a light-driven integrated chemical system.
【００１１】また、請求項２に係る発明は、前記光応答
性物質は特定の光の照射に応答して変形し、該光の照射
の停止により元の状態に戻る物質である請求項１記載の
光駆動型集積化学システムとしたものである。Further, in the invention according to claim 2, the photoresponsive substance is a substance which deforms in response to irradiation of a specific light and returns to an original state by stopping the irradiation of the light. This is a light-driven integrated chemical system.
【００１２】また、請求項３に係る発明は、前記光の照
射は、光応答性物質の変形時定数より短い時間間隔で間
欠的に照射する請求項２記載の光駆動型集積化学システ
ムとしたものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a light-driven integrated chemical system according to the second aspect, wherein the light irradiation is performed intermittently at a time interval shorter than a deformation time constant of the photoresponsive substance. Things.
【００１３】また、請求項４に係る発明は、前記光応答
性物質は２種の各光に対応した２相間に可逆的に相転移
を起こして変形する物質であり、前記光照射手段は２種
の光を照射する請求項１記載の光駆動型集積化学システ
ムとしたものである。According to a fourth aspect of the present invention, the photoresponsive substance is a substance which undergoes a reversible phase transition between two phases corresponding to each of two kinds of light and is deformed, and the light irradiation means comprises A light-driven integrated chemical system according to claim 1, which irradiates seed light.
【００１４】また、請求項５に係る発明は、前記基板上
には複数のバルブを設け、前記光照射手段はレーザ光を
反射するミラーの角度変更操作を行うことにより任意の
バルブの光応答性物質に対して光を照射する請求項１記
載の光駆動型集積化学システムとしたものである。According to a fifth aspect of the present invention, a plurality of valves are provided on the substrate, and the light irradiating means performs an operation of changing an angle of a mirror for reflecting a laser beam so that the light responsiveness of any valve can be improved. A light-driven integrated chemical system according to claim 1, wherein the substance is irradiated with light.
【００１５】また、請求項６に係る発明は、前記光応答
性物質を可動膜の表面に膜状に設け、光応答性物質に対
して光を照射することにより可動膜を可逆的に変形させ
てバルブを駆動する請求項１記載の光駆動型集積化学シ
ステムとしたものである。According to a sixth aspect of the present invention, the photoresponsive substance is provided in the form of a film on the surface of the movable film, and the photoresponsive substance is irradiated with light to deform the movable film reversibly. A light-driven integrated chemical system according to claim 1, wherein the valve is driven by a valve.
【００１６】また、請求項７に係る発明は、前記可動膜
により開口を開閉する弁体とした請求項３記載の光駆動
型集積化学システムとしたものである。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the light-driven integrated chemical system according to the third aspect, wherein the valve is configured to open and close the opening by the movable film.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に沿って説
明する。図２には、光の照射により作動する光誘起相転
移材料として、蒸着薄膜の製造が容易な「ポリジアセチ
レン」を用いてバルブを構成した実施例を示す。この実
施例においては、ポリシリコン薄膜からなる図中円形に
形成した可動膜１０の中央部表面に、ポリジアセチレン
（ＰＤＡ）薄膜１１を蒸着により形成する。この可動膜
１０の周縁部分全体をシリコン製の基板１２上に固定
し、中央部は自由に変形できるようにして光駆動アクチ
ュエータを構成する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 shows an embodiment in which a valve is formed using “polydiacetylene”, which is easy to produce a vapor-deposited thin film, as a light-induced phase change material that operates by light irradiation. In this embodiment, a polydiacetylene (PDA) thin film 11 is formed by vapor deposition on the central surface of a movable film 10 formed of a polysilicon thin film and having a circular shape in the figure. The entire peripheral portion of the movable film 10 is fixed on a silicon substrate 12, and the central portion can be freely deformed to constitute an optically driven actuator.
【００１８】また、基板１２には第１オリフィス１３，
及び第２オリフィス１４を設け、各オリフィスの開口を
前記可動膜１０の中心部で開閉可能とし、バルブを構成
している。なお、可動膜１０によりバルブを構成するに
際しては、従来公知の種々の手法を用いることができ
る。The substrate 12 has a first orifice 13,
And the second orifice 14, and the opening of each orifice can be opened and closed at the center of the movable film 10 to constitute a valve. Note that when the valve is formed by the movable film 10, various conventionally known methods can be used.
【００１９】上記ポリジアセチレンの一種で［Ｒ＝−
(ＣＨ２)４ＯＣＯＮＨ(ＣＨ２)２ＣＨ ３］であるもの
は、図３に示すように主鎖の結合状態の異なるＡ相とＢ
相の２状態が共に安定であり、Ａ相の状態で波長４５０
〜５５０nmの第１の光を照射するとＢ相に相転移を起こ
して体積が膨張し、この状態で安定する。一方、Ｂ相の
状態で波長３５０〜４００nmの第２の光を照射するとＡ
相に相転移を起こし体積が収縮する。なお、光誘起相転
移という現象は、ある材料の温度や圧力等の条件を一定
に保った条件において、光照射を行うだけで相転移が起
きるものであり、物性物理の分野で大きな注目を浴びて
おり、構造相転移の他に、電子スピン系（磁性）相転移
や、金属−絶縁体転移など、様々なタイプが知られるよ
うになっている。One of the above polydiacetylenes, [R =-
(CH2)4OCONH (CH2)2CH 3]
Are phase A and phase B having different main chain bonding states as shown in FIG.
The two phases are both stable, and the wavelength of 450
Irradiation of the first light of ~ 550 nm causes phase transition to B phase
The volume expands and stabilizes in this state. On the other hand,
When the second light having a wavelength of 350 to 400 nm is irradiated in this state, A
A phase transition occurs in the phase and the volume shrinks. The light-induced phase inversion
The phenomenon of transfer keeps certain conditions such as temperature and pressure of a certain material constant.
Phase transition occurs only by irradiating
In the field of condensed matter physics
In addition to the structural phase transition, the electron spin system (magnetic) phase transition
And various types such as metal-insulator transition
Swelling.
【００２０】このような光誘起相転移材料を用い、前記
図２に示すように、（ａ）におけるＰＤＡ薄膜１１がＡ
相で図中の状態１であるところに、波長４５０〜５５０
nmの第１の光を照射すると、同図（ｂ）に示すように、
ＰＤＡ薄膜１１がＢ相に転移することで状態２となり、
可動膜２の中央部が図中上方に駆動される。また、逆に
この状態２において波長３５０〜４００nmの第２の光を
照射すると、ＰＤＡ薄膜がＡ相に転移することで可動膜
が再び（ａ）に示される状態１となり、可動膜１０の中
央部が図中下方に駆動され、元に戻る。As shown in FIG. 2, the PDA thin film 11 in FIG.
In the phase 1 in the state of FIG.
When irradiated with the first light of nm, as shown in FIG.
When the PDA thin film 11 transitions to the B phase, the PDA thin film 11 enters the state 2,
The center of the movable film 2 is driven upward in the figure. Conversely, when the second light having a wavelength of 350 to 400 nm is irradiated in this state 2, the PDA thin film transitions to the A phase, so that the movable film returns to the state 1 shown in FIG. The unit is driven downward in the figure and returns to the original position.
【００２１】このようにして２波長の光を交互に照射す
ることで、可動膜１０の中央部を可逆的に図中上下動す
ることができるので、その中央部が基板１２に形成した
オリフィス１３，１４を開閉するバルブ作用を行うこと
ができる。それにより流路の開閉を行うことができると
共に、マイクロ化学分析分野等での流量制御も行うこと
ができる。By alternately irradiating two wavelengths of light in this manner, the central portion of the movable film 10 can be reversibly moved up and down in the figure, so that the central portion has an orifice 13 formed on the substrate 12. , 14 can be operated. Thus, the flow path can be opened and closed, and the flow rate can be controlled in the field of microchemical analysis and the like.
【００２２】また、図４に示すように基板１２にオリフ
ィスを１個設け、これを開閉することにより弁体の前面
側流路と裏面側流路の間の開閉を行うことができ、また
開閉のデューティー比制御により流量制御も行うことが
できる。Further, as shown in FIG. 4, one orifice is provided on the substrate 12, and by opening and closing the orifice, opening and closing between the front side flow path and the back side flow path of the valve body can be performed. The flow rate can be controlled by the duty ratio control described above.
【００２３】上記のようなバルブはマイクロマシン技術
により超微小に形成することができるので、例えば図１
に示すような基板１上に流路２を集積して形成した微小
流路構成体４における任意の流路２部分に、各種形態の
バルブ３として配置することにより用いることができ
る。各バルブ３は必要とする流路形態に応じて、流路の
開閉、流路の切換え、流量制御等任意の作動を選択する
ことができる。なお、このバルブを三方弁として用いる
際には、その流路の分岐部における３本の流路に各々こ
のバルブを設け、任意のバルブを開閉することにより所
望の流路を形成することができる。同様に、四方弁とす
る際は、分岐部における４本の流路に各々このバルブを
設け、その開閉を選択することにより、任意の流路を形
成することができる。また、必要な部分に分析手段を設
け、微小分析装置とすることもでき、各種の集積化学シ
ステムを構成することができる。Since the above-mentioned valve can be formed very small by a micromachining technique, for example, FIG.
The valve 3 can be used by arranging it as a valve 3 in an arbitrary channel 2 portion of a microchannel structure 4 formed by integrating the channels 2 on the substrate 1 as shown in FIG. Each valve 3 can select any operation such as opening and closing of the flow path, switching of the flow path, and flow rate control according to the required flow path form. When this valve is used as a three-way valve, this valve is provided in each of three flow paths at a branch portion of the flow path, and a desired flow path can be formed by opening and closing an arbitrary valve. . Similarly, when a four-way valve is used, an arbitrary flow path can be formed by providing these valves in the four flow paths in the branch portion and selecting the opening and closing thereof. In addition, an analysis means can be provided in a necessary portion to be a micro analyzer, and various integrated chemical systems can be configured.
【００２４】このような構成の微小流路構成体４の任意
のバルブ３を開閉するには、前記２種類の波長の光を選
択的に照射することができるレーザ発光装置６を用い、
このレーザ光をミラー７を介して所定のバルブの前記Ｐ
ＤＡ薄膜に照射し、相変化を起こさせ可動膜を変形させ
てバルブの開閉作動を行わせる。前記ミラー７を任意の
方向にスキャンすることにより、開閉を行うべき所定の
バルブ３に対して２種類のうちのいずれかのレーザを照
射する。In order to open and close an arbitrary valve 3 of the microchannel structure 4 having such a structure, a laser light emitting device 6 capable of selectively irradiating light of the two wavelengths is used.
This laser light is transmitted through a mirror 7 to the P
The DA thin film is irradiated to cause a phase change to deform the movable film to open and close the valve. By scanning the mirror 7 in an arbitrary direction, a predetermined valve 3 to be opened and closed is irradiated with one of two types of lasers.
【００２５】上記実施例においては光の照射によって可
逆的に変形する光応答性物質としてＰＤＡ薄膜を用いた
例を示したが、本発明においてはそのほか公知の種々の
光応答性物質を用いることができる。例えば、ＰＬＺＴ
（Pb1-yLay(ZrzTi1-z)1-y/4O 3セラミックス）のよう
に、紫外光を照射するとその光によって生じる電荷のた
めに変形し、照射を止めると元に戻るという「光歪効
果」をもつ物質を用いることができる。その際に照射す
る特定の光としては紫外光が用いられるが、この紫外光
の照射を止めた際に元に戻るのに所定の時間がかかるの
で、紫外光をパルス的に照射し、前記元に戻る時定数よ
りも短い時間内に次の照射パルスを与えることにより弁
の開放状態、あるいは閉鎖状態を維持することができ
る。このようなパルス的な照射によりバルブ操作エネル
ギーを減少させ、また長時間の光照射による各種物質へ
の影響を減少することができる。In the above embodiment, the light irradiation
Using a PDA thin film as a photoresponsive substance that deforms in reverse
Although examples have been shown, in the present invention, various other well-known
Photoresponsive substances can be used. For example, PLZT
(Pb1-yLay(ZrzTi1-z)1-y / 4O ThreeLike ceramics)
When irradiated with ultraviolet light,
Deformed to return to its original state when irradiation is stopped.
Can be used. Irradiate at that time
As specific light, ultraviolet light is used.
It takes a certain amount of time to return to the original state after stopping irradiation
The time constant for irradiating ultraviolet light in a pulsed manner and returning to the original state
By applying the next irradiation pulse within a shorter time
Can be kept open or closed
You. Such pulsed irradiation allows valve operation energy
Energy, and for long-term light irradiation to various substances
Can be reduced.
【００２６】また、光応答性物質として例えばアゾベン
ゼン分子を組み込んだポリマー等も用いることができ
る。この物質は光を照射すると収縮し、照射を止めると
元に戻ることが知られており、これを用いることによっ
ても、特定の１種類の光を照射することにより上記と同
様のバルブの作動を行わせることができる。このよう
に、前実施例のような２種類の光を用いることなく１種
類の光のみで、また光相転移の現象を用いることなく光
照射による収縮現象を用いることにより光応答性物質を
作動し、バルブを操作することができる。As the photoresponsive substance, for example, a polymer in which an azobenzene molecule is incorporated can be used. It is known that this substance shrinks when irradiated with light and returns to its original state when irradiation is stopped. By using this substance, the same valve operation can be performed by irradiating a specific type of light. Can be done. As described above, the photoresponsive substance is activated by using only one kind of light without using two kinds of light as in the previous embodiment, and using the contraction phenomenon by light irradiation without using the phenomenon of photophase transition. Then, the valve can be operated.
【００２７】更に上記のほか光により変形する公知の種
々の素材を用いることができ、また、そのような光によ
り変形する素材を上記のように可動薄膜上に形成し可動
薄膜によって弁を構成する以外に、この可動薄膜に弁駆
動部材を設け、弁駆動部材を介して弁体を駆動するよう
に構成する等、種々の手段により弁体の駆動を行うこと
ができる。In addition to the above, various known materials that can be deformed by light can be used. Such a material that can be deformed by light is formed on the movable thin film as described above, and the movable thin film constitutes a valve. In addition, the valve body can be driven by various means, such as providing a valve drive member on the movable thin film and driving the valve body via the valve drive member.
【００２８】[0028]
【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、電
気的配線を全く要することなくバルブの駆動ができるた
め、集積化学システムにおいて集積度を上げても、従来
の電気を用いたもののような配線が複雑化、困難化する
ことを避けることができる。また、高電圧や熱を使用し
ないため、バルブ駆動部分周辺への悪影響が少なくな
り、マイクロ化学分析システム等を構成するときに、制
御流体への悪影響を少なくすることができる。Since the present invention is constructed as described above, the valve can be driven without any electric wiring, so that even if the degree of integration is increased in an integrated chemical system, it is possible to operate the valve like a conventional one using electricity. It is possible to prevent complicated wiring from becoming complicated and difficult. Further, since high voltage and heat are not used, adverse effects on the periphery of the valve driving portion are reduced, and when configuring a microchemical analysis system or the like, adverse effects on the control fluid can be reduced.
【００２９】また、請求項２に係る発明は、前記光応答
性物質は特定の光の照射に応答して変形し、該光の照射
の停止により元の状態に戻る物質としたので、光照射手
段が１種類の光を照射するのみでもバルブの開閉を行う
ことができ、簡単な光照射手段により種々の光応答性物
質を用いて光駆動集積化学システムを形成することがで
きる。According to a second aspect of the present invention, the photoresponsive substance is a substance which is deformed in response to irradiation of a specific light and returns to an original state when the irradiation of the light is stopped. The valve can be opened and closed even if the means irradiates only one kind of light, and a light-driven integrated chemical system can be formed using various light-responsive substances by a simple light irradiation means.
【００３０】また、請求項３に係る発明は、前記光の照
射は、光応答性物質の変形時定数より短い時間間隔で間
欠的に照射するので、光応答性物質が光の照射を止めた
後において元の状態に戻る時定数よりも短い時間内に次
の照射パルスを与えることにより弁の開放状態、あるい
は閉鎖状態を維持することができ、このようなパルス的
な照射により常時エネルギーを消費し続けることがない
ため、バルブ操作のエネルギー投入量を減少させ、また
長時間の光照射による各種物質への影響を減少すること
ができる。Further, in the invention according to claim 3, since the light irradiation is performed intermittently at a time interval shorter than the deformation time constant of the photoresponsive substance, the photoresponsive substance stops the light irradiation. By giving the next irradiation pulse within a time shorter than the time constant for returning to the original state later, the valve can be kept open or closed, and such pulsed irradiation always consumes energy Therefore, the energy input amount of the valve operation can be reduced, and the influence on various substances by long-time light irradiation can be reduced.
【００３１】また、請求項４に係る発明は、前記光応答
性物質は２種の各光に対応した２相間に可逆的に相転移
を起こして変形する物質であり、前記光照射手段は２種
の光を照射するように構成したので、光応答物質による
２つの状態を確実に形成することができ、確実なバルブ
の開閉作動を行わせることができる。According to a fourth aspect of the present invention, the photoresponsive substance is a substance which undergoes a reversible phase transition between two phases corresponding to each of two kinds of light and deforms, and the light irradiation means comprises Since it is configured to irradiate the seed light, it is possible to surely form two states by the light-responsive substance, and to surely perform the opening and closing operation of the valve.
【００３２】また、請求項５に係る発明は、前記基板上
には複数のバルブを設け、前記光照射手段はレーザ光を
反射するミラーの角度変更操作を行うことにより任意の
バルブの光応答性物質に対して光を照射するので、集積
化学システムのバルブ駆動を簡単な構造により容易に行
うことができる。According to a fifth aspect of the present invention, a plurality of valves are provided on the substrate, and the light irradiating means performs an operation of changing an angle of a mirror for reflecting a laser beam so that the light responsiveness of an arbitrary valve can be improved. Since the substance is irradiated with light, the valve driving of the integrated chemical system can be easily performed with a simple structure.
【００３３】また、請求項６に係る発明は、前記光応答
性物質を可動膜の表面に膜状に設け、光応答性物質に対
して光を照射することにより可動膜を可逆的に変形させ
てバルブを駆動するので、簡単な構造でバルブ駆動手段
を構成することができる。According to a sixth aspect of the present invention, the photoresponsive substance is provided in the form of a film on the surface of the movable film, and the movable film is reversibly deformed by irradiating the photoresponsive substance with light. Therefore, the valve driving means can be configured with a simple structure.
【００３４】また、請求項７に係る発明は、前記可動膜
により開口を開閉する弁体としたものにおいては、簡単
な構造でバルブを構成することができる。According to the seventh aspect of the present invention, in the case where the opening and closing of the opening is performed by the movable film, the valve can be configured with a simple structure.
【図１】本発明による光駆動型集積化学システムの実施
例の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of a light-driven integrated chemical system according to the present invention.
【図２】本発明に用いられるバルブの一実施例の作動を
示す斜視図であり、（ａ）は光誘起相転移材料がＡ相の
状態１、（ｂ）はＢ相の状態２を示す。FIGS. 2A and 2B are perspective views showing the operation of one embodiment of a valve used in the present invention, wherein FIG. 2A shows a state 1 in which the photo-induced phase change material is in an A phase, and FIG. .
【図３】本発明において光誘起相転移材料として用いら
れる、ポリジアセチレンの相転移状態を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a phase transition state of polydiacetylene used as a photo-induced phase transition material in the present invention.
【図４】本発明に用いられるバルブの他の実施例の斜視
図である。FIG. 4 is a perspective view of another embodiment of the valve used in the present invention.
【図５】従来の電気駆動型バルブを用いた集積化学シス
テムの斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a conventional integrated chemical system using an electrically driven valve.
１ 基板 ２ 流路 ３ バルブ ４ 微小流路構成体 ５ 配管 ６ レーザ発光装置 ７ ミラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Flow path 3 Valve 4 Micro flow path structure 5 Pipe 6 Laser light emitting device 7 Mirror
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 35/08 Ｇ０１Ｎ 35/06 Ｄ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G01N 35/08 G01N 35/06 D
Claims (7)
応答性物質を用いて前記変形により弁体を駆動するバル
ブを構成し、前記バルブを基板上に設けた流路に配置す
るとともに、前記バルブの光応答性物質に光を照射する
光照射手段を設けたことを特徴とする光駆動型集積化学
システム。1. A valve for driving a valve body by a deformation using a light-responsive substance that is reversibly deformed by irradiating light, wherein the valve is arranged in a flow path provided on a substrate. And a light irradiating means for irradiating the light-responsive substance of the bulb with light.
答して変形し、該光の照射の停止により元の状態に戻る
物質である請求項１記載の光駆動型集積化学システム。2. The light-driven integrated chemical system according to claim 1, wherein the photoresponsive substance is a substance that is deformed in response to irradiation of a specific light and returns to an original state when the irradiation of the light is stopped.
定数より短い時間間隔で間欠的に照射する請求項２記載
の光駆動型集積化学システム。3. The light-driven integrated chemical system according to claim 2, wherein the light irradiation is performed intermittently at a time interval shorter than a deformation time constant of the photoresponsive substance.
た２相間に可逆的に相転移を起こして変形する物質であ
り、前記光照射手段は２種の光を照射する請求項１記載
の光駆動型集積化学システム。4. The photo-responsive substance is a substance which reversibly undergoes a phase transition between two phases corresponding to two kinds of light and deforms, and the light irradiation means irradiates two kinds of light. 2. The light-driven integrated chemical system according to 1.
記光照射手段はレーザ光を反射するミラーの角度変更操
作を行うことにより任意のバルブの光応答性物質に対し
て光を照射する請求項１記載の光駆動型集積化学システ
ム。5. A plurality of bulbs are provided on the substrate, and the light irradiating means irradiates a light responsive substance of an arbitrary bulb with light by performing an operation of changing an angle of a mirror that reflects laser light. The light-driven integrated chemical system according to claim 1.
に設け、光応答性物質に対して光を照射することにより
可動膜を可逆的に変形させてバルブを駆動する請求項１
記載の光駆動型集積化学システム。6. The valve according to claim 1, wherein the light-responsive substance is provided on the surface of the movable film in a film form, and the light-responsive substance is irradiated with light to reversibly deform the movable film to drive the valve.
A light-driven integrated chemistry system according to claim 1.
した請求項３記載の光駆動型集積化学システム。7. A light-driven integrated chemical system according to claim 3, wherein the movable film has a valve body that opens and closes an opening.
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